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JP2000114919A - Surface acoustic wave device - Google Patents

Surface acoustic wave device

Info

Publication number
JP2000114919A
JP2000114919A JP27843498A JP27843498A JP2000114919A JP 2000114919 A JP2000114919 A JP 2000114919A JP 27843498 A JP27843498 A JP 27843498A JP 27843498 A JP27843498 A JP 27843498A JP 2000114919 A JP2000114919 A JP 2000114919A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
acoustic wave
surface acoustic
wave device
substrate
single crystal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP27843498A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takayuki Shimizu
貴之 清水
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kyocera Corp filed Critical Kyocera Corp
Priority to JP27843498A priority Critical patent/JP2000114919A/en
Publication of JP2000114919A publication Critical patent/JP2000114919A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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  • Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の圧電材料より優れた性質を有するもの
として期待されているランガサイト型結晶構造を有し、
ランタン−ガリウム−ニオブ系酸化物単結晶を基板とし
た優れた特性の弾性表面波装置を提供すること。 【解決手段】 ランガサイト型結晶構造を有するランタ
ン−ガリウム−ニオブ系酸化物単結晶を基板11とし、
この基板11上に規格化膜厚h/λ(だだし、h:励振
電極の膜厚、λ:弾性表面波の波長)が0.003〜
0.075を満足する膜厚を有する励振電極12、13
を形成して弾性表面波装置Sとする。
(57) [Problem] To have a langasite-type crystal structure expected to have properties superior to conventional piezoelectric materials,
Provided is a surface acoustic wave device having excellent characteristics using a lanthanum-gallium-niobium-based oxide single crystal as a substrate. SOLUTION: As a substrate 11, a lanthanum-gallium-niobium-based oxide single crystal having a langasite-type crystal structure is used.
On the substrate 11, a normalized film thickness h / λ (where h: film thickness of the excitation electrode, λ: wavelength of surface acoustic wave) is 0.003 to 0.003.
Excitation electrodes 12 and 13 having a film thickness satisfying 0.075
To form a surface acoustic wave device S.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は電気機械結合係数が
大きく、群遅延時間温度係数が小さいランガサイト型結
晶構造を有するランタン−ガリウム−ニオブ系酸化物単
結晶を基板材料として用いた弾性表面波装置に関するも
のである。
The present invention relates to a surface acoustic wave using a lanthanum-gallium-niobium oxide single crystal having a langasite-type crystal structure having a large electromechanical coupling coefficient and a small group delay time temperature coefficient as a substrate material. It concerns the device.

【0002】[0002]

【従来技術とその課題】従来より、弾性表面波を発生さ
せる励振電極を圧電基板上に設けた弾性表面波装置が知
られているが、この弾性表面波装置の基板材料として水
晶、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム等の単結晶
が使用され実用化されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a surface acoustic wave device in which an excitation electrode for generating a surface acoustic wave is provided on a piezoelectric substrate has been known. Quartz or lithium niobate is used as a substrate material of the surface acoustic wave device. And single crystals such as lithium tantalate have been used and put to practical use.

【0003】これらの単結晶材料のうち水晶は、温度変
化に対する特性の変化が小さいので、携帯電話等のフィ
ルター、レゾネータなどに好適に用いられているが、通
過帯域幅が小さいという欠点を有している。
[0003] Among these single crystal materials, quartz has a small change in characteristics with respect to temperature change, and thus is suitably used for filters, resonators and the like of cellular phones and the like, but has the drawback that the pass band width is small. ing.

【0004】一方、ニオブ酸リチウムやタンタル酸リチ
ウムの単結晶は通過帯域幅が大きいという利点を有して
おり、携帯電話、VTR等のフィルターなどに好適に用
いられているが、温度変化に対する特性の変化が大きい
という欠点を有している。
On the other hand, single crystals of lithium niobate and lithium tantalate have the advantage of a large pass band width, and are suitably used for filters such as mobile phones and VTRs. Has a drawback that the change of is large.

【0005】上記材料の欠点を補うものとして、四ほう
酸リチウム単結晶が知られているが、四ほう酸リチウム
単結晶に特有な潮解性の問題等により、上記機器の要求
を十分に満足するものではなかった。
[0005] Lithium tetraborate single crystal is known to compensate for the disadvantages of the above-mentioned materials. However, due to the deliquescence problem peculiar to lithium tetraborate single crystal, etc., it does not sufficiently satisfy the requirements of the above equipment. Did not.

【0006】近年、圧電材料の性能評価として用いられ
る電気機械結合係数(k2 )が大きく、かつ群遅延時間
温度係数(TCD)が小さいカット面,伝搬方向を有し
たランガサイト(La3 Ga5 SiO14)が注目されて
いる(例えば、H.satoh and A.Mor
i:Jpn.J.Appl.Phys. Vol.36
(1997)pp.3071−3063等を参照)。
In recent years, a langasite (La 3 Ga 5 ) having a cut surface and a propagation direction having a large electromechanical coupling coefficient (k 2 ) and a small group delay time temperature coefficient (TCD) used as a performance evaluation of a piezoelectric material. (SiO 14 ) has attracted attention (for example, H. satoh and A. Mor).
i: Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 36
(1997) p. 3071-3063).

【0007】さらに、最近ではこのランガサイトと同様
な結晶構造を有するLa3 Ga5.5Nb0.5 14単結晶
やLa3 Ga5.5 Ta0.5 14単結晶が圧電材料として
注目されており、これらのランガサイト系単結晶はTC
Dが水晶並に小さく、しかもk2 が水晶より大きいもの
として大いに期待されている。
Furthermore, recently, La 3 Ga 5.5 Nb 0.5 O 14 single crystal and La 3 Ga 5.5 Ta 0.5 O 14 single crystal having the same crystal structure as the langasite have been attracting attention as piezoelectric materials. Site-based single crystal is TC
It is highly expected that D is as small as quartz and k 2 is larger than quartz.

【0008】しかしながら、弾性表面波はそのエネルギ
ーが表面に集中していることから、基板の表面状態によ
って弾性表面波の伝搬特性は大きな影響を受ける。現実
に、弾性表面波装置を構成するには、基板表面にAl蒸
着膜等の金属電極を形成することが不可欠である。
[0008] However, since the energy of the surface acoustic wave is concentrated on the surface, the propagation characteristics of the surface acoustic wave are greatly affected by the surface condition of the substrate. Actually, in order to configure a surface acoustic wave device, it is essential to form a metal electrode such as an Al vapor-deposited film on the substrate surface.

【0009】そこで、弾性表面波フィルタを構成する場
合には先に述べた、大きい電気機械結合係数、零に近い
群遅延時間温度特性を目的とした、最適な規格化膜厚を
有する金属電極とする必要があるが、これまで上記ラン
ガサイト系単結晶の最適な最適な規格化膜厚に関しては
何ら報告がなく不明のままであった。
Therefore, when a surface acoustic wave filter is formed, a metal electrode having an optimum normalized film thickness for the purpose of achieving a large electromechanical coupling coefficient and a group delay time temperature characteristic close to zero is used. However, there has been no report on the optimum and standardized film thickness of the above-mentioned langasite-based single crystal, and it remains unknown.

【0010】そこで本発明は、従来の圧電材料より優れ
た性質を有するものとして期待されているランガサイト
型結晶構造を有し、ランタン−ガリウム−ニオブ系酸化
物単結晶を基板とした優れた特性の弾性表面波装置を提
供することを目的とする。
Therefore, the present invention has a langasite-type crystal structure expected to have properties superior to those of conventional piezoelectric materials, and has excellent characteristics using a lanthanum-gallium-niobium oxide single crystal as a substrate. It is an object of the present invention to provide a surface acoustic wave device.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明者等は実際に育成したランガサイト型結晶
構造を有するランタン−ガリウム−ニオブ系酸化物単結
晶を基板として用い、この基板上に励振電極を形成して
弾性表面波装置を作製し、電気機械結合係数,群遅延時
間温度特性等を考慮し、最適な規格化膜厚を求めたとこ
ろ、規格化膜厚h/λ(だだし、h:励振電極の膜厚、
λ:弾性表面波の波長)は0.003〜0.075とす
れば良いことが判った。また、特にこの励振電極をアル
ミニウムを主成分(50重量%以上)とするものとした
場合に、h/λは0.025〜0.075とするとよい
ことが判明した。
In order to achieve the above object, the present inventors have used a lanthanum-gallium-niobium-based oxide single crystal having a langasite-type crystal structure actually grown as a substrate. An excitation electrode was formed on a substrate to produce a surface acoustic wave device, and an optimum normalized film thickness was determined in consideration of an electromechanical coupling coefficient, a group delay time temperature characteristic, and the like. (D, h: film thickness of excitation electrode,
λ: the wavelength of the surface acoustic wave) was determined to be 0.003 to 0.075. In addition, it has been found that h / λ should be 0.025 to 0.075, particularly when the excitation electrode is mainly composed of aluminum (50% by weight or more).

【0012】さらに、ランガサイト型結晶構造を有する
ランタン−ガリウム−ニオブ系酸化物単結晶の基板のカ
ット角および弾性表面波の伝搬方向を示すオイラー角表
示(φ,θ,ψ)(図3を参照)の各パラメータが下記
式を満足すると、上記特性が最良であることが判明し
た。
Further, Euler angles (φ, θ, ψ) indicating the cut angle of the substrate of lanthanum-gallium-niobium oxide single crystal having a langasite-type crystal structure and the direction of propagation of surface acoustic waves (FIG. 3) It was found that the above characteristics were the best when each parameter of the above reference) satisfied the following equation.

【0013】 φ=a1+60°×b1、 θ=a2+180°×b2 ψ=a3+180°×b3 (ただし、0°≦a1≦60°,125°≦a2≦16
5°,110°≦a3≦165°、b1,b2,b3は
それぞれ整数)また、オイラー角表示(φ,θ,ψ)の
各パラメータが下記式を満足する場合においても、上記
特性が最良であることが判明した。
Φ = a1 + 60 ° × b1, θ = a2 + 180 ° × b2 ψ = a3 + 180 ° × b3 (where 0 ° ≦ a1 ≦ 60 °, 125 ° ≦ a2 ≦ 16
5 °, 110 ° ≦ a3 ≦ 165 °, b1, b2, and b3 are integers, respectively. Further, even when each parameter of the Euler angle display (φ, θ, ψ) satisfies the following expression, the above characteristics are best. It turned out to be.

【0014】 φ=c1+60°×d1、 θ=c2+180°×d2 ψ=c3+180°×d3 (ただし、0°≦c1≦60°,190°≦c2≦21
5°,50°≦a3≦90°、d1,d2,d3はそれ
ぞれ整数)
Φ = c1 + 60 ° × d1, θ = c2 + 180 ° × d2 ψ = c3 + 180 ° × d3 (where 0 ° ≦ c1 ≦ 60 °, 190 ° ≦ c2 ≦ 21
5 °, 50 ° ≦ a3 ≦ 90 °, d1, d2, and d3 are each integers)

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施形態につい
て詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail.

【0016】高周波加熱方式あるいは抵抗加熱方式の単
結晶育成炉内において、ランガサイト型結晶構造を有す
るランタン−ガリウム−ニオブ系酸化物単結晶の原料
(例えば育成単結晶をLa3 Ga5.5 Nb0.5 14とす
れば、La2 3 ,Ga2 3,およびNb2 5 の混
合物、あるいはLa3 Ga5.5 Nb0.5 14等)を入れ
た坩堝を所定の温度に加熱することにより、原料を溶融
し、この融液に種子結晶を浸し、この種子結晶を融液に
対して所定の回転数、引き上げ速度で結晶の育成を行な
う。
In a high frequency heating type or resistance heating type single crystal growing furnace, a raw material of a lanthanum-gallium-niobium oxide single crystal having a langasite type crystal structure (for example, a grown single crystal is made of La 3 Ga 5.5 Nb 0.5 O if 14, La 2 O 3, Ga 2 O 3, and mixtures Nb 2 O 5, or by heating the La 3 Ga 5.5 Nb 0.5 O 14, etc.) crucible containing a predetermined temperature, the raw material The melt is melted, and a seed crystal is immersed in the melt, and the seed crystal is grown at a predetermined rotation speed and pulling speed with respect to the melt.

【0017】次に、得られた育成単結晶から電気機械結
合係数、群遅延時間温度特性などの基本特性が優れる切
り出し角で基板を切り出し、鏡面研磨を行い、この基板
上に弾性表面波が伝搬する方向に励振電極を形成して、
例えば図1(a),(b)に示すような伝搬型の弾性表
面波装置Sを作製する。
Next, the substrate is cut out from the obtained grown single crystal at a cutout angle at which the basic characteristics such as the electromechanical coupling coefficient and the group delay time temperature characteristics are excellent, and mirror polishing is performed. To form the excitation electrode in the direction
For example, a propagation type surface acoustic wave device S as shown in FIGS. 1A and 1B is manufactured.

【0018】すなわち、基板11のカット面11a上
に、金の膜もしくは金を主成分(50重量%以上)とす
る合金膜、銀の膜もしくは銀を主成分(50重量%以
上)とする合金膜、銅の膜もしくは銅を主成分(50重
量%以上)とする合金膜、ニッケル膜もしくはニッケル
を主成分(50重量%以上)とする合金膜、チタンの膜
もしくはチタンを主成分とする合金膜(50重量%以
上)、又はアルミニウム膜又はアルミニウムを主成分
(アルミニウムを50重量%以上含有する)とする合金
膜(例えばアルミニウム−銅合金膜(例えばアルミニウ
ム−0.5〜5重量%銅合金膜)やアルミニウム−チタ
ニウム合金膜(例えばアルミニウム−0.5〜35%チ
タニウム合金膜))等の金属膜を真空蒸着法により被着
形成した後、リフトオフ法および/またはエッチング法
により櫛歯状の励振電極12(入力側),13(出力
側)を形成する。なお、図1では入力側の励振電極に交
流信号を入力するための電源や電気信号を検出するため
の検出器等については図示を省略している。
That is, on the cut surface 11a of the substrate 11, a gold film or an alloy film containing gold as a main component (50% by weight or more), a silver film or an alloy containing silver as a main component (50% by weight or more) Film, copper film or alloy film containing copper as a main component (50 wt% or more), nickel film or alloy film containing nickel as a main component (50 wt% or more), titanium film or alloy containing titanium as a main component Film (50% by weight or more) or an aluminum film or an alloy film containing aluminum as a main component (containing aluminum at 50% by weight or more) (for example, an aluminum-copper alloy film (for example, aluminum-0.5 to 5% by weight copper alloy) Film) or a metal film such as an aluminum-titanium alloy film (for example, an aluminum-0.5-35% titanium alloy film)), and then a lift-off method. Preliminary / or comb-shaped excitation electrode 12 by etching (input side) to form a 13 (output side). In FIG. 1, a power supply for inputting an AC signal to an excitation electrode on the input side, a detector for detecting an electric signal, and the like are not shown.

【0019】ここで、電気機械結合係数が0.5%以上
であり、且つ群遅延時間温度特性がほぼ零(±0.5pp
m /℃)となる最適な規格化膜厚(h/λ)は、励振電
極が上記金もしくは金を主成分(50重量%以上)とす
る合金の場合は0.003〜0.015、銀もしくは銀
を主成分とする合金の場合は0.007〜0.025、
銅もしくは銅を主成分とする合金の場合は0.007〜
0.025、ニッケルもしくはニッケルを主成分とする
合金の場合は0.007〜0.025、チタンもしくは
チタンを主成分とする合金の場合は0.01〜0.04
5であることが判明した。
Here, the electromechanical coupling coefficient is 0.5% or more, and the group delay time temperature characteristic is almost zero (± 0.5 pp).
m / ° C.), the optimum normalized film thickness (h / λ) is 0.003 to 0.015 when the excitation electrode is gold or an alloy containing gold as a main component (50% by weight or more). Or 0.007 to 0.025 for an alloy containing silver as a main component,
0.007 or more for copper or an alloy containing copper as a main component
0.025, 0.007 to 0.025 for nickel or an alloy mainly containing nickel, and 0.01 to 0.04 for titanium or an alloy mainly containing titanium.
It turned out to be 5.

【0020】また、特に励振電極がアルミニウムもしく
はアルミニウムを主成分とする合金の場合、上記のよう
に作製した弾性表面波装置について、最適な規格化膜厚
(h/λ)を求めたところ、図4,図5に示すように
0.025〜0.075(最も好適には0.04〜0.
06)としたときに電気機械結合係数が最大となり、群
遅延時間温特性がほぼ零となりフィルタとしての基本特
性が非常に優れるという結果が得られた。
In particular, when the excitation electrode is made of aluminum or an alloy containing aluminum as a main component, the optimum normalized film thickness (h / λ) was determined for the surface acoustic wave device manufactured as described above. 4, 0.025 to 0.075 (most preferably 0.04 to 0.
06), the electromechanical coupling coefficient became maximum, the group delay time temperature characteristic became almost zero, and the result that the basic characteristic as a filter was very excellent was obtained.

【0021】さらに、このときの最適なカット角及び伝
搬方向を検討したところ、基板のカット角および弾性表
面波の伝搬方向を示すオイラー角表示(φ,θ,ψ)の
各パラメータが下記式を満足することが判明した。
Further, when the optimum cut angle and propagation direction at this time were examined, the parameters of the Euler angle display (φ, θ, ψ) indicating the cut angle of the substrate and the propagation direction of the surface acoustic wave were expressed by the following equations. It turned out to be satisfactory.

【0022】 φ=a1+60°×b1、 θ=a2+180°×b2 ψ=a3+180°×b3 (ただし、0°≦a1≦60°,125°≦a2≦16
5°,110°≦a3≦165°、b1,b2,b3は
それぞれ整数) また、下記式を満足する場合においても好適であること
が判明した。
Φ = a1 + 60 ° × b1, θ = a2 + 180 ° × b2 ψ = a3 + 180 ° × b3 (where 0 ° ≦ a1 ≦ 60 °, 125 ° ≦ a2 ≦ 16
5 °, 110 ° ≦ a3 ≦ 165 °, and b1, b2, and b3 are integers, respectively.

【0023】 φ=c1+60°×d1、 θ=c2+180°×d2 ψ=c3+180°×d3 (ただし、0°≦c1≦60°,190°≦c2≦21
5°,50°≦a3≦90°、d1,d2,d3はそれ
ぞれ整数) 特に、オイラー角表示で(90°±5°,155°±1
0°,120°±10°)、(90°±5°,205°
±10°,55°±10°)、(100°±5°,15
0±10°,125°±10°)、(100°±5°,
200±10°,65°±10°)、(110°±5
°,145°±10°,145°±10°)、(115
°±7°,200°±10°,75°±10°)が最適
であることが判明した。ここで、()内の±は許容範囲
を示す。
Φ = c1 + 60 ° × d1, θ = c2 + 180 ° × d2 ψ = c3 + 180 ° × d3 (where 0 ° ≦ c1 ≦ 60 °, 190 ° ≦ c2 ≦ 21
5 °, 50 ° ≦ a3 ≦ 90 °, d1, d2, and d3 are integers, respectively. In particular, Euler angle display (90 ° ± 5 °, 155 ° ± 1
0 °, 120 ° ± 10 °), (90 ° ± 5 °, 205 °
± 10 °, 55 ° ± 10 °), (100 ° ± 5 °, 15
0 ± 10 °, 125 ° ± 10 °), (100 ° ± 5 °,
200 ± 10 °, 65 ° ± 10 °), (110 ° ± 5
°, 145 ° ± 10 °, 145 ° ± 10 °), (115
(° ± 7 °, 200 ° ± 10 °, 75 ° ± 10 °) was found to be optimal. Here, ± in parentheses indicates an allowable range.

【0024】なお、弾性表面波装置は図1に示すような
伝搬型だけでなく、図2(a),(b)に示すような共
振器型(図2において、21は基板、22は励振電極、
23,24は反射器電極である。)など各種タイプのフ
ィルタや振動子に適用が可能であり、本発明の要旨を逸
脱しない範囲で適宜変更し実施が可能である。
The surface acoustic wave device is not limited to the propagation type as shown in FIG. 1, but is a resonator type as shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b) (in FIG. 2, reference numeral 21 denotes a substrate and 22 denotes an excitation electrode,
23 and 24 are reflector electrodes. ) Can be applied to various types of filters and vibrators, and can be appropriately modified and implemented without departing from the gist of the present invention.

【0025】[0025]

【実施例】次に、本発明のより具体的な実施例について
説明する。
Next, more specific embodiments of the present invention will be described.

【0026】〔実施例1〕調和組成比に混合されたLa
3 Ga5.5 Nb0.5 14単結晶の原料2500gを内径
φ100mm、高さ90mmのIr製坩堝に充填し、高
周波式単結晶育成炉にてAr:O2 =90:10となる
ように調整した雰囲気ガスを流しながら、上記原料を約
1500℃で融解した後、この融液面に種子結晶を接触
させて単結晶を成長させた。
Example 1 La mixed at a harmonic composition ratio
2500 g of 3 Ga 5.5 Nb 0.5 O 14 single crystal raw material was charged into an Ir crucible having an inner diameter of 100 mm and a height of 90 mm, and the atmosphere was adjusted in a high frequency single crystal growing furnace so that Ar: O 2 = 90: 10. The raw material was melted at about 1500 ° C. while flowing gas, and then a single crystal was grown by bringing a seed crystal into contact with the melt surface.

【0027】次に、この育成結晶から図3に示すような
オイラー角表示でφ=100°,θ=145°,ψの面
が得られるように切り出し、鏡面研磨を行って、図1に
模式的に示すように、基板1上に電極指幅約5μm (波
長λ=20μm )、入力側電極1aの電極指本数280
本、出力側電極1bの電極指本数60本からなる励振電
極等を所定の方向となるように形成して、伝搬型の弾性
表面波装置Sを作製した。
Next, the grown crystal is cut out so as to obtain a plane of φ = 100 °, θ = 145 °, and で in Euler angle notation as shown in FIG. 3 and mirror-polished. As shown, the electrode finger width is about 5 μm (wavelength λ = 20 μm) on the substrate 1 and the number of electrode fingers of the input side electrode 1a is 280.
An excitation electrode having 60 electrode fingers of the output-side electrode 1b was formed so as to be in a predetermined direction, and a propagation type surface acoustic wave device S was manufactured.

【0028】また、上記励振電極はアルミニウム−2重
量%銅合金膜を真空蒸着法により規格化膜厚が0.05
となるよう厚み約10000Åに被着形成後、リフトオ
フ法により櫛形に形成したものである。
The excitation electrode is made of an aluminum-2% by weight copper alloy film having a normalized thickness of 0.05 by a vacuum evaporation method.
It is formed in a comb shape by a lift-off method after being formed to a thickness of about 10,000 ° so that

【0029】次に、上述のように作製した弾性表面波装
置について、群遅延時間温度係数(TCD)、電気機械
結合係数(k2 )を求めた。
Next, the group delay time temperature coefficient (TCD) and the electromechanical coupling coefficient (k 2 ) of the surface acoustic wave device manufactured as described above were determined.

【0030】ここでTCDの測定は中心周波数の温度に
対する変化率から、またk2 はネットワークアナライザ
を用いて次の式より算出した。
Here, the TCD was calculated from the rate of change of the center frequency with respect to the temperature, and k 2 was calculated from the following equation using a network analyzer.

【0031】 TCD(ppm/℃)=α−(∂VO /∂T)VOT 〔ppm/℃〕 ・・・(1) k2 =2×(VO −Vm )/VO ×100 〔%〕 ・・・(2) ただし、αは伝搬方向の線膨張係数、VO は基板表面が
電気的に開放状態の場合の伝搬速度、Vm は基板表面が
電気的に短絡状態の場合の伝搬速度、VOTは25℃のと
きの速度である。
TCD (ppm / ° C.) = Α− (ΔV O / ΔT) V OT [ppm / ° C.] (1) k 2 = 2 × (V O −V m ) / V O × 100 [%] (2) where α is the coefficient of linear expansion in the propagation direction, V O is the propagation velocity when the substrate surface is electrically open, and V m is the case when the substrate surface is electrically short-circuited. , V OT is the speed at 25 ° C.

【0032】この測定の結果、図6及び図7に示すよう
に、オイラー角表示(φ,θ,ψ)で、φ=100°,
θ=145°,ψ=130°で表される伝搬方向の弾性
表面波装置のTCD、k2 は、それぞれほぼ0(ppm
/℃),最大の0.61(%)となり非常に良好な結果
を得ることが出来た。
As a result of this measurement, as shown in FIGS. 6 and 7, in the Euler angle display (φ, θ, ψ), φ = 100 °,
The TCD and k 2 of the surface acoustic wave device in the propagation direction represented by θ = 145 ° and ψ = 130 ° are almost 0 (ppm), respectively.
/ ° C), which is the maximum of 0.61 (%), and very good results were obtained.

【0033】次に、上記の結晶方位、伝搬方向の弾性表
面波装置のTCD、k2 と規格化膜厚との関係を第4
図、第5図に示す。
Next, the relationship between the TCD, k 2 of the surface acoustic wave device in the above crystal orientation and propagation direction and the normalized film thickness is described in the fourth.
FIG. 5 and FIG.

【0034】この結果から明らかなように、TCDがほ
ぼ零となり、k2 が0.5%以上となる規格化膜厚が
0.025〜0.075(最適には0.04〜0.0
6)の範囲となることがわかり、非常に良好な結果が得
られた。
As is apparent from the results, the normalized film thickness at which the TCD becomes almost zero and the k 2 becomes 0.5% or more is 0.025 to 0.075 (optimally 0.04 to 0.075).
It turned out to be in the range of 6), and very good results were obtained.

【0035】なお、規格化膜厚0.08以上では結晶基
板と金属膜との熱膨張差が大きくなり周波数温度特性が
悪化し、また0.02以下では金属膜の抵抗が大きくな
り特性を満足させる電気機械結合係数が得られなくな
る。
When the normalized film thickness is 0.08 or more, the difference in thermal expansion between the crystal substrate and the metal film becomes large, and the frequency temperature characteristic is deteriorated. When the normalized film thickness is 0.02 or less, the resistance of the metal film becomes large and the characteristics are satisfied. The obtained electromechanical coupling coefficient cannot be obtained.

【0036】〔実施例2〕調和組成比に混合されたLa
3 Ga5.5 Nb0.5 14単結晶の原料2500gを内径
φ100mm、高さ90mmのIr製坩堝に充填し、高
周波式単結晶育成炉にてAr:O2=90:10となる
ように調整した雰囲気ガスを流しながら、上記原料を約
1500℃で融解した後、この融液面に種子結晶を接触
させて単結晶を成長させた。
Example 2 La mixed in harmonic composition ratio
2500 g of 3 Ga 5.5 Nb 0.5 O 14 single crystal raw material was charged into an Ir crucible having an inner diameter of 100 mm and a height of 90 mm, and the atmosphere gas was adjusted in a high frequency single crystal growing furnace so that Ar: O 2 = 90: 10. Was melted at about 1500 ° C. while flowing, and a seed crystal was brought into contact with the melt surface to grow a single crystal.

【0037】次に、この育成結晶からすなわち図3に模
示すようなオイラー角表示でφ=100°,θ=200
°,ψの面が得られるよう切り出し、鏡面研磨を行っ
て、図2に模式的に示すように、基板上に電極指幅約3
μm (波長λ=12μm )、電極指対数100本、反射
器の電極指本数300本からなる励振電極等を所定の方
向となるように形成して、共振型の弾性表面波装置Rを
作製した。
Next, φ = 100 ° and θ = 200 from this grown crystal in the Euler angle notation as shown in FIG.
2 and 3 are mirror-polished to obtain surfaces of ° and 、, and as shown schematically in FIG.
A resonance type surface acoustic wave device R was fabricated by forming excitation electrodes and the like having a predetermined direction with μm (wavelength λ = 12 μm), 100 electrode finger pairs, and 300 reflector electrode electrodes. .

【0038】なお、上記励振電極は実施例1と同様な材
質の金属膜を真空蒸着法により規格化膜厚が0.03と
なるよう厚み約3600Åに被着形成後、リフトオフ法
により櫛形に形成したものである。次に、上述のように
作製した弾性表面波装置について、群遅延時間温度係数
(TCD)、電気機械結合係数(k2 )を求めた。
The excitation electrode is formed by depositing a metal film of the same material as in Example 1 to a thickness of about 3600 ° by a vacuum deposition method so as to have a normalized thickness of 0.03, and then forming a comb shape by a lift-off method. It was done. Next, the group delay time temperature coefficient (TCD) and the electromechanical coupling coefficient (k 2 ) of the surface acoustic wave device manufactured as described above were determined.

【0039】この測定の結果、オイラー角表示(φ,
θ,ψ)で、φ=100°,θ=200°,ψ=75°
で表される伝搬方向の弾性表面波装置のTCD、k
2 は、それぞれほぼ0(ppm/℃),0.57(%)
となり非常に良好な結果を得ることが出来た。
As a result of this measurement, the Euler angle display (φ,
θ, ψ), φ = 100 °, θ = 200 °, ψ = 75 °
TCD, k of the surface acoustic wave device in the propagation direction represented by
2 is almost 0 (ppm / ° C) and 0.57 (%), respectively.
And very good results were obtained.

【0040】[0040]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の弾性表面
波装置によれば、規格化膜厚を最適化した上で、ランガ
サイト型結晶構造を有するランタン−ガリウム−ニオブ
系酸化物単結晶からなる基板上に、最適膜厚の励振電極
を形成したので、群遅延時間温度係数がほぼ零であり、
且つ電気機械結合係数(k2 )が非常に大きく、しかも
リップルの発生を抑えることが出来る優れた特性を有す
る弾性表面波装置(特にバンドパスフィルタとして好
適)を提供することが出来る。
As described above, according to the surface acoustic wave device of the present invention, a lanthanum-gallium-niobium-based oxide single crystal having a langasite-type crystal structure is obtained after optimizing a normalized film thickness. Since the excitation electrode with the optimum thickness was formed on the substrate consisting of, the group delay time temperature coefficient was almost zero,
In addition, it is possible to provide a surface acoustic wave device having an extremely large electromechanical coupling coefficient (k 2 ) and excellent characteristics capable of suppressing generation of ripples (particularly suitable as a bandpass filter).

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る伝搬型の弾性表面波装置を摸式的
に示した図であり、(a)は弾性表面波装置の平面図、
(b)は(a)のA−A’線断面図である。
FIG. 1 is a view schematically showing a propagation type surface acoustic wave device according to the present invention, wherein (a) is a plan view of the surface acoustic wave device;
FIG. 2B is a sectional view taken along line AA ′ of FIG.

【図2】本発明に係る共振型の弾性表面波装置を摸式的
に示した図であり、(a)は弾性表面波装置の平面図、
(b)は(a)のB−B’線断面図である。
FIG. 2 is a diagram schematically showing a resonance type surface acoustic wave device according to the present invention, wherein (a) is a plan view of the surface acoustic wave device,
(B) is a sectional view taken along line BB 'of (a).

【図3】単結晶体のオイラー角表示を説明するための摸
式図である。
FIG. 3 is a schematic diagram for describing Euler angles of a single crystal.

【図4】オイラー角表示(φ,θ,ψ)で、φ=100
°,θ=145°,ψ=130°で表される伝搬方向の
弾性表面波装置の電気機械結合係数と規格化膜厚との関
係を表す線図である。
FIG. 4 shows Euler angles (φ, θ, ψ), φ = 100
FIG. 9 is a diagram illustrating a relationship between an electromechanical coupling coefficient of a surface acoustic wave device in a propagation direction represented by °, θ = 145 °, and ψ = 130 ° and a normalized film thickness.

【図5】オイラー角表示(φ,θ,ψ)で、φ=100
°,θ=145°,ψ=130°で表される伝搬方向の
弾性表面波装置の群遅延時間温度特性と規格化膜厚との
関係を表す線図である。
FIG. 5 shows Euler angles (φ, θ, ψ), φ = 100
FIG. 7 is a diagram illustrating a relationship between a group delay time temperature characteristic of a surface acoustic wave device in a propagation direction represented by °, θ = 145 °, and ψ = 130 ° and a normalized film thickness.

【図6】オイラー角表示(100°,145°,ψ)で
表される弾性表面波装置の伝搬方向と電気機械結合係数
との関係を表す線図である。
FIG. 6 is a diagram showing a relationship between a propagation direction of a surface acoustic wave device represented by Euler angles (100 °, 145 °, ψ) and an electromechanical coupling coefficient.

【図7】オイラー角表示(100°,145°,ψ)で
表される弾性表面波装置の伝搬方向と群遅延時間温度特
性との関係を表す線図である。
FIG. 7 is a diagram showing a relationship between a propagation direction of the surface acoustic wave device represented by Euler angles (100 °, 145 °, ψ) and a group delay time temperature characteristic.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11,21:圧電基板 12,13,22:励振電極 23,24:反射器電極 S:伝搬型の弾性表面波装置 R:共振型の弾性表面波装置 11, 21: piezoelectric substrate 12, 13, 22: excitation electrode 23, 24: reflector electrode S: propagation type surface acoustic wave device R: resonance type surface acoustic wave device

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ランガサイト型結晶構造を有するランタ
ン−ガリウム−ニオブ系酸化物単結晶からなる基板上
に、弾性表面波を発生させるための励振電極を下記式を
満足するように被着形成して成る弾性表面波装置。 0.003≦h/λ≦0.075 (ただし、h:励振電極の膜厚、λ:弾性表面波の波
長)
1. An excitation electrode for generating a surface acoustic wave is formed on a substrate made of a lanthanum-gallium-niobium-based oxide single crystal having a langasite-type crystal structure so as to satisfy the following expression. Surface acoustic wave device. 0.003 ≦ h / λ ≦ 0.075 (where h: film thickness of excitation electrode, λ: wavelength of surface acoustic wave)
【請求項2】 前記励振電極がアルミニウムを主成分と
し、且つ下記式を満足するように被着形成されているこ
とを特徴とする請求項1に記載の弾性表面波装置。 0.025≦h/λ≦0.075 (ただし、h:励振電極の膜厚、λ:弾性表面波の波
長)
2. The surface acoustic wave device according to claim 1, wherein the excitation electrode has aluminum as a main component and is formed so as to satisfy the following expression. 0.025 ≦ h / λ ≦ 0.075 (where h: film thickness of excitation electrode, λ: wavelength of surface acoustic wave)
【請求項3】 前記基板のカット角および弾性表面波の
伝搬方向を示すオイラー角表示(φ,θ,ψ)の各パラ
メータが下記式を満足することを特徴とする請求項1に
記載の弾性表面波装置。 φ=a1+60°×b1、 θ=a2+180°×b2 ψ=a3+180°×b3 (ただし、0°≦a1≦60°,125°≦a2≦16
5°,110°≦a3≦165°、b1,b2,b3は
それぞれ整数)
3. The elasticity according to claim 1, wherein each parameter of the Euler angle display (φ, θ, ψ) indicating the cut angle of the substrate and the propagation direction of the surface acoustic wave satisfies the following expression. Surface wave device. φ = a1 + 60 ° × b1, θ = a2 + 180 ° × b2 ψ = a3 + 180 ° × b3 (where 0 ° ≦ a1 ≦ 60 °, 125 ° ≦ a2 ≦ 16
5 °, 110 ° ≦ a3 ≦ 165 °, b1, b2, and b3 are integers, respectively)
【請求項4】 前記基板のカット角および弾性表面波の
伝搬方向を示すオイラー角表示(φ,θ,ψ)の各パラ
メータが下記式を満足することを特徴とする請求項1に
記載の弾性表面波装置。 φ=c1+60°×d1、 θ=c2+180°×d2 ψ=c3+180°×d3 (ただし、0°≦c1≦60°,190°≦c2≦21
5°,50°≦a3≦90°、d1,d2,d3はそれ
ぞれ整数)
4. The elasticity according to claim 1, wherein each parameter of the Euler angle display (φ, θ, ψ) indicating the cut angle of the substrate and the propagation direction of the surface acoustic wave satisfies the following expression. Surface wave device. φ = c1 + 60 ° × d1, θ = c2 + 180 ° × d2 ψ = c3 + 180 ° × d3 (However, 0 ° ≦ c1 ≦ 60 °, 190 ° ≦ c2 ≦ 21
5 °, 50 ° ≦ a3 ≦ 90 °, d1, d2, and d3 are each integers)
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