(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体基板上にシリコン薄膜を成膜するシリコン薄膜成膜工程と、
前記シリコン薄膜成膜工程により成膜されたシリコン薄膜上にマイクロマシンプロセスを用いて回路素子を形成する回路素子形成工程と、
前記回路素子形成工程後、前記誘電体基板における、前記回路素子が形成される領域とは異なる領域に圧電体層を形成する圧電体層形成工程と、
前記圧電体層形成工程により形成された圧電体層上に弾性表面波素子を形成する弾性表面波素子形成工程と、
を有す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】
第一の面及び前記第一の面とは反対に位置する第二の面を備える誘電体基板の前記第一の面上にシリコン薄膜を成膜するシリコン薄膜成膜工程と、
前記シリコン薄膜成膜工程により成膜されたシリコン薄膜上にマイクロマシンプロセスを用いて回路素子を形成する回路素子形成工程と、
前記回路素子形成工程後、前記第二の面上に圧電体層を形成する圧電体層形成工程と、
前記圧電体層形成工程により形成された圧電体層上に弾性表面波素子を形成する弾性表面波素子形成工程と、
を有することを特徴とする弾性表面波装置の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の弾性表面波装置の製造方法により製造される弾性表面波装置。
【請求項４】
前記回路素子は、インダクタンス素子及び可変キャパシタンス素子であることを特徴とする請求項３に記載の弾性表面波装置。
【請求項５】
前記回路素子が、前記弾性表面波素子における弾性表面波の有効伝播領域とは異なる位置に形成されていることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の弾性表面波装置。
【請求項６】
前記弾性表面波素子により構成された共振器と、前記回路素子とによって電圧制御発振器が構成されていることを特徴とする請求項３乃至請求項５のいずれか１項に記載の弾性表面波装置。
【請求項７】
前記誘電体基板を支持する支持部を有し、前記支持部は一箇所で前記誘電体基板を支持していることを特徴とする請求項３乃至請求項６のいずれか１項に記載の弾性表面波装置。
【請求項８】
前記支持部は、前記誘電体基板の端部近傍を支持する片持ち梁状に構成されていることを特徴とする請求項７に記載の弾性表面波装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は弾性表面波装置に係り、特に、共振回路やフィルタ回路等を単一チップとして構成する場合に好適な装置構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、弾性表面波素子（ＳＡＷ；Surface Acoustic Wave素子）は、圧電体の表面上にすだれ状電極（ＩＤＴ；Inter Digital Transducer）を形成し、すだれ状電極により形成された電界によって励振された弾性表面波を圧電体表面に伝播させ、この弾性表面波を検出することによって出力を取り出すように構成されている。この弾性表面波素子は、フィルタや共振器として、或いは、湿度センサや温度センサ等として用いられる。
【０００３】
例えば、フィルタとしては、上記すだれ状電極の電気機械変換特性をそのまま用いて選択性の高いフィルタ性能を得ることができ、小形・薄型化が可能であることから移動体通信の分野において不可欠のデバイスとなっている。
【０００４】
また、弾性表面波共振器として用いる場合には、すだれ状電極の両側に一対の反射器を配置し、すだれ状電極によって励振された弾性表面波を反射器間において定在波化することによって、所定の周波数特性を備えた共振器を構成する。この弾性表面波素子を用いた共振器は、例えば電圧制御発振器（ＶＣＯ）に用いられている。
【０００５】
弾性表面波素子を用いた回路構成に関するものとして、特開平７−１２２９６４号公報には、弾性表面波素子内に形成された反射器の一部をインダクタＬとして利用し、可変コンデンサを弾性表面波素子に対して外付けすることによって構成された電圧制御発振器が記載されている。また、特開２０００−１５１４５１号公報には、シリコン基板上に弾性表面波素子を構成する圧電体チップを貼り付ける構造が記載されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように弾性表面波素子は移動体通信の分野において広く利用されているが、携帯型電子機器（携帯電話、携帯型情報端末、ＧＰＳ等）の小形化は著しくそこに内蔵される弾性表面波素子もまた、さらに小形化が要求されている。しかし、弾性表面波素子自体の小形化は弾性表面波の性質によって一定の制約があるため、現状以上の小形化は困難である。
【０００７】
また、弾性表面波素子を含む発振回路（例えば電圧制御発振器）の小形化を図るために上記特開平７−１２２９６４号公報に記載された構造を採用する場合には、可変コンデンサが外付けとなっているので、発振器のサイズは弾性表面波チップよりも大きくなる。一方、特開２０００−１５１４５１号公報に記載された構造においても、集積回路を構成したシリコン基板上に弾性表面波チップを貼り付けているので、上記と同様に弾性表面波チップよりも大きな面積を占有することとなる。また、この場合にはシリコン基板上にインダクタＬや可変コンデンサ等を形成しているために高いＱを得ることが困難であり、ノイズ特性の向上を図ることは難しい。特に上記移動体通信の分野においては電力ロスの低減とノイズの削減とに対する強い要求が伴うので、シリコン基板を用いた回路の小形化ではこれらの要請に充分応えることが難しく、性能を高めるためにはノイズ低減等のために余分なプロセスが必要となり、製造コストが上昇する。
【０００８】
さらに、移動体通信の分野においては弾性表面波素子の高周波化の要請もあるが、現状の弾性表面波素子をそのまま高周波化するには弾性表面波の波長を小さくする必要があり、このためにはすだれ状電極の電極間隔がより小さくなるようにパターニングを行わなければならないので、弾性表面波素子の高周波化に伴って電極加工が困難になる。
【０００９】
そこで本発明は上記問題点を解決するものであり、その課題は、弾性表面波素子と回路素子とを含む回路に対して、小形化を図るとともに回路機能を向上させることの可能な新規の弾性表面波装置の構成を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明の弾性表面波装置は、共通の誘電体基板上に、弾性表面波素子と、他の回路素子とが設けられていることを特徴とする。ここで、回路素子として、インダクタンス素子と、可変キャパシタンス素子とが形成されていることが好ましい。
【００１１】
この発明によれば、従来、別々に構成されていた弾性表面波素子と、インダクタンス素子及び可変キャパシタンス素子等の回路素子とを誘電体基板上に一体に構成したことにより、弾性表面波素子を含む回路、例えば電圧制御発振器等の発振回路を小形化することができる。特に、インダクタンス素子や可変キャパシタンス素子は通常のＩＣ若しくはＬＳＩ技術ではシリコン基板上に形成することが困難であり、また、シリコン基板上にこれらの素子を形成しても移動体通信の分野に必要な高いＱを得ることができず、位相ノイズも大きくなるので、回路の性能を維持し、向上させることができない。しかし、本発明においては、誘電体基板上にインダクタンス素子や可変キャパシタンス素子を直接形成することにより、回路を小形化しつつ、回路性能を向上させることができる。
【００１２】
本発明において、前記回路素子が、前記弾性表面波素子における弾性表面波の有効伝播領域から外れた位置に形成されていることが好ましい。回路素子が弾性表面波の有効伝播領域から外れた位置に形成されていることにより、弾性表面波素子の特性に対する悪影響を防止することができる。ここで、有効伝播領域とは、表面上に異物が存在することによって弾性表面波の伝播に影響を与え、且つ弾性表面波素子の特性に影響を与え得る領域を言い、例えば、圧電体の表面領域のうち、すだれ状電極間やすだれ状電極と反射器との間の領域を言う。この場合、インダクタンス素子や可変キャパシタンス素子等の回路素子は、上記有効伝播領域から外れた位置ではあるが弾性表面波素子内の位置に形成されていてもよく、或いは、弾性表面波素子の外部に形成されていてもよい。例えば、誘電体基板の全表面の一部のみに弾性表面波素子或いはその圧電体を配置し、弾性表面波素子或いは圧電体が配置されていない他の表面領域にインダクタンス素子及び可変キャパシタンス素子等の回路素子を形成する。
【００１３】
本発明において、前記弾性表面波素子が、前記誘電体基板上に設けられた圧電体と、該圧電体の表面上に形成された電極構造とを有する場合がある。この場合には、誘電体基板上に圧電体が設けられていることによって、全体の回路性能を高めるために誘電体基板の材質を選定でき、弾性表面波素子の特性を高めるために圧電体の材質を選定することができるので、全体として高性能な回路性能を容易に実現することができる。
【００１４】
この場合において、前記回路素子が、前記圧電体が設けられていない前記誘電体基板の表面部に形成されていることが好ましい。インダクタンス素子と可変キャパシタンス素子等の回路素子が誘電体基板の表面上に形成されていることにより、圧電体の特性にはほとんど影響されることなく、誘電体基板の特性を利用してインダクタンス素子と可変キャパシタンス素子等の回路素子の高性能化を図ることができる。
【００１５】
本発明において、前記弾性表面波素子は、圧電体からなる前記誘電体基板の表面上に形成された電極構造を有する場合がある。誘電体基板そのものが圧電体である場合には、そのまま弾性表面波素子を基板表面上に形成することができる。
【００１６】
本発明において、前記弾性表面波素子が前記誘電体基板の表面上に形成され、前記回路素子、例えば前記インダクタンス素子と前記可変キャパシタンス素子の少なくとも一方が前記誘電体基板の裏面上に形成されていることが好ましい。インダクタンス素子又は可変キャパシタンス素子等の回路素子が誘電体基板の裏面上、すなわち弾性表面波素子の形成されている表面とは反対側に設けられているので、誘電体基板の面積を削減することが可能になり、さらなる小形化を図ることができる。
【００１７】
本発明において、前記回路素子（インダクタンス素子及び可変キャパシタンス素子等）がマイクロマシンプロセスにより形成されたものであることが好ましい。これによって各素子を小形化することが可能になるので、装置全体も大幅に小形化することができる。ここで、マイクロマシンプロセスとは、半導体プロセス技術を用いた微細加工プロセスを言い、当該プロセスによって形成された構造及び材質は、半導体プロセスによって形成される構造や材質には限られない。
【００１８】
本発明において、前記弾性表面波素子により構成された共振器と、前記回路素子（インダクタンス素子及び可変キャパシタンス素子等）とによって電圧制御発振器が構成されている場合がある。ここで、弾性表面波素子により構成された共振器は、圧電体の表面上に形成されたすだれ状電極と、このすだれ状電極の両側に形成された一対の反射器とによって構成できる。反射器はグレーティング反射器であることが好ましい。
【００１９】
本発明において、前記誘電体基板を支持する支持部を有し、前記支持部は一箇所で前記誘電体基板を支持していることが好ましい。支持部が一箇所で誘電体基板を支持していることにより、温度変化に伴う熱膨張や外部応力等に起因する誘電体基板に加わる応力を低減できるので、弾性表面波素子の特性変化やノイズの発生を低減することができる。
【００２０】
次に、本発明の弾性表面波装置の製造方法は、誘電体基板の表面上に弾性表面波素子を形成し、その後、前記誘電体基板に対し予めマイクロマシンプロセスにて形成した他の回路素子を取り付けることを特徴とする。この発明によれば、回路素子を予めマイクロマシンプロセスにて形成しておき、誘電体基板の表面上に弾性表面波素子を形成した後に、これらの回路素子を取り付けるようにすることにより、回路素子の製造工程内に高温プロセスが存在しても弾性表面波素子が高温にさらされることがないので、素子特性を劣化させることなく製造できる。
【００２１】
本発明において、前記回路素子を前記誘電体基板の裏面上に取り付けることが好ましい。
【００２２】
また、本発明の別の弾性表面波装置の製造方法は、誘電体基板上に他の回路素子をマイクロマシンプロセスにて形成し、その後、前記誘電体基板の表面上に弾性表面波素子を形成することを特徴とする。この発明によれば、誘電体基板上に最初に回路素子を形成してから弾性表面波素子を形成することにより、回路素子の製造工程内に高温プロセスが存在しても弾性表面波素子が高温にさらされることがないので、素子特性を劣化させることなく製造できる。
【００２３】
ここで、上記回路素子は、インダクタンス素子及び可変キャパシタンス素子であることが好ましい。
【００２４】
本発明において、前記回路素子を前記弾性表面波素子における弾性表面波の有効伝播領域から外れた位置に形成することが好ましい。
【００２５】
本発明において、前記誘電体基板上に圧電体を設け、該圧電体の表面上に電極構造を形成することによって前記弾性表面波素子を構成することが好ましい。
【００２６】
本発明において、圧電体からなる前記誘電体基板の表面上に電極構造を形成することによって前記弾性表面波素子を構成することが好ましい。
【００２７】
【発明の実施の形態】
次に、添付図面を参照して本発明に係る弾性表面波装置の実施形態について詳細に説明する。
【００２８】
［第１実施形態］
まず、本発明に係る第１実施形態の弾性表面波装置について図１及び図２を参照して説明する。図１は本実施形態の弾性表面波装置１００の概略平面図であり、図２は弾性表面波装置１００において図１に示すII−II線に沿って切断した状態を示す概略断面図である。
【００２９】
弾性表面波装置１００は、ダイヤモンド、サファイア、ＳｒＴｉＯ３、ガラス（石英）等からなる誘電体基板１１０の表面上に弾性表面波素子１２０が形成され、また、弾性表面波素子１２０の形成されていない誘電体基板１１０の表面領域にインダクタンス素子であるインダクタＬ、可変キャパシタンス素子である可変コンデンサＣｖ及びキャパシタンス素子であるコンデンサＣＬがそれぞれ設けられている。
【００３０】
弾性表面波素子１２０は、誘電体基板１１０の表面上に形成されたＺｎＯ、ＡｌＮ、ＢｒＴｉＯ３、ＬｉＮｂＯ３、ＬｉＴａＯ３、Ｌａ３Ｇａ５ＳｉＯ１４、ＫＮｂＯ３、水晶等の圧電体からなる圧電体層１２１を備えている。この圧電体層１２１は薄板化した圧電体を誘電体基板１１０上に接着層、粘着層、樹脂層等を介して貼り付けてもよく、また、表面を清浄化して直接接合によって一体化させてもよい。さらには、誘電体基板１１０の表面上にＰＶＤ（物理的成膜法）やＣＶＤ（化学的成膜法）等によって成膜されてなる薄膜として形成されていても構わない。
【００３１】
この圧電体層１２１の表面上にはＡｌ等の金属からなる薄膜を被着させ、パターニングすることによって導体パターンが形成される。この導体パターンには、対向配置された一対のすだれ状電極１２２，１２３と、これらのすだれ状電極１２２，１２３の両側に配置された反射器１２４，１２５とが設けられている。すだれ状電極１２２，１２３は圧電体層１２１上において弾性表面波の伝播方向（図示左右方向）に所定間隔で配列された帯状電極部を有し、これらの帯状電極部は、すだれ状電極１２２，１２３に与えられた電位の差に基づいて上記伝播方向に指向する弾性表面波を圧電体層１２１の表面にて生成させるとともに、圧電体層１２１の表面上に生じた弾性表面波を検出して電気信号に変換する。上記左右の反射器１２４，１２５は、基本的に一対のすだれ状電極１２２，１２３によって生成された弾性表面波の１／２波長の間隔で配列された複数の帯状格子部を有するグレーティング反射器である。
【００３２】
上記反射器１２４，１２５のさらに左右外側には一対の吸音材１２６，１２７が付着されている。これらの吸音材は、シリコーンゴム等の吸音特性を有する材料を圧電体層１２１の両端部近傍に塗布、硬化させてなる。吸音材１２６，１２７の一部は圧電体層１２１の両側部から誘電体基板１１０の表面上にはみ出すように形成されている。以上のような構成によって、弾性表面波素子１２０は、いわゆる１ポート型の弾性表面波素子となっている。
【００３３】
上記弾性表面波素子１２０においては、一対のすだれ状電極１２２，１２３による励振で形成された弾性表面波が図示一点鎖線で示す有効伝播領域Ａにて定在波を構成するようになっており、これによって所定の共振器特性を示すものとなっている。この有効伝播領域Ａ内には、上記すだれ状電極及び反射器以外は全く存在しないように設計される。
【００３４】
また、弾性表面波素子１２０の表面上には全体的にＳｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５等からなる誘電体膜１２８が形成される。この誘電体膜１２８は、周囲温度の変動によって生ずる弾性表面波素子１２０の特性変化を補償するためのものである。
【００３５】
圧電体層１２１の形成されていない誘電体基板１１０の表面上には、マイクロマシンプロセスにて形成されたインダクタＬ、可変コンデンサＣｖ、コンデンサＣＬがそれぞれ配置されている。これらは図８に等価回路を示す電圧制御発振器（ＶＣＯ；Voltage Controlled Oscillator）を構成するように、図示しない配線パターンを介してすだれ状電極１２２，１２３に接続される。また、このように構成された回路には、外部回路との接続点である外部接続端子Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３が上記導体パターンの一部として設けられている。
【００３６】
なお、本実施形態の弾性表面波装置１００は、図９に示すコルピッツ発振回路の一部として用いることも可能である。また、回路素子として抵抗やトランジスタをも構成することによって、この図９に示す発振回路を弾性表面波装置１００単体で構成することもできる。
【００３７】
また、上記実施形態のインダクタンス素子Ｌを可変インダクタンス素子として形成することによって、上記周波数可変域Ｓをより広範囲に設定することが可能になる。
【００３８】
図１４には、上記電圧制御発振器を構成した本実施形態の周波数−インピーダンス特性を示す。上記可変コンデンサＣｖに印加される制御電圧（電位）を変えることによって図示丸印で示す直列共振点が周波数軸上において変動することが分かる。このようにして弾性表面波装置１００の発振周波数を周波数可変域Ｓ内において制御することができる。
【００３９】
上記弾性表面波装置１００は、例えば図２に示すように、弾性樹脂やセラミック等からなる支持部１３１を介して固定された状態でセラミック等からなるケース体１３２の内部に収容される。ここで、支持部１３１は、弾性表面波装置１００の誘電体基板１１０の端部近傍を一箇所にて支持しており、支持構造として片持ち梁状に構成されている。このようにすると、周囲温度の変動に起因する誘電体基板１１０の熱膨張で誘電体基板１１０及び圧電体層１２１に歪が生ずることを防止でき、また、ケース体１３２に加わる外部応力によって同様に誘電体基板１１０や圧電体層１２１に歪が生ずることも防止できるので、これらの温度変動や外部応力に基づく回路動作への悪影響を低減することができる。
【００４０】
インダクタＬの構成例を図４に示す。図４に示す構成例は平面スパイラル型インダクタを構成したものである。図４（ａ）はインダクタの平面構造を示す概略平面図であり、図４（ｂ）は断面構造を示す概略断面図である。ここで、シリコン基板、誘電体基板等からなる基板Ｌ１上にはＳｉＯ２やＴａ２Ｏ５等からなる絶縁膜Ｌ２が形成され、この絶縁膜Ｌ２上には、Ａｌ等の金属からなる第１配線部Ｌ３、スパイラル部Ｌ４及び第２配線部Ｌ５からなる導体パターンが形成されている。この導体パターンは、２層の絶縁層Ｌ６、Ｌ７を介して２層構造に形成されている。
【００４１】
この構成例は、上記誘電体基板１１０とは別の基板Ｌ１上にインダクタＬを形成した構造を示すものであるが、上記導体パターンを誘電体基板１１０の表面上に形成することも可能である。この場合には上記絶縁膜Ｌ２を省略し、導体パターンを誘電体基板１１０の表面上に直接形成することもできる。
【００４２】
インダクタＬとしては、上記のように平面スパイラル状に形成することも可能であるが、例えば導体パターンの弧状部分を基板厚さ方向に接続しつつ絶縁層を介して積み重ねるように形成し、基板厚さ方向に軸線を有するコイル状にしたものであってもよい。また、柱状材の表面に導体パターンを周回するように構成してコイル状としたものであっても構わない。
【００４３】
可変コンデンサＣｖの構成例を図５に示す。図５に示す構成例は、基板厚さ方向に相互に接近したり離反したりする一対の電極部分を形成したものである。シリコン基板や誘電体基板等からなる基板ＣＶ１の表面上にはＡｌ等からなる配線部ＣＶ２が形成され、このＣＶ２に導電接続されるようにＡｌ等の支柱部ＣＶ３が形成される。この支柱部ＣＶ３の上端には両側に伸びるように配置される駆動側変形部ＣＶ４と従動側変形部ＣＶ５とが一体に設けられている。また、配線部ＣＶ２の上には絶縁層ＣＶ６が形成され、この絶縁層ＣＶ６の表面上に駆動側対向電極ＣＶ７及び従動側対向電極ＣＶ８が形成されている。
【００４４】
この可変コンデンサＣｖにおいては、外部接続端子Ｃ４に所定電位を与えて外部接続端子Ｃ５との間に所定の電位差が生ずると、この電位差によって駆動側変形部ＣＶ４と駆動側対向電極ＣＶ７との間に静電力が働き、駆動側変形部ＣＶ４が（例えば図示一点鎖線に示すように上方へ）変形する。すると、駆動側変形部ＣＶ４とは逆に従動側変形部ＣＶ５が（例えば図示一点鎖線に示すように下方へ）変形するので、従動側変形部ＣＶ５と従動側対向電極ＣＶ８との対向間隔が（例えば図示一点鎖線に示すように狭まるように）変化し、従動側変形部ＣＶ５と従動側対向電極ＣＶ８との間の静電容量が（例えば図示一点鎖線に示す変形態様では増大する方向に）変化する。
【００４５】
上記のような可変コンデンサＣｖをマイクロマシンプロセスによって形成する場合の製造方法の例を図１３に示す。まず、図１３（ａ）に示すように、基板ＣＶ１の上にＡｌ等の金属からなる配線部ＣＶ２を蒸着等によって形成する。次に、配線部ＣＶ２の上に、図１３（ｂ）に示すようにＳｉＯ２等の絶縁層ＣＶ６を形成し、その上にさらにＡｌ等の金属からなる電極パターンＣＶ７８を形成する。その後、図１３（ｃ）に示すように、電極パターンＣＶ７８及びその下の絶縁層ＣＶ６の一部を、ドライエッチングやＬＩＧＡ（Lithographie GaＬanoformung Abformung）プロセス（電気めっきにより作製した型（マスク）と、シンクロトロン放射による直線性の優れたＸ線とを利用して、リソグラフィーにより超高アスペクト比のパターンを形成する技術）を用いて除去し、穴を形成する。しかる後に、それらの上にＳｉＯ２等からなる絶縁層ＣＶ９を形成する。
【００４６】
その後、図１３（ｄ）に示すように、絶縁層ＣＶ９の上にＡｌ等の金属を蒸着等によって堆積させ、上記支柱部ＣＶ３、駆動側変形部ＣＶ４及び従動側変形部ＣＶ５を一体に形成する。最後に、駆動側変形部ＣＶ４及び従動側変形部ＣＶ５の下に形成されている絶縁層ＣＶ９をアルカリ溶液等によってエッチング除去すると、図１３（ｅ）に示すように可変コンデンサＣｖが形成される。
【００４７】
なお、この構成例は上記誘電体基板１１０とは別の基板ＣＶ１上に可変コンデンサＣｖを形成した構造を示すものであるが、上記導電体パターンを誘電体基板１１０の表面上に直接形成することも可能である。
【００４８】
図６は可変コンデンサＣｖの別の構成例を示すものである。この構成例において、シリコン基板や誘電体基板等からなる基板ＣＶ１１の表面上に絶縁層ＣＶ１２を形成し、この絶縁層ＣＶ１２の表面上に制御電極ＣＶ１３、固定電極ＣＶ１４及び駆動電極ＣＶ１５を形成する。ここで、制御電極ＣＶ１３及び固定電極ＣＶ１４の片側部と、駆動電極ＣＶ１５の両側部とはそれぞれ櫛歯状に形成され、相互に噛み合うような態様で対向配置されている。その後、駆動電極ＣＶ１５の直下にある絶縁層ＣＶ１２を部分的に除去することによって穴部ＣＶ１２ａを形成し、駆動電極ＣＶ１５の中央部分に構成される可動電極部ＣＶ１５ａが左右に移動可能に構成される。
【００４９】
この可変コンデンサＣｖにおいては、制御電極ＣＶ１３に所定電位を与えて駆動電極ＣＶ１５との間に電位差が生ずると、静電力によって駆動電極ＣＶ１５の可動電極部１５ａが図示左右方向に移動して制御電極ＣＶ１３との間隔が変化し、その結果、固定電極ＣＶ１４と可動電極部ＣＶ１５ａとの間隔も変化するので、固定電極ＣＶ１４と可動電極部ＣＶ１５ａとの間の静電容量が変化するようになっている。
【００５０】
この可変コンデンサにおいても、上記と同様に、誘電体基板１１０とは別の基板ＣＶ１上に可変コンデンサＣｖを形成した構造を示すものであるが、上記各電極を誘電体基板１１０の表面上に形成することも可能である。この場合、絶縁層ＣＶ１２を介することなく誘電体基板１１０の表面上に上記各電極を直接に形成することも可能である。
【００５１】
上記コンデンサＣＬは、上記インダクタＬや可変コンデンサＣｖと同様にマイクロマシンプロセスによって形成することができる。例えば、一方の電極層の上に絶縁層を形成し、この絶縁層の上にさらに他方の電極層を形成することによって、基板厚さ方向に一対の電極層が対向配置された通常の半導体プロセスと同様のコンデンサを作りこむことが可能である。また、平面的に相互に対向した位置に所定間隔を介して一対の電極パターンを隣接配置することによってもコンデンサを形成することができる。
【００５２】
本実施形態によれば、誘電体基板１１０に弾性表面波素子と、インダクタ、可変コンデンサを搭載していることによって、電圧制御発振器をコンパクトに構成することができる。また、電圧制御発振器を構成しない場合でも、インダクタや可変コンデンサ等のように半導体集積回路プロセスにおいて形成しにくい回路素子を搭載していることによって他の回路構成（半導体チップやプリント回路基板など）を小形化可能である点が非常に効果的である。これらの回路素子は、弾性表面波素子１２０内において利用されていなかった領域、すなわち有効伝播領域Ａの外側にも充分形成し得るので、従来の弾性表面波素子とほとんど変わらない大きさで回路素子をも作りこんだ装置を構成できる。
【００５３】
また、誘電体基板１１０上にインダクタや可変コンデンサを搭載していることによって、シリコン基板上にこれらの回路素子を形成する場合に較べてＱを高くすることができ、高Ｑ、低ノイズの発振回路、共振器、各種フィルタ等を構成することが可能である。特に絶縁膜等を介することなく、上記回路素子を構成する導体パターンを直接誘電体基板上に形成することが製造コストの低減を図るためにも好ましい。
【００５４】
本実施形態において、誘電体基板１１０の上に圧電体層１２１を形成し、この圧電体１２１の表面上に弾性表面波素子を形成しているので、誘電体基板の材質を選定することによって、圧電体基板の表面上にそのまま弾性表面波素子を形成する場合に較べて弾性表面波の伝播速度（位相速度）を向上させることができる。例えば、水晶、ＬｉＮｂＯ３、ＬｉＴａＯ３、ＺｎＯ等の圧電体における弾性表面波（レイリー波）の速度は２６００〜４８００［ｍ／ｓ］程度であるが、ダイヤモンド上に形成したＺｎＯ薄膜における弾性表面波の速度は約７０００〜１０５００［ｍ／ｓ］、ダイヤモンド上に形成したＬｉＮｂＯ３薄膜における弾性表面波の速度は約１２０００［ｍ／ｓ］、ダイヤモンド上に形成したＬｉＴａＯ３薄膜における弾性表面波の速度は約１０６００［ｍ／ｓ］となる。このように上層に形成された圧電体における弾性表面波の速度を高めることのできる誘電体材料としては、ダイヤモンド（１００００［ｍ／ｓ］）、サファイア（６０００［ｍ／ｓ］）、ＳｒＴｉＯ３（５０００［ｍ／ｓ］）等がある。これらの誘電体は上記括弧内に示すようにいずれも弾性表面波の速度が高い材料である。
【００５５】
弾性表面波においては速度ｖ＝ｆ・λ（ｆは周波数、λは波長）が成立するので、速度が変わらなければ周波数ｆが大きくなると波長λは小さくなるため、すだれ状電極等の電極ピッチも小さくなり加工限界に接近することから、弾性表面波素子の加工（電極のパターニング）が難しくなる。一方、上記式からわかるように、速度ｖが高くなれば周波数ｆが大きくなってもλの減少を抑制できる。通常、速度ｖは圧電体の材質と面方位とによって定まる。近年、移動体通信の分野において発振器やフィルタの高周波化が要請されている。したがって、上記のように誘電体基板上に圧電体を配置し、弾性表面波素子を形成する構成は、弾性表面波の速度を高めることができるので、弾性表面波の高速化により波長の低下を抑制できる点で、電極のパターニングが容易になるなど、製造上きわめて好ましいものである。
【００５６】
圧電体層の材質としては、本来的に弾性表面波の速度が約３０００［ｍ／ｓ］と高い点で水晶が好ましい。この場合、共振周波数の温度特性が良好である点でＳＴカット、ＬＳＴカットの水晶片を用いることが好ましい。また、周波数温度特性に劣るものの、上記の誘電体膜１２８等の温度補償手段を設けることによってＳＴＷカットの水晶片を用いることができる。この水晶片においては、上記ＳＴカットやＬＳＴカットよりも高速な横波を弾性表面波として用いることができるので、高周波数化対策として有望である。
【００５７】
本実施形態においては、上記インダクタンス素子であるインダクタＬ、可変キャパシタンス素子である可変コンデンサＣｖ、キャパシタンス素子であるコンデンサＣＬをそれぞれ圧電体層１２１の形成されていない誘電体基板１１０の表面上に形成している。しかし、上記弾性表面波の有効伝播領域Ａの外側でさえあれば、インダクタンス素子及び可変コンデンサ素子を圧電体層１２１の表面上に設けても構わない。
【００５８】
また、上記弾性表面波装置１００においては、コンデンサＣＬが設けられているが、弾性表面波素子１２０と、インダクタＬなどのインダクタンス素子と、可変コンデンサＣｖなどの可変コンデンサ素子とが設けられていれば、電圧制御発振器を構成することが可能である。
【００５９】
さらに、上記実施形態では、誘電体基板１１０上に圧電体層１２１を種々の手段で配置しているが、誘電体基板１１０そのものを圧電体材料で構成し、圧電体層を形成することなく、誘電体基板１１０の表面上に直接に弾性表面波素子を形成することも可能である。この場合には、上記回路素子を有効伝播領域Ａから外れた位置に形成することが重要になる。
【００６０】
［第２実施形態］
次に、本発明に係る第２実施形態の弾性表面波装置２００について図３を参照して説明する。この弾性表面波装置２００においては、上記第１実施形態と同様の誘電体基板２１０、上記第１実施形態と同様に形成された弾性表面波素子２２０（圧電体層２２１、すだれ状電極２２２，２２３、被覆層２２８のみを図示するが、その他の構成も第１実施形態とほぼ同様である。）、インダクタＬ、可変コンデンサＣｖ及びコンデンサＣＬをそれぞれ備えている。これらの各素子構造は全て第１実施形態と同様であるので、その説明は省略する。
【００６１】
本実施形態においては、誘電体基板２１０の裏面、すなわち弾性表面波素子２２０の形成された表面とは反対側の面上にインダクタＬ、可変コンデンサＣｖ及びコンデンサＣＬが設けられ、さらに、外部接続端子Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３（Ｃ３は図示せず）もまた裏面上に形成されている。
【００６２】
また、弾性表面波素子２２０の一対のすだれ状電極２２２，２２３に対して誘電体基板２１０の内部を貫通し、若しくは、誘電体基板２１０の外側面上を迂回するように形成された表裏導通部２４２，２４３が接続され、これらの表裏導通部２４２，２４３を介して上記インダクタＬ、可変コンデンサＣｖ、コンデンサＣＬ及び外部接続端子Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３が上記すだれ状電極２２２，２２３に接続されている。これらの表裏導通部２４２，２４３は、電気鍍金、導電性ペースト、蒸着金属膜等によって構成することができる。
【００６３】
この実施形態においては、弾性表面波素子２２０が誘電体基板２１０の表面上に形成され、インダクタＬ、可変コンデンサＣｖ等が誘電体基板２１０の裏面上に配置されているので、誘電体基板２１０の表裏両面を有効に利用することが可能になり、装置全体のさらなる小形化を図ることができる。また、インダクタや可変コンデンサ等の回路素子を誘電体基板２１０の裏面上に形成することによって、これらの回路素子が弾性表面波素子２２０の動作を妨げる恐れをなくすことができる。これは、弾性表面波素子２２０の動作に関係する領域が圧電体層２１１の表面から弾性表面波の１波長分程度の深さまでの範囲内にほとんど集中しているからである。
【００６４】
本実施形態においても、上記第１実施形態と同様に、支持部１３１でケース体１３２に取付け固定してもよい。この場合、支持部１３１は回路素子や外部接続端子が形成されていない領域にて誘電体基板を支持することとなる。
【００６５】
［第３実施形態］
次に、図７を参照して本発明に係る第３実施形態の弾性表面波装置３００について説明する。この弾性表面波装置３００は、第１実施形態と同様の誘電体基板３１０の表面上に弾性表面波素子３２０が形成され、さらに、弾性表面波素子３２０における有効伝播領域Ａの外側に、インダクタＬ、可変コンデンサＣｖ、コンデンサＣＬが形成されている。
【００６６】
この実施形態では、弾性表面波素子３２０において、第１実施形態と同様の圧電体層３２１の表面上に一対のすだれ状電極３２２，３２３と、もう一組のすだれ状電極３２４，３２５が隣接した位置に形成され、いわゆる２ポート型の素子が構成されている。これら２対のすだれ状電極の両側には、上記第１実施形態と同様の反射器３２６，３２７が形成されている。また、さらにその外側には、上記第１実施形態と同様の一対の吸音材３２８，３２９が形成されている。
【００６７】
この実施形態においては、圧電体層３２１における有効伝播領域Ａの外側の表面上に、一対の電極ＣＬ１、ＣＬ２が間隔をもって対向配置され、これらの対向する一対の電極ＣＬ１，ＣＬ２がコンデンサＣＬを構成している。このように回路素子としては、有効伝播領域Ａから外れた位置でさえあれば、圧電体層３２１の表面上に配置されていても構わない。
【００６８】
［第４実施形態］
次に、上記各実施形態の弾性表面波装置を製造するための製造方法を、図１０を参照して第４実施形態として説明する。この実施形態は上記第１実施形態と第２実施形態のいずれを製造する場合にも適用可能であるが、以下の説明は第１実施形態の弾性表面波装置１００を製造する場合について行う。
【００６９】
まず、図１０（ａ）に示すように、誘電体基板１１０の表面上にシリコン薄膜１０１をスパッタリング法やプラズマＣＶＤ等により成膜する。次に、このシリコン薄膜１０１上に通常のマイクロマシンプロセス（酸化膜、金属膜等の形成、レジスト塗布・露光・現像等からなるパターニングなど）を施し、図１０（ｂ）に示すように上記インダクタ、可変コンデンサ等の回路素子１０２を形成する。
【００７０】
次に、図１０（ｃ）に示すように、上記回路素子１０２の形成されていない誘電体基板１１０の表面上に、圧電体層１２１を形成する。この圧電体層１２１は、上述のように圧電体の薄板を貼り付けたり接合させたりしてもよく、また、圧電体を種々の成膜手段によって誘電体基板上に成膜してもよい。
【００７１】
その後、図１０（ｄ）に示すように、圧電体層１２１の表面上に金属膜を形成し、適宜にパターニングを行うことによって上記のすだれ状電極や反射器等を含む導電パターン１２０Ａを構成する。その後、上記吸音材の塗布や誘電体膜１２８の形成を行うことによって弾性表面波素子１２０を構成する。
【００７２】
この実施形態においては、誘電体基板１１０上において先にマイクロマシンプロセスを実施して回路素子１０２を形成し、その後、圧電体層１２１の形成を含む弾性表面波素子１２０の形成プロセスを実施している。このため、マイクロマシンプロセス中に行われる加熱工程（例えば熱酸化膜の形成、蒸着その他の成膜工程など）において圧電体がキュリー点以上の高温にさらされて圧電性が失われたり、圧電性が完全には失われなくても圧電特性が劣化したりすることが防止される。
【００７３】
［第５実施形態］
次に、図１１を参照して本発明の第５実施形態の製造方法について説明する。この実施形態においては、まず、図１１（ａ）に示すように、誘電体基板１１０の表面上に上記と同様の方法で圧電体層１２１を形成する。次に、図１１（ｂ）に示すように圧電体層１２１上に上記と同様の導電パターン１２０Ａや誘電体膜１２８等を形成して弾性表面波素子１２０を完成させる。その後、図１１（ｃ）に示すように別途シリコン基板などの上に第４実施形態と同様のマイクロマシンプロセスで形成された回路素子１０３を、図１１（ｄ）に示すように誘電体基板１１０の表面上に貼り付ける。この場合、誘電体基板１１０と回路素子１０３とを直接接合してもよい。また、回路素子１０３を誘電体基板１１０の表面上でなく、圧電体層１２１上に配置しても構わない。
【００７４】
この実施形態では、インダクタや可変コンデンサ等の回路素子１０３を誘電体基板１１０とは別の場所で形成しておき、この回路素子１０３を誘電体基板１１０に対して取り付けるようにしているので、回路素子１０３のマイクロマシンプロセスによって圧電体層１２１が高温にさらされることなく、良好な特性を有する弾性表面波装置１００を製造することができる。
【００７５】
［第６実施形態］
次に、図１２を参照して本発明に係る第６実施形態の製造方法について説明する。この実施形態は、図３に示す上記第２実施形態の弾性表面波装置２００を製造するための方法を示すものである。
【００７６】
まず、図１２（ａ）に示すように誘電体基板２１０の表面上に上記と同様の方法で圧電体層２２１を形成し、この圧電体層２２１の表面上に、図１２（ｂ）に示すように上記と同様の導電パターン２２０Ａや誘電体膜２２８を形成して弾性表面波素子２２０を構成する。次に、図１２（ｃ）に示すように、第５実施形態と同様のマイクロマシンプロセスにて形成した回路素子２０３を形成し、この回路素子２０３を図１２（ｄ）に示すように誘電体基板２１０の裏面上に取り付ける。
【００７７】
この実施形態においては、回路素子２０３を別途形成してから、誘電体基板２１０の裏面上に取り付けるようにしているので、弾性表面波素子２２０が高温にさらされることなく、良好な弾性表面波装置を製造することができる。なお、第４実施形態に示すように、先にマイクロマシンプロセスにて回路素子を誘電体基板２１０の裏面上に形成しておき、その後、弾性表面波素子２２０を形成するようにしてもよい。
【００７８】
以上説明した各実施形態の弾性表面波装置は、各種フィルタ、共振器、発振回路等として用いることができ、例えば、通信機器に用いられる回路要素として有効である。また、特に小形化が容易である点で移動体通信分野における通信機器、例えば携帯電話等に用いることが望ましい。
【００７９】
尚、本発明の弾性表面波装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、弾性表面波素子と上記回路素子との接続態様は、実現すべき回路構成によって種々のものが採用され得るし、誘電体基板や圧電体層の厚さや平面寸法などは材質や性能・特性等に応じて適宜に構成できる。
【００８０】
特に、上記実施形態において誘電体基板と圧電体層との積層構造となっている部分は、単一の圧電体基板によって置き換えることが可能である。
【００８１】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明によれば、弾性表面波素子を含む回路を小形化することができる。また、誘電体基板上にインダクタンス素子や可変キャパシタンス素子を直接形成することにより、回路を小形化しつつ、回路性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る弾性表面波装置の第１実施形態の構造を示す概略平面図である。
【図２】第１実施形態の概略断面図である。
【図３】本発明に係る弾性表面波装置の第２実施形態の構造を示す概略平面図である。
【図４】各実施形態に用いることのできるインダクタの構造例を示す平面パターン図（ａ）及び断面図（ｂ）である。
【図５】各実施形態に用いることのできる可変コンデンサの構造例を示す断面図（ａ）及び平面パターン図（ｂ）である。
【図６】各実施形態に用いることのできる可変コンデンサの別の構造例を示す断面図（ａ）及び平面パターン図（ｂ）である。
【図７】本発明に係る弾性表面波装置の第３実施形態の構造を示す概略平面図である。
【図８】各実施形態において構成可能な電圧制御発振器の回路図である。
【図９】各実施形態において構成可能なコルピッツ発振回路の回路図である。
【図１０】本発明に係る弾性表面波装置の製造方法の第４実施形態の構造を示す概略工程説明図である。
【図１１】本発明に係る弾性表面波装置の製造方法の第５実施形態を示す概略工程説明図（ａ）〜（ｄ）である。
【図１２】本発明に係る弾性表面波装置の製造方法の第６実施形態を示す概略工程説明図（ａ）〜（ｄ）である。
【図１３】各実施形態に用いることのできる図５に示す可変コンデンサの製造方法を示す概略工程図（ａ）〜（ｅ）である。
【図１４】電圧制御発振器の周波数−インピーダンス特性を示すグラフである。
【符号の説明】
１００，２００，３００  弾性表面波装置
１１０，２１０，３１０  誘電体基板
１２０，２２０，３２０  弾性表面波素子
１２１，２２１，３２１  圧電体層
１２２，１２３，２２２，２２３，３２２，３２３，３２４，３２５  すだれ状電極
１２４，１２５，３２６，３２７  反射器
１２８，２２８  誘電体膜
Ｌ  インダクタ
Ｃｖ  可変コンデンサ
ＣＬ  コンデンサ
【図１】
0003982182.tif 000002
【図２】
0003982182.tif 000003
【図３】
0003982182.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
0003982182.tif 000007
【図７】
0003982182.tif 000008
【図８】
0003982182.tif 000009
【図９】
0003982182.tif 000010
【図１０】
0003982182.tif 000011
【図１１】
0003982182.tif 000012
【図１２】
0003982182.tif 000013
【図１３】
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【図１４】
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