(57)【要約】【課題】ラム波を利用したラム波型高周波デバイスにおいて、周波数精度の良いラム波型高周波デバイスの製造方法を提供する。【解決手段】圧電基板の一方の主面にラム波を励振するＩＤＴ電極を形成する電極形成工程を有するラム波型高周波デバイスの製造方法であって、前記ＩＤＴ電極の表面のエッチング、または前記ＩＤＴ電極が形成された前記圧電基板の一方の主面のエッチング、または前記ＩＤＴ電極が形成された前記圧電基板の一方の主面に対向する他方の主面のエッチング、のいずれかを用いてラム波の周波数を調整する周波数調整工程を備えている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電基板の一方の主面にラム波を励振するＩＤＴ電極を形成する電極形成工程を有するラム波型高周波デバイスの製造方法であって、
前記ＩＤＴ電極の表面のエッチング、または前記ＩＤＴ電極が形成された前記圧電基板の一方の主面のエッチング、または前記ＩＤＴ電極が形成された前記圧電基板の一方の主面に対向する他方の主面のエッチング、のいずれかを用いてラム波の周波数を調整する周波数調整工程を含むことを特徴とするラム波型高周波デバイスの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載のラム波型高周波デバイスの製造方法において、
前記周波数調整工程が、周波数の粗調整と微調整とを含み、
周波数の前記粗調整は前記ＩＤＴ電極が形成された前記圧電基板の一方の主面に対向する他方の主面をエッチングすること、または前記ＩＤＴ電極が形成された前記圧電基板の一方の主面をエッチングすることで行い、
周波数の前記微調整は前記ＩＤＴ電極の表面をエッチングすることで行うことを特徴とするラム波型高周波デバイスの製造方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載のラム波型高周波デバイスの製造方法において、
前記ＩＤＴ電極が形成された前記圧電基板の一方の面に対向する面に金属膜を形成する金属膜形成工程を含み、
前記周波数調整工程が、前記金属膜をエッチングすることでラム波の周波数を調整することを特徴とするラム波型高周波デバイスの製造方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載のラム波型高周波デバイスの製造方法において、
前記圧電基板が水晶基板であることを特徴とするラム波型高周波デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ラム波を利用するラム波型高周波デバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高周波デバイスの代表例である弾性表面波装置は高い周波数が得られることから、通信分野などで多く利用されている。
また近年、通信機器の利用拡大に伴い、高周波デバイスのさらなる高周波化や周波数精度の高精度化が望まれている。弾性表面波装置よりさらなる高周波化については、ラム波を利用したラム波型高周波デバイスが知られている（特許文献１参照）。ラム波は、基板を伝播する波の形態が弾性表面波とは異なり、波長に比較して５波長以下の厚さの板中を斜め約４５°方向に伝播するバルク波である。このラム波は位相速度が速く、ラム波を利用することで高周波デバイスの共振周波数を高くすることができる。そして、ラム波を利用する高周波デバイスは、弾性表面波装置と同様に、圧電基板にＩＤＴ（Interdigital  Transducer）電極を備えた構成を有している。
【０００３】
ＩＤＴ電極を備えた弾性表面波装置の周波数は、ＩＤＴ電極の実効膜厚に依存し、電極膜厚が薄くなると周波数が上がり、厚くなると周波数が下がることが知られている。従来から弾性表面波装置の製造工程において、この原理を利用して周波数調整が行われている。
例えば特許文献２には、ＩＤＴ電極をドライエッチングして周波数を調整する方法が開示されている。また、他の周波数調整方法としては、ＩＤＴ電極を厚くする方法に代えて、ＩＤＴ電極をマスクにして基板をドライエッチングすることで見かけ上の電極膜厚を増す方法（例えば特許文献３）が知られている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２５８５９６号公報
【特許文献２】特開昭６２−２７４０８１号公報
【特許文献３】特開昭６１−９２０１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ラム波型高周波デバイスにおいては、ラム波の励振原理が弾性表面波とは異なり、上記の方法をそのまま利用することはできない。
ラム波型高周波デバイスの研究については著に付いたばかりであり、その製造方法の確立が望まれている。
本発明は上記従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、ラム波を利用したラム波型高周波デバイスにおいて、周波数精度の良いラム波型高周波デバイスの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は圧電基板の一方の主面にラム波を励振するＩＤＴ電極を形成する電極形成工程を有するラム波型高周波デバイスの製造方法であって、前記ＩＤＴ電極の表面のエッチング、または前記ＩＤＴ電極が形成された前記圧電基板の一方の主面のエッチング、または前記ＩＤＴ電極が形成された前記圧電基板の一方の主面に対向する他方の主面のエッチング、のいずれかを用いてラム波の周波数を調整する周波数調整工程を含むことを特徴とする。
【０００７】
この製造方法によれば、ＩＤＴ電極の表面のエッチング、またはＩＤＴ電極が形成された圧電基板の一方の主面のエッチング、またはＩＤＴ電極が形成された圧電基板の一方の主面に対向する他方の主面のエッチング、のいずれかを用いることで、ラム波の周波数を調整することができる。このようにして、本発明は、ラム波型高周波デバイスの周波数調整を可能と、周波数精度の良好なラム波型高周波デバイスの製造方法を提供できる。
【０００８】
本発明は、前記周波数調整工程が、周波数の粗調整と微調整とを含み、周波数の前記粗調整は前記ＩＤＴ電極が形成された前記圧電基板の一方の主面に対向する他方の主面をエッチングすること、または前記ＩＤＴ電極が形成された前記圧電基板の一方の主面をエッチングすることで行い、周波数の前記微調整は前記ＩＤＴ電極の表面をエッチングすることで行うことが望ましい。
【０００９】
この製造方法によれば、周波数調整を粗調整と微調整に分けて行う。粗調整では調整レートが高い調整を行い、微調整では調整レートが低い調整を行う。このことから、短時間で精度の良い、ラム波型高周波デバイスの周波数調整が可能となる。
【００１０】
また、本発明は、前記ＩＤＴ電極が形成された前記圧電基板の一方の面に対向する面に金属膜を形成する金属膜形成工程を含み、前記周波数調整工程が、前記金属膜をエッチングすることでラム波の周波数を調整することが望ましい。
【００１１】
この製造方法によれば、ＩＤＴ電極が形成された前記圧電基板の一方の面に対向する面に金属膜を形成されており、この金属膜をエッチングすることで、調整レートが高く、効率の良い周波数調整を行うことができる。
【００１２】
本発明では、前記圧電基板が水晶基板であることが望ましい。
【００１３】
この製造方法によれば、圧電基板に水晶基板を用いることから、温度に対する周波数の変動特性である周波数温度特性に優れたラム波型高周波デバイスの製造方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。
（第１の実施形態）
【００１５】
図１は本実施形態のラム波型高周波デバイスの構成を示す構成図であり、図１（ａ）は模式斜視図、図１（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ断線に沿う模式断面図である。
ラム波型高周波デバイス１０は、水晶基板からなる矩形状の圧電基板１１にＩＤＴ電極１２と反射器１３が備えられている。圧電基板１１は表裏に主面１４，１５を有し、一方の主面１４にＩＤＴ電極１２と反射器１３が形成されている。ＩＤＴ電極１２は、Ａｌなどの金属材料で形成され、交差指電極１２ａ，１２ｂが交互に挿間されて、それぞれに逆相の電圧が印加することでラム波を励振できるように構成されている。そして、ＩＤＴ電極１２を両側から挟むように反射器１３が形成され、ＩＤＴ電極１２から伝播されたラム波を反射器１３で反射させてＩＤＴ電極１２が形成された圧電基板１１の中央部にエネルギーを閉じ込める役目を果たしている。なお、反射器１３もＩＤＴ電極１２と同様にＡｌなどの金属材料で形成されている。
ＩＤＴ電極１２における交差指電極１２ａと交差指電極１２ｂ間の距離は等間隔にピッチＰにて形成され、励振されるラム波の波長λはλ＝２Ｐの関係にある。また、ＩＤＴ電極１２の厚さは所定の厚みｈに形成されている。圧電基板１１の厚みｔはラム波の５波長（５λ）以下の厚みに設定されている。
また、圧電基板１１の他方の主面１５は、圧電基板１１の表面が露出した状態である。
【００１６】
上記の構成のラム波型高周波デバイス１０の製造方法は、圧電基板１１の主面１４にＡｌ膜を成膜し、その後フォトリソグラフィ技術を用いてＩＤＴ電極１２、反射器１３の電極パターンを形成している（電極形成工程）。この電極を形成した状態では製造バラツキよりラム波の周波数バラツキが大きく、周波数調整を行う必要がある。
発明者はラム波型高周波デバイスにおける、周波数調整の方法について検討した。周波数調整の方法として、ＩＤＴ電極１２の表面をエッチングする場合、ＩＤＴ電極１２が形成された圧電基板１１の一方の主面（おもて面）１４をエッチングする場合、ＩＤＴ電極１２が形成された圧電基板１１の一方の主面１４に対向する他方の主面（裏面）１５をエッチングする場合、についてエッチング量と周波数変動量の関係について調査した。なお、エッチングについてはドライエッチングまたはウェットエッチングを用いることができる。
【００１７】
図２はエッチングする個所におけるエッチング量と周波数変動量の関係を示すグラフであり、横軸はエッチング量で縦軸は周波数変動量である。
図２において、実線は、ＩＤＴ電極の表面をエッチングした場合のエッチング量と周波数変動量の関係を示す。一点鎖線は、ＩＤＴ電極が形成された圧電基板のおもて面をエッチングした場合のエッチング量と周波数変動量の関係を示す。二点鎖線は、ＩＤＴ電極が形成された圧電基板の裏面をエッチングした場合のエッチング量と周波数変動量の関係を示す。
このグラフより、ＩＤＴ電極の表面、ＩＤＴ電極が形成された圧電基板のおもて面、圧電基板の裏面をエッチングすることで周波数が高くなる方向で周波数が変動することがわかる。ＩＤＴ電極が形成された圧電基板のおもて面、および圧電基板の裏面をエッチングする場合には、エッチング量に対して周波数変動が高く、調整レートが高い周波数調整が可能である。また、ＩＤＴ電極の表面をエッチングした場合には、エッチング量に対して周波数変動が低く、調整レートが低い周波数調整が可能である。
【００１８】
このようなエッチング量と周波数変動量との関係を利用して、ラム波の周波数を調整する周波数調整工程について説明する。
なお、周波数調整前のラム波型高周波デバイス１０の周波数は、ＩＤＴ電極１２の膜厚の設定により所望の周波数より低く設定されている。
＜周波数調整方法１＞
ラム波型高周波デバイス１０の周波数調整工程において、ＩＤＴ電極１２の表面、ＩＤＴ電極１２が形成された圧電基板１１のおもて面１４、圧電基板１１の裏面１５、をそれぞれ単独でエッチングすることで、周波数調整が行える。エッチングにより周波数が高く変化し、所望の周波数になったところでエッチングを停止することで周波数調整ができる。
＜周波数調整方法２＞
また、周波数の調整レートを考慮して、周波数の粗調整と微調整とに分けて周波数調整を行うことができる。まず、粗調整として調整レートが高い、ＩＤＴ電極１２が形成された圧電基板１１のおもて面１４、または圧電基板１１の裏面１５をエッチングし、その後、微調整として調整レートが低い、ＩＤＴ電極１２の表面をエッチングする。このように、粗調整において効率よく周波数を所望の周波数の近傍まで調整し、微調整において精度よく所望の周波数に調整ができる。
【００１９】
以上、本実施形態のラム波型高周波デバイス１０の製造方法では、ＩＤＴ電極１２を形成する電極形成工程と周波数調整工程とを備えている。電極形成工程ではラム波の周波数は所望の周波数より低く設定され、周波数調整工程で、ＩＤＴ電極１２の表面、ＩＤＴ電極１２が形成された圧電基板１１のおもて面１４、圧電基板１１の裏面１５、のいずれかをエッチングすることで周波数が高くなる方向で周波数調整することができる。
また、周波数調整を粗調整と微調整とに分けて行い、粗調整では調整レートが高い調整を行い、微調整では調整レートが低い調整を行う。このことから、短時間で精度の良い、ラム波型高周波デバイス１０の周波数調整が可能となる。
また、例えば、圧電基板１１の裏面１５をドライエッチングする場合では、エッチングの際に発生するプラズマなどで圧電基板１１のおもて面１４のＩＤＴ電極１２にダメージを与えることがなく、さらに異物などの付着を防ぎ、ラム波型高周波デバイスの特性を維持することができる。
このようにして、周波数調整を可能とする周波数精度の良いラム波型高周波デバイス１０の製造方法を提供できる。
【００２０】
なお、上記の実施形態で説明した圧電基板１１は水晶基板で形成されている。
図３は、ラム波型高周波デバイスにおいて水晶基板を用いたときと、タンタル酸リチウム（ＬＴ）基板を用いたときの周波数温度特性を示すグラフである。このグラフから分かるように、ラム波を励振させる圧電基板に水晶基板を用いることでタンタル酸リチウム基板に比べて温度に対する周波数の変化量を小さく抑えることができ、周波数温度特性を改善することができる。
このように、本実施形態のラム波型高周波デバイスは水晶基板を用いていることから、周波数温度特性に優れ、精度の高いラム波型高周波デバイスの製造方法を提供することができる。
（変形例）
【００２１】
次に、第１の実施形態の変形例として、第１の実施形態で説明したラム波型高周波デバイスの他方の主面に金属膜を設けた、ラム波型高周波デバイスについて説明する。
図４は、第１の本実施形態における変形例のラム波型高周波デバイスの構成を示す構成図であり、図４（ａ）は模式斜視図、図４（ｂ）は同図（ａ）のＢ−Ｂ断線に沿う模式断面図である。なお、第１の実施形態と同様な構成については、同符号を付し説明を省略する。
ラム波型高周波デバイス３０において、ＩＤＴ電極１２が形成された圧電基板１１の一方の主面１４に対向する他方の主面（裏面）１５に金属膜３１が形成されている。金属膜３１はＡｌ，Ａｕ，Ａｇなどの金属で形成されている。
【００２２】
上記のようなラム波型高周波デバイス３０の製造方法では、ＩＤＴ電極１２を形成する電極形成工程と、ＩＤＴ電極１２が形成された圧電基板１１の一方の面に対向する主面１５に金属膜３１を形成する金属膜形成工程と、周波数調整工程とを備えている。
周波数調整工程前ではラム波の周波数は所望の周波数より低く設定され、周波数調整工程で、金属膜３１をエッチングすることで周波数が高くなる方向に周波数調整ができる。この金属膜３１を設けることで、圧電基板１１をエッチングすることに比べて、金属膜３１の質量効果で調整レートが高く、効率の良い周波数調整を行うことができる。
（第２の実施形態）
【００２３】
ラム波型高周波デバイスは、使用状況によりパッケージされた状態で使用される。次に、第２の実施形態としてパッケージされたラム波型高周波デバイスの製造方法について説明する。
【００２４】
図５はパッケージされたラム波型高周波デバイスの製造工程を示すフローチャートである。図６はパッケージされたラム波型高周波デバイスの製造工程を説明する説明図であり、図６（ａ）は周波数調整を説明する説明図、図６（ｂ）は封止された状態を示す説明図である。また、図７は他の形態で実装されたラム波型高周波デバイスの製造工程を説明する説明図であり、図７（ａ）は周波数調整を説明する説明図、図７（ｂ）は封止された状態を示す説明図である。
【００２５】
以下、図５のフローチャートに沿って順を追いながら、図６，７の説明図を参考にしてラム波型高周波デバイスの製造工程について説明する。
第１の実施形態で説明したように、圧電基板にＩＤＴ電極を形成する（ステップＳ１０）。このとき、ＩＤＴ電極で励振されるラム波の周波数は所望の周波数より低く設定されている。そして、ラム波型高周波デバイスをパッケージに実装する（ステップＳ１１）。この実装状態は図６（ａ）に示すように、ラム波型高周波デバイス１０をパッケージ５０の凹部に固着し、ＩＤＴ電極に接続されたパッドとパッケージのパッドとを金属ワイヤ５２で接続している。
周波数調整工程では、ドライエッチングによりＩＤＴ電極の表面またはＩＤＴ電極が形成された圧電基板のおもて面をエッチングし、所望の周波数に調整する（ステップＳ１２）。その後、図６（ｂ）に示すように、蓋体５１にてパッケージ５０の凹部を減圧雰囲気または不活性ガス雰囲気にて封止する（ステップＳ１３）。このようにして、パッケージされたラム波型高周波デバイスが完成する。
【００２６】
次に、他の形態で実装されたラム波型高周波デバイスの製造工程について説明する。工程順序については図５で説明したフローチャートと同様である。
圧電基板にＩＤＴ電極を形成する（ステップＳ１０）。このとき、ＩＤＴ電極で励振されるラム波の周波数は所望の周波数より低く設定されている。そして、ラム波型高周波デバイスをパッケージに実装する（ステップＳ１１）。この実装状態は図７（ａ）に示すように、金属バンプ５３を介してラム波型高周波デバイス１０をフェイスダウンボンディングし、ＩＤＴ電極に接続されたパッドとパッケージのパッドとを接続している。
次に周波数調整工程では、圧電基板の裏面をエッチングし、所望の周波数に調整する（ステップＳ１２）。その後、図７（ｂ）に示すように、蓋体５１にてパッケージ５０の凹部を減圧雰囲気または不活性ガス雰囲気にて封止する（ステップＳ１３）。このようにして、パッケージされたラム波型高周波デバイスが完成する。
【００２７】
次に、周波数調整工程において、粗調整および微調整を行って周波数の調整を行うパッケージされたラム波型高周波デバイスの製造工程について説明する。
図８、図９はパッケージされたラム波型高周波デバイスの製造工程を示すフローチャートである。なお、ラム波型高周波デバイスのパッケージへの実装形態は前述した図６と同様なため、同図を用いて説明する。
【００２８】
まず、図８に示すラム波型高周波デバイスの製造工程について説明する。
第１の実施形態で説明したように、圧電基板にＩＤＴ電極を形成する（ステップＳ２０）。このとき、ＩＤＴ電極で励振されるラム波の周波数は所望の周波数より低く設定されている。そして、ラム波型高周波デバイスをパッケージに実装する（ステップＳ２１）。この実装状態は図６（ａ）に示すように、ラム波型高周波デバイス１０をパッケージ５０の凹部に固着し、ＩＤＴ電極に接続されたパッドとパッケージのパッドとを金属ワイヤ５２で接続している。
周波数の粗調整では、ＩＤＴ電極が形成された圧電基板のおもて面をエッチングし、所望の周波数の近傍に調整する（ステップＳ２２）。そして、周波数の微調整としてＩＤＴ電極の表面をエッチングし、周波数を所望の値に調整する（ステップＳ２３）。
その後、図６（ｂ）に示すように、蓋体５１にてパッケージ５０の凹部を減圧雰囲気または不活性ガス雰囲気にて封止する（ステップＳ２４）。このようにして、パッケージされたラム波型高周波デバイスが完成する。
【００２９】
次に、図９に示すラム波型高周波デバイスの製造工程について説明する。
まず、圧電基板にＩＤＴ電極を形成する（ステップＳ３０）。このとき、ＩＤＴ電極で励振されるラム波の周波数は所望の周波数より低く設定されている。その後、周波数の粗調整として、ＩＤＴ電極が形成された圧電基板のおもて面、または圧電基板の裏面をエッチングして所望の周波数の近傍に調整する（ステップＳ３１）。
そして、ラム波型高周波デバイスをパッケージに実装する（ステップＳ３２）。この実装状態は図６（ａ）に示すように、ラム波型高周波デバイス１０をパッケージ５０の凹部に固着し、ＩＤＴ電極に接続されたパッドとパッケージのパッドとを金属ワイヤ５２で接続している。
周波数の微調整としてＩＤＴ電極の表面をエッチングし、周波数を所望の値に調整する（ステップＳ３３）。
その後、図６（ｂ）に示すように、蓋体５１にてパッケージ５０の凹部を減圧雰囲気または不活性ガス雰囲気にて封止する（ステップＳ３４）。このようにして、パッケージされたラム波型高周波デバイスが完成する。
【００３０】
以上、本実施形態のパッケージされたラム波型高周波デバイスの製造方法では、ＩＤＴ電極を形成する電極形成工程と周波数調整工程とを備えている。電極形成工程ではラム波の周波数は所望の周波数より低く設定され、周波数調整工程で、ＩＤＴ電極の表面、ＩＤＴ電極が形成された圧電基板のおもて面、圧電基板の裏面、のいずれかをエッチングすることで周波数が高くなる方向で周波数調整することができる。
また、周波数調整を粗調整と微調整とに分けて行い、粗調整では調整レートが高い調整を行い、微調整では調整レートが低い調整を行う。このことから、短時間で精度の良い、ラム波型高周波デバイスの周波数調整が可能となる。
このようにして、ラム波型高周波デバイスの周波数調整を可能とするパッケージされたラム波型高周波デバイスの製造方法を提供できる。
【００３１】
なお、第１、第２の実施形態で説明したエッチングについては、ドライエッチングまたはウェットエッチングを用いることができる。ドライエッチングでは、スパッタエッチング装置、イオンミリング装置などを利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】第１の実施形態におけるラム波型高周波デバイスの構成を示す構成図であり、（ａ）は模式斜視図、（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ断線に沿う模式断面図。
【図２】ラム波型高周波デバイスのエッチング量と周波数変動量の関係を示すグラフ。
【図３】ラム波型高周波デバイスにおける水晶基板を用いたときの周波数温度特性を示すグラフ。
【図４】第１の本実施形態における変形例のラム波型高周波デバイスの構成を示す構成図であり、（ａ）は模式斜視図、（ｂ）は同図（ａ）のＢ−Ｂ断線に沿う模式断面図。
【図５】パッケージされたラム波型高周波デバイスの製造工程を示すフローチャート（その１）。
【図６】パッケージされたラム波型高周波デバイスの製造工程を説明する説明図。
【図７】パッケージされたラム波型高周波デバイスの製造工程を説明する説明図。
【図８】パッケージされたラム波型高周波デバイスの製造工程を示すフローチャート（その２）。
【図９】パッケージされたラム波型高周波デバイスの製造工程を示すフローチャート（その３）。
【符号の説明】
【００３３】
１０…ラム波型高周波デバイス、１１…圧電基板、１２…ＩＤＴ電極、１３…反射器、１４，１５…主面、３０…ラム波型高周波デバイス、３１…金属膜、５０…パッケージ、５１…蓋体、５２…金属ワイヤ、５３…金属バンプ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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