JP4518877B2 - 弾性表面波装置 - Google Patents
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Description
本発明の弾性表面波装置の実施の形態の例1における弾性表面波素子の一方主面を示す上面図は、図9と同様である。また、この例1における弾性表面波素子の断面図を図1に示す。また、この例1の弾性表面波素子を実装した弾性表面波装置の断面図を図2に示す。
本例2の断面図および上面図は例1と同様であるが、半導体層22の作製方法が異なる。
これまでの例では圧電基板2の他方主面の全面に半導体層22が形成されている場合を示してきたが、半導体層22のキャリア移動度を充分に下げることができない場合には、半導体層22をパターニングして、他方主面の一部に半導体層22の非形成領域を設けることが有効である。アイソレーション特性を改善し、かつ、焦電破壊を防止するのに有効な非形成領域のパターンとしては、例えば、図3に他方主面の上面図で示すような、圧電基板2の一方主面上の入力パッド部5や出力パッド部8に対向する他方主面の領域5aや8aを非形成領域として半導体層22を形成しないものや、図4に同様の上面図で示すような、これらの領域5a,8aを周りの半導体層22から分離するように非形成領域を設けるものや、図5に同様の上面図で示すように、圧電基板2の一方主面上のTxフィルタ領域12に対向する他方主面の領域12aとRxフィルタ領域13に対向する他方主面の領域13aとを分断するように非形成領域を設けるものや、図6に同様の上面図で示すように、圧電基板2の一方主面上のTxフィルタ領域12に対向する他方主面の領域12aやRxフィルタ領域13に対向する他方主面の領域13aを非形成領域として半導体層22を設けないものや、図7に同様の上面図で示すような、半導体層22の非形成領域を複数点在させて寄生容量を形成する可能性のある面積を小さくしたものが挙げられる。
例3では寄生容量を形成する可能性のある半導体層22の形成面積を小さくすることでアイソレーション特性を改善したが、圧電基板2として、一方主面側に配された圧電材料と、この圧電材料よりも比誘電率の小さい他の材料とからなる複合基板を用いると、半導体層22と圧電基板2の一方主面に形成されたパッド部5〜8との間の実効比誘電率を小さくできるため、寄生容量を小さくすることができ、アイソレーション特性を改善することができる。
本例では、圧電基板2の一方主面側の構成を図9に示す例と同様とし、全ての励振電極3が環状導体10と直流的に導通するように、共振器を形成する励振電極3と環状導体10とを抵抗体15を介して接続した。このように励振電極3を抵抗体15を介して環状導体10と接続した状態を図12に図9と同様の上面図で示す。また、この場合は、環状電極10は実装用基体の接地電極に接続して接地電位としている。このように、励振電極3が抵抗体15を介して環状導体10に電気的に接続されており、この環状導体10が接地電位とされているものとすることにより、圧電基板2の一方主面から実装用基体の接地電極に電荷を逃がすことができるため、弾性表面波素子1の焦電破壊をより効果的に防止することができる。
まず、38.7°YカットX伝搬タンタル酸リチウム単結晶基板から成る圧電基板2(基板厚みは250μm)の一方主面にスパッタリング法により基板側からTi/Al−1質量%Cu/Ti/Al−1質量%Cuからなる4層の導体層を成膜した。膜厚はそれぞれ6nm/209nm/6nm/209nmである。次に、この導体層をフォトリソグラフィとRIEとによりパターニングしてそれぞれ励振電極3と入力パッド部5,7と出力パッド部6,8とを具備する送信側フィルタ領域12および受信側フィルタ領域13を有する多数の弾性表面波素子領域を形成した。このときのエッチングガスにはBCl3およびCl2の混合ガスを用いた。励振電極3を形成する櫛歯状電極の線幅および隣り合う櫛歯状電極間の距離はどちらも約1μmである。
最初に、38.7°YカットX伝搬タンタル酸リチウム単結晶基板から成る圧電基板2(基板厚みは250μm)の一方主面をフォトレジストで保護し、その後、他方主面にもフォトレジストを塗布して、後の工程で弾性表面波素子領域とならない領域に対応する開口を形成し、その上からホウ素を微量に添加したシリコンから成る半導体層22をスパッタリング法により形成した。膜厚は200nmである。その後レジストを不要部分に成膜された半導体層ごと除去し、後の工程で弾性表面波素子領域とならない領域に対応する領域にのみ半導体層22を形成した。この圧電基板2の他方主面の半導体層22のパターンは図6に示すものと同様である。
本例の弾性表面波装置における弾性表面波素子1の断面図を図8に示す。本例では圧電基板2に、タンタル酸リチウム単結晶基板2aと水晶基板21とを接合した複合基板を用いた。ここで、水晶基板21の一方主面は粗面とし、他方主面は鏡面として、その他方主面上にはあらかじめZnO層22をスパッタリング法にて全面に形成しておいた。このZnO層22の膜厚は200nmである。一方、タンタル酸リチウム単結晶基板2aの一方主面は鏡面とし(後の工程で励振電極3や環状導体10を形成する面である。)、他方主面は粗面として、タンタル酸リチウム単結晶基板2aの他方主面と水晶基板21の一方主面とを接着剤層23を用いて接合した。他の工程は第1および第2の実施例と同様である。このように粗面同士を接合することにより、一方のフィルタ領域12(13)から圧電基板2の内部を伝搬し、接合界面で反射され、他方のフィルタ領域13(12)に形成されている励振電極3に結合してアイソレーション特性を劣化させていたバルク波を確実に散乱させることが可能となった。また、粗面は表面積が大きいため、接着剤層23での確実な接合が可能となり、高い信頼性を持った弾性表面波素子1を作製することができた。また、ZnO層22は結晶性の良い状態の膜が得られたためキャリア移動度が大きかったが、タンタル酸リチウム単結晶基板を単独で用いた場合に比べて複合基板の実効比誘電率が小さくなっているため、アイソレーション特性は従来に比べて大きく改善することができた。
2:圧電基板
3:励振電極
4:接続電極
5:送信側フィルタの入力パッド部
6:送信側フィルタの出力パッド部
7:受信側フィルタの入力パッド部
8:受信側フィルタの出力パッド部
9:接地電極
10:環状導体
11:接地電極パッド
12:送信側フィルタ領域
13:受信側フィルタ領域
14:弾性表面波の漏れ
15:抵抗体
21:圧電材料よりも比誘電率の小さい材料からなる基板
22:半導体層
23:接着剤層
30:保護膜
31:実装用基体
32:基体側環状導体
33:ろう材
34:外装樹脂
Claims (7)
- 圧電基板の一方主面にそれぞれ励振電極と入力パッド部と出力パッド部とを具備する送信側フィルタ領域および受信側フィルタ領域が形成されているとともに、他方主面に半導体層が形成された弾性表面波素子を、実装用基体上に前記一方主面を対面させて実装している弾性表面波装置であって、
前記半導体層には、前記送信側フィルタ領域の入力パッド部に対向する領域及び前記受信側フィルタ領域の出力パッド部に対向する領域を周囲の領域から分離する非形成領域が設けられていることを特徴とする弾性表面波装置。 - 前記半導体層は、前記圧電基板の他方主面を還元処理することにより酸素含有量が化学量論比組成より少ない状態とされた、タンタル酸リチウム単結晶またはニオブ酸リチウム単結晶または四ホウ酸リチウム単結晶のいずれか1つから成ることを特徴とする請求項1記載の弾性表面波装置。
- 前記半導体層は、前記他方主面の一部に非形成領域を有していることを特徴とする請求項1記載の弾性表面波装置。
- 前記圧電基板は、前記一方主面側に配された圧電材料と、該圧電材料よりも比誘電率の小さい他の材料とからなる複合基板であることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の弾性表面波装置。
- 前記圧電基板の前記一方主面に前記送信側フィルタ領域および受信側フィルタ領域を取り囲んで環状導体が形成されており、該環状導体が前記実装用基体上に対応して形成された基体側環状導体に接合されていることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の弾性表面波装置。
- 前記励振電極が抵抗体を介して前記環状導体に電気的に接続されており、該環状導体が接地電位とされていることを特徴とする請求項5記載の弾性表面波装置。
- 圧電基板の一方主面にそれぞれ励振電極と入力パッド部と出力パッド部とを具備する送信側フィルタ領域および受信側フィルタ領域が形成されているとともに、他方主面に半導体層が形成された弾性表面波素子を、実装用基体上に前記一方主面を対面させて実装している弾性表面波装置であって、
前記半導体層には、前記送信側フィルタ領域に対向する領域と前記受信側フィルタ領域に対向する領域とを分断する非形成領域が設けられていることを特徴とする弾性表面波装置。
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