JPH0590872A - 表面弾性波素子 - Google Patents
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- JPH0590872A JPH0590872A JP3249747A JP24974791A JPH0590872A JP H0590872 A JPH0590872 A JP H0590872A JP 3249747 A JP3249747 A JP 3249747A JP 24974791 A JP24974791 A JP 24974791A JP H0590872 A JPH0590872 A JP H0590872A
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
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- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/02—Details
- H03H9/02535—Details of surface acoustic wave devices
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- H03H3/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 信頼性が十分に保証され、かつ表面実装の場
合パッケージが不要な表面弾性波素子を提供する。 【構成】 対向する1対のくし型電極2a,2bと、く
し型電極2a,2bに密着し、1対のくし型電極2a,
2bの間に表面弾性波が伝播される部分を少なくとも有
する圧電体4とを備え、圧電体4において表面弾性波が
伝播される部分および1対のくし型電極2a,2bを少
なくとも覆うエアブリッジ13をさらに備える表面弾性
波素子20(図2(e)参照)。
合パッケージが不要な表面弾性波素子を提供する。 【構成】 対向する1対のくし型電極2a,2bと、く
し型電極2a,2bに密着し、1対のくし型電極2a,
2bの間に表面弾性波が伝播される部分を少なくとも有
する圧電体4とを備え、圧電体4において表面弾性波が
伝播される部分および1対のくし型電極2a,2bを少
なくとも覆うエアブリッジ13をさらに備える表面弾性
波素子20(図2(e)参照)。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、高周波フィルタなど
に用いられる表面弾性波素子に関する。
に用いられる表面弾性波素子に関する。
【0002】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】表面
弾性波素子は、弾性体表面を伝播する表面波を利用した
電気−機械変換素子であり、たとえば、図3に示すよう
な一般的構造を有する。表面弾性波素子30において、
表面波の励振には圧電体31による圧電現象が利用され
る。圧電体31に設けられた一方のくし型電極32に電
気信号を印加すると、圧電体31に歪が生じ、これが表
面弾性波となって圧電体31を伝播し、もう一方のくし
型電極33で電気信号として取出される。この素子の周
波数特性は、図に示すように、くし型電極における電極
の周期をλ0 、表面弾性波の速度をνとすれば、f0 =
ν/λ0 で定められる周波数f0 を中心とした帯域通過
特性となる。
弾性波素子は、弾性体表面を伝播する表面波を利用した
電気−機械変換素子であり、たとえば、図3に示すよう
な一般的構造を有する。表面弾性波素子30において、
表面波の励振には圧電体31による圧電現象が利用され
る。圧電体31に設けられた一方のくし型電極32に電
気信号を印加すると、圧電体31に歪が生じ、これが表
面弾性波となって圧電体31を伝播し、もう一方のくし
型電極33で電気信号として取出される。この素子の周
波数特性は、図に示すように、くし型電極における電極
の周期をλ0 、表面弾性波の速度をνとすれば、f0 =
ν/λ0 で定められる周波数f0 を中心とした帯域通過
特性となる。
【0003】表面弾性波素子は部品点数が少なく、小型
にすることができ、しかも表面波の伝播経よ上において
信号の出入れが容易である。この素子は、フィルタ、遅
延線、発振器、共振器、コンボルバおよび相関器等に応
用することができる。特に、表面弾性波フィルタは、早
くからテレビの中間周波数フィルタとして実用化され、
さらにVTRおよび各種の通信機器用フィルタに応用さ
れてきている。
にすることができ、しかも表面波の伝播経よ上において
信号の出入れが容易である。この素子は、フィルタ、遅
延線、発振器、共振器、コンボルバおよび相関器等に応
用することができる。特に、表面弾性波フィルタは、早
くからテレビの中間周波数フィルタとして実用化され、
さらにVTRおよび各種の通信機器用フィルタに応用さ
れてきている。
【0004】上記表面弾性波素子に関して、たとえば移
動通信等の分野に用いられる表面弾性波フィルタなどは
より高い周波数域で使用できる素子が望まれている。上
式で示されるように、電極の周期λ0 がより小さくなる
か、または表面波の速度νがより大きくなれば、素子の
周波数特性はより高い中心周波数f0 を有するようにな
る。
動通信等の分野に用いられる表面弾性波フィルタなどは
より高い周波数域で使用できる素子が望まれている。上
式で示されるように、電極の周期λ0 がより小さくなる
か、または表面波の速度νがより大きくなれば、素子の
周波数特性はより高い中心周波数f0 を有するようにな
る。
【0005】そこで、特開昭54−38874は、基板
と圧電体薄膜の間に、表面弾性波の伝播速度が圧電体薄
膜中におけるよりも大きい材料(たとえばサファイア)
からなる絶縁層を有する表面弾性波素子を開示してい
る。また、本出願人による特開昭64−62911は、
表面弾性波の速度νを大きくするため、ダイヤモンド層
上に圧電体を積層した表面弾性波素子を開示している。
ダイヤモンド中の音速は最も大きく、しかもダイヤモン
ドは物理的および化学的に安定である。
と圧電体薄膜の間に、表面弾性波の伝播速度が圧電体薄
膜中におけるよりも大きい材料(たとえばサファイア)
からなる絶縁層を有する表面弾性波素子を開示してい
る。また、本出願人による特開昭64−62911は、
表面弾性波の速度νを大きくするため、ダイヤモンド層
上に圧電体を積層した表面弾性波素子を開示している。
ダイヤモンド中の音速は最も大きく、しかもダイヤモン
ドは物理的および化学的に安定である。
【0006】以上に示したきた表面弾性波素子は、従
来、1対のくし型電極と圧電体で構成される素子中枢部
のパッシベーションを行なわずにパッケージ内に収納さ
れてきた。これは、パッシベーションのため表面弾性波
が伝播する圧電体上に絶縁膜を設けると、素子の特性
(特に周波数特性)が変わってしまうためであった。こ
のようにパッシペーションを行なわずにパッケージング
された素子の信頼性は、十分に保証されていると言えな
かった。また、表面弾性波素子を表面実装して増幅回路
等の周辺回路に接続する場合、圧電体およびくし型電極
に損傷を与えないようパッケージングしなければならな
かった。
来、1対のくし型電極と圧電体で構成される素子中枢部
のパッシベーションを行なわずにパッケージ内に収納さ
れてきた。これは、パッシベーションのため表面弾性波
が伝播する圧電体上に絶縁膜を設けると、素子の特性
(特に周波数特性)が変わってしまうためであった。こ
のようにパッシペーションを行なわずにパッケージング
された素子の信頼性は、十分に保証されていると言えな
かった。また、表面弾性波素子を表面実装して増幅回路
等の周辺回路に接続する場合、圧電体およびくし型電極
に損傷を与えないようパッケージングしなければならな
かった。
【0007】この発明の目的は、上記問題点を解決し、
信頼性が十分に保証され、かつ表面実装においてもパッ
ケージングが不要な表面弾性波素子を提供することにあ
る。
信頼性が十分に保証され、かつ表面実装においてもパッ
ケージングが不要な表面弾性波素子を提供することにあ
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】この発明に従う表面弾性
波素子は、1対のくし型電極と、くし型電極に密着し、
1対のくし型電極の間に表面弾性波が伝播される部分を
少なくとも有する圧電体とを備える素子において、1対
のくし型電極および圧電体において表面弾性波が伝播さ
れる部分を少なくとも覆うエアブリッジを備える。
波素子は、1対のくし型電極と、くし型電極に密着し、
1対のくし型電極の間に表面弾性波が伝播される部分を
少なくとも有する圧電体とを備える素子において、1対
のくし型電極および圧電体において表面弾性波が伝播さ
れる部分を少なくとも覆うエアブリッジを備える。
【0009】この発明において圧電体は、ZnO、Al
N、Pb(Zr,Ti)O3 、(Pb,La)(Zr,
Ti)O3 、LiTaO3 、LiNbO3 、SiO2 、
Ta 2 O5 、Nb2 O5 、BeO、Li2 B4 O7 、K
NbO3 、ZnS、ZnSeおよびCdSからなる群か
ら選択された1つまたは2つ以上の化合物を主成分とす
ることができる。圧電体は、単結晶および多結晶のいず
れであってもよいが、素子をより高周波域で使用するた
にめには、表面波の散乱が少ない単結晶がより好まし
い。また、これらの材料の中で、ZnO、AlNおよび
Pb(Zr,Ti)O3 等の圧電体はCVD法またはス
パッタリング法によって形成することができる。
N、Pb(Zr,Ti)O3 、(Pb,La)(Zr,
Ti)O3 、LiTaO3 、LiNbO3 、SiO2 、
Ta 2 O5 、Nb2 O5 、BeO、Li2 B4 O7 、K
NbO3 、ZnS、ZnSeおよびCdSからなる群か
ら選択された1つまたは2つ以上の化合物を主成分とす
ることができる。圧電体は、単結晶および多結晶のいず
れであってもよいが、素子をより高周波域で使用するた
にめには、表面波の散乱が少ない単結晶がより好まし
い。また、これらの材料の中で、ZnO、AlNおよび
Pb(Zr,Ti)O3 等の圧電体はCVD法またはス
パッタリング法によって形成することができる。
【0010】また、この発明に従う素子は、より高い周
波数域で作動させるため、圧電体よりも弾性波の伝播速
度が大きい材料(たとえば、ダイヤモンド、ダイヤモン
ド状炭素、窒化ホウ素およびサファイア等)を圧電体に
密着させてもよい。
波数域で作動させるため、圧電体よりも弾性波の伝播速
度が大きい材料(たとえば、ダイヤモンド、ダイヤモン
ド状炭素、窒化ホウ素およびサファイア等)を圧電体に
密着させてもよい。
【0011】さらに、この発明に従う素子において信頼
性向上のため、エアブリッジ上に絶縁膜を設けてもよ
い。この絶縁膜は、たとえば、SiO2 膜、PSG膜、
Si3 N4 膜またはポリイミド等の合成樹脂膜とするこ
とができる。また、上記膜において、SiO2 膜および
PSG膜は、たとえば低温CVD法により成長させるこ
とができ、Si3 N4 膜は、たとえばプラズマ堆積によ
り形成することができる。
性向上のため、エアブリッジ上に絶縁膜を設けてもよ
い。この絶縁膜は、たとえば、SiO2 膜、PSG膜、
Si3 N4 膜またはポリイミド等の合成樹脂膜とするこ
とができる。また、上記膜において、SiO2 膜および
PSG膜は、たとえば低温CVD法により成長させるこ
とができ、Si3 N4 膜は、たとえばプラズマ堆積によ
り形成することができる。
【0012】
【作用】この発明に従う表面弾性波素子において、圧電
体において表面弾性波を伝播する部分および1対のくし
型電極は、エアブリッジで覆われている。すなわち、こ
の発明の素子では、1対のくし型電極および圧電体で構
成され電極−機械変換を行なう素子の中枢部がエアブリ
ッジにより保護されている。しかも、1対のくし型電極
およびその間の表面弾性波が伝播される部分には、パッ
シベーションに必要な材料が接触することはない。この
ように、素子の中枢部分をそのまま残してパッシベーシ
ョンを行なう構造を採用したため、素子の特性を変える
ことなくパッシベーションを行なうことができた。
体において表面弾性波を伝播する部分および1対のくし
型電極は、エアブリッジで覆われている。すなわち、こ
の発明の素子では、1対のくし型電極および圧電体で構
成され電極−機械変換を行なう素子の中枢部がエアブリ
ッジにより保護されている。しかも、1対のくし型電極
およびその間の表面弾性波が伝播される部分には、パッ
シベーションに必要な材料が接触することはない。この
ように、素子の中枢部分をそのまま残してパッシベーシ
ョンを行なう構造を採用したため、素子の特性を変える
ことなくパッシベーションを行なうことができた。
【0013】
【実施例】この発明に従う高周波フィルタを以下のとお
り作製した。その製造方法を図について説明する。な
お、図において向かって左側は断面図、右側は平面図を
示す。
り作製した。その製造方法を図について説明する。な
お、図において向かって左側は断面図、右側は平面図を
示す。
【0014】図1(a)を参照して、まず、単結晶ダイ
ヤモンドの基板1を準備した。基板1上に抵抗加熱法を
用いて500Åの厚さでAlを蒸着させた後、フォトリ
ソグラフィを用いてパターニングし、1対のくし型電極
2aおよび2bならびに引出電極3aおよび3bを形成
した(図1(b))。
ヤモンドの基板1を準備した。基板1上に抵抗加熱法を
用いて500Åの厚さでAlを蒸着させた後、フォトリ
ソグラフィを用いてパターニングし、1対のくし型電極
2aおよび2bならびに引出電極3aおよび3bを形成
した(図1(b))。
【0015】次に、基板1をマグネトロンスパッタ装置
に載置し、くし型電極2aおよび2bが設けられる領域
以外をマスクして、スパッタ出力100W、基板温度3
80℃の条件下、ZnO多結晶体をAr:O2 =1:1
の混合ガスでスパッタするマグネトロンスパッタリング
により、ZnOの圧電体層4を基板1上に堆積させた
(図1(c))。
に載置し、くし型電極2aおよび2bが設けられる領域
以外をマスクして、スパッタ出力100W、基板温度3
80℃の条件下、ZnO多結晶体をAr:O2 =1:1
の混合ガスでスパッタするマグネトロンスパッタリング
により、ZnOの圧電体層4を基板1上に堆積させた
(図1(c))。
【0016】次に、圧電体層をマスクして、SiH4 −
N2 O系のプラズマCVDによりSiO2 からなる絶縁
膜5を堆積させ、引出電極3aおよび3bを保護した
(図1(d))。
N2 O系のプラズマCVDによりSiO2 からなる絶縁
膜5を堆積させ、引出電極3aおよび3bを保護した
(図1(d))。
【0017】基板上にレジスト膜を堆積させた後、フォ
トリソグラフィを用いて圧電体層4の周囲に環状の溝部
6aを有する第1のレジストパターン6を形成させた
(図1(e))。次に、マグネトロンスパッタによりA
u層7を形成した(図2(a))。その後、フォトリソ
グラフィを用いて圧電体層4および溝部6aの上方にあ
たるAu層7の部分を被覆し、かつ溝部6a上において
複数の孔8を有する第2のレジストパターン9を形成し
た(図2(b))。続いて、Au層7をイオンミリング
によりエッチングして、圧電体層4上方を全面的に覆い
かつ溝部6aの部分から立上がる複数の橋脚部11を有
するAu層パターン12を形成した(図2(c))。そ
の後、第1および第2のレジストパターン6および9を
有機溶剤により除去して、複数の橋脚部11により支持
されたエアブリッジ13を得た(図2(d))。
トリソグラフィを用いて圧電体層4の周囲に環状の溝部
6aを有する第1のレジストパターン6を形成させた
(図1(e))。次に、マグネトロンスパッタによりA
u層7を形成した(図2(a))。その後、フォトリソ
グラフィを用いて圧電体層4および溝部6aの上方にあ
たるAu層7の部分を被覆し、かつ溝部6a上において
複数の孔8を有する第2のレジストパターン9を形成し
た(図2(b))。続いて、Au層7をイオンミリング
によりエッチングして、圧電体層4上方を全面的に覆い
かつ溝部6aの部分から立上がる複数の橋脚部11を有
するAu層パターン12を形成した(図2(c))。そ
の後、第1および第2のレジストパターン6および9を
有機溶剤により除去して、複数の橋脚部11により支持
されたエアブリッジ13を得た(図2(d))。
【0018】次に、SiH4 −N2 O系のプラズマCV
DによりSiO2 からなる絶縁膜14を堆積させてパッ
シベーションを行なった。その結果、図2(e)に示す
ように、ダイヤモンドの基板1上にくし型電極2aおよ
び2bならびに圧電体層4を堆積し、その上からエアブ
リッジ13を介して絶縁膜14で覆った表面弾性波フィ
ルタ20が得られた。また、絶縁膜14は減圧下で堆積
されるため、エアブリッジ13の内部は真空に近い状態
に保持されている。表面弾性波フィルタ20において、
エアブリッジ橋脚部11の隙間は絶縁膜14によって塞
がれている。このとき、橋脚部11の隙間からエアブリ
ッジ13の内部に絶縁膜14が侵入するが、圧電体層4
までの距離が十分にとられているため、表面弾性波が伝
播する部分にまで絶縁膜14は至っていない。このよう
な構造により、表面弾性波が伝播する部分に絶縁膜を接
触させずに、すなわち素子の特性を変えることなく、パ
ッシベーションを施した表面弾性波フィルタが得られ
た。なお、さらに指向性のよい成膜方法たとえば電子サ
イクロトロン共鳴(ECR)−CVDを用いることによ
って、エアブリッジ橋脚部の隙間から侵入する絶縁膜の
量をより低減することができる。
DによりSiO2 からなる絶縁膜14を堆積させてパッ
シベーションを行なった。その結果、図2(e)に示す
ように、ダイヤモンドの基板1上にくし型電極2aおよ
び2bならびに圧電体層4を堆積し、その上からエアブ
リッジ13を介して絶縁膜14で覆った表面弾性波フィ
ルタ20が得られた。また、絶縁膜14は減圧下で堆積
されるため、エアブリッジ13の内部は真空に近い状態
に保持されている。表面弾性波フィルタ20において、
エアブリッジ橋脚部11の隙間は絶縁膜14によって塞
がれている。このとき、橋脚部11の隙間からエアブリ
ッジ13の内部に絶縁膜14が侵入するが、圧電体層4
までの距離が十分にとられているため、表面弾性波が伝
播する部分にまで絶縁膜14は至っていない。このよう
な構造により、表面弾性波が伝播する部分に絶縁膜を接
触させずに、すなわち素子の特性を変えることなく、パ
ッシベーションを施した表面弾性波フィルタが得られ
た。なお、さらに指向性のよい成膜方法たとえば電子サ
イクロトロン共鳴(ECR)−CVDを用いることによ
って、エアブリッジ橋脚部の隙間から侵入する絶縁膜の
量をより低減することができる。
【0019】以上のようにして得られた表面弾性波フィ
ルタを温度80℃、湿度85%の環境下で24時間保持
したが、特性の劣化は認められなかった。一方、上記プ
ロセスにおいてZnOの圧電体層を堆積した後得られた
従来の表面弾性波フィルタについて同様の環境下に保持
した結果、1時間で特性が劣化した。この結果より、こ
の発明に従う表面弾性波素子が厳しい環境下においても
信頼性を保持できるものであることがわかった。
ルタを温度80℃、湿度85%の環境下で24時間保持
したが、特性の劣化は認められなかった。一方、上記プ
ロセスにおいてZnOの圧電体層を堆積した後得られた
従来の表面弾性波フィルタについて同様の環境下に保持
した結果、1時間で特性が劣化した。この結果より、こ
の発明に従う表面弾性波素子が厳しい環境下においても
信頼性を保持できるものであることがわかった。
【0020】なお、上記実施例ではダイヤモンド基板を
用いたが、適当な材料(たとえばSi)の基板上にダイ
ヤモンド層を形成したものを用い、その上にくし型電極
および圧電体層を堆積させていってもよい。
用いたが、適当な材料(たとえばSi)の基板上にダイ
ヤモンド層を形成したものを用い、その上にくし型電極
および圧電体層を堆積させていってもよい。
【0021】
【発明の効果】以上説明してきたように、この発明の素
子は、その特性を代えることなくパッシベーションが施
されているため、高い信頼性を有するものである。ま
た、パッシベーションのため、この発明の素子は表面実
装においてパッケージングが不要になっている。
子は、その特性を代えることなくパッシベーションが施
されているため、高い信頼性を有するものである。ま
た、パッシベーションのため、この発明の素子は表面実
装においてパッケージングが不要になっている。
【図1】この発明に従う実施例の表面弾性波素子を製造
していく工程を模式的に示す図である。
していく工程を模式的に示す図である。
【図2】この発明に従う実施例の表面弾性波素子を製造
していく工程を模式的に示す図である。
していく工程を模式的に示す図である。
【図3】表面弾性波素子の一般的構造を説明するための
斜視図である。
斜視図である。
1 基板 2a、2b くし型電極 4 圧電体層 13 エアブリッジ 14 絶縁膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤森 直治 兵庫県伊丹市昆陽北一丁目1番1号 住友 電気工業株式会社伊丹製作所内
Claims (1)
- 【請求項1】 対向する1対のくし型電極と、前記くし
型電極に密着し、前記1対のくし型電極の間に表面弾性
波が伝播される部分を少なくとも有する圧電体とを備え
る表面弾性波素子において、 前記1対のくし型電極および前記圧電体において前記表
面弾性波素子が伝播される部分を少なくとも覆うエアブ
リッジを備える、表面弾性波素子。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3249747A JPH0590872A (ja) | 1991-09-27 | 1991-09-27 | 表面弾性波素子 |
DE69217309T DE69217309T2 (de) | 1991-09-27 | 1992-09-11 | Akustische Oberflächenwellenanordnung |
EP92115608A EP0534251B1 (en) | 1991-09-27 | 1992-09-11 | Surface acoustic wave device |
US08/103,729 US5390401A (en) | 1991-09-27 | 1993-08-06 | Method for producing a surface acoustic wave device |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3249747A JPH0590872A (ja) | 1991-09-27 | 1991-09-27 | 表面弾性波素子 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0590872A true JPH0590872A (ja) | 1993-04-09 |
Family
ID=17197618
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3249747A Pending JPH0590872A (ja) | 1991-09-27 | 1991-09-27 | 表面弾性波素子 |
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---|---|
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EP (1) | EP0534251B1 (ja) |
JP (1) | JPH0590872A (ja) |
DE (1) | DE69217309T2 (ja) |
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- 1992-09-11 EP EP92115608A patent/EP0534251B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1992-09-11 DE DE69217309T patent/DE69217309T2/de not_active Expired - Lifetime
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1993
- 1993-08-06 US US08/103,729 patent/US5390401A/en not_active Expired - Lifetime
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EP0534251B1 (en) | 1997-02-05 |
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