JPH07202631A

JPH07202631A - 弾性表面波装置及びその製造方法

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Publication number: JPH07202631A
Application number: JP15022894A
Authority: JP
Inventors: Osamu Igata; 理伊形; Hidema Uchishiba; 秀磨内柴; Tokihiro Nishihara; 時弘西原; Takashi Matsuda; 隆志松田; Yoshio Sato; 良夫佐藤; Kazunari Yoneno; 和成米納
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1993-11-25
Filing date: 1994-06-30
Publication date: 1995-08-04

Abstract

(57)【要約】【目的】弾性表面波装置に関し、櫛形電極の周期λを
例えば電子ビーム露光に依って解像可能な範囲の値のま
まで、まるめ誤差のないＱ値が優れた表面弾性波装置を
実現し、且つ、直列共振器呼び並列共振器の共振周波数
間隔を細かく調整できるようにする。【構成】所定の共振周波数をもった第１の一端子対弾
性表面波共振器が並列共振器７及び８として、例えば入
力端子３と接地との間、出力端子４と接地との間、又は
入力端子３及び出力端子４間を結ぶ配線と接地との間な
どの並列腕に接続されると共に、前記並列共振器におけ
る***振周波数に略一致する共振周波数をもつ第２の一
端子対弾性表面波共振器が直列共振器５及び６として、
例えば入力端子３と出力端子４との間などの直列腕に接
続された弾性表面波装置において、弾性表面波装置の圧
電結晶材料１の表面部分はイオンが注入されたイオン注
入層１１を有し、前記並列共振器と前記直列共振器の少
なくとも一方を、前記イオン注入層の上に形成してあ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、フィルタ或いは共振器
として用いられる弾性表面波装置の改良に関する。

【０００２】弾性表面波を利用したフィルタ或いは共振
器は小型であって且つ安価に供給することができる。そ
こで、近年、携帯電話などの通信機器を小型化するのに
不可欠な要素として開発・研究が進められている。

【０００３】

【従来の技術】一般に、弾性表面波装置の特性に影響を
与える重要な因子として、圧電基板の音速と電気機械結
合係数が存在する。従って、例えば、所望のフィルタ特
性をもつ弾性表面波装置を得ようとする場合、目的とす
るフィルタ特性に合致するよう前記各因子の値を適切に
選択しなければならない。

【０００４】弾性表面波装置に於ける櫛形電極の周波数
の周期λは、共振周波数をｆ₀、圧電基板の音速をＶと
した場合、 λ＝Ｖ／ｆ₀ ・・・・（１）なる式で表され、そして、音速Ｖは、電極の重さ、従っ
て、電極の膜厚に依って変化し、厚いほど遅くなる。こ
れを質量負荷効果と呼んでいる。

【０００５】通常、ＳＡＷ（ＳｕｒｆａｃｅＡｃｏｕ
ｓｔｉｃＷａｖｅ）共振器型フィルタは、共振周波数
を異にするＳＡＷ共振器を直列と並列に、即ち、梯子型
に接続し、直列共振器の共振周波数と並列共振器の共振
周波数との差である共振周波数間隔Δｆ（直列共振器の
共振周波数ｆ_S−並列共振器の共振周波数ｆ_P）を調整
することで所望のフィルタ特性を得るようにしているの
であるが、共振周波数間隔Δｆの調整には限界があり、
その限界を越えるとフィルタとしての特性が著しく劣化
する。

【０００６】前記したように、ＳＡＷ共振器型フィルタ
の特性は、共振周波数間隔Δｆで決まり、従って、その
帯域幅は、直列に挿入した共振器と並列に挿入した共振
器の櫛形電極の周期λの周期差Δλに依って決まるので
あるが、その周期差Δλは圧電基板の電気機械結合係数
ｋ²で制限を受け、周期差Δλを小さくし過ぎても、或
いは、大きくし過ぎても、ＳＡＷ共振器型フィルタの挿
入損失が大きくなる。

【０００７】そこで、ＳＡＷ共振器の部分にイオンを注
入して電気機械結合係数ｋ²をコントロールすること
で、周期差Δλに対する前記制限を緩和し、フィルタの
帯域幅を設定する自由度を拡大する試みがなされている
（例えば、「特願平５−２７０５０号」、を参照）。

【０００８】また、櫛形電極に於ける電極指部分（ライ
ン）及び基板が表出されている部分（スペース）は、露
光の精度やマスクの精度に起因するばらつきはあるが、
略１：１に形成されている。

【０００９】例えば、１．５〔ＧＨｚ〕帯に於ける広帯
域のフィルタを得たい場合、圧電基板：３６°ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ₃ （音速：約４０００〔ｍ／ｓ〕ｋ²＝５〔％〕）直列共振器に於ける櫛形電極周期λ_S：２．６０〔μ
ｍ〕並列共振器に於ける櫛形電極周期λ_P：２．７０〔μ
ｍ〕 Δλ＝λ_P−λ_S＝０．１〔μｍ〕とすると、共振及び***振周波数間隔は６０〔ＭＨｚ〕
であって、３〔ｄＢ〕の帯域幅が約４０〔ＭＨｚ〕のフ
ィルタ特性が得られている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の技術に関す
る説明に於いては広帯域のフィルタを挙げたが、高周波
に於いて、狭帯域のフィルタを得たい場合、前記したと
ころから、電気機械結合係数ｋ²が小さい基板、例えば
水晶のＳＴカット基板（音速：約３０００〔ｍ／ｓ〕，
ｋ²：０．１６〔％〕）を用いれば低損失のものが実現
できる筈である。

【００１１】実験したところ、前記水晶ＳＴカット基板
を用いたときの共振周波数、***振周波数は、間隔が２
〔ＭＨｚ〕〜６〔ＭＨｚ〕であって、３６°ＹカットＸ
伝搬ＬｉＴａＯ₃の圧電基板を用いた場合に比較して１
０分の１から３０分の１であった。

【００１２】前記したところから、λ_S＝１．９９５
〔μｍ〕、λ_P＝２．０００〔μｍ〕（Δλ＝０．００
５〔μｍ〕）の共振器を組み合わせることで、帯域幅が
３〔ＭＨｚ〕〜４〔ＭＨｚ〕の狭帯域フィルタを実現す
ることができる。

【００１３】ところで、微細パターンを形成する場合に
は、通常、縮小投影露光法が用いられる。

【００１４】例えば、５倍のレチクルを用い、前記狭帯
域フィルタを実現する為には、レチクル上の電極指幅
は、水晶基板に形成される直列接続の共振器で２．４９
３７５〔μｍ〕、並列接続の共振器で２．５００〔μ
ｍ〕である。

【００１５】現在、レチクル・パターンは、通常、電子
ビーム露光に依って形成されているが、電子ビーム露光
装置に於ける実用的な最小分解能は０．１〔μｍ〕であ
ることから、２．４９３７５〔μｍ〕なる電極指幅を正
確に実現させることはできないので、まるめ誤差の発生
に起因するＱ値の低下が起こり、高周波に於ける狭帯域
フィルタを実現することは甚だ困難である。

【００１６】本発明は、櫛形電極の周期λを例えば電子
ビーム露光に依って解像可能な範囲の値のままで、まる
め誤差のないＱ値が優れた表面弾性波装置を実現し、且
つ、直列共振器及び並列共振器の共振周波数間隔を細か
く調整できるようにすることを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明では、櫛形電極の
周期λとして、電子ビーム露光で対応可能な程度の値を
維持し、イオンを注入して材料の音速Ｖ及び電気機械結
合係数ｋ²を変化させること、また、櫛形電極のライン
（指）の幅（Ｌ）とスペース（Ｓ）との比を変化させる
ことで共振周波数が変化することを利用することが基本
になっている。

【００１８】請求項１に記載の発明では、所定の共振周
波数をもった第１の一端子対弾性表面波共振器が並列共
振器（例えば、並列共振器７及び８）として並列腕（例
えば入力端子３と接地との間、出力端子４と接地との
間、又は入力端子３及び出力端子４間を結ぶ配線と接地
との間など）に接続されると共に、前記並列共振器にお
ける***振周波数に略一致する共振周波数をもつ第２の
一端子対弾性表面波共振器が直列共振器（例えば直列共
振器５及び６）として直列腕（例えば入力端子３と出力
端子４との間）に接続された弾性表面波装置において、
弾性表面波装置の圧電結晶材料（例えば水晶基板１）の
表面部分はイオンが注入されたイオン注入層（例えば、
図２の層１１）を有し、前記並列共振器と前記直列共振
器の少なくとも一方は、前記イオン注入層の上に形成さ
れている。

【００１９】請求項２に記載の発明では、前記イオン注
入層は、第１及び第２の層を含み、前記並列共振器は該
第１の層上に設けられ、前記直列共振器は該第２の層上
に設けられ、前記第１の層と第２の層とはイオン注入量
又は注入されているイオン種の少なくとも一方が異な
る。

【００２０】請求項３に記載の発明では、請求項１に記
載の発明において、前記イオン注入層は、弾性表面波の
波長をλ_wとすると、以下の条件を満足する厚みｈ_ion
を有する０．０７＜ｈ_ion／λ_w＜０．３３。

【００２１】請求項４に記載の発明では、所定の共振周
波数をもった第１の一端子対弾性表面波共振器が並列共
振器として並列腕に接続されると共に前記並列共振器に
おける***振周波数に略一致する共振周波数をもつ第２
の一端子対弾性表面波共振器が直列共振器として直列腕
に接続された弾性表面波装置において、前記並列共振器
の電極指の幅と電極指間のスペースの比は、前記直列共
振器の電極指の幅と電極間のスペースの比とは異なる。

【００２２】請求項５に記載の発明では、請求項４に記
載の発明において、前記弾性表面波装置の圧電結晶材料
の表面部分はイオンが注入されたイオン注入層を有し、
前記並列共振器と前記直列共振器の少なくとも一方は、
前記イオン注入層の上に形成されている。

【００２３】請求項６に記載の発明では、圧電結晶材料
上に、入出力用の電極が形成された弾性表面波装置にお
いて、前記圧電結晶材料の表面部分はイオン注入された
イオン注入層を備え、前記イオン注入層は、弾性表面波
の波長をλ_wとしたときに、以下の条件を満足する厚み
ｈ_ionを有する０．０７＜ｈ_ion／λ_w＜０．３３。

【００２４】請求項７に記載の発明では、請求項１、
２、３又は６のいずれかに記載の発明において、前記イ
オン注入層は、４×１０¹³〜７×１０¹³Ａｒ／ｃｍ²の
注入量で注入されたアルゴンイオンを含む。

【００２５】請求項８に記載の発明では、請求項１、
２、３又は６のいずれかに記載の発明において、前記イ
オン注入層は、３５０℃以上の熱処理温度でかつ前記圧
電結晶材料のキューリー温度以下で熱処理された層であ
る。

【００２６】請求項９に記載の発明では、所定の共振周
波数をもった第１の一端子対弾性表面波共振器が並列共
振器として並列腕に接続されると共に、前記並列共振器
における***振周波数に略一致する共振周波数をもつ第
２の一端子対弾性表面波共振器が直列共振器として直列
腕に接続された弾性表面波装置の製造方法において、前
記並列共振器と前記直列共振器の少なくとも一方に関
し、弾性表面波共振器の下に位置する弾性表面波装置の
圧電結晶材料の表面部分にイオンを注入して、イオン注
入層を形成する第１の工程と、前記並列共振器と前記直
列共振器の櫛形電極を前記圧電結晶材料の表面部分に形
成する第２の工程とを有し、前記並列共振器と前記直列
共振器の少なくとも一方を、前記イオン注入層の上に形
成する。

【００２７】請求項１０に記載の発明では、請求項９記
載の発明において、前記第１の工程は、異なるイオン注
入量又は異なるイオン種のイオンが注入された第１及び
第２の層を形成し、前記第２の工程は、前記並列共振器
の櫛形電極を前記第１の層上に設け、前記直列共振器の
櫛形電極を前記第２の層上に設ける。

【００２８】請求項１１に記載の発明では、請求項９に
記載の発明において、前記第１の工程は、弾性表面波の
波長をλ_wとした場合、イオンを注入した表面部分が以
下の条件を満足する厚みｈ_ionとなるようにイオンを注
入する０．０７＜ｈ_ion／λ_w＜０．３３。

【００２９】請求項１２に記載の発明では、圧電結晶材
料上に、入出力用の電極が形成された弾性表面波装置の
製造方法において、前記圧電結晶材料の表面部分にイオ
ンを注入して、イオン注入層を形成する第１の工程と、
前記電極を前記圧電結晶材料の表面部分に形成する第２
の工程とを有し、前記第１の工程は、弾性表面波の波長
をλ_wとしたときに、以下の条件を満足する厚みｈ_ion
を有する０．０７＜ｈ_ion／λ_w＜０．３３。

【００３０】請求項１３に記載の発明では、請求項９、
１０、１１又は１２のいずれか一項記載の発明におい
て、前記第１の工程は、４×１０¹³〜７×１０¹³Ａｒ／
ｃｍ²の注入量でアルゴンイオンを注入する。

【００３１】請求項１４に記載の発明では、請求項９、
１０、１１、１２又は１３のいずれか一項記載の発明に
おいて更に、３５０゜Ｃ以上の熱処理温度でかつ前記圧
電結晶材料のキューリー温度以下で熱処理を行う工程を
含む。

【００３２】

【作用】請求項１に記載の発明では、イオン注入層はイ
オン注入をしていない他の表面部分とは異なる電気機械
結合係数を有し、従って弾性表面波の音速も異なる。よ
って、圧電結晶材料及びその結晶方位を変えることな
く、電気機械結合係数を制御でき、Ｑ値の高い所望のフ
ィルタ特性を得ることができる。

【００３３】請求項２に記載の発明では、並列共振器及
び直列共振器に対し異なるイオン注入量又は異なるイオ
ン種のイオンでイオン注入層を形成したため（第１及び
第２の層）、異なる電気機械結合係数を得ることがで
き、請求項１の発明と同様に圧電結晶材料及びその結晶
方位を変えることなく、電気機械結合係数を制御でき、
Ｑ値の高い所望のフィルタ特性を得ることができる。

【００３４】請求項３記載の発明では、上記条件を満足
するイオン注入層の厚みとすることで、弾性表面波が伝
播する表面部分（１波長程度）に対するイオン注入層の
厚みを最適化でき、フィルタの挿入損失を増加させるこ
となく角形特性が優れたフィルタ特性を得ることができ
る。

【００３５】請求項４記載の発明では、前記並列共振器
の電極指の幅と電極指間のスペースの比は、前記直列共
振器の電極指の幅と電極間のスペースの比とは異なるよ
うに構成されており、圧電結晶材料及びその結晶方位を
変えることなく、電気機械結合係数を制御でき、所望の
フィルタ特性を得ることができる。

【００３６】請求項５記載の発明では、イオン注入層と
電極指の幅と電極指間のスペースの比の両方で所望のフ
ィルタ特性を得ることができる。

【００３７】請求項６記載の発明では、上記条件を満足
するイオン注入層の厚みとすることで、弾性表面波が伝
播する表面部分（１波長程度）に対するイオン注入層の
厚みを最適化でき、共振器の挿入損失を増加させること
なく角形特性が優れた共振器性を得ることができる。

【００３８】請求項７記載の発明によれば、上記条件を
満足するイオン注入層とすることで、イオン量を最適化
でき、共振器の挿入損失を増加させることなく角形特性
が優れた共振器特性を得ることができる。

【００３９】請求項８記載の発明では、熱処理により特
性が安定化したイオン注入層を構成することができる。

【００４０】請求項９記載の発明では、第１の工程でイ
オンを注入することで電気機械結合係数を変化させるこ
とができる。よって、圧電結晶材料及びその結晶方位を
変えることなく、電気機械結合係数を制御でき、Ｑ値の
高い所望のフィルタ特性を得ることができる。

【００４１】請求項１０に記載の発明では、並列共振器
及び直列共振器に対し異なるイオン注入量又は異なるイ
オン種のイオンでイオン注入層を形成したため（第１及
び第２の層）、異なる電気機械結合係数を得ることがで
き、請求項９の発明と同様に圧電結晶材料及びその結晶
方位を変えることなく、電気機械結合係数を制御でき、
Ｑ値の高い所望のフィルタ特性を得ることができる。

【００４２】請求項１１に記載の発明では、上記条件を
満足するイオン注入層の厚みとすることで、弾性表面波
が伝播する表面部分（１波長程度）に対するイオン注入
層の厚みを最適化でき、フィルタの挿入損失を増加させ
ることなく角形特性が優れたフィルタ特性を得ることが
できる。

【００４３】請求項１２に記載の発明では、上記条件を
満足するイオン注入層の厚みとすることで、弾性表面波
が伝播する表面部分（１波長程度）に対するイオン注入
層の厚みを最適化でき、フィルタの挿入損失を増加させ
ることなく角形特性が優れたフィルタ特性を得ることが
できる。

【００４４】請求項１３記載の発明では、上記条件を満
足するイオン注入層とすることで、イオン量を最適化で
き、フィルタの挿入損失を増加させることなく角形特性
が優れたフィルタ特性を得ることができる。

【００４５】請求項１４記載の発明では、熱処理により
特性が安定化したイオン注入層を構成することができ
る。

【００４６】

【実施例】図１は本発明に於ける第１の実施例を解説す
る為の弾性表面波フィルタの要部平面説明図である。

【００４７】図に於いて、１は水晶基板、２は配線、３
は入力端子、４は出力端子、５及び６は直列共振器、５
Ａ及び６Ａは櫛形電極、５Ｂ及び６Ｂはイオン注入領
域、７及び８は並列共振器、７Ａ及び８Ａは櫛形電極、
９及び１０は接地端子をそれぞれ示している。

【００４８】図からも明らかであるが、ここでは、直列
共振器５及び６に於ける櫛形電極５Ａ及び６Ａの近傍に
Ａｒなどのイオンを注入し、直列共振器５及び６の部分
に於ける音速を遅くすることで共振周波数間隔Δｆを調
整した弾性表面波装置を挙げてある。

【００４９】実験に依ると、音速Ｖの変化は、注入イオン：Ａｒ加速エネルギ：１８０〔ｋｅＶ〕ドーズ量：１×１０¹⁴〔ｃｍ^-2〕の条件でイオン注入した場合、９９．２〔％〕であっ
た。

【００５０】従って、第１の実施例のように、直列共振
器５及び６の部分のみにイオン注入することで、直列共振器５或いは６に於ける櫛形電極周期λ_S：１．
９８〔μｍ〕並列共振器に於ける櫛形電極周期λ_P：２．００〔μ
ｍ〕なる設計をすれば、イオン注入をしない場合に於ける直列共振器５或いは６に於ける櫛形電極周期λ_S：１．
９９６〔μｍ〕並列共振器に於ける櫛形電極周期λ_P：２．０００〔μ
ｍ〕の場合と同等の特性を得ることができる。

【００５１】因みに、直列共振器５或いは６に於ける櫛
形電極周期λ_S：１．９８〔μｍ〕なる数値は、電子ビ
ーム露光技術を適用してパターンを形成するレチクル上
に於いて５倍にするのであるから、リソグラフィ技術に
於ける微細パターン形成に関する限界は全く問題になら
ない。

【００５２】図１に見られるようなイオン注入の処理を
行った後、更に直列共振器の部分及び並列共振器の部分
にイオン注入を行って、フィルタ全体の周波数を調整し
ても良い。これに依って、プロセスに起因する周波数の
ずれを最終段階で補正することができる。

【００５３】図２は、図１に示す弾性表面波デバイスを
製造する主要工程を示す図で、図２の（イ）〜（ニ）は
図１に示す線分II−IIの断面図に相当する。

【００５４】図２（イ）において、圧電体基板（または
所定基板に形成された圧電薄膜）１の表面に、弾性表面
波の伝播速度，電気機械結合係数を制御する物質例えば
Ｂ（ボロン），Ａｒ（アルゴン），Ｆ（ふっ素），Ｎｅ
（ネオン），Ｈ（水素），Ｐ（燐）等をイオン注入し、
イオン注入層１１を形成する。

【００５５】次いで、弾性表面波の伝播速度，電気機械
結合係数を制御してイオン注入層を安定化させる熱処
理、例えば真空中，３５０℃，３０分程度加熱する熱処
理（アニール）を行って、図２（ロ）に示す如く、イオ
ン注入層１１の熱処理層１２（以下、この層をイオン注
入熱処理層という）を形成する。この熱処理は本発明に
おいて必須の工程ではないが、後述の理由で行うことが
好ましい。次に、図２（ハ）に示す如くイオン注入熱処
理層１２の上に金属層１３を被着したのち、金属層１３
の不要部を除去して図２（ニ）に示す如く、弾性表面波
を発生せしめその電気信号を取り出す櫛形電極５Ａ，６
Ａを形成し、弾性表面波デバイス１０が完成する。

【００５６】以下に、図１の工程で作製した本発明の第
１の実施例につき、図２，図３，図４を用いて説明す
る。ここで、図３は弾性表面波の伝播速度測定用試料の
収容構成を示す平面図、図４は各種試料におけるＶ₀／
Ｖ_mとｈ／λとの関係を示す図、図５は櫛形電極のピッ
チの説明図である。

【００５７】図３において弾性表面波の伝播速度（音
速）測定用試料２０は、ＬｉＴａＯ₃の単結晶より切り
出した基板１の表面に、図１の櫛形電極５Ａ，６Ａに相
当する櫛形電極１４₁，１４₂，１４₃，１４₄を形成
し、対向する一方の電極１４₁と１４₂との間には金属
パターン１５を形成する。

【００５８】櫛形電極１４₁，１４₂，１４₃，１４₄
と金属パターン５は厚さ３０００Å程度であり、同一の
Ａｌ−Ｃｕ膜よりフォトリソ技術により形成し、櫛形電
極１４₁，１４₂，１４₃，１４₄は図５（イ）に示す
如く、一対の櫛形電極を組み合わせた構成であり、その
櫛歯ピッチは図５（ロ）に示す如く所定の値λである。

【００５９】入力用電極１４₁と１４₃のそれぞれには
入力端子１６が接続し、電極１４₁，１４₃との接続部
にはアース端子１７が接続する。出力用電極１４₂と１
４₄のそれぞれには出力端子１８が接続し、電極１４₂
と１４₄との接続部にはアース端子１９が接続する。

【００６０】基板１は、表面にイオン注入しないもの、
表面にＢ（ボロン）を１８０ＫｅＶ、１×１０¹⁴／ｃｍ
²の条件でイオン注入したもの、Ｂをイオン注入したの
ち約２×１０^-8Ｔｏｒｒの真空中２００℃で１０分間熱
処理したもの、Ｂをイオン注入したのち約２×１０^-8Ｔ
ｏｒｒの真空中３５０℃で３０分間熱処理したものの４
種類を準備し、それらの基板１には同一条件で櫛形電極
１４₁，１４₂，１４ ₃，１４₄と金属パターン１５を
形成する。

【００６１】そこで、前記４種類の基板１に櫛形電極１
４₁，１４₂，１４₃，１４₄等を形成した試料につい
て、電極１４₁と１４₂との対向間の音速をＶ_m、電極
１４ ₃と１４₄との対向間の音速をＶ₀、金属パターン
１５の厚さをｈ、櫛形電極１４₁，１４₂，１４₃，１
４₄の櫛歯ピッチをλとしたとき、Ｖ₀／Ｖ_mとｈ／λ
との関係は図４に示す如くなる。

【００６２】図４において、●印はイオン注入なし試料
における測定値のプロット、×印はイオン注入した試料
における測定値のプロット、△印はイオン注入したのち
熱処理（２×１０^-8Ｔｏｒｒの真空中、２００℃で１０
分間アニール）した試料における測定値のプロット、○
印はイオン注入したのち熱処理（２×１０^-8Ｔｏｒｒの
真空中、３５０℃で３０分間アニール）した試料におけ
る測定値のプロットである。

【００６３】図４から明らかなように、イオン注入によ
ってＶ₀／Ｖ_mが減少し、そのことから電気機械結合係
数が小さくなることが分かり、公知である電気機械結合
係数ｋ²の式ｋ²＝２（Ｖ₀−Ｖ_m）／Ｖ₀ を使用し、Ｖ₀，Ｖ_mの伝播速度差から求めた電気機械
結合係数は、イオン注入によって約３０％減少する。

【００６４】そして、イオン注入してから約２×１０^-8
Ｔｏｒｒの真空中で２００℃、１０分間の熱処理を行っ
た試料のＶ₀／Ｖ_mは、イオン注入なし試料とイオン注
入あり試料との中間程度に増加する。

【００６５】さらに、イオン注入してから約２×１０^-8
Ｔｏｒｒの真空中での熱処理を、３５０℃、３０分間と
した試料のＶ₀／Ｖ_m値は、イオン注入なし試料と同程
度に増加、即ちイオン注入によって減少したＶ₀／Ｖ_m
値は適当なアニールによって復元できるようになること
が分かる。

【００６６】ここで、図６に示す弾性表面波フィルタ２
１について考察する。図６（イ）において弾性表面波フ
ィルタ２１は、４個の一端子対弾性表面波共振器Ｒ₁，
Ｒ₂，Ｒ₃，Ｒ₄とインダクタンス素子Ｌ₁，Ｌ₂とを
接続してなる。

【００６７】共振器Ｒ₁とＲ₂とは、導体２６，２７，
２８によって一対の端子２２と２３との間に直列に接続
する。一対の端子２４と２５とは導体２９によって接続
し、直列に接続した共振器Ｒ₃とインダクタンス素子Ｌ
₁とが、導体２６と２９とに接続し、直列に接続した共
振器Ｒ₄とインダクタンス素子Ｌ₂とが、導体２７と２
９とに接続してなる。

【００６８】共振器Ｒ₁，Ｒ₂，Ｒ₃，Ｒ₄は図６
（ロ）に示す如く、励振用櫛形電極３０と一対の反射器
３１とで構成されている。かかるフィルタ２１におい
て、共振器Ｒ₁，Ｒ₂，Ｒ₃，Ｒ₄は、上述の方法によ
ってイオン注入したのち熱処理したイオン注入熱処理層
の上に形成し、仕様に基づいてフィルタ特性を制御す
る。

【００６９】図７において、縦軸は図６に示す構成であ
るフィルタの中心周波数（ＭＨｚ）、挿入損失（ｄ
Ｂ）、帯域幅（ＭＨｚ）、横軸はフィルタ基板に注入し
たＡｒの注入量（Ｎ／ｃｍ²）である。

【００７０】図７の特性測定用試料は基板にＬｉＴａＯ
₃の単結晶を使用し、特性比較試料として、基板にＡｒ
をイオン注入しない（Ａｒ注入量０：図中●印）もの、
適量のＡｒをイオン注入したもの（図中○印）、適量の
Ａｒをイオン注入したのちさらに熱処理を施したもの
（図中×印）を用意した。ただし、１８ｋｅＶでのＡｒ
イオンの注入量は１０¹⁴／ｃｍ²，１０¹⁶／ｃｍ²の２
種類とし、真空中での熱処理は３００℃、３０分であ
る。

【００７１】図７において、Ａｒイオンの注入量を１０
¹⁴／ｃｍ²とした試料の特性を、イオン注入しなかった
試料の特性に比較すると、中心周波数に関してはイオン
注入によって５５ＭＨｚ（５．９％）だけ低周波側にシ
フトする。

【００７２】そして、さらにそれを熱処理した試料で
は、熱処理によって中心周波数が幾分回復し、低周波側
へのシフト量は４２ＭＨｚ（４．５％）になる。同様
に、帯域幅に関してはイオン注入により２６ＭＨｚ（４
１％）だけ狭くなり、熱処理によって２０ＭＨｚ（３２
％）程度に回復し、挿入損失に関してはイオン注入によ
り２．３ｄＢ（２．３％）悪化するものの、熱処理によ
って０．６ｄＢ（０．６％）の悪化に抑えることができ
るようになる。

【００７３】Ａｒイオン注入層の熱処理条件を知るため
の図８において、縦軸は図６に示す構成であるフィルタ
の中心周波数（ＧＨｚ）および角形比、横軸はイオン注
入後の熱処理温度（℃）である。

【００７４】通過帯域での信号の立ち上がり、立ち下が
りの鋭さを表す前記角形比は、図９に示す如く挿入損失
＝−３ｄＢにおける帯域幅Δｆ₁＝ｆ₂−ｆ₃と、挿入
損失＝−２０ｄＢにおける帯域幅Δｆ₂＝ｆ₄−ｆ₅と
の比Δｆ₂／Δｆ₁で定義し、理想値が１である角形比
は、大きくなるに従って角形特性が劣化することにな
る。

【００７５】図８に示す特性の測定用試料（フィルタ）
は、ＬｉＴａＯ₃：３６°Ｙカット単結晶板より圧電体
基板１を切り出し、ダブルチャージ状態のＡｒイオン
（Ａｒ ⁺⁺）を、１８０ｋｅＶの加速エネルギーで注入
し、その注入量が６×１０¹³／ｃｍ²のものを使用し、
イオン注入後の熱処理温度を１２０℃〜６００℃の範囲
に設定した。

【００７６】ＬｉＴａＯ₃：３６°Ｙカット単結晶板よ
り圧電体基板１を切り出し、ダブルチャージ状態のＡｒ
イオン（Ａｒ⁺⁺）を１８０ｋｅＶの加速エネルギーで注
入し、Ａｒイオンの注入量を６×１０¹³／ｃｍ²とした
試料（フィルタ）につき、１２０℃〜６００℃の範囲で
イオン注入層１１を熱処理した図８において、角形比は
熱処理温度１２０℃〜６００℃の範囲でほぼ安定し、中
心周波数特性は熱処理温度を３５０℃以上、好ましくは
４００℃以上としたとき安定する。

【００７７】かかるイオン注入層１１の熱処理、即ち少
なくとも３５０℃以上で行う熱処理において、生産性、
作業性の面から成るべく低温度にすることが望ましいた
め、本実施例では４００℃〜６００℃程度で熱処理する
ことが好ましい。しかし、イオン注入層１１の弾性表面
波伝播速度および電気機械結合係数を制御する熱処理の
上限値としては、圧電体基板１の特性、所定基板に形成
した圧電薄膜の特性、または該圧電薄膜を形成した所定
基板の特性が損なわれない範囲で６００℃以上、例えば
圧電体基板１がＬｉＴａＯ₃：３６°Ｙカット単結晶板
より切り出したものであるときには、４００℃〜８００
℃程度とすることができる。

【００７８】圧電体基板１のイオン注入層１１の熱処理
（加熱および冷却）に際し、昇温速度および冷却速度を
急激にすると、その熱衝撃によって破壊する可能性があ
る。そこで、熱衝撃破壊を避けるため繰り返し実験を行
った結果、熱処理条件を下記〜の如くすることで破
壊しないことが分かり、図８の測定試料の熱処理にはそ
の条件を適用した。

【００７９】．室温から所定の熱処理温度までの昇温
速度：毎分３℃以下．所定熱処理温度の維持時間：３０分〜１時間所定の熱処理温度から室温までの降温速度：毎分２℃
以下イオン注入量が異なる弾性表面波フィルタの通過帯域特
性を示す図１０〜図１２において、Ａｒ⁺⁺の加速エネル
ギーは１８０ｋｅＶとし、図１０（イ）におけるイオン
注入量は２×１０¹³／ｃｍ²、図１０（ロ）におけるイ
オン注入量は４×１０¹³／ｃｍ²、図１１（イ）におけ
るイオン注入量は５×１０¹³／ｃｍ²、図１１（ロ）に
おけるイオン注入量は６×１０¹³／ｃｍ²、図１２
（イ）におけるイオン注入量は７×１０¹³／ｃｍ²、図
１２（ロ）におけるイオン注入量は８×１０¹³／ｃｍ²
である。

【００８０】このようにイオン注入量を変えたとき、本
実施例で定義した角形比（Δｆ₂／Δｆ₁）は、図１０
（イ）のそれが約１．９５、図１０（ロ）のそれが約
１．９２、図１１（イ）のそれが約１．６７、図１１
（ロ）のそれが約１．６９、図１２（イ）のそれが約
１．７４、図１２（ロ）のそれが約１．６７であり、図
１０（ロ）、図１１（イ），図１１（ロ），図１２
（イ）における通過帯域内特性は低損失、あるいはほぼ
フラットであるのに対し、図１０（イ）及び図１２
（ロ）における通過帯域内特性は、損失が大きいかある
いは凸または凹となり直線性が悪くなる。

【００８１】従って、本発明におけるＡｒイオンの注入
量は、角形比より見たとき５×１０ ¹³／ｃｍ²以上とし
てもよいが、通過帯域内特性から見たとき８×１０¹³／
ｃｍ ²を除外すべきものと考え、また実用的な損失等も
考慮して、本実施例ではイオン注入量は４×１０¹³／ｃ
ｍ²〜７×１０¹³／ｃｍ²、好ましくは５×１０¹³／ｃ
ｍ²〜７×１０¹³／ｃｍ²とし、かかる通過帯域特性
は、イオン加速エネルギーを１５０〜２５０ｋｅＶとし
ても同様であることから、本実施例ではイオン加速エネ
ルギーとして１５０〜２５０ｋｅＶが好ましい。

【００８２】更に、前述の弾性表面波の速度や電気機械
結合係数は、イオンの注入深さを制御して、基板の表面
層の結晶格子状態を変化させることでも制御可能であ
る。イオンの注入深さと弾性表面波特性との関係を調べ
るために、まず、注入深さの測定方法を説明する。

【００８３】注入深さの測定は、注入層のＸ線回折のロ
ッキングカーブによる。例えば、ＬｉＴａＯ₃（３２．
９４°Ｙカット）にＡｒイオンを１８０ｋｅＶ、ダブル
チャージにより５×１０¹³／ｃｍ²の注入量で注入した
試料のＣｕＫα１Ｘ線によるロッキングカーブを図１３
に示す。図１３において、最も高い回折角度側（左端）
の回折線ＡはＬｉＴａＯ₃基板によるものである。その
他の回折線は、イオン注入層からのものであり、最も低
い回折角度側（右側）の回折線が主極大（Ｂ０）、それ
から順に高回折角度側に、第１（Ｂ１）、第２（Ｂ
２）、・・・、副極大となる。そして、Ｘ線の散乱強度
を表すラウエ関数の特性から、図１３の主極大（Ｂ０）
の半値幅より、イオン注入層の深さを計算すると、図１
３の例では約２２００オングストロームとなる。すなわ
ち、イオン注入の深さは、上記方法で確認できる範囲の
ものである。

【００８４】イオン注入深さとフィルタ特性との関係を
調べるために、図１４に示すフィルタを制作した。図１
５は、図１４に示すフィルタの等価回路である。図１４
及び１５に示すように、フィルタは３つの直列共振器Ｓ
と２つの並列共振器Ｐ１，Ｐ２を有する。また、Ｌ１〜
Ｌ４は、図１４ではワイヤを示し、図１５ではワイヤの
インダクタンスを示す。また、イオン注入処理を直列共
振器Ｓのみに行った。また、直列共振器Ｓの櫛形電極の
周期は２．６４μｍ、開口長は６０μｍ及び対数は１１
５対である。また並列共振器Ｐ１の櫛形電極の周期は
２．７１μｍ、開口長は１００μｍ、対数は８０対であ
り、並列共振器Ｐ２の櫛形電極の周期は２．７１μｍ、
開口長は１００μｍ、対数は４０対である。

【００８５】以上のフィルタに対し、ＬｉＴａＯ₃（３
２．９４°Ｙカット）にＡｒイオンを１８０ｋｅＶ、ダ
ブルチャージにより５×１０¹³／ｃｍ²の注入量で注入
した試料でイオン注入深さを変化させ（前述した測定方
法で確認する）、イオン注入深さに対する損失増加量
（ｄＢ）とフィルタ角形比（％）との関係を求めたグラ
フを図１６に示す。図１６中、イオン注入深さ
（ｈ_ion）は弾性表面波の１波長λ_wで正規化している
（ｈ_ion／λ_w）。通常、弾性表面波は１波長に相当す
る深さ以内の表面部分を伝播するので、イオンを１波長
に相当する深さまで注入してしまうと、結晶表面が完全
に破壊され、弾性表面波の伝播に支障をきたす。図１６
のグラフの場合、損失増加量が２ｄＢ以下でフィルタ角
形比（最小挿入損失より−２１．５ｄＢでの帯域幅と最
小挿入損失より−１．５ｄＢでの帯域幅との比）が４５
％以上の条件で、良好なフィルタ特性が得られることが
わかる。

【００８６】図１７は、図１４及び図１５に示すフィル
タにおいて、本発明の第１の実施例により、図１６の条
件を満たす深さで直列共振器Ｓにイオン注入をし、その
後熱処理を施したフィルタの通過特性（実線）と、イオ
ン注入及び熱処理を行わないフィルタの通過特性（破
線）とを示すグラフである。イオン注入は、ＬｉＴａＯ
₃（３２．９４°Ｙカット）にＡｒイオンを１８０ｋｅ
Ｖ、ダブルチャージにより５×１０¹³／ｃｍ²の注入量
で２２００オングストローム（ｈ_ion／λ_w＝０．２２
／２．７＝０．０８１）の深さとなるように行った。ま
た、その後の熱処理を次のステップで行った。

【００８７】室温〜熱処理温度（４５０℃）までの昇温
速度：２℃／分定温熱処理時間（４５０℃）：１時間熱処理温度〜室温までの降温速度：１℃／
分図１６から判るように、従来構成のフィルタに比べ、挿
入損失や抑圧度等の特性は劣化させることなく、第１の
実施例のフィルタはＱ値が高く、角形比は２０％向上さ
せることができる。

【００８８】なお、前述したように図１６より４５％以
上の帯域幅を得るためには、イオン注入層の厚み（ｈ
_ion）を０．０７＜ｈ_ion＜λ_w＜０．３３の範囲に設
定する必要があり、更に損失を考慮して、２ｄＢ以下の
挿入損失を得るためには、イオン注入層の厚み
（ｈ_ion）を０．０７＜ｈ_ion／λ_w＜０．３０の範囲
で設定する必要がある。また、アルゴンイオンを用いた
場合には、０．０７＜ｈ_ion／λ _w＜０．１５の範囲で
設定すると、特別なイオン注入装置を用いることなく通
常のイオン注入装置によって処理が行えるので、製造工
程が容易となる。

【００８９】図１８は本発明に於ける第２の実施例を解
説する為の弾性表面波フィルタの要部平面説明図であ
る。

【００９０】図において、４１は水晶基板、４２は配
線、４３は入力端子、４４は直列共振器、４５は直列共
振器の櫛形電極、４６は並列共振器、４７は並列共振器
の櫛形電極をそれぞれ示している。

【００９１】図１９は第２の実施例の弾性表面波フィル
タに於ける櫛形電極を説明する為の要部平面説明図であ
り、図１８に於いて用いた記号と同記号は同部分を表す
か或いは同じ意味を持つものとする。

【００９２】図に於いて、（Ａ）は並列共振器に於ける
櫛形電極の要部平面、（Ｂ）は直列共振器に於ける櫛形
電極の要部平面、４５Ａは直列共振器の櫛形電極に於け
るライン（指）、４５Ｂは直列共振器の櫛形電極に於け
るスペース、４７Ａは並列共振器の櫛形電極に於けるラ
イン（指）、４７Ｂは並列共振器の櫛形電極に於けるス
ペース、Ｌはラインの幅、Ｓはスペースの幅をそれぞれ
示している。

【００９３】図２１及び図２２は、本発明による弾性表
面波フィルタの一構造例を示す図である。また、図２３
は図２１及び図２２に示す弾性表面波フィルタの等価回
路図である。図２１及び図２２に示す弾性表面波フィル
タは、セラミックパッケージ５１、フィルタチップ５２
及びアースとして機能する蓋５３を有する。セラミック
パッケージ５１はアルミナセラミック製であり、サイズ
は３．８×３．８ｍｍ ²で、高さが１．５ｍｍである。
このセラミックパッケージ５１にはＡｕ製の電極端子５
４_-1〜５４_-6が形成してある。フィルタチップ５２は、
ＬｉＴａＯ₃製であり、サイズは２×１．５ｍｍ²で、
厚さが０．５ｍｍ、また表面のイオン注入層の厚みは２
２００Åである。

【００９４】このフィルタチップ５２の表面に、対数が
１００、開口長が８０μｍ、材料がＡｌ−２％Ｃｕ、膜
厚が１，９００Åの櫛形電極構造を示す共振器Ｒ₁〜Ｒ
₅が、互いに弾性表面波の伝播路を共有しないように、
ずらして配置してある。またフィルタチップ５２の表面
には、ボンディング用端子としての、二つの信号線用端
子５５_-1，５５_-2及び三つのアース用端子５５_-3，５５
_-4，５５_-5が形成してある。５６_-1〜５６_-5はボンディ
ングワイヤであり、Ａｌ又はＡｕ製であり、径が２５μ
ｍφであり、夫々端子５４_-1〜５４_-5と端子５５_-1〜５
５_-5とにボンディングされて接続してある。ワイヤ５６
_-3はアース用電極端子５４_-3と５５_-3との間に接続して
あり、ワイヤ５６_-4は別のアース用電極端子５４_-4と５
５_-4との間に接続してあり、ワイヤ５６_-5は別のアース
用電極端子５４_-5と５５_-5との間に接続してある。

【００９５】このワイヤ５６_-3〜５６_-5は長さが共に
２．０ｍｍと長く、図２３に示すインダクタンス分Ｌ
１，Ｌ２，Ｌ３を構成する。

【００９６】図から判るように、並列共振器では、櫛形
電極に於けるＬ：Ｓを１（具体的には０．４〔μ
ｍ〕）：１（具体的には０．４〔μｍ〕）に、そして、
直列共振器では、櫛形電極に於けるライン４６Ａの幅Ｌ
を細くしてある。

【００９７】実験に依ると、直列共振器に於いて、Ｌ：
Ｓを０．９１（具体的には０．３６〔μｍ〕）：１．０
９（具体的には０．４４〔μｍ〕）にした場合には、音
速が０．３〔％〕速くなった。

【００９８】前記したところから、水晶基板を用いた場
合、並列共振器に於けるＬ：Ｓ＝０．４０〔μｍ〕：０．４
０〔μｍ〕直列共振器に於けるＬ：Ｓ＝０．３６〔μｍ〕：０．４
４〔μｍ〕に選択することで、λ_P＝２．０００〔μｍ〕、λ_S＝
１．９９４〔μｍ〕の場合と略同等の特性を得ることが
できる。

【００９９】図２０は本発明を実施して音速Ｖを変える
ことで直列共振器と並列共振器との共振周波数間隔Δｆ
を変化させて得られたフィルタの特性を表す線図であ
る。図では、横軸に周波数〔ＭＨｚ〕を、また、縦軸に
フィルタ挿入損失〔ｄＢ〕をそれぞれ採ってある。図示
された特性線に依れば、十分に狭帯域であるフィルタが
実現されていることが明らかである。

【０１００】直列腕共振器Ｒ２及びＲ４、又は並列腕共
振器に前述したイオン注入及び熱処理が施されている。

【０１０１】図２４は、本発明による弾性表面波フィル
タの別の構造例を示す斜視図である。図２４に示す弾性
表面波フィルタ６０は、３６°Ｙ−ＬｉＴａＯ₃の圧電
基板６１を有する（サイズは図示の通り）。

【０１０２】入力側から順番に並列腕共振器（Ｒ
ｐ₁）、直列腕共振器（Ｒｓ₁）、並列腕共振器（Ｒｐ
₂）、直列腕共振器（Ｒｓ₂）、並列腕共振器（Ｒ
ｐ₃）の順で並んでいる。個々の共振器は両サイドに反
射器６２（短絡型）をもった構造である。個々の共振器
はいずれも開口長が１８０μｍ、電極指の対数が５０
対、反射器も５０対である。櫛形電極指の周期のみ並列
腕共振器と直列腕共振器とで変えてある。並列腕共振器
の周期はλ_P＝４．３９μｍ（パターン幅とギャップは
１：１であるため、パターン幅はλ_P／４≒１．１μ
ｍ）、直列共振器の周期はλ_S＝４．１６μｍ（同様に
パターン幅はλ_S／４＝１．０４μｍ）である。

【０１０３】図２４に示す直列腕共振器Ｒ_S1及びＲ_S2、
又は並列腕共振器Ｒ_P1，Ｒ_P2及びＲ _P3が形成された圧電
基板６１表面には、前述したイオン注入及び熱処理が施
されている。

【０１０４】以上、本発明の実施例を説明した。本発明
は前述の実施例に限られず、他に多くの態様を含むもの
である。

【０１０５】例えば、音速変化領域即ち、イオン注入熱
処理層を形成する為のイオン注入は並列共振器側に施し
ても良く、また、直列共振器及び並列共振器の両方にド
ーズ量を変えてイオンを注入して、両者の兼ね合いに依
って微細な調整を行うこともできる。例えば、図１の構
成において、並列共振器７及び８が設けられている水晶
基板１の表面部分に、直列共振器５及び６が設けられて
いる表面部分とは異なるイオン注入量（ドーズ量）又は
異なるイオン種でイオンを注入する。そして、水晶基板
１を前述した熱処理条件で熱処理する。

【０１０６】更にまた、イオンを注入して音速変化領域
を形成する手段と櫛形電極に於けるラインとスペースの
比を変える手段を併用することも可能である。例えば、
図１の構成と図１８の構成とを組み合わせる。

【０１０７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
以下の効果が得られる。

【０１０８】請求項１に記載の発明よれば、イオン注入
層はイオン注入をしていない他の表面部分とは異なる電
気機械結合係数を有し、従って弾性表面波の音速も異な
る。よって、圧電結晶材料及びその結晶方位を変えるこ
となく、電気機械結合係数を制御でき、Ｑ値の高い所望
のフィルタ特性を得ることができる。

【０１０９】請求項２に記載の発明よれば、並列共振器
及び直列共振器に対し異なるイオン注入量又は異なるイ
オン種のイオンでイオン注入層を形成したため（第１及
び第２の層）、異なる電気機械結合係数を得ることがで
き、請求項１の発明と同様に圧電結晶材料及びその結晶
方位を変えることなく、電気機械結合係数を制御でき、
Ｑ値の高い所望のフィルタ特性を得ることができる。

【０１１０】請求項３記載の発明よれば、上記条件を満
足するイオン注入層の厚みとすることで、弾性表面波が
伝播する表面部分（１波長程度）に対するイオン注入層
の厚みを最適化でき、フィルタの挿入損失を増加させる
ことなく角形特性が優れたフィルタ特性を得ることがで
きる。

【０１１１】請求項４記載の発明よれば、前記並列共振
器の電極指の幅と電極指間のスペースの比は、前記直列
共振器の電極指の幅と電極間のスペースの比とは異なる
ように構成されており、圧電結晶材料及びその結晶方位
を変えることなく、電気機械結合係数を制御でき、所望
のフィルタ特性を得ることができる。

【０１１２】請求項５記載の発明よれば、イオン注入層
と電極指の幅と電極指間のスペースの比の両方で所望の
フィルタ特性を得ることができる。

【０１１３】請求項６記載の発明よれば、上記条件を満
足するイオン注入層の厚みとすることで、弾性表面波が
伝播する表面部分（１波長程度）に対するイオン注入層
の厚みを最適化でき、共振器の挿入損失を増加させるこ
となく角形特性が優れた共振器特性を得ることができ
る。

【０１１４】請求項７記載の発明によれば、上記条件を
満足するイオン注入層とすることで、イオン量を最適化
でき、共振器の挿入損失を増加させることなく角形特性
が優れた共振器特性を得ることができる。

【０１１５】請求項８記載の発明よれば、熱処理により
特性が安定化したイオン注入層を構成することができ
る。

【０１１６】請求項９記載の発明よれば、第１の工程で
イオンを注入することで電気機械結合係数を変化させる
ことができる。よって、圧電結晶材料及びその結晶方位
を変えることなく、電気機械結合係数を制御でき、Ｑ値
の高い所望のフィルタ特性を得ることができる。

【０１１７】請求項１０に記載の発明よれば、並列共振
器及び直列共振器に対し異なるイオン注入量又は異なる
イオン種のイオンでイオン注入層を形成したため（第１
及び第２の層）、異なる電気機械結合係数を得ることが
でき、請求項９の発明と同様に圧電結晶材料及びその結
晶方位を変えることなく、電気機械結合係数を制御で
き、Ｑ値の高い所望のフィルタ特性を得ることができ
る。

【０１１８】請求項１１に記載の発明よれば、上記条件
を満足するイオン注入層の厚みとすることで、弾性表面
波が伝播する表面部分（１波長程度）に対するイオン注
入層の厚みを最適化でき、フィルタの挿入損失を増加さ
せることなく角形特性が優れたフィルタ特性を得ること
ができる。

【０１１９】請求項１２に記載の発明よれば、上記条件
を満足するイオン注入層の厚みとすることで、弾性表面
波が伝播する表面部分（１波長程度）に対するイオン注
入層の厚みを最適化でき、フィルタの挿入損失を増加さ
せることなく角形特性が優れたフィルタ特性を得ること
ができる。

【０１２０】請求項１３記載の発明よれば、上記条件を
満足するイオン注入層とすることで、イオン量を最適化
でき、フィルタの挿入損失を増加させることなく角形特
性が優れたフィルタ特性を得ることができる。

【０１２１】請求項１４記載の発明よれば、熱処理によ
り特性が安定化したイオン注入層を構成することができ
る。

【０１２２】本発明は、携帯用電話などの移動通信機器
における信号の分岐、生成などの信号処理回路に適用す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例による弾性表面波フィル
タの要部平面図である。

【図２】本発明の第１の実施例による弾性表面波フィル
タの主要平面図である。

【図３】弾性表面波の伝播速度測定用試料の主要構成を
示す平面図である。

【図４】各種試料におけるＶｏ／Ｖｍとｈ／λとの関係
を示す図である。

【図５】櫛形電極のピッチの説明図である。

【図６】弾性表面波フィルタの等価回路とそのフィルタ
の共振器の平面図である。

【図７】弾性表面波フィルタの特性とその基板に注入し
たＡｒの注入量との関係を示す図である。

【図８】イオン注入後の熱処理温度と弾性表面波フィル
タの中心周波数、角形比の関係を示す図である。

【図９】弾性表面波フィルタの通過特性の角形比の説明
図である。

【図１０】イオンを注入した弾性表面波フィルタの通過
特性とイオン注入量との関係を示す図である（その
１）。

【図１１】イオンを注入した弾性表面波フィルタの通過
特性とイオン注入量との関係を示す図である（その
２）。

【図１２】イオンを注入した弾性表面波フィルタの通過
特性とイオン注入量との関係を示す図である（その
３）。

【図１３】イオン注入深さを測定するために得たロンキ
ングカーブを示す図である。

【図１４】イオン注入深さとフィルタ特性との関係を調
べるために制作したフィルタを示す平面図である。

【図１５】図１４に示すフィルタの等価回路図である。

【図１６】イオン注入深さに対する損失増加量（ｄＢ）
とフィルタ角形比（％）との関係を示すグラフである。

【図１７】図１３及び図１４に示すフィルタの通過特性
を示す図である。

【図１８】本発明の第２の実施例による弾性表面波フィ
ルタの要部平面図である。

【図１９】図１８に示す第２の実施例による弾性表面波
フィルタの櫛形電極を示す平面図である。

【図２０】図１８に示す弾性表面波フィルタの特性を示
す図である。

【図２１】本発明による弾性表面波フィルタの構造の一
例を示す平面図である。

【図２２】図２１中のXXII−XXII線に沿う断面図であ
る。

【図２３】図２１及び図２２に示す弾性表面波フィルタ
の回路図である。

【図２４】本発明による弾性表面波フィルタの別の構造
例を示す斜視図である。

【符号の説明】

１水晶基板２配線３入力端子４出力端子５直列共振器６直列共振器５Ａ櫛形電極６Ａ櫛形電極５Ｂイオン注入領域６Ｂイオン注入領域７並列共振器８並列共振器７Ａ櫛形電極８Ａ櫛形電極９接地端子１０接地端子１２イオン注入熱処理層１４，１４_-1，１４_-2，１４_-3，１４_-4 弾性表面波入
出力用の櫛形電極２０弾性表面波の伝播速度測定用試料２１弾性波フィルタ３１金属膜３２金属板４１水晶基板４２配線４３入力端子４４直列共振器４５直列共振器の櫛形電極４６並列共振器４７並列共振器の櫛形電極４７Ａ直列共振器の櫛形電極に於けるライン（指）４７Ｂ直列共振器の櫛形電極に於けるスペース４７Ａ並列共振器の櫛形電極に於けるライン（指）４７Ｂ並列共振器の櫛形電極に於けるスペースＬラインの幅Ｓスペースの幅

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者松田隆志神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内 (72)発明者佐藤良夫神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内 (72)発明者米納和成神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の共振周波数をもった第１の一端子
対弾性表面波共振器が並列共振器として並列腕に接続さ
れると共に、前記並列共振器における***振周波数に略
一致する共振周波数をもつ第２の一端子対弾性表面波共
振器が直列共振器として直列腕に接続された弾性表面波
装置において、弾性表面波装置の圧電結晶材料の表面部分はイオンが注
入されたイオン注入層を有し、前記並列共振器と前記直列共振器の少なくとも一方は、
前記イオン注入層の上に形成されていることを特徴とす
る弾性表面波装置。
【請求項２】前記イオン注入層は、第１及び第２の層
を含み、前記並列共振器は該第１の層上に設けられ、前記直列共
振器は該第２の層上に設けられ、前記第１の層と第２の層とはイオン注入量又は注入され
ているイオン種の少なくとも一方が異なることを特徴と
する請求項１記載の弾性表面波装置。
【請求項３】前記イオン注入層は、弾性表面波の波長
をλ_wとすると、以下の条件を満足する厚みｈ_ionを有
することを特徴とする請求項１記載の弾性表面波装置０．０７＜ｈ_ion／λ_w＜０．３３。
【請求項４】所定の共振周波数をもった第１の一端子
対弾性表面波共振器が並列共振器として並列腕に接続さ
れると共に前記並列共振器における***振周波数に略一
致する共振周波数をもつ第２の一端子対弾性表面波共振
器が直列共振器として直列腕に接続された弾性表面波装
置において、前記並列共振器の電極指の幅と電極指間の
スペースの比は、前記直列共振器の電極指の幅と電極間
のスペースの比とは異なることを特徴とする弾性表面波
装置。
【請求項５】前記弾性表面波装置の圧電結晶材料の表
面部分はイオンが注入されたイオン注入層を有し、前記並列共振器と前記直列共振器の少なくとも一方は、
前記イオン注入層の上に形成されていることを特徴とす
る請求項４記載の弾性表面波装置。
【請求項６】圧電結晶材料上に、入出力用の電極が形
成された弾性表面波装置において、前記圧電結晶材料の表面部分はイオン注入されたイオン
注入層を備え、前記イオン注入層は、弾性表面波の波長をλ_wとしたと
きに、以下の条件を満足する厚みｈ_ionを有することを
特徴とする弾性表面波装置０．０７＜ｈ_ion／λ_w＜０．３３。
【請求項７】前記イオン注入層は、４×１０¹³〜７×
１０¹³Ａｒ／ｃｍ²の注入量で注入されたアルゴンイオ
ンを含むことを特徴とする請求項１、２、３又は６のい
ずれか一項記載の弾性表面波装置。
【請求項８】前記イオン注入層は、３５０℃以上の熱
処理温度でかつ前記圧電結晶材料のキューリー温度以下
で熱処理された層であることを特徴とする請求項１、
２、３又は６のいずれか一項記載の弾性表面波装置。
【請求項９】所定の共振周波数をもった第１の一端子
対弾性表面波共振器が並列共振器として並列腕に接続さ
れると共に、前記並列共振器における***振周波数に略
一致する共振周波数をもつ第２の一端子対弾性表面波共
振器が直列共振器として直列腕に接続された弾性表面波
装置の製造方法において、前記並列共振器と前記直列共振器の少なくとも一方に関
し、弾性表面波共振器の下に位置する弾性表面波装置の
圧電結晶材料の表面部分にイオンを注入して、イオン注
入層を形成する第１の工程と、前記並列共振器と前記直列共振器の櫛形電極を前記圧電
結晶材料の表面部分に形成する第２の工程とを有し、前記並列共振器と前記直列共振器の少なくとも一方を、
前記イオン注入層の上に形成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１０】前記第１の工程は、異なるイオン注入
量又は異なるイオン種のイオンが注入された第１及び第
２の層を形成し、前記第２の工程は、前記並列共振器の櫛形電極を前記第
１の層上に設け、前記直列共振器の櫛形電極を前記第２
の層上に設けることを特徴とする請求項９記載の弾性表
面波装置の製造方法。
【請求項１１】前記第１の工程は、弾性表面波の波長
をλ_wとした場合、イオンを注入した表面部分が以下の
条件を満足する厚みｈ_ionとなるようにイオンを注入す
ることを特徴とする請求項９記載の弾性表面波装置の製
造方法０．０７＜ｈ_ion／λ_w＜０．３３。
【請求項１２】圧電結晶材料上に、入出力用の電極が
形成された弾性表面波装置の製造方法において、前記圧電結晶材料の表面部分にイオンを注入して、イオ
ン注入層を形成する第１の工程と、前記電極を前記圧電結晶材料の表面部分に形成する第２
の工程とを有し、前記第１の工程は、弾性表面波の波長をλ_wとしたとき
に、以下の条件を満足する厚みｈ_ionを有することを特
徴とする弾性表面波装置の製造方法０．０７＜ｈ_ion／λ_w＜０．３３。
【請求項１３】前記第１の工程は、４×１０¹³〜７×
１０¹³Ａｒ／ｃｍ²の注入量でアルゴンイオンを注入す
ることを特徴とする請求項９、１０、１１又は１２のい
ずれか一項記載の弾性表面波装置の製造方法。
【請求項１４】前記製造方法は更に、３５０゜Ｃ以上
の熱処理温度でかつ前記圧電結晶材料のキューリー温度
以下で熱処理を行う工程を含むことを特徴とする請求項
９、１０、１１、１２又は１３のいずれか一項記載の弾
性表面波装置の製造方法。