弹性表面波装置及其制造方法

专利名称：弹性表面波装置及其制造方法
技术领域：
本发明涉及具有实施电信号与弹性表面波之间转换的帘状电极的弹性表面波装置，尤其涉及对应低频的小型弹性表面波装置。
背景技术：
近年来，在便携电话与电视接收机等的电子器件及通信器件中，弹性表面波装置(以下称为“ SAW(Surface Acoustic Wave)装置”)被作为共振子及带通滤波器等使用。
图15是表示现有的SAW装置的一例的平面图。
该SAW装置1是一种单端口型SAW共振子，配有压电基片2与作为帘状电极的梳状电极(IDT(inter Digital Transducer叉指式换能器))3及反射器4。
压电基片2利用比如水晶形成矩形片状。IDT3及反射器4在压电基片2的表面上通过导体金属蒸镀或溅射等方法形成薄膜状，通过影印法等以帘状形式形成。
具体地说，IDT3按照多个电极指3a按规定间距并排设置，长度方向上的各端部被互相短路的形式形成。即，2个梳状电极的各梳齿部分按照相隔规定距离互相交错插入的方式形成。该IDT3具有通过被电连接的外部端子5，实施电信号与弹性表面波(SAW)之间的转换的功能。
反射器4按照多个导体条4a按规定间距并排设置，长度方向上的各两个端部被短路的形式形成。因此，比如同一构成的2个反射器4按照导体条4a与IDT3的电极指3a平行，而且在与弹性表面波的传播方向，即IDT3的电极指3a的长度方向正交的方向上相隔规定的距离夹持IDT3的原则被形成。该反射器4具有对由IDT3传来的弹性表面波进行反射，把弹性表面波的能量封闭在内部的功能。
在上述构成下，电信号在通过外部端子5输入到IDT3内后，通过压电效果被转换成弹性表面波。该弹性表面波在与IDT3的电极指3a的长度方向正交的方向上被传播，被从IDT3的两侧向反射器4放射。此时，具有由压电基片2的材质、电极厚度及电极宽度等决定的传播速度和等于IDT3的电极指3a的电极周期d0的波长的弹性表面波被以最大强度激励。该弹性表面波通过反射器4被多级反射，返回IDT3，被转换成具有共振频率附近的频率(工作频率)的电信号，从IDT3通过外部端子5被输出。
不过，上述说明的现有的技术中，存在以下问题。
近年来，搭载SAW装置的各种信息设备类等有极小型化的倾向，根据搭载设备的目的，与高频对应的SAW装置及对应低频的SAW装置等的各种SAW装置也有被小型化的必要。
这里，作为SAW装置中所采用的弹性表面波的种类，有所谓瑞利波和所谓SH波(Share Horizontal Wave)。
上述表面弹性波，比如其传播速度在瑞利波的场合下，在ST截割水晶X传输波中是3150m每秒，在SH波的场合下，在36度旋转Y截割水晶Y传输波中是5000m每秒。
由于SAW装置的频率f＝v/λ(v＝压电基片的音速，λ＝振动波的波长)，因而如果频率f降低，波长将变长，IDT的间隔便增大。因此，在使对应低频的SAW装置小型化方面，采用速度较慢的瑞利波的必要性将提高。
此外，该瑞利波与SH波还有以下特性上的不同。
图16是说明压电基片2中瑞利波的变位成分的附图，瑞利波具有在沿传输方向A传播的同时，沿压电基片2的深度方向传播的变位成分U3和沿与此正交的方向处在压电基片2表面上的变位成分U1，总体来看，类似于水面的竖波。
与此相对，图17是说明压电基片2中SH波的变位成分的附图，SH波中，沿传输方向A传播的同时，在与此正交方向上传输的变位成分U2几乎占据了主要部分，从上看与图18相似。
此外，用于传输SH波和瑞利波的压电基片虽然可以采用比如相同的水晶，但如图19所示，后述的截割角方位与传输方向有不同。因此，在传输图19中压电基片的截割角方位(φ，θ，ψ)处于(0，126，90)的SH波的水晶基片场合下，与图20所示的坐标对应的SH波的U1，U2，U3的相对变位成分在横轴上通过波长对图20的Z方向规格化表示，纵轴代表相对变位，由图21表示。
此外，图22是按各变位成分同样表示作为用于传输瑞利波的压电材料，图19的压电基片的截割角方位(φ，θ，ψ)处于(0，123，0)场合下的相对变位U1，U2，U3的附图。
这样，在瑞利波的场合下，与SH波相比，压电材料深度方向Z的变位U3的变位逐渐减小。
此外，虽然已知由于SH波是横波，因而可以通过压电基片2的弹性表面波的传播方向的垂直端面反射，但瑞利波在压电基片2的弹性表面波的传播方向端面被转换成体波，不再返回。
考虑到上述情况，在制造对应低频的小型SAW装置的场合下，虽然有必要采用用于传输瑞利波的压电材料，但由于该弹性表面波不能由基片端面反射，因而为封闭能量，必须采用反射器。
而且，由于有必要通过该反射器十分有效地反射弹性表面波，因而有必要通过多个导体条形成反射器，因而必须采用具有很大面积的压电基片，从而存在一个在小型化方面有限制的问题。

发明内容
本发明的目的是通过解决上述问题，提供可在压电基片的端面反射瑞利波，减少用于形成反射器的导体条的根数，可以小型形成的对应低频的弹性表面波装置及其制造方法。
上述目的通过下述弹性表面波装置来实现，即依据权利要求1的发明，该弹性表面波装置配有传送瑞利波的矩形片状压电基片；在该压电基片上形成帘状电极而设置的梳状电极及反射器，其中上述压电基片的至少表面侧的短边端面，在来自上述反射器端部的导体条的应力波的假想波节位置，作为与上述导体条大致平行的垂直平滑面，形成对上述应力波进行反射的反射端面。
依据权利要求1的构成，在传输瑞利波的矩形片状压电基片上，形成有梳状电极及反射器。在该场合下，通过压电基片的至少表面侧的短边端面形成规定形状的端面，可用该端面反射在压电基片上传播的弹性表面波。因此，由于通过利用压电基片的端面反射弹性表面波，只利用反射器的功能不反射所有的弹性表面波也可以，因而可以减少其反射器的导体条数量，可使压电基片小型化。
在此，根据本发明者等的研究，瑞利波的弹性表面波通过压电基片端面被反射的条件如下。
经发现，通常在传输瑞利波的SAW装置中，弹性表面波在其传播方向上的端面上被转换成体波，不返回。但在压电基片上设置梳状电极及反射器的场合下，在规定条件下，从梳状电极出来传播的弹性表面波与通过反射器反射的反射波汇合后，成为作为向压电基片深度方向的单纯单振波的应力波，被从反射器向压电基片端面反射。
为实现这样的现象，第1，压电基片端面的位置要处于来自反射器端部导体条的应力波的假想波节的位置。在该场合下，在压电基片的端面上，由于满足端面自由的边界条件，反射波不妨碍压电基片的振动，因而可认为不会发生造成振动能量分散的散乱体波。而且，为使压电基片的端面恰当地使反射波返回，该端面有必要与梳状电极及反射器的导体条大致平行。由此，反射波向正确的方向反射。此外，压电基片的端面有必要成为垂直的平滑面。由此，反射波不会被漫反射。
这样，在权利要求1的SAW装置中，由于可通过端面反射在压电基片上传播的弹性表面波，因此，由于只利用反射器的功能不反射所有的弹性表面波也可以，因而可减少其反射器的导体条数量，可实现压电基片的小型化。
权利要求2中记载的发明的特征在于在权利要求1的构成中，上述反射端面从反射器端部的导体条的基础端部至上述反射端面的距离B由算式B＝(n×PR)±(PR/2)×δ(式中，n＝整数，PR＝λ/2，δ＝容许值，λ＝瑞利波的波长)规定。
依据权利要求2的构成，通过求出满足从反射器端部的导体条的基础端部至上述反射端面的距离B为B＝(n×PR)±(PR/2)×δ(式中，n＝整数，PR＝λ/2，δ＝容许值，λ＝瑞利波的波长)的条件的位置，可以把反射端面的位置恰当地确定在上述应力波的假想波节位置上。
权利要求3中记载的发明的特征在于在权利要求2的构成中，上述容许值δ，在使梳状电极的电极指的对数保持一定时，与上述反射器的导体条数对应确定。
依据权利要求3的构成，当求反射端面的位置时，可与反射器的导体条数对应，考虑尺寸精度。
权利要求4中记载的发明的特征在于在权利要求1至3的构成中，上述反射端面，在上述应力波的假想波节位置，被设置在与上述压电基片表面有一定距离的深度，反射端面的下端设有梯状部。
依据权利要求4的构成，由于要求严密的位置精度的反射端面的形成被限定在压电基片表面的一定深度上，因而在通过作为除此之外的位置的梯状部的切割而形成的场合下，较容易实施切割工序。
权利要求5中记载的发明的特征在于在权利要求1至4的构成中，上述反射端面，在从形成压电材料的薄片上按照形成各压电基片的大小被切割时形成，至少与上述反射端面对应的部分通过蚀刻形成。
依据权利要求5的构成，要求严密的位置精度的反射端面的形成与比如由刀片切割等相比，易于保证良好的精度。此外，由于可以避免由于刀片切片所产生的碎屑，因而可使反射端面形成平滑面。
此外依据权利要求5的构成，即使在薄片上形成多个SAW装置的场合下，也可以通过蚀刻一次性形成反射端面。因此与比如通过切片依次形成反射端面的场合相比，可缩短制造时间，同时还可以削减制造成本。
权利要求6中记载的发明的特征在于在权利要求1至5的构成中，上述反射端面，在上述压电基片的表面侧，由在上述反射器外侧沿上述反射器形成的沟槽部的内侧面构成。
依据权利要求6的构成，可以在压电基片表面的外周边缘确保平坦部分。由此，可以确保与被结合在压电基片表面的外周边缘部的盖部件的气密性。因此可以使SAW传输面保持气密性。
权利要求7中记载的发明的特征在于用于反射从压电基片上的梳状电极放射的在上述压电基片表面传播的瑞利波并使之返回至上述梳状电极的上述压电基片的反射端面通过蚀刻在规定的位置上形成。
依据权利要求7的构成，要求严密的位置精度的反射端面的形成与比如由刀片切片等相比，易于保证良好的精度。此外，由于可以避免由于刀片切片所产生的碎屑，因而可使反射端面形成平滑面。
而且依据权利要求7的构成，即使在薄片上形成多个SAW装置的场合下，也可以通过蚀刻一次性形成反射端面。因此与比如通过切片依次形成反射端面的场合相比，可缩短制造时间，同时还可以削减制造成本。
权利要求8中记载的发明的特征在于在权利要求7的构成中，具有在上述压电基片的表面形成电极材料覆膜的工序、在上述电极材料覆膜上产生第1图案，形成反射端面形成用掩模的工序、利用上述反射端面形成用掩模，通过蚀刻形成上述反射端面的工序、在上述电极材料覆膜上产生第2图案，形成电极的工序。
依据权利要求8的构成，利用用于形成电极的电极材料覆膜制成反射端面形成用掩模，对压电基片进行蚀刻，形成反射端面。由此，便没有必要另外形成用于制作反射端面形成用掩模的掩模材料覆膜，也没有必要除去掩模材料覆膜。因此可以缩短制造时间，同时还能削减制造成本。
权利要求9中的发明的特征在于在权利要求7或8的构成中，上述蚀刻是干蚀刻。
依据权利要求9的构成，可实施各向异性蚀刻。因此能以良好的精度形成位置精度要求严格的反射端面。
权利要求10中的发明的特征在于在权利要求8的构成中，上述第1图案产生工序由光刻工序和利用在该光刻工序中形成的掩模对上述电极材料覆膜进行蚀刻的工序构成。
权利要求11中的发明的特征在于在权利要求8的构成中，上述第2图案产生工序由光刻工序和利用在该光刻工序中形成的掩模对上述电极材料覆膜进行蚀刻的工序构成。
依据权利要求10或11的构成，能以良好的精度形成位置精度要求严格的反射端面。
权利要求12中的发明的特征在于在权利要求11的构成中，上述第2图案产生工序中的光刻工序，是在利用在上述第1图案产生工序中在上述电极材料覆膜上形成的对准标记，确定耐曝光用掩膜针对上述反射端面的相对位置后实施。
依据权利要求12的构成，可以正确实现在反射器最外侧的导体条中的基础端部与反射端面的相对位置关系。
权利要求13中的发明的特征在于利用权利要求7至11任一记载的弹性表面波装置的制造方法进行制造。
依据权利要求13的构成，可以制造出具有权利要求7至11中的构成下的效果的弹性表面波装置。


图1是表示本发明的SAW装置的第1实施方式的概略斜视图。
图2是图1的SAW装置的概略平面图。
图3是将图1的SAW装置的一部分放大表示的放大剖面图。
图4是说明用于求出图1的SAW装置的反射端面位置的方法的附图。
图5是将与图1的SAW装置对应的压电基片端部放大表示的概略剖面图。
图6是用于说明使图1的SAW装置的反射端面位置改变后的场合下的CI(晶体阻抗)值的附图。
图7是与图1中SAW装置的反射器电极数的变化对应，测量与SAW装置的反射端面位置有关的容许值δ的范围变化的曲线图。
图8是在图1的SAW装置的压电基片两端边涂布弹性材料，测量SAW装置的CI值的曲线图。
图9是表示把形成图1的SAW装置的压电基片的薄片切割成形成单个SAW装置的各压电基片的工序的附图。
图10是把图9的一部分放大表示的正面图。
图11是在图10的切割作业中，以横轴取E表示切片刀刃的厚度，以纵轴表示从导体条的各基础端至应形成的端面的距离C3的曲线图。
图12是以横轴表示SAW装置的设计频率，以纵轴表示与各频率对应的IDT及形成反射器中必要的导体条根数的场合下的压电基片大小的变化的曲线图。
图13是表示本发明的SAW装置的第2实施方式的概略平面图。
图14是表示本发明的SAW装置的第3实施方式的概略平面图。
图15是表示现有的SAW装置的概略平面图。
图16是用于说明在压电材料上传播的瑞利波的概念图。
图17是用于说明在压电材料上传播的SH波的概念图。
图18是用于说明在压电材料上传播的SH波的概略斜视图。
图19是表示传输瑞利波的压电材料与传输SH波的压电材料的结晶方位差异的附图。
图20是表示在压电材料上传输的弹性表面波的传输方向的附图。
图21是表示SH波的变位成分的相对变位的附图。
图22是表示瑞利波的变位成分的相对变位的附图。
图23是图5的SAW装置的总体图，(1)是平面图，(2)是沿C-C线的侧面剖面图。
图24是在薄片上通过蚀刻形成图23所示的SAW装置的方法的说明图。
图25是在反射器的外侧通过蚀刻形成有沟槽部的SAW装置的说明图，(1)是平面图，(2)是沿A-A线的侧面剖面图。
图26是在薄片上通过蚀刻形成图25所示的SAW装置的方法的说明图。
图27是ICP干蚀刻装置的说明图。
图28是图25所示的SAW装置的制造工序流程图。
图29是图25所示的SAW装置的制造工序的第1说明图。
图30是图25所示的SAW装置的制造工序的第2说明图。
图31是图25所示的SAW装置的制造工序的第3说明图。
图32是在薄片上形成图案的对准标记的平面图。
图33是在第2光掩模上绘制的对准标记的平面图。
图34是图32所示的对准标记与图33所示的对准标记重叠后状态的平面图。
图35是在图25所示的SAW装置中安装有盖部件状态下的侧面剖面图。
图36是SAW振荡器的平面图。
图37是通过蚀刻形成反射端面场合下的反射端面位置偏移的测量结果的曲线图。
图38是多个SAW装置中的CI值测定结果的曲线图，(1)是通过蚀刻形成了反射端面的SAW装置中的CI值的测定结果，(2)是未通过蚀刻形成反射端面的SAW装置中的CI值的测定结果。
实施方式以下基于附图对适合本发明的实施方式作以说明。
图1是表示本发明的SAW装置的第1实施方式的概略构成的斜视图。此外图2是与图1相同的SAW装置10的平面图，为便于理解说明要点，显示中对梳状电极(IDT)13及反射器14的导体条数进行了改动。
该SAW装置10配有压电基片12、作为帘状电极的梳状电极13以及反射器14。
压电基片12，作为压电材料，是在比如水晶、钽酸锂(LiTaO3)、铌酸锂(LiNbO3)等单晶基片和Si基片上形成了ZnO膜的基片等的多层膜基片等，如图19所示，按照产生传输瑞利波的结晶方位的原则被形成。压电基片12的形状比如如图所示，呈矩形片状，其各短边的端面15，16被确定在后文详述的位置上。
梳状电极(IDT)13及反射器14通过在压电基片12的表面上利用对铝及钛等导体金属进行蒸镀或溅射等形成薄膜状，并通过影印等形成帘状的方法形成。
具体地说，IDT13按照多个电极指13a被按照相隔间隔S的规定间距PT的2倍并列设置，长度方向上的各端部短路的原则形成。即2个梳状电极的各梳齿部分按照以规定距离互相交错插入的方式形成。该IDT31具有通过被电连接的图15所示的外部端子5实施电信号与弹性表面波(SAW)之间的转换的功能。
在IDT13的两侧，分别以间隙G相隔，设有反射器14，14。反射器14按照多个导体条14a与IDT13同样按相隔间隔S的规定间距被并排设置，长度方向上的各两个端部被短路的原则形成。
因此，比如同一构成的2个反射器14，14按照导体条14a与IDT13的电极指13a平行，而且在与弹性表面波的传播方向，即IDT13的电极指13a的长度方向正交的方向上相隔规定的距离夹持IDT13的原则被形成。该反射器14，14具有对由IDT13传来的弹性表面波进行反射，把弹性表面波的能量封闭在内部的功能。
这里，在本实施方式下，SAW装置10采用与比如106兆赫左右的低频对应形成的，IDT13的对数(成对的电极指13a的对数)为60对，反射器14的导体条数为105根的小尺寸芯片。
图3是将包括SAW装置10的反射器14与压电基片端面的一部分放大后显示的剖面图。
图3虽然表示反射器14的尺寸的一部分，但反射器14a的宽度P与14b相同，14a与14b均与间隔S同宽。此外包括反射器14a的宽度P(图2所示的电极指13a也几乎相同)与间隔S的PR被设定为λ/2(λ是表面弹性波的波长)。因此，间隔S与反射器14a的宽度P被分别设定为λ/4。
因此，间距P与电极指13a的宽度(导体条14a也同样)被分别设定为λ/4。此外，电极指13a的高度H大致处于H/λ＝0.02至0.04。
因此，在本实施方式下，压电基片12的至少表面侧的短边端面15，16通过被设定在来自上述反射器端部的导体条14b，14c的各应力波的各假想波节位置上，形成用于反射该应力波的反射端面。
以下对该反射端面15，16作详细说明。
在本实施方式下，如上所述，在形成与低频(比如106兆赫左右)对应的小型化SAW装置10中，把它作为压电基片12用于传输瑞利波。
在这种传输瑞利波的SAW装置中，如上所述，通常弹性表面波在其传播方向的端面上被转换成体波，不再返回。但经发现，在压电基片12上设置IDT13及反射器14的场合下，在规定条件下，由梳状电极输出传播的弹性表面波与通过反射器被反射的反射波汇合后，成为作为沿压电基片12深度方向上的单纯单振波的应力波T，被从反射器14向压电基片端面15，16出射。
作为形成上述反射端面的一个条件，图5所示的压电基片12的端面位置15(16)有必要成为来自反射器14端部的导体条14b，14c的图4所示应力波T的假想波节J的位置。
图4是说明用于求算该端面位置的方法的附图。
图4是作为该单振波的应力波T的波形的假想示意图。图中，该应力波T具有与表面弹性波相同的周期λ，在λ/2处，应力波T的波节J与波腹V交换。
因此，可成为反射端面的压电基片12的端面位置将成为如果以反射器14的端部的导体条14b，14c的内端部为基础端部，根据在每半个波长的位置上重复一次的应力波T的波节J的位置，反射端面位置＝n×PR ......算式(1)图5是将与图1的SAW装置10对应的压电基片12的端部放大表示的概略剖面图，即在该图中，应设置压电基片12的端面的位置是从位于反射器14的最外侧端部的导体条14b或14c的基础端部至外侧方向上相隔B距离处的位置。
距离B基于上述算式(1)，呈以下形式，
反射端面位置B＝(n×PR)±(PR/2)×δ ......算式(2)(式中，n是整数，δ是后述的容许值)。
此外，在图1及图2中，与距离B对应的B1与B2的大小差异因上述n数的差异而致，在满足上述算式(2)的场合下，B1与B2也可以相等。
通过在从位于上述反射器14的最外侧的端部上的导体条14b或14c的基础端部至外侧方向上相隔B距离处的位置上设置端面15，16，在压电基片12的端面上，由于能满足端面自由的边界条件，反射波不妨碍压电基片12的振动，因而认为不发生造成振动能量散逸的分散体波(scattering bulk wave)，可以反射弹性表面波。
此外，为使压电基片12的端面15，16能恰当地使反射波返回，该端面有必要与IDT13及反射器14的各电极指13a、导体条14a大致平行。这样，反射波可被向正确方向反射。
此外，压电基片12的端面15，16有必要成为垂直的平滑面。这样，反射波不能被漫反射。
此外，如图5所示，没有必要沿整个厚度设置压电基片12的反射端面15，16，比如，也可以将梯状部21除外，设置成该梯状部21的内侧垂直面。在该场合下，反射端面15，16的深度t与有关弹性表面波的传输的压电基片12的压电材料厚度对应，该深度t最好被设定得等于或大于λ/2。
此外，通过按照把图5所示的梯状部12除外的原则形成图1的SAW装置10的反射端面，可采用后述的制造方法，具有制造上的长处。
图6是基于上述算式(2)，求算出使n值变化后形成压电基片12的反射端面15，16场合下的SAW装置10的CI(晶体阻抗)值后的附图。
图6(a)表示把上述n值设为若干个整数4，5，6后的位置，图6(b)以曲线图形式表示在该各位置上设置反射端面15，16的场合下的CI值，横轴与反射端面15，16的位置变化对应，纵轴表示CI值。
如图6(b)所示，与上述算式(2)的各n值对应，CI值呈周期性变化。因此，比如，如果把图示的40Ω位置设定为容许线L，便可以确认各n值具有分别满足由(PR/2)·δ所表示的范围内的容许线L的容许值。
图7是表示模拟该容许值(PR/2)·δ范围的结果的附图，横轴代表与正负(PR/2)·δ相当的相对公差，纵轴代表CI值。即横轴的相对公差为0的场合表示(PR/2)的位置，向左右偏离该位置的位置相当于正负(PR/2)·δ。
该场合表示IDT13的电极指13a的数量被固定为80对(M＝80)，反射器14的导体条14a的根数(N)为80根的场合。把CI值的容许线L作为40Ω设定的场合下的切割位置公差大致为0.6。
图8所示为在与图1中说明的SAW装置10的相同构成下，把其端面15，16设置到按上述方法构成反射端面的位置上，尝试性地在压电基片12的两端边(反射端面15，16的区域)涂布弹性材料，比如硅酮，测量SAW装置10的CI值。此外图8所示是在同一条件下多次试验后的结果。
如图所示，在涂布前较小的CI值在涂布硅酮后增大。即到达反射端面15，16后的弹性表面波被弹性材料吸收，不被反射，不返回IDT13，结果是不能发挥封闭能量的作用，致使CI值增大。
在本实施方式的SAW装置10中，由于可以通过反射端面15，16反射基于在压电基片12上传输的瑞利波的弹性表面波，因而只利用反射器14的功能不能反射所有的弹性表面波也可以，因而可以减少其反射器14的导体条14a的数量，可以以小型化形成构成对应低频的SAW装置10的压电基片12。
图9及图10是表示本实施方式的SAW装置10的制造工序一部分的附图。
本实施方式下的SAW装置10的工序设置包括使由作为压电材料的比如水晶等形成的薄片20按照具有传输上述瑞利波所必需的结晶方位的构成形成，对该薄片20，按矩阵状形成多个IDT13和反射器14，14的多个电极指及导体条，上述工序与传统工序相同。
这样，在以矩阵状形成了上述多个IDT13与反射器14，14的薄片20的底面上，利用比如玻璃片涂上热融蜡等。接下来实施切割工序。
图9表示把薄片20切割成形成单个SAW装置10的各压电基片12的工序。即薄片20通过与各SAW装置10的长边方向平行的多个切割线C1及沿与此正交的方向的多个切割线C2被切割。
这里，沿切割线C1的切割工序由于与上述的压电基片12的反射端面15，16无关，因而无需达到与其功能有关的严密的精度，因此与现有的工序相同，比如，可以利用规定的刀片等进行适当切割。
与此相反，沿切割线C2的切割工序有必要按照使由沿各压电基片12的切割线C2的切割形成的端面作为反射端面15，16发挥作用的原则切割，有必要实施更精密的加工。
图10是从图9前面观看由该切割线C2切割的位置的放大图。
在图10的薄片20中，把在与长度方向邻接的压电基片12，12上形成的反射器14，14的各端部的导体条14b，14c的各基础端部之间的距离设为D，把从各端部的导体条14b，14c的各基础端部至应形成的端面的距离设为C，把用于切割的切片刀片23的刃厚设为E，把实际切割宽度设为F进行表示。
这样，如果假设把切割中心C4的位置设在上述距离D的中点上，则从各端部的导体条14b，14c的各基础端部至应形成的端面的距离C3根据上述算式(1)及图10的关系呈以下算式形式C3＝n×PR＝(D-E)/2 ......算式(3)这样，如果使切片刀片23的刃厚E与切割宽度F几乎相同，则根据各端部的导体条14b，14c的各基础端部之间的距离D与用于切割的切片刀片23的刃厚E之间的关系，从导体条14b，14c的各基础端部至应形成的端面之间的距离C3有必要满足n·PR的关系。
这样，在制作频率为106.25兆赫的SAW装置10时，为采用上述方法，把比如图10的各端部的导体条14b，14c的各基础端部之间的距离D设为比如312微米，切片刀片23的刃厚E定为150微米实施切割，以进行观察。
然而，将该场合下的各数值代入上述算式(3)内后，C3＝(D-E)/2＝(312.6-150)/2＝81.3(微米)从各端部的导体条14b，14c的各基础端部至应形成的端面的距离C3的最后结果是81.3(微米)。
根据该C3的结果是81.3(微米)，对是否基于与应力波的关系作为反射端面发挥作用进行一下探讨，由于应制造的SAW装置10的频率是106.25兆赫，因而波长λ为29.65微米。由于PR＝λ/2，所以根据PR＝29.65/2，得出PR为14.82(微米)。
这样，作成图11后可以看出，图11是其横轴代表切片刀片23的刃厚E，纵轴代表从导体条14b，14c的各基础端部至应形成的端面的距离C3的曲线图。从图11中可看出，纵坐标81.3(微米)几乎处于n＝5与n＝6的中间，与应力波T的波腹V相当，CI值较高。
因此，为使距离C3与应力波T的波腹J对应，根据曲线图，切片刀片23的刃厚E有必要再薄一些，比如138微米(C3＝87.3微米，n＝6)，或者再厚一些，比如167微米(C3＝72.8微米，n＝5)。
这样，在利用切片刀片23实施图10所示的切割的场合下，通过正确求出其刃厚E与切割宽度F之间的关系，也可以形成本实施方式下的反射端面15，16。
因此，参照图5可看出，上述正确的切片可以从压电基片12的表面切至深度t，如果在深度t前形成图10所示的U字型沟槽25，通过刃厚更薄一些的切片刀片把剩余部分从大致相当于切割中心C4的位置迅速切离，则可获得具有图5所示的端面形状的SAW装置10。
此外，如果最初不采用上述的切片刀片23，而通过比如规定的湿蚀刻或干蚀刻，形成上述的U字型沟槽25，则可以设置更正确的端面位置。因此，在该场合也同样，如果形成U字型沟槽25，通过刃厚更薄一些的切片刀片把剩余部分从大致相当于切割中心C4的位置迅速切离，则可获得具有图5所示的端面形状的SAW装置10。
图23是图5的SAW装置10的总体图。同图的(1)是平面图，同图的(2)是沿C-C线的侧面剖面图。另一方面，图24是在薄片上通过蚀刻形成多个SAW装置10的方法说明图。如图24中的影线所示，可以以切割线C2为中心线，在与上述的切割宽度F或切片刀片的刃厚E相同的宽度内，实施薄片的蚀刻。
如果通过上述方法制造图1的SAW装置10，可以把该反射端面制成保留图5所示的梯状部12的形状。该场合如上所述，由于如果从压电基片12的表面至深度t进行精度加工，则在以后可以利用精密度不太高的方法切割，因此便于制造。
图25是在反射器的外侧通过蚀刻形成了沟槽部的SAW装置的说明图。同图中的(1)是平面图，同图中的(2)是沿A-A线的侧面剖面图。
在图25的SAW装置50中，在反射器14的外侧沿反射器14形成沟槽部52，通过该沟槽部52的内侧面形成反射端面15，16。反射端面15，16的形成位置B设为与图5相同的位置。
此外，沟槽部52的长度s大于梳状电极13及反射器14的宽度w。由于在梳状电极13中，从其整个宽度上发射瑞利波，因而通过使沟槽部52的长度s大于梳状电极13的宽度w，在反射端面15，16中可以反射全部的瑞利波。
此外，沟槽部52的深度t与图5相同，形成深度超过λ/2。由于瑞利波在从压电基片12的表面至深度λ/2的范围内被传输，因而通过使沟槽部52的深度t超过λ/2，可以在反射端面15，16中反射全部瑞利波。
此外，沟槽部52的宽度r按照n×PR的宽度形成。这样，即使假设瑞利波从由沟槽部52的内侧侧面构成的反射端面15，16上通过，所通过的该瑞利波也会被沟槽部52的外侧侧面反射。因此，可以对瑞利波进行可靠的反射。
图26是在薄片上通过蚀刻形成多个SAW装置50的方法说明图。图26中影线所示薄片上的各SAW装置50的各沟槽部52通过蚀刻全部同时形成。
沟槽部52的蚀刻通过干蚀刻实施。在干蚀刻中，采用C4F8等的CF系气体、SF6等的SF系气体等含有氟的气体作为蚀刻气体使用。对该蚀刻气体进行等离子处理，生成氟基，通过利用该氟基对压电基片进行的处理，实施蚀刻。
此外，如果在蚀刻气体中加进氧气，则氟基的生成量将增加，等离子体浓度提高，可提高蚀刻率。此外，如果加进He与Ar等分子量较小的稀有气体，可以在低能耗下发生等离子体，同时可以维持所发生的等离子体。
在压电基片的干蚀刻中，可以采用以下说明的ICP干蚀刻装置。图27是ICP干蚀刻装置的说明图。作为ICP(诱导键合型等离子体)干蚀刻装置100，首先设置腔室102。此外在腔室102内设置搭载薄片20的平台104。另外设置用于对腔室102抽真空的真空泵106。
此外设置向腔室102内提供蚀刻气体的蚀刻气体提供单元112、提供惰性气体的惰性气体提供单元114、提供氧气的氧气提供单元116。另 一方面，设置将腔室102内使用后的气体排出的排气配管118。此外，排气配管118与图中未示出的排气泵连接，还与图中未示出的除害装置连接，可把上述使用后的气体向外部排出。
在腔室102的上部外侧，按照包绕腔室102的原则设置感应线圈122。感应线圈122与第1高频电源124连接。另一方面，载物台104与第2高频电源126连接。
这样，通过感应线圈122在腔室102内发生的磁场，蚀刻气体被实施等离子处理，生成氟基。此外，通过第2高频电源126在腔室100内发生的偏置电场，氟基从垂直上方作用到薄片20上，实施各向异性蚀刻。此外，如果采用上述的ICP干蚀刻装置100，可得到比如1～2微米/分的蚀刻率，在15～30分钟左右可完成沟槽部的蚀刻。
图28是图25所示的SAW装置50的制造工序流程图。图29、图30及图31是SAW装置50的制造工序说明图。此外以下各工序对于在同一薄片上形成的多个SAW装置50同时实施。
首先，如图29(1)所示，在压电基片12的表面，形成成为电极材料的Al等覆膜54(步骤70)。电极材料覆膜54的形成通过蒸镀法及溅射法等实施。
其次，在电极材料覆膜54上形成第1图案，形成反射端面形成用掩模(步骤72)。第1图案产生工序由光刻工序(步骤74)、电极材料覆膜蚀刻工序(步骤80)构成。在光刻工序中，可以采用通过光照曝光抗蚀膜的影印法。首先，如图29(2)所示，在电极材料覆膜54的表面涂布抗蚀膜56(步骤76)。其次，通过图中未示出的第1光掩模使抗蚀膜56曝光并显影(步骤78)。此外在第1光掩模上绘制出对压电基片12蚀刻的部分的形状。通过上述方法，如图29(3)所示，对电极材料覆膜54蚀刻的部分的抗蚀膜被除去。
其次，如图30(1)所示，把该抗蚀膜56作为掩模，对电极材料覆膜54实施蚀刻(步骤80)。在电极材料覆膜54的蚀刻中，也可以采用图27所示的ICP干蚀刻装置100。此外，在电极材料覆膜54是Al膜的场合下，作为蚀刻气体，可以采用四氯化碳(CCl4)及三氯化硼(BCl3)等含氯气体。通过使对上述气体进行等离子化处理后生成的氯基与Al膜进行反应，生成AlCl4，Al膜被除去。通过上述方法，电极材料覆膜54被形成图案，形成反射端面形成用掩模55。
其次，如图30(2)所示，把抗蚀膜56除去(步骤8 2)。抗蚀膜的除去通过采用臭氧水处理的方法等实施。此外在下述的反射端面形成工序中，也可以通过实施较长时间的压电基片12的蚀刻，同时除去抗蚀膜56。
其次，如图30(3)所示，利用反射端面形成用掩模55，对压电基片12进行蚀刻(步骤84)。在压电基片12的蚀刻中，可以采用图27所示的ICP干蚀刻装置100。具体的蚀刻顺序如下。
首先，在腔室102内的载物台104上载置已完成步骤82之前的处理的压电基片12(薄片20)。接下来，启动真空泵106，使腔室102内减压至0.02Torr(2.67Pa)左右。其次，向腔室102内供应各气体。即由蚀刻气体供应单元112以30sccm的流量供应C4F8气体，由稀有气体供应单元114以10sccm的流量供应Ar气体，由氧气供应单元116以2sccm的流量供应氧气。
接下来，把第1高频电源124的输出设定到1200W左右，对感应线圈122通电，使腔室102内发生磁场。这样，腔室内的Ar分子首先被活化，接下来活化后的Ar分子对C4F8发生冲撞，C4F8分子被活化。这样，由活化后的C4F8分子生成氟基。此外通过活化后的C4F8分子与氧分子发生的反应，有更多的氟基被生成。
接下来，把第2高频电源126的输出设定到300W左右，通过载物台104，在腔室102内产生偏置电场。这样，所生成的氟基受到力的作用，从垂直上方作用到压电基片12上。因此，压电基片12在水晶材料的场合下，成为SiF4，水晶材料被除去。通过上述过程，在压电基片12的垂直方向上实施各向异性蚀刻。此外，由于采用反射端面形成用掩模55，因而只在形成反射端面15，16的部分上实施蚀刻。
接下来，在电极材料覆膜54上形成第2图案，形成梳状电极及反射器等(步骤86)。第2图案产生工序与第1图案产生工序相同，也由光刻工序(步骤88)和电极材料覆膜的蚀刻工序(步骤96)构成。在光刻工序中，可以采用通过光照曝光抗蚀膜的影印法。首先，如图31(1)所示，在电极材料覆膜54的表面涂布抗蚀膜57(步骤90)。
接下来，实施针对压电基片12的第2光掩模的位置确定(步骤92)。作为其前提，在第1图案产生工序中，在薄片表面的任何位置上，先形成对准标记图案。此外，为能进行针对薄片的第2光掩模的旋转方向的位置确定，最好形成2个以上的对准标记图案。作为对准标记，可形成比如图32所示的标记58。即通过对深色的电极材料覆膜54的蚀刻，使浅色的薄片20的表面显示出十字型。此外，虽然十字型由4个正方形等间隔配置而成，但各正方形的配置间隔设为比如50微米。
另一方面，与薄片的标记5 8对应，在第2光掩模上也绘制对准标记。作为对准标记，可以形成比如图33所示的标记59。即在第2光掩模的透光部分上，以深色绘制与标记58的十字型相同形状的十字型59。十字型59虽然由2个长方形在中央重叠而成，但在构成十字型59的2个长方形的四角上，设有与各长方形的长边相距规定宽度的切口59a。该规定宽度与作为图5所示的反射端面形成位置的容许值的(PR/2)·δ一致。比如，在频率为106.25MHz的SAW装置中，在梳状电极的电极指的数量及反射器的导体条数分别设为80根，而且CI值设为40Ω以下的场合下的反射端面形成位置的容许值大约为5微米。
这样，如图34所示，使第2光掩模中的标记59的十字型与薄片中的标记58的十字型重合。这里，通过标记59的所有切口59a，在可分辨薄片20的浅色的位置上，固定第2光掩模。通过利用被如此固定的第2光掩模，实施第2图案产生工序，在第1图案产生工序中形成的反射端面的位置相对在第2图案产生工序中形成的电极位置成为容许值内的位置。
接下来，通过图中未示出的第2光掩模使抗蚀膜57曝光并显影(步骤94)。此外在第2光掩模中，所形成的电极图案形状与上述的掩模59同时被绘制。通过上述过程，如图31(2)所示，对电极材料覆膜54蚀刻的部分的抗蚀膜被除去。
接下来，如图31(3)所示，把该抗蚀膜57作为掩模，对电极材料覆膜54进行蚀刻(步骤96)。其具体方法与第1图案产生工序中的步骤80相同。通过以上过程，电极材料覆膜54被形成图案，形成梳状电极及反射器等。
最后，如图31(4)所示，除去抗蚀膜57(步骤98)。通过上述过程，SAW装置50完成。
在上文中，对采用用于形成电极的电极材料覆膜制成反射端面形成用掩模，对压电基片实施蚀刻的方法作了说明。但反射端面形成用掩模的制作方法并不局限于此，也可以形成电极材料覆膜以外的掩模材料覆膜，制成反射端面形成用掩模。在掩模材料中，可以采用Cr、Ag、钨等。
在该场合下，在步骤70中形成掩模材料覆膜，在步骤72的第1图案产生工序中，制作反射端面形成用掩模。这样，在步骤84中压电基片的蚀刻结束后，把通过掩模材料覆膜形成的反射端面形成用掩模除去。接下来，形成电极材料覆膜，实施步骤86的第2图案产生工序，制成电极。利用该方法，也可以形成与上述相同的SAW装置50。
图35是装有盖部件的SAW装置50的侧面剖面图。按上述方法形成的SAW装置50为防止由梳状电极13等的氧化所产生的频率变化，在使用中配有用于保持SAW传输面的气密性的盖部件60。盖部件60由玻璃基片等形成。在盖部件60的中央部分设有气室62，把梳状电极13等保持在氮气氛围中。此外在压电基片12表面的周边部，通过电极形成材料形成密封电极64。这样，通过使该密封电极64及盖部件60与阳极耦合，可保持压电基片12的SAW传输面的气密性。
另一方面，为从外部对梳状电极13通电，在盖部件60的表面设有外部电极66。此外在梳状电极的电极垫68的上方，形成贯穿盖部件60的通孔67。这样，通过在该通孔67内封入导电性材料，可使梳状电极的电极垫68与上述的外部电极66导通，可从外部对梳状电极13通电。
图36是利用SAW装置50形成的SAW振荡器的平面图。SAW振荡器200是一种在陶瓷等封装壳体202的表面形成配线图案204，安装按上述方法形成的SAW装置50及集成电路元件(IC)206，形成振荡电路的振荡器。在SAW装置50及集成电路元件206与配线图案204之间通过导线耦合等连接。另一方面，为防止SAW装置50的梳状电极等的氧化，防止异物混入，在封装壳体202的表面与上述同样装有盖部件。
图37是通过蚀刻形成反射端面的场合下的反射端面位置偏差的测量结果的曲线图。按上述方法通过蚀刻形成反射端面，对从反射器最外侧的导体条上的基础端部至反射端面的距离B进行了测量。此外，由于在1个薄片上同时形成100个以上的SAW装置，因而从中随机抽取30个，对反射端面位置进行了测量。图37中的曲线的纵轴是距离B的测量值，以表示平均值，同时以误差线表示平均值±3σ(σ是标准偏差)的值。此外7.36微米是设计值。另外利用5个薄片制作SAW装置，进行了同样的测量。图37的曲线的横轴是形成SAW装置的薄片号。
反射端面位置测量后的SAW装置的频率是106.25MHz。这样，如图5所示，距离B的容许值以下列算式表达。
B＝设计值±(PR/2)·δ＝设计值±(14.82/2)·0.68＝设计值±5.04(微米)在图37中可看出，在各薄片中，几乎所有的SAW装置都在该容许值的范围内形成。通过利用蚀刻形成反射端面，可以确保上述的尺寸精度，这已被确认。
图38是多个SAW装置中的CI值测定结果的曲线图。同图中的(1)是通过蚀刻形成了反射端面的SAW装置中的CI值的测定结果，同图中的(2)是未按照上述方法形成反射端面的SAW装置中的CI值的测定结果。
在同图中的(2)中，也存在其CI值较高的SAW装置，与此相反，同图中的(1)中，CI值集中在20～25Ω的低值范围内。由于通过利用蚀刻形成反射端面可以确保尺寸精度，因而可以如上所述抑制CI值。这样，通过采用其CI值降低后的SAW装置，在SAW振荡器等中，可以确保集成电路元件(IC)的振荡裕度。
图12涉及现有的SAW装置1，横轴代表设计频率，纵轴表示在形成必要根数的导体条的场合下，通过曲线P与各频率对应表示电极(反射器/IDT/反射器)的大小变化。
通过曲线P可看出，比如，在现有的设计参数下制作其频率为106兆赫的SAW装置的场合下，IDT的对数是120对，反射器的导体条的根数是120根，压电基片的大小，即芯片的大小(长度)大约是7.1mm。
然而，在本实施方式下的SAW装置10中，如点I所示，其IDT的对数是60对，反射器导体条的根数是105根，压电基片的大小，即芯片的大小(长度)大约是4.9mm，可以实现显著的小型化。
图13是表示本发明第2实施方式涉及的SAW装置30的概略平面图。
在图13中，由于附加与图1及图2相同符号的部分具有相同的构成，因而不再重复说明。
在该SAW装置30中，在一列上并置二个IDT13，13，在两个外侧分别配置反射器14，14，在IDT13，13之间也设置了反射器14，是一种输入输出端子按每2个一组设置的双端口式结构。
在该SAW装置30中，也可与上述的SAW装置10同样形成反射端面15，16，发挥同样的作用效果。
图14是表示本发明第3实施方式涉及的SAW装置40的概略平面图。
在图14中，由于附加与图1及图2相同符号的部分具有相同的构成，因而不再重复说明。
该SAW装置40具有滤波器的功能，并联设置2个IDT13，13，在两个外侧分别配置反射器14，14，是一种输入输出端子按每2个一组设置的双重形式的结构。
在该SAW装置40中，也可与上述的SAW装置10同样形成反射端面15，16，发挥同样的作用效果。
本发明并不局限于上述实施方式，在不脱离权利要求中记载的发明主旨的范围内可适用于各种形式的SAW装置。
尤其是，上述各实施方式的各构成在必要时可以省略，或者对与之不同的其它构成或各构成之间进行任意组合。
产业上的可利用性如上所述，根据本发明，通过按照可利用压电基片的端面反射瑞利波的原则，减少反射器的导体条的根数，可以提供可形成小型化反射器的对应低频的弹性表面波装置。
权利要求
1.一种弹性表面波装置，其特征在于配有传送瑞利波的矩形片状压电基片；在该压电基片上形成帘状电极而设置的梳状电极及反射器，其中上述压电基片的至少表面侧的短边端面，在来自上述反射器端部的导体条的应力波的假想波节位置，作为与上述导体条大致平行的垂直平滑面，形成对上述应力波进行反射的反射端面。
2.权利要求1中记载的弹性表面波装置，其特征在于上述反射端面从反射器端部的导体条的基础端部至上述反射端面的距离B由下列算式规定，B＝(n×PR)±(PR/2)×δ(式中，n＝整数，PR＝λ/2，δ＝容许值，λ＝瑞利波的波长)。
3.权利要求2中记载的弹性表面波装置，其特征在于上述容许值δ，在使梳状电极的电极指的对数保持一定时，与上述反射器的导体条数对应设定。
4.权利要求1至3之一记载的弹性表面波装置，其特征在于上述反射端面，在上述应力波的假想波节位置，被设置在与上述压电基片表面有一定距离的深度，反射端面的下端设有梯状部。
5.权利要求1至4之一记载的弹性表面波装置，其特征在于上述反射端面，在从形成压电材料的薄片切割成形成各压电基片的大小时形成，至少与上述反射端面对应的部分通过蚀刻形成。
6.权利要求1至5之一记载的弹性表面波装置，其特征在于上述反射端面，在上述压电基片的表面侧中，由上述反射器外侧沿上述反射器形成的沟槽部的内侧侧面构成。
7.一种弹性表面波装置的制造方法，其特征在于用于反射从压电基片上的梳状电极放射的在上述压电基片表面传播的瑞利波并使之返回至上述梳状电极的上述压电基片的反射端面通过蚀刻在规定的位置上形成。
8.权利要求7中记载的弹性表面波装置的制造方法，其特征在于具有在上述压电基片的表面形成电极材料覆膜的工序；在上述电极材料覆膜上产生第1图案，形成反射端面形成用掩模的工序；利用上述反射端面形成用掩模，通过蚀刻形成上述反射端面的工序；在上述电极材料覆膜上产生第2图案，形成电极的工序。
9.权利要求7或8中记载的弹性表面波装置的制造方法，其特征在于上述蚀刻是干刻蚀。
10.权利要求8中记载的弹性表面波装置的制造方法，其特征在于上述第1图案产生工序由光刻工序和利用在该光刻工序中形成的掩模对上述电极材料覆膜进行蚀刻的工序构成。
11.权利要求8中记载的弹性表面波装置的制造方法，其特征在于上述第2图案产生工序由光刻工序和利用在该光刻工序中形成的掩模对上述电极材料覆膜进行蚀刻的工序构成。
12.权利要求11中记载的弹性表面波装置的制造方法，其特征在于上述第2图案产生工序中的光刻工序，是在利用在上述第1图案产生工序中在上述电极材料覆膜上形成的对准标记，确定耐暴光用掩膜针对上述反射端面的相对位置后实施。
13.一种弹性表面波装置，其特征在于利用权利要求7至11任一记载的弹性表面波装置的制造方法进行制造。
全文摘要
配有用于传输瑞利波的矩形片状压电基片(12)、在该压电基片上形成帘状电极而设置的梳状电极(13)及反射器(14)，上述压电基片的至少表面侧的短边端面处在来自上述反射器(14)端部的导体条的应力波(T)的假想波节(J)位置，成为与上述导体条大致平行的垂直平滑面，以此形成对上述应力波进行反射的反射端面(15，16)。
文档编号H03H9/00GK1416617SQ01806281
公开日2003年5月7日 申请日期2001年12月13日 优先权日2001年1月10日
发明者前田佳男, 小松章一, 木下裕介 申请人:精工爱普生株式会社