(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電性基板と、
前記圧電性基板に形成されており、かつＡｌよりも重い金属又はＡｌよりも重い合金からなり、互いに平行に延びる複数本の電極指を有する少なくとも１つのインターデジタルトランスデューサとを備えている弾性表面波装置の製造方法であって、
圧電性基板上に前記インターデジタルトランスデューサーを構成するため金属膜を成膜する工程と、
前記金属膜をフォトリソグラフィーによりパターニングする工程とを備え、前記金属膜成膜後に起因する電極指の延びる方向における膜厚分布と、前記パターニングに起因する電極指の延びる方向における膜厚分布とが相殺される条件でもって、前記金属膜の成膜及びパターニングを行なうことにより、前記インターデジタルトランスデューサの前記電極指が延びる方向における表面波の音速分布が２７６ｐｐｍ以内とされていることを特徴とする、弾性表面波装置の製造方法。
【請求項２】
圧電性基板と、
前記圧電性基板に形成されており、かつＡｌよりも重い金属又はＡｌよりも重い合金からなり、互いに平行に延びる複数本の電極指を有する少なくとも１つのインターデジタルトランスデューサとを備えている弾性表面波装置の製造方法であって、
複数の弾性表面波装置が構成されているウエハーを用意する工程と、
前記ウエハーの各弾性表面波装置における電極指の延びる方向における音速分布を測定する工程と、
前記音速分布が２７６ｐｐｍ以内の弾性表面波装置を前記ウエハーから切り出す工程とを備えることを特徴とする、弾性表面波装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、共振子や帯域フィルタとして用いられている弾性表面波装置の製造方法に関し、より詳細には、大きな質量を有する電極を用いて構成されているＳＨタイプの表面波を利用した弾性表面波装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
弾性表面波装置は、共振子や帯域フィルタとして幅広く用いられている。従来の弾性表面波装置では、圧電基板上に、Ａｌを主体とする電極材料によりインターデジタルトランスデューサー（ＩＤＴ）や反射器などの電極が形成されていた。
【０００３】
なお、電極材料として、大きな質量を有するタングステン（Ｗ）やタンタル（Ｔａ）などを用いることにより、ＳＨタイプの弾性表面波を利用し得ることが知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＩＤＴや反射器を形成する際に、その膜厚や線幅にばらつきが生じることは避けられない。そして大きな質量の電極材料を用いた場合には、従来のＡｌを主体とする電極材料に比べて、質量が大きいがゆえに、表面波の音速分布すなわち周波数分布に大きなばらつきが見られた。その結果、通過帯域内における群遅延時間特性上に、図１０において矢印Ａで示すような致命的な程大きなリップルが生じていた。
【０００５】
なお、図１０は、中心周波数２２５ＭＨｚの２ＩＤＴ型の縦結合型共振子フィルタの減衰量周波数特性及び群遅延時間特性を示す図である。この縦結合共振子型弾性表面波フィルタでは、圧電基板として水晶（３７°回転Ｙ板）が用いられており、ＴａによりＩＤＴ及び反射器が構成されている。
【０００６】
本発明の目的は、上述した従来技術の欠点を解消し、Ｔａのような質量の大きな電極材料を用いてＳＨタイプの弾性表面波の利用を可能とした弾性表面波装置において、電極指の延びる方向における音速分布すなわち周波数分布を抑制することができ、それによって通過帯域内におけるリップルを抑圧することが可能とされている、弾性表面波装置の製造方法を提供することにある。
【００１１】
第１の発明に係る弾性表面波装置の製造方法のある広い局面によれば、圧電性基板と、前記圧電性基板に形成されており、かつＡｌよりも重い金属又はＡｌよりも重い合金からなり、互いに平行に延びる複数本の電極指を有する少なくとも１つのインターデジタルトランスデューサとを備えている弾性表面波装置の製造方法であって、圧電性基板上に前記インターデジタルトランスデューサーを構成するため金属膜を成膜する工程と、前記金属膜をフォトリソグラフィーによりパターニングする工程とを備え、前記金属膜成膜後に起因する電極指の延びる方向における膜厚分布と、前記パターニングに起因する電極指の延びる方向における膜厚分布とが相殺される条件でもって、前記金属膜の成膜及びパターニングを行なうことにより、前記インターデジタルトランスデューサの前記電極指が延びる方向における表面波の音速分布が２７６ｐｐｍ以内とされていることを特徴とする、弾性表面波装置の製造方法が提供される。
【００１２】
第２の発明に係る弾性表面波装置の他の広い局面によれば、圧電性基板と、前記圧電性基板に形成されており、かつＡｌよりも重い金属又はＡｌよりも重い合金からなり、互いに平行に延びる複数本の電極指を有する少なくとも１つのインターデジタルトランスデューサとを備えている弾性表面波装置の製造方法であって、複数の弾性表面波装置が構成されているウエハーを用意する工程と、前記ウエハーの各弾性表面波装置における電極指の延びる方向における音速分布を測定する工程と、前記音速分布が２７６ｐｐｍ以内の弾性表面波装置を前記ウエハーから切り出す工程とを備えることを特徴とする、弾性表面波装置の製造方法が提供される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施例を説明することにより、本発明を明らかにする。
【００１４】
図１は、本発明の一実施例に係る弾性表面波装置の模式的平面図である。この弾性表面波装置は、２個のＩＤＴを有する縦結合共振子型弾性表面波フィルタである。
【００１５】
図１を参照して、弾性表面波装置１は、矩形板状の圧電性基板２を有する。圧電性基板２は、本実施例では、水晶基板により構成されている。もっとも、圧電性基板２は、ＬｉＴａＯ3（ＬＴ）などの他の圧電単結晶、あるいは圧電セラミックスにより構成されてもよい。
【００１６】
圧電性基板２の上面には、ＩＤＴ３，４が配置れさている。ＩＤＴ３，４は、それぞれ、１対のくし歯電極３ａ，３ｂ及び４ａ，４ｂを有する。各くし歯電極３ａ〜４ｂは、それぞれ、複数本の電極指３ａ1，３ｂ1，４ａ1，４ｂ1を有する。複数本の電極指３ａ1，３ｂ1，４ａ1，４ｂ1は互いに平行に延ばされている。
【００１７】
本実施例では、ＩＤＴ３が入力側ＩＤＴであり、ＩＤＴ４から出力が取り出される。ＩＤＴ３に入力電圧が引加されると表面波が励振されるが、この表面波は、上記電極指３ａ1，３ｂ1，４ａ1，４ｂ1と直交する方向に伝搬する。
【００１８】
ＩＤＴ３，４が設けられている領域の表面波伝搬方向両側には、反射器５，６が配置されている。反射器５，６は、グレーティング型反射器であり、複数本の電極指５ａ，６ａを有する。複数本の電極指５ａ，６ａは、それぞれ、両端が短絡されている。
【００１９】
上記ＩＤＴ３，４及び反射器５，６は、本実施例では、Ｔａにより形成されている。すなわち、Ａｌに比べて大きな質量の金属により構成されている。もっとも、ＩＤＴ３，４及び反射器５，６などの電極は、Ａｌよりも質量の大きな金属材料であれば特に限定されず、上記Ｔａ以外のＡｕ，Ｗ，Ｍｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｃｏ，Ｃｒ，Ｚｎ，Ｆｅ，Ｍｎなどの金属またはこれらの金属を含む合金であって、Ａｌよりも大きな質量を有するものを適宜用いることができる。
【００２０】
上述した表面波伝般方向をＸ方向とし、図１の左に示すように圧電性基板２の上面にＸ−Ｙ座標系を想定すると、Ｙ軸方向は電極指３ａ1，３ｂ1，４ａ1，４ｂ1，５ａ，６ａの延びる方向となる。
【００２１】
本実施例では、ＩＤＴ３に入力電圧が引加されると、ＳＨ波が励振され、このＳＨ波に基づく出力が出力側のＩＤＴ４から取り出される。
本実施例の特徴は、上記ＳＨ波のＹ軸方向における音速分布が、２７６ｐｐｍ以内とされていることにあり、それによって通過帯域内における、特に群遅延時間特性において顕著に表れる大きなリップルを抑制することができる。これを以下においてより詳細に説明する。
【００２２】
前述したように、Ａｌに比べて大きな質量の金属材料により電極を構成した場合、ラブ波などのＳＨタイプの表面波を利用することができる。しかしながら、その大きな質量がゆえに、電極膜厚や電極の線幅がばらつき、大きなリップルが生じがちであった。
【００２３】
本願発明者は、このようなリップルについて詳細に検討した結果、ＩＤＴ３，４及び反射器５，６の電極指の延びる方向に一定以上の音速分布が生じると、大きなリップルが生じることを見出した。
【００２４】
なお、音速＝波長×周波数の関係により、波長が一定の場合には、音速の変動量と周波数の変動量とは全く等価の関係となる。すなわち、音速分布＝周波数分布となる。また、以下においては、受信周波数が２２５ＭＨｚの上記縦結合共振子型弾性表面波フィルタについて具体的に検討した。
【００２５】
表面波の音速が電極指の延びる方向に一様な場合の特性を、等価回路法によりシミュレーションした。図２は、その結果を示し、減衰量周波数特性及び群遅延時間特性を示す。
【００２６】
図２から明らかなように、通過帯域内における群遅延時間特性は、非常に滑らかであり、大きなリップルは存在しない。
上記シミュレーション結果をもとに、電極指の延びる方向、すなわち交差幅方向に表面波の音速分布が生じた場合、上記特性がどのように変化するかを検討した。なお、群遅延時間特性上のリップルの許容範囲は、良好な特性を有する弾性表面波装置を得るために必要とされる、通過帯域内の群遅延時間の偏差＝（群遅延時間最大値−群遅延時間最小値）の１０パーセントを上限値とした。
【００２７】
図３に示すように、弾性表面波装置１を電極指の延びる方向（Ｙ軸方向）において、ｎ個の領域に分割し、各領域に対し、図３の右側に示すように、階段状に音速分布が生じると仮定した。図３の右側において示されている音速分布では、音速Ｖで示す方向が交差幅方向、即ち電極指の延びる方向への表面波の音速の大きさを示しており、隣り合う領域の音速差の総和は、ΔＶとなる。
【００２８】
図３における音速差ΔＶ、すなわちもっとも音速の大きな領域と最も小さな領域との音速差でもあるΔＶを０から徐々に大きく変化させ、群遅延時間特性をシミュレーションにより評価した。
【００２９】
ｎ＝２の場合の結果を図４〜図７に示す。図４ではΔＶ＝４４ｐｐｍ（２２５ＭＨｚにおいて１０ｋＨｚ）、図５ではΔＶ＝６６ｐｐｍ（２２５ＭＨｚにおいて１５ｋＨｚ）、図６ではΔＶ＝８８ｐｐｍ（２２５ＭＨｚにおいて２０ｋＨｚ）、及び図７ではΔＶ＝１１１ｐｐｍ（２２５ＭＨｚにおいて２５ｋＨｚ）である。
【００３０】
図４〜図７から明らかなように、音速分布すなわち音速差ΔＶが大きくなるにつれて、通過帯域内における群遅延時間特性に大きなリップルが生じることがわかる。
【００３１】
また、上記のようにｎ＝２の場合、すなわち電極指の延びる方向に表面波伝搬領域を２分割した場合、群遅延時間特性上に表れるリップルの大きさが上述した偏差の１０パーセントとなる音速差ΔＶの最大値は約８８ｐｐｍ（２０ｋＨｚ）であることがわかる。
【００３２】
同様にして、ｎ＝３、５、１０及び１５とし、上記群遅延時間特性上に表れるリップルの大きさが、偏差の１０パーセントとなる最大の音速差ΔＶを計算した。結果を図８に示す。
【００３３】
図８において、横軸は分割数ｎの逆数を示し、縦軸は、リップルが許容範囲である場合の音速差ΔＶの最大値ΔＶｍａｘを示す。
図８から明らかなように、上記偏差の１０パーセントの範囲にある場合の最大音速差ΔＶｍａｘと、ｎの逆数とが逆比例の関係にあることがわかる。
【００３４】
また、図８から明らかなように、ｎ＝無限大まで外挿した場合、最大音速差ΔＶｍａｘは２７６となることがわかる。
従って、図８の結果から、ＩＤＴ３，４及び反射器５，６の電極指の延びる方向における表面波の音速分布を約２７６ｐｐｍ以下とすれば、通過帯域内における群遅延時間特性上にあらわれる大きなリップルを効果的に抑圧し得ることがわかる。
【００３５】
上述した検討結果をもとに、上記実施例において、マザーの圧電性基板上に、ＩＤＴ３，４  反射器５，６をマトリックス状に形成したのち、マザーの圧電性基板面内における周波数分布を測定し、電極指の延びる方向における表面波の音速分布が約２７６ｐｐｍ以内である弾性表面波装置部分を取り出し、その特性を測定した。結果を図９に示す。
【００３６】
図９から明らかなように、このようにして得られた弾性表面波装置１では、通過帯域内において、群遅延時間特性上に大きなリップルが表れていないことがわかる。
【００３７】
なお、上記実験例では、マザーの圧電性基板上において、電極指の延びる方向における表面波の音速分布はプロービングによる周波数の測定により得た。
マザーの圧電基板上において、多数の弾性表面波装置を構成後に、電極指の延びる方向における各弾性表面波装置の音速分布を測定し、該音速分布が２７６ｐｐｍ以内の弾性表面波装置をウエハーから切り出す方法を用いたが、この方法に代えて、マザーの圧電性基板全体にわたり表面波の音速分布を低減してもよい。あるいは、弾性表面波装置の製造に際し、圧電性基板上にＩＤＴを構成するための金属膜を成膜し、しかる後フォトリソグラフィーによりパターニングするにあたり、上記成膜後のＩＤＴの電極指の延びる方向における膜厚分布と、フォトリソグラフィーによるパターニングによる電極指の延びる方向における膜厚分布とが相殺されるように上記成膜工程及びパターニング工程を実施してもよい。
【００３８】
上記実施例では、２個のＩＤＴを有する縦結合型の共振子フィルタにつき説明したが、本発明は、縦結合型の共振子フィルタだけでなく、横結合型共振子フィルタ、１個のＩＤＴのみを有する弾性表面波共振子、複数のＩＤＴを有する様々な弾性表面波フィルタ、例えばラダー型フィルタ、ラチス型フィルタなどにも適用することができる。
【００３９】
また、利用する表面波についても、他のＳＨタイプの表面波を用いることができ、さらにＳＨタイプの表面波以外の表面波を用いた弾性表面波装置にも適用することができる。
【００４０】
【発明の効果】
第１の発明に係る弾性表面波装置の製造方法では、圧電性基板上にＡｌよりも大きな質量の金属または合金により少なくとも１つのＩＤＴが形成されている。従って、電極の大きな質量により、通過帯域内において大きなリップルが生じがちであるが、金属膜成膜後における電極指の延びる方向に設定されている方向における膜厚分布と、パターニング後の電極指の延びる方向における膜厚分布とが相殺される条件となるように、金属膜の成膜及びパターニングが行われて、ＩＤＴの電極指の延びる方向の音速分布が２７６ｐｐｍ以内とされるので上記リップルが効果的に抑圧される。従って、通過帯域内におけるリップルが低減された、良好な周波数特性を有する弾性表面波装置を提供することができる。
【００４１】
第２の発明においては、ウエハー段階において、ウエハーの音速分布、すなわち各弾性表面波装置における電極指の延びる方向におけるウエハーの音速分布が測定された後に、音速分布が２７６ｐｐｍ以内とされているウエハー部分から、弾性表面波装置が切り出されることになるため、反射器付きの弾性表面波装置において、同様に通過帯域内におけるリップルを効果的に抑圧することができる。
【００４２】
本発明に係る弾性表面波装置は、縦結合型共振子フィルタだけでなく、他の様々な弾性表面波装置に適用することができ、本発明に従って、通過帯域内リップルの少ない縦結合型共振子フィルタなどを提供することができる。
【００４３】
また、ＳＨタイプの表面波を利用した表面波装置では、Ａｌよりも質量の大きな金属または合金により電極を形成されることが多く、このような表面波装置では、電極の大きな質量により上記リップルが発生し易いが、本発明により、上記リップルを効果的に抑圧することができる。従って、周波数特性が良好である、ラブ波などのＳＨタイプの表面波を利用した弾性表面波装置を提供することが可能となる。
【００４４】
本発明において、ＩＤＴの形式により生じる圧電性基板面内の音速分布の傾斜方向に対し、ＩＤＴの電極指の延びる方向が略直交するように構成すると、容易にＩＤＴの電極指の延びる方向の音速分布を２７６ｐｐｍ以内にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る弾性表面波装置の模式的平面図。
【図２】図１に示した構造を有する弾性表面波装置において、ＩＤＴ及び反射器の電極指の延びる方向において表面波の音速分布が存在しないと仮定した場合の周波数特性を示す。
【図３】図４〜図７に示す結果を得るのに用いた計算モデルを説明するための模式的平面図。
【図４】ｎ＝２であり、ΔＶ＝４４ｐｐｍの場合の弾性表面波装置の周波数特性を示す図。
【図５】ｎ＝２であり、ΔＶ＝６６ｐｐｍの場合の弾性表面波装置の周波数特性を示す図。
【図６】ｎ＝２であり、ΔＶ＝８８ｐｐｍの場合の弾性表面波装置の周波数特性を示す図。
【図７】ｎ＝２であり、ΔＶ＝１１１ｐｐｍの場合の弾性表面波装置の周波数特性を示す図。
【図８】１／ｎと、リップルが許容され得る大きさの場合の最大音速差ΔＶｍａｘとの関係を示す図。
【図９】本発明の一実施例の弾性表面波装置の周波数特性を示す図。
【図１０】従来の弾性表面波装置の周波数特性を示す図。
【符号の説明】
１…弾性表面波装置
２…圧電基板
３，４…ＩＤＴ
３ａ1，３ｂ1，４ａ1，４ｂ1…電極指
５，６…反射器
５ａ，６ａ…電極指
【図１】
0003925124.tif 000002
【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】
0003925124.tif 000009
【図９】
0003925124.tif 000010
【図１０】
0003925124.tif 000011