JP4775978B2

JP4775978B2 - 弾性波素子、デュープレクサ、通信モジュール、および通信装置

Info

Publication number: JP4775978B2
Application number: JP2009538871A
Authority: JP
Inventors: 和則井上; 隆志松田; 道雄三浦; 卓藁科
Original assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Current assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Priority date: 2007-10-30
Filing date: 2007-10-30
Publication date: 2011-09-21
Anticipated expiration: 2027-10-30
Also published as: CN101796723A; KR101115185B1; CN101796723B; WO2009057195A1; KR20100046024A; JPWO2009057195A1; US20100148890A1; US8222972B2

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯電話端末、ＰＨＳ（Personal Handy-phone System）端末、無線ＬＡＮシステムなどの移動体通信機器（高周波無線通信機器）に搭載される弾性波素子に関する。また、そのような弾性波素子を備えたデュープレクサ、通信モジュール、および通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
弾性波を応用した装置の一つとして、弾性表面波（ＳＡＷ：Surface Acoustic Wave）デバイスが以前より良く知られている。このＳＡＷデバイスは、例えば携帯電話端末において一般的に使用される４５ＭＨｚ〜２ＧＨｚの周波数帯における無線信号を処理する各種回路に用いられる。このような回路は、例えば送信バンドパスフィルタ、受信バンドパスフィルタ、局発フィルタ、アンテナ共用器、ＩＦフィルタ、ＦＭ変調器等に用いられている。
【０００３】
上記のような携帯電話端末は、屋外や屋内など様々な温度環境下で使用されることが多い。したがって、ＳＡＷデバイスは、様々な温度環境下で安定した動作を行うことができる特性を有する必要がある。特許文献１には、ＳＡＷデバイスの温度特性を向上させるため、圧電基板上に、圧電基板と温度特性の符号が異なる酸化シリコン膜を成膜した弾性波素子が開示されている。しかし、特許文献１に開示されている構成では、弾性波素子が大型化してしまうという問題がある。
【０００４】
特許文献２，３，非特許文献１には、ラブ波を利用する弾性波素子や、異なる媒質の境界を伝搬する境界波を用いる弾性境界波素子が開示されている。いずれの構成においても、温度特性の改善および弾性波素子の小型化を実現することができる。
【０００５】
図１３Ａは、特許文献２に開示されている弾性波素子の平面図である。図１３Ｂは、図１３ＡにおけるＹ−Ｙ部分の断面である。図１３Ａ及び図１３Ｂに示すように、弾性波素子は、圧電基板１０４（第１の媒質）上に電極で構成された共振器１０２が形成されている。共振器１０２は、櫛歯電極１０２ａと反射器１０２ｂと端子部１０２ｃとから構成されている。誘電体層１０５（第２の媒質）は、圧電基板１０４上において櫛歯電極１０２ａ及び反射器１０２ｂを覆うように形成され、端子部１０２ｃは露出するように形成されている。誘電体層１０５の厚さは、共振器１０２を構成している電極よりも厚く、弾性表面波の波長をλとしたときに大凡０．３×λ程度である。
【０００６】
図１４Ａは、特許文献３に開示されている弾性境界波素子の平面図である。図１４Ｂは、図１４ＡにおけるＹ−Ｙ部分の断面である。図１４Ａ及び図１４Ｂにおいて、図１３Ａ及び図１３Ｂと同様の構成については同一番号を付与して説明を省略する。図１４Ａ及び図１４Ｂに示す構成は、図１３Ａ及び図１３Ｂに示す誘電体層１０５上に第３の媒質１０６を形成したものである。
【０００７】
本発明者らは、図１３Ａ及び図１３Ｂに示す弾性波素子、あるいは図１４Ａ及び図１４Ｂに示す弾性境界波素子の信頼性の評価を行った。以下、一例として、図１４Ａ及び図１４Ｂに示す弾性境界波素子の信頼性評価について説明する。
【０００８】
図１５Ａは、試作で用いた弾性境界波素子（フィルター）の構造である。図１５Ｂは、図１５ＡにおけるＸ−Ｘ部分の断面である。図示の弾性境界波素子は、圧電基板（ＬｉＮｂＯ₃等）１０４上に、電極から構成される共振器１０２及び給電配線部１０３，誘電体層１０５（第２の媒質），および第３の媒質１０６を形成して構成されている。次に、図１５Ａ及び図１５Ｂに示す弾性境界波素子の製造方法について説明する。
【０００９】
まず、図１６Ａに示すように、圧電基板１０４上に共振器１０２を形成する。共振器１０２は、接続形態に応じた直列共振器１１２と並列共振器１２２とから構成される。櫛歯型電極１０２ａおよび反射器１０２ｂは、通過特性を考慮しＣｕで形成した。
【００１０】
次に、図１６Ｂに示すように、各共振器１０２を電気的に接続する電極で構成された給電配線部１０３を形成する。給電配線部１０３は、電気抵抗の低減を図るためにＣｕで形成した。給電配線部１０３における電極の厚さは、共振器１０２を構成している電極の厚さよりも厚くし、電気抵抗を下げている。
【００１１】
次に、図１６Ｃに示すように、第２の媒質１０５で共振器１０２を被覆する。第２の媒質１０５は、酸化シリコン（ＳｉＯ₂）を用いた。また、第２の媒質１０５は、共振器１０２のみを被覆し、給電配線部１０３は放熱を考慮して被覆していない。また、ＳｉＯ₂の成膜は、化学蒸着法（ＣＶＤ法。CVD:Chemical Vapor Deposition）を用いた。第２の媒質１０５の形成後、余分なＳｉＯ₂はドライエッチングを実施して除去した。
【００１２】
次に、図１６Ｄに示すように、第３の媒質１０６で共振器１０２および給電配線部１０３を被覆する。本構成では、第３の媒質１０６はアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）を用いた。アルミナの成膜は、一般的なスパッタ法を使用した。また、第３の媒質１０３を形成する際、給電配線部１０３上の端子電極１０７を形成する領域を露出させるためのパターニングは、リフトオフ法を使用した。また，ダミー電極１０７ｃを形成する領域も同様の手法で露出させた。
【００１３】
次に、図１６Ｅに示すように、第３の媒質１０６上で露出させた給電配線部１０３の箇所に端子電極１０７を形成する。端子電極１０７は、電気信号を入出力可能な入出力電極１０７ａと、接地電極１０７ｂと、ダミー電極１０７ｃとから構成されている。端子電極１０７は、Ａｕバンプを形成するため、Ａｕで形成した。
【００１４】
以上のように、従来の弾性境界波素子は、端子電極１０７のみ露出させ、端子電極１０７以外の部分は第３の媒質１０６で被覆する構造にした。
【特許文献１】
特開２００３−２０９４５８号公報
【特許文献２】
特開２００４−１１２７４８号公報
【特許文献３】
特開平１０−５４９００８号公報
【非特許文献１】
Masatsune Yamaguchi、Takashi Yamashita、Ken-ya Hashimoto、 Tatsuya Omori、「Highly Piezoelectric Boundary Waves in Si/SiO2/LiNbO3 Structure」、Proceeding of 1998 IEEE International Frequency Control Symposium、（米国）、IEEE、1998年、ｐ４８４−４８８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
上記製造方法に基づいて完成した弾性境界波素子に対して信頼性試験を行った。信頼性試験は、一般的なプレッシャークッカー試験を用い、温度１２０℃／湿度９５％の雰囲気下に弾性境界波素子を暴露し、９６時間後に前記雰囲気下から弾性境界波素子を取り出し、弾性境界波素子の腐食具合を調査した。
【００１６】
その結果、給電配線部１０３において腐食が発生していることが判明した。図１７は、信頼性試験後の弾性波素子における給電配線部近傍の構成を示し、図１５ＡにおけるＷ−Ｗ部分の断面を示す。給電配線部１０３において発生した腐食部１０９及びその近傍の状態を調査したところ、第３の媒質１０６の膜中において、第３の媒質１０６の表面１０６ａから給電配線部１０３まで通じる僅かな空隙１０８が生じていることがわかった。この空隙１０８を介して、外部から水分が侵入し、給電配線部１０３に腐食が発生したことがわかった。この空隙１０８は、圧電基板１０４の表面１０４ａと端部１０３ａの表面とで成す角度が垂直あるいは鋭角だと、第３の媒質１０６を成膜する過程で給電配線部１０３と圧電基板１０４との段差に起因して形成されてしまう。
【００１７】
なお、共振器１０２には、腐食が発生していなかった。その理由は、共振器１０２を構成している電極の厚さが給電配線部１０３を構成している電極の厚さよりも薄いため、共振器１０２と圧電基板１０４の表面１０４ａとの段差がほとんどなく、給電配線部１０３から外部まで連通する空隙が形成されないためであった。また、共振器１０２が、第２の媒質１０５（ＳｉＯ₂）および第３の媒質１０６（アルミナ）の２層で覆われていることも、腐食が発生しない原因であることがわかった。
【００１８】
また、図１３Ａ及び図１３Ｂに示す弾性波素子に対して、上記と同様の手法に基づき信頼性試験を行ったところ、同様に給電配線部において腐食が発生することがわかった。
【００１９】
図１３Ａ、図１３Ｂ、図１４Ａ、および図１４Ｂに示す構成では、給電配線部１０３と圧電基板１０４との段差によって第３の媒質１０６に空隙１０８が生じ、給電配線部１０３に腐食が発生する。
【００２０】
給電配線部１０３と圧電基板１０４との段差を小さくするために、給電配線部１０３を構成している電極を薄くする方法が考えられるが、給電配線部１０３を薄くしてしまうと給電配線部１０３の断面積が小さくなり、電気抵抗が増加してしまう。
【００２１】
このように従来の弾性波素子や弾性境界波素子は、信頼性が低いという問題がある。
【００２２】
本発明の目的は、腐食が発生せず、かつ給電配線部における電気抵抗が低い信頼性に優れた弾性波素子、デュープレクサ、通信モジュール、通信装置を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
【課題を解決するための手段】
本発明の弾性波素子は、弾性波を励振する電極を含む共振器と、前記共振器を電気的に接続するように配された給電配線部と、前記共振器及び前記給電配線部が表面に形成された第１の媒質と、前記第１の媒質上において前記共振器を覆うように形成された第２の媒質と、前記第１の媒質上において少なくとも前記第２の媒質及び前記給電配線部を覆うように形成された第３の媒質とを備え、前記給電配線部は、前記第１の媒質の表面に接している側面と、前記第１の媒質の表面とでなす第１の角度が、鈍角に形成され、前記第１の媒質の表面に形成された第３層と、前記第３層の上部に形成された第２層と、前記第２層の上部に形成された第１層とから構成され、前記第１層及び前記第３層は、前記第２層よりも耐腐食性が高い材料で形成されているものである。
【００２４】
本発明の弾性波素子の製造方法は、第１の媒質上にレジストを塗布する第１の工程と、前記第１の媒質上に給電配線部を形成可能なように、前記レジストをパターニングする第２の工程と、前記第１の媒質上に前記給電配線部を構成する材料を成膜する第３の工程と、前記レジストを除去する第４の工程と、前記給電配線部を覆うように第３の媒質を成膜する第５の工程とを備え、前記第２の工程において、前記第１の媒質の表面と、パターニング後の前記レジストにおいて前記第１の媒質に接する側面とでなす角度が、鋭角になるように前記レジストのパターニングを行い、前記第３の工程において、前記給電配線部は、前記鋭角にパターニングされた前記レジストによって、前記第１の媒質の表面に接している側面と前記第１の媒質の表面とでなす第１の角度が鈍角に形成されるものである。
【００２５】
本発明によれば、信頼性に優れた弾性波素子、デュープレクサ、通信モジュール、通信装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１Ａ】図１Ａは、本実施の形態の弾性波素子の構成を示す平面図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、図１ＡにおけるＺ−Ｚ部分の断面図である。
【図２Ａ】図２Ａは、圧電基板上に電極を形成した状態を示す平面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、図２ＡにおけるＺ−Ｚ部分の断面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、圧電基板上に給電配線部３を形成した状態を示す平面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、図３ＡにおけるＺ−Ｚ部分の断面図である。
【図４】図４は、共振器上に第２の媒質を形成した状態を示す平面図である。
【図５】図５は、圧電基板上に第３の媒質を形成した状態を示す平面図である。
【図６】図６は、第３の媒質上の露出した給電配線部３上に端子電極を形成した状態を示す平面図である。
【図７Ａ】図７Ａは、圧電基板上にレジストを形成した状態を示す断面図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、レジストをパターニングした状態を示す断面図である。
【図７Ｃ】図７Ｃは、給電配線部を成膜した状態を示す断面図である（第１の方法）。
【図７Ｄ】図７Ｄは、レジストを除去した状態を示す断面図である（第１の方法）。
【図７Ｅ】図７Ｅは、給電配線部を成膜した状態を示す断面図である（第２の方法）。
【図７Ｆ】図７Ｆは、レジストを除去した状態を示す断面図である（第２の方法）。
【図８】図８は、本実施の形態の弾性波素子における給電配線部近傍の断面図である。
【図９】図９は、本実施の形態の弾性波素子における端子電極近傍の断面図である。
【図１０】図１０は、デュープレクサの構成を示すブロック図である。
【図１１】図１１は、通信モジュールの構成を示すブロック図である。
【図１２】図１２は、通信装置の構成を示すブロック図である。
【図１３Ａ】図１３Ａは、従来の弾性波素子の構成を示す平面図である。
【図１３Ｂ】図１３Ｂは、図１３ＡにおけるＹ−Ｙ部分の断面図である。
【図１４Ａ】図１４Ａは、従来の弾性境界波素子の構成を示す平面図である。
【図１４Ｂ】図１４Ｂは、図１４ＡにおけるＹ−Ｙ部分の断面図である。
【図１５Ａ】図１５Ａは、評価試験に用いた従来の弾性波素子の構成を示す平面図である。
【図１５Ｂ】図１５Ｂは、図１５ＡにおけるＷ−Ｗ部分の断面図である。
【図１６Ａ】図１６Ａは、圧電基板上に共振器を形成した状態を示す平面図である。
【図１６Ｂ】図１６Ｂは、圧電基板上に電極を形成した状態を示す平面図である。
【図１６Ｃ】図１６Ｃは、共振器上に第２の媒質を形成した状態を示す平面図である。
【図１６Ｄ】図１６Ｄは、圧電基板上に第３の媒質を形成した状態を示す平面図である。
【図１６Ｅ】図１６Ｅは、第３の媒質上で露出した電極上に端子電極を形成した状態を示す平面図である。
【図１７】図１７は、従来の弾性波素子における給電配線部近傍の断面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１弾性波素子
２共振器
３給電配線部
４圧電基板
５第２の媒質
６第３の媒質
７端子電極
３１第１層
３２第２層
３３第３層
３４端部
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本発明の弾性波素子は、弾性波を励振する電極を含む共振器と、前記共振器に電気的に接続するように配された給電配線部と、前記共振器及び前記給電配線部が表面に形成された第１の媒質と、前記第１の媒質上において前記共振器を覆うように形成された第２の媒質と、前記第１の媒質上において少なくとも前記第２の媒質及び前記給電配線部を覆うように形成された第３の媒質とを備え、前記給電配線部は、前記第１の媒質の表面に接している側面と前記第１の媒質の表面とでなす第１の角度が、鈍角に形成されているものである。このような構成とすることにより、第３の媒質を形成する際に空隙が発生するのを抑制し、給電配線部において水分による腐食が発生するのを防止することができる。
【００２９】
本発明の弾性波素子の製造方法は、第１の媒質上にレジストを塗布する第１の工程と、前記第１の媒質上に給電配線部を形成可能なように、前記レジストをパターニングする第２の工程と、前記第１の媒質上に前記給電配線部を構成する材料を成膜する第３の工程と、前記レジストを除去する第４の工程と、前記給電配線部を覆うように第３の媒質を成膜する第５の工程とを備え、前記第２の工程において、前記第１の媒質の表面と、パターニング後の前記レジストにおいて前記第１の媒質に接する側面とでなす角度が、鋭角になるように前記レジストのパターニングを行うものである。このような製造方法とすることにより、給電配線部の側面に順テーパ形状を形成することができる。
【００３０】
また、本発明の弾性波素子およびその製造方法は、上記構成及び方法を基本として、以下のような様々な態様をとることができる。
【００３１】
すなわち、本発明の弾性波素子は、前記共振器において、前記第１の媒質の表面に接している側面と前記第１の媒質の表面とでなす第２の角度が、前記第１の角度よりも小さい構成とすることができる。
【００３２】
また、本発明の弾性波素子において、前記給電配線部は、前記第１の媒質の表面に形成された第３層と、前記第３層の上部に形成された第２層と、前記第２層の上部に形成された第１層とから構成され、前記第１層及び前記第３層は、前記第２層よりも耐腐食性が高い材料で形成されている構成とすることができる。このような構成とすることにより、仮に給電配線部に水分が侵入したとしても、給電配線部が腐食することを防止することができる。
【００３３】
また、本発明の弾性波素子において、前記第２層は、銅を主成分とする材料で形成されている構成とすることができる。このような構成とすることで、電気抵抗が低い給電配線部を実現することができる。
【００３４】
また、本発明の弾性波素子において、前記第１層または前記第３層は、前記給電配線部の側面において前記第２層を被覆するように形成されている構成とすることができる。このような構成とすることで、第２層が比較的耐腐食性が低い材料で形成されていたとしても、第２層が腐食することを防止することができる。
【００３５】
また、本発明の弾性波素子において、前記第１層または前記第３層は、チタン，クロム，ニッケル，モリブデン，タンタル，タングステン，白金，および金のうちいずれか一つあるいは二つ以上の金属で形成されている構成とすることができる。このような構成とすることにより、仮に給電配線部に水分が侵入したとしても、給電配線部が腐食することを防止することができる。特に、第１層または第３層をチタンで形成することで、高い耐腐食性を実現することができるとともに、隣接する層との密着性を向上させることができる。また、第１層または第３層をニッケルで形成することで、コストを低減することができる。
【００３６】
また、本発明の弾性波素子において、前記第３の媒質は、前記給電配線部の一部または全てを被覆している構成とすることができる。このような構成とすることで、給電配線部で発生した熱を効率よく放熱することができる。
【００３７】
また、本発明の弾性波素子において、前記第３の媒質は、アルミナで形成されている構成とすることができる。このような構成とすることで、給電配線部で発生した熱を効率よく放熱することができる。特にアルミナは熱伝導性に優れているため、高い放熱効果を得ることができる。
【００３８】
また、本発明の弾性波素子において、前記給電配線部に含まれる電極に電気的に接続され、前記第３の媒質で被覆されないように形成された端子電極を、さらに備え、前記端子電極は、チタンおよび金で形成されている構成とすることができる。このような構成とすることで、金バンプを実現することができるとともに、チタンは密着性が良いため端子電極と給電配線部に含まれる電極とを確実に接続することができる。
【００３９】
また、本発明の弾性波素子において、前記給電配線部は、前記共振器を構成する電極と同じ電極を内含する構成とすることができる。このような構成とすることで、共振器と給電配線部を構成している電極とを同時に形成することができ、製造工数を削減することができる。
【００４０】
また、本発明の弾性波素子の製造方法において、前記第５の工程において、前記第３の媒質は、スパッタ法、真空蒸着法、または化学蒸着法で形成される方法とすることができる。
【００４１】
また、本発明の弾性波素子の製造方法において、前記給電配線部は、リフトオフ法によりパターニングされる方法とすることができる。このような方法とすることにより、給電配線部における順テーパ部分を容易に形成することができる。
【００４２】
（実施の形態）
〔１．弾性波素子の構成〕
図１Ａは、実施の形態１における弾性波素子の構成を示す。図１Ｂは、図１ＡにおけるＺ−Ｚ部分の断面である。
【００４３】
弾性波素子１は、共振器２、給電配線部３、圧電基板４、第２の媒質５、第３の媒質６、端子電極７を含む。なお、図１Ａにおいて、図示を明瞭にするために、第３の媒質６の図示は省略した。また、図１Ａにおいて、図示を明瞭にするために、給電配線部３及び端子電極７に領域ハッチングを付与した。
【００４４】
共振器２は、圧電基板４上に形成されている。また、共振器２は、通電することにより所定周波数で振動する櫛歯電極２ａと、櫛歯電極２ａの両側に隣接配置され櫛歯電極２ａで発生した振動を反射する反射器２ｂとで構成されている。また、櫛歯電極２ａ及び反射器２ｂの厚さは、例えば１００〜３００ｎｍとした。
【００４５】
給電配線部３は、各共振器２を電気的に接続するように圧電基板４上に形成されている。給電配線部３は、図１Ｂに示すように電極３５を覆うように第１層３１，第２層３２，第３層３３が形成されている。また、給電配線部３は、少なくとも第１層３１の上面の幅方向の寸法は、電極３５の幅方向の寸法よりも大きく形成されている。第２層３２は、電気抵抗が低い銅（Ｃｕ）で構成することが好ましい。第１層３１及び第３層３３は、第２層３２を挟持するように形成され、腐食に対して耐性を持つ金属材料で構成されている。第１層３１及び第３層３３の材料としては、チタン（Ｔｉ），クロム（Ｃｒ），ニッケル（Ｎｉ），モリブデン（Ｍｏ），タンタル（Ｔａ），タングステン（Ｗ），白金（Ｐｔ），金（Ａｕ）のいずれか一つ、あるいは二つ以上から選択することができる。本実施の形態では、第１層３１及び第３層３３の材料として、腐食に対する耐性が高くかつ第２層３２や圧電基板４との密着性が高いＴｉを使用した。また、第１層３１及び第３層３３にＮｉを使用することで、低コストに実現することができる。また、図１Ｂに示すように、給電配線部３の側面３４は、圧電基板４の表面４ａに対する第１の角度θが鈍角となっている順テーパー状としている。なお、側面３４は、第１層３１のエッジ部３１ａから第３層３３のエッジ部３３ａ（圧電基板４と接する箇所）までの面を指している。また、本実施の形態では一例として、第１層３１の膜厚を１５０ｎｍ、第２層３２の膜厚を５００ｎｍ、第３層３３の膜厚を２０ｎｍ、第３の媒質６の膜厚を２μｍとした。したがって、給電配線部３の厚さは、櫛歯電極２ａ及び反射器２ｂの厚さよりも厚い。また、本実施の形態では、糊代の寸法Ｍを２〜３μｍとした。
【００４６】
圧電基板４（第１の媒質）は、共振器２，給電配線部３などが形成される基板である。また、圧電基板４は、例えばニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ₃）で形成されている。
【００４７】
第２の媒質５は、共振器２を被覆するように形成されている。また、第２の媒質５は、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ₂）で構成されている。また、第２の媒質５は、共振器２のみを被覆し、給電配線部３は放熱を考慮して被覆していない。また、ＳｉＯ₂の成膜は、化学蒸着法（ＣＶＤ法。CVD:Chemical Vapor Deposition）を用いることができるが、スパッタ法や真空蒸着法など他の成膜方法を用いても同様に成膜することができる。
【００４８】
第３の媒質６は、第２の媒質５で被膜された共振器２、および給電配線部３を覆うように形成される。また、第３の媒質６は、本実施の形態ではアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）で形成したが、例えば窒化シリコン（ＳｉＮ）やシリコンカーバイト（ＳｉＣ）で形成することもできる。
【００４９】
端子電極７は、電極３５に電気的に接続するように形成され、第３の媒質３５で被膜されず露出するように形成されている。また、端子電極７は、電気信号を入出力可能な入出力電極７ａと、接地電極７ｂと、ダミー電極７ｃとから構成されている。また、端子電極７は、Ａｕバンプを形成するため、Ａｕで形成されている。
【００５０】
〔２．弾性波素子の製造方法〕
図２Ａ，図３Ａ，図４，図５，図６は、本実施の形態の弾性波素子を製造する際の遷移を示す。図２Ｂ及び図３Ｂは、それぞれ図２Ａ及び図３ＡにおけるＺ−Ｚ部分の断面である。なお、図３Ａ、図４、図５、図６において、図示を明瞭にするために、給電配線部３、第２の媒質５、第３の媒質６、端子電極７に領域ハッチングを付与した。
【００５１】
まず、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、圧電基板４上に、共振器２を構成する電極と、給電配線部３の基礎となる電極３５を形成する。共振器２と電極３５とは、互いに電気的に接続するように形成される。また、共振器２と電極３５とは、同じ膜厚に形成するため、同時に形成することができる。
【００５２】
次に、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、電極３５を覆うように、Ｔｉを成膜し第３層３３を形成する。次に、第３層３３の上部に、Ｃｕを成膜し第２層３２を形成する。次に、第２層３２の上部に、Ｔｉを成膜し第１層３１を形成する。これにより、給電配線部３が完成する。この時、給電配線部３の側面３４が順テーパ形状となるように形成する。なお、給電配線部３の具体的な成膜方法については後述する。
【００５３】
次に、図４に示すように、共振器２を覆うように第２の媒質５を成膜する。本実施の形態では、第２の媒質５は、ＳｉＯ₂を用いた。また、第２の媒質５の成膜は、ＣＶＤ法を用いた。第２の媒質５の成膜後、圧電基板４上に残留している余分なＳｉＯ₂は、ドライエッチング法を用いて除去した。
【００５４】
次に、図５に示すように、圧電基板４上に第３の媒質６を成膜する。この時、第３の媒質６は、給電配線部３の入出力電極７ａ、接地電極７ｂ、およびダミー電極７ｃを形成する領域以外の部分を覆うように成膜する。また、本実施の形態では、第３の媒質６のパターニングは、リフトオフ法を用いた。
【００５５】
次に、図６に示すように、第３の媒質６上の露出させた給電配線部３の所定の位置に入出力電極７ａと接地電極７ｂを形成する。また、第３の媒質６上の露出させた圧電基板４上の所定の位置にダミー電極７ｃを形成する。入出力電極７ａ、接地電極７ｂ、およびダミー電極７ｃは、Ａｕバンプを形成するためＡｕで形成した。また、入出力電極７ａ、接地電極７ｂ、およびダミー電極７ｃは、同一材料で同じ膜厚に形成するため、同時に形成することができる。
【００５６】
〔２−１．給電配線部３の形成方法〕
図１Ｂに示すように、側面３４が順テーパ形状の給電配線部３は、既存のリフトオフ工程で形成することができる。図７Ａ〜図７Ｄは、リフトオフ工程を用いた給電配線部３を形成する際の遷移を示す。
【００５７】
まず、図７Ａに示すように、圧電基板４上にレジスト９を塗布する。なお、本実施の形態では、信越化学社製リフトオフ用レジスト「ＳＩＰＲ−９６８４Ｈ−５．０」を使用した。
【００５８】
次に、図７Ｂに示すように、圧電基板４上に塗布されているレジスト９に対して、露光現像処理を行い、給電配線部３に対応する部分を除去するとともに、断面形状が逆テーパ形状の傾斜部９ａを形成する。
【００５９】
次に、図７Ｃに示すように、金属材料で構成された給電配線部３を形成する。具体的には、圧電基板４上の所定の位置に対して、矢印Ａに示す方向にＴｉを成膜し、第３層３３を形成する。次に、第３層３３の表面に対して、矢印Ａに示す方向にＣｕを成膜し、第２層３２を形成する。次に、第２層３２の表面に対して、矢印Ａに示す方向にＴｉを成膜し、第１層３１を形成する。この時、レジスト９に逆テーパ形状の傾斜部９ａが形成されていることで、給電配線部３の端部３４の形状は順テーパ形状となる。
【００６０】
次に、図７Ｄに示すように、レジスト９を除去して不要な金属膜を除去することで、給電配線部３が完成する。
【００６１】
なお、上記成膜方法では、給電配線部３の成膜は、矢印Ａに示すように圧電基板４に対して垂直方向から実施したが、図７Ｅに示すように第１層３１の成膜方向のみ斜め方向（矢印Ｂに示す方向）から実施してもよい。図７Ｅに示すように、第２層３２及び第３層３３の成膜後、第１層３１を矢印Ｂに示す方向にＴｉを成膜する方法としたことにより、図７Ｆに示すように第１層３１を構成するＴｉ膜を圧電基板４の表面４ａに至るまで成膜することができるため、第１層３１で給電配線部３の表面全体を覆うことができる。したがって、比較的腐食に弱いＣｕで形成された第２層３２を第１層３１のＴｉ膜で隠蔽することができるため、腐食に強い給電配線部３を形成することができる。
【００６２】
図８は、給電配線部３上に第３の媒質６を成膜した時の給電配線部３近傍の要部断面図である。図８に示すように、給電配線部３の側面３４を順テーパ形状とすることにより、空隙８の発生を抑制することができる。空隙８の発生を抑制することにより、空隙８が第３の媒質６の表面６ａまで到達することを防ぐことができるため、外部から給電配線部３へ水分が侵入することを防ぐことができ、給電配線部３の腐食を防ぐことができる。
【００６３】
また仮に、空隙８を介して給電配線部３まで水分が浸入したとしても、給電配線部３の第１層３１及び第３層３３が腐食に強い金属で形成されているため、第２層３２の腐食を防ぐことができる。
【００６４】
なお、本実施の形態は、給電配線部３における腐食を防止する構成としたが、端子電極７（図４参照）においても、同様の作用効果を得ることができる。図９は、端子電極７（図６におけるＶ−Ｖ部分）の断面を示す。図９に示すように、端子電極７は、例えばＡｕで構成された第１層１７ａと、例えばＴｉで構成された第２層１７ｂとが積層されて構成されている。第２層１７ｂは、給電配線部３を覆うように形成されている。第１層１７ａは、第２層１７ｂを覆うように形成されている。また、端子電極７における給電配線部３も、給電配線部３の他の部分と同様に側面３４を順テーパ形状としている。
【００６５】
このように、端子電極７における給電配線部３の側面３４を順テーパ形状とすることで、第１層１７ａ及び第２層１７ｂを形成する際に空隙が発生することを抑制することができ、給電配線部３への水分の侵入を防ぎ、給電配線部３の腐食を防ぐことができる。また、第２層１７ｂをＴｉで構成したことにより、第１層１７ａと給電配線部３の第１層３１との密着性を向上させることができる。
【００６６】
〔３．デュープレクサの構成〕
携帯電話端末、ＰＨＳ（Personal Handy-phone System）端末、無線ＬＡＮシステムなどの移動体通信（高周波無線通信）には、デュープレクサが搭載されている。デュープレクサは、通信電波などの送信機能及び受信機能を持ち、送信信号と受信信号の周波数が異なる無線装置において用いられる。
【００６７】
図１０は、本実施の形態の弾性波素子を備えたデュープレクサの構成を示す。デュープレクサ５２は、位相整合回路５３、受信フィルタ５４、および送信フィルタ５５を備えている。位相整合回路５３は、送信フィルタ５５から出力される送信信号が受信フィルタ５４側に流れ込むのを防ぐために、受信フィルタ５４のインピーダンスの位相を調整するための素子である。また、位相整合回路５３には、アンテナ５１が接続されている。受信フィルタ５４は、アンテナ５１を介して入力される受信信号のうち、所定の周波数帯域のみを通過させる帯域通過フィルタで構成されている。また、受信フィルタ５４には、出力端子５６が接続されている。送信フィルタ５５は、入力端子５７を介して入力される送信信号のうち、所定の周波数帯域のみを通過させる帯域通過フィルタで構成されている。また、送信フィルタ５５には、入力端子５７が接続されている。ここで、受信フィルタ５４及び送信フィルタ５５には、本実施の形態における弾性波素子１が含まれている。
【００６８】
以上のように、本実施の形態の弾性波素子１を受信フィルタ５４及び送信フィルタ５５に備えることで、弾性波素子１内の給電配線部３における腐食の発生を防止することができる。また、給電配線部３の断面積を大きくすることで、電気抵抗を低くすることができる。よって、信頼性が高いデュープレクサを実現することができる。
【００６９】
〔４．通信モジュールの構成〕
図１１は、本実施の形態の弾性波素子を備えた通信モジュールの一例を示す。図１１に示すように、デュープレクサ５２は、受信フィルタ５４と送信フィルタ５５とを備えている。また、受信フィルタ５４には、例えばバランス出力に対応した受信端子６２ａ及び６２ｂが接続されている。また、送信フィルタ５５には、パワーアンプ６３が接続されている。ここで、受信フィルタ５４及び送信フィルタ５５には、本実施の形態における弾性波素子１が含まれている。
【００７０】
受信動作を行う際、受信フィルタ５４は、アンテナ端子６１を介して入力される受信信号のうち、所定の周波数帯域の信号のみを通過させ、受信端子６２ａ及び６２ｂから外部へ出力する。また、送信動作を行う際、送信フィルタ５５は、送信端子６４から入力されてパワーアンプ６３で増幅された送信信号のうち、所定の周波数帯域の信号のみを通過させ、アンテナ端子６１から外部へ出力する。
【００７１】
以上のように、本実施の形態の弾性波素子１を、通信モジュールの受信フィルタ５４及び送信フィルタ５５に備えることで、弾性波素子１内の給電配線部３における腐食の発生を防止することができる。また、給電配線部３の断面積を大きくすることで、電気抵抗を低くすることができる。よって、信頼性が高い通信モジュールを実現することができる。
【００７２】
なお、図１１に示す通信モジュールの構成は一例であり、他の形態の通信モジュールに本発明の弾性波素子あるいはデュープレクサを搭載しても、同様の効果が得られる。
【００７３】
〔５．通信装置の構成〕
図１２は、本実施の形態の弾性波素子を備えた通信装置の一例として、携帯電話端末のＲＦブロックを示す。また、図１２に示す構成は、ＧＳＭ（Global System for Mobile Communications）通信方式及びＷ−ＣＤＭＡ（Wideband Code Divition Multiple Access）通信方式に対応した携帯電話端末の構成を示す。また、本実施の形態におけるＧＳＭ通信方式は、８５０ＭＨｚ帯、９５０ＭＨｚ帯、１．８ＧＨｚ帯、１．９ＧＨｚ帯に対応している。また、携帯電話端末は、図１２に示す構成以外にマイクロホン、スピーカー、液晶ディスプレイなどを備えているが、本実施の形態における説明では不要であるため図示を省略した。ここで、受信フィルタ５４，７６，７７，７８，７９，送信フィルタ５５には、本実施の形態における弾性波素子１が含まれている。
【００７４】
まず、アンテナ７１を介して入力される受信信号は、その通信方式がＷ−ＣＤＭＡかＧＳＭかによってアンテナスイッチ回路７２で、動作の対象とするＬＳＩを選択する。入力される受信信号がＷ−ＣＤＭＡ通信方式に対応している場合は、受信信号をデュープレクサ５２に出力するように切り換える。デュープレクサ５２に入力される受信信号は、受信フィルタ５４で所定の周波数帯域に制限されて、バランス型の受信信号がＬＮＡ７３に出力される。ＬＮＡ７３は、入力される受信信号を増幅し、ＬＳＩ７５に出力する。ＬＳＩ７５では、入力される受信信号に基づいて音声信号への復調処理を行ったり、携帯電話端末内の各部を動作制御する。
【００７５】
一方、信号を送信する場合は、ＬＳＩ７５は送信信号を生成する。生成された送信信号は、パワーアンプ７４で増幅されて送信フィルタ５５に入力される。送信フィルタ５５は、入力される送信信号のうち所定の周波数帯域の信号のみを通過させる。送信フィルタ５５から出力される送信信号は、アンテナスイッチ回路７２を介してアンテナ７１から外部に出力される。
【００７６】
また、入力される受信信号がＧＳＭ通信方式に対応した信号である場合は、アンテナスイッチ回路７２は、周波数帯域に応じて受信フィルタ７６〜７９のうちいずれか一つを選択し、受信信号を出力する。受信フィルタ７６〜７９のうちいずれか一つで帯域制限された受信信号は、ＬＳＩ８２に入力される。ＬＳＩ８２は、入力される受信信号に基づいて音声信号への復調処理を行ったり、携帯電話端末内の各部を動作制御する。一方、信号を送信する場合は、ＬＳＩ８２は送信信号を生成する。生成された送信信号は、パワーアンプ８０または８１で増幅されて、アンテナスイッチ回路７２を介してアンテナ７１から外部に出力される。
【００７７】
以上のように、本実施の形態の弾性波素子１を通信装置に備えることで、弾性波素子１内の給電配線部３における腐食の発生を防止することができる。また、給電配線部３の断面積を大きくすることで、電気抵抗を低くすることができる。よって、信頼性が高い通信装置を実現することができる。
【００７８】
〔６．実施の形態の効果、他〕
本実施の形態のように、給電配線部３の側面３４を順テーパ形状とすることにより、給電配線部３における腐食の発生を防止することができる。すなわち、給電配線部３の側面３４を順テーパ形状とすることにより、空隙８の発生を抑制することができるため、外部から給電配線部３へ水分が侵入することを防ぐことができ、給電配線部３の腐食を防ぐことができる。
【００７９】
また、本実施の形態のように、給電配線部３における第１層３１と第３層３３とを腐食に対する耐性が高い材料で形成することにより、仮に、空隙８を介して給電配線部３まで水分が浸入したとしても、第２層３２の腐食を防ぐことができる。
【００８０】
また、給電配線部３は、共振器２と同時に形成される電極３５に加えて、第１層３１と第２層３２と第３層３３とからなる積層構造とすることにより、通電部分の断面積を大きくすることができ、給電配線部３における電気抵抗を低くすることができる。したがって、信頼性が高い弾性波素子を実現することができる。
【００８１】
また、本実施の形態において、給電配線部３の側面３４と圧電基板４の表面４ａとでなす第１の角度θ（図１Ｂ参照）は、共振器２における電極３５の側面と圧電基板４の表面４ａとでなす第２の角度（本実施の形態ではほぼ９０度）よりも大きく形成されている。このように、膜厚が厚い給電配線部３において側面３４の傾斜角を小さくすることで、成膜時に空隙８が発生するのを抑えることができる。また、共振器２における電極３５は、膜厚を薄くして形成するため、電極３５を形成するための材料が少なくてすみ、コストダウンすることができるとともに、弾性波素子１を小型化することができる。
【００８２】
また、本実施の形態において、給電配線部３の第２層３２をＣｕで形成したことにより、電気抵抗を低くすることができる。
【００８３】
また、本実施の形態において、給電配線部３をＳｉＯ₂で形成された第２の媒質５で覆わず、例えばアルミナで形成された第３の媒質６で覆う構成としたことにより、給電配線部３において発生した熱を放熱することができる。特に、第３の媒質６を熱伝導性に優れたアルミナで構成することにより、優れた放熱効果を得ることができる。また、図６に示すように第３の媒質６は、表面積が広いため効率よく放熱することができ、温度特性に優れた弾性波素子を実現することができる。
【００８４】
また、本実施の形態では、共振器２を構成する電極と、給電配線部３に含まれる電極３５とを同時に形成することができるため、製造工数を削減することができる。
【００８５】
また、本実施の形態では、給電配線部３はリフトオフ法によりパターニングする方法を用いて形成したことにより、給電配線部３の側面における順テーパ形状を容易に形成することができる。
【００８６】
なお、本実施の形態において、給電配線部３は、図７Ｆに示すように側面３４を第１層３１で覆うように形成してもよい。このように形成することで、比較的腐食に対する耐性が低い第２層３２を隠蔽することができるため、仮に空隙８を介して給電配線部３に水分が侵入したとしても、腐食の発生を確実に抑えることができる。
【００８７】
また、本実施の形態において、第１層３１及び第３層３３を耐腐食性が高いＴｉで形成することにより、給電配線部３の腐食を防ぐことができる。また、Ｔｉは他の金属材料に対する密着性が高いため、第１層３１及び第３層３３をＴｉで形成することにより、給電配線部３を構成する各層の相互の密着性を高くすることができるとともに、給電配線部３と圧電基板４との密着性を高くすることができる。また、第１層３１及び第３層３３をＮｉで形成することにより、コストを抑えることができる。
【００８８】
また、本実施の形態では、第３の媒質６をＣＶＤ法を用いて成膜する構成としたが、スパッタ法、真空蒸着法を用いても同様に実現することができる。
【００８９】
また、本実施の形態では、第３の媒質６をアルミナで形成したが、窒化シリコンやシリコンカーバイトで形成しても、同様に実現することができる。
【００９０】
なお、本発明の弾性波素子、デュープレクサ、またはそれを備えた通信モジュールを適用可能な通信装置は、携帯電話端末、ＰＨＳ端末などがある。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
本発明は、共振器、及び各共振器を接続する給電配線部を備えた弾性波素子に有用である。また、そのような弾性波素子を備えたデュープレクサ、通信モジュール、通信装置に有用である。

Claims

弾性波を励振する電極を含む共振器と、
前記共振器を電気的に接続するように配された給電配線部と、
前記共振器及び前記給電配線部が表面に形成された第１の媒質と、
前記第１の媒質上において前記共振器を覆うように形成された第２の媒質と、
前記第１の媒質上において少なくとも前記第２の媒質及び前記給電配線部を覆うように形成された第３の媒質とを備え、
前記給電配線部は、
前記第１の媒質の表面に接している側面と、前記第１の媒質の表面とでなす第１の角度が、鈍角に形成され、
前記第１の媒質の表面に形成された第３層と、前記第３層の上部に形成された第２層と、前記第２層の上部に形成された第１層とから構成され、
前記第１層及び前記第３層は、前記第２層よりも耐腐食性が高い材料で形成されている、弾性波素子。
前記給電配線部に電気的に接続され、前記第３の媒質で被覆されないように形成された端子電極を、さらに備え、
前記端子電極は、チタンおよび金で形成されている、請求項１記載の弾性波素子。
第１の媒質上にレジストを塗布する第１の工程と、
前記第１の媒質上に給電配線部を形成可能なように、前記レジストをパターニングする第２の工程と、
前記第１の媒質上に前記給電配線部を構成する材料を成膜する第３の工程と、
前記レジストを除去する第４の工程と、
前記給電配線部を覆うように第３の媒質を成膜する第５の工程とを備え、
前記第２の工程において、前記第１の媒質の表面と、パターニング後の前記レジストにおいて前記第１の媒質に接する側面とでなす角度が、鋭角になるように前記レジストのパターニングを行い、
前記第３の工程において、前記給電配線部は、前記鋭角にパターニングされた前記レジストによって、前記第１の媒質の表面に接している側面と前記第１の媒質の表面とでなす第１の角度が鈍角に形成される、弾性波素子の製造方法。
請求項１、２のいずれかに記載の弾性波素子を備えた、デュープレクサ。
請求項４に記載のデュープレクサを備えた、通信モジュール。
請求項５に記載の通信モジュールを備えた、通信装置。