弾性表面波装置
【課題】ＩＤＴ上にＳｉＯ２膜を形成することにより周波数温度特性が改善されているだけでなく、ＳｉＯ２膜表面におけるクラックが発生し難く、所望とする特性を確実に得ることができ、かつ電気機械結合係数及び反射係数が大きな弾性表面波装置を提供する。
【解決手段】２５°〜５５°回転Ｙ板Ｘ伝搬のＬｉＴａＯ３基板１２上に、Ａｌと比べて密度が高い金属もしくは合金からなる少なくとも１つのＩＤＴ１３ａ，１３ｂが形成されており、ＩＤＴ１３ａ，１３ｂを覆うようにＬｉＴａＯ３基板１２上に周波数温度特性を改善するためのＳｉＯ２膜１５が形成されている、弾性表面波装置１１。
【解決手段】２５°〜５５°回転Ｙ板Ｘ伝搬のＬｉＴａＯ３基板１２上に、Ａｌと比べて密度が高い金属もしくは合金からなる少なくとも１つのＩＤＴ１３ａ，１３ｂが形成されており、ＩＤＴ１３ａ，１３ｂを覆うようにＬｉＴａＯ３基板１２上に周波数温度特性を改善するためのＳｉＯ２膜１５が形成されている、弾性表面波装置１１。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、共振子や帯域フィルタなどに用いられる弾性表面波装置に関し、より詳細には、回転Ｙ板Ｘ伝搬ＬｉＴａＯ３基板を用いた弾性表面波装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話などの移動体通信機において、ＲＦ段の帯域フィルタやデュプレクサとして、弾性表面波フィルタが用いられている。この種の弾性表面波フィルタとして、３６°〜４６°回転Ｙ板Ｘ伝搬のＬｉＴａＯ３基板上に、ＡｌからなるＩＤＴ（インターデジタルトランスデューサー）が形成されており、漏洩弾性波を利用した弾性表面波フィルタが実用化されている。
【０００３】
しかしながら、この弾性表面波フィルタでは、周波数温度特性が−３０〜−４０ｐｐｍ／℃と悪く、その改善が求められていた。そこで、周波数温度特性を改善するために、３６°回転Ｙ板Ｘ伝搬（オイラー角：０°，１２６°，０°）ＬｉＴａＯ３基板上に０．０１〜０．０４の規格化膜厚のＡｌからなるＩＤＴを形成した後に、さらにＳｉＯ２膜を積層した発振子の構造が提案されている（例えば、下記特許文献１）。ここでは、ＳｉＯ２膜を形成することにより、周波数温度特性が改善されている。
【０００４】
しかし、ＡｌからなるＩＤＴを形成してフィルタを構成する場合、十分大きな反射係数や電気機械結合係数Ｋｓａｗを得るために、ＩＤＴの電極膜厚Ｈ／λ（Ｈは膜厚、λは表面波の波長）は、０．０８〜０．１０とかなり厚くしなけらればならない（例えば下記非特許文献１）。
【特許文献１】特開１９９０−２９５２１２
【非特許文献１】Ｏ．Ｋａｗａｃｈｉ ｅｔａｌ．“Ｏｐｔｉｍｕｍ Ｃｕｔ ｏｆ ＬｉｔａＯ３ ｆｏｒ Ｈｉｇｈ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｌｅａｋｙ Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ ｆｉｔｔｅｒｓ”Ｐｒｏｃ．１９９６ ＩＥＥＥ Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｓ Ｓｙｍｐ．ｐ７１〜７６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のように、ＡｌからなるＩＤＴがかなり厚くされているため、図２５（ａ）に示されている部分において、周波数温度特性を改善するためにＳｉＯ２膜がその上に形成されると、図２５（ｂ），（ｃ）に示すように、ＳｉＯ２膜において大きな段差が生じ、ＳｉＯ２膜にクラックが生じることがあった。そのため、クラックの発生により、弾性表面波フィルタのフィルタ特性が悪化しがちであった。
【０００６】
加えて、ＡｌからなるＩＤＴの電極膜厚が厚いため、ＳｉＯ２膜の形成によるＩＤＴの電極表面の凹凸を被覆する効果が十分でなく、それによって、温度特性が十分に改善されないことがあった。
【０００７】
本発明の目的は、上述した従来技術の現状に鑑み、回転Ｙ板Ｘ伝搬のＬｉＴａＯ３基板を用いた弾性表面波装置において、ＳｉＯ２膜の形成により周波数温度特性を改善し得るだけでなく、ＩＤＴの電極膜厚を薄くすることにより、ＳｉＯ２膜におけるクラックを防止することができると共に減衰定数も大幅に低減でき、従って目的とするフィルタ特性などの電気的特性を得ることができ、かつＩＤＴにおける電気機械結合係数及び反射係数が十分な大きさとされる、弾性表面波装置及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の広い局面によれば、２５°〜５５°回転Ｙ板（オイラー角（０°，１１５°〜１４５°，０°））のＬｉＴａＯ３基板と、前記ＬｉＴａＯ３基板上に形成されており、かつＡｌよりも密度の高い金属からなる少なくとも１つのＩＤＴと、前記ＩＤＴを覆うように前記ＬｉＴａＯ３基板上に形成されたＳｉＯ２膜とを備えることを特徴とする、弾性表面波装置が提供される。
【０００９】
本発明の他の広い局面によれば、４２°〜５０°回転Ｙ板（オイラー角（０°，１３２°〜１４０°，０°））のＬｉＴａＯ３基板と、前記ＬｉＴａＯ３基板上に形成されており、Ａｌよりも密度の高い金属からなる少なくとも１つのＩＤＴと、前記ＩＤＴを覆うように前記ＬｉＴａＯ３基板上に形成されたＳｉＯ２膜とを備えることを特徴とする、弾性表面波装置が提供される。
【００１０】
本発明のさらに他の広い局面によれば、２５°〜４２°回転Ｙ板（オイラー角（０°，１１５°〜１３２°，０°））のＬｉＴａＯ３基板と、前記ＬｉＴａＯ３基板上に形成されており、Ａｌよりも密度の高い金属からなる少なくとも１つのＩＤＴと、前記ＩＤＴを覆うように前記ＬｉＴａＯ３基板上に形成されたＳｉＯ２膜とを備えることを特徴とする、弾性表面波装置が提供される。
【００１１】
本発明においては、好ましくは、上記ＩＤＴは、Ａｕ、Ｐｔ、Ｗ、Ｔａ、Ａｇ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｚｎ及びＴｉからなる群から選択された少なくとも１種を主成分とする金属からなる。これらのＡｌよりも密度の高い金属を用いることにより、Ａｌを用いた場合に比べて、ＩＤＴの電気機械結合係数及び反射係数の増大を図ることができる（後述の図２、図３参照）。
【００１２】
本発明のより限定的な局面では、ＩＤＴがＡｕからなり、ＩＤＴの表面波の波長で規格化された膜厚が０．０１３〜０．０３０の範囲にあり、ＳｉＯ２膜の表面波の波長で規格化された膜厚が０．０３〜０．４５の範囲とされ、その場合には、本発明に従って、電気機械結合係数及び反射係数が大きく、良好な周波数温度特性を有し、減衰定数が十分小さく、ＳｉＯ２膜のクラックが生じ難い、弾性表面波装置を確実に提供することができる。
【００１３】
本発明のさらに他の局面では、前記ＩＤＴ電極がＡｕまたはＡｕ合金からなり、前記ＬｉＴａＯ３基板のカット角、ＩＤＴの電極規格化膜厚及びＳｉＯ２の規格化膜厚が、下記の（ａ）〜（ｋ）で表される組み合わせのいずれかである。
【００１４】
【表１】
【００１５】
本発明のさらに別の特定の局面では、前記ＩＤＴがＡｕまたはＡｕ合金からなり、前記ＬｉＴａＯ３基板のカット角、ＩＤＴの電極規格化膜厚及びＳｉＯ２の規格化膜厚が、下記の（ｍ）〜（ｒ）で示される組み合わせのいずれかである。
【００１６】
【表２】
【００１７】
本発明に係る弾性表面波装置のさらに他の特定の局面では、ＩＤＴの上面と、ＳｉＯ２膜との間に密着層が形成され、それによってＳｉＯ２膜の膜剥がれを抑制することができる。この場合、密着層は、ＩＤＴの上面だけでなく、ＬｉＴａＯ３基板とＳｉＯ２膜の界面にも形成されてもよい。また、上記密着層は、ＩＤＴの上面だけでなく、ＩＤＴとＳｉＯ２膜の界面のほぼ全領域に形成されてもよい。すなわち、ＩＤＴの側面にも密着層が形成されていてもよい。
【００１８】
本発明に係る弾性表面波装置のさらに別の特定の局面では、ＬｉＴａＯ３基板上に、ＩＤＴ以外の、少なくともバスバー及び外部との接続用電極パッドを含む複数の電極がさらに形成されており、該複数の電極が、Ａｌよりも密度が高い金属からなる下地電極層と、下地電極層上に形成されており、ＡｌまたはＡｌ合金からなる上層金属層とを有する下地金属層が、ＩＤＴと同じ工程で形成されることができ、さらに上層金属層がＡｌまたはＡｌ合金からなるため、ＳｉＯ２膜の密着強度が高められるとともに、上記電極のコストを低減することができる。さらに、Ａｌによるウェッジボンド性も高められる。
【００１９】
本発明に係る弾性表面波装置では、好ましくは、表面波として漏洩弾性表面波が用いられ、本発明に従って、周波数温度特性に優れ、電気機械結合係数及び反射係数の大きなＩＤＴを有する、伝搬定数の小さい漏洩弾性表面波を利用した弾性表面波装置を提供することができる。
【００２０】
本発明の弾性表面波装置の製造方法は、２５°〜５５°回転Ｙ板Ｘ伝搬（オイラー角（０°，１１５°〜１４５°，０°））のＬｉＴａＯ３基板を用意する工程と、前記ＬｉＴａＯ３基板上に少なくとも１つのＩＤＴを、Ａｌよりも密度が高い金属を用いて形成する工程と、前記ＩＤＴを形成した後に、周波数調整を行う工程と、前記周波数調整後に、前記ＩＤＴを被覆するように前記ＬｉＴａＯ３基板上にＳｉＯ２膜を形成することを特徴とする。
【００２１】
本発明の製造方法の特定の局面では、ＩＤＴを構成する材料として、ＡｕまたはＡｕを主成分とする合金が用いられる。Ａｕは、Ａｌに比べて密度が高いため、電気機械結合係数が大きくかつ反射係数が大きなＩＤＴを容易に構成することができ、かつＩＤＴの電極膜厚を薄くすることができ、ＳｉＯ２膜のクラックを防止することができる。さらに、ＳｉＯ２膜によって減衰定数を小さくすることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係る弾性表面波装置では、２５°〜５５°回転Ｙ板Ｘ伝搬ＬｉＴａＯ３基板上にＡｌよりも密度の高い金属からなる少なくとも１つのＩＤＴが形成されており、該ＩＤＴを覆うようにＳｉＯ２膜が形成されている。従って、ＳｉＯ２膜の形成により周波数温度特性が改善される。さらに、ＩＤＴの電極膜厚をＡｌを用いた場合に比べて薄くすることができるので、ＳｉＯ２膜におけるクラックの発生を抑制することができ、目的とする特性を確実に得ることができる。また、Ａｌよりも密度が高い金属よりなるＩＤＴを形成した場合、減衰定数αが悪化する恐れがあるが、ＳｉＯ２膜の形成により、減衰定数の悪化も抑制することができる。
【００２３】
従って、本発明によれば、ＳｉＯ２膜により周波数温度特性が改善されるだけでなく、ＳｉＯ２膜におけるクラックの発生を抑制することができ、所望とする特性を確実に得ることが可能となる。
【００２４】
また、本発明に係る弾性表面波装置の製造方法では、本発明に係る弾性表面波装置が得られ、上記のように周波数温度特性に優れ、かつＳｉＯ２膜におけるクラックの発生を抑制して、所望とする特性を確実に得ることができるだけでなく、ＩＤＴ形成後に周波数調整が行われ、該周波数調整後にＳｉＯ２膜が形成されるので、より高精度に周波数調整を行うことができ、ＳｉＯ２膜の膜厚のばらつきによる周波数変動による影響を抑制することができる。従って、所望通りの周波数特性を有する弾性表面波装置を確実に提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施例を説明することにより、本発明を明らかにする。
【００２６】
図１は、本発明の一実施例に係る弾性表面波装置としての縦結合共振子フィルタを説明するための平面図である。
【００２７】
弾性表面波装置１１は、ＬｉＴａＯ３基板１２の上面に、ＩＤＴ１３ａ，１３ｂ及び反射器１４ａ，１４ｂを形成した構造を有する。また、ＩＤＴ１３ａ，１３ｂ及び反射器１４ａ，１４ｂを覆うようにＳｉＯ２膜１５が形成されている。なお、ＬｉＴａＯ３基板１２としては、２５°〜５５°回転Ｙ板Ｘ伝搬（オイラー角（０°，１１５°〜１４５°，０°））ＬｉＴａＯ３基板が用いられる。この範囲外のカット角の回転Ｙ板Ｘ伝搬ＬｉＴａＯ３基板では、減衰定数が大きく、ＴＣＦも悪化する。
【００２８】
ＩＤＴ１３ａ，１３ｂ及び反射器１４ａ，１４ｂは、Ａｌに比べて密度の高い金属により構成される。このような金属としては、Ａｕ、Ｐｔ、Ｗ、Ｔａ、Ａｇ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｚｎ及びＴｉからなる群から選択された少なくとも１種の金属または該少なくともその１種を主成分とする合金が挙げられる。
【００２９】
上記のように、Ａｌに比べて密度の高い金属によりＩＤＴ１３ａ，１３ｂ及び反射器１４ａ，１４ｂが構成されているため、ＩＤＴ１３ａ，１３ｂ及び反射器１４ａ，１４ｂの膜厚をＡｌを用いた場合に比べて薄くした場合であっても、図２、図３に示すように、電気機械結合係数及び反射係数を高めることができる。
【００３０】
そして、上記のように電極膜厚を薄くすることができるので、ＩＤＴ１３ａ，１３ｂ上に形成されたＳｉＯ２膜１５における前述した段差に基づくクラックの発生を確実に抑制することができる。ＳｉＯ２膜１５の厚みについては、後述の実験例から明らかなように、表面波の波長で規格化された膜厚Ｈ／λが０．０３〜０．４５の範囲であることが好ましい。なお、Ｈは厚み、λは表面波の波長を示す。この範囲にすることで、ＳｉＯ２膜がない場合より減衰定数を大幅に小さくすることができ、低ロス化が可能となる。
【００３１】
ＩＤＴを構成する材料によっても異なるが、例えばＡｕ膜からなる場合、ＩＤＴ１３ａ，１３ｂの表面波の波長で規格化された膜厚は０．０１３〜０．０３０が好ましい。Ａｕ膜が薄いと、ＩＤＴが引き回り抵抗をもつので、より好ましくは０．０２１〜０．０３が好ましい。
【００３２】
本発明の係る弾性表面波装置では、上記のように、ＬｉＴａＯ３基板１２上にＡｌよりも密度の高い金属によりＩＤＴ１３ａ，１３ｂが構成されており、該ＩＤＴ１３ａ，１３ｂの電極膜厚を薄くすることができる。従って、ＳｉＯ２膜における段差の発生を抑制することができ、クラックを確実に防止することができる。さらにＳｉＯ２膜により減衰定数を大幅に小さくすることができ、低ロス化が可能となる。よって、良好な特性を有し、かつＳｉＯ２膜１５の形成により良好な周波数温度特性が実現される。これを、具体的な例に基づき説明する。
【００３３】
３６°回転Ｙ板Ｘ伝搬ＬｉＴａＯ３基板上に、ＡｌからなるＩＤＴを形成した場合、及びＡｕ、Ｔａ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｗ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｍｏ、ＮｉからなるＩＤＴの種々の膜厚で形成した場合の電気機械結合係数Ｋｓａｗ及び減衰定数（α）と反射係数｜ｒｅｆ｜の変化を図２，図３及び図４にそれぞれ示す。なお、数値計算はＪ．Ｊ．Ｃｈａｍｐｂｅｌｌ ａｎｄ Ｗ．Ｒ．Ｊｏｎｅｓ：ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．Ｓｏｎｉｃ＆Ｕｌｔｒａｓｏｎ．ＳＵ−１５．ｐ２０９（１９６８）の方法に従い、電極は全面一様として計算を行った。
【００３４】
図２から明らかなように、ＡｌからなるＩＤＴにおいて、規格化された膜厚Ｈ／λが０．１０の場合、電気機械結合係数Ｋｓａｗは約０．２７である。なお、Ｈは厚み、λは表面波の波長を示す。これに対して、Ａｕ、Ｔａ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｗ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｍｏ、ＮｉからなるＩＤＴではＨ／λを０．０１３〜０．０３５の範囲とした場合、より大きな電気機械結合係数Ｋｓａｗを実現することができる。しかしながら、図４から明らかなように、膜厚Ｈ／λの如何に関わらず、ＡｌからなるＩＤＴでは減衰定数αがほぼ０であるのに対し、Ａｕ、Ｔａ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｗ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｍｏ、ＮｉからなるＩＤＴでは、減衰定数が非常に大きくなる。
【００３５】
また、図１２は、カット角θ（オイラー角で（０°，θ＋９０°，０°）のＬｉＴａＯ３基板上に、ＡｕからなるＩＤＴ及びＳｉＯ２膜を形成した構造における、θと、電気機械結合係数との関係を示す図である。ここでは、ＡｕからなるＩＤＴの規格化膜厚を、０．０２２、０．０２５及び０．０３０とした場合、並びにＳｉＯ２膜の規格化膜厚を、０．００（ＳｉＯ２膜を成膜せず）、０．１０、０．２０、０．３０及び０．４５と変化させた。
【００３６】
図１２から明らかなように、ＳｉＯ２膜が厚くなるに連れて、電気機械結合係数Ｋｓａｗが小さくなることがわかる。また、後述するように、ＳｉＯ２膜による特性の劣化を抑制するために、ＩＤＴの膜厚を薄くした場合を考えてみる。前述の図２から明らかなように、従来のＡｌからなるＩＤＴにおいて規格化膜厚を０．０４まで薄くした場合、ＳｉＯ２膜が形成されていない場合でも、電気機械結合係数Ｋｓａｗは０．２４５と小さくなる。また、ＡｌからなるＩＤＴの規格化膜厚を０．０４とし、ＳｉＯ２膜を形成した場合には、電気機械結合係数Ｋｓａｗはさらに小さくなり、実用上広帯域化が困難となる。
【００３７】
これに対して、図１２から明らかなように、ＡｕからなるＩＤＴを形成し、ＳｉＯ２膜を形成した構造では、カット角θを３８．５°以下とすることにより、ＳｉＯ２膜の規格化膜厚を０．４５程度とした場合であっても、電気機械結合係数Ｋｓａｗは０．２４５以上となることがわかる。また、規格化膜厚が０．３０程度のＳｉＯ２膜を形成した場合には、カット角θを４２°以下とすることにより、Ｓ電気機械結合係数Ｋｓａｗを０．２４５以上とすることができる。なお、後述するように、カット角が２５°よりも小さい場合には、減衰定数が大きくなり、実用的ではない。従って、２５°〜４２°回転Ｙ板Ｘ伝搬（オイラー角で（０°，１１５°〜１３２°，０°））、より好ましくは２５°〜３８．５°回転Ｙ板Ｘ伝搬（オイラー角で（０°，１１５°〜１２８．５°，０°））のＬｉＴａＯ３基板を用いることが好適であることがわかる。
【００３８】
他方、３６°回転Ｙ板Ｘ伝搬のＬｉＴａＯ３基板の周波数温度特性（ＴＣＦ）は−３０〜−４０ｐｐｍ／℃であり、十分ではない。この周波数温度特性を改善するために、３６°回転Ｙ板Ｘ伝搬ＬｉＴａＯ３基板上に、ＡｕからなるＩＤＴを形成し、さらにＳｉＯ２膜を種々の膜厚で形成した場合の周波数温度特性の変化を図５に示す。なお、図５において、○は理論値を示し、×は実験値を示す。ここでは、ＡｕからなるＩＤＴの規格化膜厚はＨ／λ＝０．０２０である。
【００３９】
図５から明らかなように、ＳｉＯ２膜の形成により、周波数温度特性が改善されることがわかる。特に、ＳｉＯ２膜の規格化された膜厚Ｈ／λが０．２５の近傍の場合、ＴＣＦが０となり好ましいことがわかる。
【００４０】
また、回転Ｙ板Ｘ伝搬ＬｉＴａＯ３基板として、カット角が３６°（オイラー角で（０°，１２６°，０°））及び３８°（オイラー角で（０°，１２８°，０°））の２種類のオイラー角のＬｉＴａＯ３基板を用い、ＡｕからなるＩＤＴの膜厚及びＳｉＯ２膜の膜厚を種々変化させた場合の減衰定数αの変化を数値解析した。なお、図６及び図７のＡｕの膜厚値はＨ／λである。結果を図６及び図７に示す。図６及び図７から明らかなように、ＡｕからなるＩＤＴの膜厚の如何に関わらず、ＳｉＯ２膜の膜厚を選択すれば、減衰定数αを小さくし得ることがわかる。すなわち、図６及び図７から明らかなように、ＳｉＯ２膜の膜厚Ｈ／λを０．０３〜０．４５、より好ましくは０．１０〜０．３５の範囲とすれば、いずれかのカット角のＬｉＴａＯ３基板及びいずれの膜厚のＡｕからなるＩＤＴを形成した場合においても、減衰定数αが非常に小さくされ得ることがわかる。
【００４１】
さらに、図３により、ＡｕからなるＩＤＴを用いると、薄い膜厚でもＡｌに比べて十分大きな反射係数が得られていることがわかる。
【００４２】
従って、上記図２〜図７の結果から、ＬｉＴａＯ３基板上に膜厚Ｈ／λが０．０１３〜０．０３０のＡｕからなるＩＤＴを形成した場合、ＳｉＯ２膜の膜厚Ｈ／λを０．０３〜０．４５の範囲とすれば、大きな電気機械結合係数が得られるだけでなく、減衰定数αを非常に小さくし、かつ、十分な反射係数を得ることができることができる。
【００４３】
上述した実施例において、カット角３６°（オイラー角で（０°，１２６°，０°））のＬｉＴａＯ３基板上に、Ｈ／λ＝０．０２０の規格化膜厚のＡｕからなるＩＤＴを形成し、さらに規格化膜厚Ｈ／λ＝０．１のＳｉＯ２膜を形成してなる実施例の弾性表面波装置１１の減衰量−周波数特性を図８に破線で示す。また、比較のために、該弾性表面波フィルタにおいて、ＳｉＯ２膜を形成する前の構造の減衰量周波数特性を実線で示す。
【００４４】
図８から明らかなように、ＳｉＯ２膜の形成により電気機械結合係数が０．３０から０．２８に若干小さくなるにもかかわらず、挿入損失が改善されていることがわかる。従って、図８から明らかなように、ＳｉＯ２膜を上記特定の範囲の厚みとすれば、減衰定数αが小さくなることが裏付けられる。
【００４５】
また、図９（ａ），（ｂ）は、上記実施例の弾性表面波フィルタにおける表面の走査型電子顕微鏡写真である。ここでは、Ｈ／λ＝０．０２の規格化膜厚のＡｕからなるＩＤＴ上に、規格化膜厚Ｈ／λ＝０．３のＳｉＯ２膜が形成されている前後の場合の結果が示されている。図９（ｂ）の成膜後の写真から明らかなように、ＳｉＯ２膜の表面にクラックは見られず、従って、クラックによる特性の劣化も生じ難いことがわかる。
【００４６】
本願発明者は、上述した知見に基づき、様々なカット角の回転Ｙ板Ｘ伝搬ＬｉＴａＯ３基板上に、規格化膜厚が０．０２であるＡｕからなるＩＤＴを形成し、さらに様々な厚みのＳｉＯ２膜を形成して１ポート型表面波共振子を試作した。この場合、ＳｉＯ２膜の規格化膜厚は、０．１０、０．２０、０．３０及び０．４５とした。このようにして得られた各１ポート型表面波共振子のＱ値を測定した。結果を図１３に示す。
【００４７】
一般に、共振子のＱ値が大きい程、フィルタとして用いた場合の通過帯域から減衰域にかけてのフィルタ特性の急峻性が高められる。従って、急峻なフィルタを必要とするときには、Ｑ値は大きい方が望ましい。図１３から明らかなように、ＳｉＯ２膜の膜厚の如何に関わらず、カット角が４８°回転Ｙ板付近でＱ値が最大となり、カット角４２°〜５８°の範囲でＱ値が比較的大きいことがわかる。
【００４８】
従って、図１３から明らかなように、カット角４２°〜５８°回転Ｙ板（オイラー角で（０°，１３２°〜１４８°，０°））のＬｉＴａＯ３基板を用い、該ＬｉＴａＯ３基板上に、Ａｕよりも密度の高い金属からなる少なくとも１つのＩＤＴを形成し、さらにＳｉＯ２膜をＩＤＴを覆うようにＬｉＴａＯ３基板上に形成した構造とすることにより、大きなＱ値を得ることができることがわかる。好ましくは、図１３から明らかなように、カット角は４６．５°〜５３°回転Ｙ板（オイラー角で（０°，１３６．５°〜１４３°，０°））とされる。
【００４９】
なお、本発明においては、ＩＤＴの上面に密着層が形成されてもよい。すなわち、図１４（ａ）に示すように、ＬｉＴａＯ３基板２２上に、ＩＤＴ２３が形成されており、ＩＤＴ２３の上面に、密着層２４が作製されていてもよい。密着層２４は、ＩＤＴ２３とＳｉＯ２膜２５との間に配置されている。密着層２４は、ＳｉＯ２膜２５のＩＤＴ２３に対する密着強度を高めるために設けられている。このような密着層２４を構成する材料としては、ＰｄまたはＡｌ、あるいはこれらの合金が好適に用いられる。また、金属に限らず、ＺｎＯなどの圧電材料や、Ｔａ２Ｏ３もしくはＡｌ２Ｏ３などの他のセラミックスを用いて密着層２４を構成してもよい。密着層２４の形成により、Ａｌよりも密度が高い金属からなるＩＤＴ２３とＳｉＯ２膜２５との密着強度が高められ、それによってＳｉＯ２膜の膜剥がれが抑制される。
【００５０】
密着層２４の厚みは、弾性表面波全般への影響を与えないためには、表面波の波長の１％程度以下の厚みとすることが望ましい。また、図１４（ａ）では、ＩＤＴ２３の上面に密着層２４が形成されていたが、図１４（ｂ）に示すように、ＬｉＴａＯ３基板上にＳｉＯ２膜２５との界面にも密着層２４Ａを形成してもよい。さらに図１４（ｃ）に示すように、密着層２４は、ＩＤＴ２３の上面だけでなく側面をも覆うように形成されてもよい。
【００５１】
また、ＳｉＯ２膜の密着強度を改善する他の構成として、ＩＤＴ以外のバスバーや外部との電極的接続用パッドを含む複数の電極において、該複数の電極を、それぞれ、ＩＤＴと同じ材料からなる下地金属層と、下地金属層上に積層されており、ＡｌもしくはＡｌ合金からなる上層金属層からなるものを用いてもよい。すなわち、例えば図１に示した反射器１４ａ，１４ｂを構成する電極膜として、ＩＤＴ１３ａ，１３ｂと同じ材料からなる下地金属層と、該下地金属層上に、Ａｌ膜を積層してもよい。このように、ＡｌやＡｌ合金からなる上層金属層を設けることにより、ＳｉＯ２膜との密着強度が高められる。また、電極コストを低減することもでき、さらにＡｌウェッジボンド性を高めることもできる。
【００５２】
なお、上記ＩＤＴ以外の電極としては、バスバー、外部との電極的接続用パッドだけでなく、必要に応じて形成される引き回し電極などが挙げられる。また、上記Ａｌ合金としては、特に限定されないが、Ａｌ−Ｔｉ合金、Ａｌ−Ｎｉ−Ｃｒ合金などが挙げられる。
【００５３】
なお、上述した実験例の場合以外のカット角の回転Ｙ板Ｘ伝搬ＬｉＴａＯ３基板を用いた場合においても、ＡｕからなるＩＤＴを形成した場合において、減衰定数αを最小とするＳｉＯ２膜の膜厚が存在することが本願発明者等により確かめられている。すなわち、ＳｉＯ２膜の膜厚を特定の範囲とすれば、上記実験例の場合と同様に、減衰定数αを小さくすることができる。一方、ＳｉＯ２膜の膜厚Ｈ／λを０．１〜０．４５としたときのカット角とαの関係を図１５〜２２に示す。これらの図からＳｉＯ２膜の膜厚が厚くなるに従い、αが極小となるカット角が小さくなることも明らかとなった。従って、他のカット角の回転Ｙ板Ｘ伝搬ＬｉＴａＯ３基板を用いた場合であっても、ＡｕからなるＩＤＴを形成し、ＳｉＯ２膜を積層した構造において、ＳｉＯ２膜の厚みを選択することにより、従来の弾性表面波装置に比べて、周波数温度特性ＴＣＦが半分以下と良好であり、電気機械結合係数が大きく、かつ反射係数が大きな弾性表面波装置を構成することができる。このような効果を発現し得るＬｉＴａＯ３基板のカット角と、ＡｕからなるＩＤＴの電極膜厚と、ＳｉＯ２膜の膜厚の好ましい組み合わせは、以下の（ａ）〜（ｋ）及び（ｍ）〜（ｒ）で示される通りであることが確かめられている。但し、使用するメタライゼーションレシオ、材料定数等の変動により、回転カット角は上記の値に対し、±４°程度のずれは生じると考えられる。
【００５４】
【表３】
【００５５】
【表４】
【００５６】
図２４は、３６°回転Ｙ板Ｘ伝搬（オイラー角で（０，１２６°，０°））のＬｉＴａＯ３基板上に、Ａｕからなり、規格化膜厚が０．０２のＩＤＴを形成し、さらにその上に種々の膜厚のＳｉＯ２膜を形成した９００ＭＨｚ帯の表面波共振子における図２３に示す共振回路にフィッティングされた際の等価直列抵抗Ｒ１を示す。なお、共振回路にフィッティングされた際の等価直列抵抗Ｒ１とは、およそ電極の抵抗による損失と、表面波の減衰による損失を表わす。従って、電極の抵抗がほぼ一定の場合、Ｒ１の傾向はおよそα（減衰定数）の傾向と一致する。
【００５７】
図２４から明らかなように、ＳｉＯ２膜がない場合に比べてＳｉＯ２膜を形成するに従いＲ１が減少し、ＳｉＯ２膜の規格化膜厚が０．０２以上の場合、等価直列抵抗Ｒ１が小さくなることがわかる。これは図６の傾向と一致する。
【００５８】
本発明に係る弾性表面波装置の製造に際しては、回転Ｙ板Ｘ伝搬ＬｉＴａＯ３基板上にＡｕを主成分とする金属からなるＩＤＴを形成した後、その状態において周波数調整を行ない、しかる後減衰定数αを小さくし得る範囲の膜厚のＳｉＯ２膜を成膜することが望ましい。これを、図１０及び図１１を参照して説明する。図１０は、３６°回転Ｙ板Ｘ伝搬（オイラー角で（０°，１２６°，０°））ＬｉＴａＯ３基板上に、種々の膜厚のＡｕからなるＩＤＴ及び種々の膜厚のＳｉＯ２膜を形成した場合の漏洩弾性表面波の音速の変化を示す。また、図１１は、同じオイラー角のＬｉＴａＯ３基板上に、種々の膜厚のＡｕからなるＩＤＴを形成した場合、その上に形成されるＳｉＯ２膜の規格化膜厚を変化させた場合の漏洩弾性表面波の音速の変化を示す。図１０と図１１を比較すれば明らかなように、Ａｕの膜厚を変化させた場合の方が、ＳｉＯ２膜の膜厚を変化させた場合よりも表面波の音速の変化がはるかに大きい。従って、ＳｉＯ２膜の形成に先立ち、周波数調整が、行われることが望ましく、例えば、レーザーエッチングやイオンエッチングなどによりＡｕからなるＩＤＴを形成した後に周波数調整を行うことが望ましい。特に好ましくは、Ａｕの規格化膜厚が、０．０１５〜０．０３の範囲であれば、ＳｉＯ２膜による音速の変化が小さくなり、ＳｉＯ２膜のばらつきによる周波数変動を小さくすることができる。
【００５９】
なお、上記実験例では、ＩＤＴを構成する金属として、Ａｕを例にとり示したが、本願発明者等によれば、Ｐｔ、Ｗ、Ｔａ、Ａｇ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｚｎ及びＴｉなどを用いても、同様に、ＳｉＯ２膜の膜厚を選択することにより、電気機械結合係数及び反射係数の増大、周波数温度特性の改善及びＳｉＯ２膜のクラックの防止を果たし得ることが確かめられている。
【００６０】
またＡｕやＡｇ電極の下に電極の密着強度を向上させるため、ごく薄くＴｉやＣｒを成膜してもよい。
【００６１】
なお、本発明は、図１に示した縦結合共振子型弾性表面波フィルタだけでなく、弾性表面波共振子、横結合型表面波フィルタ、ラダー型フィルタ、ラチス型フィルタなどの様々な表面波装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の一実施例に係る弾性表面波装置を示す斜視図。
【図２】３６°回転Ｙ板Ｘ伝搬（オイラー角で（０°，１２６°，０°））のＬｉＴａＯ３基板上に、Ａｕ、Ｔａ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｗ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｍｏ、ＮｉからなるＩＤＴ及びＡｌからなるＩＤＴを形成した場合のＩＤＴの規格化された電極膜厚と電気機械結合係数との関係を示す図。
【図３】３６°回転Ｙ板Ｘ伝搬（オイラー角で（０°，１２６°，０°）のＬｉＴａＯ３基板上に各種電極材料からなるＩＤＴの電極指片方の反射係数と膜厚の関係を示す図。
【図４】３６°回転Ｙ板Ｘ伝搬（オイラー角で（０°，１２６°，０°））のＬｉＴａＯ３基板上に、Ａｕ、Ｔａ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｗ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｍｏ、ＮｉからなるＩＤＴ及びＡｌからなるＩＤＴを形成した場合の、ＩＤＴの電極規格化膜厚と減衰定数との関係を示す図。
【図５】３６°回転Ｙ板Ｘ伝搬（オイラー角で（０°，１２６°，０°））のＬｉＴａＯ３基板上に、規格化膜厚が０．０２であるＡｕからなるＩＤＴを形成し、種々の膜厚のＳｉＯ２膜を形成した場合の周波数温度特性（ＴＣＦ）の変化を示す図。
【図６】３６°回転Ｙ板Ｘ伝搬（オイラー角で（０°，１２６°，０°））のＬｉＴａＯ３基板上に、種々の厚みのＡｕからなるＩＤＴを形成し、さらに上に積層されるＳｉＯ２膜規格化膜厚を変化させた場合の減衰定数αの変化を示す図。
【図７】３８°回転Ｙ板Ｘ伝搬（オイラー角で（０°，１２８°，０°））のＬｉＴａＯ３基板上に、種々の厚みのＡｕからなるＩＤＴを形成し、さらに上に積層されるＳｉＯ２膜規格化膜厚を変化させた場合の減衰定数αの変化を示す図。
【図８】実施例の表面波装置の減衰量周波数特性及びＳｉＯ２膜成膜前の比較のための弾性表面波装置の減衰量周波数特性を示す図。
【図９】（ａ），（ｂ）は、実施例の弾性表面波装置のＩＤＴが形成されている部分のＳｉＯ２膜の成膜前（ａ）と成膜後（ｂ）の表面の状態を示す走査型電子顕微鏡写真を示す図。
【図１０】３６°回転Ｙ板Ｘ伝搬（オイラー角で（０°，１２６°，０°））のＬｉＴａＯ３基板上に、ＡｕからなるＩＤＴを形成し、種々の膜厚のＳｉＯ２膜を形成した構造において、ＡｕからなるＩＤＴの規格化膜厚を変化させた場合の漏洩弾性表面波の音速の変化を示す図。
【図１１】３６°回転Ｙ板Ｘ伝搬（オイラー角で（０°，１２６°，０°））のＬｉＴａＯ３基板上に、種々の規格化膜厚のＡｕからなるＩＤＴを形成し、さらにＳｉＯ２膜積層とした構造において、ＳｉＯ２膜の規格化膜厚を変化させた場合の漏洩弾性表面波の音速の変化を示す図。
【図１２】カット角θ（オイラー角で（０°，θ＋９０°，０°））のθ、ＡｕからなるＩＤＴの規格化膜厚及びＳｉＯ２膜の規格化膜厚を変化させた場合の電気機械結合係数の変化を示す図。
【図１３】ＬｉＴａＯ３基板のカット角θ及びＳｉＯ２膜の規格化膜厚を変化させた場合の共振子のＱ値の変化を示す図。
【図１４】（ａ）〜（ｃ）は、密着層が設けられた本発明の変形例に係る弾性表面波装置を説明するための各模式的断面図。
【図１５】ＳｉＯ２膜の膜厚Ｈ／λ＝０．１における各種Ａｕ電極膜厚における減衰定数αとθの関係を示す図。
【図１６】ＳｉＯ２膜の膜厚Ｈ／λ＝０．１５における各種Ａｕ電極膜厚における減衰定数αとθの関係を示す図。
【図１７】ＳｉＯ２膜の膜厚Ｈ／λ＝０．２における各種Ａｕ電極膜厚における減衰定数αとθの関係を示す図。
【図１８】ＳｉＯ２膜の膜厚Ｈ／λ＝０．２５における各種Ａｕ電極膜厚における減衰定数αとθの関係を示す図。
【図１９】ＳｉＯ２膜の膜厚Ｈ／λ＝０．３における各種Ａｕ電極膜厚における減衰定数αとθの関係を示す図。
【図２０】ＳｉＯ２膜の膜厚Ｈ／λ＝０．３５における各種Ａｕ電極膜厚における減衰定数αとθの関係を示す図。
【図２１】ＳｉＯ２膜の膜厚Ｈ／λ＝０．４における各種Ａｕ電極膜厚における減衰定数αとθの関係を示す図。
【図２２】ＳｉＯ２膜の膜厚Ｈ／λ＝０．４５における各種Ａｕ電極膜厚における減衰定数αとθの関係を示す図。
【図２３】本発明に従って構成された表面波共振子の一例の等価回路を示す図。
【図２４】本発明に従って構成された表面波共振子におけるＳｉＯ２膜の規格化膜厚と、共振回路にフィッティングされた際の等価直列抵抗の関係を示す図。
【図２５】（ａ），（ｂ），（ｃ）は、従来の弾性表面波装置の問題点を説明するための図であり、ＳｉＯ２膜の成膜前（ａ）と、成膜後（ｂ）のＳｉＯ２膜の表面の状態及び成膜後のＳｉＯ２膜の断面を示す走査型電子顕微鏡写真を示す図。
【符号の説明】
【００６３】
１１…弾性表面波装置
１２…ＬｉＴａＯ３基板
１３ａ，１３ｂ…ＩＤＴ
１５…ＳｉＯ２膜
【技術分野】
【０００１】
本発明は、共振子や帯域フィルタなどに用いられる弾性表面波装置に関し、より詳細には、回転Ｙ板Ｘ伝搬ＬｉＴａＯ３基板を用いた弾性表面波装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話などの移動体通信機において、ＲＦ段の帯域フィルタやデュプレクサとして、弾性表面波フィルタが用いられている。この種の弾性表面波フィルタとして、３６°〜４６°回転Ｙ板Ｘ伝搬のＬｉＴａＯ３基板上に、ＡｌからなるＩＤＴ（インターデジタルトランスデューサー）が形成されており、漏洩弾性波を利用した弾性表面波フィルタが実用化されている。
【０００３】
しかしながら、この弾性表面波フィルタでは、周波数温度特性が−３０〜−４０ｐｐｍ／℃と悪く、その改善が求められていた。そこで、周波数温度特性を改善するために、３６°回転Ｙ板Ｘ伝搬（オイラー角：０°，１２６°，０°）ＬｉＴａＯ３基板上に０．０１〜０．０４の規格化膜厚のＡｌからなるＩＤＴを形成した後に、さらにＳｉＯ２膜を積層した発振子の構造が提案されている（例えば、下記特許文献１）。ここでは、ＳｉＯ２膜を形成することにより、周波数温度特性が改善されている。
【０００４】
しかし、ＡｌからなるＩＤＴを形成してフィルタを構成する場合、十分大きな反射係数や電気機械結合係数Ｋｓａｗを得るために、ＩＤＴの電極膜厚Ｈ／λ（Ｈは膜厚、λは表面波の波長）は、０．０８〜０．１０とかなり厚くしなけらればならない（例えば下記非特許文献１）。
【特許文献１】特開１９９０−２９５２１２
【非特許文献１】Ｏ．Ｋａｗａｃｈｉ ｅｔａｌ．“Ｏｐｔｉｍｕｍ Ｃｕｔ ｏｆ ＬｉｔａＯ３ ｆｏｒ Ｈｉｇｈ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｌｅａｋｙ Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ ｆｉｔｔｅｒｓ”Ｐｒｏｃ．１９９６ ＩＥＥＥ Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｓ Ｓｙｍｐ．ｐ７１〜７６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のように、ＡｌからなるＩＤＴがかなり厚くされているため、図２５（ａ）に示されている部分において、周波数温度特性を改善するためにＳｉＯ２膜がその上に形成されると、図２５（ｂ），（ｃ）に示すように、ＳｉＯ２膜において大きな段差が生じ、ＳｉＯ２膜にクラックが生じることがあった。そのため、クラックの発生により、弾性表面波フィルタのフィルタ特性が悪化しがちであった。
【０００６】
加えて、ＡｌからなるＩＤＴの電極膜厚が厚いため、ＳｉＯ２膜の形成によるＩＤＴの電極表面の凹凸を被覆する効果が十分でなく、それによって、温度特性が十分に改善されないことがあった。
【０００７】
本発明の目的は、上述した従来技術の現状に鑑み、回転Ｙ板Ｘ伝搬のＬｉＴａＯ３基板を用いた弾性表面波装置において、ＳｉＯ２膜の形成により周波数温度特性を改善し得るだけでなく、ＩＤＴの電極膜厚を薄くすることにより、ＳｉＯ２膜におけるクラックを防止することができると共に減衰定数も大幅に低減でき、従って目的とするフィルタ特性などの電気的特性を得ることができ、かつＩＤＴにおける電気機械結合係数及び反射係数が十分な大きさとされる、弾性表面波装置及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の広い局面によれば、２５°〜５５°回転Ｙ板（オイラー角（０°，１１５°〜１４５°，０°））のＬｉＴａＯ３基板と、前記ＬｉＴａＯ３基板上に形成されており、かつＡｌよりも密度の高い金属からなる少なくとも１つのＩＤＴと、前記ＩＤＴを覆うように前記ＬｉＴａＯ３基板上に形成されたＳｉＯ２膜とを備えることを特徴とする、弾性表面波装置が提供される。
【０００９】
本発明の他の広い局面によれば、４２°〜５０°回転Ｙ板（オイラー角（０°，１３２°〜１４０°，０°））のＬｉＴａＯ３基板と、前記ＬｉＴａＯ３基板上に形成されており、Ａｌよりも密度の高い金属からなる少なくとも１つのＩＤＴと、前記ＩＤＴを覆うように前記ＬｉＴａＯ３基板上に形成されたＳｉＯ２膜とを備えることを特徴とする、弾性表面波装置が提供される。
【００１０】
本発明のさらに他の広い局面によれば、２５°〜４２°回転Ｙ板（オイラー角（０°，１１５°〜１３２°，０°））のＬｉＴａＯ３基板と、前記ＬｉＴａＯ３基板上に形成されており、Ａｌよりも密度の高い金属からなる少なくとも１つのＩＤＴと、前記ＩＤＴを覆うように前記ＬｉＴａＯ３基板上に形成されたＳｉＯ２膜とを備えることを特徴とする、弾性表面波装置が提供される。
【００１１】
本発明においては、好ましくは、上記ＩＤＴは、Ａｕ、Ｐｔ、Ｗ、Ｔａ、Ａｇ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｚｎ及びＴｉからなる群から選択された少なくとも１種を主成分とする金属からなる。これらのＡｌよりも密度の高い金属を用いることにより、Ａｌを用いた場合に比べて、ＩＤＴの電気機械結合係数及び反射係数の増大を図ることができる（後述の図２、図３参照）。
【００１２】
本発明のより限定的な局面では、ＩＤＴがＡｕからなり、ＩＤＴの表面波の波長で規格化された膜厚が０．０１３〜０．０３０の範囲にあり、ＳｉＯ２膜の表面波の波長で規格化された膜厚が０．０３〜０．４５の範囲とされ、その場合には、本発明に従って、電気機械結合係数及び反射係数が大きく、良好な周波数温度特性を有し、減衰定数が十分小さく、ＳｉＯ２膜のクラックが生じ難い、弾性表面波装置を確実に提供することができる。
【００１３】
本発明のさらに他の局面では、前記ＩＤＴ電極がＡｕまたはＡｕ合金からなり、前記ＬｉＴａＯ３基板のカット角、ＩＤＴの電極規格化膜厚及びＳｉＯ２の規格化膜厚が、下記の（ａ）〜（ｋ）で表される組み合わせのいずれかである。
【００１４】
【表１】
【００１５】
本発明のさらに別の特定の局面では、前記ＩＤＴがＡｕまたはＡｕ合金からなり、前記ＬｉＴａＯ３基板のカット角、ＩＤＴの電極規格化膜厚及びＳｉＯ２の規格化膜厚が、下記の（ｍ）〜（ｒ）で示される組み合わせのいずれかである。
【００１６】
【表２】
【００１７】
本発明に係る弾性表面波装置のさらに他の特定の局面では、ＩＤＴの上面と、ＳｉＯ２膜との間に密着層が形成され、それによってＳｉＯ２膜の膜剥がれを抑制することができる。この場合、密着層は、ＩＤＴの上面だけでなく、ＬｉＴａＯ３基板とＳｉＯ２膜の界面にも形成されてもよい。また、上記密着層は、ＩＤＴの上面だけでなく、ＩＤＴとＳｉＯ２膜の界面のほぼ全領域に形成されてもよい。すなわち、ＩＤＴの側面にも密着層が形成されていてもよい。
【００１８】
本発明に係る弾性表面波装置のさらに別の特定の局面では、ＬｉＴａＯ３基板上に、ＩＤＴ以外の、少なくともバスバー及び外部との接続用電極パッドを含む複数の電極がさらに形成されており、該複数の電極が、Ａｌよりも密度が高い金属からなる下地電極層と、下地電極層上に形成されており、ＡｌまたはＡｌ合金からなる上層金属層とを有する下地金属層が、ＩＤＴと同じ工程で形成されることができ、さらに上層金属層がＡｌまたはＡｌ合金からなるため、ＳｉＯ２膜の密着強度が高められるとともに、上記電極のコストを低減することができる。さらに、Ａｌによるウェッジボンド性も高められる。
【００１９】
本発明に係る弾性表面波装置では、好ましくは、表面波として漏洩弾性表面波が用いられ、本発明に従って、周波数温度特性に優れ、電気機械結合係数及び反射係数の大きなＩＤＴを有する、伝搬定数の小さい漏洩弾性表面波を利用した弾性表面波装置を提供することができる。
【００２０】
本発明の弾性表面波装置の製造方法は、２５°〜５５°回転Ｙ板Ｘ伝搬（オイラー角（０°，１１５°〜１４５°，０°））のＬｉＴａＯ３基板を用意する工程と、前記ＬｉＴａＯ３基板上に少なくとも１つのＩＤＴを、Ａｌよりも密度が高い金属を用いて形成する工程と、前記ＩＤＴを形成した後に、周波数調整を行う工程と、前記周波数調整後に、前記ＩＤＴを被覆するように前記ＬｉＴａＯ３基板上にＳｉＯ２膜を形成することを特徴とする。
【００２１】
本発明の製造方法の特定の局面では、ＩＤＴを構成する材料として、ＡｕまたはＡｕを主成分とする合金が用いられる。Ａｕは、Ａｌに比べて密度が高いため、電気機械結合係数が大きくかつ反射係数が大きなＩＤＴを容易に構成することができ、かつＩＤＴの電極膜厚を薄くすることができ、ＳｉＯ２膜のクラックを防止することができる。さらに、ＳｉＯ２膜によって減衰定数を小さくすることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係る弾性表面波装置では、２５°〜５５°回転Ｙ板Ｘ伝搬ＬｉＴａＯ３基板上にＡｌよりも密度の高い金属からなる少なくとも１つのＩＤＴが形成されており、該ＩＤＴを覆うようにＳｉＯ２膜が形成されている。従って、ＳｉＯ２膜の形成により周波数温度特性が改善される。さらに、ＩＤＴの電極膜厚をＡｌを用いた場合に比べて薄くすることができるので、ＳｉＯ２膜におけるクラックの発生を抑制することができ、目的とする特性を確実に得ることができる。また、Ａｌよりも密度が高い金属よりなるＩＤＴを形成した場合、減衰定数αが悪化する恐れがあるが、ＳｉＯ２膜の形成により、減衰定数の悪化も抑制することができる。
【００２３】
従って、本発明によれば、ＳｉＯ２膜により周波数温度特性が改善されるだけでなく、ＳｉＯ２膜におけるクラックの発生を抑制することができ、所望とする特性を確実に得ることが可能となる。
【００２４】
また、本発明に係る弾性表面波装置の製造方法では、本発明に係る弾性表面波装置が得られ、上記のように周波数温度特性に優れ、かつＳｉＯ２膜におけるクラックの発生を抑制して、所望とする特性を確実に得ることができるだけでなく、ＩＤＴ形成後に周波数調整が行われ、該周波数調整後にＳｉＯ２膜が形成されるので、より高精度に周波数調整を行うことができ、ＳｉＯ２膜の膜厚のばらつきによる周波数変動による影響を抑制することができる。従って、所望通りの周波数特性を有する弾性表面波装置を確実に提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施例を説明することにより、本発明を明らかにする。
【００２６】
図１は、本発明の一実施例に係る弾性表面波装置としての縦結合共振子フィルタを説明するための平面図である。
【００２７】
弾性表面波装置１１は、ＬｉＴａＯ３基板１２の上面に、ＩＤＴ１３ａ，１３ｂ及び反射器１４ａ，１４ｂを形成した構造を有する。また、ＩＤＴ１３ａ，１３ｂ及び反射器１４ａ，１４ｂを覆うようにＳｉＯ２膜１５が形成されている。なお、ＬｉＴａＯ３基板１２としては、２５°〜５５°回転Ｙ板Ｘ伝搬（オイラー角（０°，１１５°〜１４５°，０°））ＬｉＴａＯ３基板が用いられる。この範囲外のカット角の回転Ｙ板Ｘ伝搬ＬｉＴａＯ３基板では、減衰定数が大きく、ＴＣＦも悪化する。
【００２８】
ＩＤＴ１３ａ，１３ｂ及び反射器１４ａ，１４ｂは、Ａｌに比べて密度の高い金属により構成される。このような金属としては、Ａｕ、Ｐｔ、Ｗ、Ｔａ、Ａｇ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｚｎ及びＴｉからなる群から選択された少なくとも１種の金属または該少なくともその１種を主成分とする合金が挙げられる。
【００２９】
上記のように、Ａｌに比べて密度の高い金属によりＩＤＴ１３ａ，１３ｂ及び反射器１４ａ，１４ｂが構成されているため、ＩＤＴ１３ａ，１３ｂ及び反射器１４ａ，１４ｂの膜厚をＡｌを用いた場合に比べて薄くした場合であっても、図２、図３に示すように、電気機械結合係数及び反射係数を高めることができる。
【００３０】
そして、上記のように電極膜厚を薄くすることができるので、ＩＤＴ１３ａ，１３ｂ上に形成されたＳｉＯ２膜１５における前述した段差に基づくクラックの発生を確実に抑制することができる。ＳｉＯ２膜１５の厚みについては、後述の実験例から明らかなように、表面波の波長で規格化された膜厚Ｈ／λが０．０３〜０．４５の範囲であることが好ましい。なお、Ｈは厚み、λは表面波の波長を示す。この範囲にすることで、ＳｉＯ２膜がない場合より減衰定数を大幅に小さくすることができ、低ロス化が可能となる。
【００３１】
ＩＤＴを構成する材料によっても異なるが、例えばＡｕ膜からなる場合、ＩＤＴ１３ａ，１３ｂの表面波の波長で規格化された膜厚は０．０１３〜０．０３０が好ましい。Ａｕ膜が薄いと、ＩＤＴが引き回り抵抗をもつので、より好ましくは０．０２１〜０．０３が好ましい。
【００３２】
本発明の係る弾性表面波装置では、上記のように、ＬｉＴａＯ３基板１２上にＡｌよりも密度の高い金属によりＩＤＴ１３ａ，１３ｂが構成されており、該ＩＤＴ１３ａ，１３ｂの電極膜厚を薄くすることができる。従って、ＳｉＯ２膜における段差の発生を抑制することができ、クラックを確実に防止することができる。さらにＳｉＯ２膜により減衰定数を大幅に小さくすることができ、低ロス化が可能となる。よって、良好な特性を有し、かつＳｉＯ２膜１５の形成により良好な周波数温度特性が実現される。これを、具体的な例に基づき説明する。
【００３３】
３６°回転Ｙ板Ｘ伝搬ＬｉＴａＯ３基板上に、ＡｌからなるＩＤＴを形成した場合、及びＡｕ、Ｔａ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｗ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｍｏ、ＮｉからなるＩＤＴの種々の膜厚で形成した場合の電気機械結合係数Ｋｓａｗ及び減衰定数（α）と反射係数｜ｒｅｆ｜の変化を図２，図３及び図４にそれぞれ示す。なお、数値計算はＪ．Ｊ．Ｃｈａｍｐｂｅｌｌ ａｎｄ Ｗ．Ｒ．Ｊｏｎｅｓ：ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．Ｓｏｎｉｃ＆Ｕｌｔｒａｓｏｎ．ＳＵ−１５．ｐ２０９（１９６８）の方法に従い、電極は全面一様として計算を行った。
【００３４】
図２から明らかなように、ＡｌからなるＩＤＴにおいて、規格化された膜厚Ｈ／λが０．１０の場合、電気機械結合係数Ｋｓａｗは約０．２７である。なお、Ｈは厚み、λは表面波の波長を示す。これに対して、Ａｕ、Ｔａ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｗ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｍｏ、ＮｉからなるＩＤＴではＨ／λを０．０１３〜０．０３５の範囲とした場合、より大きな電気機械結合係数Ｋｓａｗを実現することができる。しかしながら、図４から明らかなように、膜厚Ｈ／λの如何に関わらず、ＡｌからなるＩＤＴでは減衰定数αがほぼ０であるのに対し、Ａｕ、Ｔａ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｗ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｍｏ、ＮｉからなるＩＤＴでは、減衰定数が非常に大きくなる。
【００３５】
また、図１２は、カット角θ（オイラー角で（０°，θ＋９０°，０°）のＬｉＴａＯ３基板上に、ＡｕからなるＩＤＴ及びＳｉＯ２膜を形成した構造における、θと、電気機械結合係数との関係を示す図である。ここでは、ＡｕからなるＩＤＴの規格化膜厚を、０．０２２、０．０２５及び０．０３０とした場合、並びにＳｉＯ２膜の規格化膜厚を、０．００（ＳｉＯ２膜を成膜せず）、０．１０、０．２０、０．３０及び０．４５と変化させた。
【００３６】
図１２から明らかなように、ＳｉＯ２膜が厚くなるに連れて、電気機械結合係数Ｋｓａｗが小さくなることがわかる。また、後述するように、ＳｉＯ２膜による特性の劣化を抑制するために、ＩＤＴの膜厚を薄くした場合を考えてみる。前述の図２から明らかなように、従来のＡｌからなるＩＤＴにおいて規格化膜厚を０．０４まで薄くした場合、ＳｉＯ２膜が形成されていない場合でも、電気機械結合係数Ｋｓａｗは０．２４５と小さくなる。また、ＡｌからなるＩＤＴの規格化膜厚を０．０４とし、ＳｉＯ２膜を形成した場合には、電気機械結合係数Ｋｓａｗはさらに小さくなり、実用上広帯域化が困難となる。
【００３７】
これに対して、図１２から明らかなように、ＡｕからなるＩＤＴを形成し、ＳｉＯ２膜を形成した構造では、カット角θを３８．５°以下とすることにより、ＳｉＯ２膜の規格化膜厚を０．４５程度とした場合であっても、電気機械結合係数Ｋｓａｗは０．２４５以上となることがわかる。また、規格化膜厚が０．３０程度のＳｉＯ２膜を形成した場合には、カット角θを４２°以下とすることにより、Ｓ電気機械結合係数Ｋｓａｗを０．２４５以上とすることができる。なお、後述するように、カット角が２５°よりも小さい場合には、減衰定数が大きくなり、実用的ではない。従って、２５°〜４２°回転Ｙ板Ｘ伝搬（オイラー角で（０°，１１５°〜１３２°，０°））、より好ましくは２５°〜３８．５°回転Ｙ板Ｘ伝搬（オイラー角で（０°，１１５°〜１２８．５°，０°））のＬｉＴａＯ３基板を用いることが好適であることがわかる。
【００３８】
他方、３６°回転Ｙ板Ｘ伝搬のＬｉＴａＯ３基板の周波数温度特性（ＴＣＦ）は−３０〜−４０ｐｐｍ／℃であり、十分ではない。この周波数温度特性を改善するために、３６°回転Ｙ板Ｘ伝搬ＬｉＴａＯ３基板上に、ＡｕからなるＩＤＴを形成し、さらにＳｉＯ２膜を種々の膜厚で形成した場合の周波数温度特性の変化を図５に示す。なお、図５において、○は理論値を示し、×は実験値を示す。ここでは、ＡｕからなるＩＤＴの規格化膜厚はＨ／λ＝０．０２０である。
【００３９】
図５から明らかなように、ＳｉＯ２膜の形成により、周波数温度特性が改善されることがわかる。特に、ＳｉＯ２膜の規格化された膜厚Ｈ／λが０．２５の近傍の場合、ＴＣＦが０となり好ましいことがわかる。
【００４０】
また、回転Ｙ板Ｘ伝搬ＬｉＴａＯ３基板として、カット角が３６°（オイラー角で（０°，１２６°，０°））及び３８°（オイラー角で（０°，１２８°，０°））の２種類のオイラー角のＬｉＴａＯ３基板を用い、ＡｕからなるＩＤＴの膜厚及びＳｉＯ２膜の膜厚を種々変化させた場合の減衰定数αの変化を数値解析した。なお、図６及び図７のＡｕの膜厚値はＨ／λである。結果を図６及び図７に示す。図６及び図７から明らかなように、ＡｕからなるＩＤＴの膜厚の如何に関わらず、ＳｉＯ２膜の膜厚を選択すれば、減衰定数αを小さくし得ることがわかる。すなわち、図６及び図７から明らかなように、ＳｉＯ２膜の膜厚Ｈ／λを０．０３〜０．４５、より好ましくは０．１０〜０．３５の範囲とすれば、いずれかのカット角のＬｉＴａＯ３基板及びいずれの膜厚のＡｕからなるＩＤＴを形成した場合においても、減衰定数αが非常に小さくされ得ることがわかる。
【００４１】
さらに、図３により、ＡｕからなるＩＤＴを用いると、薄い膜厚でもＡｌに比べて十分大きな反射係数が得られていることがわかる。
【００４２】
従って、上記図２〜図７の結果から、ＬｉＴａＯ３基板上に膜厚Ｈ／λが０．０１３〜０．０３０のＡｕからなるＩＤＴを形成した場合、ＳｉＯ２膜の膜厚Ｈ／λを０．０３〜０．４５の範囲とすれば、大きな電気機械結合係数が得られるだけでなく、減衰定数αを非常に小さくし、かつ、十分な反射係数を得ることができることができる。
【００４３】
上述した実施例において、カット角３６°（オイラー角で（０°，１２６°，０°））のＬｉＴａＯ３基板上に、Ｈ／λ＝０．０２０の規格化膜厚のＡｕからなるＩＤＴを形成し、さらに規格化膜厚Ｈ／λ＝０．１のＳｉＯ２膜を形成してなる実施例の弾性表面波装置１１の減衰量−周波数特性を図８に破線で示す。また、比較のために、該弾性表面波フィルタにおいて、ＳｉＯ２膜を形成する前の構造の減衰量周波数特性を実線で示す。
【００４４】
図８から明らかなように、ＳｉＯ２膜の形成により電気機械結合係数が０．３０から０．２８に若干小さくなるにもかかわらず、挿入損失が改善されていることがわかる。従って、図８から明らかなように、ＳｉＯ２膜を上記特定の範囲の厚みとすれば、減衰定数αが小さくなることが裏付けられる。
【００４５】
また、図９（ａ），（ｂ）は、上記実施例の弾性表面波フィルタにおける表面の走査型電子顕微鏡写真である。ここでは、Ｈ／λ＝０．０２の規格化膜厚のＡｕからなるＩＤＴ上に、規格化膜厚Ｈ／λ＝０．３のＳｉＯ２膜が形成されている前後の場合の結果が示されている。図９（ｂ）の成膜後の写真から明らかなように、ＳｉＯ２膜の表面にクラックは見られず、従って、クラックによる特性の劣化も生じ難いことがわかる。
【００４６】
本願発明者は、上述した知見に基づき、様々なカット角の回転Ｙ板Ｘ伝搬ＬｉＴａＯ３基板上に、規格化膜厚が０．０２であるＡｕからなるＩＤＴを形成し、さらに様々な厚みのＳｉＯ２膜を形成して１ポート型表面波共振子を試作した。この場合、ＳｉＯ２膜の規格化膜厚は、０．１０、０．２０、０．３０及び０．４５とした。このようにして得られた各１ポート型表面波共振子のＱ値を測定した。結果を図１３に示す。
【００４７】
一般に、共振子のＱ値が大きい程、フィルタとして用いた場合の通過帯域から減衰域にかけてのフィルタ特性の急峻性が高められる。従って、急峻なフィルタを必要とするときには、Ｑ値は大きい方が望ましい。図１３から明らかなように、ＳｉＯ２膜の膜厚の如何に関わらず、カット角が４８°回転Ｙ板付近でＱ値が最大となり、カット角４２°〜５８°の範囲でＱ値が比較的大きいことがわかる。
【００４８】
従って、図１３から明らかなように、カット角４２°〜５８°回転Ｙ板（オイラー角で（０°，１３２°〜１４８°，０°））のＬｉＴａＯ３基板を用い、該ＬｉＴａＯ３基板上に、Ａｕよりも密度の高い金属からなる少なくとも１つのＩＤＴを形成し、さらにＳｉＯ２膜をＩＤＴを覆うようにＬｉＴａＯ３基板上に形成した構造とすることにより、大きなＱ値を得ることができることがわかる。好ましくは、図１３から明らかなように、カット角は４６．５°〜５３°回転Ｙ板（オイラー角で（０°，１３６．５°〜１４３°，０°））とされる。
【００４９】
なお、本発明においては、ＩＤＴの上面に密着層が形成されてもよい。すなわち、図１４（ａ）に示すように、ＬｉＴａＯ３基板２２上に、ＩＤＴ２３が形成されており、ＩＤＴ２３の上面に、密着層２４が作製されていてもよい。密着層２４は、ＩＤＴ２３とＳｉＯ２膜２５との間に配置されている。密着層２４は、ＳｉＯ２膜２５のＩＤＴ２３に対する密着強度を高めるために設けられている。このような密着層２４を構成する材料としては、ＰｄまたはＡｌ、あるいはこれらの合金が好適に用いられる。また、金属に限らず、ＺｎＯなどの圧電材料や、Ｔａ２Ｏ３もしくはＡｌ２Ｏ３などの他のセラミックスを用いて密着層２４を構成してもよい。密着層２４の形成により、Ａｌよりも密度が高い金属からなるＩＤＴ２３とＳｉＯ２膜２５との密着強度が高められ、それによってＳｉＯ２膜の膜剥がれが抑制される。
【００５０】
密着層２４の厚みは、弾性表面波全般への影響を与えないためには、表面波の波長の１％程度以下の厚みとすることが望ましい。また、図１４（ａ）では、ＩＤＴ２３の上面に密着層２４が形成されていたが、図１４（ｂ）に示すように、ＬｉＴａＯ３基板上にＳｉＯ２膜２５との界面にも密着層２４Ａを形成してもよい。さらに図１４（ｃ）に示すように、密着層２４は、ＩＤＴ２３の上面だけでなく側面をも覆うように形成されてもよい。
【００５１】
また、ＳｉＯ２膜の密着強度を改善する他の構成として、ＩＤＴ以外のバスバーや外部との電極的接続用パッドを含む複数の電極において、該複数の電極を、それぞれ、ＩＤＴと同じ材料からなる下地金属層と、下地金属層上に積層されており、ＡｌもしくはＡｌ合金からなる上層金属層からなるものを用いてもよい。すなわち、例えば図１に示した反射器１４ａ，１４ｂを構成する電極膜として、ＩＤＴ１３ａ，１３ｂと同じ材料からなる下地金属層と、該下地金属層上に、Ａｌ膜を積層してもよい。このように、ＡｌやＡｌ合金からなる上層金属層を設けることにより、ＳｉＯ２膜との密着強度が高められる。また、電極コストを低減することもでき、さらにＡｌウェッジボンド性を高めることもできる。
【００５２】
なお、上記ＩＤＴ以外の電極としては、バスバー、外部との電極的接続用パッドだけでなく、必要に応じて形成される引き回し電極などが挙げられる。また、上記Ａｌ合金としては、特に限定されないが、Ａｌ−Ｔｉ合金、Ａｌ−Ｎｉ−Ｃｒ合金などが挙げられる。
【００５３】
なお、上述した実験例の場合以外のカット角の回転Ｙ板Ｘ伝搬ＬｉＴａＯ３基板を用いた場合においても、ＡｕからなるＩＤＴを形成した場合において、減衰定数αを最小とするＳｉＯ２膜の膜厚が存在することが本願発明者等により確かめられている。すなわち、ＳｉＯ２膜の膜厚を特定の範囲とすれば、上記実験例の場合と同様に、減衰定数αを小さくすることができる。一方、ＳｉＯ２膜の膜厚Ｈ／λを０．１〜０．４５としたときのカット角とαの関係を図１５〜２２に示す。これらの図からＳｉＯ２膜の膜厚が厚くなるに従い、αが極小となるカット角が小さくなることも明らかとなった。従って、他のカット角の回転Ｙ板Ｘ伝搬ＬｉＴａＯ３基板を用いた場合であっても、ＡｕからなるＩＤＴを形成し、ＳｉＯ２膜を積層した構造において、ＳｉＯ２膜の厚みを選択することにより、従来の弾性表面波装置に比べて、周波数温度特性ＴＣＦが半分以下と良好であり、電気機械結合係数が大きく、かつ反射係数が大きな弾性表面波装置を構成することができる。このような効果を発現し得るＬｉＴａＯ３基板のカット角と、ＡｕからなるＩＤＴの電極膜厚と、ＳｉＯ２膜の膜厚の好ましい組み合わせは、以下の（ａ）〜（ｋ）及び（ｍ）〜（ｒ）で示される通りであることが確かめられている。但し、使用するメタライゼーションレシオ、材料定数等の変動により、回転カット角は上記の値に対し、±４°程度のずれは生じると考えられる。
【００５４】
【表３】
【００５５】
【表４】
【００５６】
図２４は、３６°回転Ｙ板Ｘ伝搬（オイラー角で（０，１２６°，０°））のＬｉＴａＯ３基板上に、Ａｕからなり、規格化膜厚が０．０２のＩＤＴを形成し、さらにその上に種々の膜厚のＳｉＯ２膜を形成した９００ＭＨｚ帯の表面波共振子における図２３に示す共振回路にフィッティングされた際の等価直列抵抗Ｒ１を示す。なお、共振回路にフィッティングされた際の等価直列抵抗Ｒ１とは、およそ電極の抵抗による損失と、表面波の減衰による損失を表わす。従って、電極の抵抗がほぼ一定の場合、Ｒ１の傾向はおよそα（減衰定数）の傾向と一致する。
【００５７】
図２４から明らかなように、ＳｉＯ２膜がない場合に比べてＳｉＯ２膜を形成するに従いＲ１が減少し、ＳｉＯ２膜の規格化膜厚が０．０２以上の場合、等価直列抵抗Ｒ１が小さくなることがわかる。これは図６の傾向と一致する。
【００５８】
本発明に係る弾性表面波装置の製造に際しては、回転Ｙ板Ｘ伝搬ＬｉＴａＯ３基板上にＡｕを主成分とする金属からなるＩＤＴを形成した後、その状態において周波数調整を行ない、しかる後減衰定数αを小さくし得る範囲の膜厚のＳｉＯ２膜を成膜することが望ましい。これを、図１０及び図１１を参照して説明する。図１０は、３６°回転Ｙ板Ｘ伝搬（オイラー角で（０°，１２６°，０°））ＬｉＴａＯ３基板上に、種々の膜厚のＡｕからなるＩＤＴ及び種々の膜厚のＳｉＯ２膜を形成した場合の漏洩弾性表面波の音速の変化を示す。また、図１１は、同じオイラー角のＬｉＴａＯ３基板上に、種々の膜厚のＡｕからなるＩＤＴを形成した場合、その上に形成されるＳｉＯ２膜の規格化膜厚を変化させた場合の漏洩弾性表面波の音速の変化を示す。図１０と図１１を比較すれば明らかなように、Ａｕの膜厚を変化させた場合の方が、ＳｉＯ２膜の膜厚を変化させた場合よりも表面波の音速の変化がはるかに大きい。従って、ＳｉＯ２膜の形成に先立ち、周波数調整が、行われることが望ましく、例えば、レーザーエッチングやイオンエッチングなどによりＡｕからなるＩＤＴを形成した後に周波数調整を行うことが望ましい。特に好ましくは、Ａｕの規格化膜厚が、０．０１５〜０．０３の範囲であれば、ＳｉＯ２膜による音速の変化が小さくなり、ＳｉＯ２膜のばらつきによる周波数変動を小さくすることができる。
【００５９】
なお、上記実験例では、ＩＤＴを構成する金属として、Ａｕを例にとり示したが、本願発明者等によれば、Ｐｔ、Ｗ、Ｔａ、Ａｇ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｚｎ及びＴｉなどを用いても、同様に、ＳｉＯ２膜の膜厚を選択することにより、電気機械結合係数及び反射係数の増大、周波数温度特性の改善及びＳｉＯ２膜のクラックの防止を果たし得ることが確かめられている。
【００６０】
またＡｕやＡｇ電極の下に電極の密着強度を向上させるため、ごく薄くＴｉやＣｒを成膜してもよい。
【００６１】
なお、本発明は、図１に示した縦結合共振子型弾性表面波フィルタだけでなく、弾性表面波共振子、横結合型表面波フィルタ、ラダー型フィルタ、ラチス型フィルタなどの様々な表面波装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の一実施例に係る弾性表面波装置を示す斜視図。
【図２】３６°回転Ｙ板Ｘ伝搬（オイラー角で（０°，１２６°，０°））のＬｉＴａＯ３基板上に、Ａｕ、Ｔａ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｗ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｍｏ、ＮｉからなるＩＤＴ及びＡｌからなるＩＤＴを形成した場合のＩＤＴの規格化された電極膜厚と電気機械結合係数との関係を示す図。
【図３】３６°回転Ｙ板Ｘ伝搬（オイラー角で（０°，１２６°，０°）のＬｉＴａＯ３基板上に各種電極材料からなるＩＤＴの電極指片方の反射係数と膜厚の関係を示す図。
【図４】３６°回転Ｙ板Ｘ伝搬（オイラー角で（０°，１２６°，０°））のＬｉＴａＯ３基板上に、Ａｕ、Ｔａ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｗ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｍｏ、ＮｉからなるＩＤＴ及びＡｌからなるＩＤＴを形成した場合の、ＩＤＴの電極規格化膜厚と減衰定数との関係を示す図。
【図５】３６°回転Ｙ板Ｘ伝搬（オイラー角で（０°，１２６°，０°））のＬｉＴａＯ３基板上に、規格化膜厚が０．０２であるＡｕからなるＩＤＴを形成し、種々の膜厚のＳｉＯ２膜を形成した場合の周波数温度特性（ＴＣＦ）の変化を示す図。
【図６】３６°回転Ｙ板Ｘ伝搬（オイラー角で（０°，１２６°，０°））のＬｉＴａＯ３基板上に、種々の厚みのＡｕからなるＩＤＴを形成し、さらに上に積層されるＳｉＯ２膜規格化膜厚を変化させた場合の減衰定数αの変化を示す図。
【図７】３８°回転Ｙ板Ｘ伝搬（オイラー角で（０°，１２８°，０°））のＬｉＴａＯ３基板上に、種々の厚みのＡｕからなるＩＤＴを形成し、さらに上に積層されるＳｉＯ２膜規格化膜厚を変化させた場合の減衰定数αの変化を示す図。
【図８】実施例の表面波装置の減衰量周波数特性及びＳｉＯ２膜成膜前の比較のための弾性表面波装置の減衰量周波数特性を示す図。
【図９】（ａ），（ｂ）は、実施例の弾性表面波装置のＩＤＴが形成されている部分のＳｉＯ２膜の成膜前（ａ）と成膜後（ｂ）の表面の状態を示す走査型電子顕微鏡写真を示す図。
【図１０】３６°回転Ｙ板Ｘ伝搬（オイラー角で（０°，１２６°，０°））のＬｉＴａＯ３基板上に、ＡｕからなるＩＤＴを形成し、種々の膜厚のＳｉＯ２膜を形成した構造において、ＡｕからなるＩＤＴの規格化膜厚を変化させた場合の漏洩弾性表面波の音速の変化を示す図。
【図１１】３６°回転Ｙ板Ｘ伝搬（オイラー角で（０°，１２６°，０°））のＬｉＴａＯ３基板上に、種々の規格化膜厚のＡｕからなるＩＤＴを形成し、さらにＳｉＯ２膜積層とした構造において、ＳｉＯ２膜の規格化膜厚を変化させた場合の漏洩弾性表面波の音速の変化を示す図。
【図１２】カット角θ（オイラー角で（０°，θ＋９０°，０°））のθ、ＡｕからなるＩＤＴの規格化膜厚及びＳｉＯ２膜の規格化膜厚を変化させた場合の電気機械結合係数の変化を示す図。
【図１３】ＬｉＴａＯ３基板のカット角θ及びＳｉＯ２膜の規格化膜厚を変化させた場合の共振子のＱ値の変化を示す図。
【図１４】（ａ）〜（ｃ）は、密着層が設けられた本発明の変形例に係る弾性表面波装置を説明するための各模式的断面図。
【図１５】ＳｉＯ２膜の膜厚Ｈ／λ＝０．１における各種Ａｕ電極膜厚における減衰定数αとθの関係を示す図。
【図１６】ＳｉＯ２膜の膜厚Ｈ／λ＝０．１５における各種Ａｕ電極膜厚における減衰定数αとθの関係を示す図。
【図１７】ＳｉＯ２膜の膜厚Ｈ／λ＝０．２における各種Ａｕ電極膜厚における減衰定数αとθの関係を示す図。
【図１８】ＳｉＯ２膜の膜厚Ｈ／λ＝０．２５における各種Ａｕ電極膜厚における減衰定数αとθの関係を示す図。
【図１９】ＳｉＯ２膜の膜厚Ｈ／λ＝０．３における各種Ａｕ電極膜厚における減衰定数αとθの関係を示す図。
【図２０】ＳｉＯ２膜の膜厚Ｈ／λ＝０．３５における各種Ａｕ電極膜厚における減衰定数αとθの関係を示す図。
【図２１】ＳｉＯ２膜の膜厚Ｈ／λ＝０．４における各種Ａｕ電極膜厚における減衰定数αとθの関係を示す図。
【図２２】ＳｉＯ２膜の膜厚Ｈ／λ＝０．４５における各種Ａｕ電極膜厚における減衰定数αとθの関係を示す図。
【図２３】本発明に従って構成された表面波共振子の一例の等価回路を示す図。
【図２４】本発明に従って構成された表面波共振子におけるＳｉＯ２膜の規格化膜厚と、共振回路にフィッティングされた際の等価直列抵抗の関係を示す図。
【図２５】（ａ），（ｂ），（ｃ）は、従来の弾性表面波装置の問題点を説明するための図であり、ＳｉＯ２膜の成膜前（ａ）と、成膜後（ｂ）のＳｉＯ２膜の表面の状態及び成膜後のＳｉＯ２膜の断面を示す走査型電子顕微鏡写真を示す図。
【符号の説明】
【００６３】
１１…弾性表面波装置
１２…ＬｉＴａＯ３基板
１３ａ，１３ｂ…ＩＤＴ
１５…ＳｉＯ２膜
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２５°〜５５°回転Ｙ板（オイラー角（０°，１１５°〜１４５°，０°））のＬｉＴａＯ３基板と、
前記ＬｉＴａＯ３基板上に形成されており、Ａｌよりも密度の高い金属からなる少なくとも１つのＩＤＴと、
前記ＩＤＴを覆うように前記ＬｉＴａＯ３基板上に形成されたＳｉＯ２膜とを備えることを特徴とする、弾性表面波装置。
【請求項２】
４２°〜５０°回転Ｙ板（オイラー角（０°，１３２°〜１４０°，０°））のＬｉＴａＯ３基板と、
前記ＬｉＴａＯ３基板上に形成されており、Ａｌよりも密度の高い金属からなる少なくとも１つのＩＤＴと、
前記ＩＤＴを覆うように前記ＬｉＴａＯ３基板上に形成されたＳｉＯ２膜とを備えることを特徴とする、弾性表面波装置。
【請求項３】
２５°〜４２°回転Ｙ板（オイラー角（０°，１１５°〜１３２°，０°））のＬｉＴａＯ３基板と、
前記ＬｉＴａＯ３基板上に形成されており、Ａｌよりも密度の高い金属からなる少なくとも１つのＩＤＴと、
前記ＩＤＴを覆うように前記ＬｉＴａＯ３基板上に形成されたＳｉＯ２膜とを備えることを特徴とする、弾性表面波装置。
【請求項４】
前記ＩＤＴが、Ａｕ、Ｐｔ、Ｗ、Ｔａ、Ａｇ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｚｎ及びＴｉからなる群から選択された少なくとも１種を主成分とする金属からなる、請求項１に記載の弾性表面波装置。
【請求項５】
前記ＩＤＴが、Ａｕからなり、該ＩＤＴの表面波の波長で規格化された膜厚が０．０１３〜０．０３０であり、
前記ＳｉＯ２膜の表面波の波長で規格化された膜厚が０．０３〜０．４５の範囲にある、請求項１〜４のいずれかに記載の弾性表面波装置。
【請求項６】
前記ＩＤＴがＡｕまたはＡｕ合金からなり、前記ＬｉＴａＯ３基板のカット角、ＩＤＴの電極規格化膜厚及びＳｉＯ２の規格化膜厚が、下記の（ａ）〜（ｋ）で表される組み合わせのいずれかである、請求項１に記載の弾性表面波装置。
【表１】
【請求項７】
前記ＩＤＴがＡｕまたはＡｕ合金からなり、前記ＬｉＴａＯ３基板のカット角、ＩＤＴの電極規格化膜厚及びＳｉＯ２の規格化膜厚が、下記の（ｍ）〜（ｒ）で示される組み合わせのいずれかである、請求項１に記載の弾性表面波装置。
【表２】
【請求項８】
前記ＩＤＴの上面と、前記ＳｉＯ２膜との間に形成された密着層をさらに備える、請求項１〜７のいずれかに記載の弾性表面波装置。
【請求項９】
前記密着層が、前記ＬｉＴａＯ３基板と前記ＳｉＯ２膜との界面にも形成されている、請求項８に記載の弾性表面波装置。
【請求項１０】
前記密着層が、前記ＩＤＴの上面だけでなく、ＳｉＯ２膜とＩＤＴの界面の全領域に形成されている、請求項８または９に記載の弾性表面波装置。
【請求項１１】
前記ＬｉＴａＯ３基板上に形成されており、少なくともバスバー及び外部との電極的接続のための電極パッドを含む複数の電極をさらに備え、各電極が、Ａｌよりも密度の高い金属からなる下地電極層と、下地電極層上に形成されており、かつＡｌまたはＡｌ合金からなる上層金属層とを備える、請求項１〜１０のいずれかに記載の弾性表面波装置。
【請求項１２】
弾性表面波として、ＳＨ波を主成分とする漏洩弾性表面波を用いることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれかに記載の弾性表面波装置。
【請求項１３】
２５°〜５５°回転Ｙ板（オイラー角（０°，１１５°〜１４５°，０°））のＬｉＴａＯ３基板を用意する工程と、
前記ＬｉＴａＯ３基板上に少なくとも１つのＩＤＴを、Ａｌよりも密度が高い金属を用いて形成する工程と、
前記ＩＤＴを形成した後に、周波数調整を行う工程と、
前記周波数調整後に、前記ＩＤＴを被覆するように前記ＬｉＴａＯ３基板上にＳｉＯ２膜を形成することを特徴とする、表面波装置の製造方法。
【請求項１４】
前記ＩＤＴを、ＡｕまたはＡｕを主成分とする合金により形成する、請求項１３に記載の弾性表面波装置の製造方法。
【請求項１】
２５°〜５５°回転Ｙ板（オイラー角（０°，１１５°〜１４５°，０°））のＬｉＴａＯ３基板と、
前記ＬｉＴａＯ３基板上に形成されており、Ａｌよりも密度の高い金属からなる少なくとも１つのＩＤＴと、
前記ＩＤＴを覆うように前記ＬｉＴａＯ３基板上に形成されたＳｉＯ２膜とを備えることを特徴とする、弾性表面波装置。
【請求項２】
４２°〜５０°回転Ｙ板（オイラー角（０°，１３２°〜１４０°，０°））のＬｉＴａＯ３基板と、
前記ＬｉＴａＯ３基板上に形成されており、Ａｌよりも密度の高い金属からなる少なくとも１つのＩＤＴと、
前記ＩＤＴを覆うように前記ＬｉＴａＯ３基板上に形成されたＳｉＯ２膜とを備えることを特徴とする、弾性表面波装置。
【請求項３】
２５°〜４２°回転Ｙ板（オイラー角（０°，１１５°〜１３２°，０°））のＬｉＴａＯ３基板と、
前記ＬｉＴａＯ３基板上に形成されており、Ａｌよりも密度の高い金属からなる少なくとも１つのＩＤＴと、
前記ＩＤＴを覆うように前記ＬｉＴａＯ３基板上に形成されたＳｉＯ２膜とを備えることを特徴とする、弾性表面波装置。
【請求項４】
前記ＩＤＴが、Ａｕ、Ｐｔ、Ｗ、Ｔａ、Ａｇ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｚｎ及びＴｉからなる群から選択された少なくとも１種を主成分とする金属からなる、請求項１に記載の弾性表面波装置。
【請求項５】
前記ＩＤＴが、Ａｕからなり、該ＩＤＴの表面波の波長で規格化された膜厚が０．０１３〜０．０３０であり、
前記ＳｉＯ２膜の表面波の波長で規格化された膜厚が０．０３〜０．４５の範囲にある、請求項１〜４のいずれかに記載の弾性表面波装置。
【請求項６】
前記ＩＤＴがＡｕまたはＡｕ合金からなり、前記ＬｉＴａＯ３基板のカット角、ＩＤＴの電極規格化膜厚及びＳｉＯ２の規格化膜厚が、下記の（ａ）〜（ｋ）で表される組み合わせのいずれかである、請求項１に記載の弾性表面波装置。
【表１】
【請求項７】
前記ＩＤＴがＡｕまたはＡｕ合金からなり、前記ＬｉＴａＯ３基板のカット角、ＩＤＴの電極規格化膜厚及びＳｉＯ２の規格化膜厚が、下記の（ｍ）〜（ｒ）で示される組み合わせのいずれかである、請求項１に記載の弾性表面波装置。
【表２】
【請求項８】
前記ＩＤＴの上面と、前記ＳｉＯ２膜との間に形成された密着層をさらに備える、請求項１〜７のいずれかに記載の弾性表面波装置。
【請求項９】
前記密着層が、前記ＬｉＴａＯ３基板と前記ＳｉＯ２膜との界面にも形成されている、請求項８に記載の弾性表面波装置。
【請求項１０】
前記密着層が、前記ＩＤＴの上面だけでなく、ＳｉＯ２膜とＩＤＴの界面の全領域に形成されている、請求項８または９に記載の弾性表面波装置。
【請求項１１】
前記ＬｉＴａＯ３基板上に形成されており、少なくともバスバー及び外部との電極的接続のための電極パッドを含む複数の電極をさらに備え、各電極が、Ａｌよりも密度の高い金属からなる下地電極層と、下地電極層上に形成されており、かつＡｌまたはＡｌ合金からなる上層金属層とを備える、請求項１〜１０のいずれかに記載の弾性表面波装置。
【請求項１２】
弾性表面波として、ＳＨ波を主成分とする漏洩弾性表面波を用いることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれかに記載の弾性表面波装置。
【請求項１３】
２５°〜５５°回転Ｙ板（オイラー角（０°，１１５°〜１４５°，０°））のＬｉＴａＯ３基板を用意する工程と、
前記ＬｉＴａＯ３基板上に少なくとも１つのＩＤＴを、Ａｌよりも密度が高い金属を用いて形成する工程と、
前記ＩＤＴを形成した後に、周波数調整を行う工程と、
前記周波数調整後に、前記ＩＤＴを被覆するように前記ＬｉＴａＯ３基板上にＳｉＯ２膜を形成することを特徴とする、表面波装置の製造方法。
【請求項１４】
前記ＩＤＴを、ＡｕまたはＡｕを主成分とする合金により形成する、請求項１３に記載の弾性表面波装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図９】
【図２５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図９】
【図２５】
【公開番号】特開２００７−１０４７２３（Ｐ２００７−１０４７２３Ａ）
【公開日】平成１９年４月１９日（２００７．４．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３５１８６４（Ｐ２００６−３５１８６４）
【出願日】平成１８年１２月２７日（２００６．１２．２７）
【分割の表示】特願２００２−２９１９９１（Ｐ２００２−２９１９９１）の分割
【原出願日】平成１４年１０月４日（２００２．１０．４）
【出願人】（０００００６２３１）株式会社村田製作所 (3,635)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年４月１９日（２００７．４．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月２７日（２００６．１２．２７）
【分割の表示】特願２００２−２９１９９１（Ｐ２００２−２９１９９１）の分割
【原出願日】平成１４年１０月４日（２００２．１０．４）
【出願人】（０００００６２３１）株式会社村田製作所 (3,635)
【Ｆターム（参考）】
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