(57)【要約】      （修正有）【課題】表面ラフネスの増大や構造破壊を防止しつつ、共振周波数を上昇させることができるようにした圧電振動デバイス及びその製造方法、共振周波数の調整方法を提供する。【解決手段】弾性表面波素子１０を有する圧電振動デバイスの製造方法であって、前記弾性表波素子１０の表面上に波の速度を高める機能膜４を形成する工程、を含む。また、前記機能膜４のヤング率は、励振電極２及び圧電体１の各ヤング率よりも大きく、且つ、前記機能膜４の密度は、前記励振電極２及び前記圧電体１の各密度よりも低い。これにより、質量付加効果による周波数低下の影響を抑えながら、弾性率上昇による周波数上昇を発現させ、弾性表面波素子の共振周波数を上昇させることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性表面波素子を有する圧電振動デバイスの製造方法であって、
前記弾性表面波素子の表面上に波の速度を高める機能膜を形成する工程、を含むことを特徴とする圧電振動デバイスの製造方法。
【請求項２】
前記弾性表面波素子は、圧電体と、前記圧電体上に形成された励振電極とを含み、
前記機能膜のヤング率は、前記励振電極及び前記圧電体の各ヤング率よりも大きく、且つ、
前記機能膜の密度は、前記励振電極及び前記圧電体の各密度よりも低いことを特徴とする請求項１に記載の圧電振動デバイスの製造方法。
【請求項３】
前記励振電極は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる櫛歯電極であり、
前記圧電体は水晶基板であり、
前記機能膜のヤング率は５０ＧＰａ以上であり、且つ、前記機能膜の密度は１．０ｇ／ｃｍ３以下であることを特徴とする請求項１に記載の圧電振動デバイスの製造方法。
【請求項４】
前記励振電極は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる櫛歯電極であり、
前記圧電体は水晶基板であり、
前記機能膜のヤング率は８０ＧＰａ以上であり、且つ、前記機能膜の密度は２．０ｇ／ｃｍ３以下であることを特徴とする請求項１に記載の圧電振動デバイスの製造方法。
【請求項５】
前記励振電極は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる櫛歯電極であり、
前記圧電体は水晶基板であり、
前記機能膜のヤング率は１５０ＧＰａ以上であり、且つ、前記機能膜の密度は４．０ｇ／ｃｍ３以下であることを特徴とする請求項１に記載の圧電振動デバイスの製造方法。
【請求項６】
前記機能膜を形成する工程の前に、前記励振電極に電圧を印加して前記弾性表面波素子の共振周波数を測定する工程、をさらに含み、
前記機能膜を形成する工程では、前記共振周波数の測定値に基づいて前記機能膜の厚さを調整することを特徴とする請求項１から請求項５の何れか一項に記載の圧電振動デバイスの製造方法。
【請求項７】
前記共振周波数を測定する工程の前に、前記弾性表面波素子の表面上に、絶縁性又は撥水性若しくは撥油性の膜を形成する工程、をさらに含み、
前記共振周波数を測定する工程では、前記絶縁性又は撥水性若しくは撥油性の膜が形成された状態で前記共振周波数を測定し、
前記機能膜を形成する工程では、前記絶縁性又は撥水性若しくは撥油性の膜上に前記機能膜を形成する、ことを特徴とする請求項６に記載の圧電振動デバイスの製造方法。
【請求項８】
弾性表面波素子を有する圧電振動デバイスであって、
前記弾性表面波素子の表面上に形成された機能膜を備え、
前記機能膜は、波の速度を高める機能を有することを特徴とする圧電振動デバイス。
【請求項９】
前記弾性表面波素子は、圧電体と、前記圧電体上に形成された励振電極とを含み、
前記機能膜のヤング率は、前記励振電極及び前記圧電体の各ヤング率よりも大きく、且つ、
前記機能膜の密度は、前記励振電極及び前記圧電体の各密度よりも低いことを特徴とする請求項８に記載の圧電振動デバイス。
【請求項１０】
前記励振電極は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる櫛歯電極であり、
前記圧電体は水晶基板であり、
前記機能膜のヤング率は５０ＧＰａ以上であり、且つ、前記機能膜の密度は１．０ｇ／ｃｍ３以下であることを特徴とする請求項８に記載の圧電振動デバイス。
【請求項１１】
前記励振電極は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる櫛歯電極であり、
前記圧電体は水晶基板であり、
前記機能膜のヤング率は８０ＧＰａ以上であり、且つ、前記機能膜の密度は２．０ｇ／ｃｍ３以下であることを特徴とする請求項８に記載の圧電振動デバイス。
【請求項１２】
前記励振電極は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる櫛歯電極であり、
前記圧電体は水晶基板であり、
前記機能膜のヤング率は１５０ＧＰａ以上であり、且つ、前記機能膜の密度は４．０ｇ／ｃｍ３以下であることを特徴とする請求項８に記載の圧電振動デバイス。
【請求項１３】
前記弾性表面波素子の表面上に形成された、絶縁性又は撥水性若しくは撥油性の膜をさらに備え、
前記機能膜は、前記絶縁性又は撥水性若しくは撥油性の膜上に形成されていることを特徴とする請求項８から請求項１２の何れか一項に記載の圧電振動デバイス。
【請求項１４】
弾性表面波素子の共振周波数を調整する方法であって、
前記弾性表面波素子の表面上に波の速度を高める機能膜を形成することによって、前記共振周波数を上昇させることを特徴とする共振周波数の調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電振動デバイス及びその製造方法、共振周波数の調整方法等に関する。
【背景技術】
【０００２】
通信機器、コンピュータ、モバイル等の様々な電子機器において、振動子、発振器、フィルタ等の電子部品としてＳＡＷ（Ｓｕｒｆａｃｅ  Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｗａｖｅ：弾性表面波）素子を有する圧電振動デバイスが使用されている。圧電振動デバイスは、電子機器の同期信号や、適切な周波数だけを送受信する発振器／フィルタの役割を担っており、その基となるＳＡＷ共振周波数の正確さが重要である。
【０００３】
しかし、各ＳＡＷ素子は、製造バラツキ（例えば、圧電体の製造寸法や質量のバラツキ、電極の製造寸法や質量のバラツキなど）を含むので、各ＳＡＷ素子の共振周波数には設計値からの差異が生じてしまう。そこで、水晶デバイスメーカーでは、各ＳＡＷ素子について周波数調整を行って所定値に合わせ込み、さらに周波数が長期的に変動しないように気密封止を行っている。
ここで、ＳＡＷ素子の周波数調整の方法は大きく二つに分けられる。
第１の方法は、金（Ａｕ）などを蒸着法やスパッタ法などを用いて、ＳＡＷ素子表面に金属膜或いは金属微粒子形成することにより、振動体（即ち、圧電体）への質量付加を行う。これにより、周波数を低下させるというものである（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
また、第２の方法は、ＳＡＷ素子に対してイオンビーム照射或いはガスプラズマを作用させることにより、ＳＡＷ素子の表面の励振電極の一部或いは水晶の一部をスパッタリングアウト（或いは、エッチング）にて物理的（或いは、化学的）に削り取り、振動体からの質量削減を行う。これにより、周波数を上昇させるというものである（例えば、特許文献２、３参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−５３５２０号公報
【特許文献２】特開２００９−１４１８２５号公報
【特許文献３】特開平０５−６３４８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記の第１の方法では、周波数を低下させることしかできないため、周波数を所望の値よりも低下させてしまった場合は、その製造ロットを復活させることができず、製造歩留まり低下の要因となる。
また、上記の第２の方法では、基本的にはＳＡＷ素子の一部を破壊することになる。このため、ＳＡＷ素子の励振電極表面及び水晶表面のラフネスを増大させることになり、周波数特性が劣化する可能性がある。さらに、ＳＡＷ素子の励振電極表面及び水晶表面には、励振電極間の異物による電気的短絡を防止するための絶縁薄膜や、ＳＡＷ発振器周波数の長期信頼性を保つための薄膜を形成することがある（このような薄膜としては、例えば、ＳＡＷチップに水分や有機成分が付着して、ＳＡＷチップが腐食、汚染されることを防止するための撥水性薄膜・撥油性薄膜などがある。）。この場合は、せっかく形成した薄膜へのイオンビーム照射或いはプラズマエッチングによって、当該薄膜が構造破壊を起こしてしまい、絶縁性又は撥水性若しくは撥油性等が十分に発揮されなくなる可能性がある。
【０００７】
一方、周波数の調整方法として、上記の第１の方法、第２の方法を併用する方法も考えられる。この場合は、周波数調整の一方通行性という課題（即ち、周波数を低下させることしかできない、或いは、上昇させることしかできないという課題。）は回避できる。しかし、上記したように周波数を上昇させる際においては、表面ラフネスの増大による周波数特性の劣化や、構造破壊による絶縁性又は撥水性若しくは撥油性の低下などの課題がなお残る。
そこで、この発明は、表面ラフネスの増大や構造破壊を防止しつつ、共振周波数を上昇させることができるようにした圧電振動デバイス及びその製造方法、共振周波数の調整方法の提供を目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様に係る圧電振動デバイスの製造方法は、弾性表面波素子を有する圧電振動デバイスの製造方法であって、前記弾性表面波素子の表面上に波の速度を高める機能膜を形成する工程、を含むことを特徴とする。
ここで、「波」の速度をｖとし、その周波数をｆとし、その波長λとしたとき、これらの間には（１）式の関係が成り立つ。
ｆ＝ｖ／λ…（１）
【０００９】
このような方法であれば、（１）式の関係から弾性表面波素子の共振周波数を上昇させることができる。共振周波数を調整する際に、弾性表面波素子の表面へのイオンビーム照射によるスパッタリングアウトやガスプラズマによるエッチング等、物理的或いは化学的手段により、弾性表面波素子の表面を削り取る必要が無い。このため、弾性表面波素子の表面ラフネスの増大や構造破壊を防止しつつ、共振周波数を上昇させることができる。
【００１０】
また、上記の圧電振動デバイスの製造方法において、前記弾性表面波素子は、圧電体と、前記圧電体上に形成された励振電極とを含み、前記機能膜のヤング率は、前記励振電極及び前記圧電体の各ヤング率よりも大きく、且つ、前記機能膜の密度は、前記励振電極及び前記圧電体の各密度よりも低いことを特徴としてもよい。
ここで、弾性表面波素子により励振される波（即ち、弾性表面波）の性質は、波の伝播する媒質の物性に依存しており、特に表面付近の物性に強く依存する。弾性表面波素子において、励振される波の周波数をｆとし、媒質の弾性率をＥとし、媒質の密度をρとしたとき、これらの間には（２）式の関係が成り立つ。
ｆ∝√（Ｅ／ρ）…（２）
【００１１】
本発明者は、弾性表面波素子の表面に、圧電体及び励振電極の各ヤング率よりも大きなヤング率を有する膜を形成することで、弾性表面波が伝わる媒質の弾性率が上昇し、その結果、場合によっては弾性表面波素子の共振周波数が上昇することを見出した。一方で、膜を形成する以上、通常知られているように振動体への質量付加によって弾性表面波素子の共振周波数が低下する現象が存在することが知られている。そこで、本発明者は、この質量付加による共振周波数の低下を抑えるべく、密度に着目した。
弾性表面波素子の表面に「高ヤング率」且つ「低密度」の機能膜を形成することで、質量付加効果による周波数低下の影響を抑えながら、弾性率上昇による周波数上昇を発現させ、共振周波数を上昇させることができる。
【００１２】
また、上記の圧電振動デバイスの製造方法において、前記励振電極は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる櫛歯電極であり、前記圧電体は水晶基板であり、前記機能膜のヤング率は５０ＧＰａ以上であり、且つ、前記機能膜の密度は１．０ｇ／ｃｍ３以下であることを特徴としてもよい。このような方法であれば、例えば図６に示すように、弾性表面波素子の共振周波数を上昇させることができる。
【００１３】
また、上記の圧電振動デバイスの製造方法において、前記励振電極は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる櫛歯電極であり、前記圧電体は水晶基板であり、前記機能膜のヤング率は８０ＧＰａ以上であり、且つ、前記機能膜の密度は２．０ｇ／ｃｍ３以下であることを特徴としてもよい。このような方法であれば、例えば図６に示すように、弾性表面波素子の共振周波数を上昇させることができる。
【００１４】
また、上記の圧電振動デバイスの製造方法において、前記励振電極は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる櫛歯電極であり、前記圧電体は水晶基板であり、前記機能膜のヤング率は１５０ＧＰａ以上であり、且つ、前記機能膜の密度は４．０ｇ／ｃｍ３以下であることを特徴としてもよい。このような方法であれば、例えば図６に示すように、弾性表面波素子の共振周波数を上昇させることができる。
【００１５】
また、上記の圧電振動デバイスの製造方法において、前記機能膜を形成する工程の前に、前記励振電極に電圧を印加して前記弾性表面波素子の共振周波数を測定する工程、をさらに含み、前記機能膜を形成する工程では、前記共振周波数の測定値に基づいて前記機能膜の厚さを調整することを特徴としてもよい。このような方法であれば、弾性表面波素子の共振周波数を所望の値に合わせ込むことができる。
【００１６】
また、上記の圧電振動デバイスの製造方法において、前記共振周波数を測定する工程の前に、前記弾性表面波素子の表面上に、絶縁性又は撥水性若しくは撥油性の膜を形成する工程、をさらに含み、前記共振周波数を測定する工程では、前記絶縁性又は撥水性若しくは撥油性の膜が形成された状態で前記共振周波数を測定し、前記機能膜を形成する工程では、前記絶縁性又は撥水性若しくは撥油性の膜上に前記機能膜を形成する、ことを特徴としてもよい。このような方法であれば、表面弾性波素子の励振電極間の電気的短絡や、水分又は有機成分による腐食、汚染を防止することができる。また、弾性表面波素子の共振周波数を上昇させるための、イオンビーム照射によるスパッタリングアウトやガスプラズマによるエッチング等は行わないため、この膜についても構造破壊も生じない。なお、「絶縁性又は撥水性若しくは撥油性の膜」としては、例えば、後述する薄膜５が該当する。
【００１７】
本発明の別の態様に係る圧電振動デバイスは、弾性表面波素子を有する圧電振動デバイスであって、前記弾性表面波素子の表面上に形成された機能膜を備え、前記機能膜は、波の速度を高める機能を有することを特徴とする。このような構成であれば、弾性表面波素子の表面ラフネスの増大や構造破壊を防止しつつ、共振周波数を上昇させることができる。
【００１８】
また、上記の圧電振動デバイスにおいて、前記弾性表面波素子は、圧電体と、前記圧電体上に形成された励振電極とを含み、前記機能膜のヤング率は、前記励振電極及び前記圧電体の各ヤング率よりも大きく、且つ、前記機能膜の密度は、前記励振電極及び前記圧電体の各密度よりも低いことを特徴としてもよい。
また、上記の圧電振動デバイスにおいて、前記励振電極は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる櫛歯電極であり、前記圧電体は水晶基板であり、前記機能膜のヤング率は５０ＧＰａ以上であり、且つ、前記機能膜の密度は１．０ｇ／ｃｍ３以下であることを特徴としてもよい。
【００１９】
また、上記の圧電振動デバイスにおいて、前記励振電極は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる櫛歯電極であり、前記圧電体は水晶基板であり、前記機能膜のヤング率は８０ＧＰａ以上であり、且つ、前記機能膜の密度は２．０ｇ／ｃｍ３以下であることを特徴としてもよい。
また、上記の圧電振動デバイスにおいて、前記励振電極は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる櫛歯電極であり、前記圧電体は水晶基板であり、前記機能膜のヤング率は１５０ＧＰａ以上であり、且つ、前記機能膜の密度は４．０ｇ／ｃｍ３以下であることを特徴としてもよい。
【００２０】
また、上記の圧電振動デバイスにおいて、前記弾性表面波素子の表面上に形成された、絶縁性又は撥水性若しくは撥油性の膜をさらに備え、前記機能膜は、前記絶縁性又は撥水性若しくは撥油性の膜上に形成されていることを特徴としてもよい。
本発明のさらに別の態様に係る共振周波数の調整方法は、弾性表面波素子の共振周波数を調整する方法であって、前記弾性表面波素子の表面上に波の速度を高める機能膜を形成することによって、前記共振周波数を上昇させることを特徴とする。このような方法であれば、弾性表面波素子の表面ラフネスの増大や構造破壊を防止しつつ、共振周波数を上昇させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態に係るＳＡＷ素子１０の構成例を示す図。
【図２】本発明の実施の形態に係る圧電振動デバイス１００の構成例を示す図。
【図３】圧電振動デバイス１００の製造方法を示すフローチャート。
【図４】本発明の実施の形態に係る成膜装置５０の構成例を示す図。
【図５】機能膜の膜厚と共振周波数との関係のシミュレーション結果を示す図。
【図６】機能膜の物性値と共振周波数との関係のシミュレーション結果を示す図。
【図７】ＳＡＷ素子１０の他の構成例を示す図（その１）。
【図８】ＳＡＷ素子１０の他の構成例を示す図（その２）。
【図９】ＳＡＷ素子１０の他の構成例を示す図（その３）。
【図１０】ＳＡＷ素子１０の他の構成例を示す図（その４）。
【図１１】ＳＡＷ素子１０の他の構成例を示す図（その５）。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する各図において、同一の構成を有する部分には同一の符号を付し、その重複する説明は省略する。
（１）圧電振動デバイスの構成例について
図１は本発明の実施の形態に係る弾性表面波（即ち、ＳＡＷ）素子１０の構成例を示す図であり、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）をＸ１−Ｘ´１に沿って切断した断面図である。
図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、このＳＡＷ素子１０は圧電体１の表面に形成されており、圧電体１の表面上に形成された励振電極２及び反射器３と、励振電極２を覆うように圧電体１の表面上に形成された機能膜４と、を備える。圧電体１は、電圧が印加されることによりＳＡＷを励振される基板であり、例えばＳＴカット水晶基板で構成されている。
【００２３】
励振電極２は、駆動電圧の供給を受けて圧電体１に電圧を印加するための電極であり、例えば櫛歯電極（ＩＤＴ：Ｉｎｔｅｒｄｉｇｉｔａｌ  Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）である。櫛歯電極は、弾性表面波の伝搬方向に対して直交するように設けられた複数の電極指２ａと、弾性表面波の伝搬方向に沿って配置され複数の電極指２ａを接続するバスバー２ｂと、の組み合わせにより構成されている。このような櫛歯電極は２つで一対を成し、平面視で、対の一方と他方の電極指２ａが互い違いに噛合うように配置されている。図１（ｂ）に示すように、電極指２ａの電極幅をＬとし、電極指２ａの厚さをＴとし、電極指２ａの間隔をＤとしたとき、これらの各数値は例えば、Ｌ＝２．５μｍ、Ｔ＝１５８ｎｍ、Ｄ＝１．４ｕｍ、である。
【００２４】
反射器３は、平面視で、励振電極２を両側から挟み込むように配置されており、励振電極２により励振されたＳＡＷを反射して（反射器３間で）閉じ込めるための電極である。この反射器３は、例えば、電極指２ａと平行となるように配置された複数の導体ストリップ３ａと、これら導体ストリップ３ａの両端部を接続するバスバー３ｂと、の組み合わせにより構成されている。励振電極２と反射器３は、例えばアルミニウム又はアルミニウム合金からなる。
【００２５】
また、機能膜４は、ＳＡＷの速度を高める機能を有する膜である。この機能膜４は、例えば、励振電極２の電極指２ａを全て覆うように、圧電体１の表面上に形成されている。ここで、波の速度ｖと、波の周波数ｆとの間には、上記（１）式の関係が成り立つ。この機能膜にＳＡＷを伝播させることにより、ＳＡＷ素子１０の共振周波数の上昇が図られている。
【００２６】
機能膜４の物性について、一例を挙げると、機能膜４のヤング率は圧電体１及び励振電極２の各ヤング率よりも大きく、且つ、機能膜４の密度は圧電体１及び励振電極２の各密度よりも低くなっている。例えば、圧電体１が水晶（ヤング率７３ＧＰａ、密度２．６ｇ／ｃｍ３）からなり、励振電極２がアルミニウム（ヤング率７０ＧＰａ、密度２．７ｇ／ｃｍ３）からなる場合は、上記の物性を満たす機能膜４としては、後述の硬質炭素膜、ベリリウム等が挙げられる。このように、圧電体１及び励起電極２の各材料に関連して、機能膜４の材料物性を限定することにより、質量付加効果による周波数低下の影響を抑えながら、高弾性率による周波数の上昇を発現させ、ＳＡＷ素子１０の共振周波数を上昇させることができる。
【００２７】
なお、このＳＡＷ素子１０は、図示しない発振回路との組み合わせによって、設計された周波数の交流を出力する機能を有する。例えば図２に示すように、ＳＡＷ素子１０を有する圧電振動デバイス１００において、ＳＡＷ素子１０はパッケージ１１内に固定されており、パッケージ１１の開口側１２は図示しないキャップで覆われている。キャップで覆われたパッケージ１１内は真空状態又は不活性ガス雰囲気にて封止されており、発振周波数の長期信頼性の確保が図られている。
【００２８】
次に、この圧電振動デバイス１００の製造方法について説明する。
（２）圧電振動デバイスの製造方法について
図３は、本発明の実施の形態に係る圧電振動デバイス１００の製造方法を示すフローチャートである。なお、この例では、例えば後述の図５に示すように、シミュレーション又は実験等により、ＳＡＷ素子１０の表面に形成される機能膜４の膜厚と、ＳＡＷ素子１０の共振周波数との関係が予め求められているものとする。
【００２９】
まず始めに、図３のステップ（Ｓ）１では、圧電体１の表面上に励振電極２と反射器３とを形成する。例えば、圧電体１の表面上にアルミニウム又はアルミニウム合金等の導電膜を形成する。次に、この導電膜を、フォトリソグラフィー技術及びエッチング技術を用いてパターニングする。これにより、圧電体１の表面上に励振電極２と反射器３とを同時に形成する。導電膜の形成方法としては、例えば、スパッタ法が用いられる。導電膜のエッチング方法としては、例えば、リアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）、プラズマエッチング等のドライエッチング、又は、ウェットエッチングが用いられる。
或いは、このステップ（Ｓ）１では、印刷法を用いて、励振電極２及び反射器３を形成するようにしてもよい。例えば、インクジェット法により、アルミニウム等の導電粒子を含むインクを圧電体１の表面上に吹き付けて、励振電極２及び反射器３を形成するようにしてもよい。
【００３０】
次に、図３のステップ（Ｓ）２では、励振電極２と反射器３とが形成された圧電体１（即ち、ＳＡＷ素子１０）を、パッケージ１１内に収納し、固定する。次に、図３のステップ（Ｓ）３では、励振電極２に駆動電圧を印加してＳＡＷを励振し、その共振周波数を測定する。なお、この例では、機能膜４を形成する前の共振周波数は、狙い値よりも概ね低い値となるように、励振電極２の形状と大きさ（例えば、櫛歯電極における電極指２ａの電極幅Ｌ、電極指２ａの厚さＴ、電極指２ａの間隔Ｄ）が設定されているものとする。
【００３１】
次に、図３のステップ（Ｓ）４では、共振周波数について、測定値と狙い値との差を解消するための調整を行う。具体的には、共振周波数の狙い値と、ステップ（Ｓ）３で測定された測定値との差を解消するために必要な機能膜４の膜厚を算出する。そして、算出された膜厚だけ、ＳＡＷ素子の表面上に機能膜４を形成する。これにより、共振周波数を上昇させ、その値を狙い値に合わせ込む。機能膜４の形成方法としては、例えばスパッタ法、蒸着法、又は、化学気相成長法（ＣＶＤ法）等が用いられる。
その後、図３のステップ（Ｓ）５では、例えば真空状態又は不活性ガス雰囲気のチャンバー内でパッケージ１１の開口側１２にキャップを取り付けて、パッケージ１１内を封止する。これにより、図２に示した圧電振動デバイス１００が完成する。
【００３２】
（３）機能膜の成膜装置について
図３のステップ（Ｓ）３における共振周波数の測定と、ステップ（Ｓ）４における共振周波数の調整（即ち、機能膜４の形成）には、例えば図４に示すような、周波数の測定機能を備えた成膜装置５０を用いることができる。
図４は、本発明の実施の形態に係る成膜装置５０の構成例を示す概念図である。
図４に示すように、この成膜装置５０は、例えば、イオンビームスパッタ方法を用いており、チャンバー５１と、チャンバー５１内を排気して真空状態を作り出す排気ポンプ５２と、イオンを加速して真空状態のチャンバー５１内に放出するイオン銃５３と、マスク５４と、シャッター５５と、周波数測定器５６とを有する。また、チャンバー５１内には硬質炭素等のターゲット５７が配置される。
【００３３】
この成膜装置５０において、周波数の測定時（例えば、図３のステップ（Ｓ３））には、周波数測定器５６がＳＡＷ素子の共振周波数を測定する。また、機能膜４の成膜時（例えば、図３のステップ（Ｓ４））には、シャッター５５は開放され、パッケージ１１の開口側はターゲット５７に対して露出した状態となる。この状態で、イオン銃５３がターゲット５７に向かってイオンを照射する。イオンは例えばアルゴンイオン（Ａｒ＋）である。イオンがターゲット５７に衝突すると、その反跳でターゲット５７の材料原子が飛び出す。この飛び出した原子がＳＡＷ素子１０の表面に付着することにより、当該表面に機能膜４が成膜される。イオンの照射時間と機能膜４との成膜厚さとは比例するため、イオンの照射時間を調整する（又は、シャッター５５の開放時間を調整する）ことにより、機能膜４を任意の厚さに形成することができる。また、この例では、ＳＡＷ素子１０の表面以外の部分への機能膜４の成膜は、マスク５４によって阻止される。
【００３４】
なお、この成膜装置５０では、周波数測定器５６によりＳＡＷ素子１０の共振周波数を測定しながら、ＳＡＷ素子の表面に機能膜４を成膜してもよい。即ち、図３のステップ（Ｓ）３とステップ（Ｓ）４とを同時に、並行しながら行ってもよい。この場合は、共振周波数が狙い値に到達した時点でイオン銃５３によるイオンの照射を停止する（又は、シャッター５５を閉じる）ことにより、ＳＡＷ素子１０の共振周波数を狙い値に合わせ込むことができる。
【００３５】
（４）シミュレーション結果について
（４−１）機能膜の膜厚と共振周波数との関係について
図５は、機能膜の膜厚と共振周波数との関係を、有限要素法を用いてシミュレーションした結果である。図５の縦軸は、共振周波数の変化量を示す。単位は、百万分率（ｐｐｍ）である。また、図５の横軸は、機能膜の形成膜厚を示す。
【００３６】
このシミュレーションでモデルとしたＳＡＷ素子の材質、サイズ等は、上記の「（１）圧電振動デバイスの構成例」の欄で説明したＳＡＷ素子１０と同様であり、具体的には下記の通りである。
・圧電体…ＳＴカット水晶基板
・励振電極の形状及び大きさ…櫛歯電極（電極指の電極幅Ｌ＝２．５μｍ、櫛歯電極の厚さＴ＝１５８ｎｍ、電極指の間隔Ｄ＝１．４ｕｍ）
・励振電極及び反射器の材質…アルミニウム
・機能膜の種類…硬質炭素膜（ダイヤモンドライクカーボン、密度１．５ｇ／ｃｍ３、ヤング率１００ＧＰａ）
・機能膜の形成領域…励振電極を含むＳＴカット水晶基板の表面上
・共振周波数の基準値（機能膜を形成していない状態）…４１０ＭＨｚ
【００３７】
図５に示すように、本シミュレーションの結果、炭素硬質膜を膜厚１００Åだけ形成すると、周波数の調整結果は＋５１０ｐｐｍ（＋０．２１ＭＨｚ）となった。また、炭素硬質膜を膜厚２００Åだけ形成すると、周波数の調整結果は＋１０１１ｐｐｍ（＋０．４２ＭＨｚ）となった。これらの結果から、機能膜の膜厚と、共振周波数の変化量との間には比例関係が成り立ち、（例えば、スパッタ成膜条件で）機能膜の膜厚を制御することにより、共振周波数の上昇量を制御することができる、ということが明らかとなった。
【００３８】
（４−２）機能膜の物性値と共振周波数との関係について
図６は、機能膜の物性値（密度及びヤング率）と共振周波数との関係を、有限要素法を用いてシミュレーションした結果である。図６の縦軸は、共振周波数の変化量を示す。単位は、百万分率（ｐｐｍ）である。また、図６の横軸は、機能膜のヤング率を示す。
このシミュレーションでモデルとしたＳＡＷ素子の材質、サイズ等は、上記の「（４−１）機能膜の膜厚と、共振周波数との関係」の欄で説明したＳＡＷ素子と同様である。但し、機能膜の物性値と形成膜厚は上記と異なり、具体的には下記のように設定した。
・機能膜の密度…１．０ｇ／ｃｍ３、２．０ｇ／ｃｍ３、４．０ｇ／ｃｍ３、８．９ｇ／ｃｍ３の４種類
・機能膜のヤング率…０．０１〜１０００ＧＰａの範囲
・機能膜の形成膜厚…１０Å
【００３９】
図６に示すように、本シミュレーションの結果、形成膜のヤング率が大きく、形成膜の密度が小さい領域では共振周波数の上昇が起こる、ということが明らかとなった。また、このシミュレーションの結果から、ＳＡＷ素子が上記のような構成の場合（少なくとも、圧電体が水晶からなり、励振電極がアルミニウム又はアルミニウム合金からなる櫛歯電極で構成されている場合）は、機能膜の形成による共振周波数の上昇効果を発現させるためには、下記（ａ）〜（ｃ）の何れか一の物性を有していればよい、という知見を得た。
（ａ）機能膜のヤング率が５０ＧＰａ以上で、且つ密度が１．０ｇ／ｃｍ３以下
（ｂ）機能膜のヤング率が８０ＧＰａ以上で、且つ密度が２．０ｇ／ｃｍ３以下
（ｃ）機能膜のヤング率が１５０ＧＰａ以上で、且つ密度が４．０ｇ／ｃｍ３以下
【００４０】
このような物性を有する膜としては、例えば下記の膜が挙げられる。
・硬質炭素膜（ダイヤモンドライクカーボン、ヤング率１００〜７６０ＧＰａ、密度１．２〜３．３ｇ／ｃｍ３）
・窒化シリコン（ヤング率２９０ＧＰａ、密度３．２ｇ／ｃｍ３）
・窒化アルミニウム（ヤング率２８０ＧＰａ、密度３．３ｇ／ｃｍ３）
・炭化シリコン（ヤング率４１０ＧＰａ、密度３．２ｇ／ｃｍ３）
・炭化ホウ素（ヤング率４５０ＧＰａ、密度２．５ｇ／ｃｍ３）
・シリコン（ヤング率１３０〜１８０ＧＰａ、密度２．３ｇ／ｃｍ３）
・ダイヤモンド（ヤング率１０００ＧＰａ、密度３．５ｇ／ｃｍ３）
・ベリリウム（ヤング率２８７ＧＰａ、密度１．８ｇ／ｃｍ３）
なお、機能膜の種類を変えると、形成膜厚が同じでも形成膜の密度とヤング率によって周波数の調整量が変化する。このため、機能膜の種類を選択することによって、共振周波数の調整感度を変えることができる。例えば、機能膜の種類を選択することによって、共振周波数の粗調整や微調整を行うことができる。
【００４１】
以上説明したように、本発明の実施の形態によれば、ＳＡＷ素子１０の表面上に波の速度を高める機能膜４を形成することにより、ＳＡＷ素子１０の共振周波数を高めることができる。このような機能膜４としては、そのヤング率が圧電体１及び励振電極２の各ヤング率よりも大きく、且つ、その密度が圧電体１及び励振電極２の各密度よりも低い物性を有するもの、が挙げられる。或いは、この物性から多少外れる場合であっても、圧電体１が水晶からなり、励振電極２がアルミニウム又はアルミニウム合金からなる櫛歯電極で構成される場合は、上記（ａ）〜（ｃ）の何れか一の物性を有する膜を機能膜４として使用することができる。これにより、従来（即ち、背景技術の欄で説明した第２の方法）と比較して、表面ラフネスの増大や構造破壊を防止しつつ、ＳＡＷ素子１０の共振周波数を上昇させることができる。
【００４２】
即ち、本発明の実施の形態によれば、ＳＡＷ素子１０の共振周波数を上昇させる際に、ＳＡＷ素子１０の表面へのイオンビーム照射によるスパッタリングアウトやガスプラズマによるエッチング等、物理的或いは化学的手段により、ＳＡＷ素子１０の表面を削り取る必要が無い。そのため、圧電体１や励振電極２の表面ラフネス増大による周波数特性の劣化や、構造破壊を生じさせずに、周波数特性が良好なＳＡＷ素子１０を製造することができる。
【００４３】
（５）その他の形態について
（５−１）機能膜の形成領域について
上記の実施の形態では、励振電極２の電極指２ａを全て覆うように機能膜４を形成する場合について説明した。しかしながら、本発明はこれに限られることは無い。例えば図７（ａ）及び（ｂ）に示すように、電極指２ａの一部を覆うように機能膜４を形成してもよい。又は、例えば図８（ａ）及び（ｂ）に示すように、励振電極２のみならず、反射器３をも覆うように機能膜４を形成してもよい。或いは、例えば図９に示すように、圧電体１の表面であって励振電極２下から露出した部分上のみを覆うように機能膜４を形成してもよい。さらには、例えば図１０に示すように、励振電極２上のみを覆うように機能膜４を形成してもよい。本発明者の知見によれば、このような場合であっても、ＳＡＷ素子１０の共振周波数を高めることができる。
【００４４】
（５−２）絶縁薄膜、撥水性薄膜・撥油性薄膜の形成について
また、上記の実施の形態では、励振電極２及び反射器３が形成された圧電体１の表面上に直接、機能膜４を形成する場合について説明した。しかしながら、本発明はこれに限られることは無い。例えば、図１１に示すように、励振電極２が形成された圧電体１の表面上に、絶縁性又は、撥水性若しくは撥油性の薄膜５を形成し、その上に機能膜４を形成するようにしてもよい。即ち、これらの薄膜５を介して、ＳＡＷ素子１０の表面上に機能膜４を形成してもよい。
【００４５】
この場合は、例えば図３のステップ（Ｓ）３では、上記の薄膜５が形成された状態で共振周波数を測定する。そして、図３のステップ（Ｓ）４では、この測定値に基づいて、機能膜４の形成膜厚を調整する。本発明者の知見によれば、このような場合であっても、ＳＡＷ素子１０の共振周波数を高めることができ、共振周波数を所望の値に合わせ込むことができる。
薄膜５を形成することにより、対を成している励振電極２間の電気的短絡や、水分又は有機成分による腐食、汚染を防止することができる。また、ＳＡＷ素子１０の共振周波数を上昇させるための、イオンビーム照射によるスパッタリングアウトやガスプラズマによるエッチング等は行わないため、薄膜５の構造破壊も生じない。
【００４６】
（５−３）周波数調整の一方通行性の解消について
また、本発明では、上記の実施形態で説明した機能膜４の形成と、背景技術の欄で説明した第１の方法とを併用してもよい。例えば、図３のステップ（Ｓ）４で、共振周波数の測定値が狙い値よりも低い場合は機能膜４を形成して共振周波数を上昇させ、一方、共振周波数の測定値が狙い値よりも高い場合は質量付加用の金属膜（図示せず）をＳＡＷ素子の表面上に形成して共振周波数を下降させてもよい。このような方法であれば、表面ラフネスの増大や構造破壊を防止しつつ、共振周波数を任意の方向に調整することができ、周波数調整の一方通行性を解消することができる。
【００４７】
本発明の適用範囲は、以上述べた実施の形態に限定されるものでない。本明細書に記載された技術思想を逸脱しない範囲で本発明は広く適用が可能である。別の面をカットした水晶を用いたＳＡＷ素子や、別の圧電材料、例えば、窒化アルミニウム、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム等を用いたＳＡＷ素子、また、前記の材料による膜を用いたＳＡＷ素子等に本発明は適用されるものである。
【符号の説明】
【００４８】
１  圧電体、２  励振電極、２ａ  電極指、２ｂ  バスバー、３  反射器、３ａ  導体ストリップ、３ｂ  バスバー、４  機能膜、５  薄膜、１０  ＳＡＷ素子、１１  パッケージ、１２  開口側、５０  成膜装置、５１  チャンバー、５２  排気ポンプ、５３  イオン銃、５４  マスク、５５  シャッター、５６  周波数測定器、５７  ターゲット、１００  圧電振動デバイス
【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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【図１０】
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【図１１】
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