JPH0748626B2 - 弾性表面波素子の周波数調整方法 - Google Patents
弾性表面波素子の周波数調整方法Info
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- JPH0748626B2 JPH0748626B2 JP63187704A JP18770488A JPH0748626B2 JP H0748626 B2 JPH0748626 B2 JP H0748626B2 JP 63187704 A JP63187704 A JP 63187704A JP 18770488 A JP18770488 A JP 18770488A JP H0748626 B2 JPH0748626 B2 JP H0748626B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔概要〕 弾性表面波素子の発振周波数を調整するための方法に関
し、 特に高周波素子の周波数調整を容易かつ高精度化するこ
とを目的とし、 リチウムタンタレート単結晶のＸ軸廻りにＺ軸方向へ36
度回転させたＹ板から切り出した基板の表面に、トラン
スジューサと、屈折率が1.46±0.01の二酸化シリコン膜
とを設けた弾性表面波素子において、 該二酸化シリコン膜の上に五酸化タンタル膜を積層せし
め、該基板の弾性表面波の周波数が所定値となる厚さに
該五酸化タンタル膜を積層することを特徴とする。
し、 特に高周波素子の周波数調整を容易かつ高精度化するこ
とを目的とし、 リチウムタンタレート単結晶のＸ軸廻りにＺ軸方向へ36
度回転させたＹ板から切り出した基板の表面に、トラン
スジューサと、屈折率が1.46±0.01の二酸化シリコン膜
とを設けた弾性表面波素子において、 該二酸化シリコン膜の上に五酸化タンタル膜を積層せし
め、該基板の弾性表面波の周波数が所定値となる厚さに
該五酸化タンタル膜を積層することを特徴とする。
本発明は、VHF,UHF周波数帯域において信号処理等に使
用される弾性表面波素子、特にその周波数調整方法に関
する。
用される弾性表面波素子、特にその周波数調整方法に関
する。
近年の情報処理機器，通信機器の高速化に伴って、これ
らの装置中で使用される周波数は、高周波へ移行してい
る。また、高周波における基準信号の発生，フィルタリ
ング等が必要となる。
らの装置中で使用される周波数は、高周波へ移行してい
る。また、高周波における基準信号の発生，フィルタリ
ング等が必要となる。
これらの用途に弾性表面波素子が使用されているが、周
波数の高精度化が要求されている前記機器において、該
素子の高精度化および安定化が望まれている。
波数の高精度化が要求されている前記機器において、該
素子の高精度化および安定化が望まれている。
弾性表面波素子を用いたフィルタの挿入損失や比帯域
幅,VCOとしての周波数可変幅の点で、大きな結合係数を
もつにも係わらず比較的温度係数の優れたリチウムタン
タレート（LiTaO3）の基板、特にリチウムタンタレート
単結晶のＸ軸廻りにＺ軸方向へ36度回転させたＹ板（36
°Ｙ−XLiTaO3板）から切り出した基板を利用した素子
は、極めて有用であり、トランスジューサが形成された
前記36°Ｙ−XLiTaO3板上に二酸化シリコン（SiO2）を
積層し、温度特性を改善する試みがなされている。
幅,VCOとしての周波数可変幅の点で、大きな結合係数を
もつにも係わらず比較的温度係数の優れたリチウムタン
タレート（LiTaO3）の基板、特にリチウムタンタレート
単結晶のＸ軸廻りにＺ軸方向へ36度回転させたＹ板（36
°Ｙ−XLiTaO3板）から切り出した基板を利用した素子
は、極めて有用であり、トランスジューサが形成された
前記36°Ｙ−XLiTaO3板上に二酸化シリコン（SiO2）を
積層し、温度特性を改善する試みがなされている。
かかる弾性表面波素子は、電極の膜厚および電極幅なら
びにSiO2の膜厚変化等によって、周波数にばらつきを生
じるため、その周波数調整が必要となる。
びにSiO2の膜厚変化等によって、周波数にばらつきを生
じるため、その周波数調整が必要となる。
第４図は弾性表面波素子の概略構成を示す平面図（イ）
とその断面図（ロ）、第５図（イ），（ロ）は36°Ｙ−
XLiTaO3板の説明図である。
とその断面図（ロ）、第５図（イ），（ロ）は36°Ｙ−
XLiTaO3板の説明図である。
第４図において、第５図に示すようなリチウムタンタレ
ート単結晶のＸ軸廻りにＺ軸方向へ36度回転させたＹ板
（ウエーハ）１から、基板３を切り出した弾性表面波素
子２は、基板３の上面にトランジューサ、即ち駆動電極
４とその駆動電極４を挟む一対の反射電極５とを形成し
てなる。
ート単結晶のＸ軸廻りにＺ軸方向へ36度回転させたＹ板
（ウエーハ）１から、基板３を切り出した弾性表面波素
子２は、基板３の上面にトランジューサ、即ち駆動電極
４とその駆動電極４を挟む一対の反射電極５とを形成し
てなる。
従来、かかる素子２の周波数調整方法は、電極4,5をエ
ッチングして薄くする、または電極4,5の一部をトリミ
ングする、あるいは基板３の電極間をエッチングする方
法であった。
ッチングして薄くする、または電極4,5の一部をトリミ
ングする、あるいは基板３の電極間をエッチングする方
法であった。
そして、弾性表面波素子２の温度特性を改善するため、
第４図（ロ）に一点鎖線で示すようにSiO2膜６を形成し
た弾性表面波素子、即ち屈折率が1.46±0.01のSiO2膜６
を形成した弾性表面波素子では、紫外線を照射してSiO2
膜６を変質させる周波数調整方法が報告されている。
第４図（ロ）に一点鎖線で示すようにSiO2膜６を形成し
た弾性表面波素子、即ち屈折率が1.46±0.01のSiO2膜６
を形成した弾性表面波素子では、紫外線を照射してSiO2
膜６を変質させる周波数調整方法が報告されている。
以上説明したように、電極または電極間の圧電体基板を
エッチングする従来の周波数調整方法は、トランジュー
サを構成する電極パターンが微細化されると困難とな
り、高性能の所定周波数に対して効率的かつ高精度に調
整できないという問題点があった。
エッチングする従来の周波数調整方法は、トランジュー
サを構成する電極パターンが微細化されると困難とな
り、高性能の所定周波数に対して効率的かつ高精度に調
整できないという問題点があった。
さらに、SiO2膜を被着した温度特性改善素子において、
SiO2膜に紫外線を照射する従来方法は、周波数の調整と
同時に温度特性も変化するという問題点があった。
SiO2膜に紫外線を照射する従来方法は、周波数の調整と
同時に温度特性も変化するという問題点があった。
表面波の周波数調整を容易かつ高精度にすることを目的
とした本発明方法は、その実施例を示す第１図によれ
ば、 リチウムタンタレート単結晶のＸ軸廻りにＺ軸方向へ36
度回転させたＹ板から切り出した基板３の表面に、トラ
ンスジューサ（駆動電極４と反射電極５）と、屈折率が
1.46±0.01の二酸化シリコン膜６とを設けた弾性表面波
素子11において、 二酸化シリコン膜６の上に五酸化タンタル膜12を積層せ
しめ、基板３の弾性表面波の周波数が所定値となる厚さ
に五酸化タンタル膜12を積層することである。
とした本発明方法は、その実施例を示す第１図によれ
ば、 リチウムタンタレート単結晶のＸ軸廻りにＺ軸方向へ36
度回転させたＹ板から切り出した基板３の表面に、トラ
ンスジューサ（駆動電極４と反射電極５）と、屈折率が
1.46±0.01の二酸化シリコン膜６とを設けた弾性表面波
素子11において、 二酸化シリコン膜６の上に五酸化タンタル膜12を積層せ
しめ、基板３の弾性表面波の周波数が所定値となる厚さ
に五酸化タンタル膜12を積層することである。
36°Ｙ−XLiTaO3板を伝播する音速をv1，屈折率が1.46
±0.01の二酸化シリコン膜を伝播する音速をv2，電子ビ
ーム蒸着法によって被着し二酸化シリコンより比重の大
きい五酸化シリコン膜を伝播する音速をv3としたとき、
それらの音速間には v1＞v2＞v3 の関係が成立する。
±0.01の二酸化シリコン膜を伝播する音速をv2，電子ビ
ーム蒸着法によって被着し二酸化シリコンより比重の大
きい五酸化シリコン膜を伝播する音速をv3としたとき、
それらの音速間には v1＞v2＞v3 の関係が成立する。
従って、36°Ｙ−XLiTaO3板より切り出した基板の表面
にトランスジューサを形成し、その上に温度特性改善用
二酸化シリコン膜を形成したとき、該トランスジューサ
の駆動電極に適当な電流を印加して発生する弾性表面波
の速度は、二酸化シリコン膜を形成しないものより遅く
なり、さらに二酸化シリコン膜の上に五酸化シリコン膜
を形成した素子の弾性表面波の音速は、さらに遅くな
る。
にトランスジューサを形成し、その上に温度特性改善用
二酸化シリコン膜を形成したとき、該トランスジューサ
の駆動電極に適当な電流を印加して発生する弾性表面波
の速度は、二酸化シリコン膜を形成しないものより遅く
なり、さらに二酸化シリコン膜の上に五酸化シリコン膜
を形成した素子の弾性表面波の音速は、さらに遅くな
る。
従って、温度特性を改善し、かつ、発振周波数が所望値
より高くなるように二酸化シリコン膜を形成したのち、
適当厚さの五酸化シリコン膜を二酸化シリコン膜に積層
形成した弾性表面波素子は、五酸化シリコン膜の厚さ選
択によって、温度特性を損なうことなく、発振周波数を
所望値に調整可能となる。
より高くなるように二酸化シリコン膜を形成したのち、
適当厚さの五酸化シリコン膜を二酸化シリコン膜に積層
形成した弾性表面波素子は、五酸化シリコン膜の厚さ選
択によって、温度特性を損なうことなく、発振周波数を
所望値に調整可能となる。
以下に、図面を用いて本発明による弾性表面波素子の周
波数調整方法を説明する。
波数調整方法を説明する。
第１図は本発明の実施例による弾性表面波素子の模式断
面図、第２図は第１図の五酸化タンタル膜の厚さと発振
周波数の変化率との関係を示す図、第３図は第１図の五
酸化タンタル膜に替えて積層した酸化シリコン膜の厚さ
と発振周波数との関係を示す図である。
面図、第２図は第１図の五酸化タンタル膜の厚さと発振
周波数の変化率との関係を示す図、第３図は第１図の五
酸化タンタル膜に替えて積層した酸化シリコン膜の厚さ
と発振周波数との関係を示す図である。
第１図において、弾性表面波素子11は、36°Ｙ−XLiTaO
3板より切り出した基板３の上面の中央に駆動電極４を
形成し、駆動電極４の左方および右方位置に反射電極５
を形成し、その上に屈折率が1.46±0.01の二酸化シリコ
ン（SiO2）膜６をプラズマCVDにより積層形成したの
ち、周波数調整のため適当厚さの五酸化タンタル（Ta2O
5）膜12を、SiO2膜６の上に電子ビーム蒸着法により積
層してなる。ただし、素子11の温度特性改善のため被着
したSiO2膜６の厚さは、本実施例において3.75μｍであ
る。
3板より切り出した基板３の上面の中央に駆動電極４を
形成し、駆動電極４の左方および右方位置に反射電極５
を形成し、その上に屈折率が1.46±0.01の二酸化シリコ
ン（SiO2）膜６をプラズマCVDにより積層形成したの
ち、周波数調整のため適当厚さの五酸化タンタル（Ta2O
5）膜12を、SiO2膜６の上に電子ビーム蒸着法により積
層してなる。ただし、素子11の温度特性改善のため被着
したSiO2膜６の厚さは、本実施例において3.75μｍであ
る。
第２図において、縦軸は弾性表面波素子の発振周波数の
変化率、横軸は弾性表面波素子のSiO2膜に積層したTa2O
5膜の厚さ（Å）であり、厚さ50ÅのTa2O5膜12を被着し
発振周波数f0＝175.75MHzまたは176.04MHzとした弾性表
面波素子11は、周波数変化率が−0.29％程度であるのに
対し、厚さ100ÅのTa2O5膜12を被着し発振周波数f0＝17
5.98MHzまたは175.76MHzとした弾性表面波素子11は、周
波数変化率が−0.58％程度となる。
変化率、横軸は弾性表面波素子のSiO2膜に積層したTa2O
5膜の厚さ（Å）であり、厚さ50ÅのTa2O5膜12を被着し
発振周波数f0＝175.75MHzまたは176.04MHzとした弾性表
面波素子11は、周波数変化率が−0.29％程度であるのに
対し、厚さ100ÅのTa2O5膜12を被着し発振周波数f0＝17
5.98MHzまたは175.76MHzとした弾性表面波素子11は、周
波数変化率が−0.58％程度となる。
Ta2O5膜12をSiO2膜６に積層した弾性表面波素子11、例
えばTa2O5膜12を積層せしめることによって周波数を0.1
％だけ調整した素子11は、25℃における周波数を基準と
し、±25℃に冷却または加熱する、即ち０℃に冷却また
は50℃に加熱したときの周波数変化率が、±250ppm程度
である。
えばTa2O5膜12を積層せしめることによって周波数を0.1
％だけ調整した素子11は、25℃における周波数を基準と
し、±25℃に冷却または加熱する、即ち０℃に冷却また
は50℃に加熱したときの周波数変化率が、±250ppm程度
である。
第３図において、縦軸は弾性表面波素子の発振周波数
（MHz）、横軸は弾性表面波素子のSiO2膜に積層した酸
化シリコン膜（SiOx）の厚さ（Å）であり、厚さ3.75μ
ｍのSiO2膜６を形成し発振周波数が178.0MHzの弾性表面
波素子は、SiO2膜６の上に厚さ2000ÅのSiOx膜を形成し
たとき発振周波数は約1.36MHz（0.76％）だけ低下する
ようになる。
（MHz）、横軸は弾性表面波素子のSiO2膜に積層した酸
化シリコン膜（SiOx）の厚さ（Å）であり、厚さ3.75μ
ｍのSiO2膜６を形成し発振周波数が178.0MHzの弾性表面
波素子は、SiO2膜６の上に厚さ2000ÅのSiOx膜を形成し
たとき発振周波数は約1.36MHz（0.76％）だけ低下する
ようになる。
そこで、SiOx膜を形成することによって発振周波数が17
8.0MHzであった弾性表面波素子の発振周波数を177MHzに
調整する、即ち発振周波数を0.56％だけ低下させるに
は、厚さ1500ÅのSiOx膜を積層すればよいことが分か
る。
8.0MHzであった弾性表面波素子の発振周波数を177MHzに
調整する、即ち発振周波数を0.56％だけ低下させるに
は、厚さ1500ÅのSiOx膜を積層すればよいことが分か
る。
そこで、Ta2O5膜12を積層し周波数調整した弾性表面波
素子Ａの温度特性と、Ta2O5膜12に変えてSiO2膜を積層
した弾性表面波素子Ｂの温度特性を比較する測定を行っ
た。
素子Ａの温度特性と、Ta2O5膜12に変えてSiO2膜を積層
した弾性表面波素子Ｂの温度特性を比較する測定を行っ
た。
Ta2O5膜12またはTa2O5膜12に変わるSiO2膜の積層による
周波数調整量は0.1％とした素子A,Bの周波数特性は、25
℃を測定の基準温度とし、基準温度に対し−25℃即ち０
℃と＋25℃即ち50℃における周波数変化率とを実測し
た。
周波数調整量は0.1％とした素子A,Bの周波数特性は、25
℃を測定の基準温度とし、基準温度に対し−25℃即ち０
℃と＋25℃即ち50℃における周波数変化率とを実測し
た。
その実測結果によれば、50℃における素子ＡおよびＢの
周波数変化率は共に30ppmであり、０℃における素子Ａ
の周波数変化率が約50ppmであるのに対し、０℃におけ
る素子Ｂの周波数変化率は約120ppmとなり、素子Ａは素
子Ｂより優れていることが実証された。
周波数変化率は共に30ppmであり、０℃における素子Ａ
の周波数変化率が約50ppmであるのに対し、０℃におけ
る素子Ｂの周波数変化率は約120ppmとなり、素子Ａは素
子Ｂより優れていることが実証された。
なお、前記素子A,Bの周波数特性において温度の変化量
を大きくしたとき、＋側の変化に対し素子A,Bの差異は
殆ど変わらないが、−側の変化に対し素子A,Bの差異に
よる優劣は拡大するようになる。
を大きくしたとき、＋側の変化に対し素子A,Bの差異は
殆ど変わらないが、−側の変化に対し素子A,Bの差異に
よる優劣は拡大するようになる。
以上説明したように本発明方法によれば、トランスジュ
ーサ（電極）および基板に手を加えることなく、Ta2O5
膜を適当な厚さに積層させる、例えば発振周波数を測定
しながらその発振周波数が所定値となるようにTa2O5膜
を積層させるまたは、温度特性を良くするSiO2膜を形成
した時点で測定した発振周波数より設定した所定厚さに
Ta2O5膜を被着することによって、表面波の周波数調整
が可能となり、特に高周波素子の生産性が向上し、か
つ、周波数特性に優れた素子を提供できるようにした効
果がある。
ーサ（電極）および基板に手を加えることなく、Ta2O5
膜を適当な厚さに積層させる、例えば発振周波数を測定
しながらその発振周波数が所定値となるようにTa2O5膜
を積層させるまたは、温度特性を良くするSiO2膜を形成
した時点で測定した発振周波数より設定した所定厚さに
Ta2O5膜を被着することによって、表面波の周波数調整
が可能となり、特に高周波素子の生産性が向上し、か
つ、周波数特性に優れた素子を提供できるようにした効
果がある。
第１図は本発明の実施例による弾性表面波素子の模式断
面図 第２図は第１図の五酸化タンタル膜の厚さと発振周波数
の変化率との関係を示す図 第３図は第１図の五酸化タンタル膜に替えて積層した酸
化シリコン膜の厚さと発振周波数との関係を示す図 第４図は弾性表面波素子の概略を示す図 第５図は36°Ｙ−XLiTaO3板の説明図 である。 図中において、 １は36°Ｙ−XLiTaO3板 ３は素子基板 4,5は電極 ６は二酸化シリコン膜 11は弾性表面波素子 12は五酸化タンタル膜 を示す。
面図 第２図は第１図の五酸化タンタル膜の厚さと発振周波数
の変化率との関係を示す図 第３図は第１図の五酸化タンタル膜に替えて積層した酸
化シリコン膜の厚さと発振周波数との関係を示す図 第４図は弾性表面波素子の概略を示す図 第５図は36°Ｙ−XLiTaO3板の説明図 である。 図中において、 １は36°Ｙ−XLiTaO3板 ３は素子基板 4,5は電極 ６は二酸化シリコン膜 11は弾性表面波素子 12は五酸化タンタル膜 を示す。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−33310（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−77407（ＪＰ，Ａ) 特公 昭55−5924（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (1)
- 【請求項１】リチウムタンタレート単結晶のＸ軸廻りに
Ｚ軸方向へ36度回転させたＹ板から切り出した基板
（３）の表面に、トランスジューサ（４と５）と、屈折
率が1.46±0.01の二酸化シリコン膜（６）とを設けた弾
性表面波素子において、 該二酸化シリコン膜（６）の上に五酸化タンタル膜（1
2）を積層せしめ、該基板（３）の弾性表面波の周波数
が所定値となる厚さに該五酸化タンタル膜（12）を積層
すること、を特徴とする弾性表面波素子の周波数調整方
法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63187704A JPH0748626B2 (ja) | 1988-07-27 | 1988-07-27 | 弾性表面波素子の周波数調整方法 |
| US07/384,829 US4978879A (en) | 1988-07-27 | 1989-07-25 | Acoustic surface wave element |
| EP89307660A EP0353073B1 (en) | 1988-07-27 | 1989-07-27 | Acoustic surface wave devices |
| DE68921811T DE68921811T2 (de) | 1988-07-27 | 1989-07-27 | Akustische Oberflächenwellenanordnungen. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63187704A JPH0748626B2 (ja) | 1988-07-27 | 1988-07-27 | 弾性表面波素子の周波数調整方法 |
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Family
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Family Applications (1)
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| JP63187704A Expired - Fee Related JPH0748626B2 (ja) | 1988-07-27 | 1988-07-27 | 弾性表面波素子の周波数調整方法 |
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1988
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| JPH0236608A (ja) | 1990-02-06 |
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