表面波装置及びその製造方法
【課題】周波数温度特性が良好であり、電気機械結合係数が大きく、かつ伝搬損失が小さい表面波装置を提供する。
【解決手段】１７°〜５８°回転Ｙ板Ｘ伝搬ＬｉＴａＯ3からなる圧電基板２と、圧電基板２上に形成されており、タンタルからなり、かつ膜厚をＨ、表面波の波長をλとしたときに、規格化膜厚Ｈ／λが０．００４〜０．０５５の範囲にあるＩＤＴ３と、ＩＤＴ３を覆うように圧電基板２上に形成されており、かつ規格化膜厚Ｈｓ／λが０．１０〜０．４０の範囲にあるＳｉＯ2膜とを備える表面波装置１。
【解決手段】１７°〜５８°回転Ｙ板Ｘ伝搬ＬｉＴａＯ3からなる圧電基板２と、圧電基板２上に形成されており、タンタルからなり、かつ膜厚をＨ、表面波の波長をλとしたときに、規格化膜厚Ｈ／λが０．００４〜０．０５５の範囲にあるＩＤＴ３と、ＩＤＴ３を覆うように圧電基板２上に形成されており、かつ規格化膜厚Ｈｓ／λが０．１０〜０．４０の範囲にあるＳｉＯ2膜とを備える表面波装置１。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば表面波フィルタなどに用いられる表面波装置に関し、より詳細には、ＬｉＴａＯ3基板を用いた表面波装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、帯域フィルタとして、４０°〜４２°回転Ｙ板Ｘ伝搬ＬｉＴａＯ3基板を用いた表面波装置が知られている（例えば、下記の非特許文献１）。ＲＦ帯の帯域フィルタでは、上記４０°〜４２°回転Ｙ板Ｘ伝搬ＬｉＴａＯ3基板上に、波長λで規格化された膜厚Ｈ／λが０．０８〜０．１０の厚みのＡｌ膜によりＩＤＴが形成されていた。
【０００３】
上記のように、４０°〜４２°回転Ｙ板Ｘ伝搬ＬｉＴａＯ3基板を用いた従来の表面波装置では、周波数温度特性ＴＣＦが−３３ｐｐｍ／℃と比較的大きいため、より一層温度特性が良好である仕様を十分に満たすことができなかった。なお、従来、表面波装置の温度特性ＴＣＦを改善する方法として、ＬｉＴａＯ3基板上にＡｌからなるＩＤＴを形成した後に、ＳｉＯ2層を形成する方法が知られている（下記の特許文献１）。
【非特許文献１】１９９７年電子情報通信学会総合大会論文集：ＳＡ−１０−６、Ｐ．５００−５０１
【特許文献１】特開平２−２９５２１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ＡｌからなるＩＤＴを用いた共振子やフィルタを形成する場合、大きな電気機械結合係数Ｋsawや反射係数を得るには、後述の図４や図１２に示すように、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ればならない。このように、ＡｌからなるＩＤＴがかなり厚くされているため、図１３（ａ）に示されているＩＤＴが形成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１３（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。
【０００５】
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。
【０００６】
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】
【０００７】
本発明に係る表面波装置は、１７°〜５８°回転Ｙ板Ｘ伝搬ＬｉＴａＯ3からなる圧電基板と、前記圧電基板上に形成されており、膜厚をＨ、表面波の波長をλとしたときに、規格化膜厚Ｈ／λが０．００４〜０．０５５であるタンタルよりなるＩＤＴと、前記ＩＤＴを覆うように前記圧電基板上に形成されており、表面波の波長で規格化された膜厚Ｈｓ／λが０．１０〜０．４０であるＳｉＯ2膜とを備える。
【０００８】
本発明に係る表面波装置のある特定の局面では、上記ＩＤＴの規格化膜厚Ｈ／λは、０．０１〜０．５５の範囲、より好ましくは０．０１６〜０．０４５の範囲とされる。
【０００９】
本発明に係る表面波装置の別の特定の局面では、上記圧電基板は、２１°〜５３°回転Ｙ板Ｘ伝搬のＬｉＴａＯ3基板により構成される。
【００１０】
本発明においては、タンタル電極を用いることにより、Ａｌを用いた場合に比べ、図４，図１２に示すように、薄い電極膜厚で大きな電気機械結合係数と反射係数が得られる。
【００１１】
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膜の膜剥がれを制御することができる。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。
【００１２】
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形成されており、該複数の電極が、タンタル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。
【００１３】
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。
【００１４】
本発明の弾性表面波装置の製造方法は、１７°〜５８°回転Ｙ板Ｘ伝搬の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、タンタルを主成分とする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膜を形成する工程とを備えることを特徴とする。タンタルを主成分とする金属とは、タンタルまたはタンタルを主成分とする合金の他、タンタル層と他の金属の積層構造であってタンタル層が主たる層の場合も含むものとする。
【００１５】
本発明の製造方法の特定の局面では、上記ＩＤＴは、密度が７１００ｋｇ／ｍ3以上の金属からなる電極と、タンタル電極とが積層されている構造を有する。
【００１６】
タンタルは、Ａｌに比べて密度が高く、薄い電極膜厚で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るため、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】
【００１７】
本発明に係る表面波装置では、１７°〜５８°回転Ｙ板Ｘ伝搬ＬｉＴａＯ3からなる圧電基板上に、規格化膜厚Ｈ／λが０．００４〜０．０５５であり、かつタンタルよりなるＩＤＴが形成されており、ＩＤＴを覆うように、Ｈｓ／λ＝０．１０〜０．４０のＳｉＯ2膜が形成されている、ＳｉＯ2膜により周波数温度係数ＴＣＦが改善され、タンタル膜よりなるＩＤＴの膜厚Ｈ／λが上記特定の範囲とされているため、電気機械結合係数と反射係数が大きく、さらにＬｉＴａＯ3基板の回転角が上記特定の範囲とされているため、減衰定数が小さくされる。よって、周波数温度特性に優れ、大きな電気機械結合係数を有し、かつ伝搬損失が少ない表面波装置を提供することが可能となる。
【００１８】
特に、ＩＤＴの膜厚Ｈ／λが０．１０〜０．５５の範囲、より好ましくは０．０１６〜０．０４５の範囲にある場合には、電気機械結合係数を効果的に高めることができる。
【００１９】
また、上記ＬｉＴａＯ3からなる圧電基板の回転角が２１°〜５３°の範囲である場合には、減衰定数をより一層小さくすることができる。
【００２０】
また、タンタル電極が薄いため、このタンタル電極ＩＤＴ上にＳｉＯ2が成膜されてもＳｉＯ2に大きな段差やクラックができないため、Ａｌ電極の場合に生じるそれらに起因した挿入損失等の特性の劣化もない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
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、本発明を詳細に説明する。
【００２２】
図１は、本発明の一実施形態に係る表面波装置の略図的断面図である。表面波装置１は、縦結合共振子型表面波フィルタであり、１７°〜５８°回転Ｙ板ＬｉＴａＯ3からなる圧電基板２を有する。圧電基板２上に、タンタル膜（Ｔａ膜）よりなるＩＤＴ３ａ，３ｂ及び反射器５ａ，５ｂが形成されている。ＩＤＴ３ａ，３ｂの規格化膜厚Ｈ／λ（ＨはＩＤＴの厚み、λは中心周波数における波長を示す）は０．００４〜０．０５５の範囲とされている。また、ＩＤＴ３ａ，３ｂを覆うように、圧電基板２上に、ＳｉＯ2膜４が形成されている。ＳｉＯ2膜４の規格化膜厚Ｈｓ／λ（ＨｓはＳｉＯ2膜の厚み、λは中心周波数における表面波の波長）は０．１０〜０．４０の範囲とされている。
【００２３】
本実施例では上記のように、１７°〜５８°回転Ｙ板Ｘ伝搬ＬｉＴａＯ3からなる圧電基板２と、Ｈ／λ＝０．００４〜０．０５５であるタンタルよりなるＩＤＴ３ａ，３ｂと、Ｈｓ／λ＝０．１０〜０．４０の範囲にあるＳｉＯ2膜４とを用いているため、周波数温度係数ＴＣＦが小さく、電気機械結合係数Ｋ2が大きく、かつ伝搬損失が小さい表面波装置を提供することができる。これを、以下の具体的な実験例に基づき説明する。
【００２４】
ＬｉＴａＯ3基板を伝搬する表面波としては、レイリー波の他に、漏洩弾性表面波が存在する。漏洩弾性表面波は、レイリー波に比べて音速が速く、電気機械結合係数が大きい。しかしながら、漏洩弾性表面波は、エネルギーを基板内部に放射しながら伝搬する波である。従って、漏洩弾性表面波は、伝搬損失の原因となる減衰定数を有する。
【００２５】
図２は、回転Ｙ板Ｘ伝搬ＬｉＴａＯ3におけるオイラー角（０，θ，０）のθと、基板表面が電気的に短絡された場合の減衰定数（伝搬損失）αとの関係を示す。なお、回転角＝θ−９０度の関係である。
【００２６】
図２から明らかなように、オイラー角のθが１２４°〜１２６°の範囲で減衰定数は小さい。この範囲を外れると、減衰定数は大きくなる。
【００２７】
また、比較的膜厚が厚いＡｌからなるＩＤＴを形成した場合には、θ＝１３０°〜１３２°で減衰定数が小さくなることが知られている（例えば、上記非特許文献１）。従って、従来、ＡｌからなるＩＤＴと、ＬｉＴａＯ3基板とを組み合わせた構成では、θ＝１３０°〜１３２°の回転Ｙ板Ｘ伝搬のＬｉＴａＯ3基板が用いられていた。
【００２８】
図３は、回転Ｙ板Ｘ伝搬ＬｉＴａＯ3基板におけるオイラー角（０，θ，０）のθと電気機械結合係数Ｋ2との関係を示す。オイラー角のθが１００°〜１２０°の範囲で大きな電気機械結合係数Ｋ2が得られることがわかる。しかしながら、θ＝１００°〜１２０°の範囲では、前述の図２から明らかなように減衰定数が大きい。従って、このようなオイラー角のＬｉＴａＯ3基板を用いることはできないことがわかる。
【００２９】
図４は、３６°回転Ｙ板Ｘ伝搬［オイラー角で（０°，１２６°，０°）］のＬｉＴａＯ3基板上に、タンタル膜を形成した場合のタンタル膜の規格化膜厚Ｈ／λ（Ｈは膜厚を、λは表面波装置の中心周波数における波長を示す）と、電気機械結合係数Ｋ2との関係を示す。規格化膜厚Ｈ／λ＝０．００４〜０．０８の範囲では、電気機械結合係数Ｋ2は、Ｈ／λ＝０（成膜しなかった場合）の場合の電気機械結合係数の１．３倍以上となり、Ｈ／λ＝０．０１〜０．０５５では、１．５倍以上となり、Ｈ／λ＝０．０１６〜０．０４５では、１．７５倍以上となることがわかる。
【００３０】
従って、Ｈ／λ＝０．００４〜０．０８とすることにより、電気機械結合係数Ｋ2を高めることができることがわかる。
【００３１】
なお、タンタル膜の規格化膜厚が０．０５５を超えると、タンタルから得られるＩＤＴの作製が困難となることがある。従って、好ましくは、タンタル膜の規格化膜厚Ｈ／λは、０．００４〜０．０５５、より好ましくは０．０１２〜０．０５５、さらに好ましくは０．０１６〜０．０４５であることがわかる。
【００３２】
次に、ＳｉＯ2膜をＬｉＴａＯ3基板上に形成した場合の周波数温度係数ＴＣＦの改善効果を説明する。図５は、θ＝１１３°、１２６°及び１２９°の（０，θ，０）の各ＬｉＴａＯ3基板上にＳｉＯ2膜を成膜した場合の周波数温度係数ＴＣＦの変化を示す図である。
【００３３】
図５から明らかなように、θが１１３°，１２６°及び１２９°のいずれの場合においても、ＳｉＯ2の規格化膜厚Ｈｓ／λ（ＨｓはＳｉＯ2膜の膜厚を、λは表面波装置の中心周波数における波長を示す）が０．１０〜０．４５の範囲において、ＴＣＦが−２４〜＋１７ｐｐｍ／℃の範囲にはいることがわかる。もっとも、ＳｉＯ2膜の成膜には時間を要するため、ＳｉＯ2膜の膜厚Ｈｓ／λは０．４０以下であることが望ましい。従って、好ましくは、ＳｉＯ2膜の膜厚Ｈｓ／λは、０．１０〜０．４０の範囲であり、それによって、短時間で成膜でき、かつＴＣＦを−２０〜＋１７ｐｐｍ／℃の範囲とすることができる。
【００３４】
従来、ＬｉＴａＯ3基板上に、ＡｌからなるＩＤＴを形成した構造において、さらにＳｉＯ2膜を形成することにより、レイリー波などのＴＣＦが改善されるという報告がいくつか存在する（例えば、上記特許文献１など）。しかしながら、ＬｉＴａＯ3基板−タンタルからなる電極−ＳｉＯ2膜の積層構造において、電極の膜厚や漏洩弾性表面波の減衰定数を考慮にいれて実験が行われた報告は存在しない。
【００３５】
図６及び図７は、オイラー角（０°，１２０°，０°）と、（０°，１４０°，０°）の各ＬｉＴａＯ3基板上に、種々の膜厚のタンタルからなるＩＤＴと、種々の膜厚のＳｉＯ2膜とを形成した場合の減衰定数を示す図である。
【００３６】
図６から明らかなように、θ＝１２０°では、ＳｉＯ2の膜厚Ｈｓ／λが０．１〜０．４０かつタンタルよりなる電極の規格化膜厚Ｈ／λが０．０〜０．１０の範囲において、減衰定数が小さいことがわかる。他方、図７から明らかなように、θ＝１４０°では、タンタルからなる電極の規格化膜厚Ｈ／λが０．０〜０．０６の範囲では、ＳｉＯ2膜の膜厚の如何に係わらず、減衰定数が大きくなっていることがわかる。
【００３７】
すなわち、ＴＣＦの絶対値を小さくし、大きな電気機械結合係数を得、かつ減衰定数を小さくするには、ＬｉＴａＯ3基板のカット角、ＳｉＯ2膜の厚み及びタンタルからなる電極の膜厚の３つの条件を考慮しなければならないことがわかる。
【００３８】
図８〜図１１は、ＳｉＯ2膜の規格化膜厚Ｈｓ／λ及びタンタルからなる電極膜の規格化膜厚Ｈ／λを変化させた場合の、θと減衰定数との関係を示す。
【００３９】
図８〜図１１から明らかなように、タンタルからなる電極の規格化膜厚Ｈ／λが０．０１〜０．０５５及び０．０１６〜０．０４５において、ＳｉＯ2膜の膜厚と、最適なθとの関係は、下記の表１及び表２に示す通りとなる。なお、この最適θは、タンタル電極の電極指幅のばらつきや単結晶基板のばらつきにより−２°〜＋４°程度ばらつくことがある。
【００４０】
【表１】
【００４１】
【表２】
【００４２】
すなわち、表１及び表２から明らかなように、タンタルよりなる電極の膜厚Ｈ／λが、０．０１〜０．０５５の場合、温度特性を改善するために、ＳｉＯ2膜の規格化膜厚を０．１〜０．４の範囲とした場合、ＬｉＴａＯ3のオイラー角におけるθは、１０７°〜１４８°の範囲、すなわち、回転角で１７°〜５８°の範囲、より好ましくは、ＳｉＯ2の膜厚に応じて表１に示すオイラー角を選択すればよいことがわかる。
【００４３】
同様に、表２から明らかなように、タンタル膜からなる電極の規格化膜厚が０．０１６〜０．０４５であり、周波数温度特性を改善するために、ＳｉＯ2膜の膜厚を０．１〜０．４の範囲とした場合には、ＬｉＴａＯ3基板のオイラー角は１０９°〜１４４°の範囲とすればよく、より好ましくはＳｉＯ2膜の膜厚に応じて表２のオイラー角を選択すればよいことがわかる。
【００４４】
ＬｉＴａＯ3のオイラー角の範囲は、減衰定数が０．０５以下の範囲を規定したものである。また、表１及び表２におけるＬｉＴａＯ3のオイラー角のより好ましい範囲は、減衰定数が０．０２５以下に規定したものである。また、タンタルからなる電極膜の規格化膜厚が０．０１２、０．０１５、０．０４２、０．０５３である場合のＳｉＯ2膜の膜厚とオイラー角の関係は、図８〜図１１に示すタンタルからなる電極膜の規格化膜厚から換算して求めて、表１及び表２のＳｉＯ2膜の膜厚とオイラー角の値を求めている。
【００４５】
また、図１４（ａ），（ｂ），（ｃ）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＝０．０２５の規格化膜厚のタンタルからなるＩＤＴ上に、規格化膜厚Ｈｓ／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１４（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。Ａｌ電極に比べ、タンタル電極は薄い膜厚で大きな電気機械結合係数と反射係数が得られる。そのため、薄いタンタル電極の上にＳｉＯ2が成膜されても図１４（ｂ），（ｃ）に示すようにＳｉＯ2に大きな段差やクラックが生じないという利点がある。
【００４６】
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基板上にタンタル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１５及び図１６を参照して説明する。図１５は、オイラー角（０°，１２６°，０°）の回転Ｙ板Ｘ伝搬ＬｉＴａＯ3基板上に、タンタルからなるＩＤＴ及びＳｉＯ2膜を形成した場合の、タンタルの規格化膜厚Ｈ／λと、ＳｉＯ2膜の規格化膜厚Ｈｓ／λと、漏洩弾性表面波の音速との関係を示す。また、図１６は、同じオイラー角のＬｉＴａＯ3基板上に、種々の膜厚のタンタルからなるＩＤＴを形成し、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１５と図１６を比較すれば明らかなように、タンタル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タンタルからなるＩＤＴを形成した後に周波数調整を行うことが望ましい。
【００４７】
なお、本発明は、上記のように、１７°〜５８°回転Ｙ板Ｘ伝搬ＬｉＴａＯ3からなる圧電基板、Ｈ／λ＝０．００４〜０．０５５であるタンタルよりなるＩＤＴと、Ｈｓ／λ＝０．１０〜０．４０であるＳｉＯ2膜とを有することを特徴とするものであり、従って、ＩＤＴの数及び構造等については特に限定されない。すなわち、本発明は、図１に示した表面波装置だけでなく、上記条件を満たす限り、様々な表面波共振子や表面波フィルタ等に適用することができる。
【００４８】
タンタルを主成分という意味は、タンタルと他の電極と積層された場合、厚みの比をいうのではなく、密度と厚みを乗じた重量比で半分以上という意味である。なお、タンタルの上あるいは下に７１００ｋｇ／ｍ3以上の密度をもつＷ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｃｒ等の金属からなる電極と同じ程度の割合で積層してもタンタル電極単層と同じ効果をもつことはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の一実施例に係る表面波装置を示す模式的平面図。
【図２】オイラー角（０，θ，０）のＬｉＴａＯ3基板のθと、減衰定数αとの関係を示す図。
【図３】オイラー角（０，θ，０）のＬｉＴａＯ3基板におけるθと電気機械結合係数Ｋ2との関係を示す図。
【図４】オイラー角（０°，１２６°，０°）のＬｉＴａＯ3基板上にタンタルからなる電極膜を形成した構造における電極膜の規格化膜厚Ｈ／λと、電気機械結合係数Ｋ2との関係を示す図。
【図５】オイラー角（０°，１１３°，０°）、（０°，１２６°，０°）及び（０°，１２９°０，０°）の各ＬｉＴａＯ3基板上にＳｉＯ2膜を形成した場合のＳｉＯ2膜の規格化膜厚Ｈｓ／λと、周波数温度係数ＴＣＦとの関係を示す図。
【図６】オイラー角（０°，１２０°，０°）のＬｉＴａＯ3基板上に、様々な厚みのＳｉＯ2膜及び様々な厚みのタンタルからなるＩＤＴを形成した構造における減衰定数αの変化を示す図。
【図７】オイラー角（０°，１４０°，０°）のＬｉＴａＯ3基板上に、様々な厚みのＳｉＯ2膜及び様々な厚みのタンタルからなるＩＤＴを形成した構造における減衰定数αの変化を示す図。
【図８】オイラー角（０°，θ，０°）のＬｉＴａＯ3基板上に、様々な厚みのタンタルよりなる電極膜を形成し、さらに規格化膜厚Ｈｓ／λ＝０．１のＳｉＯ2膜を形成した表面波装置におけるθと、タンタルよりなる電極膜の規格化厚みＨ／λと、減衰定数αとの関係を示す図。
【図９】オイラー角（０°，θ，０°）のＬｉＴａＯ3基板上に、様々な厚みのタンタルよりなる電極膜を形成し、さらに規格化膜厚Ｈｓ／λ＝０．２のＳｉＯ2膜を形成した表面波装置におけるθと、タンタルよりなる電極膜の規格化厚みＨ／λと、減衰定数αとの関係を示す図。
【図１０】オイラー角（０°，θ，０°）のＬｉＴａＯ3基板上に、様々な厚みのタンタルよりなる電極膜を形成し、さらに規格化膜厚Ｈｓ／λ＝０．３のＳｉＯ2膜を形成した表面波装置におけるθと、タンタルよりなる電極膜の規格化厚みＨ／λと、減衰定数αとの関係を示す図。
【図１１】オイラー角（０°，θ，０°）のＬｉＴａＯ3基板上に、様々な厚みのタンタルよりなる電極膜を形成し、さらに規格化膜厚Ｈｓ／λ＝０．４のＳｉＯ2膜を形成した表面波装置におけるθと、タンタルよりなる電極膜の規格化厚みＨ／λと、減衰定数αとの関係を示す図。
【図１２】オイラー角（０°，１２６°，０°）のＬｉＴａＯ3基板上に、様々な厚みのタンタルまたはアルミニウムよりなる電極を形成した場合の電極の膜厚と電極指の反射係数との関係を示す図。
【図１３】（ａ）は、オイラー角（０°，１２６°，０°）のＬｉＴａＯ3基板上に、膜厚Ｈ／λ＝０．０８のアルミニウム電極からなるＩＤＴが形成された表面を、（ｂ）は、その上に厚みＨｓ／λ＝０．３のＳｉＯ2が成膜された表面を、（ｃ）はその断面を示す各走査型電子顕微鏡写真を示す図。
【図１４】（ａ）は、オイラー角（０°，１２６°，０°）のＬｉＴａＯ3基板上に、厚みＨ／λ＝０．０２５のタンタルからなるＩＤＴが形成された表面を、（ｂ）は、その上に厚みＨｓ／λ＝０．３のＳｉＯ2が成膜された表面を、（ｃ）はその断面を示す各走査型電子顕微鏡写真を示す図。
【図１５】オイラー角（０°，１２６°，０°）のＬｉＴａＯ3基板上にタンタルからなるＩＤＴを形成し、その上にＳｉＯ2膜を形成した構造における、タンタルの規格化膜厚と、ＳｉＯ2の規格化膜厚と、音速との関係を示す図。
【図１６】オイラー角（０°，１２６°，０°）のＬｉＴａＯ3基板上にタンタルからなるＩＤＴが形成されており、その上にＳｉＯ2膜が形成された構造における、タンタルの規格化膜厚と、ＳｉＯ2の規格化膜厚と、音速との関係を示す図。
【符号の説明】
【００５０】
１…表面波装置
２…圧電基板
３ａ，３ｂ…ＩＤＴ
４…ＳｉＯ2膜
５ａ，５ｂ…反射器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば表面波フィルタなどに用いられる表面波装置に関し、より詳細には、ＬｉＴａＯ3基板を用いた表面波装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、帯域フィルタとして、４０°〜４２°回転Ｙ板Ｘ伝搬ＬｉＴａＯ3基板を用いた表面波装置が知られている（例えば、下記の非特許文献１）。ＲＦ帯の帯域フィルタでは、上記４０°〜４２°回転Ｙ板Ｘ伝搬ＬｉＴａＯ3基板上に、波長λで規格化された膜厚Ｈ／λが０．０８〜０．１０の厚みのＡｌ膜によりＩＤＴが形成されていた。
【０００３】
上記のように、４０°〜４２°回転Ｙ板Ｘ伝搬ＬｉＴａＯ3基板を用いた従来の表面波装置では、周波数温度特性ＴＣＦが−３３ｐｐｍ／℃と比較的大きいため、より一層温度特性が良好である仕様を十分に満たすことができなかった。なお、従来、表面波装置の温度特性ＴＣＦを改善する方法として、ＬｉＴａＯ3基板上にＡｌからなるＩＤＴを形成した後に、ＳｉＯ2層を形成する方法が知られている（下記の特許文献１）。
【非特許文献１】１９９７年電子情報通信学会総合大会論文集：ＳＡ−１０−６、Ｐ．５００−５０１
【特許文献１】特開平２−２９５２１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ＡｌからなるＩＤＴを用いた共振子やフィルタを形成する場合、大きな電気機械結合係数Ｋsawや反射係数を得るには、後述の図４や図１２に示すように、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ればならない。このように、ＡｌからなるＩＤＴがかなり厚くされているため、図１３（ａ）に示されているＩＤＴが形成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１３（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。
【０００５】
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。
【０００６】
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】
【０００７】
本発明に係る表面波装置は、１７°〜５８°回転Ｙ板Ｘ伝搬ＬｉＴａＯ3からなる圧電基板と、前記圧電基板上に形成されており、膜厚をＨ、表面波の波長をλとしたときに、規格化膜厚Ｈ／λが０．００４〜０．０５５であるタンタルよりなるＩＤＴと、前記ＩＤＴを覆うように前記圧電基板上に形成されており、表面波の波長で規格化された膜厚Ｈｓ／λが０．１０〜０．４０であるＳｉＯ2膜とを備える。
【０００８】
本発明に係る表面波装置のある特定の局面では、上記ＩＤＴの規格化膜厚Ｈ／λは、０．０１〜０．５５の範囲、より好ましくは０．０１６〜０．０４５の範囲とされる。
【０００９】
本発明に係る表面波装置の別の特定の局面では、上記圧電基板は、２１°〜５３°回転Ｙ板Ｘ伝搬のＬｉＴａＯ3基板により構成される。
【００１０】
本発明においては、タンタル電極を用いることにより、Ａｌを用いた場合に比べ、図４，図１２に示すように、薄い電極膜厚で大きな電気機械結合係数と反射係数が得られる。
【００１１】
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膜の膜剥がれを制御することができる。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。
【００１２】
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形成されており、該複数の電極が、タンタル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。
【００１３】
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。
【００１４】
本発明の弾性表面波装置の製造方法は、１７°〜５８°回転Ｙ板Ｘ伝搬の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、タンタルを主成分とする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膜を形成する工程とを備えることを特徴とする。タンタルを主成分とする金属とは、タンタルまたはタンタルを主成分とする合金の他、タンタル層と他の金属の積層構造であってタンタル層が主たる層の場合も含むものとする。
【００１５】
本発明の製造方法の特定の局面では、上記ＩＤＴは、密度が７１００ｋｇ／ｍ3以上の金属からなる電極と、タンタル電極とが積層されている構造を有する。
【００１６】
タンタルは、Ａｌに比べて密度が高く、薄い電極膜厚で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るため、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】
【００１７】
本発明に係る表面波装置では、１７°〜５８°回転Ｙ板Ｘ伝搬ＬｉＴａＯ3からなる圧電基板上に、規格化膜厚Ｈ／λが０．００４〜０．０５５であり、かつタンタルよりなるＩＤＴが形成されており、ＩＤＴを覆うように、Ｈｓ／λ＝０．１０〜０．４０のＳｉＯ2膜が形成されている、ＳｉＯ2膜により周波数温度係数ＴＣＦが改善され、タンタル膜よりなるＩＤＴの膜厚Ｈ／λが上記特定の範囲とされているため、電気機械結合係数と反射係数が大きく、さらにＬｉＴａＯ3基板の回転角が上記特定の範囲とされているため、減衰定数が小さくされる。よって、周波数温度特性に優れ、大きな電気機械結合係数を有し、かつ伝搬損失が少ない表面波装置を提供することが可能となる。
【００１８】
特に、ＩＤＴの膜厚Ｈ／λが０．１０〜０．５５の範囲、より好ましくは０．０１６〜０．０４５の範囲にある場合には、電気機械結合係数を効果的に高めることができる。
【００１９】
また、上記ＬｉＴａＯ3からなる圧電基板の回転角が２１°〜５３°の範囲である場合には、減衰定数をより一層小さくすることができる。
【００２０】
また、タンタル電極が薄いため、このタンタル電極ＩＤＴ上にＳｉＯ2が成膜されてもＳｉＯ2に大きな段差やクラックができないため、Ａｌ電極の場合に生じるそれらに起因した挿入損失等の特性の劣化もない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
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、本発明を詳細に説明する。
【００２２】
図１は、本発明の一実施形態に係る表面波装置の略図的断面図である。表面波装置１は、縦結合共振子型表面波フィルタであり、１７°〜５８°回転Ｙ板ＬｉＴａＯ3からなる圧電基板２を有する。圧電基板２上に、タンタル膜（Ｔａ膜）よりなるＩＤＴ３ａ，３ｂ及び反射器５ａ，５ｂが形成されている。ＩＤＴ３ａ，３ｂの規格化膜厚Ｈ／λ（ＨはＩＤＴの厚み、λは中心周波数における波長を示す）は０．００４〜０．０５５の範囲とされている。また、ＩＤＴ３ａ，３ｂを覆うように、圧電基板２上に、ＳｉＯ2膜４が形成されている。ＳｉＯ2膜４の規格化膜厚Ｈｓ／λ（ＨｓはＳｉＯ2膜の厚み、λは中心周波数における表面波の波長）は０．１０〜０．４０の範囲とされている。
【００２３】
本実施例では上記のように、１７°〜５８°回転Ｙ板Ｘ伝搬ＬｉＴａＯ3からなる圧電基板２と、Ｈ／λ＝０．００４〜０．０５５であるタンタルよりなるＩＤＴ３ａ，３ｂと、Ｈｓ／λ＝０．１０〜０．４０の範囲にあるＳｉＯ2膜４とを用いているため、周波数温度係数ＴＣＦが小さく、電気機械結合係数Ｋ2が大きく、かつ伝搬損失が小さい表面波装置を提供することができる。これを、以下の具体的な実験例に基づき説明する。
【００２４】
ＬｉＴａＯ3基板を伝搬する表面波としては、レイリー波の他に、漏洩弾性表面波が存在する。漏洩弾性表面波は、レイリー波に比べて音速が速く、電気機械結合係数が大きい。しかしながら、漏洩弾性表面波は、エネルギーを基板内部に放射しながら伝搬する波である。従って、漏洩弾性表面波は、伝搬損失の原因となる減衰定数を有する。
【００２５】
図２は、回転Ｙ板Ｘ伝搬ＬｉＴａＯ3におけるオイラー角（０，θ，０）のθと、基板表面が電気的に短絡された場合の減衰定数（伝搬損失）αとの関係を示す。なお、回転角＝θ−９０度の関係である。
【００２６】
図２から明らかなように、オイラー角のθが１２４°〜１２６°の範囲で減衰定数は小さい。この範囲を外れると、減衰定数は大きくなる。
【００２７】
また、比較的膜厚が厚いＡｌからなるＩＤＴを形成した場合には、θ＝１３０°〜１３２°で減衰定数が小さくなることが知られている（例えば、上記非特許文献１）。従って、従来、ＡｌからなるＩＤＴと、ＬｉＴａＯ3基板とを組み合わせた構成では、θ＝１３０°〜１３２°の回転Ｙ板Ｘ伝搬のＬｉＴａＯ3基板が用いられていた。
【００２８】
図３は、回転Ｙ板Ｘ伝搬ＬｉＴａＯ3基板におけるオイラー角（０，θ，０）のθと電気機械結合係数Ｋ2との関係を示す。オイラー角のθが１００°〜１２０°の範囲で大きな電気機械結合係数Ｋ2が得られることがわかる。しかしながら、θ＝１００°〜１２０°の範囲では、前述の図２から明らかなように減衰定数が大きい。従って、このようなオイラー角のＬｉＴａＯ3基板を用いることはできないことがわかる。
【００２９】
図４は、３６°回転Ｙ板Ｘ伝搬［オイラー角で（０°，１２６°，０°）］のＬｉＴａＯ3基板上に、タンタル膜を形成した場合のタンタル膜の規格化膜厚Ｈ／λ（Ｈは膜厚を、λは表面波装置の中心周波数における波長を示す）と、電気機械結合係数Ｋ2との関係を示す。規格化膜厚Ｈ／λ＝０．００４〜０．０８の範囲では、電気機械結合係数Ｋ2は、Ｈ／λ＝０（成膜しなかった場合）の場合の電気機械結合係数の１．３倍以上となり、Ｈ／λ＝０．０１〜０．０５５では、１．５倍以上となり、Ｈ／λ＝０．０１６〜０．０４５では、１．７５倍以上となることがわかる。
【００３０】
従って、Ｈ／λ＝０．００４〜０．０８とすることにより、電気機械結合係数Ｋ2を高めることができることがわかる。
【００３１】
なお、タンタル膜の規格化膜厚が０．０５５を超えると、タンタルから得られるＩＤＴの作製が困難となることがある。従って、好ましくは、タンタル膜の規格化膜厚Ｈ／λは、０．００４〜０．０５５、より好ましくは０．０１２〜０．０５５、さらに好ましくは０．０１６〜０．０４５であることがわかる。
【００３２】
次に、ＳｉＯ2膜をＬｉＴａＯ3基板上に形成した場合の周波数温度係数ＴＣＦの改善効果を説明する。図５は、θ＝１１３°、１２６°及び１２９°の（０，θ，０）の各ＬｉＴａＯ3基板上にＳｉＯ2膜を成膜した場合の周波数温度係数ＴＣＦの変化を示す図である。
【００３３】
図５から明らかなように、θが１１３°，１２６°及び１２９°のいずれの場合においても、ＳｉＯ2の規格化膜厚Ｈｓ／λ（ＨｓはＳｉＯ2膜の膜厚を、λは表面波装置の中心周波数における波長を示す）が０．１０〜０．４５の範囲において、ＴＣＦが−２４〜＋１７ｐｐｍ／℃の範囲にはいることがわかる。もっとも、ＳｉＯ2膜の成膜には時間を要するため、ＳｉＯ2膜の膜厚Ｈｓ／λは０．４０以下であることが望ましい。従って、好ましくは、ＳｉＯ2膜の膜厚Ｈｓ／λは、０．１０〜０．４０の範囲であり、それによって、短時間で成膜でき、かつＴＣＦを−２０〜＋１７ｐｐｍ／℃の範囲とすることができる。
【００３４】
従来、ＬｉＴａＯ3基板上に、ＡｌからなるＩＤＴを形成した構造において、さらにＳｉＯ2膜を形成することにより、レイリー波などのＴＣＦが改善されるという報告がいくつか存在する（例えば、上記特許文献１など）。しかしながら、ＬｉＴａＯ3基板−タンタルからなる電極−ＳｉＯ2膜の積層構造において、電極の膜厚や漏洩弾性表面波の減衰定数を考慮にいれて実験が行われた報告は存在しない。
【００３５】
図６及び図７は、オイラー角（０°，１２０°，０°）と、（０°，１４０°，０°）の各ＬｉＴａＯ3基板上に、種々の膜厚のタンタルからなるＩＤＴと、種々の膜厚のＳｉＯ2膜とを形成した場合の減衰定数を示す図である。
【００３６】
図６から明らかなように、θ＝１２０°では、ＳｉＯ2の膜厚Ｈｓ／λが０．１〜０．４０かつタンタルよりなる電極の規格化膜厚Ｈ／λが０．０〜０．１０の範囲において、減衰定数が小さいことがわかる。他方、図７から明らかなように、θ＝１４０°では、タンタルからなる電極の規格化膜厚Ｈ／λが０．０〜０．０６の範囲では、ＳｉＯ2膜の膜厚の如何に係わらず、減衰定数が大きくなっていることがわかる。
【００３７】
すなわち、ＴＣＦの絶対値を小さくし、大きな電気機械結合係数を得、かつ減衰定数を小さくするには、ＬｉＴａＯ3基板のカット角、ＳｉＯ2膜の厚み及びタンタルからなる電極の膜厚の３つの条件を考慮しなければならないことがわかる。
【００３８】
図８〜図１１は、ＳｉＯ2膜の規格化膜厚Ｈｓ／λ及びタンタルからなる電極膜の規格化膜厚Ｈ／λを変化させた場合の、θと減衰定数との関係を示す。
【００３９】
図８〜図１１から明らかなように、タンタルからなる電極の規格化膜厚Ｈ／λが０．０１〜０．０５５及び０．０１６〜０．０４５において、ＳｉＯ2膜の膜厚と、最適なθとの関係は、下記の表１及び表２に示す通りとなる。なお、この最適θは、タンタル電極の電極指幅のばらつきや単結晶基板のばらつきにより−２°〜＋４°程度ばらつくことがある。
【００４０】
【表１】
【００４１】
【表２】
【００４２】
すなわち、表１及び表２から明らかなように、タンタルよりなる電極の膜厚Ｈ／λが、０．０１〜０．０５５の場合、温度特性を改善するために、ＳｉＯ2膜の規格化膜厚を０．１〜０．４の範囲とした場合、ＬｉＴａＯ3のオイラー角におけるθは、１０７°〜１４８°の範囲、すなわち、回転角で１７°〜５８°の範囲、より好ましくは、ＳｉＯ2の膜厚に応じて表１に示すオイラー角を選択すればよいことがわかる。
【００４３】
同様に、表２から明らかなように、タンタル膜からなる電極の規格化膜厚が０．０１６〜０．０４５であり、周波数温度特性を改善するために、ＳｉＯ2膜の膜厚を０．１〜０．４の範囲とした場合には、ＬｉＴａＯ3基板のオイラー角は１０９°〜１４４°の範囲とすればよく、より好ましくはＳｉＯ2膜の膜厚に応じて表２のオイラー角を選択すればよいことがわかる。
【００４４】
ＬｉＴａＯ3のオイラー角の範囲は、減衰定数が０．０５以下の範囲を規定したものである。また、表１及び表２におけるＬｉＴａＯ3のオイラー角のより好ましい範囲は、減衰定数が０．０２５以下に規定したものである。また、タンタルからなる電極膜の規格化膜厚が０．０１２、０．０１５、０．０４２、０．０５３である場合のＳｉＯ2膜の膜厚とオイラー角の関係は、図８〜図１１に示すタンタルからなる電極膜の規格化膜厚から換算して求めて、表１及び表２のＳｉＯ2膜の膜厚とオイラー角の値を求めている。
【００４５】
また、図１４（ａ），（ｂ），（ｃ）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＝０．０２５の規格化膜厚のタンタルからなるＩＤＴ上に、規格化膜厚Ｈｓ／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１４（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。Ａｌ電極に比べ、タンタル電極は薄い膜厚で大きな電気機械結合係数と反射係数が得られる。そのため、薄いタンタル電極の上にＳｉＯ2が成膜されても図１４（ｂ），（ｃ）に示すようにＳｉＯ2に大きな段差やクラックが生じないという利点がある。
【００４６】
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基板上にタンタル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１５及び図１６を参照して説明する。図１５は、オイラー角（０°，１２６°，０°）の回転Ｙ板Ｘ伝搬ＬｉＴａＯ3基板上に、タンタルからなるＩＤＴ及びＳｉＯ2膜を形成した場合の、タンタルの規格化膜厚Ｈ／λと、ＳｉＯ2膜の規格化膜厚Ｈｓ／λと、漏洩弾性表面波の音速との関係を示す。また、図１６は、同じオイラー角のＬｉＴａＯ3基板上に、種々の膜厚のタンタルからなるＩＤＴを形成し、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１５と図１６を比較すれば明らかなように、タンタル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タンタルからなるＩＤＴを形成した後に周波数調整を行うことが望ましい。
【００４７】
なお、本発明は、上記のように、１７°〜５８°回転Ｙ板Ｘ伝搬ＬｉＴａＯ3からなる圧電基板、Ｈ／λ＝０．００４〜０．０５５であるタンタルよりなるＩＤＴと、Ｈｓ／λ＝０．１０〜０．４０であるＳｉＯ2膜とを有することを特徴とするものであり、従って、ＩＤＴの数及び構造等については特に限定されない。すなわち、本発明は、図１に示した表面波装置だけでなく、上記条件を満たす限り、様々な表面波共振子や表面波フィルタ等に適用することができる。
【００４８】
タンタルを主成分という意味は、タンタルと他の電極と積層された場合、厚みの比をいうのではなく、密度と厚みを乗じた重量比で半分以上という意味である。なお、タンタルの上あるいは下に７１００ｋｇ／ｍ3以上の密度をもつＷ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｃｒ等の金属からなる電極と同じ程度の割合で積層してもタンタル電極単層と同じ効果をもつことはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の一実施例に係る表面波装置を示す模式的平面図。
【図２】オイラー角（０，θ，０）のＬｉＴａＯ3基板のθと、減衰定数αとの関係を示す図。
【図３】オイラー角（０，θ，０）のＬｉＴａＯ3基板におけるθと電気機械結合係数Ｋ2との関係を示す図。
【図４】オイラー角（０°，１２６°，０°）のＬｉＴａＯ3基板上にタンタルからなる電極膜を形成した構造における電極膜の規格化膜厚Ｈ／λと、電気機械結合係数Ｋ2との関係を示す図。
【図５】オイラー角（０°，１１３°，０°）、（０°，１２６°，０°）及び（０°，１２９°０，０°）の各ＬｉＴａＯ3基板上にＳｉＯ2膜を形成した場合のＳｉＯ2膜の規格化膜厚Ｈｓ／λと、周波数温度係数ＴＣＦとの関係を示す図。
【図６】オイラー角（０°，１２０°，０°）のＬｉＴａＯ3基板上に、様々な厚みのＳｉＯ2膜及び様々な厚みのタンタルからなるＩＤＴを形成した構造における減衰定数αの変化を示す図。
【図７】オイラー角（０°，１４０°，０°）のＬｉＴａＯ3基板上に、様々な厚みのＳｉＯ2膜及び様々な厚みのタンタルからなるＩＤＴを形成した構造における減衰定数αの変化を示す図。
【図８】オイラー角（０°，θ，０°）のＬｉＴａＯ3基板上に、様々な厚みのタンタルよりなる電極膜を形成し、さらに規格化膜厚Ｈｓ／λ＝０．１のＳｉＯ2膜を形成した表面波装置におけるθと、タンタルよりなる電極膜の規格化厚みＨ／λと、減衰定数αとの関係を示す図。
【図９】オイラー角（０°，θ，０°）のＬｉＴａＯ3基板上に、様々な厚みのタンタルよりなる電極膜を形成し、さらに規格化膜厚Ｈｓ／λ＝０．２のＳｉＯ2膜を形成した表面波装置におけるθと、タンタルよりなる電極膜の規格化厚みＨ／λと、減衰定数αとの関係を示す図。
【図１０】オイラー角（０°，θ，０°）のＬｉＴａＯ3基板上に、様々な厚みのタンタルよりなる電極膜を形成し、さらに規格化膜厚Ｈｓ／λ＝０．３のＳｉＯ2膜を形成した表面波装置におけるθと、タンタルよりなる電極膜の規格化厚みＨ／λと、減衰定数αとの関係を示す図。
【図１１】オイラー角（０°，θ，０°）のＬｉＴａＯ3基板上に、様々な厚みのタンタルよりなる電極膜を形成し、さらに規格化膜厚Ｈｓ／λ＝０．４のＳｉＯ2膜を形成した表面波装置におけるθと、タンタルよりなる電極膜の規格化厚みＨ／λと、減衰定数αとの関係を示す図。
【図１２】オイラー角（０°，１２６°，０°）のＬｉＴａＯ3基板上に、様々な厚みのタンタルまたはアルミニウムよりなる電極を形成した場合の電極の膜厚と電極指の反射係数との関係を示す図。
【図１３】（ａ）は、オイラー角（０°，１２６°，０°）のＬｉＴａＯ3基板上に、膜厚Ｈ／λ＝０．０８のアルミニウム電極からなるＩＤＴが形成された表面を、（ｂ）は、その上に厚みＨｓ／λ＝０．３のＳｉＯ2が成膜された表面を、（ｃ）はその断面を示す各走査型電子顕微鏡写真を示す図。
【図１４】（ａ）は、オイラー角（０°，１２６°，０°）のＬｉＴａＯ3基板上に、厚みＨ／λ＝０．０２５のタンタルからなるＩＤＴが形成された表面を、（ｂ）は、その上に厚みＨｓ／λ＝０．３のＳｉＯ2が成膜された表面を、（ｃ）はその断面を示す各走査型電子顕微鏡写真を示す図。
【図１５】オイラー角（０°，１２６°，０°）のＬｉＴａＯ3基板上にタンタルからなるＩＤＴを形成し、その上にＳｉＯ2膜を形成した構造における、タンタルの規格化膜厚と、ＳｉＯ2の規格化膜厚と、音速との関係を示す図。
【図１６】オイラー角（０°，１２６°，０°）のＬｉＴａＯ3基板上にタンタルからなるＩＤＴが形成されており、その上にＳｉＯ2膜が形成された構造における、タンタルの規格化膜厚と、ＳｉＯ2の規格化膜厚と、音速との関係を示す図。
【符号の説明】
【００５０】
１…表面波装置
２…圧電基板
３ａ，３ｂ…ＩＤＴ
４…ＳｉＯ2膜
５ａ，５ｂ…反射器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１７°〜５８°回転Ｙ板Ｘ伝搬ＬｉＴａＯ3からなる圧電基板と、
前記圧電基板上に形成されており、膜厚をＨ、表面波の波長をλとしたときに、規格化膜厚Ｈ／λが０．００４〜０．０５５であるタンタルよりなるＩＤＴと、
前記ＩＤＴを覆うように前記圧電基板上に形成されており、表面波の波長で規格化された膜厚Ｈｓ／λが０．１０〜０．４０であるＳｉＯ2膜とを備える、表面波装置。
【請求項２】
前記ＩＤＴの規格化膜厚Ｈ／λが、０．０１〜０．０５５の範囲にある、請求項１に記載の表面波装置。
【請求項３】
前記ＩＤＴの規格化膜厚Ｈ／λが、０．０１６〜０．０４５の範囲にある、請求項２に記載の表面波装置。
【請求項４】
前記圧電基板が、２１°〜５３°回転Ｙ板Ｘ伝搬ＬｉＴａＯ3基板である、請求項１または２に記載の表面波装置。
【請求項５】
１７°〜５８°回転Ｙ板Ｘ伝搬の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、タンタルを主成分とする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膜を形成する工程とを備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の表面波装置の製造方法。
【請求項６】
前記ＩＤＴが、密度が７１００ｋｇ／ｍ3以上の金属からなる電極と、タンタル電極とが積層されている構造を有する請求項５に記載の表面波装置の製造方法。
【請求項１】
１７°〜５８°回転Ｙ板Ｘ伝搬ＬｉＴａＯ3からなる圧電基板と、
前記圧電基板上に形成されており、膜厚をＨ、表面波の波長をλとしたときに、規格化膜厚Ｈ／λが０．００４〜０．０５５であるタンタルよりなるＩＤＴと、
前記ＩＤＴを覆うように前記圧電基板上に形成されており、表面波の波長で規格化された膜厚Ｈｓ／λが０．１０〜０．４０であるＳｉＯ2膜とを備える、表面波装置。
【請求項２】
前記ＩＤＴの規格化膜厚Ｈ／λが、０．０１〜０．０５５の範囲にある、請求項１に記載の表面波装置。
【請求項３】
前記ＩＤＴの規格化膜厚Ｈ／λが、０．０１６〜０．０４５の範囲にある、請求項２に記載の表面波装置。
【請求項４】
前記圧電基板が、２１°〜５３°回転Ｙ板Ｘ伝搬ＬｉＴａＯ3基板である、請求項１または２に記載の表面波装置。
【請求項５】
１７°〜５８°回転Ｙ板Ｘ伝搬の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、タンタルを主成分とする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膜を形成する工程とを備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の表面波装置の製造方法。
【請求項６】
前記ＩＤＴが、密度が７１００ｋｇ／ｍ3以上の金属からなる電極と、タンタル電極とが積層されている構造を有する請求項５に記載の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９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１５】
【図１６】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１５】
【図１６】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００８−１２５１３０（Ｐ２００８−１２５１３０Ａ）
【公開日】平成２０年５月２９日（２００８．５．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２９４６９（Ｐ２００８−２９４６９）
【出願日】平成２０年２月８日（２００８．２．８）
【分割の表示】特願２００２−３３６９４１（Ｐ２００２−３３６９４１）の分割
【原出願日】平成１４年１１月２０日（２００２．１１．２０）
【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２０年５月２９日（２００８．５．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月８日（２００８．２．８）
【分割の表示】特願２００２−３３６９４１（Ｐ２００２−３３６９４１）の分割
【原出願日】平成１４年１１月２０日（２００２．１１．２０）
【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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