JP2011061743A - Surface acoustic wave device - Google Patents
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Abstract
【課題】 例えば、樹脂モールドの状態で、温度特性の補償を行うとともに、吸湿による特性劣化を防止する。
【解決手段】 圧電性基板1上に形成された電極2と、電極2を覆うように圧電性基板1上に形成された第1SiO2層3と、第1SiO2層3上に形成されたSiN層4と、SiN層4上に形成された第2SiO2層5とから成る積層体7を含んでいる。圧電性基板1の材料としては、例えば、LiTaO3が用いられる。電極2は、例えば、アルミニウム(Al)を用いた櫛形電極である。
【選択図】 図1PROBLEM TO BE SOLVED: To compensate temperature characteristics in a resin mold state and prevent characteristic deterioration due to moisture absorption.
SOLUTION: An electrode 2 formed on a piezoelectric substrate 1, a first SiO 2 layer 3 formed on the piezoelectric substrate 1 so as to cover the electrode 2, and an SiN formed on the first SiO 2 layer 3 The laminate 7 includes a layer 4 and a second SiO 2 layer 5 formed on the SiN layer 4. For example, LiTaO 3 is used as the material of the piezoelectric substrate 1. The electrode 2 is, for example, a comb electrode using aluminum (Al).
[Selection] Figure 1
Description
この発明は、例えば、弾性表面波(SAW:Surface Acoustic Wave)等の弾性波を励振可能な弾性表面波素子に関する。 The present invention relates to a surface acoustic wave element capable of exciting an elastic wave such as a surface acoustic wave (SAW).
従来より、弾性表面波素子は、例えば、共振子や、帯域フィルタ等に用いられている。弾性表面波素子の温度特性を補償するために、LiTaO3等から成る圧電性基板上に、櫛形の電極を形成した後に、電極を覆うように、SiO2(酸化シリコン)層を形成する技術が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。SiO2は、LiTaO3等と温度係数が逆である(LiTaO3が負の温度係数を持つのに対して、SiO2は、正の温度係数を持つ。)ため、温度特性の補償効果が期待される。 Conventionally, surface acoustic wave elements have been used in, for example, resonators and bandpass filters. In order to compensate the temperature characteristics of the surface acoustic wave element, there is a technique in which a comb-shaped electrode is formed on a piezoelectric substrate made of LiTaO 3 or the like, and then a SiO 2 (silicon oxide) layer is formed so as to cover the electrode. It has been proposed (see, for example, Patent Document 1). SiO 2 has a temperature coefficient opposite to that of LiTaO 3 or the like (LiTaO 3 has a negative temperature coefficient, whereas SiO 2 has a positive temperature coefficient), so that a temperature characteristic compensation effect is expected. Is done.
しかしながら、SiO2層を積層した後、樹脂封止して、基板から弾性表面波素子(SAWデバイス)を切り出し、ベアチップとして供給する場合に、この樹脂モールドの状態では、完全気密封止とはならず、水分がパッケージ内に入り込むことは避けられない。SiO2は、吸湿性を示す材料であり、SiO2層を含む弾性表面波素子は、高温高湿試験によって、特性が変動してしまうことが発明者らの試験によってわかった。 However, after laminating the SiO 2 layer, resin sealing is performed, and when a surface acoustic wave element (SAW device) is cut out from the substrate and supplied as a bare chip, in this resin mold state, complete hermetic sealing is not possible. Therefore, it is inevitable that moisture enters the package. SiO 2 is a material exhibiting hygroscopicity, and it has been found through tests by the inventors that the characteristics of the surface acoustic wave device including the SiO 2 layer fluctuate due to the high temperature and high humidity test.
なお、耐候性を向上させるためにSiN膜を設ける技術が提案されている(例えば、特許文献2参照。)が、高価な製造装置の使用が前提である上に、成膜速度も遅いために実用的ではない。 In order to improve the weather resistance, a technique for providing a SiN film has been proposed (see, for example, Patent Document 2), but it is premised on the use of an expensive manufacturing apparatus and the film formation rate is also slow. Not practical.
上記従来技術(特許文献1等)では、完全気密封止のハーメチック構造を持つパッケージとすることを前提としているため、吸湿による特性変動の問題は考慮されていない。一方、小型化等のために、弾性表面波素子をベアチップの状態で扱いたいという要請がある。 The above prior art (Patent Document 1 and the like) is premised on a package having a hermetic structure that is completely hermetically sealed. Therefore, the problem of characteristic variation due to moisture absorption is not considered. On the other hand, there is a demand for handling a surface acoustic wave element in a bare chip state for downsizing and the like.
この発明は、前記の課題を解決し、例えば、樹脂モールドの状態で、温度特性の補償を行うとともに、吸湿による特性劣化を防止することができる弾性表面波素子を提供することを目的としている。 An object of the present invention is to provide a surface acoustic wave element that solves the above-described problems and that can compensate for temperature characteristics and prevent characteristic deterioration due to moisture absorption, for example, in a resin mold state.
前記の課題を解決するために、請求項1の発明は、圧電性基板上に電極層が形成された弾性表面波素子であって、前記電極層を覆うように前記圧電性基板上に形成され、前記弾性表面波素子の周波数温度特性を向上させるための第1のSiO2層と、前記第1のSiO2層上に形成され、前記第1のSiO2層における吸湿を抑制するためのSiN層と、前記SiN層上に形成され、前記SiN層を保護するための第2のSiO2層とから成る積層体を含むことを特徴としている。 In order to solve the above-mentioned problem, the invention of claim 1 is a surface acoustic wave element in which an electrode layer is formed on a piezoelectric substrate, and is formed on the piezoelectric substrate so as to cover the electrode layer. the a first SiO 2 layer for improving the frequency temperature characteristic of the surface acoustic wave element formed on the first SiO 2 layer on, SiN for suppressing moisture absorption in the first SiO 2 layer It is characterized in that it includes a laminate composed of a layer and a second SiO 2 layer formed on the SiN layer and protecting the SiN layer.
請求項2の発明は、請求項1記載の弾性表面波素子であって、前記SiN層、及び前記第2のSiO2層は、それぞれ、吸湿を抑制する機能、及び前記SiN層を保護する機能を果たすために適合した厚さに設定されていることを特徴としている。 Function According to a second aspect of the invention, a surface acoustic wave device according to claim 1, wherein the SiN layer, and the second SiO 2 layer, which protects each function of suppressing moisture absorption, and the SiN layer It is characterized by being set to a thickness adapted to fulfill
請求項3の発明は、請求項1又は2記載の弾性表面波素子であって、前記SiN層、及び前記第2のSiO2層の厚さは、ともに、略100nm以下に設定されていることを特徴としている。 The invention according to claim 3 is the surface acoustic wave element according to claim 1 or 2, wherein both the thickness of the SiN layer and the second SiO 2 layer are set to about 100 nm or less. It is characterized by.
請求項1の発明によれば、周波数温度特性を向上させるための第1のSiO2層と、第1のSiO2層における吸湿を抑制するためのSiN層と、SiN層を保護するための第2のSiO2層とを有しているので、例えば、樹脂モールドの状態で、温度特性の補償を行うとともに、吸湿による特性劣化を防止することができる。 According to the first aspect of the present invention, the first SiO 2 layer for improving the frequency temperature characteristic, the SiN layer for suppressing moisture absorption in the first SiO 2 layer, and the first SiO 2 layer for protecting the SiN layer. since they have a SiO 2 layer, for example, in the resin molding condition, it performs compensation of the temperature characteristics, it is possible to prevent the characteristic degradation due to moisture absorption.
次に、この発明の実施の形態について、図面を用いて詳しく説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、この発明の一実施の形態による弾性表面波素子の主要部の構成を模式的に示す断面図である。 FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a main part of a surface acoustic wave element according to an embodiment of the present invention.
図1に示すように、この実施の形態の弾性表面波素子は、圧電性基板1上に形成された電極2と、電極2を覆うように圧電性基板1上に形成された第1SiO2(酸化シリコン)層3と、第1SiO2層3上に形成されたSiN(窒化シリコン)層4と、SiN層4上に形成された第2SiO2層5とから成る積層体7を含んでいる。圧電性基板1の材料としては、例えば、LiTaO3が用いられる。電極2は、例えば、アルミニウム(Al)を用いた櫛形電極である。 As shown in FIG. 1, the surface acoustic wave device of this embodiment includes an electrode 2 formed on a piezoelectric substrate 1 and a first SiO 2 (formed on the piezoelectric substrate 1 so as to cover the electrode 2 ( and silicon oxide) layer 3 includes a first 1SiO SiN formed on the second layer 3 (silicon nitride) layer 4, the stacked body 7 consisting of the 2SiO 2 layer 5 which is formed on the SiN layer 4. For example, LiTaO 3 is used as the material of the piezoelectric substrate 1. The electrode 2 is, for example, a comb electrode using aluminum (Al).
第1SiO2層3は、弾性表面波素子の温度特性(周波数温度特性)を補償するための温度補償層として用いられる。このために、LiTaO3とは逆の温度係数を持つSiO2が用いられる。また、SiN層4は、防湿層として用いられる。また、第2SiO2層5は、SiN層4の防湿層としての機能劣化防止のために用いられる。 The first SiO 2 layer 3 is used as a temperature compensation layer for compensating temperature characteristics (frequency temperature characteristics) of the surface acoustic wave element. For this purpose, SiO 2 having a temperature coefficient opposite to that of LiTaO 3 is used. The SiN layer 4 is used as a moisture-proof layer. The second SiO 2 layer 5 is used for preventing functional deterioration as a moisture-proof layer of the SiN layer 4.
第1SiO2層3の厚さは、特に限定されない(この実施の形態では、例えば、略1800Å(略180nm)としている。)。また、SiN層4、及び第2SiO2層5の厚さは、ともに、略1000Å(略100nm)以下とするのが好ましい(この実施の形態では、ともに、例えば、略500Å(略50nm)としている。)。 The thickness of the first SiO 2 layer 3 is not particularly limited (in this embodiment, for example, approximately 1800 mm (approximately 180 nm)). The thicknesses of both the SiN layer 4 and the second SiO 2 layer 5 are preferably about 1000 mm (about 100 nm) or less (in this embodiment, both are about 500 mm (about 50 nm), for example. .)
なお、図1では、単一の弾性表面波素子の積層体7について示しているが、実際は、基板(ウェハ)上に複数の弾性表面波素子が形成されてから、ダイシングにより個片化される。 Although FIG. 1 shows a single surface acoustic wave element laminate 7, in practice, a plurality of surface acoustic wave elements are formed on a substrate (wafer) and then separated by dicing. .
次に、この実施の形態の弾性表面波素子の製造方法について説明する。図2は、同弾性表面波素子の製造方法を説明するための工程図である。まず、図2(a)に示すように、圧電性基板1上に電極2を形成し、電極2を圧電性基板1上に覆うように第1SiO2層3を積層する。 Next, a method for manufacturing the surface acoustic wave device of this embodiment will be described. FIG. 2 is a process diagram for explaining the method of manufacturing the surface acoustic wave device. First, as shown in FIG. 2A, the electrode 2 is formed on the piezoelectric substrate 1, and the first SiO 2 layer 3 is laminated so as to cover the electrode 2 on the piezoelectric substrate 1.
ここで、例えば、圧電性基板1上に、電極2を、マスク蒸着や、フォトリソグラフィ等によって形成した後、図2(a)に示すように、SiO2から成る絶縁層を積層して第1SiO2層3を形成する。 Here, for example, after the electrode 2 is formed on the piezoelectric substrate 1 by mask vapor deposition, photolithography, or the like, an insulating layer made of SiO 2 is laminated as shown in FIG. Two layers 3 are formed.
次に、図2(b)に示すように、第1SiO2層3上に、例えば、スパッタ法により、SiN層4を積層する。次に、図2(c)に示すように、例えば、スパッタ法により、SiN層4上に、第2SiO2層5を積層して、積層体7を得る。 Next, as shown in FIG. 2B, the SiN layer 4 is laminated on the first SiO 2 layer 3 by, for example, sputtering. Next, as shown in FIG. 2C, the second SiO 2 layer 5 is laminated on the SiN layer 4 by, for example, a sputtering method to obtain a laminated body 7.
積層体7は、樹脂封止され、櫛形の電極から引き出された電極パッド上にバンプ下地金属及びバンプを形成し、この後に、基板から弾性表面波素子が切り出され、ベアチップとして供給される。なお、弾性表面波素子をPC板に搭載してから樹脂を塗布して切り出しても良いし、他の電子部品とともにPC板に搭載した後に樹脂により全体をモールドしても良い。 The laminated body 7 is resin-sealed, and a bump base metal and a bump are formed on an electrode pad drawn out from a comb-shaped electrode. Thereafter, a surface acoustic wave element is cut out from the substrate and supplied as a bare chip. In addition, after mounting a surface acoustic wave element on a PC board, resin may be apply | coated and cut out, and after mounting on a PC board with other electronic components, the whole may be molded with resin.
次に、図1に示す積層構造及び各層の最適な膜厚を得た根拠及びこれに至る経緯について説明する。図3は、同弾性表面波素子を得るための測定に用いた試料の積層体の構成を模式的に示す断面図、図4は、同試料を用いて高温高湿下で測定したフィルタ特性の時間変化を示す特性図、図5は、図4のA部を拡大して示す特性図、図6は、SiO2層の膜厚を変えた同試料を用いて高温高湿下で測定したフィルタ特性の時間変化を示す特性図、図7は、図6のB部を拡大して示す特性図、図8は、SiO2層の膜厚を変えた同試料を用いて高温高湿下で測定したフィルタ特性の時間変化を示す特性図、図9は、図8のC部を拡大して示す特性図、図10は、同試料を用いて恒温槽内で測定したフィルタ特性の時間変化を示す特性図、図11は、図10のD部を拡大して示す特性図、図12は、同弾性表面波素子を得るための別の試料を用いて高温高湿下で測定したフィルタ特性の時間変化を示す特性図、図13は、図12のE部を拡大して示す特性図、図14は、SiO2層及びSiN層の膜厚を変えた同別の試料を用いて高温高湿下で測定したフィルタ特性の時間変化を示す特性図、図15は、図14のF部を拡大して示す特性図、図16は、同弾性表面波素子の積層体を含む試料を用いて高温高湿下で測定したフィルタ特性の時間変化を示す特性図、図17は、図16のG部を拡大して示す特性図、図18は、SiO2層及びSiN層の膜厚を変えた同別の試料を用いて測定したフィルタ温度特性を示す特性図、図19は、同弾性表面波素子の積層体を含む試料を用いて測定したフィルタ温度特性を示す特性図である。 Next, the laminated structure shown in FIG. 1 and the basis for obtaining the optimum film thickness of each layer and the process leading to this will be described. FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing the structure of a laminate of samples used for measurement for obtaining the surface acoustic wave element, and FIG. 4 shows filter characteristics measured using the sample at high temperature and high humidity. FIG. 5 is a characteristic diagram showing an enlarged view of part A in FIG. 4, and FIG. 6 is a filter measured under high temperature and high humidity using the same sample with a different thickness of the SiO 2 layer. FIG. 7 is a characteristic diagram showing an enlarged view of part B in FIG. 6, and FIG. 8 is a measurement under high temperature and high humidity using the same sample with a different thickness of the SiO 2 layer. FIG. 9 is a characteristic diagram showing an enlarged view of part C of FIG. 8, and FIG. 10 shows a time change of the filter characteristics measured in the thermostatic chamber using the same sample. FIG. 11 is a characteristic diagram showing the D portion of FIG. 10 in an enlarged manner, and FIG. 12 shows another sample for obtaining the surface acoustic wave device. Characteristic diagram showing temporal changes of the filter characteristics measured at high temperature and high humidity, 13, the characteristic diagram showing the enlarged portion E of FIG. 12, FIG. 14, changed the thickness of the SiO 2 layer and a SiN layer FIG. 15 is a characteristic diagram showing an enlarged portion F of FIG. 14, and FIG. 16 is a surface acoustic wave device. FIG. 15 is a characteristic diagram showing a time change of filter characteristics measured using a different sample under high temperature and high humidity. FIG. 17 is a characteristic diagram showing a time change of the filter characteristics measured under high temperature and high humidity using a sample including the laminate of FIG. 16, FIG. 17 is a characteristic diagram showing an enlarged G part of FIG. 16, and FIG. 18 is a SiO 2 layer FIG. 19 is a characteristic diagram showing the filter temperature characteristics measured using the same sample with different thicknesses of the SiN layer, and FIG. 19 shows the filter temperature characteristics measured using the sample including the laminate of the surface acoustic wave elements. FIG.
発明者らは、まず、図3に示すような積層体13を含む試料(樹脂封止パッケージサンプル)を用いて、圧電性基板上に形成されたSiO2層の厚さと、フィルタの温度特性との関係について測定した。温度(−30℃〜80℃)と周波数シフトとの間の関係(周波数温度特性)を、SiO2層の厚さを徐々に増加させて調べた。この結果、SiO2層の厚さを増加させると、右下がりの特性直線の負の温度係数が減少し(平坦に近くなり)、20%λ(λ:弾性表面波の波長)程度の厚さで、ほぼ平坦化され、温度補償がほぼ完全になされることがわかった。これより、増加させると、正の温度係数となった。 The inventors first used the sample (resin-sealed package sample) including the laminate 13 as shown in FIG. 3 to determine the thickness of the SiO 2 layer formed on the piezoelectric substrate and the temperature characteristics of the filter. The relationship was measured. The relationship between the temperature (−30 ° C. to 80 ° C.) and the frequency shift (frequency temperature characteristics) was examined by gradually increasing the thickness of the SiO 2 layer. As a result, when the thickness of the SiO 2 layer is increased, the negative temperature coefficient of the right-sloping characteristic line decreases (becomes flat), and the thickness is about 20% λ (λ: surface acoustic wave wavelength). It was found that the temperature was almost flat and the temperature compensation was almost complete. From this, when it increased, it became a positive temperature coefficient.
次に、発明者らは、いくつかの厚さを変えた試料(樹脂封止パッケージサンプル)を、85℃95%の高温高湿槽に入れて、フィルタ特性(周波数と挿入損失との間の関係)の時間変化を調べた。図4及び図5は、厚さ13%λ、図6及び図7は、厚さ20%λ、図8及び図9は、厚さ25%λの場合の測定結果を示す。 Next, the inventors put a sample (resin-sealed package sample) with various thicknesses into a high-temperature and high-humidity tank at 85 ° C. and 95%, and filter characteristics (between frequency and insertion loss). (Relation)) over time. 4 and 5 show the measurement results when the thickness is 13% λ, FIGS. 6 and 7 show the measurement results when the thickness is 20% λ, and FIGS. 8 and 9 show the measurement results when the thickness is 25% λ.
図4及び図5において、曲線a1は、樹脂塗布後、曲線a2は、高温高湿槽内投入100時間後、曲線a3は、高温高湿槽内投入500時間後、曲線a4は、高温高湿槽内投入1000時間後の測定結果を示す。 4 and 5, the curve a1 is after application of the resin, the curve a2 is after 100 hours in the high-temperature and high-humidity tank, the curve a3 is after 500 hours in the high-temperature and high-humidity tank, and the curve a4 is high-temperature and high-humidity. The measurement result 1000 hours after charging in the tank is shown.
また、図6及び図7において、曲線b1は、樹脂塗布後、曲線b2は、高温高湿槽内投入100時間後、曲線b3は、高温高湿槽内投入500時間後、曲線b4は、高温高湿槽内投入1000時間後の測定結果を示す。 6 and 7, curve b1 is after resin application, curve b2 is 100 hours after charging in the high-temperature and high-humidity tank, curve b3 is 500 hours after charging in the high-temperature and high-humidity tank, and curve b4 is high-temperature. The measurement result 1000 hours after throwing in a high-humidity tank is shown.
また、図8及び図9において、曲線c1は、樹脂塗布後、曲線c2は、高温高湿槽内投入100時間後、曲線c3は、高温高湿槽内投入500時間後、曲線c4は、高温高湿槽内投入1000時間後の測定結果を示す。 8 and 9, curve c1 is after resin application, curve c2 is 100 hours after charging in the high-temperature and high-humidity tank, curve c3 is 500 hours after charging in the high-temperature and high-humidity tank, and curve c4 is high-temperature. The measurement result 1000 hours after throwing in a high-humidity tank is shown.
以上の測定結果より、SiO2層での吸湿により特性が変動するとともに、SiO2層の厚さが厚いほど、吸湿量が増加して挿入損失の劣化が大きくなることがわかる。 From the above measurement results, with the characteristics due to moisture absorption in the SiO 2 layer is varied, as the thickness of the SiO 2 layer, it can be seen that the deterioration of the insertion loss moisture absorption is increased becomes larger.
次に、発明者らは、吸湿後の試料を、130℃の恒温槽に20時間入れて、フィルタ特性の変化について調べた。図10及び図11において、曲線d1は、恒温槽内投入前、曲線d2は、恒温槽内投入20時間後の測定結果を示す。 Next, the inventors put the sample after moisture absorption into a thermostatic bath at 130 ° C. for 20 hours, and examined changes in filter characteristics. 10 and 11, the curve d1 shows the measurement result before charging in the thermostat, and the curve d2 shows the measurement result after 20 hours in charging in the thermostat.
この測定結果より、恒温槽投入前は、挿入損失が11.5dBであったのが、恒温槽投入後は7.4dBまで回復しており、恒温槽に投入したことで、吸湿した水分が脱離して、略4dBの伝搬損失が回復したと考えられる。 From this measurement result, the insertion loss was 11.5 dB before charging the thermostat, but it recovered to 7.4 dB after charging the thermostat. It is considered that the propagation loss of about 4 dB has been recovered.
次に、発明者らは、圧電性基板上にSiO2層(3500Å)と、SiN層(1000Å)とを積層した積層体を含む試料、圧電性基板上にSiO2層(1800Å)と、SiN層(500Å)とを積層した積層体を含む試料、及び圧電性基板上に第1SiO2層(1800Å)と、SiN層(500Å)と、第2SiO2層(500Å)とを積層した積層体(この実施の形態の弾性表面波素子の積層体)を含む試料を、85℃95%の高温高湿槽に入れて、フィルタ特性(周波数と挿入損失との間の関係)の時間変化を調べた。図12及び図13は、SiO2層(3500Å)と、SiN層(1000Å)とを積層した積層体を含む試料、図14及び図15は、SiO2層(1800Å)と、SiN層(500Å)とを積層した積層体を含む試料、図16及び図17は、SiN層(500Å)と、第2SiO2層(500Å)とを積層した積層体を含む試料の測定結果を示す。 Next, the inventors have prepared a sample including a laminate in which a SiO 2 layer (3500 mm) and a SiN layer (1000 mm) are stacked on a piezoelectric substrate, a SiO 2 layer (1800 mm) on a piezoelectric substrate, and a SiN layer (500 Å) and a sample containing a laminate comprising a laminated, and the 1SiO 2 layer on the piezoelectric substrate and the (1800 Å), SiN layer (500 Å), laminates first 2SiO 2 layer and (500 Å) laminated ( A sample including the surface acoustic wave element laminate of this embodiment was placed in a high-temperature and high-humidity tank at 85 ° C. and 95%, and the time change of filter characteristics (relationship between frequency and insertion loss) was examined. . 12 and 13 show a sample including a laminate in which an SiO 2 layer (3500 mm) and an SiN layer (1000 mm) are stacked, and FIGS. 14 and 15 show an SiO 2 layer (1800 mm) and an SiN layer (500 mm). FIG. 16 and FIG. 17 show the measurement results of the sample including the stacked body in which the SiN layer (500 Å) and the second SiO 2 layer (500 Å) are stacked.
図12及び図13において、曲線e1は、樹脂塗布後、曲線e3は、高温高湿槽内投入500時間後、曲線e4は、高温高湿槽内投入1000時間後の測定結果を示す。 12 and 13, the curve e1 shows the measurement result after resin application, the curve e3 shows the measurement result after 500 hours in the high temperature and high humidity tank, and the curve e4 shows the measurement result after 1000 hours in the high temperature and high humidity tank.
図14及び図15において、曲線f1は、樹脂塗布後、曲線f2は、高温高湿槽内投入100時間後、曲線f3は、高温高湿槽内投入500時間後、曲線f4は、高温高湿槽内投入1000時間後の測定結果を示す。 14 and 15, the curve f1 is after resin application, the curve f2 is 100 hours after charging in the high-temperature and high-humidity tank, the curve f3 is 500 hours after charging in the high-temperature and high-humidity tank, and the curve f4 is high-temperature and high-humidity. The measurement result 1000 hours after charging in the tank is shown.
図16及び図17において、曲線g1は、樹脂塗布後、曲線g2は、高温高湿槽内投入100時間後、曲線g3は、高温高湿槽内投入500時間後、曲線g4は、高温高湿槽内投入1000時間後の測定結果を示す。 In FIGS. 16 and 17, curve g1 is after resin application, curve g2 is 100 hours after charging in the high-temperature and high-humidity tank, curve g3 is 500 hours after charging in the high-temperature and high-humidity tank, and curve g4 is high-temperature and high-humidity. The measurement result 1000 hours after charging in the tank is shown.
以上の測定結果より、圧電性基板上に第1SiO2層(1800Å)と、SiN層(500Å)と、第2SiO2層(500Å)とを積層した積層体を含む試料の方が、圧電性基板上にSiO2層(3500Å)と、SiN層(1000Å)とを積層した積層体を含む試料、圧電性基板上にSiO2層(1800Å)と、SiN層(500Å)とを積層した積層体を含む試料よりも、高温高湿試験前の最小の挿入損失が小さいことがわかる。 From the above measurement results, the 1SiO 2 layer on the piezoelectric substrate and the (1800 Å), SiN layer (500 Å), is more of a sample containing a laminate formed by laminating a first 2SiO 2 layer (500 Å), a piezoelectric substrate A sample including a laminate in which a SiO 2 layer (3500 mm) and a SiN layer (1000 mm) are stacked on top, and a laminate in which a SiO 2 layer (1800 mm) and a SiN layer (500 mm) are stacked on a piezoelectric substrate. It can be seen that the minimum insertion loss before the high temperature and high humidity test is smaller than that of the containing sample.
一般に、SiNはSiO2よりも内部応力が大きい膜であるために、応力の大きいSiN膜を第1SiO2層(1800Å)と、第2SiO2層(500Å)とで挟み込むことで、積層膜全体の応力が緩和され、積層膜が一層のSiO2層であるかのような振る舞いを示し、伝搬損失が改善されたものと考えられる。 Generally, since SiN is a film having an internal stress larger than that of SiO 2 , the SiN film having a large stress is sandwiched between the first SiO 2 layer (1800 mm) and the second SiO 2 layer (500 mm), so that the entire laminated film can be obtained. It is considered that the stress is relieved, the laminated film behaves as if it is a single SiO 2 layer, and the propagation loss is improved.
また、圧電性基板上に第1SiO2層(1800Å)と、SiN層(500Å)と、第2SiO2層(500Å)とを積層した積層体を含む試料の方が、圧電性基板上にSiO2層(3500Å)と、SiN層(1000Å)とを積層した積層体を含む試料、圧電性基板上にSiO2層(1800Å)と、SiN層(500Å)とを積層した積層体を含む試料よりも、高温高湿試験による劣化が減少したことがわかる。 Also, the 1SiO 2 layer on the piezoelectric substrate and the (1800 Å), SiN layer (500 Å), is more of a sample containing a laminate formed by laminating a first 2SiO 2 layer (500 Å), SiO 2 on the piezoelectric substrate Compared to a sample including a laminate in which a layer (3500 mm) and a SiN layer (1000 mm) are stacked, and a sample including a stack in which a SiO 2 layer (1800 mm) and a SiN layer (500 mm) are stacked on a piezoelectric substrate. It can be seen that the deterioration due to the high temperature and high humidity test was reduced.
SiN層を薄くした場合に発生するSiN層中のピンホールが、第2SiO2層(500Å)により被覆されると、防湿膜としての機能が損なわれないことがわかった。これは、SiN層中のピンホールが、第2SiO2層によって埋められ、かつ、第2SiO2層が、第1SiO2層よりも先に吸湿し、さらに、防湿膜としてのSiN層が、直接高湿に晒されないことによって、SiN層中にピンホールが存在しても、第1SiO2層に透湿することが防がれていることによる。 It was found that when the pinhole in the SiN layer generated when the SiN layer is thin is covered with the second SiO 2 layer (500 mm), the function as a moisture-proof film is not impaired. This pinholes SiN layer is filled by the 2SiO 2 layer, and the 2SiO 2 layers, absorbs moisture before the first 1SiO 2 layer, further, the SiN layer as a moisture-proof film, direct sales By not being exposed to moisture, even if pinholes are present in the SiN layer, it is prevented from permeating through the first SiO 2 layer.
次に、発明者らは、圧電性基板上にSiO2層(1800Å)と、SiN層(500Å)とを積層した積層体を含む試料、及び圧電性基板上に第1SiO2層(1800Å)と、SiN層(500Å)と、第2SiO2層(500Å)とを積層した積層体(この実施の形態の弾性表面波素子の積層体)を含む試料について、フィルタの温度特性(温度(−30℃〜80℃)と周波数シフトとの間の関係)を調べた。図18は、圧電性基板上にSiO2層(1800Å)と、SiN層(500Å)とを積層した積層体を含む試料、図19は、圧電性基板上に第1SiO2層(1800Å)と、SiN層(500Å)と、第2SiO2層(500Å)とを積層した積層体を含む試料を用いた場合を示す。それぞれ、直線h1、h2に示すように、略同一の温度特性を示していることがわかる。すなわち、第2SiO2層(500Å)は、温度特性の補償に影響していないことがわかる。 Next, the inventors have a sample including a laminate in which a SiO 2 layer (1800 mm) and a SiN layer (500 mm) are stacked on a piezoelectric substrate, and a first SiO 2 layer (1800 mm) on the piezoelectric substrate. The temperature characteristics of the filter (temperature (−30 ° C.)) for a sample including a laminate (a laminate of the surface acoustic wave device of this embodiment) in which a SiN layer (500 Å) and a second SiO 2 layer (500 Å) are laminated. ˜80 ° C.) and the frequency shift). 18 shows a sample including a laminate in which a SiO 2 layer (1800 mm) and a SiN layer (500 mm) are stacked on a piezoelectric substrate, and FIG. 19 shows a first SiO 2 layer (1800 mm) on the piezoelectric substrate, SiN layer (500 Å), showing a case where a sample containing a laminate formed by laminating a first 2SiO 2 layer (500 Å). As can be seen from the straight lines h1 and h2, the temperature characteristics are substantially the same. That is, it can be seen that the second SiO 2 layer (500 mm) does not affect the compensation of the temperature characteristics.
こうして、この実施の形態の構成によれば、第1SiO2層3により、温度特性の補償を行うことができる。かつ、SiN層4により吸湿による特性劣化を防止することができる。さらに、第2SiO2層5により、SiN層4を薄膜化することができるので、伝搬損失を改善することができる。したがって、樹脂封止によって、ベアチップの状態で搭載でき、小型化及び低コスト化に寄与することができる。しかも、高価な製造装置を用いることなく、比較的高速に成膜を行うことができる。 Thus, according to the configuration of this embodiment, the temperature characteristic can be compensated for by the first SiO 2 layer 3. In addition, the SiN layer 4 can prevent deterioration of characteristics due to moisture absorption. Furthermore, since the SiN layer 4 can be thinned by the second SiO 2 layer 5, the propagation loss can be improved. Therefore, it can be mounted in a bare chip state by resin sealing, which can contribute to downsizing and cost reduction. In addition, film formation can be performed at a relatively high speed without using an expensive manufacturing apparatus.
以上、この発明の実施の形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があってもこの発明に含まれる。上述した実施の形態では、圧電性基板の材料として、LiTaO3を用いる場合について述べたが、LiTaO3のほか、LiNbO3や、Li2B4O7、水晶等を用いても良い。また、第1SiO2層3や、SiN(窒化シリコン)層4、第2SiO2層5の成膜は、スパッタ法のほか、CVD法等を用いても良い。また、圧電性基板と電極との間に保護膜を形成しても良い。 The embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to these embodiments, and the design can be changed without departing from the gist of the present invention. Is included in the present invention. In the above-described embodiment, the case where LiTaO 3 is used as the material of the piezoelectric substrate has been described. However, LiNbO 3 , Li 2 B 4 O 7 , quartz, or the like may be used in addition to LiTaO 3 . Also, and the 1SiO 2 layer 3, SiN (silicon nitride) layer 4, the deposition of the 2SiO 2 layer 5, in addition to the sputtering method may be used CVD method, or the like. A protective film may be formed between the piezoelectric substrate and the electrode.
電極の材料として、アルミニウムのほか、例えば、アルミニウムを含む合金や、銅(Cu)等を用いる場合に適用できる。 As an electrode material, in addition to aluminum, for example, an alloy containing aluminum, copper (Cu), or the like can be used.
1 圧電性基板
2 電極(電極層)
3 第1SiO2層(第1のSiO2層)
4 SiN層
5 第2SiO2層(第2のSiO2層)
7 積層体
1 Piezoelectric substrate 2 Electrode (electrode layer)
3 First SiO 2 layer (first SiO 2 layer)
4 SiN layer 5 first 2SiO 2 layer (second SiO 2 layer)
7 Laminate
Claims (3)
前記電極層を覆うように前記圧電性基板上に形成され、前記弾性表面波素子の周波数温度特性を向上させるための第1のSiO2層と、前記第1のSiO2層上に形成され、前記第1のSiO2層における吸湿を抑制するためのSiN層と、前記SiN層上に形成され、前記SiN層を保護するための第2のSiO2層とから成る積層体を含む
ことを特徴とする弾性表面波素子。 A surface acoustic wave device in which an electrode layer is formed on a piezoelectric substrate,
Said to cover the electrode layer is formed on a piezoelectric substrate, a first SiO 2 layer for improving the frequency temperature characteristic of said surface acoustic wave element formed on the first SiO 2 layer on, wherein the SiN layer for suppressing moisture absorption of the first SiO 2 layer, is formed on the SiN layer, comprising a laminate consisting of the second SiO 2 layer for protecting the SiN layer A surface acoustic wave device.
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