JP2001085969A - Surface acoustic wave device - Google Patents
Surface acoustic wave deviceInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、弾性表面波（Su
rface Acoustic Wave：ＳＡＷ）デバイスの構造に関
するものである。The present invention relates to a surface acoustic wave (Su)
rface Acoustic Wave (SAW) relates to the structure of the device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】ＳＡＷデバイスには、ＳＡＷ共振器、ト
ランスバーサル型ＳＡＷフィルタおよび共振器型ＳＡＷ
フィルタなどがあり、それぞれの用途に応じて使い分け
られている。2. Description of the Related Art SAW devices include a SAW resonator, a transversal type SAW filter and a resonator type SAW filter.
There are filters, etc., which are used properly according to each application.
【０００３】一方、ＳＡＷデバイスの損失は、携帯機器
に使用した際のバッテリ寿命に直接的に影響を与えるた
め、損失の少ないＳＡＷデバイスの市場でのニーズは非
常に大きいものがある。On the other hand, since the loss of a SAW device directly affects the battery life when used in a portable device, there is a great need in the market for a SAW device with a small loss.
【０００４】ここで、ＳＡＷデバイスの損失の中で代表
的なものとしては、伝搬損失、不整合損失、オーミック
損失等（以下、これらを総称して、ＩＬ（Insertion L
oss：挿入損失）という。）が挙げられる。従来、これ
らのＩＬの改善（低損失化）には、「圧電基板の最適
化」、「電極の形状および膜厚の最適化」という対策が
施されている。Here, typical SAW device losses include propagation loss, mismatch loss, ohmic loss, etc. (hereinafter, collectively referred to as IL (Insertion L).
oss: insertion loss). ). Conventionally, to improve the IL (reduce the loss), measures such as “optimization of the piezoelectric substrate” and “optimization of the shape and thickness of the electrode” have been taken.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記「圧電基
板の最適化」、「電極の形状および膜厚の最適化」とい
う対策には以下に示す問題がある。However, the above-mentioned countermeasures for "optimizing the piezoelectric substrate" and "optimizing the shape and thickness of the electrodes" have the following problems.
【０００６】まず、「圧電基板の最適化」によるＩＬの
改善の場合、ＳＡＷデバイス用圧電基板として、電気機
械結合係数が大きく、また伝搬損失の小さい基板を使用
していた。しかし、これらの圧電基板は、概して音速が
小さく（高周波数対応不可）、温度特性が悪いという欠
点を有している。そのため、目的とするＳＡＷデバイス
の特性に適合させるため、総合的な判断に基づいて低損
失化に最も有利な圧電基板を選択することは困難であ
る。First, in the case of improving the IL by "optimizing the piezoelectric substrate", a substrate having a large electromechanical coupling coefficient and a small propagation loss has been used as a piezoelectric substrate for a SAW device. However, these piezoelectric substrates generally have low sound velocities (cannot handle high frequencies) and have poor temperature characteristics. Therefore, it is difficult to select the piezoelectric substrate most advantageous for reducing the loss based on comprehensive judgment in order to match the characteristics of the target SAW device.
【０００７】次に、「電極の形状および膜厚の最適化」
の場合、ＩＬを改善するために種々の電極形状が提案さ
れている。その中には、ＩＬの改善効果が大きなものも
あるが、電極設計が非常に複雑かつ高度化している。ま
た、電極の膜厚の最適化の開発も進められているが、Ｉ
Ｌを改善を図った場合、概して電極の膜厚は大きくな
り、また、高度な微細加工技術が要求され、ＳＡＷデバ
イスの製造コストの上昇の要因になってしまう。Next, "Optimization of electrode shape and film thickness"
In this case, various electrode shapes have been proposed to improve the IL. Some of them have a large IL improvement effect, but the electrode design is very complicated and sophisticated. Development of optimization of the electrode film thickness is also underway.
When L is improved, the thickness of the electrode generally becomes large, and a high-level fine processing technique is required, which causes an increase in the manufacturing cost of the SAW device.
【０００８】したがって、この発明の目的は、圧電基
板、電極の形状および膜厚の設計変更を伴なわずとも、
ＩＬの改善を可能にする構造を有するＳＡＷデバイスを
提供することにある。Accordingly, an object of the present invention is to provide a piezoelectric substrate and an electrode which do not need to be changed in design and film thickness.
An object of the present invention is to provide a SAW device having a structure capable of improving IL.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】本願発明者らは、上記目
的に基づいて鋭意検討した結果、弾性表面波デバイスの
圧電基板上に形成され電極の表面を、陽極酸化法により
酸化された酸化被膜で覆うことにより、ＩＬの改善を可
能にすることを知見した。Means for Solving the Problems As a result of extensive studies based on the above object, the inventors of the present invention have found that an oxide film formed on a piezoelectric substrate of a surface acoustic wave device is oxidized by an anodic oxidation method. It was found that by covering with, it was possible to improve IL.
【００１０】これにより、従来の改善方法のように、Ｓ
ＡＷデバイスの設計変更を行なうことなく、また、高度
な微細加工技術が要求されることなくＩＬの改善を実現
することが可能になる。その結果、ＳＡＷデバイスのＩ
Ｌの改善において、コストアップを回避しつつ、性能の
高いＳＡＷデバイスを提供することが可能になる。As a result, as in the conventional improvement method, S
It is possible to achieve improvement in IL without changing the design of the AW device and without requiring advanced microfabrication technology. As a result, the SAW device I
In improving L, it is possible to provide a high-performance SAW device while avoiding an increase in cost.
【００１１】また、上記発明をより好ましい状態で実現
するために、上記酸化被膜の膜厚は、波長の０．４２％
以下であることが好ましく、さらに好ましくは、上記酸
化被膜の膜厚は、波長の０．０８％以上０．２５％以下
に設定することにより、著しくＩＬが改善されること
を、本願発明者らは知見した。In order to realize the above-mentioned invention in a more preferable state, the thickness of the oxide film is set to 0.42% of the wavelength.
It is preferable that the thickness of the oxide film is not less than 0.08% and not more than 0.25% of the wavelength, whereby the IL is significantly improved. Learned.
【００１２】[0012]
【発明の実施の形態】以下、本発明に基づく実施の形態
におけるＳＡＷデバイスについて、図を参照しながら説
明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a SAW device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
【００１３】＜ＳＡＷデバイスの構造＞まず、図１を参
照して、ＳＡＷデバイスの構造について、電極構造に着
目して説明する。なお、図１は、ＳＡＷデバイス１５の
電極１３の構造を示す断面図である。ＳＡＷデバイス１
５は、圧電基板１２と、ＳＡＷデバイス１５に応じた配
置を有する電極１３とが形成されている。<Structure of SAW Device> First, the structure of a SAW device will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a sectional view showing the structure of the electrode 13 of the SAW device 15. SAW device 1
5 is formed with a piezoelectric substrate 12 and an electrode 13 having an arrangement corresponding to the SAW device 15.
【００１４】電極１３は、アルミニュウム（Ａｌ）１３
ａの表面が、陽極酸化法により形成された酸化被膜であ
る酸化アルミニュウム（Ａｌ２０３）被膜１３ｂにより
覆われている。圧電基板１２の材質としては、水晶、Ｌ
ｉＴａＯ3、ＬｉＮｂＯ3などが用いられる。The electrode 13 is made of aluminum (Al) 13
The surface of a is covered with an aluminum oxide (Al203) film 13b which is an oxide film formed by an anodizing method. The material of the piezoelectric substrate 12 is quartz, L
iTaO 3 , LiNbO 3 or the like is used.
【００１５】（実施例）以下、ＳＡＷデバイスとして、
中心周波数２７０ＭＨｚのＳＡＷレゾネータ（共振器）
に形成される電極１３の、酸化被膜の膜厚を変化させ
て、ＩＬへの影響を検討した結果を示す。なお、圧電基
板１２の材質としては水晶を使用し、電極１３の材質と
しては、上記したようにアルミニュウム（Ａｌ）を使用
した。また、酸化被膜（酸化アルミニュウム（Ａｌ２０
３））が形成される前のアルミニュウム（Ａｌ）の膜厚
（ｄ）は約２００ｎｍである。(Example) Hereinafter, as a SAW device,
SAW resonator with a center frequency of 270 MHz (resonator)
The results of examining the effect on IL by changing the thickness of the oxide film of the electrode 13 formed in FIG. The material of the piezoelectric substrate 12 was quartz, and the material of the electrode 13 was aluminum (Al) as described above. In addition, an oxide film (aluminum oxide (Al20)
The film thickness (d) of aluminum (Al) before 3)) is formed is about 200 nm.
【００１６】陽極酸化法は、電解液にホウ酸アンモニウ
ムとエチレングリコールの混合液を使用し、低電圧電解
法で行なった。図２に「印加電圧（Ｖ）」と「陽極酸化
被膜の膜厚（ｎｍ）」との関係を示す。図２から明らか
なように、「印加電圧（Ｖ）」と「陽極酸化被膜の膜厚
（ｎｍ）」とは略正比例する関係にあり、両者には１ｎ
ｍ／Ｖの関係があることが分かる。The anodic oxidation method was performed by a low voltage electrolysis method using a mixed solution of ammonium borate and ethylene glycol as an electrolyte. FIG. 2 shows the relationship between “applied voltage (V)” and “film thickness of anodic oxide film (nm)”. As is clear from FIG. 2, the “applied voltage (V)” and the “film thickness (nm) of the anodic oxide film” are substantially directly proportional to each other.
It can be seen that there is a relationship of m / V.
【００１７】種々の膜厚の酸化被膜（酸化アルミニュウ
ム（Ａｌ２０３））を形成した場合の、「酸化被膜の膜
厚（ｎｍ）」と「ＩＬ（ｄＢ）」との関係を、図３に示
す。FIG. 3 shows the relationship between "film thickness (nm) of oxide film" and "IL (dB)" when oxide films (aluminum oxide (Al203)) of various thicknesses are formed.
【００１８】従来構造（酸化被膜の膜厚（ｎｍ）がゼ
ロ）の場合のＩＬは、図３から約２（ｄＢ）であること
が分かる。また、酸化被膜の膜厚（ｎｍ）を増加してい
くとＩＬ（ｄＢ）が減少する傾向にあることが図３の実
験結果から知見できる。さらに、酸化被膜の膜厚（ｎ
ｍ）が、約５０ｎｍ以上になると、ＩＬが２（ｄＢ）以
上になり、ＩＬの改善効果が期待できないことが知見で
きる。したがって、酸化被膜の膜厚（ｎｍ）は、約５０
ｎｍ以下であることが好ましいといえる。It can be seen from FIG. 3 that the IL in the case of the conventional structure (the thickness (nm) of the oxide film is zero) is about 2 (dB). Further, it can be seen from the experimental results of FIG. 3 that IL (dB) tends to decrease as the thickness (nm) of the oxide film increases. Further, the thickness of the oxide film (n
When m) is about 50 nm or more, it can be found that the IL becomes 2 (dB) or more, and the improvement effect of IL cannot be expected. Therefore, the thickness (nm) of the oxide film is about 50
It can be said that the thickness is preferably not more than nm.
【００１９】さらに、図３に示される実験結果をより詳
細に検討した結果、ＩＬの改善効果を得るためには、
「波長（λ）」と「酸化被膜の膜厚（ｎｍ）」との間に
以下に示す関係を見出すことができる。Further, as a result of examining the experimental results shown in FIG. 3 in more detail, in order to obtain the effect of improving IL,
The following relationship can be found between “wavelength (λ)” and “film thickness of oxide film (nm)”.
【００２０】今回実験に用いたＳＡＷレゾネータ（共振
器）の中心周波数（ｆ）は２７０ＭＨｚであり、また、
伝搬速度（ｖ）は約３２００ｍ／ｓである。したがっ
て、波長（λ）＝速度（ｖ）／周波数（ｆ）の関係式か
ら、波長（λ）は、１１．８μｍとなる。The center frequency (f) of the SAW resonator (resonator) used in this experiment was 270 MHz.
The propagation speed (v) is about 3200 m / s. Therefore, the wavelength (λ) is 11.8 μm from the relational expression of wavelength (λ) = velocity (v) / frequency (f).
【００２１】また、図３からＩＬの改善効果が得られる
酸化被膜の膜厚（ｎｍ）は、約５０ｎｍ（波長の０．４
２％）以下が好ましく、さらに、１０ｎｍ（波長の０．
０８％）〜３０ｎｍ（波長の０．２５％）の間で、高い
ＩＬの改善効果が得られている。The thickness (nm) of the oxide film from which the effect of improving IL can be obtained from FIG.
2%) or less, and more preferably 10 nm (0.1% of the wavelength).
08%) to 30 nm (0.25% of the wavelength), a high IL improvement effect is obtained.
【００２２】したがって、「波長（λ）」と「酸化被膜
の膜厚（ｎｍ）」との間において、以下の関係を満足す
ることにより、ＩＬの改善効果が得られる。Accordingly, by satisfying the following relationship between "wavelength (λ)" and "film thickness of oxide film (nm)", an effect of improving IL can be obtained.
【００２３】好ましくは、「酸化被膜の膜厚（ｎ
ｍ）」は、波長の０．４２％以下 さらに好ましくは、「酸化被膜の膜厚（ｎｍ）」は、
波長の０．０８％以上０．２５％以下 以上、本実施の形態におけるＳＡＷレゾネータ（共振
器）においては、電極の表面を、陽極酸化法により酸化
された酸化被膜で覆うことにより、ＩＬを２ｄB以下に
することを可能にするとともに、ＩＬの改善効果を効果
的に得るために「波長（λ）」と「酸化被膜の膜厚（ｎ
ｍ）」との関係を見出した。Preferably, the thickness of the oxide film (n
m) is 0.42% or less of the wavelength. More preferably, the “film thickness (nm) of the oxide film” is
0.08% or more and 0.25% or less of the wavelength In the SAW resonator (resonator) according to the present embodiment, the IL is covered by an oxide film oxidized by an anodic oxidation method so that IL is 2 dB. In order to obtain the following effects, and to effectively obtain the effect of improving the IL, the “wavelength (λ)” and the film thickness (n
m)).
【００２４】なお、上記実施の形態においては、ＳＡＷ
レゾネータ（共振器）の場合について説明しているが、
トランスバーサル型ＳＡＷフィルタおよび共振器型ＳＡ
Ｗフィルタなどの他のＳＡＷデバイスに適用することに
よっても同様の作用効果を得ることができる。In the above embodiment, the SAW
The case of a resonator (resonator) is described,
Transversal type SAW filter and resonator type SA
Similar effects can be obtained by applying the present invention to another SAW device such as a W filter.
【００２５】したがって、今回開示した実施の形態は全
ての点で例示であって、制限的なものではなく、本発明
の技術的範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範
囲によって画定され、特許請求の範囲と均等の意味およ
び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図され
る。Therefore, the embodiments disclosed herein are illustrative in all respects, not restrictive, and the technical scope of the present invention is defined not by the above description but by the appended claims. It is intended that all modifications within the meaning and range equivalent to the claims be included.
【００２６】[0026]
【発明の効果】この発明に基づいた弾性表面波デバイス
によれば、弾性表面波デバイスの圧電基板上に形成され
電極の表面を、陽極酸化法により酸化された酸化被膜で
覆うことにより、ＩＬの改善を可能にしている。これに
より、従来の改善方法のように、弾性表面波デバイスの
設計変更を行なうことなく、また、高度な微細加工技術
が要求されることなくＩＬの改善を実現することが可能
になる。その結果、弾性表面波デバイスのＩＬの改善に
おいて、コストアップを回避しつつ、性能の高い弾性表
面波デバイスを提供することが可能になる。According to the surface acoustic wave device according to the present invention, the surface of the electrode formed on the piezoelectric substrate of the surface acoustic wave device is covered with an oxide film oxidized by the anodic oxidation method, so that the surface acoustic wave device has a large surface area. It allows for improvements. As a result, unlike the conventional improvement method, it is possible to realize the improvement of the IL without changing the design of the surface acoustic wave device and without requiring advanced fine processing technology. As a result, in improving the IL of the surface acoustic wave device, it is possible to provide a high-performance surface acoustic wave device while avoiding an increase in cost.
【図１】 この発明に基づいた実施の形態におけるＳＡ
Ｗレゾネータ（共振器）に形成される電極の構造を示す
断面図である。FIG. 1 shows an SA according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a structure of an electrode formed on a W resonator (resonator).
【図２】 この発明に基づいた実施の形態における陽極
印加法における印加電圧（Ｖ）と酸化被膜の膜厚（ｎ
ｍ）との関係を示す図である。FIG. 2 shows an applied voltage (V) and a thickness (n) of an oxide film in an anode application method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing a relationship with m).
【図３】 この発明に基づいた実施の形態における酸化
被膜の膜厚（ｎｍ）とＩＬ（ｄＢ）との関係を示す図で
ある。FIG. 3 is a diagram showing a relationship between an oxide film thickness (nm) and IL (dB) in an embodiment according to the present invention.
１２ 圧電基板、１３ 電極、１３ａ アルミニュウム
（Ａｌ）、１３ｂ 酸化アルミニュウム（Ａｌ２０３）
被膜、１５ ＳＡＷデバイス。12 piezoelectric substrate, 13 electrodes, 13a aluminum (Al), 13b aluminum oxide (Al203)
Coating, 15 SAW device.
Claims (3)
れ、表面が陽極酸化法により酸化された酸化被膜で覆わ
れた電極と、を備える弾性表面波デバイス。1. A surface acoustic wave device comprising: a piezoelectric substrate; and an electrode formed on the piezoelectric substrate and covered with an oxide film having a surface oxidized by an anodic oxidation method.
％以下である、請求項１に記載の弾性表面波デバイス。2. The film thickness of the oxide film is 0.42 of wavelength.
The surface acoustic wave device according to claim 1, wherein the surface acoustic wave device is equal to or less than%.
％以上０．２５％以下である、請求項２に記載の弾性表
面波デバイス。3. The thickness of the oxide film is 0.08 of the wavelength.
The surface acoustic wave device according to claim 2, wherein the surface acoustic wave device is not less than 0.2% and not more than 0.25%.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26362099A JP2001085969A (en) | 1999-09-17 | 1999-09-17 | Surface acoustic wave device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26362099A JP2001085969A (en) | 1999-09-17 | 1999-09-17 | Surface acoustic wave device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001085969A true JP2001085969A (en) | 2001-03-30 |
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ID=17392072
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26362099A Pending JP2001085969A (en) | 1999-09-17 | 1999-09-17 | Surface acoustic wave device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001085969A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8508100B2 (en) | 2008-11-04 | 2013-08-13 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Surface acoustic wave element, surface acoustic wave device and methods for manufacturing the same |
| CN111294009A (en) * | 2018-12-10 | 2020-06-16 | 太阳诱电株式会社 | Acoustic wave device, filter and multiplexer |
-
1999
- 1999-09-17 JP JP26362099A patent/JP2001085969A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8508100B2 (en) | 2008-11-04 | 2013-08-13 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Surface acoustic wave element, surface acoustic wave device and methods for manufacturing the same |
| CN111294009A (en) * | 2018-12-10 | 2020-06-16 | 太阳诱电株式会社 | Acoustic wave device, filter and multiplexer |
| JP2020096226A (en) * | 2018-12-10 | 2020-06-18 | 太陽誘電株式会社 | Acoustic wave device, filter, and multiplexer |
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