专利名称：表面声波器件及其制造方法,以及电子设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及利用准纵波型泄漏表面声波的表面声波器件、表面声波器件的制造方法以及使用了表面声波器件的电子设备。
背景技术：
表面声波器件由在压电基板的表面上设置了IDT电极的表面声波元件构成，并且作为谐振器、滤波器等的电路元件用于通信设备等中。
作为用于表面声波器件的表面声波，主要使用瑞利波(Rayleighwave)和泄漏表面声波(Leaky wave)。
瑞利波是在弹性体的表面传播的表面波，其能量以不向压电基板内部放射的方式传播。在压电基板中存在“慢横波”、“快横波”、“纵波”3种体波(bulk wave)，但该瑞利波以比“慢横波”还慢的相位速度传播。
另外，泄漏表面声波是一边向弹性体(压电体)的深度方向放射能量一边传播的表面声波，能够在压电基板的特定切角和传播方向上进行利用。该泄漏表面声波以“慢横波”和“快横波”之间的相位速度传播。
表面声波器件的特性取决于在压电基板中传播的表面声波的传播特性，为了应对表面声波器件的高频化，要求使用相位速度快的表面声波。
近年来，泄漏表面声波的理论得到发展，公布了基板表面的位移几乎全部由纵波成分构成，一边向压电基板内部放射作为体波的两个横波成分，一边以介于“快横波”和“纵波”之间的相位速度传播的准纵波型泄漏表面声波用于表面声波器件的情况。
由于准纵波型泄漏表面声波的相位速度高，因此有可能容易地实现利用瑞利波和泄漏表面声波等难以实现的表面声波器件的高频化。
尤其期望通过利用机电耦合系数大的钽酸锂(LiTaO3)、铌酸锂(LiNbO3)、四硼酸锂(Li2B4O7)作为基板材料，实现表面声波器件的高频化。
例如，可以明确，通过在四硼酸锂基板上确定基板表面的切角，可以利用相位速度为5000(m/秒)～7500(m/秒)之大、传播损失低的准纵波型泄漏表面声波(参照专利文献1)。
另外，也明确了即使在钽酸锂基板和铌酸锂基板上也能够利用相位速度高、传播损失小的准纵波型泄漏表面声波的基板表面的切角。(参照专利文献2、专利文献3)。
专利文献1特开平6-112763号公报专利文献2特开平8-316781号公报专利文献3特开平10-84245号公报可是，在使用具有机电耦合系数大的优点的钽酸锂基板或者铌酸锂基板或者四硼酸锂基板，来利用准纵波型泄漏表面声波的情况下，可以确认在以往公开的压电基板的切角范围内产生寄生频率，不适于实际应用。
例如，在将表面声波器件用作谐振器时，在主振动的附近产生寄生频率的情况下，CI(晶体阻抗)值和Q值降低，另外，在构成振荡电路的振荡器的情况下，成为产生异常振荡和跳频等问题的原因。还有，在用于滤波器的情况下，由于需要确保延迟平坦特性，所以存在必须在通带的大范围内尽量抑制寄生频率的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种使用准纵波型泄漏表面声波的表面声波器件、以及表面声波器件的制造方法、具有表面声波器件的电子设备，该表面声波器件通过有效地抑制寄生频率，可以改善CI值和Q值，使高频化容易实现。
为了解决上述问题，本发明第1个方面的表面声波器件具有钽酸锂基板和用于在所述钽酸锂基板的表面上激励准纵波型泄漏表面声波的IDT电极，其特征在于，由IDT波长λ对钽酸锂基板的厚度t进行标准化得到的标准化基板厚度t/λ处于1≤t/λ≤22的范围内。
根据该结构，可以提供利用在钽酸锂基板上传播的准纵波型泄漏表面声波来抑制寄生频率的表面声波器件。另外，在构成振荡电路的振荡器的情况下，能够防止异常振荡和跳频等问题，提供高稳定性的振荡器。
本发明第2个方面的特征在于，在本发明第1个方面的表面声波器件中，钽酸锂基板的表面的切角和所述准纵波型泄漏表面声波的传播方向处于欧拉表示(Euler representation)的(90°、90°、0°～180°)的范围内。
根据该结构，能够产生相位速度大约是瑞利波的2倍的准纵波型泄漏表面声波，容易实现表面声波器件的高频化。
本发明第3个方面的表面声波器件具有铌酸锂基板和用于在铌酸锂基板的表面上激励准纵波型泄漏表面声波的IDT电极，其特征在于，由IDT波长λ对铌酸锂基板的厚度t进行标准化得到的标准化基板厚度t/λ处于1≤t/λ≤29的范围内。
根据该结构，可以提供利用在铌酸锂基板上传播的准纵波型泄漏表面声波来抑制寄生频率的表面声波器件。另外，在构成振荡电路的振荡器的情况下，能够防止异常振荡和跳频等问题，提供高稳定性的振荡器。
本发明第4个方面的特征在于，在本发明第3个方面的表面声波器件中，所述铌酸锂基板的表面的切角和所述准纵波型泄漏表面声波的传播方向处于欧拉表示的(0°、70°～105°、90°)的范围内。
根据该结构，能够产生相位速度大约是瑞利波的2倍的准纵波型泄漏表面声波，容易实现表面声波器件的高频化。
本发明第5个方面的表面声波器件具有四硼酸锂基板和用于在四硼酸锂基板的表面上激励准纵波型泄漏表面声波的IDT电极，其特征在于，由IDT波长λ对四硼酸锂基板的厚度t进行标准化得到的标准化基板厚度t/λ处于1≤t/λ≤17的范围内。
根据该结构，可以提供利用在四硼酸锂基板上传播的准纵波型泄漏表面声波来抑制寄生频率的表面声波器件。另外，在构成振荡电路的振荡器的情况下，能够防止异常振荡和跳频等问题，提供高稳定性的振荡器。
本发明第6个方面的特征在于，在本发明第5个方面的表面声波器件中，所述四硼酸锂基板的表面的切角和所述准纵波型泄漏表面声波的传播方向处于欧拉表示的(0°～45°、30°～90°、40°～90°)的范围内。
根据该结构，能够产生相位速度大约是瑞利波的2倍的准纵波型泄漏表面声波，容易实现表面声波器件的高频化。
本发明第7个方面的特征在于，在本发明第1～第6任意一个方面的表面声波器件中，所述钽酸锂基板或者铌酸锂基板或者四硼酸锂基板在IDT电极的形成区域以外，在IDT电极的形成面和其相对面的至少一方设置有加强部，该加强部具有在基板的厚度方向上的厚度。
这样，与未设置加强部的情况相比，增加了钽酸锂基板或者铌酸锂基板或者四硼酸锂基板的机械强度，可以防止处理中的裂纹等破损，提高成品率。
本发明第8个方面是一种具有表面声波器件作为滤波器或者谐振器的电子设备，其特征在于，所述表面声波器件是本发明第1～第7任意一个方面的表面声波器件。
由此，可以提供具有利用在钽酸锂基板或者铌酸锂基板或者四硼酸锂基板上传播的准纵波型泄漏表面声波来抑制寄生频率的谐振器或滤波器的电子设备。
另外，本发明第9个方面是表面声波器件的制造方法，其特征在于，具有第一工序，调节钽酸锂基板或者铌酸锂基板或者四硼酸锂基板的厚度；第二工序，在厚度调节后的所述钽酸锂基板或者铌酸锂基板或者四硼酸锂基板的表面上形成激励准纵波型泄漏表面声波的IDT电极，得到表面声波元件；第三工序，将所述表面声波元件收纳固定于封装内；在所述第一工序中，调节所述钽酸锂基板或者铌酸锂基板或者四硼酸锂基板的厚度，使得由IDT波长λ对基板的厚度t进行标准化得到的标准化基板厚度t/λ，在钽酸锂基板中，处于1≤t/λ≤22的范围内，在钽酸锂基板中，处于1≤t/λ≤29的范围内，在四硼酸锂基板中，处于1≤t/λ≤17的范围内。
根据该制造方法，由于在形成IDT电极之前调节钽酸锂基板或者铌酸锂基板或者四硼酸锂基板的厚度，所以能够在不损坏IDT电极的情况下抑制寄生频率，可以制造CI值和Q值得到改善的表面声波器件。
另外，本发明第10个方面是表面声波器件的制造方法，其特征在于，具有第一工序，在钽酸锂基板或者铌酸锂基板或者四硼酸锂基板的表面上形成激励准纵波型泄漏表面声波的IDT电极，得到表面声波元件；第二工序，对所述钽酸锂基板或者铌酸锂基板或者四硼酸锂基板的与所述IDT电极的形成面相对的面进行修整，从而调节所述钽酸锂基板或者铌酸锂基板或者四硼酸锂基板的厚度；第三工序，将所述表面声波元件收纳固定于封装内；在所述第二工序中，调节所述钽酸锂基板或者铌酸锂基板或者四硼酸锂基板的厚度，使由IDT波长λ对基板的厚度t进行标准化得到的标准化基板厚度t/λ，在钽酸锂基板中，处于1≤t/λ≤22的范围内，在钽酸锂基板中，处于1≤t/λ≤29的范围内，在四硼酸锂基板中，处于1≤t//λ≤17的范围内。
根据该制造方法，由于在形成IDT电极之后调节压电基板的厚度，所以能够在形成IDT电极时，防止因处理薄的压电基板而导致的破损，可以提高制品的成品率。
本发明第11方面的特征在于，在本发明第9或者第10方面的表面声波器件的制造方法中，在所述第三工序之后包含对表面声波元件的频率进行调节的频率调节工序，对在厚度方向上与所述钽酸锂基板或者铌酸锂基板或者四硼酸锂基板的所述IDT电极的形成面相对的面进行修整，进行频率调节。
本发明第12个方面的特征在于，在本发明第11个方面的表面声波器件的制造方法中，在上述频率调节中，利用干法蚀刻对在厚度方向上与所述钽酸锂基板或者铌酸锂基板或者四硼酸锂基板的IDT电极的形成面相对的面进行修整。
这样，根据本发明第11和12方面，由于能够在不损坏压电基板的电极的情况下进行频率调节，由此可以制造出频率调节后的中心频率的变化减少，且随时间变化小的稳定的表面声波器件。另外，与蚀刻IDT电极形成面来进行频率调节的情况相比，由于相对于蚀刻量的频率变化小，所以能够进行高精度的频率调节。另外，通过使用干法蚀刻作为蚀刻手段，能够控制微小的蚀刻量，进行更高精度的频率调节。
本发明第13方面的特征在于，在本发明第11或12个方面的表面声波器件的制造方法中，在进行频率调节之前，对所述钽酸锂基板或者铌酸锂基板或者四硼酸锂基板的IDT电极形成面的基板表面和所述IDT电极的表面的至少一方进行修整，从而进行预备频率调节。
根据本发明第13个方面，在必须较大地调节频率的情况下，首先，蚀刻IDT电极的形成面而进行频率调节的粗的预调，然后，蚀刻与IDT电极的形成面相对的面而进行高精度的频率调节。由此，可以在短时间内实现频率调节。
图1是本发明的实施方式的表面声波元件的概略结构图。
图2是表示使用钽酸锂基板时的相对于标准化基板厚度t/λ的寄生频率的变化的图。
图3是表示使用铌酸锂基板时的相对于标准化基板厚度t/λ的寄生频率的变化的图。
图4是表示使用四硼酸锂基板时的相对于标准化基板厚度t/λ的寄生频率的变化的图。
图5是表示本发明的实施方式的表面声波元件的概略剖面图。
图6是表示表面声波元件的变形例的概略剖面图。
图7是表示实施方式的电子设备的构成图。
图8是用于说明本发明的表面声波器件的制作方法的实施方式的流程图。
图9是用于说明本发明的表面声波器件的制作方法的实施方式的流程图。
图10是表示频率调节方法中的刻蚀量和频率变化的关系的曲线图。
图11是表示基于基板材料的基板刻蚀量和频率变化的关系的曲线图。
图12是蚀刻装置的概略结构图。
图13是说明蚀刻装置中的表面声波器件的蚀刻状态的剖面图。
图14是说明频率调节方法的步骤的流程图。
图15是说明频率调节方法的步骤的流程图。
具体实施例方式
下面，参照
本发明的实施方式。
(第一实施方式)图1(a)是表示本发明的实施方式的表面声波元件的概略结构的立体图。图1(b)是图1(a)的A-A剖面图。
表面声波元件10包括包含钽酸锂基板或铌酸锂基板或四硼酸锂基板的压电基板1、形成在该压电基板1的表面上的IDT电极2和反射器电极3a、3b。
在图1中，t是压电基板1的厚度，P是IDP电极2的间距，λ是IDP波长，h是IDT电极2和反射器电极3a、3b的厚度。
在使用钽酸锂基板作为压电基板1的情况下，在欧拉表示的(90°、90°、0°～180°)的范围内形成压电基板1的表面的切角和准纵波型泄漏表面声波的传播方向(下面称为“切角”)。另外，在使用铌酸锂基板作为压电基板1的情况下，在欧拉表示的(0°、70°～105°、90°)的范围内形成压电基板1的表面的切角。而且，在使用四硼酸锂基板作为压电基板1的情况下，在欧拉表示的(0°～45°、30°～90°、40°～90°)的范围内形成压电基板1的主平面的切角。另外，这些压电基板1的切角是通过专利文献1、2、3而已经公知的内容。
根据各自的压电基板材料而把压电基板1的厚度t调节为可以充分抑制寄生频率的值。对该点在后面进行说明。
IDT电极2激励在压电基板1上平行于X轴传播的准纵波型泄漏表面声波，标准化电极厚度h/λ被设定为大于等于0.02。这里，标准化电极厚度h/λ是由IDT波长λ对IDT电极2和反射器电极3a、3b的厚度h进行标准化而得到的。例如，如果IDT波长λ是10μm，则把IDT电极2和反射器电极3a、3b的厚度h设定为大于等于200nm。
反射器电极3a、3b反射由IDT电极2产生的准纵波型泄漏表面声波，将表面波能量限制在IDT电极2上。
图2是表示在使用钽酸锂基板作成谐振器时，相对于标准化基板厚度t/λ的串联谐振频率和并联谐振频率、以及寄生频率的变化的曲线图。
此处，标准化基板厚度t/λ是由IDT波长λ对基板厚度t进行标准化而得到的。例如，如果IDT波长λ为10μm时基板厚度t为100μm，则标准化基板厚度t/λ为10。
在图2的情况下，基板的切角被设在欧拉表示中为(90°、90°、30°)，标准化电极厚度h/λ为0.07。而且，作为由串联谐振频率f0对频率f进行标准化而得到的标准化频率f/f0，将主振动的串联谐振频率的标准化频率f/f0设为1。
同样地，图3是表示在使用铌酸锂基板作成谐振器时，相对于标准化基板厚度t/λ的串联谐振频率、并联谐振频率、以及寄生频率的变化的曲线图。基板的切角为欧拉表示的(0°、90°、90°)，标准化电极厚度h/λ为0.07。
同样地，图4是表示在使用四硼酸锂基板作成谐振器时，相对于标准化基板厚度t/λ的串联谐振频率、并联谐振频率、以及寄生频率的变化的曲线图。基板的切角为欧拉表示的(0°、46°、90°)，标准化电极厚度h/λ为0.07。
由图2、3、4的曲线图可知，对于各个基板都是如果标准化基板厚度t/λ变小，则相应地主振动的串联谐振频率和寄生频率之间的差变大。即在标准化基板厚度t/λ小于某个值的条件下，能够抑制寄生频率。
寄生频率产生的原因在于压电基板整体振动而产生的体波的高次模，该谐振频率是由压电基板的厚度决定的驻波。因此，随着压电基板变薄，次数不同的驻波间的谐振频率差变大。即寄生频率和主振动之间的频率差变大，可以抑制寄生频率。
考虑到基板成品率，标准化基板厚度t/λ的下限只要大于等于1即可。这是基于如下的考虑在标准化基板厚度t/λ小于1的情况下，压电基板的厚度变得极薄，由于加工过程中的操作等而产生压电基板断裂或破碎的问题，导致基板成品率降低。
下面对此进行详细说明。IDT波长λ表示为λ＝相位速度(m/秒)/谐振频率(Hz)。本例中所示的压电基板的相位速度约为5000～7000(m/秒)。这里，以几乎是谐振频率上限的2GHz(2吉赫兹)的谐振频率，和相位速度的最小值5000(m/秒)的情况为例进行说明。此时，λ＝5000/2000000000＝0.0000025，IDT波长λ为2.5μm。当t/λ＝1时，t＝λ，压电基板的厚度极薄，为2.5μm。该压电基板厚度2.5μm接近于实际的加工下限值，如果小于该值，则会增加发生断裂、破碎等的可能性。在t/λ小于1的情况下，压电基板的厚度变得更薄，出问题的可能性更高。
另外，关于标准化基板厚度t/λ的上限，最好是在串联谐振频率和并联谐振频率之间不发生寄生频率的条件，但由于表面声波器件的电路结构，在标准化频率f/f0大于1.01的范围内产生的寄生频率的阻抗极大，不可能产生异常振荡，所以在实用上只要在标准化频率f/f0为1.00至1.01的范围内不产生寄生频率即可。
由此，根据图2，在使用钽酸锂基板的情况下，能够抑制寄生频率的标准化基板厚度t/λ优选处于1≤t/λ≤14的范围内，在实用上，为1≤t/λ≤22 (1)的范围。
另外，根据图3，在使用铌酸锂基板的情况下，能够抑制寄生频率的标准化基板厚度t/λ优选处于1≤t/λ≤6的范围内，在实用上，为1≤t/λ≤29 (2)的范围。
而且，根据图4，在使用四硼酸锂基板的情况下，能够抑制寄生频率的标准化基板厚度t/λ优选处于1≤t/λ≤14的范围内，在实用上，为1≤t/λ≤17 (3)的范围。
图5是将上述表面声波元件10收容在收容容器中的表面声波器件的概略剖面图。
由陶瓷等形成的收容容器14的一面开放而设有凹部。在该凹部中，在IDT电极2朝下的状态下，通过金凸块13将由压电基板1形成的表面声波元件10连接到收容容器14内，同时进行电连接和机械连接。然后，利用盖体15对收容容器14的上面进行密封，使其内部保持真空氛围或者惰性气体氛围，得到封装后的表面声波器件30。
这样，通过使用包括钽酸锂基板或者铌酸锂基板或者四硼酸锂基板的压电基板1，规定以往的表面声波设计条件中没有的压电基板1的标准化基板厚度t/λ，能够有效地抑制在使用相位速度大的准纵波型泄漏表面声波时产生问题的寄生频率，能够改善CI值和Q值。另外，通过这样规定压电基板1的标准化基板厚度t/λ，能够利用相位速度大的准纵波型泄漏表面声波，实现表面声波器件的高频化。
(第一实施方式的变形例)图6是表示第一实施方式的变形例的表面声波元件的概略剖面图。
表面声波元件20在包括钽酸锂基板或者铌酸锂基板或者四硼酸锂基板的压电基板1上设置有加强部1a。沿着与压电基板1的设置有IDT电极2和反射器电极3a、3b的表面成表里关系的作为相对面的背面1b侧的外周部设置加强部1a。该加强部1a被设置在与设置在压电基板1的表面侧的IDT电极2和反射器电极3a、3b相对的区域之外。另外，与IDT电极2和反射器电极3a、3b相对的区域的压电基板1的厚度被调节为第一实施方式中所说明的与各压电基板材料相应的厚度。并且，虽未图示，将表面声波元件20收容在收容容器中而完成表面声波器件。
而且，加强部1a的配置不限于上述结构，也可以沿着压电基板1的表面侧的外周部来设置，或者，沿着压电基板1的表面侧和背面侧的各外周部分别设置。
因此，根据变形例，由于设置了加强部1a，与未设置加强部1a的结构相比，增加了压电基板1的机械强度，可以防止处理中的断裂等的破损，提高成品率。
(第二实施方式)下面，说明本发明的电子设备的实施方式。
图7是表示电子设备的结构的概略结构图。例如，在移动电话和无钥匙进入(keyless entry)系统等的电子设备60中，具有表面声波器件30。在移动电话的情况下，将表面声波器件30用作频率选择滤波器，在无钥匙进入系统的情况下，将表面声波器件30用作振荡器的谐振器。即该实施方式的电子设备60包含表面声波器件30作为滤波器或谐振器。
根据如此构成的电子设备60，可以提供使用了利用激励压电基板1的准纵波型泄漏表面声波、并抑制了寄生频率的滤波器或谐振器的电子设备60。
(第三实施方式)下面，说明本发明的表面声波器件的制造方法的实施方式。图8是用于说明表面声波器件的制造方法的实施方式的流程图。这里，说明到将图1所示的表面声波元件10收容在图5所示的收容容器14而完成表面声波器件30为止。
首先，调节压电基板1的厚度t(步骤S1)。该压电基板1由钽酸锂基板或者铌酸锂基板或者四硼酸锂基板形成，并且基板表面的切角在前述的角度范围内分别切出。通过研磨或蚀刻来均匀地修整基板的正反面，从而进行该压电基板1的厚度t的调节。此时，压电基板1的厚度t被加工成满足由标准化基板厚度t/λ规定的、与各基板对应的上述(1)、(2)、(3)式。
接着，进入步骤S2，在厚度调节后的压电基板1的表面上，通过蒸镀或溅射的方法，形成例如铝(Al)膜。
然后，进入步骤S3，将成膜的铝膜蚀刻成预定的图案，从而形成激励准纵波型泄漏表面声波的IDT电极2和反射器电极3a、3b。然后，在步骤S4中，在IDT电极2和反射器电极3a、3b的表面上形成氧化膜，得到表面声波元件10。
然后，进入步骤S5，将表面声波元件10安装(固定)在收容容器14内，在步骤S6中，对安装在收容容器14内的表面声波元件10的频率进行调节。然后，进入步骤S7，在收容容器14的上面固定盖体15，进行密封，使内部保持真空氛围或者惰性气体氛围，形成封装后的表面声波器件。
而且，关于步骤S6中的频率调节，可以是以往公知的蚀刻DT电极2和反射器电极3a、3b的方法，或者是蚀刻形成有这些电极的基板面的方法，还可以是在第四实施方式中详述的蚀刻与形成有IDT电极2的面相对的基板面的方法。
如上所述，根据该制造方法，由于在形成IDT电极2之前调节钽酸锂基板或者铌酸锂基板或者四硼酸锂基板的厚度t，所以能够在不损坏IDT电极2的情况下抑制寄生频率，制造CI值和Q值得到改善的表面声波器件。
下面，说明该制造方法的其它实施方式。图9是用于说明表面声波器件的实施方式的流程图。
首先，准备预定厚度的压电基板1，在该压电基板1的表面上形成例如铝(Al)膜(步骤S11)。
然后，进入步骤S12，将成膜的铝膜蚀刻成预定的图案，从而形成激励准纵波型泄漏表面声波的IDT电极2和反射器电极3a、3b。然后，在步骤S13中，在IDT电极2和反射器电极3a、3b的表面上形成氧化膜，得到表面声波元件10。
然后，进入步骤S14，调节压电基板1的厚度t。通过研磨或蚀刻基板的背面(与形成有IDT电极2的面相对的面)来进行该压电基板1的厚度t的调节。此时，压电基板1的厚度t被加工成满足由标准化基板厚度t/λ规定的、与各基板对应的上述(1)、(2)、(3)式。
然后，进入步骤S15，将表面声波元件10安装(固定)在收容容器14内，在步骤S16中，对安装在收容容器14内的表面声波元件10的频率进行调节。然后，进入步骤S17，在收容容器14的上面固定盖体15，进行密封，使内部保持真空氛围或者惰性气体氛围，形成封装后的表面声波器件。
而且，关于步骤S16中的频率调节，可以是以往公知的蚀刻IDT电极2和反射器电极3a、3b的方法，或者是蚀刻形成有这些电极的基板面的方法，还可以是在第四实施方式中详述的蚀刻与形成有IDT电极2的面对向的基板面的方法。
根据该制造方法，由于在形成IDT电极2之后调节压电基板1的厚度t，所以能够在形成IDT电极2时，防止因操作薄的压电基板1而导致的破损，提高制品的成品率。
(第四实施方式)下面，说明本发明的表面声波器件的制造方法，特别是频率调节方法的实施方式。首先，在具体说明表面声波元件的频率调节方法之前，说明该频率调节的原理。
一般情况下，表面声波元件的频率取决于IDT电极和反射器电极(下面，将二者统称为电极)的有效膜厚，电极膜厚变薄则频率上升，变厚则频率下降。利用该原理，在实践中利用蚀刻电极而提高频率的方法，和取代增厚电极而以电极为掩模对基板进行修整，使电极膜厚看上去增加，从而降低频率的方法，进行表面声波的频率调节。
另外，在使用准纵波型泄漏表面声波的表面声波元件的情况下，由于该准纵波型泄漏表面声波是一边向弹性体(压电体)的深度(厚度)方向放射能量一边传播的表面声波，所以可以通过调节基板厚度来改变中心频率。即，通过蚀刻在厚度方向上与形成有IDT电极和反射器电极的面相对的面，使基板厚度变薄，从而提高频率。
图10是表示使用准纵波型泄漏表面声波的表面声波器件的各频率调节方法中的刻蚀量和频率变化的概略说明图。
在蚀刻IDT电极的表面使电极膜厚变薄的情况下，如点划线所示，相对于电极的蚀刻量，频率的变化量大，频率向增加的方向变化。另外，在以电极为掩模对基板进行蚀刻的情况下，如虚线所示，相对于压电基板的蚀刻量，频率的变化量大，频率向减小的方向变化。与此相对，在蚀刻与形成有IDT电极和反射器电极的面相对的面的情况下，如实线所示，相对于压电基板的蚀刻量，频率的变化量小，频率向增加的方向变化。可知这适于高精度的频率调节，尤其适于频率高、IDT波长短的表面声波元件的频率调节。
图11是表示使用钽酸锂基板或者铌酸锂基板或者四硼酸锂基板作为压电基板，蚀刻与形成有IDT电极和反射器电极的面相对的基板面(基板背面)时的刻蚀量和频率变化量之间的关系的图。
这样，在使用上述的各基板材料的情况下，相对于基板背面的蚀刻量频率变化量较小，能够进行高精度的频率调节。
因此，考虑到上述各点，本发明的表面声波器件的制造方法能够在频率调节中，通过蚀刻基板背面，进行高精度的频率调节。
作为蚀刻该基板背面的方法，可以是湿法蚀刻也可以是干法蚀刻，优选能够进行微小的蚀刻量控制的干法蚀刻法。
下面，对本实施方式使用的蚀刻装置(频率调节装置)进行说明。图12是蚀刻装置的概略结构图。
蚀刻装置40具有蚀刻室41，被配置成能够排出蚀刻室41内的气体和向蚀刻室41内导入气体。另外，该蚀刻室41内设置有上部电极42a和下部电极42b。上部电极42a接地，下部电极42b通过电容43连接到RF电源(高频电源)44。在下部电极42b上设置有支撑台45，在该支撑台45上可载置在收容容器中安装了表面声波元件的表面声波器件30b。
另外，在支撑台45上设置有用于测量由表面声波器件30b产生的准纵波型泄漏表面声波的频率的测量端子47。该测量端子47通过电缆48连接到频率测量计49。
频率测量计49向RF电源控制部46供给所测量的中心频率。RF电源控制部46比较所供给的测量中心频率和目标值，控制RF电源44的动作等。
在利用该蚀刻装置40进行表面声波器件30b的频率调节的情况下，如图13所示，将压电基板1的与IDT电极2的形成面相对的面(基板背面1b)朝上安装的表面声波器件30b放置到支撑台45上。
接着，通过频率测量计49开始表面声波器件30b的中心频率的测量。因此，一边排出蚀刻室41内的气体一边向蚀刻室41内导入蚀刻气体，在预定的低压下产生等离子体。
这时，通过RF电源44在上部电极42a和下部电极42b之间施加高频电压，从而等离子体中产生的离子被电场加速，对表面声波元件10的背面1b进行蚀刻。由此，通过该蚀刻，使测量的中心频率变化而接近目标值。
在该蚀刻中，频率测量计49进行表面声波器件30b的中心频率的测量，并向RF电源控制部46供给该测量值。RF电源控制部46比较该测量值和预先设定的目标值，当变成目标值时停止RF电源44的工作。由此上述的蚀刻停止，频率调节结束。
参照图14的流程图对使用了这样的蚀刻装置40的表面声波器件的频率调节方法进行说明。压电基板1是在第一实施方式中说明的钽酸锂基板或者铌酸锂基板或者四硼酸锂基板，并且基板的厚度和切角被调节为与各个基板对应的预定值。
首先，在步骤S21中，将形成在压电基板1上的IDT电极2的厚度h设定成比目标厚度略厚一些，使中心频率比目标值略低。然后，将表面声波器件30b放置到蚀刻装置40的蚀刻室41中，向IDT电极2施加电压，开始中心频率的测量(输入输出测量)(步骤S22)。然后，进入步骤S23，对压电基板1的基板背面1b进行蚀刻。于是，通过该蚀刻，测量到的中心频率逐渐地上升并接近目标值。在下一个步骤S24中，如果中心频率不是目标值，则返回到步骤S23继续蚀刻，如果是目标值则进入步骤S25停止蚀刻。即一边蚀刻一边重复中心频率的测量，持续蚀刻直至成为目标值为止。
根据上述的频率调节方法，通过对相对于蚀刻量频率变化量较小的压电基板1的基板背面1b进行蚀刻，可以高精度地将中心频率调节成目标值。
另外，由于能够在不损坏压电基板1上形成的电极的情况下进行频率调节，所以能够防止在利用等离子体等蚀刻电极时成为问题的由残留铝引起的调节后的频率变化。由此可以实现使中心频率随时间的变化小，可以长期稳定工作的表面声波器件。
下面参照图15说明其它的频率调节方法。
该方法是在如下情况下很有用的方法在表面声波器件的压电基板上形成的IDT电极的厚度等存在很大的制造误差，需要高精度的频率调节。
首先，向IDT电极2施加电压开始中心频率的测量(步骤S31)。然后，判断该测量中心频率小于目标值还是大于目标值(步骤S32)。
如果该判定结果是测量中心频率小于目标值，则进入步骤S33，如果大于目标值，则进入步骤S39。另外，在测量中心频率与目标值一致的情况下，由于不需要频率调节，所以结束调节。
在步骤S33中，一边确认测量频率一边进行IDT电极2的表面的蚀刻，例如湿法蚀刻。于是，通过该蚀刻，测量到的中心频率在短时间内上升。并且，继续该蚀刻，直到该测量中心频率达到比中心频率的目标值略低的“临时目标值”(步骤S33、S34)，在其变为“临时目标值”的时候停止蚀刻(步骤S35)。上述的步骤S33、S34的处理是频率的粗调(预备频率调节)。
然后，利用蚀刻装置40对压电基板1的基板背面1b进行蚀刻。一边确认测量频率一边进行该蚀刻(步骤S36)。于是通过该蚀刻，使所测量的中心频率逐渐上升并接近目标值。继续蚀刻直至中心频率成为目标值(步骤S36、S37)，在其成为目标值的时候停止蚀刻(步骤S38)。上述的步骤S36、S37的处理是频率的微调。
另一方面，在步骤S39中，对压电基板1的IDT电极形成面的基板表面进行蚀刻(例如湿法蚀刻)。在该蚀刻中，一边确认测量频率一边进行。于是，通过该蚀刻，使所测量的中心频率在短时间内下降。并且，继续该蚀刻，直至该测量中心频率达到比中心频率的目标值略低的“临时目标值”(步骤S39、S40)，在其变为“临时目标值”的时候停止蚀刻(步骤S41)。上述的步骤S39、S40的处理是频率的粗调(预备频率调节)。
然后，利用蚀刻装置40对压电基板1的基板背面1b进行蚀刻。一边确认测量频率一边进行该蚀刻(步骤S42)。于是通过该蚀刻，使所测量的中心频率逐渐上升并接近目标值。继续蚀刻直至中心频率成为目标值(步骤S42、S43)，在其成为目标值的时候停止蚀刻(步骤S44)。上述的步骤S42、S43的处理是频率的微调。
根据该频率调节方法，即使在中心频率的目标值有偏差的情况下，也能通过蚀刻压电基板1的基板表面或者IDT电极2的表面而在短时间内进行频率的粗调，然后，通过蚀刻压电基板1的基板背面1b进行频率的微调，从而可以整体上在短时间内进行高精度的频率调节。
另外，由于可以通过湿法蚀刻对IDT电极2的表面或者压电基板1的表面进行频率粗调，然后，通过干法蚀刻对压电基板1的基板背面1b进行微调，所以能够防止在利用等离子体等蚀刻压电基板1时成为问题的由残留铝引起的调节后的频率变化。
由此，可以在不破坏压电基板1上形成的电极的情况下进行频率调节，所以，可以实现使中心频率随时间的变化小，并能长期稳定工作的表面声波器件。
并且，在上述示例中，通过对压电基板1的表面进行蚀刻(步骤S39、S40)，或者对IDT电极2的表面进行蚀刻(步骤S33、S34)，进行频率的粗调，然后通过对压电基板1的基板背面1b进行蚀刻，进行频率的微调，但也可以是下面的调节方法。
即，步骤S31的频率测量的结果为该中心频率小于上述的“临时目标值”时，立即转至压电基板1的基板背面1b的蚀刻处理(步骤S36或者步骤S42)。
另外，根据需要，也可以首先对IDT电极2的表面进行蚀刻，然后对压电基板1的表面进行蚀刻，最后对压电基板1的基板背面1b进行蚀刻，将中心频率调节成目标值。
权利要求
1.一种表面声波器件，具有钽酸锂基板和用于在所述钽酸锂基板的表面上激励准纵波型泄漏表面声波的IDT电极，其特征在于，由IDT波长λ对所述钽酸锂基板的厚度t进行标准化得到的标准化基板厚度t/λ处于1≤t/λ≤22的范围内。
2.根据权利要求1所述的表面声波器件，其特征在于，所述钽酸锂基板的表面的切角和所述准纵波型泄漏表面声波的传播方向处于欧拉表示的(90°、90°、0°～180°)的范围内。
3.一种表面声波器件，具有铌酸锂基板和用于在所述铌酸锂基板的表面上激励准纵波型泄漏表面声波的DT电极，其特征在于，由IDT波长λ对所述铌酸锂基板的厚度t进行标准化得到的标准化基板厚度t/λ处于1≤t/λ≤29的范围内。
4.根据权利要求3所述的表面声波器件，其特征在于，所述铌酸锂基板的表面的切角和所述准纵波型泄漏表面声波的传播方向处于欧拉表示的(0°、70°～105°、90°)的范围内。
5.一种表面声波器件，具有四硼酸锂基板和用于在所述四硼酸锂基板的表面上激励准纵波型泄漏表面声波的IDT电极，其特征在于，由IDT波长λ对所述四硼酸锂基板的厚度t进行标准化得到的标准化基板厚度t/λ处于1≤t/λ≤17的范围内。
6.根据权利要求5所述的表面声波器件，其特征在于，所述四硼酸锂基板的表面的切角和所述准纵波型泄漏表面声波的传播方向处于欧拉表示的(0°～45°、30°～90°、40°～90°)的范围内。
7.根据权利要求1～6中的任意一项所述的表面声波器件，其特征在于，所述钽酸锂基板或者铌酸锂基板或者四硼酸锂基板在所述IDT电极的形成区域以外，在所述IDT电极形成面和其相对面的至少一方设置有加强部，该加强部具有基板厚度方向上的厚度。
8.一种具有表面声波器件作为滤波器或谐振器的电子设备，其特征在于，所述表面声波器件是权利要求1～7中的任意一项所述的表面声波器件。
9.一种表面声波器件的制造方法，其特征在于，具有第一工序，调节钽酸锂基板或者铌酸锂基板或者四硼酸锂基板的厚度；第二工序，在厚度调节后的所述钽酸锂基板或者铌酸锂基板或者四硼酸锂基板的表面上形成激励准纵波型泄漏表面声波的IDT电极，从而得到表面声波元件；第三工序，将所述表面声波元件收纳固定在封装内，在所述第一工序中，调节所述钽酸锂基板或者铌酸锂基板或者四硼酸锂基板的厚度，使得由IDT波长λ对基板的厚度t进行标准化得到的标准化基板厚度t/λ，在所述钽酸锂基板中，处于1≤t/λ≤22的范围内，在所述铌酸锂基板中，处于1≤t/λ≤29的范围内，在所述四硼酸锂基板中，处于1≤t/λ≤17的范围内。
10.一种表面声波器件的制造方法，其特征在于，具有第一工序，在钽酸锂基板或者铌酸锂基板或者四硼酸锂基板的表面上形成激励准纵波型泄漏表面声波的IDT电极，从而得到表面声波元件；第二工序，对所述钽酸锂基板或者铌酸锂基板或者四硼酸锂基板的与所述IDT电极的形成面相对的面进行修整，从而调节所述钽酸锂基板或者铌酸锂基板或者四硼酸锂基板的厚度；第三工序，将所述表面声波元件收纳固定在封装内，在所述第二工序中，调节所述钽酸锂基板或者铌酸锂基板或者四硼酸锂基板的厚度，使得由IDT波长λ对基板的厚度t进行标准化得到的标准化基板厚度t/λ，在所述钽酸锂基板中，处于1≤t/λ≤22的范围内，在所述铌酸锂基板中，处于1≤t/λ≤29的范围内，在所述四硼酸锂基板中，处于1≤t/λ≤17的范围内。
11.根据权利要求9或者10所述的表面声波器件的制造方法，其特征在于，在所述第三工序之后包含对表面声波元件进行频率调节的频率调节工序，对在厚度方向上与所述钽酸锂基板或者铌酸锂基板或者四硼酸锂基板的所述IDT电极的形成面相对的面进行修整，进行频率调节。
12.根据权利要求11所述的表面声波器件的制造方法，其特征在于，所述频率调节是通过干法蚀刻对在厚度方向上与所述钽酸锂基板或者铌酸锂基板或者四硼酸锂基板的IDT电极的形成面相对的面进行修整。
13.根据权利要求11或12所述的表面声波器件的制造方法，其特征在于，在进行所述频率调节之前，对所述钽酸锂基板或者铌酸锂基板或者四硼酸锂基板的IDT电极形成面的基板表面和所述IDT电极的表面的至少一方进行修整，进行预备频率调节。
全文摘要
本发明的课题是提供一种使用准纵波型泄漏表面声波的表面声波器件，其中通过有效地抑制寄生频率，改善了CI值和Q值，容易实现高频化。作为解决手段，在使用钽酸锂基板作为压电基板的情况下，使由IDT波长λ对钽酸锂基板的厚度t进行标准化得到的标准化基板厚度t／λ处于1≤t／λ≤22的范围内，基板的切角和所述准纵波型泄漏表面声波的传播方向处于欧拉表示的(90°、90°、0°～180°)的范围内。
文档编号H03H9/25GK1707944SQ20051007693
公开日2005年12月14日 申请日期2005年6月9日 优先权日2004年6月9日
发明者押尾政宏 申请人:精工爱普生株式会社