聲表面波器件、電子設(shè)備以及傳感器裝置制造方法
【專利摘要】一種聲表面波器件、電子設(shè)備以及傳感器裝置，其能夠在維持工作溫度范圍內(nèi)的SAW器件的優(yōu)秀的頻率溫度特性的同時(shí)，抑制由于回流焊接安裝時(shí)的高溫、和使用時(shí)或環(huán)境的溫度變化而導(dǎo)致的頻率變化，從而使可靠性提高。SAW器件(1)具有：IDT(3)，其在歐拉角為(－1.5°≤φ≤1.5°，117°≤θ≤142°，ψ)的水晶基板(2)的主面上，對(duì)阻帶上限模式的SAW進(jìn)行激振；電極指間槽(8)，其凹設(shè)在IDT的電極指(6a，6b)之間。當(dāng)歐拉角ψ為42.79°≤│ψ│≤49.57°時(shí)，IDT電極指膜厚H設(shè)定在0.055μm≤H≤0.335μm的范圍內(nèi)，優(yōu)選設(shè)定在0.080μm≤H≤0.335μm的范圍內(nèi)。當(dāng)歐拉角為|ψ|≠90°×n，且n＝0、1、2、3時(shí)，電極指膜厚H設(shè)定在0.05μm≤H≤0.20μm范圍內(nèi)。
【專利說(shuō)明】聲表面波器件、電子設(shè)備W及傳感器裝置
[0001] 本申請(qǐng)為，申請(qǐng)?zhí)枮?01110261726. 7、申請(qǐng)日為2011年8月29日、發(fā)明名稱為聲 表面波器件、電子設(shè)備W及傳感器裝置的發(fā)明專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002] 本發(fā)明涉及一種利用了聲表面波（sur化Ce acoustic wave ;SAW)的諧振子、振蕩 器等的聲表面波器件、W及具備該聲表面波器件的電子設(shè)備和傳感器裝置。

【背景技術(shù)】
[0003] SAW器件被廣泛應(yīng)用于，例如移動(dòng)電話、硬盤、個(gè)人計(jì)算機(jī)、BS及CS廣播的接收調(diào) 諧器、在同軸電纜或光纜中傳播的高頻信號(hào)或光信號(hào)的處理設(shè)備、在較寬的溫度范圍內(nèi)需 要高頻、高精度時(shí)鐘脈沖（低抖動(dòng)、低相位噪聲）的服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、無(wú)線通信用設(shè)備等 的電子設(shè)備、W及壓力傳感器、加速度傳感器、旋轉(zhuǎn)速度傳感器等的各種傳感器裝置中。在 該些設(shè)備和裝置中，特別是隨著最近的信息通信的高速化所帶來(lái)的基準(zhǔn)時(shí)鐘脈沖的高頻化 和裝置框架的小型化，使得裝置內(nèi)的發(fā)熱的影響變大。因此，安裝于裝置內(nèi)部的電子器件需 要工作溫度范圍的擴(kuò)大及高精度化，例如，如設(shè)置于屋外的無(wú)線基站該樣，需要在溫度由低 溫到高溫發(fā)生劇烈變化的環(huán)境下，進(jìn)行長(zhǎng)期穩(wěn)定的工作。
[0004] -般在SAW諧振子等的SAW器件中，SAW的阻帶和所使用的水晶基板的切割角、形 成于基板上的IDT(interdigital trans化cer ;叉指換能器）的形態(tài)等，會(huì)給頻率溫度特性 的變化帶來(lái)很大影響。例如，已經(jīng)提出了一種反射反轉(zhuǎn)型SAW轉(zhuǎn)換器，其具有將SAW的每 1波長(zhǎng)由3根電極指構(gòu)成的單位區(qū)間、在壓電基板上重復(fù)排列而成的IDT，并分別用于激振 SAW的阻帶的上限模式、下限模式（例如，參照專利文獻(xiàn)1)。如果通過(guò)該反射反轉(zhuǎn)型SAW轉(zhuǎn) 換器構(gòu)成SAW濾波器，則能夠在通頻帶附近的高頻側(cè)抑制區(qū)實(shí)現(xiàn)高衰減量。
[0005] 另外，已知一種采用了歐拉角（4, 0，￥) = (0。，123°，0° )的所謂ST切割水 晶基板的反射反轉(zhuǎn)型SAW轉(zhuǎn)換器（例如，參照專利文獻(xiàn)2)。在該專利文獻(xiàn)中記載有；能夠 激振阻帶的上端的諧振，且與采用阻帶的下端的諧振的情況相比，提高了頻率溫度特性。而 且，還報(bào)告有如下內(nèi)容，即，SAW的阻帶的上限模式與阻帶的下限模式相比，頻率溫度特性更 加良好（例如，參照專利文獻(xiàn)3?6)。
[0006] 特別是，在專利文獻(xiàn)3、4中記載有：為了在利用了瑞利波的SAW裝置中獲得良好的 頻率溫度特性，對(duì)水晶基板的切割角進(jìn)行調(diào)節(jié)，并將IDT電極的標(biāo)準(zhǔn)化膜厚（H/A )增厚至 約0. 1左右。專利文獻(xiàn)3所記載的SAW諧振子具有單型IDT電極，該單型IDT電極在歐拉 角（￠, 0，￥) = (4 = 0°，0°《0《180°，0° < I ￥ I < 90。）的水晶基板上，將 SAW的每一波長(zhǎng)由兩根電極指構(gòu)成的單位區(qū)間重復(fù)排列。由此，能夠通過(guò)阻帶的上限模式 激勵(lì)瑞利波，并用此來(lái)實(shí)現(xiàn)SAW諧振子的高頻化和良好的頻率溫度特性。此外，在專利文獻(xiàn) 3中記載有；與阻帶下限模式相比，阻帶上限模式在使IDT電極厚度增加時(shí)的振蕩頻率的變 化量較小。
[0007] 專利文獻(xiàn)4所公開的內(nèi)容為，在具有所述單型IDT電極的SAW裝置中，將水晶基板 設(shè)定為歐拉角（￠, 0，V) = (4 = 0° ,110°《0《140°，38°《I ￥ I《44。），將由 IDT電極的厚度H、IDT電極中的電極指的寬度t IDT電極中的電極指之間的間距P及SAW 的波長(zhǎng)入所規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)化電極膜厚（H/入）和標(biāo)準(zhǔn)化電極寬度n ( = d/巧之間的關(guān)系設(shè) 定為
[0008] H/A > 0. 1796 n] - 0. 4303 n2+0. 2071 n+0. 0682。
[0009] 由此，能夠通過(guò)阻帶的上限模式較強(qiáng)地激勵(lì)瑞利波。
[0010] 專利文獻(xiàn)5公開了一種SAW元件，所述SAW元件在歐拉角（4，0，￥ ) = (0。，0， 9。< I ￥ I < 46。）、優(yōu)選為（0。，95。< 0 < 155。，33。< I ￥ I < 46。）的水晶基板 上，配置單型IDT電極，將標(biāo)準(zhǔn)化電極膜厚化/ A )設(shè)為0. 045《H/A《0. 085。由此，能夠 通過(guò)阻帶的上限模式來(lái)激勵(lì)瑞利波，從而實(shí)現(xiàn)良好的頻率溫度特性。
[0011] 專利文獻(xiàn)6公開了一種SAW元件，所述SAW元件在歐拉角（4，0，￥) = (0。， 123°，43.2° )的面內(nèi)旋轉(zhuǎn)ST切割水晶基板上，配置所述單型IDT電極，通過(guò)將該標(biāo)準(zhǔn)化 電極膜厚化/A)設(shè)為H/A =0.06、即所謂的6%入，從而用阻帶的上限模式激勵(lì)瑞利波。 而且該SAW元件通過(guò)將由IDT電極的電極指寬度Lt和電極指間距Pt所規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)化電極 寬度n ( = Lt/Pt)設(shè)定為0. 5《n《0. 7,從而在常溫（25C )下實(shí)現(xiàn)最大83化pm的頻 率偏差。
[0012] 另一方面，已知一種SAW諧振器，其在構(gòu)成IDT的電極指之間及構(gòu)成反射器的導(dǎo)體 條之間的水晶基板表面上形成溝槽、即槽（例如，參照專利文獻(xiàn)7及非專利文獻(xiàn)1)。在專利 文獻(xiàn)7中公開了如下內(nèi)容，即，通過(guò)在ST切割X傳播水晶基板上用鉛電極而構(gòu)成IDT及反 射器，且在與構(gòu)成IDT的電極指之間W及構(gòu)成反射器的導(dǎo)體條之間相對(duì)應(yīng)的區(qū)域的、水晶 基板上形成槽，從而使Q值變高且電容比變低，由此能夠?qū)崿F(xiàn)諧振電阻較低的SAW諧振器。 而且在該專利文獻(xiàn)中，記載了將IDT的槽與反射器的槽設(shè)為相同深度的結(jié)構(gòu)、W及使反射 器的槽深于IDT的槽的結(jié)構(gòu)。
[0013] 在非專利文獻(xiàn)1中，記載了采用了 ST切割水晶基板的組合型SAW諧振器的特性。 其中報(bào)告了如下內(nèi)容，即，該頻率溫度特性根據(jù)在未被SAW傳播基板的電極覆蓋的水晶表 面上形成的槽的深度而發(fā)生變化，W及，隨著槽的加深，朝上凸起的二次曲線的頂點(diǎn)溫度化 將降低。
[0014] 本領(lǐng)域技術(shù)人員已經(jīng)熟知該種通過(guò)在水晶等的壓電基板上形成槽W對(duì)有效膜厚 進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而對(duì)頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)的方法（例如，參照專利文獻(xiàn)8至11)。專利文獻(xiàn)8所記載 的SAW器件為，在IDT的壓電基板的蝕刻率大于IDT的蝕刻率的條件下對(duì)形成IDT的壓電 基板的表面進(jìn)行蝕刻，從而W使其頻率下降的方式對(duì)其頻率進(jìn)行微調(diào)。在專利文獻(xiàn)9至11 中，也同樣通過(guò)W在壓電基板表面上形成的IDT為掩模，對(duì)壓電基板表面進(jìn)行干法蝕刻，從 而使SAW器件的頻率向低頻側(cè)偏移。
[00巧]而且，已知在橫向型SAW濾波器中，通過(guò)對(duì)IDT電極的電極指之間的壓電基板表面 進(jìn)行蝕刻加工來(lái)形成槽，從而減小表觀上的傳播速度（例如，參照專利文獻(xiàn)12)。由此，能夠 在無(wú)需變更SAW濾波器的基本設(shè)計(jì)的條件下減小IDT電極的電極指間距，從而能夠?qū)崿F(xiàn)芯 片的小型化。
[0016] 另外，已知在激勵(lì)被稱為SSBW(Surface Skimming Bu化Wave)的滑移波的SAW 諧振器中，在旋轉(zhuǎn)Y切割、切割角一43°至一52°、滑移波傳播方向?yàn)閆'軸方向（歐拉角 (￠, 0，V) = (0°，38《0《 47,90° ))的水晶基板上，通過(guò)鉛形成標(biāo)準(zhǔn)化電極膜厚（H/ 入）為2. 0《H/ A《4. 0%的IDT電極，從而能夠?qū)崿F(xiàn)H次曲線的頻率溫度特性（例如，參 照專利文獻(xiàn)13)。由于滑移波（SH波）將其振動(dòng)能量封入在電極正下方并在壓電基板的表 面正下方傳播，因而SAW與沿著基板表面?zhèn)鞑サ腟T切割水晶SAW器件相比，存在來(lái)自反射 器的SAW的反射效率較差且難W實(shí)現(xiàn)小型化及較高的Q值的問(wèn)題。
[0017] 為了解決上述問(wèn)題，已經(jīng)提出一種在歐拉角（4，0，￥) = (0。，一 64。< 0 <-49. 3。，85°《￥《95。）的旋轉(zhuǎn)Y切割水晶基板的表面上形成IDT和光柵反射器， 并激勵(lì)甜波的SAW器件（例如，參照專利文獻(xiàn)14)。該SAW器件通過(guò)將用SAW的波長(zhǎng)A標(biāo) 準(zhǔn)化了的電極膜厚H/A設(shè)定為〇.〇4<H/A <0.12,從而實(shí)現(xiàn)了小型化、較高的Q值及優(yōu) 異的頻率穩(wěn)定性。
[0018] 而且，在所涉及的SAW器件中，為了解決由因電極膜厚較厚而產(chǎn)生的應(yīng)力遷移所 導(dǎo)致的、Q值和頻率穩(wěn)定性劣化的問(wèn)題，提出了一種在IDT的電極指之間的水晶基板上形 成槽的方案（例如，參照專利文獻(xiàn)15)。當(dāng)將該槽的深度設(shè)為化、將IDT的金屬膜的膜厚 設(shè)為血時(shí)，由于通過(guò)將用SAW的波長(zhǎng)入標(biāo)準(zhǔn)化了的電極膜厚H/入設(shè)定為0.04 < H/入 < 0. 12 (但是，H =化+血）的范圍，從而能夠使金屬膜的表觀上的膜厚變薄，因而能夠抑制 由通電時(shí)的應(yīng)力遷移所導(dǎo)致的頻率變動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)Q值較高、頻率穩(wěn)定性優(yōu)異的SAW器件。
[0019] 在SAW器件的批量生產(chǎn)過(guò)程中，當(dāng)通過(guò)蝕刻在水晶基板的表面上形成IDT的電極 指時(shí)，如果電極指的膜厚較厚，則通過(guò)由此而引起的側(cè)向蝕刻，在IDT的線占有率（行間隔 比）n上將容易產(chǎn)生誤差。其結(jié)果為，當(dāng)由SAW器件的溫度變化引起的頻率的變動(dòng)量產(chǎn)生 誤差時(shí)，產(chǎn)品的可靠性、質(zhì)量將受到損害。已知一種SAW器件，其為了消除該個(gè)問(wèn)題，采用歐 拉角（4，0，￥) = (0。，95。《0《155。，33?！禝 ￥ I《46。）的面內(nèi)旋轉(zhuǎn)ST切割 水晶基板，激勵(lì)SAW的阻帶的上限模式，從而在IDT的電極指之間的水晶基板表面上形成電 極指間槽（例如，參照專利文獻(xiàn)16)。
[0020] 另外，在SAW器件的頻率溫度特性在工作溫度范圍內(nèi)為二次曲線的情況下，實(shí)現(xiàn) 頻率變動(dòng)寬度的極小化和拐點(diǎn)較為困難。因此，為了獲得H次曲線的頻率溫度特性，提出了 一種SAW裝置，其通過(guò)空隙層和介質(zhì)膜而在LST切割的水晶基板上形成IDT電極，并激勵(lì)泄 漏型SAW(例如，參照專利文獻(xiàn)17)。在該專利文獻(xiàn)中記載有；在采用了瑞利波的SAW裝置 中，未能發(fā)現(xiàn)用于實(shí)現(xiàn)如H次曲線所示的頻率溫度特性的切割角的水晶基板。
[0021] 而且，在ST切割水晶SAW諧振子等中，已知一種傾斜型IDT，其為了在不使其優(yōu)良 的頻率溫度特性劣化的條件下提高Q值，從而在水晶基板的表面上，使IDT和反射器沿著相 對(duì)于SAW的相位速度的方向而傾斜能流角PFA±3°的方向配置（例如，參照專利文獻(xiàn)18、 19)。該種由傾斜型IDT構(gòu)成的SAW器件通過(guò)W覆蓋SAW的相位的行進(jìn)方向和其振動(dòng)能量 的行進(jìn)方向的方式配置IDT及反射器，從而能夠通過(guò)反射器而有效地反射SAW,因而能夠有 效地封住能量，從而進(jìn)一步提高Q值。
[0022] 另一方面，當(dāng)將SAW器件安裝在封裝件或電路基板上時(shí)，廣泛采用如下的方法來(lái) 進(jìn)行連接，即，利用外部端子和金屬導(dǎo)線并通過(guò)焊錫的回流焊接而對(duì)其電極襯墊進(jìn)行連接 的方法。已經(jīng)熟知回流焊接安裝由于要在幾分鐘內(nèi)的短時(shí)間內(nèi)被施加超過(guò)200°C的高溫，因 此會(huì)使SAW器件的頻率改變。因此，一直W來(lái)，采用了預(yù)先推測(cè)頻率變化量而對(duì)產(chǎn)品的頻率 范圍進(jìn)行設(shè)定的方法（例如，參照專利文獻(xiàn)20)。
[0023] 已知一種為了緩和由于回流焊接安裝而導(dǎo)致的SAW器件的頻率變化等的特性劣 化，通過(guò)使電極膜構(gòu)成為鐵/鉛結(jié)構(gòu)且W晶片狀態(tài)進(jìn)行電連接并進(jìn)行退火，從而形成IDT的 方法（例如，參照專利文獻(xiàn)21)。此外，當(dāng)在壓電基板上使用壓電性、熱電性較強(qiáng)的材料時(shí)， 為了消除由回流焊接安裝等的熱量、處理工序中的光或電磁波導(dǎo)致的工作頻率的變化，從 而提出了一種在壓電基板表面上形成有電阻率較高的薄膜的SAW模塊元件（例如，參照專 利文獻(xiàn)22)。
[0024] 如上所述，許多元件都與SAW器件的頻率溫度特性相關(guān)，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)該些元件的 改進(jìn)而進(jìn)行了各種各樣的研究。尤其認(rèn)為，在采用了瑞利波的SAW器件中，構(gòu)成IDT的電極 指的膜厚的增加將有助于提高頻率溫度特性。在僅僅增加IDT的電極膜厚時(shí)，將產(chǎn)生因通 電時(shí)的應(yīng)力遷移W及IDT形成時(shí)的側(cè)向蝕刻而引起的線占有率的變動(dòng)所導(dǎo)致的、頻率穩(wěn)定 性的劣化等問(wèn)題。作為其對(duì)策，通過(guò)在水晶基板表面的IDT的電極指之間形成槽，從而在使 電極膜厚變薄的同時(shí)，增大其有效膜厚，進(jìn)而抑制頻率的變動(dòng)是有效的。
[00巧]但是，上述的SAW器件除了激勵(lì)泄漏型SAW的專利文獻(xiàn)13的SAW裝置之外，工作 溫度范圍內(nèi)的頻率溫度特性均由二次曲線表示，因而未達(dá)到可使頻率變動(dòng)寬度充分減小或 可實(shí)現(xiàn)拐點(diǎn)的程度。因此，無(wú)法充分應(yīng)對(duì)對(duì)于最近的SAW器件的工作溫度范圍的擴(kuò)大、高精 度化、在溫度劇烈變化的環(huán)境下的長(zhǎng)期的工作穩(wěn)定性等的要求。
[0026] 此外，在信息通信領(lǐng)域中，目前正在推進(jìn)急劇的高速化。為了應(yīng)對(duì)此現(xiàn)狀，預(yù)計(jì)在 不久的將來(lái)，SAW器件也會(huì)要求從MHz帶向GHz帶的高頻化。上文所述的現(xiàn)有的很多SAW 器件，通過(guò)由SAW的波長(zhǎng)A標(biāo)準(zhǔn)化的值、即通過(guò)由標(biāo)準(zhǔn)化膜厚H/A來(lái)規(guī)定IDT的電極膜厚 H。此時(shí)，由于IDT的電極膜隨著SAW的高頻化的推進(jìn)而趨于薄膜化，因此，由于由回流焊接 安裝時(shí)的高溫條件所導(dǎo)致的熱變形或長(zhǎng)時(shí)間的SAW的振動(dòng)的影響、W及時(shí)間性變化等，從 而有可能產(chǎn)生頻率的變化或電極膜的金屬劣化，進(jìn)而使可靠性降低。反之，當(dāng)使電極膜厚過(guò) 厚時(shí)，成膜時(shí)施加在膜上的應(yīng)力將增加而產(chǎn)生應(yīng)力遷移的問(wèn)題，從而存在使頻率大幅變動(dòng) 的可能性。
[0027] 在先技術(shù)文獻(xiàn) [002引專利文獻(xiàn)
[0029] 專利文獻(xiàn)1 ;日本專利第3266846號(hào)公報(bào)
[0030] 專利文獻(xiàn)2 ;日本特開2002-100959號(hào)公報(bào)
[0031] 專利文獻(xiàn)3 ;日本特開2006-148622號(hào)公報(bào)
[0032] 專利文獻(xiàn)4 ;日本特開2007-208871號(hào)公報(bào)
[0033] 專利文獻(xiàn)5 ;日本特開2007-267033號(hào)公報(bào)
[0034] 專利文獻(xiàn)6 :日本特開2007-300287號(hào)公報(bào)
[00巧]專利文獻(xiàn)7 ;日本特公平2-7207號(hào)（日本特開昭57-5418號(hào)）公報(bào)
[0036] 專利文獻(xiàn)8 ;日本特開平2-189011號(hào)公報(bào)
[0037] 專利文獻(xiàn)9 ;日本特開平5-90865號(hào)公報(bào)
[0038] 專利文獻(xiàn)10 :日本特開平1-231412號(hào)公報(bào)
[0039] 專利文獻(xiàn)11 :日本特開昭61-92011號(hào)公報(bào)
[0040] 專利文獻(xiàn)12 :日本特開平10-270974號(hào)公報(bào)
[0041] 專利文獻(xiàn)13 :日本特公平1-34411號(hào)公報(bào)
[0042] 專利文獻(xiàn)14 ;日本再公表W02005/099089A1公報(bào)
[0043] 專利文獻(xiàn)15 :日本特開2006-203408號(hào)公報(bào)
[0044] 專利文獻(xiàn)16 :日本特開2009-225420號(hào)公報(bào)
[0045] 專利文獻(xiàn)17 :日本專利第3851336號(hào)公報(bào)
[0046] 專利文獻(xiàn)18 :日本專利第3216137號(hào)公報(bào)
[0047] 專利文獻(xiàn)19 :日本特開2005-204275號(hào)公報(bào)
[0048] 專利文獻(xiàn)20 :日本特開2006-13576號(hào)公報(bào)
[0049] 專利文獻(xiàn)21 :日本特開2003-283282號(hào)公報(bào)
[0050] 專利文獻(xiàn)22 :日本特開平8-307190號(hào)公報(bào)
[0051] 非專利文獻(xiàn)
[0052] 非專利文獻(xiàn)1 ;溝槽形SAW諧振器的制造條件和特性（電子通信學(xué)會(huì)技術(shù)研究報(bào) 告 MW82-59(1982))


【發(fā)明內(nèi)容】

[0053] 因此，本發(fā)明是鑒于上述的現(xiàn)有的問(wèn)題點(diǎn)所實(shí)施的，其目的在于，提供一種諧振 子、震蕩器等的SAW器件，所述SAW器件在工作溫度范圍內(nèi)發(fā)揮頻率變動(dòng)量極小的優(yōu)良的頻 率溫度特性，且具有即使在溫度較大變動(dòng)的環(huán)境下也能夠穩(wěn)定工作的優(yōu)異的耐環(huán)境特性， 從而可實(shí)現(xiàn)較高的Q值。
[0054] 本發(fā)明的其它目的在于，提供一種能夠應(yīng)對(duì)進(jìn)一步的高頻化的、可靠性較高的SAW 器件。
[0055] 本申請(qǐng)的發(fā)明人為了實(shí)現(xiàn)上述目的，在SAW諧振子中，驗(yàn)證了 SAW的波長(zhǎng)A、槽的 深度G、IDT的電極膜厚H、其電極指的線占有率n等的參數(shù)與頻率溫度特性之間的關(guān)系，所 述SAW諧振子為，采用面內(nèi)旋轉(zhuǎn)ST切割水晶基板，在其表面上形成通過(guò)阻帶的上限模式激 振SAW的IDT，且對(duì)構(gòu)成IDT的電極指之間的水晶基板表面進(jìn)行凹設(shè)W形成槽的諧振子。其 結(jié)果為，研究出了一種在工作溫度范圍內(nèi)可實(shí)現(xiàn)頻率變動(dòng)寬度的極小化及拐點(diǎn)的新的SAW 諧振子。
[0056] 在該新的實(shí)施方式的SAW諧振子（W下，稱為本實(shí)施方式的SAW諧振子）的 第1形式中，其特征在于，具有；IDT，其被設(shè)置在歐拉角（一1.5?！?《1.5°， 117°《0《142° ,42.79?！禝 ￥|《 49.57° )的水晶基板上，且激振阻帶上限模式的 SAW ;電極指間槽，其使位于構(gòu)成該IDT的電極指之間的水晶基板凹陷而形成，當(dāng)將SAW的波 長(zhǎng)設(shè)為入、將電極指間槽的深度設(shè)為G時(shí)，滿足0.01A《G的關(guān)系，且，當(dāng)將IDT的線占有 率設(shè)為n時(shí)，電極指間槽的深度G和線占有率n滿足下述式1W及式2的關(guān)系：
[0057] 式 1
[0058] _ 2. OOOOXG/A+0. 7200《n《_ 2. 5000XG/A+0. 7775，但是 0. OlOO A《G《0. 0500 A …（1) ; W及
[0059] 式 2
[0060] _ 3. 5898 XG/A+0.7995《n2. 5000 XG/A+0.7775，但是 0.0500 入 < G《0. 0695 入…（2)
[0061] 本實(shí)施方式的SAW諧振子在第2形式中，其特征在于，在所述第1形式的基礎(chǔ)上， 電極指間槽的深度G滿足0.01入0.0695入的關(guān)系。通過(guò)將電極指間槽的深度G設(shè) 定于此范圍內(nèi)，從而能夠?qū)⒐ぷ鳒囟确秶鷥?nèi)（例如，一4(TC?+85C)的頻率變動(dòng)量抑制于 較小程度，且即使在電極指間槽的深度上出現(xiàn)制造上的誤差，也能夠?qū)⒏鱾€(gè)SAW諧振子之 間的諧振頻率的偏移量控制在能夠補(bǔ)正的范圍內(nèi)。
[0062] 而且，本實(shí)施方式的SAW諧振子在第3形式中，其特征在于，在所述第1或第2形 式的基礎(chǔ)上，當(dāng)將IDT的電極膜厚設(shè)為H時(shí)，滿足0<H《 0.035A的關(guān)系。由此，在工作 溫度范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了良好的頻率溫度特性，且預(yù)先防止了在增大電極膜厚時(shí)可能產(chǎn)生的耐環(huán) 境特性的劣化。
[0063] 另外，本實(shí)施方式的SAW諧振子在第4形式中，其特征在于，在所述第3形式的基 礎(chǔ)上，線占有率n滿足下述式3的關(guān)系。
[0064] 式 3
[0065] n = - 1963. 05 X 佑/ A ) 3+196. 28 X 佑/ A ) 2 - 6. 53 X 佑/ 入）
[0066] - 135. 99 X 化/ A ) 2+5. 817 X 化/ A ) +0. 732
[0067] - 99. 99 X 佑/ A ) X (H/ A )…（3)
[0068] 由此，能夠?qū)㈩l率溫度特性的二次溫度系數(shù)抑制于較小程度。
[0069] 另外，本實(shí)施方式的SAW諧振子在第5形式中，其特征在于，在所述第3或第4形 式的基礎(chǔ)上，電極指間槽的深度G與電極膜厚H之和滿足0.0407 A《G+H的關(guān)系。由此， 與沒(méi)有在電極指之間設(shè)置槽而利用了阻帶的下限模式的諧振的現(xiàn)有的情況相比，能夠獲得 較高的Q值。
[0070] 圖1圖示了本實(shí)施方式的SAW諧振子的典型示例。如圖I(A)所示，本實(shí)施方式的 SAW諧振子1具有；矩形的水晶基板2、W及分別形成在該水晶基板的主面上的IDT3和一對(duì) 反射器4、4。
[0071] 在水晶基板2中，使用由歐拉角（一1.5°《4《1.5° ,117°《0《142°， 42. 79°《I V I《49. 57° )表示的面內(nèi)旋轉(zhuǎn)ST切割水晶基板。在此，對(duì)歐拉角進(jìn)行說(shuō)明。 由歐拉角（0°，〇°，〇° )表示的基板成為，具有與Z軸垂直的主面的Z切割基板。在此， 歐拉角（4，0，￥)的4是涉及Z切割基板的第1旋轉(zhuǎn)的參數(shù)，其為W Z軸為旋轉(zhuǎn)軸，W 從巧軸向巧軸側(cè)旋轉(zhuǎn)的方向?yàn)檎D(zhuǎn)角度的第1旋轉(zhuǎn)角度。歐拉角的0是涉及在Z切 割基板的第1旋轉(zhuǎn)之后進(jìn)行的第2旋轉(zhuǎn)的參數(shù)，其為W第1旋轉(zhuǎn)后的X軸為旋轉(zhuǎn)軸，W從第 1旋轉(zhuǎn)后的+Y軸向+Z軸旋轉(zhuǎn)的方向?yàn)檎D(zhuǎn)角度的第2旋轉(zhuǎn)角度。壓電基板的切割面由 第1旋轉(zhuǎn)角度4和第2旋轉(zhuǎn)角度0所決定。歐拉角的V是涉及在Z切割基板的第2旋 轉(zhuǎn)之后進(jìn)行的第3旋轉(zhuǎn)的參數(shù)，其為W第2旋轉(zhuǎn)之后的Z軸為旋轉(zhuǎn)軸，W從第2旋轉(zhuǎn)之后的 巧軸向第2旋轉(zhuǎn)后的巧軸側(cè)旋轉(zhuǎn)的方向?yàn)檎D(zhuǎn)角度的第3旋轉(zhuǎn)角度。SAW的傳播方向 用相對(duì)于第2旋轉(zhuǎn)后的X軸的第3旋轉(zhuǎn)角度V表示。
[0072] 如圖2所示，面內(nèi)旋轉(zhuǎn)ST切割水晶基板在通過(guò)X軸、Y軸及Z軸分別表示水晶的 正交的3個(gè)結(jié)晶軸、即電軸、機(jī)械軸及光學(xué)軸時(shí)，從如下的晶片5中被切割出，所述晶片5具 有；將與Y軸垂直的XZ面5a WX軸為旋轉(zhuǎn)軸而從+Z軸向一Y軸方向旋轉(zhuǎn)了角度0' (° ) 的、與坐標(biāo)軸狂，Y'，Z')的Y'軸垂直的XZ'面。水晶基板2進(jìn)而沿著W Y'軸為旋轉(zhuǎn) 軸、W從巧軸向+Z'軸方向?yàn)檎D(zhuǎn)了角度+￥(或一￥)(。）的新坐標(biāo)軸狂'，Y'， Z")，從晶片5中被切割出，W形成單片化。此時(shí)，水晶基板2可W W其長(zhǎng)邊（或短邊）沿 著X'軸方向或Z"軸方向中的任意一個(gè)方向的方式而配置。并且，角度0 '和歐拉角中的 0存在0 '= 0 _ 90。的關(guān)系。
[0073] IDT3具有分別由多個(gè)電極指6a、化構(gòu)成，且通過(guò)母線7a、化將該些電極指的基端 部連接起來(lái)的一對(duì)梳齒狀電極3a、3b。各電極指6a、6b W使其延長(zhǎng)方向與由所述IDT激振 的SAW的傳播方向X'正交的朝向而配置。一個(gè)梳齒狀電極3a的電極指6a與另一個(gè)梳齒 狀電極3b的電極指化交替且隔開預(yù)定的間隔而W固定的間距排列配置。如圖1炬）所示， 在電極指6a、化之間露出的水晶基板2的表面上，通過(guò)W蝕刻等方式對(duì)該表面進(jìn)行削除，從 而分別凹設(shè)有固定深度的電極指間槽8。
[0074] -對(duì)反射器4、4被配置成，沿著SAW的傳播方向X'而在IDT3的外側(cè)從兩側(cè)夾持 該IDT。各反射器4分別具有在SAW的傳播方向X'上W固定的間距排列配置的多個(gè)導(dǎo)體 條4a、4a。所述各導(dǎo)體條與IDT3的所述各電極指同樣地，W使其延長(zhǎng)方向與SAW的傳播方 向X'正交的朝向而配置。如圖1做所示，在導(dǎo)體條4a、4a之間露出的水晶基板2的表面 上，通過(guò)W蝕刻等方式而對(duì)該表面進(jìn)行削除，從而分別凹設(shè)有固定深度的導(dǎo)體條間槽9。
[0075] 在本實(shí)施方式中，電極指6a、化及導(dǎo)體條4a、4a通過(guò)采用例如鉛或W鉛為主體的 合金的金屬膜而形成相同的膜厚H，可W總稱為電極指。電極指間槽8和導(dǎo)體條間槽9被形 成為相同的深度G。在IDT3的最外側(cè)的電極指6a(或化）、和與其相鄰的反射器4、4的所 述導(dǎo)體條之間，同樣通過(guò)削除水晶基板表面而凹設(shè)有與所述導(dǎo)體條間槽深度相同的槽。
[0076] W該種方式構(gòu)成的SAW諧振子1，激勵(lì)在水晶基板2的X'軸方向及Y'軸方向的 兩個(gè)方向上具有振動(dòng)位移分量的Raylei曲型（瑞利型）的SAW。上述的歐拉角的水晶基 板2由于SAW的傳播方向從作為水晶的結(jié)晶軸的X軸偏離，因而能夠激勵(lì)阻帶上限模式的 SAW。
[0077] 并且，上述的水晶基板2的歐拉角（4，0，V) W如下方式進(jìn)行了選擇。SAW諧振 子的頻率溫度特性一般W下式表示。
[0078] A f = a X (T-TO) + 目 X (T-TO) 2
[007引在此，A f為溫度T和頂點(diǎn)溫度TO之間的頻率變化量（ppm)，a為一次溫度系數(shù) (ppm/°C)，目為二次溫度系數(shù)（ppm/°C2)，T為溫度，TO為頻率最大時(shí)的溫度（頂點(diǎn)溫度）。 將二次溫度系數(shù)目的絕對(duì)值設(shè)定為最小，優(yōu)選設(shè)定為0.01 (Ppm/C2) W下，更優(yōu)選設(shè)定為 大致為零，如果頻率溫度特性表示H次曲線，則即使在較寬的工作溫度范圍內(nèi)，也可W減小 頻率變動(dòng)量，從而獲得較高的頻率穩(wěn)定性。
[0080] 首先，將水晶基板2的歐拉角設(shè)為（0° ,123°，￥)，并對(duì)能夠獲得目= ±0. Ol (ppm/°C 2)的線占有率n時(shí)的、歐拉角￥與電極指間槽的深度G之間的關(guān)系進(jìn)行 了模擬。在此，適當(dāng)選擇歐拉角￥，W使二次溫度系數(shù)目的絕對(duì)值為0.01 (PPm/°C2)。其 結(jié)果為，能夠?qū)⒃谏鲜鰲l件下可將二次溫度系數(shù)目設(shè)為-0.01《目《+0.01的歐拉角V 的范圍，確定為43。< ￥ < 45°。
[0081] 另外，如圖1似所示，IDT3的線占有率n是用電極指寬度L除W電極指間距 A/2 ( = L+巧而獲得的值。此外，圖I(D)是用于對(duì)在通過(guò)光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)而制造出 IDT3的電極指6a、化和電極指間槽8時(shí)所形成的梯形形狀的截面上，特定IDT3的線占有 率n的方法進(jìn)行說(shuō)明的圖。此時(shí)，線占有率n是基于在如下高度處測(cè)定出的電極指寬度 L和電極指間槽寬度S而計(jì)算出的，所述高度為，距電極指間槽8的底部的距離為該電極指 間槽的深度G和電極膜厚H的合計(jì)值（G+H)的二分之一的高度。
[0082] 接下來(lái)，將水晶基板2設(shè)為，切割角及SAW傳播方向通過(guò)歐拉角表示為（0, 0， V)，將電極指間槽的深度G設(shè)為0. 04入，將電極指的膜厚H設(shè)為0. 02入，根據(jù)上述式（3) 將線占有率n設(shè)為0.6383,從而對(duì)與歐拉角0相關(guān)的二次溫度系數(shù)目的變化進(jìn)行了模 擬。在此，歐拉角￥在上述的43° < ￥ <45°的范圍內(nèi)進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪x擇，W根據(jù)角度0 的設(shè)定角度而使二次溫度系數(shù)目的絕對(duì)值成為最小。其結(jié)果為，確認(rèn)到如果歐拉角0在 117°《0《142°的范圍內(nèi)，則即使改變電極指的膜厚H、電極指間槽的深度G及線占有 率n，二次溫度系數(shù)目的絕對(duì)值也會(huì)在0. Ol (Ppm/°C 2)的范圍內(nèi)。
[0083] 接下來(lái)，通過(guò)歐拉角表示而將水晶基板22設(shè)為（4,123。，43.77。），將電極指 間槽的深度G設(shè)為0. 04 A，將電極指的膜厚H設(shè)為0. 02 A，將線占有率n設(shè)為0. 65,并對(duì) 與歐拉角4相關(guān)的二次溫度系數(shù)目的變化進(jìn)行了模擬。其結(jié)果為，確認(rèn)到如果歐拉角4 在-1.5?！?《+1.5°的范圍內(nèi)，則二次溫度系數(shù)目的絕對(duì)值在0.01 (ppm/°C2)的范圍 內(nèi)。
[0084] 而且，通過(guò)進(jìn)行模擬，求出了工作溫度范圍（-4CTC?+85C)內(nèi)的頻率變動(dòng)量為最 小時(shí)的、非常理想的歐拉角0和V之間的關(guān)系。此時(shí)，電極指間槽的深度G及電極指的膜 厚H也分別被設(shè)為G = 0.04 A、H = 0.02 A。其結(jié)果為，歐拉角W W在上述的歐拉角0的 范圍內(nèi)隨著其増加而描繪出H次曲線的方式増加。該種關(guān)系可W通過(guò)下式來(lái)進(jìn)行近似。
[0085] 式 4
[0086] V = 1. 19024X1〇-3x 0 3-4. 48775X 1Q-1X 0 2+5. 64362Xl〇iX 0 -2. 32327X 103 ±1. 0
[0087] 由此，歐拉角￥在歐拉角0的下限值0 = 117°處，成為V = 42.79°，在上限 值0 = 142°處，成為￥ = 49. 57°。因此，歐拉角￥在117°《0《142°的范圍內(nèi)， 可W設(shè)定為42. 79°49. 57°。
[0088] 通過(guò)W上述方式設(shè)定水晶基板2的歐拉角，從而本實(shí)施方式的SAW諧振子1能夠 實(shí)現(xiàn)二次溫度系數(shù)目的絕對(duì)值在0.01 (Ppm/°C2) W下的優(yōu)良的頻率溫度特性。
[0089] 對(duì)于本實(shí)施方式的SAW諧振子1，在W下的條件下對(duì)頻率溫度特性進(jìn)行了模擬。
[0090] -本實(shí)施方式的SAW諧振子1的基本數(shù)據(jù)
[0091] H :0.02 入
[0092] G ;變化
[0093] IDT 線占有率 n;〇. 6
[0094] 反射器線占有率nr ;0. 8
[0095] 歐拉角；（0°、123°、43. 5° )
[0096] IDT 對(duì)數(shù)；120
[0097] 電極指交叉寬度；40 A U = 10 y m)
[009引反射器條數(shù)（每單側(cè)）；60
[0099] 電極指的傾斜角度；無(wú)
[0100] 此模擬結(jié)果如圖3所示。由該圖可W看出，頻率溫度特性在工作溫度范圍（-40? +85C )內(nèi)大致表示H次曲線，從而能夠?qū)㈩l率變動(dòng)寬度抑制為極小的變動(dòng)量、即20ppm W 內(nèi)。
[0101] 關(guān)于表現(xiàn)出圖3的頻率溫度特性的SAW諧振子1，對(duì)其頻率、等效電路常數(shù)及靜態(tài) 特性進(jìn)行匯總，結(jié)果如W下的表1所示。
[0102] 表 1
[0103]

【權(quán)利要求】
1. 一種聲表面波器件，其特征在于，具有： 水晶基板，其歐拉角為（一1. 5°彡小彡1. 5°，117°彡0彡142°，V); 叉指換能器，其由被設(shè)置于所述水晶基板的主面上的多個(gè)電極指構(gòu)成，且激振阻帶上 限模式的聲表面波； 電極指間槽，其凹設(shè)在所述叉指換能器的相鄰的所述電極指之間的、所述水晶基板的 表面上， 所述聲表面波的波長(zhǎng)A與所述電極指間槽的深度G滿足0.01 A 的關(guān)系， 所述叉指換能器的線占有率n與所述電極指間槽的深度G滿足如下式11以及式12 的關(guān)系，即， 式11 -2. 0000 XG/入+0? 7200 彡 n 彡一2. 5000 XG/入+0? 7775，但是， 0? 010(U 彡 G 彡 0? 0500 入； 式12 -3. 5898XG/A+0? 7995 彡 n 彡-2. 5000XG/A+0. 7775,但是，0.0500 入 < G 彡 0. 0695 入； 所述歐拉角V滿足| V |關(guān)90° Xn，其中，n = 0、1、2、3， 所述電極指的膜厚H在0. 05 y m彡H < 0. 20 y m的范圍內(nèi)。
2. -種聲表面波器件，其特征在于，具有： 水晶基板，其歐拉角為（一1. 5 °彡小彡1. 5 °，117 °彡0彡142 °， 42. 79。彡丨 V 丨彡 49. 57。）； 叉指換能器，其由被設(shè)置于所述水晶基板的主面上的多個(gè)電極指構(gòu)成，且激振阻帶上 限模式的聲表面波； 電極指間槽，其凹設(shè)在所述叉指換能器的相鄰的所述電極指之間的、所述水晶基板的 表面上， 所述聲表面波的波長(zhǎng)A與所述電極指間槽的深度G滿足0.01 A 的關(guān)系， 所述叉指換能器的線占有率n與所述電極指間槽的深度G滿足如下式13以及式14 的關(guān)系，即， 式13 -2. 0000 XG/入+0? 7200 彡 n 彡一2. 5000 XG/入+0? 7775，但是， 0? 010(U 彡 G 彡 0? 0500 入； 式14 -3. 5898XG/A+0? 7995 彡 n 彡-2. 5000XG/A +〇. 7775,但是，0.0500 入 < G 彡 0. 0695 入； 所述電極指的膜厚H在0? 055 ii m彡H < 0? 20 ii m，或者，0? 20 ii m < H彡0? 335 ii m的 范圍內(nèi)。
3. 如權(quán)利要求2所述的聲表面波器件，其特征在于， 所述電極指的膜厚H在0. 080 ii m彡H < 0. 20 ii m的范圍內(nèi)。
4. 如權(quán)利要求2或3所述的聲表面波器件，其特征在于， 所述叉指換能器的線占有率n滿足如下式15,即， 式15 -1963. 05 X (G/ 入）3+196. 28 X (G/ 入）2 - 6. 53 X (G/ 入） -135. 99 X (H/A )2+5. 817 X (H/A )+〇. 732 -99. 99 X (G/ 入）X (H/ 入）一0? 04 彡 n 彡 -1963. 05 X (G/ 入）3+196. 28 X (G/ 入）2 - 6. 53 X (G/ 入） -135. 99 X (H/A )2+5. 817 X (H/A )+〇. 732 -99. 99 X (G/入）X (H/入）+0? 04。
5. 如權(quán)利要求2或3所述的聲表面波器件，其特征在于， 所述電極指間槽的深度G與所述電極指的膜厚H之和，滿足0. 0407入彡G+H。
6. 如權(quán)利要求2或3所述的聲表面波器件，其特征在于， 還具有一對(duì)反射器，所述一對(duì)反射器分別由被設(shè)置于所述水晶基板的主面上的多個(gè)導(dǎo) 體條構(gòu)成，并沿著所述聲表面波的傳播方向以?shī)A著所述叉指換能器的方式而配置于所述叉 指換能器的兩側(cè)； 導(dǎo)體條間槽，其凹設(shè)在所述反射器的相鄰的所述導(dǎo)體條之間的、所述水晶基板的表面 上， 與所述電極指以及所述導(dǎo)體條正交的第一方向、和所述水晶基板的電軸所成的角度 為，所述歐拉角￥， 所述叉指換能器以及反射器的至少一部分被配置于，以與所述第一方向成角度S而 交叉的第二方向上， 所述角度S與所述水晶基板的能流角PFA的關(guān)系滿足PFA- 1°彡S <PFA+r。
7. 如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的聲表面波器件，其特征在于， 還具有用于驅(qū)動(dòng)所述叉指換能器的電路。
8. -種電子設(shè)備，其特征在于， 具備有權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的聲表面波器件。
9. 一種傳感器，其特征在于， 具備有權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的聲表面波器件。
【文檔編號(hào)】H01L41/09GK104362999SQ201410594692
【公開日】2015年2月18日 申請(qǐng)日期:2011年8月29日 優(yōu)先權(quán)日:2010年9月9日
【發(fā)明者】山中國(guó)人, 大脇卓彌, 小幡直久 申請(qǐng)人:精工愛(ài)普生株式會(huì)社