JP3316090B2 - Surface acoustic wave resonator, method of manufacturing the same, and surface acoustic wave filter - Google Patents
Surface acoustic wave resonator, method of manufacturing the same, and surface acoustic wave filterInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、弾性表面波（Surface
Acoustic Wave ；ＳＡＷ）フィルタ等に用いられる弾性
表面波共振子及びその製造方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a surface acoustic wave (Surface
The present invention relates to a surface acoustic wave resonator used for an Acoustic Wave ( SA W) filter or the like and a method for manufacturing the same.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、このような分野の技術としては、
例えば、次のような文献に記載されるものがあった。 文献１；電子通信学会超音波研究会技術報告書、ＵＳ８
２−３５、１９８２、清水洋、水沼康之著、“高結合
（Ｋ2 ＝０．３）のラブ波型弾性表面波圧電基板”、Ｐ
７−１４ 文献２；昭和６１年度電子通信学会総合全国大会、昭６
１年、森下繁文、江畑泰男、佐藤弘明著、“ＶＣＯ用Ｐ
ＳＡＷ共振子のスプリアス抑圧について”、Ｐ１−１０
３ 弾性表面波共振子を用いたフィルタ（以下、弾性表面波
フィルタと呼ぶ）は、小型、軽量、無調整という特長を
もち、その製造プロセスには半導体デバイスの製造に用
いられるフォトリソグラフィ技術を利用できるため、量
産性にも優れている。そのため弾性表面波フィルタは、
テレビジョン（ＴＶ）中間周波数用フィルタ、放送機器
用フィルタ、あるいは自動車携帯電話装置の高周波用フ
ィルタなどに広く用いられている。そのため、高性能弾
性表面波フィルタを得るためにいろいろな努力がなされ
ている。例えば、挿入損失を抑えるために機械結合係数
の大きい圧電基板の選択と電極構成の最適化、高耐電力
にするために電極材料の選択と実装の工夫などが挙げら
れる。弾性表面波フィルタには、電気信号を弾性表面波
に変換するすだれ状トランスデューサ（以下、トランス
デューサと呼ぶ）は、多電極構造（Interdigitated Int
erdigital Transducer構造；ＩＩＤＴ構造）で構成され
ていたが、より一層の低損失化が要求されるためトラン
スデューサ構成の見直しが必要になってくる。しかし、
トランスデューサ構造の見直しによる低損失化はシミュ
レーション結果によるとほぼ限界に達している。そのた
めに、共振子で構成される帯域フィルタの古典的な構成
方法が注目されるようになってきている。共振子には、
弾性表面波共振子を用いると、共振器型弾性表面波フィ
ルタが得られる。2. Description of the Related Art Conventionally, techniques in such a field include:
For example, there is one described in the following literature. Reference 1: Technical Report of the Institute of Electronics and Communication Engineers Ultrasonic Research Group, US8
2-35, 1982, Hiroshi Shimizu and Yasuyuki Mizunuma, “High coupling (K 2 = 0.3) Love wave type surface acoustic wave piezoelectric substrate”, P.
7-14 Reference 2; IEICE General Conference, 1986, Showa 6
One year, Shigefumi Morishita, Yasuo Ebata, Hiroaki Sato, "P for VCO
Spurious Suppression of SAW Resonator ", P1-10
3. A filter using a surface acoustic wave resonator (hereinafter, referred to as a surface acoustic wave filter) has features of small size, light weight, and no adjustment, and uses a photolithography technique used in the manufacture of semiconductor devices for its manufacturing process. Because it is possible, it is also excellent in mass productivity. Therefore, the surface acoustic wave filter
It is widely used as a filter for a television ( TV ) intermediate frequency, a filter for broadcasting equipment, a high-frequency filter for an automobile cellular phone, and the like. Therefore, various efforts have been made to obtain a high performance surface acoustic wave filter. For example, selection of a piezoelectric substrate having a large mechanical coupling coefficient and optimization of the electrode configuration in order to suppress insertion loss, and selection and mounting of an electrode material in order to achieve high power resistance, and the like can be mentioned. A surface acoustic wave filter has a multi-electrode structure (hereinafter, referred to as a transducer) that converts an electric signal into a surface acoustic wave.
Erdigital Transducer structure; was composed IIDT structure), but becomes necessary to review the transducer arrangement for further reduction loss is required. But,
Loss reduction by reviewing the transducer structure simulation
According to the results of the simulation, the limit has been almost reached. Therefore, classic construction method of the bandpass filter composed of resonators has become to attract attention. The resonator has
When a surface acoustic wave resonator is used, a resonator type surface acoustic wave filter can be obtained.
【０００３】図２は、従来の弾性表面波共振子の平面図
である。図２に示すように、この弾性表面波共振子は、
弾性表面波を発生する圧電基板１を有している。圧電基
板１上には、アルミニウム（Ａｌ）薄膜の下敷きを介し
て金（Ａｕ）のボンディングパッドで構成され、電気信
号が入力される入力端子２が形成されている。入力端子
２は、Ａｌ薄膜の下敷きによってすだれ状のＡｌの電極
指４ａと接続されている。入力端子２の反対側の圧電基
板１上には、Ａｌ薄膜の下敷きを介して入力端子２と同
様にＡｕのボンディングパッドで構成された出力端子３
が形成されている。出力端子３は、Ａｌ薄膜の下敷きに
よって電極指４ａ間に同様のすだれ状のＡｌの電極指４
ｂと接続されている。電極指４ａ及び４ｂはトランスデ
ューサ４を構成する。トランスデューサ４の外側には、
弾性表面波を反射するＡｌの反射器５が形成されてい
る。反射器５には、Ａｌパターンによってアース線用の
Ａｕのボンディングパッド６と接続されている。次に、
図２の弾性表面波共振子の動作を説明する。入力端子２
に高周波信号が入力されると、電気的に入力端子２と接
続する電極指４ａに高周波電圧がかかり、隣接する出力
端子３と電気的に接続する電極指４ｂに誘導的に高周波
電圧が発生するが、位相的に遅れているため両端子２，
３間に電位差が生じる結果となる。これによって、電極
指４ａ，４ｂの下の圧電基板１の表面が歪み、弾性表面
波が励振され、電極指４ａ，４ｂと垂直に圧電基板１の
表面を左右に伝搬するが、電極指周期に波長が等しい弾
性表面波だけが強く励振する。伝搬した弾性表面波は反
射器５によって反射され、トランスデューサ４に戻って
くる弾性表面波が新たに励振した波と合成し、定在波を
発生させる。ここで、励振した弾性表面波は電気信号に
変換され、出力端子３より出力される。出力端子３が開
放される場合、負荷で終端される場合、そしてアースさ
れる場合において入力端子２からみた系全体のインピー
ダンスが異なるが、いずれの場合においても弾性表面波
が励振し、共振子の振るまいをし、よく知られている水
晶共振子と似たインピーダンス特性が得られる。FIG. 2 is a plan view of a conventional surface acoustic wave resonator. As shown in FIG. 2, this surface acoustic wave resonator has
It has a piezoelectric substrate 1 that generates a surface acoustic wave. An input terminal 2 is formed on a piezoelectric substrate 1 by a bonding pad of gold (Au) via an underlay of an aluminum (Al) thin film, and receives an electric signal. Input terminal 2 is connected to the electrode fingers 4a of the interdigital Al by underlay Al thin film. On the piezoelectric substrate 1 on the opposite side of the input terminal 2, an output terminal 3 composed of an Au bonding pad like the input terminal 2 via an underlay of an Al thin film.
Are formed. The output terminal 3, the electrode fingers of the same interdigital Al between the electrode fingers 4a by underlayment Al thin film 4
b. The electrode fingers 4a 及 beauty 4b constitutes a transducer 4. Outside the transducer 4
An Al reflector 5 that reflects surface acoustic waves is formed. The reflector 5 has an Al pattern for the ground wire.
It is connected to the Au bonding pad 6. next,
The operation of the surface acoustic wave resonator shown in FIG. 2 will be described. Input terminal 2
When a high-frequency signal is input to the input terminal 2, a high-frequency voltage is applied to the electrode finger 4 a electrically connected to the input terminal 2, and a high-frequency voltage is induced in the electrode finger 4 b electrically connected to the adjacent output terminal 3. However, both terminals 2
This results in a potential difference between the three. As a result, the surface of the piezoelectric substrate 1 below the electrode fingers 4a and 4b is distorted, and a surface acoustic wave is excited, and propagates right and left on the surface of the piezoelectric substrate 1 perpendicular to the electrode fingers 4a and 4b. Only surface acoustic waves having the same wavelength are strongly excited. The propagated surface acoustic wave is reflected by the anti <br/> elevation unit 5, a surface acoustic wave which returns to the transducer 4 is combined with the wave that is newly excited, to generate a standing wave. Here, the excited surface acoustic wave is converted into an electric signal and output from the output terminal 3. When the output terminal 3 is open, when terminated with a load, and when grounded, the impedance of the entire system as viewed from the input terminal 2 is different. It behaves and provides impedance characteristics similar to well-known quartz resonators.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
弾性表面波共振子においては、次のような課題があっ
た。トランスデューサ４は多少の添加金属が添加されて
も（例えば、銅（Ｃｕ）、マグネシウム（Ｍｇ）等）、
主にＡｌの薄膜で作成されるのが一般的である。圧電基
板１として利用されるのは、多電極構造弾性表面波フィ
ルタと同様に、機械結合係数の大きいタンタル酸リチュ
ウム（ＬｉＴａＯ3 ）やニオブ酸リチュウム（ＬｉＮｂ
Ｏ3 ）である。まれに、使用目的によって水晶基板が使
われる場合もある。しかし、このようにつくられた弾性
表面波共振子のインピーダンス特性にはスプリアスが発
生し、これを用いて弾性表面波フィルタを構成すると、
フィルタの伝送特性にスプリアスができて良好な特性が
得られない。使用帯域以外にスプリアスが発生しても問
題はないが、ほとんどの場合、使用帯域内に発生するの
で問題である。However, the conventional surface acoustic wave resonator has the following problems. Even if a small amount of additive metal is added to the transducer 4 (for example, copper (Cu) , magnesium (Mg), etc.) ,
Generally, it is generally made of a thin film of Al . It is utilized as a piezoelectric substrate 1, like the multi-electrode structure the surface acoustic wave filter, a large tantalate coupling coefficient Richu
( LiTaO 3 ) and Lithium Niobate ( LiNb)
O 3 ) . In rare cases, a quartz substrate is used depending on the purpose of use. However, spurious characteristics are generated in the impedance characteristics of the surface acoustic wave resonator made in this way, and when this is used to construct a surface acoustic wave filter ,
A spurious response is generated in the transmission characteristics of the filter, and good characteristics cannot be obtained. Although spurious Besides band used there is no problem even if it occurs, if ho and the command is a problem because it occurs in the use band.
【０００５】次に、このスプリアスについて説明する。
図３は、スミスチャートを用いて表した図２の弾性表面
波共振子のインピーダンス特性の一例を示す図である。
図３に示すように、この弾性表面波共振子のインピーダ
ンス特性には、ループ状のスプリアス１１が発生する。
図４は、図２の弾性表面波共振子を用いて構成した共振
器型弾性表面波フィルタの挿入損失特性の一例を示す図
である。図４に示すよう挿入損失特性にスプリアス１２
が現れている。図５は、図２の弾性表面波共振子の等価
回路図である。図５に示す等価回路は、直列に接続され
たインダクタＬ、キャパシタｃ1 、及び抵抗ｒに対し
て、並列に接続されたキャパシタＣ0 によって構成され
る回路である。一般的には、キャパシタＣ0 の容量の方
がキャパシタｃ1 の容量より数倍大きい。この図に示す
等価回路で表される弾性表面波共振子のインピーダンス
特性には、スプリアスが発生しない。Next, the spurious will be described.
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of impedance characteristics of the surface acoustic wave resonator illustrated in FIG. 2 using a Smith chart.
As shown in FIG. 3, a loop-shaped spurious 11 occurs in the impedance characteristic of the surface acoustic wave resonator.
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of an insertion loss characteristic of a resonator-type surface acoustic wave filter configured using the surface acoustic wave resonator of FIG. As shown in FIG. 4, the spurious 12
Is appearing. FIG. 5 is an equivalent circuit diagram of the surface acoustic wave resonator of FIG. The equivalent circuit shown in FIG. 5 is a circuit including an inductor L, a capacitor c 1 , and a resistor r connected in series, and a capacitor C 0 connected in parallel with the resistor r. In general, several times greater than the volume it is a capacitor c 1 of the capacitances of the capacitors C 0. No spurious is generated in the impedance characteristic of the surface acoustic wave resonator represented by the equivalent circuit shown in FIG.
【０００６】しかし、Ａｌ薄膜のトランスデューサとＬ
ｉＴａＯ3 やＬｉＮｂＯ3 などの圧電基板とにより構成
された共振子は、一般的にこの等価回路で表しきれず、
主共振周波数の他に別の共振周波数をもっているため、
その別の共振周波数がスプリアスの形で現れる。前記文
献１によれば、物理的にはそのスプリアスの正体は弾性
表面波の一種であるレーリー（Rayleigh) 波が引き起こ
したものであることが明らかにされている。従来、前記
文献２によれば、Ａｌトランスデューサを重み付けをす
ることによってこのようなスプリアス特性を抑制できる
ことが記載されている。しかし、Ａｌトランスデューサ
を重み付けしてスプリアス特性を抑制する方法は、相当
な膜厚（前記文献２によると０．５μｍ程度）を必要と
するため、１μｍ前後またはそれ以下の幅の微細なＡｌ
電極指を必要とする高周波弾性表面波共振子（１ＧＨｚ
前後、またはそれ以上）には向かない。However, an Al thin film transducer and L
A resonator constituted by a piezoelectric substrate such as iTaO 3 or LiNbO 3 cannot be generally represented by this equivalent circuit.
Because it has another resonance frequency in addition to the main resonance frequency,
Another resonance frequency that appears in the form of a spurious. According to Document 1, it is clarified that the spurious nature is physically caused by a Rayleigh wave which is a kind of surface acoustic wave. Conventionally, according to the document 2, it can be suppressed such spurious characteristic by weighting the Al transducer is placing serial. However, the method of suppressing the spurious characteristics by weighting the Al transducer requires a considerable film thickness (about 0.5 μm according to the above-mentioned document 2), so that a fine Al having a width of about 1 μm or less is used.
High frequency surface acoustic wave resonator (1 GHz) requiring electrode fingers
Not before or after).
【０００７】この問題を解決するために、トラスデュー
サの材料をＡｌまたはＡｌを主材料とする合金の代わり
にＡｕを使用することも考えられる。Ａｕの密度はＡｌ
の約７倍であるので、膜厚０．１μｍのＡｕは膜厚０．
７μｍのＡｌに相当する。従って、膜厚０．１μｍのＡ
ｕのトランスデューサを作れば、スプリアスのない高周
波弾性表面波共振子が作れることになる。しかし、トラ
ンスデューサの膜厚を高精度につくることが非常に困難
である。通常、このようなトランスデューサは蒸着によ
り作ることが一般的であるが、現在、市場に出回ってい
る蒸着機の中で最も高性能なものでも、所望の膜厚の約
±１０ｎｍの精度でしか作ることができない。すなわ
ち、トランスデューサはＡｕで作られる場合、実験結果
によると、膜厚誤差１ｎｍ当りに約１．４ＭＨｚの周波
数変動があるので、Ａｕのトランスデューサには中心周
波数から約±１４．０ＭＨｚの周波数変動が生じる結果
となる。ところが、この弾性表面波共振子を用いて構成
した弾性表面波フィルタの帯域幅は、およそ２５．０Ｍ
Ｈｚ〜３０．０ＭＨｚなので、このような広い周波数変
動幅は帯域フィルタにとって致命傷である。これは、弾
性表面波共振子及びこれを用いて構成した弾性表面波フ
ィルタの量産化を阻む障害となる。[0007] To solve this problem, it is conceivable to use Au materials truss inducer instead of alloy Al or Al as a main material. The density of Au is Al
Therefore , Au having a thickness of 0.1 μm has a thickness of about 0.7 times the thickness of 0.1 μm.
It corresponds to 7 μm of Al. It follows, with a thickness of 0.1μm A
If a transducer u is made, a high frequency surface acoustic wave resonator without spurious components can be made. However, it is very difficult to precisely form the thickness of the transducer. Usually, such a transducer is generally produced by vapor deposition, but even the most sophisticated vapor deposition machine currently on the market can be produced only with a precision of about ± 10 nm of a desired film thickness. Can not do. That is, if the transducer is made with Au, Experimental results, because there is a frequency variation in film thickness error 1nm those Riniyaku 1.4 MHz, a frequency variation of about ± 14.0MHz from the center frequency in the transducer Au is Results. However, the bandwidth of a surface acoustic wave filter formed using this surface acoustic wave resonator is approximately 25.0M.
Since Hz to 30.0 MHz, such a wide frequency fluctuation width is fatal to the bandpass filter. This is an obstacle to mass production of the surface acoustic wave resonator and the surface acoustic wave filter constituted by using the same.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明のうちの第１の発明は、電気信号を入力し、
弾性表面波を圧電基板に発生する弾性表面波共振子にお
いて、前記圧電基板上に形成され、所望の共振周波数の
前記弾性表面波を励起するＡｌまたはＡｌを主材料とす
る合金からなるすだれ状のトランスデューサと、前記ト
ランスデューサ上に形成された絶縁膜と、前記絶縁膜上
に形成され、スプリアスの発生を抑制する金属の厚膜
と、を備えている。そして、前記厚膜は、Ａｌと、Ａｌ
を主材料とする合金と、シリコン（Ｓｉ）と、Ｓｉを主
材料とする合金と、チタン（Ｔｉ）と、Ｔｉを主材料と
する合金とのうちのいずれか一つの金属からなる。第２
の発明は、電気信号を入力し、弾性表面波を圧電基板に
発生する弾性表面波共振子の製造方法において、以下の
工程を順に施す。すなわち、前記圧電基板上にＡｌまた
はＡｌ合金を主材料とするすだれ状のトランスデューサ
を形成する工程と、前記トランスデューサ上に絶縁膜を
形成する工程と、前記絶縁膜上にＡｌと、Ａｌを主材料
とする合金と、Ｓｉと、Ｓｉを主材料とする合金と、Ｔ
ｉと、Ｔｉを主材料とする合金とのうちのいずれか一つ
の金属からなる厚膜を形成する工程と、前記厚膜及び前
記絶縁膜をパターニングする工程と、を順に施す。第３
の発明は、直列に接続された複数段の第１の発明の弾性
表面波共振子と、前段の前記弾性表面波共振子と次段の
前記弾性表面波共振子との間に、梯子の階段状にそれぞ
れ接続された複数個の第１の発明の弾性表面波共振子
と、を備えている。To solve the previous SL problems SUMMARY OF THE INVENTION The first aspect of the present invention receives an electric signal,
In the surface acoustic wave resonator for generating a surface acoustic wave on a piezoelectric substrate, wherein formed on a piezoelectric substrate, interdigital consisting desired the alloy to Al or Al to excite the surface acoustic wave main material of the resonant frequency transducer and an insulating film formed on said transducer, said insulation being formed on the film, Bei and thick film of a metal to suppress the generation of spurious, the Eteiru. The thick film is made of Al and Al
Alloy with silicon as the main material, silicon (Si), and silicon as the main material
Alloy, titanium (Ti), and Ti as the main material
And any one of the following alloys . Second
According to the invention, a method for manufacturing a surface acoustic wave resonator that receives an electric signal and generates a surface acoustic wave on a piezoelectric substrate includes the following steps in order. That is, a step of forming an interdigital transducer mainly made of Al or an Al alloy on the piezoelectric substrate, a step of forming an insulating film on the transducer, and a step of forming Al on the insulating film. , Al as main material
Alloy, Si, an alloy containing Si as a main material, and T
any one of i and an alloy mainly composed of Ti
Forming a thick film made of a metal, the thick film and before
Performing a step of patterning the serial insulating film, in this order. Third
The invention, between the first surface acoustic wave resonator of the present invention, the front stage of the surface acoustic wave resonator and the next stage of the surface acoustic wave resonator a plurality of stages connected in series, ladder Bei Eteiru a surface acoustic wave resonator of the respective stepwise connected plurality of the first invention, the.
【０００９】[0009]
【作用】本発明によれば、以上のように弾性表面波共振
子を構成したので、トランスデューサに高周波信号を入
力すると、この電位差がトランスデューサの電極指間に
発生し、この電位差によって圧電基板が歪み弾性表面波
を発生する。ところが、高周波の弾性表面波を励起しよ
うとすると、トランスデューサを薄膜にしなければなら
ず、それだとスプリアスが発生する。そこで、トランス
デューサ上の絶縁膜上の金属の厚膜よるトランスデュー
サ下の圧電基板への荷重によって、スプリアスの発生を
抑制する。従って、前記課題を解決できるのである。According to the present invention, since the surface acoustic wave resonator is configured as described above, when a high frequency signal is input to the transducer, this potential difference is generated between the electrode fingers of the transducer, and the potential difference causes the piezoelectric substrate to be distorted. Generates a surface acoustic wave. However, in order to excite high-frequency surface acoustic waves , the transducer must be made thinner, which causes spurious. Therefore, the generation of spurious is suppressed by the load on the piezoelectric substrate below the transducer due to the thick metal film on the insulating film on the transducer. Therefore, the above problem can be solved.
【００１０】[0010]
【実施例】（図１（ａ）〜（ｃ）の構成） 図１（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施例を示す弾性表面
波共振子の構成図であり、同図（ａ）は平面図、同図
（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ断面図であり、同図（ｃ）
は同図（ｂ）の拡大図であり、図２の弾性表面波共振子
の要素と同様の要素には同一の符号を付してある。図１
（ｂ）及び（ｃ）に示すように、圧電基板１上にＡｌま
たはＡｌを主材料とする合金からなる膜厚が０．１μｍ
程度のトランスデューサ２１が形成されている。このト
ランスデューサ２１上には二酸化珪素（ＳｉＯ2 ）など
からなる絶縁膜２２が形成され、さらにその上にはＡｌ
またはＡｌ合金から構成され、スプリアスを抑制する膜
厚（例えば、０．８μｍ程度）の厚膜２３が形成されて
いる。トランスデューサ２１は、ＡｌまたはＡｌ合金か
らなる下敷きを介して、Ａｕのボンディングパッドから
構成された入力端子２または出力端子３に接続されてい
る。厚膜２３の外側には、ＡｌまたはＡｌ合金からなる
下敷きを介して、アース用のＡｕのボンディングパッド
６が接続されている。EXAMPLES (configuration in FIG. 1 (a) ~ (c) ) FIG. 1 (a) ~ (c) is a configuration diagram of a surface acoustic wave resonator of an embodiment of the present invention, FIG. (A ) Is a plan view, (b) is a sectional view taken along line AA of (a), and (c) of FIG.
FIG. 3B is an enlarged view of FIG. 2B, and the same elements as those of the surface acoustic wave resonator of FIG. 2 are denoted by the same reference numerals. FIG.
As shown in (b) and (c), the film thickness of Al or an alloy containing Al as a main material is 0.1 μm on the piezoelectric substrate 1.
A degree transducer 21 is formed. On this transducer 21 is an insulating film 22 made of silicon dioxide (SiO 2) is formed, further thereon Al
Alternatively, a thick film 23 made of an Al alloy and having a thickness (for example, about 0.8 μm) for suppressing spurious is formed. The transducer 21 is connected to an input terminal 2 or an output terminal 3 composed of an Au bonding pad via an underlay made of Al or an Al alloy. On the outside of the thick film 23 through the underlay made of Al or Al alloy, the bonding pads 6 of Au for grounding is connected.
【００１１】（図１の動作） 次に、図１の弾性表面波共振子の動作を説明する。入力
端子２に高周波信号が入力されると、電気的に入力端子
２と接続するトランスデューサ２１の電極指に高周波電
圧がかかり、隣接する出力端子３と電気的に接続するト
ランスデューサ２１の電極指に誘導的に高周波電圧が発
生するが、位相的に遅れているため両端子２，３間に電
位差が生じる結果となる。これによって、トランスデュ
ーサ２１下の圧電基板１の表面が歪み、弾性表面波が励
振する。トランスデューサ２１上には絶縁膜２２を介し
て厚膜２３が形成されているので、この弾性表面波のス
プリアスの原因となるレーリー波の発生は抑制され、ラ
ブ波だけが支配的になる。しかも、トランスデューサ２
１の膜厚は従来と同様に０．１μｍ程度でありながら、
スプリアスのない弾性表面波共振子が得られる。（図１の 実験結果） 本発明の実施例の弾性表面波共振子の実験結果を以下に
示す。 圧電基板１：３６°Ｙ−Ｘcut ＬｉＴａＯ3 トランスデューサ２１の材料：Ａｌ トランスデューサ２１の膜厚：約０．１μｍ 中心周波数：約８００ＭＨｚ トランスデューサ２１上の絶縁膜２２の膜厚：約０．２
μｍ 絶縁膜２２上のＡｌの厚膜２３の膜厚：約０．８μｍ 図６は、図１の弾性表面波共振子のインピーダンス特性
を示す図である。図６に示すように、この弾性表面波共
振子では、トランスデューサ２１上の絶縁膜２２上にＡ
ｌの厚膜２３を形成したので、スプリアスが発生しな
い。（図１の利点） 図７（ａ），（ｂ）は、本実施例の利点を説明するため
の図であり、同図（ａ）は本発明の弾性波共振子の構成
図、及び同図（ｂ）は同図（ａ）と同様のインピーダン
ス特性を有する従来の弾性波共振子の構成図である。 (Operation of FIG. 1) Next, the operation of the surface acoustic wave resonator of FIG. 1 will be described. When a high frequency signal is input to the input terminal 2, electrically high-frequency voltage is applied to the electrode fingers of the transducer 21 to be connected to the input terminal 2, induced in the electrode finger of the output terminal 3 of adjacent transducer 21 to electrically connect Although a high-frequency voltage is generated, a potential difference is generated between the terminals 2 and 3 because of the phase delay. As a result, the surface of the piezoelectric substrate 1 below the transducer 21 is distorted, and surface acoustic waves are excited. Since the thick film 23 is formed on the transducer 21 with the insulating film 22 interposed therebetween, the generation of the Rayleigh wave which causes the surface acoustic wave spurious is suppressed, and only the Love wave becomes dominant. Moreover, the transducer 2
While the film thickness of No. 1 is about 0.1 μm as in the related art ,
A spurious-free surface acoustic wave resonator is obtained. ( Experimental Results of FIG. 1 ) Experimental results of the surface acoustic wave resonator according to the embodiment of the present invention are shown below. Piezoelectric substrate 1: 36 ° Y-Xcut LiTaO 3 Transducer 21 material: Al Transducer 21 film thickness: about 0.1 μm Center frequency: about 800 MHz Film thickness of insulating film 22 on transducer 21: about 0.2
μm Thickness of Al thick film 23 on insulating film 22: about 0.8 μm FIG. 6 is a diagram showing impedance characteristics of the surface acoustic wave resonator of FIG. As shown in FIG. 6, in this surface acoustic wave resonator, A
Since the 1 thick film 23 is formed, no spurious is generated. (Advantage 1) FIG. 7 (a), (b) is a diagram for explaining the advantages of this embodiment, FIG. (A) the structure of the acoustic wave resonator of the present invention
Figure, and FIG. (B) is a block diagram of a conventional acoustic wave resonator having the same impedance characteristics as the figure (a).
【００１２】図７（ａ）に示すように本発明の実施例の
弾性表面波共振子は、図７（ｂ）の弾性表面波共振子の
１ミクロン程度の膜厚のトランスデューサ６１とほぼ同
様のスプリアスのないインピーダンス特性を持ち、しか
も中心周波数８００ＭＨｚと高周波の共振子である。し
かしながら、トランスデューサ２１の上に０．８μｍも
のＡｌの厚膜２３を設けることによって、トランスデュ
ーサ２１の励振する弾性表面波の伝搬速度が遅くなり、
インピーダンス特性、伝送特性など全体が周波数の低域
に移動する。しかし、トランスデューサ２１の電極指の
ピッチをこれに合わせて細くすれば、インピーダンス特
性を所望の高周波帯域に保つことができるので問題は起
こらない。以上のように、本実施例の弾性表面波共振子
では以下（ａ），（ｂ）の利点がある。 （ａ） トランスデューサ２１は、高周波を励振する膜
厚のＡｌまたはＡｌ合金で構成し、このトランスデュー
サ２１の上に絶縁体２２を介して、スプリアスの発生を
抑制するだけの膜厚の厚膜２３を形成したので、スプリ
アスのない高周波を励振できるという利点がある。 （ｂ） 弾性表面波共振子のトランスデューサ２１の電
極指は、絶縁膜２２で被膜されているため酸類、湿気や
腐食性のガスの影響を受けにくいという利点もある。（ 図１の製造方法） 図８（ａ）〜（ｈ）は、図１に示す弾性表面波共振子の
製造方法を示す工程図である。この弾性表面波共振子
は、図８（ａ）〜（ｈ）の製造工程に従い、次の（１）
〜（８）のようにして製造される。[0012] The surface acoustic wave resonator of the embodiment of the present invention as shown in FIG. 7 (a), FIG. 7 substantially the same as the transducer 61 having a thickness of about 1 micron of the surface acoustic wave resonator (b) The resonator has spurious-free impedance characteristics and has a center frequency of 800 MHz and a high frequency. However, by providing the thick film 23 of Al of 0.8 μm on the transducer 21, the propagation speed of the surface acoustic wave excited by the transducer 21 becomes slow,
The entire impedance characteristics, transmission characteristics, etc. move to the lower frequency range. However, if the pitch of the electrode fingers of the transducer 21 is reduced accordingly , the impedance characteristics can be maintained in a desired high-frequency band, so that no problem occurs. As described above, the surface acoustic wave resonator of this embodiment has the following advantages (a) and (b). (A) transducer 21 made of Al or Al alloy having a thickness of for exciting a high frequency, via an insulator 22 on the transducer 21, only the thickness of the thick film 23 to suppress the generation of spurious Since it is formed, there is an advantage that a high frequency without spurious can be excited. (B) Since the electrode fingers of the transducer 21 of the surface acoustic wave resonator are coated with the insulating film 22, there is also an advantage that the electrode fingers are hardly affected by acids, moisture and corrosive gas. Figure 8 (a manufacturing method of FIG. 1) (a) ~ (h ) are process diagrams showing a method of manufacturing a surface acoustic wave resonator shown in FIG. The surface acoustic wave resonator is manufactured according to the following (1) according to the manufacturing steps shown in FIGS.
It is manufactured as in (8) .
【００１３】（１） 図８（ａ）の工程 ３６°Ｙ−Ｘcut ＬｉＴａＯ3 などの圧電基板５１上
に、０．１μｍの膜厚のＡｌまたはＡｌ合金を蒸着し、
その後フォトリソグラフィによりＡｌまたはＡｌ合金を
線幅１．２μｍ程度にパターニングし、トランスデュー
サ５２を形成する。 （２） 図８（ｂ）の工程 化学気相成長法あるいはスパッタ法によりＳｉＯ2 、酸
化亜鉛（ＺｎＯ）または窒化珪素（Ｓｉ3 Ｎ4 ）のよう
な絶縁材料を用いて、膜厚０．１５μｍ〜０．２μｍの
絶縁膜５３を形成する。 （３） 図８（ｃ）の工程 絶縁膜５３上に、蒸着あるいはスパッタ法によりＡｌま
たはＡｌ合金で膜厚０．８μｍ程度の厚膜５４を形成す
る。 （４） 図８（ｄ）の工程 レジスト５５を全面に塗布する。 （５） 図８（ｅ）の工程 露光用のマスク５６を用いて露光を行う。５７は露光用
の光線である。 （６） 図８（ｆ）の工程 現像してエッチング用レジストパターン５８を形成す
る。 （７） 図８（ｇ）の工程 レジストパターン５８をエッチングマスクとして、ドラ
イエッチングまたはウェットエッチングにより厚膜５
４、絶縁膜５３を順次エッチング除去する。 （８） 図８（ｈ）の工程 レジストパターン５８を除去する。その後、従来と同様
に入出力端子、アース線用などのＡｕのボンディングパ
ットを形成する。以上の工程を経て図１に示される弾性
表面波共振子が製造される。(1) Step of FIG. 8A Al or an Al alloy having a thickness of 0.1 μm is deposited on a piezoelectric substrate 51 such as 36 ° Y-Xcut LiTaO 3 .
Thereafter, Al or an Al alloy is patterned to a line width of about 1.2 μm by photolithography to form the transducer 52. (2) Step of FIG. 8B SiO 2 , acid by chemical vapor deposition or sputtering
An insulating film 53 having a thickness of 0.15 μm to 0.2 μm is formed using an insulating material such as zinc oxide ( ZnO ) or silicon nitride ( Si 3 N 4 ) . (3) on the step insulating film 53 of FIG. 8 (c), in Al or Al alloy to form a film thickness 0.8 [mu] m approximately thick film 54 by vapor deposition or sputtering. (4) Step of FIG. 8D A resist 55 is applied to the entire surface. (5) Step of FIG. 8E Exposure is performed using an exposure mask 56. 57 is a light beam for exposure. (6) Step of FIG. 8 (f) Develop to form an etching resist pattern 58. (7) Step of FIG. 8G Using the resist pattern 58 as an etching mask , the thick film 5 is formed by dry etching or wet etching.
4. The insulating film 53 is sequentially removed by etching. (8) Step of FIG. 8H The resist pattern 58 is removed. Thereafter, similarly to the conventional input-output terminal, to form a bonding pad of the Au, such as a grounding wire. Through the above steps, the surface acoustic wave resonator shown in FIG. 1 is manufactured.
【００１４】このようにして製造された弾性表面波共振
子のＡｌトラスデューサの成膜誤差は、およそ±１０ｎ
ｍである。Ａｌの場合では、周波数変動は膜厚誤差１ｎ
ｍ当りに約０．２ＭＨｚで、Ａｕに比べておよそ７分の
１以下である。従って、この弾性表面波共振子の周波数
変動は±２．０ＭＨｚである。この周波数変動幅は、従
来、量産されている弾性表面波装置、例えば、多電極構
造弾性表面波フィルタの歩留まりによる周波数変動とほ
ぼ同じである。この程度の周波数変動であれば、本実施
例の弾性表面波共振子を用いて弾性表面波フィルタを構
成するときに、例えば、Ａｌトランスデューサの膜厚を
厚めにしておき、その後でエッチングして膜厚を調節す
るなどを行うことにより、周波数の変動の補正が可能な
範囲である。よって、本実施例のＡｌトランスデューサ
の成膜の歩留まりによる周波数変動は、Ａｕの場合と比
べて小さいから問題にならない。（ 図１の弾性表面波共振子を用いた弾性表面波フィルタ
の構成） 図９は、本発明の実施例を示す図１の弾性表面波共振子
を用いた梯子型の弾性表面波フィルタの回路図である。
図９に示すように、この弾性表面波フィルタは、直列に
接続されたｎ段の弾性表面波共振子１００−１，…，１
００−ｎ、及び梯子の階段状に構成されたｎ段の弾性表
面波共振子１１０−１，…，１１０−ｎを有している。
弾性表面波共振子１００−ｉ、１１０−ｉ（ｉ＝１，
…，ｎ）は、図１の弾性表面波共振子と同様の構成であ
る。直列に接続された各弾性表面波共振子１００−ｉ
は、それぞれ同じ共振周波数ｆr1と***振周波数ｆa1を
有し、梯子の階段状に接続された各弾性表面波共振子１
１０−ｉは、それぞれ同じ共振周波数ｆr2と***振周波
数ｆa2を有し、かつｆa2とｆr1とが等しくなるように、
これらの各弾性表面波共振子１００−ｉ，１０１−ｉを
構成している。[0014] deposition error of Al truss inducer of the thus surface acoustic wave resonators that is manufactured is approximately ± 10n
m. In the case of Al, the frequency variation is 1 n
It is about 0.2 MHz per m, which is about 1/7 or less of Au. Therefore, the frequency fluctuation of this surface acoustic wave resonator is ± 2.0 MHz. This frequency fluctuation width is almost the same as the frequency fluctuation due to the yield of conventionally produced surface acoustic wave devices, for example, multi-electrode surface acoustic wave filters. With this degree of frequency variation, the present embodiment
When configuring the SAW filter using the example of the surface acoustic wave resonators, for example, leave the film thickness of the Al transducer thicker, by subsequently performing like to adjust the thickness by etching, the frequency Is within the range in which the fluctuation of. Therefore, the frequency variation due to the yield of the film formation of the Al transducer of the present embodiment is not a problem because it is smaller than that of Au. ( Configuration of Surface Acoustic Wave Filter Using Surface Acoustic Wave Resonator of FIG. 1 ) FIG. 9 shows a circuit of a ladder type surface acoustic wave filter using the surface acoustic wave resonator of FIG. 1 showing an embodiment of the present invention . FIG.
As shown in FIG. 9, this surface acoustic wave filter has n stages of surface acoustic wave resonators 100-1,.
., 110-n, which are formed in a stair-like shape of a ladder.
Surface acoustic wave resonators 100-i, 110-i (i = 1,
.., N) have the same configuration as the surface acoustic wave resonator of FIG. Each surface acoustic wave resonator 100-i connected in series
Are surface acoustic wave resonators 1 having the same resonance frequency f r1 and anti-resonance frequency f a1 , respectively, and connected in a ladder stepwise manner.
10-i have the same resonance frequency f r2 and anti-resonance frequency f a2 , respectively, and make f a2 and f r1 equal .
These surface acoustic wave resonators 100-i and 101-i are configured.
【００１５】図１０は、図９の弾性表面波フィルタの挿
入損失特性を示す図である。図１０から明らかなよう
に、図９に示す弾性表面波フィルタでは伝送特性の通過
帯域にはスプリアスが存在しない。（変形例） なお、本発明は上記実施例に限定されず、種々の変形が
可能である。その変形例としては、例えば次の（１）〜
（４）のようなものがある。 （１） 図１中のトランスデューサ２１は、Ａｌまたは
Ａｌを主材料とする合金からなる電極指線幅の約４％〜
１５％程度の膜厚、絶縁膜２２は、トランスデューサ２
１の膜厚の１．５倍〜２．０倍程度の膜厚、厚膜２３
は、ＡｌまたはＡｌを主材料とする合金からなり、電極
指線幅の約４０％〜１００％の膜厚であれば、インピー
ダンスにスプリアスが発生しない。 （２） 図１中の厚膜２３は、スプリアスの発生を抑制
できる材料であれば、ＡｌまたはＡｌを主材料とする合
金以外の、例えば、Ａｌと密度が近く、しかも量産可能
な厚膜材料であるＳｉ、Ｓｉを主材料とする合金、Ｔ
ｉ、またはＴｉを主材料とする合金でもよい。 （３） 図１の弾性表面波共振子に、図２と同様の反射
器５を設けてもよい。 （４） 図１の弾性表面波フィルタは、例えば、自動車
電話、携帯電話などの帯域フィルタとして使用すること
ができる。FIG. 10 is a diagram showing the insertion loss characteristics of the surface acoustic wave filter of FIG. As is clear from FIG. 10, the surface acoustic wave filter shown in FIG. 9 has no spurious in the pass band of the transmission characteristics. (Modifications) The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications are possible. As a modified example, for example, the following (1) to
There is something like (4) . (1) transducer 21 in Figure 1, Al or
Approximately 4% of the electrode finger line width made of an alloy mainly composed of Al
The insulating film 22 having a thickness of about 15%
Thick film 23 having a thickness of about 1.5 to 2.0 times the thickness of 1
Is made of Al or an alloy containing Al as a main material, and if the film thickness is about 40% to 100% of the electrode finger line width, no spurious is generated in the impedance. (2) If the thick film 23 in FIG. 1 is a material that can suppress the generation of spurious, other than Al or an alloy containing Al as a main material, for example, a thick film material having a density close to that of Al and capable of mass production. Si , an alloy containing Si as a main material, T
i or an alloy containing Ti as a main material may be used. (3) The surface acoustic wave resonator shown in FIG. 1 may be provided with a reflector 5 similar to that shown in FIG. (4) The surface acoustic wave filter of FIG. 1 can be used, for example, as a bandpass filter for a mobile phone, a mobile phone, or the like .
【００１６】[0016]
【発明の効果】以上詳細に説明したように、第１の発明
によれば、電気信号を入力し、弾性表面波を圧電基板に
発生する弾性表面波共振子において、トランスデューサ
上に絶縁膜を介して、Ａｌと、Ａｌを主材料とする合金
と、Ｓｉと、Ｓｉを主材料とする合金と、Ｔｉと、Ｔｉ
を主材料とする合金とのうちのいずれか一つの金属から
なる厚膜を備えているので、スプリアスの発生を抑制す
ることができる。第２の発明によれば、電気信号を入力
し、弾性表面波を発生する弾性表面波共振子の製造方法
において、トランスデューサ上に絶縁膜を形成する工程
と、絶縁膜上にＡｌと、Ａｌを主材料とする合金と、Ｓ
ｉと、Ｓｉを主材料とする合金と、Ｔｉと、Ｔｉを主材
料とする合金とのうちのいずれか一つの金属からなる厚
膜を形成する工程と、厚膜及び絶縁膜をパターニングす
る工程と、を順に施すようにしている。よって、スプリ
アスのない弾性表面波共振子を良好な歩留まりで量産す
ることができる。第３の発明によれば、第１の発明の弾
性表面波共振子を用いて弾性表面波フィルタを構成した
ので、スプリアスのない高周波フィルタを提供できる。As described above in detail, according to the first aspect, in a surface acoustic wave resonator which receives an electric signal and generates a surface acoustic wave on a piezoelectric substrate, the insulating film is provided on the transducer. Al and an alloy containing Al as a main material
, Si, an alloy containing Si as a main material, Ti, Ti
From one of the metals
Since a thick film is provided, generation of spurious can be suppressed. According to the second invention, in a method of manufacturing a surface acoustic wave resonator that receives an electric signal and generates a surface acoustic wave, a step of forming an insulating film on the transducer, and forming Al and Al on the insulating film Alloy as main material and S
i, an alloy containing Si as a main material, Ti, and Ti as a main material
Forming a thick film composed of fees to any one of the metals of the alloy, so that performing the step of patterning the thick film and the insulating film, in this order. Therefore, a surface acoustic wave resonator having no spurious components can be mass-produced with a good yield. According to the third aspect , since the surface acoustic wave filter is configured using the surface acoustic wave resonator of the first aspect, it is possible to provide a high-frequency filter having no spurious.
【図１】本発明の実施例を示す弾性表面波共振子の構成
図である。FIG. 1 is a configuration diagram of a surface acoustic wave resonator according to an embodiment of the present invention.
【図２】従来の弾性表面波共振子の平面図である。FIG. 2 is a plan view of a conventional surface acoustic wave resonator.
【図３】図２のインピーダンス特性を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating the impedance characteristics of FIG. 2;
【図４】図２の弾性表面波共振子で構成した弾性表面波
フィルタの挿入損失特性を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating an insertion loss characteristic of a surface acoustic wave filter including the surface acoustic wave resonator of FIG. 2;
【図５】図２の弾性表面波共振子の等価回路図である。FIG. 5 is an equivalent circuit diagram of the surface acoustic wave resonator shown in FIG. 2;
【図６】図１の弾性表面波共振子のインピーダンス特性
を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating impedance characteristics of the surface acoustic wave resonator of FIG. 1;
【図７】本発明の実施例の利点を説明するための図であ
る。FIG. 7 is a diagram for explaining an advantage of the embodiment of the present invention.
【図８】本発明の実施例の図１の弾性表面波共振子の製
造方法を示す工程図である。FIG. 8 is a process chart showing a method for manufacturing the surface acoustic wave resonator of FIG. 1 according to the embodiment of the present invention.
【図９】図１の弾性表面波共振子を用いた弾性表面波フ
ィルタの回路図である。9 is a circuit diagram of a surface acoustic wave filter using the surface acoustic wave resonator of FIG.
【図１０】図９の弾性表面波フィルタの挿入損失特性を
示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating an insertion loss characteristic of the surface acoustic wave filter of FIG. 9;
【符号の説明】 １，５１ 圧電基板 ２ 入力端子 ３ 出力端子 ６ アース用
ボンディングパッド ２１，５２ トランス
デューサ ２２，５３ 絶縁膜 ２３，５４ 厚膜 １００−ｉ，１１０−ｉ（ｉ＝１，…，ｎ） 弾性表面
波共振子[Description of Signs] 1,51 Piezoelectric substrate 2 Input terminal 3 Output terminal 6 Earth bonding pad 21,52 Transducer 22,53 Insulating film 23,54 Thick film 100-i, 110-i (i = 1, ..., n ) Surface acoustic wave resonator
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂本 信義 東京都港区虎ノ門１丁目７番12号 沖電 気工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平６−291596（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−164294（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H03H 9/145 H03H 3/08 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (72) Inventor Nobuyoshi Sakamoto 1-7-12 Toranomon, Minato-ku, Tokyo Oki Electric Industry Co., Ltd. (56) References JP-A-6-291596 (JP, A) JP Hei 6-164294 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H03H 9/145 H03H 3/08
Claims (3)
板に発生する弾性表面波共振子において、 前記圧電基板上に形成され、所望の共振周波数の前記弾
性表面波を励起するアルミニウムまたはアルミニウムを
主材料とする合金からなるすだれ状のトランスデューサ
と、 前記トランスデューサ上に形成された絶縁膜と、 前記絶縁膜上に形成され、スプリアスの発生を抑制する
金属の厚膜とを備え、 前記厚膜は、アルミニウムと、アルミニウムを主材料と
する合金と、シリコンと、シリコンを主材料とする合金
と、チタンと、チタンを主材料とする合金とのうちのい
ずれか一つの金属からなる ことを特徴とする弾性表面波
共振子。1. A inputs an electric signal, in the surface acoustic wave resonator for generating a surface acoustic wave on the piezoelectric substrate, formed on said piezoelectric substrate, Rua aluminum to excite the surface acoustic wave of a desired resonant frequency or a interdigital transducer comprising an alloy containing aluminum as a main material, an insulating film formed on the transducer, is formed on the insulating film, suppresses the generation of spurious
A thick film of metal , wherein the thick film includes aluminum and aluminum as a main material.
Alloy, silicon, and alloy containing silicon as the main material
And titanium, and alloys containing titanium as a main material.
A surface acoustic wave resonator comprising at least one metal .
板に発生する弾性表面波共振子の製造方法において、 前記圧電基板上にアルミニウムまたはアルミニウム合金
を主材料とするすだれ状のトランスデューサを形成する
工程と、 前記トランスデューサ上に絶縁膜を形成する工程と、 前記絶縁膜上にアルミニウムと、アルミニウムを主材料
とする合金と、シリコンと、シリコンを主材料とする合
金と、チタンと、チタンを主材料とする合金とのうちの
いずれか一つの金属からなる厚膜を形成する工程と、 前記厚膜及び前記絶縁膜をパターニングする工程と、 を施すことを特徴とする弾性表面波共振子の製造方法。 2. An electric signal is input, and a surface acoustic wave is converted to a piezoelectric base.
In the method of manufacturing a surface acoustic wave resonator generated on a plate, aluminum or an aluminum alloy is formed on the piezoelectric substrate.
To form an interdigital transducer whose main material is
A step, a step of forming an insulating film on the transducer, and aluminum on the insulating film, the aluminum primary material
Alloy, silicon, and silicon-based material
Of gold, titanium, and alloys based on titanium
A method of manufacturing a surface acoustic wave resonator , comprising: performing a step of forming a thick film made of any one metal and a step of patterning the thick film and the insulating film .
の弾性表面波共振子と、 前段の前記弾性表面波共振子と次段の前記弾性表面波共
振子との間に、梯子の階段状にそれぞれ接続された複数
個の請求項１記載の弾性表面波共振子と、 を備えたことを特徴とする弾性表面波フィルタ。 3. The system according to claim 1, wherein a plurality of stages are connected in series.
Surface acoustic wave resonator, and the surface acoustic wave resonator at the preceding stage and the surface acoustic wave at the next stage
A plurality of ladders connected to the pendulum
A surface acoustic wave filter comprising: the surface acoustic wave resonator according to claim 1 .
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