(57)【要約】【課題】圧電基板の上にＩＤＴ電極を覆うように形成されている酸化ケイ素膜を備える弾性波装置であって、圧電基板に反りが生じ難く、かつ製造に際して煩雑な製造工程を要さない弾性波装置を提供する。【解決手段】弾性波装置１は、圧電基板１０と、圧電基板１０の上に形成されているＩＤＴ電極１１と、圧電基板１０の上にＩＤＴ電極１１を覆うように形成されている酸化ケイ素膜１２とを備えている。圧電基板１０は、ＩＤＴ電極が形成されている第１の領域１０Ａと、ＩＤＴ電極が形成されていない第２の領域１０Ｂとを含む。酸化ケイ素膜１２は、第１の領域１０Ａの上に形成されている第１の部分１２Ａと、第２の領域１０Ｂの上に形成されている第２の部分１２Ｂとを含む。第２の部分１２Ｂの少なくとも一部におけるＳｉ−ＯＨ結合の含有量は、第１の部分１２ＡにおけるＳｉ−ＯＨ結合の含有量よりも多い。【選択図】図１
2011124823.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電基板と、
前記圧電基板の上に形成されているＩＤＴ電極と、
前記圧電基板の上に前記ＩＤＴ電極を覆うように形成されている酸化ケイ素膜とを備え、
前記圧電基板は、ＩＤＴ電極が形成されている第１の領域と、ＩＤＴ電極が形成されていない第２の領域とを含み、
前記酸化ケイ素膜は、前記第１の領域の上に形成されている第１の部分と、前記第２の領域の上に形成されている第２の部分とを含み、
前記第２の部分の少なくとも一部におけるＳｉ−ＯＨ結合の含有量は、前記第１の部分におけるＳｉ−ＯＨ結合の含有量よりも多い、弾性波装置。
【請求項２】
前記第２の部分におけるＳｉ−ＯＨ結合の含有量は、前記第１の部分におけるＳｉ−ＯＨ結合の含有量よりも多い、請求項１に記載の弾性波装置。
【請求項３】
前記第１の部分よりもＳｉ−ＯＨ結合の含有量が多い前記第２の部分の少なくとも一部は、酸化ケイ素と水との反応により、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合の少なくとも一部を加水分解させることにより形成されたものである、請求項１または２に記載の弾性波装置。
【請求項４】
前記酸化ケイ素膜の上に形成されている窒化珪素膜をさらに備える、請求項１〜３のいずれか一項に記載の弾性波装置。
【請求項５】
弾性表面波装置または弾性境界波装置である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の弾性波装置。
【請求項６】
圧電基板と、
前記圧電基板の上に形成されているＩＤＴ電極と、
前記圧電基板の上に前記ＩＤＴ電極を覆うように形成されている酸化ケイ素膜とを備え、
前記圧電基板は、ＩＤＴ電極が形成されている第１の領域と、ＩＤＴ電極が形成されていない第２の領域とを含み、
前記酸化ケイ素膜は、前記第１の領域の上に形成されている第１の部分と、前記第２の領域の上に形成されている第２の部分とを含む弾性波装置の製造方法であって、
前記圧電基板の上に、前記ＩＤＴ電極を覆うように前記酸化ケイ素膜を形成する工程と、
前記第２の部分の少なくとも一部を、水と反応させることにより、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合の少なくとも一部を加水分解する加水分解工程とを備える、弾性波装置の製造方法。
【請求項７】
前記加水分解工程は、前記第１の部分をマスクで覆う工程と、前記マスクで覆われた酸化ケイ素膜を水蒸気と接触させる工程とを含む、請求項６に記載の弾性波装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾性波装置及びその製造方法に関する。詳細には、本発明は、圧電基板の上にＩＤＴ電極を覆うように形成されている酸化ケイ素膜を備える弾性波装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、弾性表面波や弾性境界波などの弾性波を利用した弾性波装置が、共振子やフィルタとして広く用いられるようになってきている。
【０００３】
弾性境界波を用いた弾性境界波装置では、圧電基板の上に、例えば、酸化ケイ素膜などからなる媒質層が形成されている。そして、圧電基板と媒質層との間の境界にＩＤＴ電極が設けられている。
【０００４】
一方、弾性表面波を用いた弾性表面波装置においては、酸化ケイ素膜などからなる媒質層を圧電基板上に形成することは必ずしも必要ない。しかしながら、周波数温度特性の改善や、例えば下記の特許文献１に記載のように、ＩＤＴ電極の劣化等の抑制などのために、圧電基板上に酸化ケイ素膜などが形成される場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】ＷＯ２００５／００２０４９  Ａ１号公報
【特許文献２】特開２００１−１１１３７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述のように、圧電基板上に酸化ケイ素膜を形成した弾性波装置においては、酸化ケイ素膜と圧電基板との熱膨張率の差などに起因して、圧電基板に反りが生じてしまう場合があった。圧電基板に反りが生じると、後工程において、圧電基板に割れや欠けが生じたり、高い加工精度が得られなくなったりするおそれがあった。
【０００７】
圧電基板の反り量を低減する方法としては、例えば上記特許文献１に記載のように、ＩＤＴ電極が形成されている領域のみに酸化ケイ素膜を形成し、それ以外の領域に酸化ケイ素膜を形成しない方法が考えられる。しかしながら、その場合は、酸化ケイ素膜をエッチングによりパターニングする必要がある。このため、弾性波装置の製造工程が煩雑になると共に、弾性波装置の製造コストが増大するという問題があった。また、酸化ケイ素膜のエッチング工程において、圧電基板やＩＤＴ電極等にダメージが加わりやすいという問題もあった。
【０００８】
また、圧電基板の反り量を低減する別の方法として、例えば上記特許文献２に記載されているように、圧電基板のＩＤＴ電極が形成されている側とは反対側の裏面に伸縮規制板を接合する方法も考えられる。しかしながら、この場合は、圧電基板の裏面に伸縮規制板を接合する必要がある。このため、弾性波装置の製造工程が煩雑になると共に、弾性波装置の製造コストが増大するという問題があった。
【０００９】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、圧電基板の上にＩＤＴ電極を覆うように形成されている酸化ケイ素膜を備える弾性波装置であって、圧電基板に反りが生じ難く、また、製造に際して煩雑な製造工程を要さない弾性波装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る弾性波装置は、圧電基板と、ＩＤＴ電極と、酸化ケイ素膜とを備えている。ＩＤＴ電極は、圧電基板の上に形成されている。酸化ケイ素膜は、圧電基板の上にＩＤＴ電極を覆うように形成されている。圧電基板は、第１の領域と、第２の領域とを含む。第１の領域は、ＩＤＴ電極が形成されている領域である。第２の領域は、ＩＤＴ電極が形成されていない領域である。酸化ケイ素膜は、第１の部分と、第２の部分とを含む。第１の部分は、第１の領域の上に形成されている。第２の部分は、第２の領域の上に形成されている。第２の部分の少なくとも一部におけるＳｉ−ＯＨ結合の含有量は、第１の部分におけるＳｉ−ＯＨ結合の含有量よりも多い。
【００１１】
本発明に係る弾性波装置のある特定の局面において、第２の部分におけるＳｉ−ＯＨ結合の含有量は、第１の部分におけるＳｉ−ＯＨ結合の含有量よりも多い。この構成によれば、第２の部分全体に残存する残留応力の大きさをより小さくすることができる。このため、圧電基板に反りが生じることをより効果的に抑制することができる。
【００１２】
本発明に係る弾性波装置の他の特定の局面において、第１の部分よりもＳｉ−ＯＨ結合の含有量が多い第２の部分の少なくとも一部は、酸化ケイ素と水との反応により、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合の少なくとも一部を加水分解させることにより形成されたものである。
【００１３】
本発明に係る弾性波装置の別の特定の局面において、弾性波装置は、酸化ケイ素膜の上に形成されている窒化珪素膜をさらに備えている。この構成によれば、例えば、弾性波装置が弾性表面波装置である場合は、窒化珪素膜の膜厚を調整することにより、周波数温度係数等の他の特性の変化を抑制しつつ周波数調整を行うことが可能となる。また、弾性波装置が弾性境界波装置である場合は、弾性境界波を酸化ケイ素膜中に効果的に閉じ込めることができる。
【００１４】
本発明に係る弾性波装置のさらに他の特定の局面において、弾性波装置は、弾性表面波装置または弾性境界波装置である。
【００１５】
本発明に係る弾性波装置の製造方法は、圧電基板と、圧電基板の上に形成されているＩＤＴ電極と、圧電基板の上にＩＤＴ電極を覆うように形成されている酸化ケイ素膜とを備え、圧電基板は、ＩＤＴ電極が形成されている第１の領域と、ＩＤＴ電極が形成されていない第２の領域とを含み、酸化ケイ素膜は、第１の領域の上に形成されている第１の部分と、第２の領域の上に形成されている第２の部分とを含む弾性波装置の製造方法に関する。本発明に係る弾性波装置の製造方法は、圧電基板の上に、ＩＤＴ電極を覆うように酸化ケイ素膜を形成する工程と、第２の部分の少なくとも一部を、水と反応させることにより、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合の少なくとも一部を加水分解する加水分解工程とを備えている。
【００１６】
本発明に係る弾性波装置の製造方法のある特定の局面において、加水分解工程は、第１の部分をマスクで覆う工程と、マスクで覆われた酸化ケイ素膜を水蒸気と接触させる工程とを含む。
【発明の効果】
【００１７】
本発明では、第２の部分の少なくとも一部におけるＳｉ−ＯＨ結合の含有量が、第１の部分におけるＳｉ−ＯＨ結合の含有量よりも多い。このため、第２の部分の少なくとも一部に残存する残留応力の大きさを比較的小さくできる。よって、圧電基板に反りが生じ難い。従って、後工程において圧電基板に割れや欠けが生じることを効果的に抑制できると共に、加工精度を向上することができる。また、本発明の弾性波装置は、製造に際して、エッチング工程等を必要としないため、煩雑な製造工程を要さず、容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る弾性波装置の模式的断面図である。
【図２】本発明の一実施形態におけるＩＤＴ電極の形成工程を表す模式的断面図である。
【図３】本発明の一実施形態における酸化ケイ素膜の形成工程を表す模式的断面図である。
【図４】本発明の一実施形態における加水分解工程を表す模式的断面図である。
【図５】比較例に係る弾性波装置の模式的断面図である。
【図６】第１の変形例に係る弾性波装置の模式的断面図である。
【図７】第２の変形例に係る弾性波装置の模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を実施した好ましい形態について、図１に示す弾性波装置を例に挙げて説明する。但し、図１に示す弾性波装置は、単なる例示である。本発明は、図１に示す弾性波装置に何ら限定されない。
【００２０】
図１は、本実施形態に係る弾性波装置の模式的断面図である。図１に示す弾性波装置１は、弾性表面波を利用した弾性表面波装置である。
【００２１】
図１に示すように、本実施形態の弾性波装置１は、圧電基板１０を備えている。圧電基板１０の種類は特に限定されない。圧電基板１０は、例えば、ＬｉＮｂＯ３、ＬｉＴａＯ３、水晶などの適宜の圧電材料により形成することができる。
【００２２】
圧電基板１０の形状寸法も特に限定されない。圧電基板１０の平面形状は、例えば、矩形状などの四辺形状、円形状、楕円形状等であってもよい。圧電基板１０の厚みは、例えば、０．１５ｍｍ〜０．５ｍｍ程度とすることができる。
【００２３】
圧電基板１０の一方の表面１０ａ上には、ＩＤＴ電極１１が形成されている。ＩＤＴ電極１１は、適宜の導電材料により形成することができる。ＩＤＴ電極１１は、例えば、Ａｌ、Ａｇ，Ａｕ，Ｐｔ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｒなどの金属や、これらの金属のうちの一種以上を含む合金により形成することができる。ＩＤＴ電極１１は、複数の導電層の積層体であってもよい。
【００２４】
なお、図１においては、模式的にひとつのＩＤＴ電極１１のみを描画しているが、弾性波装置１は、少なくともひとつのＩＤＴ電極を有するものである限りにおいて特に限定されない。例えば、弾性波装置１は、弾性波伝搬方向に沿って配列された複数のＩＤＴ電極を有するものであってもよい。また、弾性波装置１は、ＩＤＴ電極が設けられた領域の弾性波伝搬方向の両側に位置する一対の反射器を有するものであってもよい。
【００２５】
圧電基板１０には、上記ＩＤＴ電極１１が設けられており、ＩＤＴ電極が形成されている第１の領域１０Ａと、ＩＤＴ電極が形成されていない第２の領域１０Ｂとが含まれる。
【００２６】
圧電基板１０上には、酸化ケイ素膜１２が形成されている。酸化ケイ素膜１２は、ＩＤＴ電極１１を覆うように形成されている。具体的には、酸化ケイ素膜１２は、第１の領域１０Ａと、第２の領域１０Ｂの少なくとも一部とを覆うように形成されている。すなわち、酸化ケイ素膜１２は、第１の領域１０Ａを覆う第１の部分１２Ａと、第２の領域１０Ｂの少なくとも一部を覆う第２の部分１２Ｂとを含んでいる。本実施形態では、詳細には、第２の部分１２Ｂは、第２の領域１０Ｂの全体を実質的に覆っており、詳細には、第２の領域１０Ｂの全体を覆っている。
【００２７】
ここで、「酸化ケイ素膜」とは、酸化ケイ素を主成分とする膜を意味する。即ち、「酸化ケイ素膜」には、例えば、ＳｉＯ２などの酸化ケイ素のみからなる膜のみならず、酸化ケイ素を主成分とし、Ｓｉ−ＯＨ結合を有する膜なども含まれる。
【００２８】
本実施形態において、第２の領域１０Ｂの少なくとも一部を覆っている第２の部分１２Ｂの少なくとも一部におけるＳｉ−ＯＨ結合の含有量は、第１の領域１０Ａを覆っている第１の部分１２ＡにおけるＳｉ−ＯＨ結合の含有量よりも多い。具体的には、本実施形態では、第２の部分１２ＢにおけるＳｉ−ＯＨ結合の含有量は、第１の領域１０Ａを覆っている第１の部分１２ＡにおけるＳｉ−ＯＨ結合の含有量よりも多い。
【００２９】
次に、本実施形態の弾性波装置１の製造方法について、主として図２〜図４を参照しながら詳細に説明する。
【００３０】
まず、図２に示すように、圧電基板１０上にＩＤＴ電極１１を形成する。ＩＤＴ電極１１の形成方法は、特に限定されない。ＩＤＴ電極１１は、スパッタリング法や蒸着法などの適宜の薄膜形成方法と、フォトリソグラフィー法などの適宜のパターニング方法とにより形成することができる。
【００３１】
次に、図３に示すように、圧電基板１０上に酸化ケイ素膜１３を形成する。酸化ケイ素膜１３の形成方法は特に限定されない。酸化ケイ素膜１３は、例えば、スパッタリング法や蒸着法などの適宜の薄膜形成方法により形成することができる。
【００３２】
次に、図４に示すように、酸化ケイ素膜１３の第１の部分となる部分をマスク１４で覆う。マスク１４は、耐水性を有するものである限りにおいて特に限定されない。マスク１４は、例えば、フォトレジストにより形成することができる。また、マスク１４の形成方法も特に限定されない。マスク１４は、例えば、スパッタリング法や蒸着法、スクリーン印刷法などの適宜の薄膜形成方法と、フォトリソグラフィー法などの適宜のパターニング方法とにより形成することができる。
【００３３】
次に、加水分解工程を行う。具体的には、マスク１４の上から、酸化ケイ素膜１３に水を接触させることにより、酸化ケイ素膜１３のマスク１４により覆われていない部分を水と反応させる。これにより、酸化ケイ素膜１３のマスク１４により覆われていない部分に含まれるＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合の少なくとも一部を加水分解し、Ｓｉ−ＯＨ結合を生成させる。その結果、酸化ケイ素膜１３から、図１に示す酸化ケイ素膜１２を得る。
【００３４】
なお、酸化ケイ素膜１３のマスク１４により覆われていない部分に含まれるＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合の全てを加水分解してもよいし、一部のみを加水分解してもよい。
【００３５】
酸化ケイ素膜１３と水とを反応させる方法としては、酸化ケイ素膜１３に水蒸気を接触させる方法、酸化ケイ素膜１３に水や水溶液を接触させる方法などが挙げられる。酸化ケイ素膜１３に水蒸気を接触させる場合、例えば、マスク１４を形成した素子を高温高湿槽に入れたり、大気中に暴露したりすることにより酸化ケイ素膜１３と水とを反応させることができる。酸化ケイ素膜１３に水や水溶液を接触させる場合、例えば、マスク１４を形成した素子を水または水溶液に浸漬したり、マスク１４を形成した素子に水または水溶液を滴下または塗布したりすることにより酸化ケイ素膜１３と水とを反応させることができる。
【００３６】
このようにして加水分解を行うことにより、酸化ケイ素膜１３の第２の部分にＳｉ−ＯＨ結合を生成させる。その結果、該第２の部分におけるＳｉ−ＯＨ結合の含有量を、酸化ケイ素膜１３の第１の部分におけるＳｉ−ＯＨ結合の含有量よりも多くすることができる。
【００３７】
以上説明したように、本実施形態の弾性波装置１では、ＩＤＴ電極１１を覆うように酸化ケイ素膜１２が形成されている。このため、例えば、圧電基板１０が、ＬｉＮｂＯ３やＬｉＴａＯ３などからなる場合のように、圧電基板１０が酸化ケイ素膜１２とは逆の周波数温度係数（ＴＣＦ）を有する場合に、弾性波装置１の周波数温度特性を改善することができる。
【００３８】
また、ＩＤＴ電極１１や圧電基板１０の表面１０ａを外気等から保護できるため、ＩＤＴ電極１１や圧電基板１０の表面１０ａの劣化を抑制することができる。従って、弾性波装置１の特性安定性を高めることができる。
【００３９】
ところで、例えば、上記のような効果は、圧電基板のＩＤＴ電極が設けられている側の表面上に酸化ケイ素を単に形成するだけでも得られる効果である。しかしながら、例えば図５に示すように、圧電基板１００上に、ＩＤＴ電極１０１を覆うように酸化ケイ素膜１０２を形成した場合は、酸化ケイ素膜１０２に残存する残留応力により圧電基板１００に反りが発生してしまう場合がある。圧電基板１００に反りが発生してしまうと、後工程において、圧電基板１００に割れや欠けが発生してしまったり、後工程における加工精度が低下してしまったりする場合がある。
【００４０】
それに対して本実施形態では、図１に示す第２の部分１２Ｂの少なくとも一部におけるＳｉ−ＯＨ結合の含有量が、第１の部分１２ＡにおけるＳｉ−ＯＨ結合の含有量よりも多くされている。特に、本実施形態では、第２の部分１２ＢにおけるＳｉ−ＯＨ結合の含有量が、第１の部分１２ＡにおけるＳｉ−ＯＨ結合の含有量よりも多くされている。このため、第２の部分１２Ｂに残存する残留応力を低減することができる。よって、圧電基板１０の反り量を少なくすることができる。従って、後工程において圧電基板１０に割れや欠けが生じにくく、後工程における加工精度を高めることができる。その結果、高品位な弾性波装置１を高い良品率で製造することができる。
【００４１】
また、酸化ケイ素膜の第２の部分の少なくとも一部におけるＳｉ−ＯＨ結合の含有量を増大させる本実施形態においては、酸化ケイ素膜のエッチング工程等を要さない。また、製造工程において、水素ガス等の危険なガスを必ずしも使用する必要がない。このため、煩雑な製造工程を必要とせず、弾性波装置１を容易に製造することができる。さらに、酸化ケイ素膜１２の第１の部分１２Ａの膜質劣化等も抑制することができる。
【００４２】
さらに、酸化ケイ素膜１２に成膜上の制約がなく、特性上好ましい酸化ケイ素膜１２を形成することができる。従って、より高性能な弾性波装置１を実現することができる。
【００４３】
また、本実施形態の弾性波装置１では、圧電基板１０のＩＤＴ電極１１が設けられている側とは反対側の表面に、圧電基板１０の反りを緩和するための膜を形成する必要は必ずしもない。従って、弾性波装置１の製造工程をより簡略化し得る。
【００４４】
なお、酸化ケイ素膜１３に残存する残留応力をより低減する観点からは、酸化ケイ素膜１３全体に対して加水分解処理を行うことも考えられる。しかしながら、酸化ケイ素膜１３全体に対して加水分解処理を行った場合は、第１の部分における弾性波伝搬特性が変化してしまい、所望の特性が得られなくなる場合がある。
【００４５】
それに対して本実施形態では、第１の部分１２Ａは、加水分解処理されていないため、弾性波装置１の特性に実質的に影響を与えることなく、圧電基板１０の反りを効果的に低減することができる。
【００４６】
（実施例）
下記の条件で、図１に示す弾性波装置１を実際に作製した。そして、図３に示す加水分解処理を行う前の装置における最大反り量と、図１に示す加水分解処理後の弾性波装置１における最大反り量とを測定した。その結果、図３に示す加水分解処理を行う前の装置における最大反り量は、９５μｍであったのに対して、図１に示す加水分解処理後の弾性波装置１における最大反り量は、６２μｍであった。この結果から、Ｓｉ−ＯＨ結合の含有量が多い第２の部分１２Ｂを形成することにより、圧電基板１０の反り量を低減できることが分かる。
【００４７】
（条件）
圧電基板１０：直径１０．１６ｃｍ（４インチ）、厚み０．２５ｍｍの円板状のＬｉＮｂＯ３基板
ＩＤＴ電極１１の構成：Ｔｉ１００ｎｍ／Ａｌ１５０ｎｍ
酸化ケイ素膜１２：膜厚１０００ｎｍのＳｉＯ２膜
加水分解処理：温度６０℃、湿度９３％の高温高湿槽内に２４０時間放置
以下、上記実施形態の変形例について説明する。なお、以下の説明において、上記実施形態と実質的に共通の機能を有する部材を共通の符号で参照し、説明を省略する。
【００４８】
（第１の変形例）
図６は、第１の変形例に係る弾性波装置の模式的断面図である。図６に示すように、酸化ケイ素膜１２の上に窒化珪素膜１５が形成されていてもよい。この場合、例えば、窒化珪素膜１５の膜厚を調整することにより、周波数温度係数等の他の特性の変化を抑制しつつ周波数調整を行うことが可能となる。
【００４９】
（第２の変形例）
図７は、第２の変形例に係る弾性波装置２の模式的断面図である。
【００５０】
上記実施形態及び第１の変形例では、弾性表面波装置である弾性波装置１について説明した。但し、本発明において、弾性波装置は、弾性表面波装置に限定されない。本発明において、弾性波装置は、例えば図７に示すような、弾性境界波を利用した弾性境界波装置であってもよい。この場合、弾性境界波を酸化ケイ素膜１２中に効果的に閉じ込めることができる。このため、弾性波に対する外乱を少なくすることができる。従って、より高い特性安定性を実現することができる。
【符号の説明】
【００５１】
１，２…弾性波装置
１０…圧電基板
１０Ａ…圧電基板の第１の領域
１０Ｂ…圧電基板の第２の領域
１０ａ…圧電基板の表面
１１…ＩＤＴ電極
１２…酸化ケイ素膜
１２Ａ…酸化ケイ素膜の第１の部分
１２Ｂ…酸化ケイ素膜の第２の部分
１３…酸化ケイ素膜
１４…マスク
１５…窒化珪素膜
【図１】
2011124823.tif 000003
【図２】
2011124823.tif 000004
【図３】
2011124823.tif 000005
【図４】
2011124823.tif 000006
【図５】
2011124823.tif 000007
【図６】
2011124823.tif 000008
【図７】
2011124823.tif 000009