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WO2006114930A1 - 弾性境界波装置 - Google Patents

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WO2006114930A1
WO2006114930A1 PCT/JP2006/302693 JP2006302693W WO2006114930A1 WO 2006114930 A1 WO2006114930 A1 WO 2006114930A1 JP 2006302693 W JP2006302693 W JP 2006302693W WO 2006114930 A1 WO2006114930 A1 WO 2006114930A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
medium
idt
boundary
acoustic wave
boundary acoustic
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.)
Ceased
Application number
PCT/JP2006/302693
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hajime Kando
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.)
Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
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 Murata Manufacturing Co Ltd filed Critical Murata Manufacturing Co Ltd
Priority to EP06713834A priority Critical patent/EP1879291A4/en
Priority to JP2007514473A priority patent/JP4178328B2/ja
Publication of WO2006114930A1 publication Critical patent/WO2006114930A1/ja
Priority to US11/876,129 priority patent/US8710713B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic elements; Electromechanical resonators
    • H03H9/02—Details
    • H03H9/0222—Details of interface-acoustic, boundary, pseudo-acoustic or Stonely wave devices
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic elements; Electromechanical resonators
    • H03H9/02—Details
    • H03H9/02535—Details of surface acoustic wave devices
    • H03H9/02543—Characteristics of substrate, e.g. cutting angles
    • H03H9/02559—Characteristics of substrate, e.g. cutting angles of lithium niobate or lithium-tantalate substrates
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic elements; Electromechanical resonators
    • H03H9/02—Details
    • H03H9/125—Driving means, e.g. electrodes, coils
    • H03H9/145—Driving means, e.g. electrodes, coils for networks using surface acoustic waves
    • H03H9/14538—Formation

Definitions

  • the present invention relates to a boundary acoustic wave device using a boundary acoustic wave propagating through an interface between different media, and more specifically, is configured using a laminate in which at least three media are laminated.
  • the present invention relates to a boundary acoustic wave device.
  • boundary acoustic wave devices do not require a complex package structure because elastic boundary waves propagate through the interface between different media. Therefore, the simplification of the structure and the reduction in height can be promoted.
  • Non-Patent Document 1 An example of the boundary acoustic wave device as described above is disclosed in Non-Patent Document 1 below.
  • the first medium that is also 2 or S, the third medium that is ZnO force, and the second medium that is SiO force is the first medium, the third medium
  • a laminated body in which the medium and the second medium are laminated in this order is used.
  • An IDT interdigital electrode
  • IDT is arranged at the interface between the first medium and the third medium.
  • the boundary acoustic wave is configured to propagate by confining the vibrational energy of the boundary acoustic wave in a third medium having a slow acoustic velocity and a ZnO force.
  • ID T is composed of AU.
  • Patent Document 1 As in Non-Patent Document 1, elasticity using a laminate in which a first medium, a third medium, and a second medium are laminated in this order. Boundary waves are disclosed.
  • the first medium force SLiNbO
  • the third medium is SiO
  • the second medium is SiN.
  • An IDT having A1 force is arranged between the first medium and the third medium.
  • Non-Patent Document 1 1986 IEICE Document, S86-39, pp. 47-4 Ref. 1: W098 / 52279
  • the IDT is configured using A1.
  • A1 is used as the electrode material, the vibrational energy confinement efficiency of the elastic boundary wave where the speed of the transverse wave is high tends to be lower than when a metal with a high density of AU such as Au, Ag or Cu is used. Met.
  • boundary acoustic wave devices have not been conceived of confining vibration energy by selecting an electrode material, but rather are vibrated by a third medium having a slow transverse sound velocity. It was thought to confine energy. For this reason, it was necessary to increase the thickness of the first medium and the second medium with sufficient confinement efficiency of the vibration energy. Therefore, it is difficult to reduce the size of the boundary acoustic wave device.
  • the TCV is reduced to 0 or
  • a value close to 0 can be positive.
  • the frequency temperature coefficient TCF of the boundary acoustic wave device is a value obtained by subtracting the linear expansion coefficient of the boundary wave propagation path from TCV. Therefore, SiO
  • a boundary acoustic wave device having a small frequency temperature coefficient TCF can be realized.
  • the IDT is configured using A1.
  • the third medium is made of SiO
  • SiO is filled between A1 strips that are periodically arranged in the IDT or reflector.
  • the difference in density between A1 and SiO is both small
  • the acoustic impedance difference between the two is small. Therefore, the amount of reflection of the boundary acoustic wave per strip made of A1 that constitutes the IDT and reflector is reduced.
  • the boundary acoustic wave device having a structure in which the second medium Z, the third medium ZIDTZ, and the first medium are stacked, vibration energy is confined and transmitted by the third medium and the IDT.
  • the thickness of the third medium is thicker than the wavelength of the propagating boundary wave, the higher-order mode is excited relatively strongly. Therefore, it is desirable that the thickness of the third medium be a dimension of one wavelength or less of the elastic boundary wave.
  • the third medium is formed by a deposition method such as sputtering
  • the thickness of the third medium is sufficiently larger than the thickness of the strips constituting the IDT and the reflector. It was difficult to increase the thickness.
  • the thickness of the third medium is thin, there is a risk that the third medium may crack due to unevenness between the portion where the strip is provided and the portion where the strip is not provided.
  • An object of the present invention is to use a laminated body in which the first medium, the third medium, and the second medium are laminated in this order in view of the current state of the above-described prior art, and is elastic.
  • the boundary wave's vibration energy can be effectively confined in the third medium, and therefore the influence of the higher-order mode becomes an undesirable spurious with a large electromechanical coupling coefficient with a small elastic boundary wave propagation loss.
  • the first medium having piezoelectricity, the second medium that is a non-conductive material, and the sound velocity of the slow transverse wave that propagates are the first and second media.
  • a third medium having a lower sound velocity than a slow transverse wave propagating through the first medium, a third medium, and a second medium are stacked in this order, and the first medium and the second medium
  • the IDT thickness HI is in the range of 0.006 ⁇ H1 ⁇ 0.2 when the IDT thickness HI is the electrode finger pitch of the IDT, and the thickness H2 of the third medium is H1 ⁇ H2
  • the thickness H2 of the third medium is in the range of H2 force H1 ⁇ H2.
  • the third medium may be SiO or SiO.
  • the first medium is a Li NbO force
  • the Euler angles of the first medium [ ⁇ , 0, ⁇ and ⁇ of ⁇ , ⁇ , ⁇ Force — 25 ° ⁇
  • the first medium is a Li NbO force, and Euler angles of the first medium [ ⁇ , 0 and ⁇ of ⁇ , ⁇ , ⁇ Force — 25 ° ⁇
  • the first medium is a Li NbO force, and Euler angles of the first medium [ ⁇ , 0 and ⁇ of ⁇ , ⁇ , ⁇ Force — 32 ° ⁇
  • the metal constituting the IDT is a group consisting of Pt, Au, Cu, Ag, Ni, Ti, Fe, W, and Ta. It is made of a metal selected from the above or an alloy containing the metal as a main component.
  • the IDT includes a first metal layer having a relatively high density and a second metal layer having a relatively low density. It has a structure in which layers are stacked alternately.
  • the first metal layer is
  • Z or the second medium is constituted by a laminated body in which a plurality of medium layers are laminated.
  • the first medium having piezoelectricity the second medium that is a non-conductive substance, and the sound velocity of the slow transverse wave that propagates more than the first and second media
  • the second is the low sound speed
  • the IDT thickness HI is in the range of 0.006 ⁇ ⁇ H1 ⁇ 0.2, the electromechanical coupling coefficient of the boundary acoustic wave is sufficiently large.
  • the sound velocity of the SH type boundary wave and the P + SV type boundary wave can be separated, when the SH type boundary wave is used as the main mode, it becomes an unnecessary mode for the SH type boundary wave. Spurious due to SV type boundary wave can be suppressed.
  • the thickness H2 of the third medium is in the range of H1 ⁇ H2 ⁇ 0.7, higher-order mode spurious of the SH type boundary wave can be reduced.
  • a low loss, electromechanical coefficient K 2 is larger instruments Accordingly, miniaturization, especially can proceed lower profile, better bullet resonance characteristics and filter characteristics It becomes possible to provide a sex boundary wave device.
  • the third medium also has SiO or a material force mainly composed of SiO, SiO is positive.
  • the third medium is SiO or a material mainly composed of SiO.
  • a boundary acoustic wave device having a low frequency temperature coefficient TCF and excellent temperature characteristics can be provided.
  • the first medium is made of LiNbO, and the Euler angles ⁇ , ⁇ , and ⁇ of the first medium are ⁇ 25
  • the electromechanical coupling coefficient ⁇ 2 of the P + SV type boundary wave can be made sufficiently small. Therefore, it is possible to obtain good resonance characteristics and filter characteristics using SH type boundary waves.
  • the first medium is made of LiNbO, and the Euler angles ⁇ , ⁇ , and ⁇ of the first medium are ⁇ 25
  • the electromechanical coupling coefficient K 2 of the SH type boundary wave can be made sufficiently small, which makes it possible to obtain good resonance characteristics and filter characteristics using the P + SV type boundary wave.
  • the first medium is made of LiNbO, and the Euler angles ⁇ , ⁇ , and ⁇ of the first medium are-32
  • the electromechanical coupling coefficient ⁇ 2 of the SH boundary wave can be made sufficiently small. Therefore, it is possible to obtain good resonance characteristics and filter characteristics using the P + SV type boundary wave.
  • the metal constituting the IDT is made of a metal selected from the group consisting of Pt, Au, Cu, Ag, Ni, Ti, Fe, W and Ta, or an alloy containing the metal as a main component.
  • a metal selected from the group consisting of Pt, Au, Cu, Ag, Ni, Ti, Fe, W and Ta, or an alloy containing the metal as a main component.
  • it is a metal having a density higher than that of Al, it is possible to provide a low-loss boundary acoustic wave device in which the propagation loss of boundary acoustic waves is small.
  • the IDT may be composed of a single metal layer, but has a structure in which a first metal layer having a relatively high density and a second metal layer having a relatively low density are stacked. If the first metal layer and the second metal layer are alternately stacked, the propagation loss of the boundary acoustic wave is reduced and the electrode finger is made thick. Therefore, the conductor resistance loss due to the electrode fingers can be reduced.
  • the first metal layer having a relatively high density is disposed on the first medium side having a low acoustic velocity. Since the energy of the boundary acoustic wave is more distributed on the first medium side, the electromechanical coupling coefficient K 2 can be increased when the first medium is a piezoelectric body.
  • the first medium and the Z or second medium are constituted by a laminated body formed by laminating a plurality of medium layers, for example, when a compressive stress film and a tensile stress film are laminated. By interacting these stresses, the overall stress can be relaxed.
  • the frequency can be adjusted by etching any film thickness with an ion beam or the like.
  • a plurality of films are stacked with a film thickness sufficiently smaller than ⁇ , a film having an intermediate sound speed can be obtained.
  • FIG. 1 is a plan sectional view of a boundary acoustic wave device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a front sectional view of a boundary acoustic wave device according to an embodiment of the present invention.
  • Fig. 3 shows a SiN / SiO 2 / IDT / LiNbO stacked structure in which the electrode containing IDT is A
  • Fig. 4 shows a SiN / SiO 2 / IDT / LiNbO stacked structure where the electrode containing IDT is A
  • FIG. 5 shows a SiN / SiO 2 / IDT / LiNbO stacked structure in which the electrode containing IDT is C
  • Fig. 6 shows a SiN / SiO 2 / IDT / LiNbO stacked structure where the electrode containing IDT is A
  • FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the thickness of the electrode and the sound velocity Vm of the boundary acoustic wave in the case of 1;
  • FIG. 7 shows a SiN / SiO 2 / IDT / LiNbO stacked structure in which the electrode containing IDT is A
  • FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the thickness of an electrode and the electromechanical coupling coefficient K 2 (%) of boundary acoustic waves when u is used.
  • FIG. 8 shows a SiN / SiO 2 / IDT / LiNbO stacked structure in which an electrode containing IDT is A
  • FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the thickness of the electrode and the electromechanical coupling coefficient ⁇ 2 (%) of the boundary acoustic wave when composed of g.
  • FIG. 9 shows a SiN / SiO 2 / IDT / LiNbO stacked structure in which the electrode containing IDT is C
  • FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the thickness of an electrode and the electromechanical coupling coefficient K 2 (%) of boundary acoustic waves when u is used.
  • FIG. 10 shows an electrode including IDT in a SiN / SiO 2 / IDT / LiNbO stacked structure.
  • FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the electrode thickness and the electromechanical coupling coefficient K 2 (%) of the boundary acoustic wave when A is about A1.
  • FIG. 11 shows an electrode including IDT in a SiN / SiO 2 / IDT / LiNbO stacked structure.
  • FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the electrode thickness and the boundary acoustic wave propagation loss am (dBZ ⁇ ) when is Au force.
  • FIG. 12 shows an electrode including IDT in a SiN / SiO 2 / IDT / LiNbO laminated structure.
  • FIG. 13 shows an electrode including IDT in a SiN / SiO 2 / IDT / LiNbO stacked structure.
  • FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the electrode thickness and boundary acoustic wave propagation loss am (dBZ ⁇ ) when is made of Cu.
  • FIG. 14 shows an electrode including IDT in a SiN / SiO 2 / IDT / LiNbO laminated structure.
  • FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the electrode thickness and boundary acoustic wave propagation loss am (dBZ ⁇ ) when A1 force is also generated.
  • FIG. 15 shows an electrode including IDT in a SiN / SiO 2 / IDT / LiNbO laminated structure.
  • FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the thickness of the electrode and the frequency temperature coefficient TCFm (ppmZ ° C.) of the boundary acoustic wave when Au is Au.
  • FIG. 16 shows an electrode including IDT in a SiN / SiO 2 / IDT / LiNbO stacked structure.
  • FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the thickness of the electrode and the frequency temperature coefficient TCFm (ppmZ ° C.) of the boundary acoustic wave when Ag is an Ag metal.
  • FIG. 17 shows an electrode including IDT in a SiN / SiO 2 / IDT / LiNbO stacked structure.
  • FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the thickness of the electrode and the frequency temperature coefficient TCFm (ppmZ ° C) of the boundary acoustic wave when is made of Cu.
  • FIG. 18 shows an electrode including IDT in a SiN / SiO 2 / IDT / LiNbO laminated structure.
  • FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the thickness of the electrode and the frequency temperature coefficient TCFm (ppmZ ° C.) of the boundary acoustic wave when A is about A1.
  • FIG. 19 shows a case where IDT is made of Al in a SiN / SiO 2 / IDT / LiNbO stacked structure.
  • FIG. 1 A first figure.
  • FIG. 20 shows that the IDT in the SiN / SiO 2 / IDT / LiNbO laminated structure is made of Au.
  • FIG. 21 shows a LiNbO boiler in a SiN / SiO 2 / IDT / LiNbO stacked structure.
  • 2 3 3 is a diagram showing the relationship between a corner 0 and the acoustic velocity Vm (mZ seconds) of the boundary acoustic wave.
  • FIG. 22 shows a LiNbO boiler in a SiN / SiO 2 / IDT / LiNbO laminated structure. It is a figure which shows the relationship between the angle ⁇ and the electromechanical coupling coefficient ⁇ 2 (%) of the boundary acoustic wave.
  • FIG. 23 shows a LiNbO boiler in a SiN / SiO 2 / IDT / LiNbO stacked structure.
  • FIG. 2 3 3 is a diagram showing the relationship between a single 0 and the propagation loss a m (dBZ) of the boundary acoustic wave.
  • FIG. 24 shows a LiNbO boiler in a SiN / SiO 2 / IDT / LiNbO stacked structure.
  • FIG. 25 shows a LiNbO boiler in a SiN / SiO 2 / IDT / LiNbO stacked structure.
  • 2 3 3 is a diagram showing the relationship between the angle ⁇ and the acoustic velocity Vm (mZ seconds) of the boundary acoustic wave.
  • FIG. 26 shows a LiNbO boiler in a SiN / SiO 2 / IDT / LiNbO stacked structure.
  • 2 3 3 is a diagram showing the relationship between a single ⁇ and the electromechanical coupling coefficient ⁇ 2 (%) of the boundary acoustic wave.
  • FIG. 27 shows a LiNbO boiler in a SiN / SiO 2 / IDT / LiNbO stacked structure.
  • FIG. 2 3 3 is a diagram showing a relationship between a single angle ⁇ and a propagation loss a m (dB / ⁇ ) of a boundary acoustic wave.
  • FIG. 28 shows a LiNbO boiler in a SiN / SiO 2 / IDT / LiNbO stacked structure.
  • FIG. 29 shows a LiNbO boiler in a SiN / SiO 2 / IDT / LiNbO stacked structure.
  • 2 3 3 is a diagram showing the relationship between the angle ⁇ and the acoustic velocity Vm (mZ seconds) of the boundary acoustic wave.
  • FIG. 30 shows a LiNbO boiler in a SiN / SiO 2 / IDT / LiNbO laminated structure.
  • 2 3 3 is a diagram showing the relationship between a single ⁇ and the electromechanical coupling coefficient ⁇ 2 (%) of the boundary acoustic wave.
  • FIG. 31 shows a LiNbO boiler in a SiN / SiO 2 / IDT / LiNbO stacked structure.
  • FIG. 2 3 3 is a diagram showing a relationship between a single angle ⁇ and a propagation loss a m (dB / ⁇ ) of a boundary acoustic wave.
  • FIG. 31 shows a LiNbO boiler in a SiN / SiO 2 / IDT / LiNbO stacked structure.
  • Fig.33 shows SiN / SiO 2 / IDT / LiNbO stacked structure, where IDT is made of Au.
  • Fig.34 shows SiN / SiO 2 / IDT / LiNbO laminated structure, where IDT is made of Au.
  • the Euler angle of the LiNbO substrate is (0 °, 30 °, ⁇ )
  • FIG. 35 shows a SiN / SiO 2 / IDT / LiNbO laminated structure in which IDT is made of Au.
  • FIG. 36 shows a SiN / SiO 2 / IDT / LiNbO laminated structure in which IDT is made of Au.
  • Fig.37 shows a SiN / SiO 2 / IDT / LiNbO stacked structure in which IDT is made of Au.
  • FIG. 38 shows a SiN / SiO 2 / IDT / LiNbO laminated structure in which IDT is made of Au.
  • FIG. 39 shows a SiN / SiO 2 / IDT / LiNbO laminated structure in which IDT is made of Au.
  • FIG. 40 shows a SiN / SiO 2 / IDT / LiNbO laminated structure in which IDT is made of Au.
  • FIG. 1 A first figure.
  • FIG. 1 A first figure.
  • FIG. 1 A first figure.
  • FIG. 1 A first figure.
  • FIG. 1 A first figure.
  • FIG. 47 shows the thickness of the SiO film in the SiN / SiO 2 / iDT / LiNbO laminated structure.
  • FIG. 2 3 2 is a graph showing changes in frequency temperature coefficient TCF (ppm / ° C) when changed.
  • FIG. 48 shows the thickness of the SiO film in the PSi / SiO 2 / IDT / LiNbO laminated structure.
  • Fig.49 shows the ID of SiN / SiO 2 / IDT / 15 ° Y-cut X-propagation LiNbO substrate.
  • Fig.50 shows the ID for SiN / SiO 2 / IDT / 15 ° Y-cut X-propagation LiNbO substrate.
  • Fig.51 shows the ID for SiN / SiO 2 / IDT / 15 ° Y-cut X-propagation LiNbO substrate.
  • Euler angles ( ⁇ , ⁇ , ⁇ ) that express the propagation direction of the cut surface of the substrate and the boundary wave are described in the document “Acoustic Wave Device Technology Handbook” (Japan Society for the Promotion of Science Elastic Wave Device Technology 150th Committee) 1st edition, 1st printing, published on January 30, 1991, p. 549). That is, with respect to the crystal axes X, Y, and N of LN, the a axis is the axis and the X axis is rotated ⁇ counterclockwise to obtain the Xa axis. Next, rotate the Z axis counterclockwise around the Xa axis to obtain the axis.
  • a plane including the Xa axis and having the Z ′ axis as a normal is defined as a cut surface of the substrate.
  • the axis X 'direction, which is ⁇ rotated counterclockwise around the 7! Axis, is the propagation direction of the boundary wave.
  • LiNbO crystal axes X, Y, and ⁇ axes given as initial values of Euler angles are parallel to the c axis.
  • the X axis is parallel to any one of the three equivalent a axes, and the Y axis is the normal direction of the plane containing the X and Z axes.
  • LiNbO is a crystal belonging to the trigonal 3m point group, so the equation [4] holds.
  • F F (, ⁇ , 180. + ⁇ ) [4]
  • F is an arbitrary boundary wave characteristic such as electromechanical coupling coefficient k 2 , propagation loss, TCF, PFA, natural unidirectionality, and the like.
  • the natural unidirectionality of PFA is considered to be practically equivalent because, for example, when the propagation direction is reversed, the sign changes but the absolute amount is the same.
  • Reference 7 relates to surface waves, but the crystal symmetry can also be handled in the same way for boundary waves.
  • the boundary wave propagation characteristics of Euler angles (30 °, ⁇ , ⁇ ) are equivalent to the boundary wave propagation characteristics of Euler angles (90 °, 180 ° —0, 180 ° ⁇ ).
  • the boundary wave propagation characteristics of Euler angles (30 °, 90 °, 45 °) are equivalent to the boundary wave propagation characteristics of Euler angles shown in Table 1.
  • the material constant of the conductor used in the calculation is a value for a polycrystalline body such as a force-epitaxial film, but the substrate depends on the crystal orientation dependence of the film itself. Since the crystal orientation dependence is dominant with respect to the boundary wave characteristics, the boundary wave propagation characteristics equivalent to practically no problem are obtained from [4].
  • FIG. 1 is a schematic plan sectional view showing an electrode structure of a boundary acoustic wave device according to one embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a front sectional view of the inertia boundary wave device.
  • the third medium 13 and the second medium 12 are stacked in this order on the first medium 11 having piezoelectricity. And with the first medium 11 An IDT 14 and reflectors 15 and 16 are arranged at the interface with the third medium 13. That is, an electrode is arranged at the interface between the first and third media 11 and 13.
  • the IDT 14 has a structure in which a plurality of electrode fingers 14a and a plurality of electrode fingers 14b are arranged so as to be inserted into each other.
  • the plurality of electrode fingers 14a are electrically connected to one bus bar, and the plurality of electrode fingers 14b are electrically connected to the other bus bar.
  • the IDT 14 is weighted with cross width.
  • the reflectors 15 and 16 are arranged outside the direction perpendicular to the direction in which the electrode fingers 14a and 14b extend in the IDT 14, that is, on both sides of the boundary acoustic wave propagation direction.
  • IDTs 15 and 16 have a structure in which both ends of a plurality of electrode fingers extending in a direction orthogonal to the boundary acoustic wave propagation direction are short-circuited.
  • a reflector with both ends short-circuited is illustrated, but an OPEN reflector with both ends open may be used.
  • the boundary acoustic wave device 10 is sandwiched between the first and second mediums 11 and 12 having a relatively slow third medium 13 force and a relatively fast sound speed. Therefore, the vibrational energy of the elastic boundary wave can be confined and propagated in the third medium 13 having a relatively slow sound velocity. That is, the vibrational energy of the boundary acoustic wave is confined between the interface between the second and third media 12 and 13 and the interface between the first and third media 11 and 13. Is the direction orthogonal to the electrode fingers 14a and 14b, and is propagated in the surface direction of the surface of the V, where the IDT 14 is formed.
  • the first medium 11 also has a 15 ° Y-cut X propagation as a piezoelectric body and a LiNbO force of Euler angles (0 °, 105 °, 0 °).
  • the second medium 12 is a non-conductive material
  • the third medium 13 is made of SiO.
  • the IDT 14 and the reflectors 15 and 16 are made of a metal having a high AU density.
  • the IDT 14 is configured using a metal having a density p force in the range of 3,000 to 21,500 kgZm 3 .
  • the IDT14 thickness HI is in the range of 0.006 ⁇ H1 ⁇ 0.2 when the IDT14 electrode finger pitch is used, and the third medium 13 thickness H2 force HK H2 ⁇ 0. It is said to be in the 7th range. Therefore, the elastic boundary wave device 10 having a good characteristic is obtained, which has low loss, can be reduced in size, is hardly affected by higher-order mode spurious with a large electromechanical coupling coefficient K 2 of the boundary acoustic wave. can do. This is concrete A description will be given based on a typical experimental example.
  • the electrode material in the case of using A1, which has been conventionally used as an electrode material constituting the IDT in the boundary acoustic wave device, and Cu, Ag or Au, which is a metal having a high AU density, is used.
  • the relationship between thickness, acoustic velocity of elastic boundary wave, electromechanical coupling coefficient K 2 , propagation loss am, and frequency temperature coefficient TCF was obtained. The results are shown in Figs.
  • the thickness of SiO, the third medium is 0.5 mm
  • the thickness of the second medium was infinite.
  • U2 shows the result of the boundary acoustic wave mainly composed of SH
  • U3 shows the result of the boundary acoustic wave mainly composed of P + SV component.
  • the SV + P type boundary acoustic wave and piezoelectricity Since the coupling between the SV + P type boundary acoustic wave and piezoelectricity is weak, the SV + P type boundary wave is hardly excited, and the SH type boundary wave becomes the main mode used as the boundary acoustic wave.
  • FIGS. 3 to 18 are as follows: "A method for optimally cuts and propagation directions for
  • TCF (V [30 ° C] -V [20 ° C]) / V [25 ° C] / 10 ° C-a s
  • a s is the linear expansion coefficient of the first medium 11 in the boundary acoustic wave propagation direction.
  • the power flow angle PFA at any Euler angles [ ⁇ , ⁇ , ⁇ ] is expressed by the following equation (3) according to the phase velocity V at ⁇ — 0.5 °, ⁇ , ⁇ + ⁇ . Obtained using.
  • the acoustic velocity of the boundary acoustic wave is 4031 mZ seconds or less, and it can be seen that the electrode film thickness for setting the propagation loss am to 0 must be increased.
  • Cu, Ag, or Au which is a conductor with a high density of AU, it is understood that the propagation loss am can be set to 0 using IDT with a thin film thickness of AU.
  • A1 shows that the condition does not exist.
  • the third medium 13 or the second medium 12 is formed on the portion where the IDT 14 or the reflectors 15 and 16 are formed by sputtering or vapor deposition, the coverage becomes insufficient, and the third medium There was a risk of cracking in 13 or the second medium 12.
  • the third medium 13 and the second medium 13 The formation cost of the medium 12 tends to be high.
  • the conductor in the case of using a relatively density is large conductor, it can be seen that it is possible to obtain a larger electromechanical coupling coefficient kappa 2.
  • the conductor itself has a very low sound velocity, so vibration energy is concentrated near the IDT14.
  • the first medium 11 is constituted by a piezoelectric element, when formed in contact with IDT 14 in the piezoelectric body, but also the energy distributed in the piezoelectric increased to obtain a more large electromechanical coupling coefficient kappa 2 it can.
  • FIGS. 49 to 51 show the SH-type elastic boundary in the case where the IDT14 force is 0.05 mm thick Al, 0.05 mm thick A1 and 0.05 mm thick Au metal. It is a figure which shows the displacement distribution of a wave.
  • Fig. 49 when IDT14 is composed of A1 with a thickness of 0.05 mm, vibration energy is radiated to the LiNbO side, which is the first medium, and the boundary between the media
  • the elastic boundary wave is not sufficiently confined to the.
  • IDT 14 when IDT 14 is configured by A1 having a thickness of 0.10 ⁇ , radiation of vibration energy is suppressed, but the first medium 11 is configured. Not shown on the LiNbO side Although not shown, vibration energy is distributed in the thickness range of about 1.2 ⁇ to the SiN side, which is 5 ⁇ or more. Therefore, it can be seen that the thickness of the first and second media must be increased.
  • both the SiN as the second medium and LiNbO as the first medium can be made thin.
  • the density of SiO is 2210 kg / m 3
  • the acoustic characteristic impedance of the transverse wave is 8.3 X 10 6
  • the third medium 13 Since the density difference and the acoustic characteristic impedance difference between SiO and A1 are small, the third medium 13
  • the reflection coefficient of the strip at 14 can be large enough.
  • a sufficient reflection coefficient can be obtained with a small number of strips, so that a longitudinally coupled resonator type filter excellent in the shape factor can be formed and the S having a large directivity can be formed. PUDT can be formed.
  • the third medium 13 has a certain thickness, and the upper and lower sides of the interface between the second medium 12 and the third medium 13 and the third medium 13 Since the interface between the medium 13 and the first medium 11 is formed, when the thickness of the third medium 13 is increased, a higher-order mode that is confined and propagated between the two interfaces is generated.
  • the field wave is hardly excited, the SH type boundary wave becomes the main mode, and the higher order mode, which is spurious response, is strongly excited by the higher order mode mainly composed of the SH type component. Therefore, it is important to suppress the SH type higher order mode.
  • the boundary acoustic wave device if the third medium 13 is thinned, it is confined between the upper and lower interfaces of the third medium 13 and propagates. The higher order mode can be cut off, and the higher order mode can be suppressed.
  • FIG. 19 and FIG. 20 show higher-order modes and SiO 2 when IDT is made of A1 and Au, respectively.
  • the Euler angle of LiNbO was (0., 105., 0.), and the IDT film thickness was 0.05.
  • the thickness of SiO is 0.9 ⁇ or less.
  • the higher order mode of the SH boundary wave can be cut off. Therefore, when the electrode is formed from Au having a high density, SiO that can cut higher-order modes, that is, the third medium 1
  • the thickness of 3 can be made thinner and the boundary acoustic wave device can be downsized.
  • Au that is, AU
  • the third medium 13 is made of a metal having a high density. If the thickness of the third medium 13 is set to 0.7 ⁇ or less, the higher-order mode can be turned off. However, in order to cope with manufacturing variations and to cut off higher-order modes in a wide frequency band, it is more desirable to set the thickness of the third medium 13 to 0.5 ⁇ or less.
  • the force described when the SH type boundary wave is the main mode ⁇ When the SV type boundary wave becomes the main mode, the higher order mode of the P + SV type is strongly excited. Will be done. Therefore, it is necessary to suppress the higher order mode of P + SV type.
  • the higher order mode of the P + SV type can be suppressed by reducing the thickness of the third medium 13 in the same manner as the higher order mode of the SH type boundary wave, and the response frequency of the higher order mode can be reduced. It becomes possible to keep the response frequency of the main mode as well.
  • the response frequency of the main mode and the higher-order mode can be sufficiently separated by setting the thickness of the third medium 13 to 0.7 ⁇ or less, which is more preferable. Is preferably 0.5 ⁇ or less.
  • the conditions under which the P + SV type boundary wave becomes the main mode can be easily obtained by using, for example, a LiNbO substrate with 120 ° ⁇ cut X propagation and Euler angles (0 °, 30 °, 0 °). be able to.
  • FIGS. 21 to 24 show that the Euler angles (0,, ⁇ , 0) of LiNbO that is the first medium 11 are 0 and
  • FIG. 5 is a diagram showing the relationship between acoustic velocity of boundary acoustic waves, electromechanical coupling coefficient K 2 , propagation loss, and frequency temperature coefficient TCF. 21 to 24, U2 is the result of the boundary wave mainly composed of the SH component, and U3 is the result of the boundary wave mainly composed of the P + SV component. The conditions for obtaining these results are as follows.
  • the second medium 12 is SiN
  • the third medium 13 is SiO
  • the thickness of SiN of the second medium 12 is infinite
  • the thickness of the first medium 11 is infinite
  • the thickness of SiO as the third medium 13 is 0.5 mm
  • IDT14 is It is made of Au and its thickness is 0
  • the electromechanical coupling coefficient K 2 of the P + SV type boundary wave is 1% or less, and more preferably, Euler angle It can be seen that in the range of ⁇ force S96 °> ⁇ > 111 °, the electromechanical coupling coefficient K 2 of the P + SV type boundary wave is 0.5% or less.
  • FIGS. 25 to 28 show Euler angles (0 °, 104 °,
  • FIG. 6 is a diagram showing the relationship between ⁇ of ⁇ ) and the acoustic velocity of the boundary acoustic wave, electromechanical coupling coefficient K 2 , propagation loss, and frequency temperature coefficient TCF.
  • the Euler angle ⁇ represents the propagation direction of the boundary acoustic wave on the substrate.
  • FIGS. 29 to 32 are obtained in the same manner as FIGS. 21 to 24, except that Euler angles ( ⁇ , 104 °, 0 °), acoustic velocity of elastic boundary wave, electromechanical coupling coefficient kappa 2, which are the diagram showing the propagation loss and the relationship between the frequency temperature coefficient TCF.
  • the electromechanical coupling coefficient of the P + SV type boundary wave is preferably in the range of Euler angles 25 °>> 25 ° and 95 °>> 145 ° due to the symmetry of the crystal and FIGS. becomes second force less than 1%, more preferably, the Euler angles ⁇ gar 19 °>> 19 ° and 101 °>> in the range of 139 °, the electromechanical coefficient K 2 of the P + SV type boundary wave is 0 5% or less, more preferably ⁇ is ⁇ 8 °> ⁇ > 8.
  • the electromechanical coefficient K 2 of the P + SV type boundary wave is 1% or less 0.1, Oira
  • ⁇ + SV type boundary wave electromechanical coupling coefficient ⁇ 2 is almost 0%, which is optimal
  • SH type boundary wave electromechanical coupling coefficient ⁇ 2 It can be seen that becomes larger than 16.7%.
  • the electromechanical coupling coefficient K of the SH type boundary wave K 2 force is 1% or less, and in the range 21 °> ⁇ > 38 °, the SH type boundary wave the electromechanical coupling coefficient K 2 becomes 5% or less 0.5, it can be seen that more desirable.
  • FIGS. 33 to 36 show Euler angles (0 °, 30 °,
  • FIG. 4 is a diagram illustrating the relationship between ⁇ of ⁇ ) and the acoustic velocity of boundary acoustic waves, K 2 , propagation loss, and frequency temperature coefficient TCF.
  • the electromechanical coupling coefficient ⁇ 2 of the SH type boundary wave is 1% or less in the range of Euler angle ⁇ of -35 °> ⁇ > 35 °, It can be seen that when 20 °> ⁇ > 20 °, the electromechanical coupling coefficient ⁇ 2 of the SH boundary wave is 0.5% or less, which is more preferable. Also, -8 °> ⁇ > 8. In this range, the SH-type boundary wave electromechanical coupling coefficient ⁇ 2 is 0.1% or less.
  • the SH-type boundary wave electromechanical coupling coefficient ⁇ 2 is becomes approximately 0% is optimal, and the electromechanical coupling coefficient kappa 2 of P + SV type boundary wave is 4. it can be seen that increase of 4% or more.
  • FIG. 5 is a diagram showing the relationship between coefficient ⁇ 2 , propagation loss, and frequency temperature coefficient TCF.
  • the density of the metal that can be laminated alternately between the first metal layer having a relatively high density and the second metal layer having a relatively low density is 3000 to 21500 kgZm 3 . If at least one metal layer is formed, the IDT may be formed by adding the A1 layer to the metal layer.
  • FIGS. 41 to 46 show the results of actually measuring the resonance characteristics of the boundary acoustic wave device 10 of the above embodiment
  • FIGS. 47 and 48 are diagrams showing the results of measuring the frequency-temperature characteristics. It is.
  • First medium l l LiNbO, thickness 370 / ⁇ ⁇ .
  • Third medium 13 SiO, thickness 100, 200 or 500.
  • Second medium 12 formed of SiN or poly-Si (PSi). The thickness was 3. O / z m.
  • IDT14 AlZTiZNiZAuZNi has a structure in which five metal layers are laminated, Al / Ti /
  • NiZAuZNi was set to 100Zl0Zl0Z45Zl0nm, respectively.
  • the number of electrode fingers of IDT14 was 60, and the number of electrode fingers of reflectors 15 and 16 was 51.
  • the IDT14 has an intersection width of 30 ⁇ , an opening width of 30.4 mm, an intersection width of 30 ⁇ in the center, and an intersection width of 15 ⁇ at both ends of the boundary acoustic wave propagation direction. Out did.
  • the distance between the electrode finger centers between the IDT 14 and the reflectors 15 and 16 was 1.6 ⁇ m, and the electrode finger pitch between the IDT 14 and the reflectors 15 and 16 was 0.
  • the line width of the electrode fingers was 0.4 m, and the width direction dimension in the boundary wave propagation direction of the space between the electrode fingers was 0.4 m.
  • FIGS. 41 to 43 and 47 show the results when the second medium 12 is SiN
  • FIGS. 44 to 46 and 48 show the results when the second medium 12 is PSi.
  • the temperature characteristic TCF of the oscillation frequency and antiresonance frequency can be adjusted.
  • the absolute value of the frequency temperature coefficient TCF can be reduced by increasing the thickness of the SiO film.
  • the present invention is not limited to the boundary acoustic wave resonator having the electrode structure shown in FIG. 1, but can also be applied to a boundary acoustic wave resonator having another electrode structure.
  • the present invention is not limited to resonators, and various types that can be configured using boundary acoustic waves such as ladder filters, longitudinally coupled resonator filters, laterally coupled resonator filters, transversal filters, and boundary acoustic wave optical filters.
  • the present invention can also be applied to switching devices such as boundary acoustic wave optical switches.
  • the electrode material is not limited to Pt, Au, Ag, and Cu, and other metals having a high density p such as AU, such as Ni, Ti, Fe, W, and Ta may be used.
  • AU metals having a high density p
  • AU such as Ni, Ti, Fe, W, and Ta
  • a thin metal layer with excellent adhesion such as Ti, Cr, NiCr or Ni may be laminated on the medium side, or multiple electrodes such as IDT14 A thin and adhesive layer as described above may be formed between the metal layers constituting the electrode.
  • IDT14 when IDT14 is formed using a conductor having a high density in a frequency band exceeding 1 GHz, the thickness of the conductor constituting IDT may be too thin, and the resistance of the electrode finger strip may increase.
  • an IDT consisting of a second medium Z, a third medium Z and a laminated metal film is formed by laminating a low density conductor and a high density conductor, for example, A1 and Au.
  • the IDT film thickness is adjusted by various methods such as reverse sputtering, ion beam milling, reactive ion etching, and wet etching. Frequency adjustment may be performed.
  • the frequency of the third medium can be reduced by reducing the thickness of the third medium by milling or etching, or by forming an additional film using a deposition method such as sputtering or evaporation. Adjust it.
  • the first to third media 11 to 13 are not limited to the materials described above, but are Si, glass, SiO, SiC, Zn
  • It can be composed of various insulating materials such as 2 5 2 2 3 3 and piezoelectric materials.
  • Each medium may have a structure in which a plurality of medium layers are stacked. In the present invention, it is desirable that V and IDT 14 have a much lower sound velocity than the third medium.
  • a protective layer may be formed on the outside of the first medium 11ZIDTZ piezoelectric body to prevent the entry of corrosive gases.
  • the boundary acoustic wave device may be enclosed in a package.
  • the protective layer is not particularly limited and may be a protective layer made of a synthetic resin such as polyimide resin, epoxy resin, or insulating inorganic such as acid titanium, aluminum nitride, or acid aluminum.
  • a protective layer may be formed of a material.
  • a protective layer may be formed of a metal such as Au, A or W.

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Abstract

　弾性境界波の振動エネルギーの閉じ込め効率に優れ、電気機械結合係数が大きく、高次モードの影響が生じ難い、弾性境界波装置を提供する。 　圧電性を有する第１の媒質１１と、非導電物質である第２の媒質１２と、伝搬する遅い横波の音速が、第１，第２の媒質１１，１２を伝搬する遅い横波よりも低音速である第３の媒質１３とが、第１の媒質１１、第３の媒質１３及び第２の媒質１２の順に積層されており、第１の媒質１１と第３の媒質１３との間に配置されたＩＤＴ１４とを備え、ＩＤＴ１４が、密度ρの金属からなる金属層を用いて構成されており、密度ρが３０００～２１５００ｋｇ／ｍ3の範囲にあり、ＩＤＴ１４の厚みＨ１が、電極指ピッチをλとしたときに、０．００６λ≦Ｈ１≦０．２λであり、第３の媒質１３の厚みＨ２が、Ｈ１＜Ｈ２≦０．７λとされている、弾性境界波装置。

Description

明 細 書
弾性境界波装置
技術分野
[0001] 本発明は、異なる媒質間の界面を伝搬する弾性境界波を利用した弾性境界波装 置に関し、より詳細には、少なくとも 3つの媒質が積層された積層体を用いて構成さ れている弾性境界波装置に関する。
背景技術
[0002] 従来、共振子や帯域フィルタとして、弾性境界波を利用した装置が種々提案されて いる。弾性表面波を利用した弾性表面波装置に比べて、弾性境界波装置では、弾 性境界波が異なる媒質間の界面を伝搬するため、複雑なパッケージ構造を必要とし ない。従って、構造の簡略ィ匕及び低背化を進めることができる。
[0003] 上記のような弾性境界波装置の一例が、下記の非特許文献 1に開示されている。
非特許文献 1に開示されている弾性境界波装置では、 SiO
2または S もなる第 1の 媒質と、 ZnO力 なる第 3の媒質と、 SiO力 なる第 2の媒質とが、第 1の媒質、第 3
2
の媒質及び第 2の媒質の順に積層されている積層体が用いられている。そして、第 1 の媒質と第 3の媒質との界面に IDT (インターデジタル電極）が配置されている。
[0004] ここでは、音速が遅!、ZnO力 なる第 3の媒質にぉ 、て弾性境界波の振動エネル ギーを閉じ込めることにより、弾性境界波が伝搬するように構成されている。なお、 ID Tは、 AUり構成されている。
[0005] 他方、下記の特許文献 1には、非特許文献 1と同様に、第 1の媒質、第 3の媒質及 び第 2の媒質をこの順序で積層してなる積層体を用いた弾性境界波が開示されてい る。特許文献 2では、第 1の媒質力 SLiNbO、第 3の媒質が SiO、第 2の媒質が SiNに
3 2
より構成されている。そして、第 1の媒質と第 3の媒質との間に、 A1力もなる IDTが配 置されている。
非特許文献 1 : 1986電子情報通信学会資料， S86— 39、第 47頁〜第 4頁 特許文献 1： W098/52279
発明の開示 [0006] 非特許文献 1及び特許文献 1に記載の弾性境界波装置では、 IDTが A1を用いて 構成されていた。 A1を電極材料として用いた場合、 Au、 Agまたは Cuなどの AUりも 密度の大きい金属を用いた場合に比べて、横波の音速が速ぐ弾性境界波の振動 エネルギーの閉じ込め効率が低くなりがちであった。
[0007] 従来、弾性境界波装置にお!ヽては、電極材料を選択することにより振動エネルギ 一を閉じ込めることについては考えられておらず、むしろ、横波の音速が遅い第 3の 媒質により振動エネルギーを閉じ込めることが考えられていた。そのため、振動エネ ルギ一の閉じ込め効率が十分でなぐ第 1の媒質や第 2の媒質の厚みを厚くしなけれ ばならな力つた。よって、弾性境界波装置の小型化が困難であった。
[0008] 他方、弾性境界波を伝搬させるのに用いられる上記第 1〜第 3の媒質に利用される 材料の多くは、負の音速温度係数 (TCV)を有する。他方、 SiOは正の TCVを有す
2
る
。従って、 SiOを、負の TCVを有する材料と組み合わせることにより、 TCVを 0または
2
0に近 、正の値とすることができる。
[0009] 弾性境界波装置の周波数温度係数 TCFは、 TCVから境界波伝搬路の線膨張係 数を差し引いた値となる。そのため、 SiO
2を用いた場合、他の媒質材料と組み合わ せること
により、周波数温度係数 TCFが小さい弾性境界波装置を実現することができる。
[0010] ところで、上記非特許文献 1や特許文献 1に記載されて 、るように、従来のこの種の 弾性境界波装置では、 IDTは A1を用いて構成されていた。第 3の媒質を SiOにより
2 構成し、 A1からなる IDTを用いた場合、 IDTや反射器においては、周期配列されて いる A1ストリップ間に SiOが充填されることになる。 A1と SiOとの密度差は小さぐ両
2 2
者の間の音響インピーダンス差は小さい。よって、 IDTや反射器を構成する A1からな るストリップ 1本あたりの弾性境界波の反射量は少なくなる。
[0011] 電極指であるストリップ 1本あたりの反射量が小さくなると、反射器において十分な 反射係数を得るには、多数の電極指を必要とする。そのため、従来、反射器が大きく ならざるを得ず、ひいては弾性境界波装置の寸法が大きくならざるを得な力つた。
[0012] また、 IDTにおけるストリップ 1本あたりの反射量が小さい場合には、例えば縦結合 共振子型弾性境界波フィルタを構成した場合には、フィルタ特性におけるシエープフ ァクタが劣化したり、 EWC型 SPUDTを用いたトランスバーサル型の弾性境界波フィ ルタを構成した場合には、 SPUDTの方向性が劣化するという問題があった。
[0013] 力！]えて、第 2の媒質 Z第 3の媒質 ZIDTZ第 1の媒質を積層した構造を有する弾性 境界波装置においては、振動エネルギーは第 3の媒質と IDTとに閉じ込められて伝 搬する。伝搬している境界波の波長に比べて、第 3の媒質の厚みが厚い場合には、 高次モードが比較的強く励振されることになる。そのため、第 3の媒質の厚みは、弾 性境界波の 1波長以下の寸法とすることが望まし 、。
[0014] 他方、第 3の媒質が、例えばスパッタリング法などの堆積法により形成されている場 合には、 IDTや反射器を構成するストリップ厚みに比べて、第 3の媒質の厚みを十分 に厚くすることが困難であった。また、第 3の媒質の厚みが薄い場合には、ストリップ が設けられている部分とそうでない部分との間の凹凸により、第 3の媒質に亀裂が生 じるおそれがあった。
[0015] 本発明の目的は、上述した従来技術の現状に鑑み、第 1の媒質、第 3の媒質及び 第 2の媒質をこの順序で積層してなる積層体を用いており、なお、弾性境界波の振 動エネルギーを第 3の媒質に効果的に閉じ込めることができ、従って、弾性境界波の 伝搬損失が小さぐ電気機械結合係数が大きぐ所望でないスプリアスとなる高次モ ードの影響が生じ難い、良好な共振特性やフィルタ特性を得ることができ、第 3の媒 質における亀裂が生じ難い、弾性境界波装置を提供することにある。
[0016] 本発明のある広い局面によれば、圧電性を有する第 1の媒質と、非導電物質である 第 2の媒質と、伝搬する遅い横波の音速が、前記第 1,第 2の媒質を伝搬する遅い横 波よりも低音速である第 3の媒質とが、第 1の媒質、第 3の媒質及び第 2の媒質の順に 積層されている積層体と、前記第 1の媒質と第 3の媒質との間に配置された IDTとを 備える弾性境界波装置であって、前記 IDTが、密度 pの金属からなる金属層を用い て構成されており、密度 p力 S3000〜21500kgZm3の範囲にあり、前記 IDTの厚み HIが、 IDTの電極指ピッチをえとしたときに、 0. 006 λ≤H1≤0. 2えの範囲にあり 、前記第 3の媒質の厚み H2が H1 <H2≤0. 7えの範囲にあることを特徴とする弾性 境界波装置が提供される。 [0017] 本発明に係る弾性境界波装置のある特定の局面では、前記第 3の媒質の厚み H2 力 H1 <H2く 0. 5えの範囲とされている。
[0018] 本発明に係る弾性境界波装置の他の特定の局面では、前記第 3の媒質が、 SiOま
2 た
は SiOを主成分とする材料を用いて構成されている。
2
[0019] 本発明に係る弾性境界波装置のさらに別の特定の局面では、前記第 1の媒質が Li NbO力 なり、第 1の媒質のオイラー角〔φ , θ , φ の φ、 0及び φ力 — 25° <
3
< 25° 、92° < Θ < 114° 及び 60° < φ < 60° の範囲内とされている。
[0020] 本発明に係る弾性境界波装置のさらに他の特定の局面では、前記第 1の媒質が Li NbO力 なり、第 1の媒質のオイラー角〔φ , θ , φ の φ、 0及び φ力 — 25° <
3
< 25° 、92° < Θ < 114° 及び 60° < < 120° の範囲内とされている。
[0021] 本発明に係る弾性境界波装置のさらに別の特定の局面では、前記第 1の媒質が Li NbO力 なり、第 1の媒質のオイラー角〔φ , θ , φ の φ、 0及び φ力 — 32° <
3
Φ
く 32° 、 15° < 0 <41° 及び 35° < < 35° の範囲内されている。
[0022] 本発明に係る弾性境界波装置のさらに他の特定の局面では、前記 IDTを構成して いる金属が、 Pt、 Au、 Cu、 Ag、 Ni、 Ti、 Fe、 W及び Taからなる群から選択された金 属あるいは該金属を主成分とする合金により構成されて!ヽる。
[0023] 本発明に係る弾性境界波装置のさらに別の特定の局面では、前記 IDTが、相対的 に密度が高い第 1の金属層と、相対的に密度が低い第 2の金属層とが交互に積層さ れている構造を有する。
[0024] 本発明に係る弾性境界波装置のさらに他の特定の局面では、前記第 1の金属層が
、前記第 1の媒質側に配置されている。
[0025] 本発明に係る弾性境界波装置のさらに別の特定の局面では、前記第 1の媒質及び
Zまたは第 2の媒質が、複数の媒質層を積層してなる積層体により構成されている。
[0026] 本発明に係る弾性境界波装置では、圧電性を有する第 1の媒質と、非導電物質で ある第 2の媒質と、第 1,第 2の媒質よりも伝搬する遅い横波の音速が低音速である第
3の媒質とが第 1の媒質、第 3の媒質及び第 2の媒質の順に積層されている積層体と 、第 1の媒質と第 3の媒質との間に配置された IDTとを備える。そして、 IDTが 3000 〜21500kgZm3の範囲内の密度 pの金属を用いて構成されているので、弾性境界 波の伝搬損失を低減することができ、弾性境界波装置における損失を低減すること ができる。
[0027] また、 IDTの厚み HIが 0. 006 λ≤H1≤0. 2えの範囲にあるため、弾性境界波の 電気機械結合係数が十分な大きさとされる。また、 SH型境界波と P + SV型境界波 の音速を離間させることができるため、 SH型境界波を主モードとして利用する場合 には、 SH型境界波に対して不要モードとなる P + SV型境界波によるスプリアスを抑 制することができる。さらに、第 3の媒質の厚み H2が、 H1 <H2≤0. 7えの範囲とさ れて 、るので、 SH型境界波の高次モードスプリアスを低減することができる。
[0028] 従って、本発明によれば、低損失であり、電気機械結合係数 K2が大きぐ従って、 小型化、特に低背化を進めることができ、さらに共振特性やフィルタ特性の良好な弾 性境界波装置を提供することが可能となる。
[0029] HKH2< 0. 5えとされている場合には、 SH型境界波の高次モードスプリアスを より効果的に抑圧することができ、より一層良好な共振特性やフィルタ特性を得ること ができる。
[0030] 第 3の媒質が、 SiOまたは SiOを主成分とする材料力もなる場合には、 SiOが正
2 2 2 の TCVを有する。他方、弾性境界波装置の媒質を構成するのに用いられる材料の 多くは負の TCVを有する。従って、第 3の媒質が SiOまたは SiOを主成分とする材
2 2
料カゝらなる場合には、周波数温度係数 TCFが小さい、温度特性に優れた弾性境界 波装置を提供することができる。
[0031] 第 1の媒質が LiNbOからなり、第 1の媒質のオイラー角の φ、 Θ及び φが、 - 25
3
° < < 25° 、92° < Θ < 114° かつ一 60° < φ < 60° の範囲にある場合には 、 P + SV型境界波の電気機械結合係数 Κ2を十分に小さくすることができ、それによ つて SH型境界波を利用して良好な共振特性やフィルタ特性を得ることが可能となる
[0032] 第 1の媒質が LiNbOからなり、第 1の媒質のオイラー角の φ、 Θ及び φが、 - 25
3
° < φ < 25° 、92° < θ < 114° 及び 60° < < 120° の範囲にある場合には 、 SH型境界波の電気機械結合係数 K2を十分に小さくすることができ、それによつて P + SV型境界波を利用して良好な共振特性やフィルタ特性を得ることが可能となる。
[0033] 第 2の金属層の少なくとも 1層に A1を用いた場合には、 A1は導体抵抗が小さいため 電極指による導体抵抗損失をより効果的に低減することができる。
[0034] 第 1の媒質が LiNbOからなり、第 1の媒質のオイラー角の φ、 Θ及び φが、 - 32
3
。 < φ < 32° 、 15° < θ < 41° 及び 35° < < 35° の範囲にある場合には 、 SH型境界波の電気機械結合係数 Κ2を十分に小さくすることができ、それによつて P + SV型境界波を利用して良好な共振特性やフィルタ特性を得ることが可能となる。
[0035] IDTを構成して!/、る金属が、 Pt、 Au、 Cu、 Ag、 Ni、 Ti、 Fe、 W及び Taからなる群 から選択された金属あるいは該金属を主成分とする合金からなる場合には、 Alに比 ベて密度が大きい金属であるため、弾性境界波の伝搬損失が小さぐ低損失の弾性 境界波装置を提供することができる。
[0036] IDTは、単一の金属層により構成されていてもよいが、相対的に密度が高い第 1の 金属層と、相対的に密度が低い第 2の金属層とを積層した構造を有していてもよぐ 第 1の金属層と第 2の金属層とが交互に積層されている場合には、弾性境界波の伝 搬損失が小さくされた上で電極指に厚みを持たせることができるため、電極指による 導体抵抗損失を低減することができる。
[0037] 第 1の金属層が第 1の媒質側に配置されている場合には、相対的に密度が高い第 1の金属層が低音速の第 1の媒質側に配置されているため、弾性境界波のエネルギ 一が第 1の媒質側により多く分布するため、第 1の媒質が圧電体である場合には電気 機械結合係数 K2を大きくすることができる。
[0038] 第 1の媒質及び Zまたは第 2の媒質が、複数の媒質層を積層してなる積層体により 構成されている場合には、例えば圧縮応力膜と引張応力膜を積層した場合には、こ れらの応力を相互作用させることにより全体の応力を緩和することができる。また、音 速の異なる膜を境界波の振動エネルギーが分布する範囲で積層する場合にはいず れかの膜厚をイオンビーム等でエッチングして周波数を調整することができる。また、 λに対して十分に小さい膜厚で複数の膜を積層した場合には、それらの膜の中間的 な音速の膜を得ることができる。 図面の簡単な説明
[図 1]図 1は、本発明の一実施形態に係る弾性境界波装置の平面断面図である。
[図 2]図 2は、本発明の一実施形態に係る弾性境界波装置の正面断面図である。
[図 3]図 3は、 SiN/SiO /IDT/LiNbO積層構造において、 IDTを含む電極が A
2 3
uからなる場合の電極の厚みと弾性境界波の音速 Vmとの関係を示す図である。
[図 4]図 4は、 SiN/SiO /IDT/LiNbO積層構造において、 IDTを含む電極が A
2 3
gからなる場合の電極の厚みと弾性境界波の音速 Vmとの関係を示す図である。
[図 5]図 5は、 SiN/SiO /IDT/LiNbO積層構造において、 IDTを含む電極が C
2 3
uからなる場合の電極の厚みと弾性境界波の音速 Vmとの関係を示す図である。
[図 6]図 6は、 SiN/SiO /IDT/LiNbO積層構造において、 IDTを含む電極が A
2 3
1からなる場合の電極の厚みと弾性境界波の音速 Vmとの関係を示す図である。
[図 7]図 7は、 SiN/SiO /IDT/LiNbO積層構造において、 IDTを含む電極が A
2 3
uからなる場合の電極の厚みと弾性境界波の電気機械結合係数 K2 (%)との関係を 示す図である。
[図 8]図 8は、 SiN/SiO /IDT/LiNbO積層構造において、 IDTを含む電極が A
2 3
gからなる場合の電極の厚みと弾性境界波の電気機械結合係数 κ2 (%)との関係を 示す図である。
[図 9]図 9は、 SiN/SiO /IDT/LiNbO積層構造において、 IDTを含む電極が C
2 3
uからなる場合の電極の厚みと弾性境界波の電気機械結合係数 K2 (%)との関係を 示す図である。
[図 10]図 10は、 SiN/SiO /IDT/LiNbO積層構造において、 IDTを含む電極
2 3
が A1カゝらなる場合の電極の厚みと弾性境界波の電気機械結合係数 K2 (%)との関係 を示す図である。
[図 11]図 11は、 SiN/SiO /IDT/LiNbO積層構造において、 IDTを含む電極
2 3
が Au力 なる場合の電極の厚みと弾性境界波の伝搬損失 a m(dBZ λ )との関係 を示す図である。
[図 12]図 12は、 SiN/SiO /IDT/LiNbO積層構造において、 IDTを含む電極
2 3
が Agカゝらなる場合の電極の厚みと弾性境界波の伝搬損失 a m (dB/ λ )との関係を 示す図である。
[図 13]図 13は、 SiN/SiO /IDT/LiNbO積層構造において、 IDTを含む電極
2 3
が Cuからなる場合の電極の厚みと弾性境界波の伝搬損失 a m(dBZ λ )との関係を 示す図である。
[図 14]図 14は、 SiN/SiO /IDT/LiNbO積層構造において、 IDTを含む電極
2 3
が A1力もなる場合の電極の厚みと弾性境界波の伝搬損失 a m(dBZ λ )との関係を 示す図である。
[図 15]図 15は、 SiN/SiO /IDT/LiNbO積層構造において、 IDTを含む電極
2 3
が Auカゝらなる場合の電極の厚みと弾性境界波の周波数温度係数 TCFm(ppmZ°C )との関係を示す図である。
[図 16]図 16は、 SiN/SiO /IDT/LiNbO積層構造において、 IDTを含む電極
2 3
が Agカゝらなる場合の電極の厚みと弾性境界波の周波数温度係数 TCFm(ppmZ°C )との関係を示す図である。
[図 17]図 17は、 SiN/SiO /IDT/LiNbO積層構造において、 IDTを含む電極
2 3
が Cuからなる場合の電極の厚みと弾性境界波の周波数温度係数 TCFm(ppmZ°C )との関係を示す図である。
[図 18]図 18は、 SiN/SiO /IDT/LiNbO積層構造において、 IDTを含む電極
2 3
が A1カゝらなる場合の電極の厚みと弾性境界波の周波数温度係数 TCFm(ppmZ°C )との関係を示す図である。
[図 19]図 19は、 SiN/SiO /IDT/LiNbO積層構造における IDTが Alからなる場
2 3
合の、 SiOの厚みと、 SH型弾性境界波の基本モード（SH0)及び高次モードとの関
2
係を示す図である。
[図 20]図 20は、 SiN/SiO /IDT/LiNbO積層構造における IDTが Auからなる
2 3
場合の、 SiOの厚みと、 SH型弾性境界波の基本モード（SH0)及び高次モードとの
2
関係を示す図である。
[図 21]図 21は、 SiN/SiO /IDT/LiNbO積層構造において、 LiNbOのォイラ
2 3 3 一角の 0と、弾性境界波の音速 Vm(mZ秒）との関係を示す図である。
[図 22]図 22は、 SiN/SiO /IDT/LiNbO積層構造において、 LiNbOのォイラ 一角の Θと、弾性境界波の電気機械結合係数 κ2 (%)との関係を示す図である。
[図 23]図 23は、 SiN/SiO /IDT/LiNbO積層構造において、 LiNbOのォイラ
2 3 3 一角の 0と、弾性境界波の伝搬損失 a m (dBZ )との関係を示す図である。
[図 24]図 24は、 SiN/SiO /IDT/LiNbO積層構造において、 LiNbOのォイラ
2 3 3 一角の Θと、弾性境界波の周波数温度係数 TCFm (ppmZ°C)との関係を示す図で ある。
[図 25]図 25は、 SiN/SiO /IDT/LiNbO積層構造において、 LiNbOのォイラ
2 3 3 一角の φと、弾性境界波の音速 Vm (mZ秒）との関係を示す図である。
[図 26]図 26は、 SiN/SiO /IDT/LiNbO積層構造において、 LiNbOのォイラ
2 3 3 一角の φと、弾性境界波の電気機械結合係数 κ2 (%)との関係を示す図である。
[図 27]図 27は、 SiN/SiO /IDT/LiNbO積層構造において、 LiNbOのォイラ
2 3 3 一角の φと、弾性境界波の伝搬損失 a m (dB/ λ )との関係を示す図である。
[図 28]図 28は、 SiN/SiO /IDT/LiNbO積層構造において、 LiNbOのォイラ
2 3 3 一角の φと、弾性境界波の周波数温度係数 TCFm (ppmZ°C)との関係を示す図で ある。
[図 29]図 29は、 SiN/SiO /IDT/LiNbO積層構造において、 LiNbOのォイラ
2 3 3 一角の φと、弾性境界波の音速 Vm (mZ秒）との関係を示す図である。
[図 30]図 30は、 SiN/SiO /IDT/LiNbO積層構造において、 LiNbOのォイラ
2 3 3 一角の φと、弾性境界波の電気機械結合係数 κ2 (%)との関係を示す図である。
[図 31]図 31は、 SiN/SiO /IDT/LiNbO積層構造において、 LiNbOのォイラ
2 3 3 一角の φと、弾性境界波の伝搬損失 a m (dB/ λ )との関係を示す図である。
[図 32]図 31は、 SiN/SiO /IDT/LiNbO積層構造において、 LiNbOのォイラ
2 3 3 一角の φと、弾性境界波の周波数温度係数 TCFm (ppmZ°C)との関係を示す図で ある。
[図 33]図 33は、 SiN/SiO /IDT/LiNbO積層構造において、 IDTが Auからなり
2 3
、 LiNbO基板のオイラー角が（0° , 30° , φ )である場合の φと、弾性境界波の音
3
速 Vm (mZ秒）との関係を示す図である。
[図 34]図 34は、 SiN/SiO /IDT/LiNbO積層構造において、 IDTが Auからなり 、 LiNbO基板のオイラー角が（0° , 30° , φ )である場合の φと、弾性境界波の電
3
気機械結合係数 κ2(%)との関係を示す図である。
[図 35]図 35は、 SiN/SiO /IDT/LiNbO積層構造において、 IDTが Auからなり
2 3
、 LiNbO基板のオイラー角が（0° , 30° , φ )である場合の φと、弾性境界波の伝
3
搬損失 a m (dBZ λ )との関係を示す図である。
[図 36]図 36は、 SiN/SiO /IDT/LiNbO積層構造において、 IDTが Auからなり
2 3
、 LiNbO基板のオイラー角が（0° , 30° , φ )である場合の φと、弾性境界波の周
3
波数温度係数 TCFm (ppm/°C)との関係を示す図である。
[図 37]図 37は、 SiN/SiO /IDT/LiNbO積層構造において、 IDTが Auからなり
2 3
、 LiNbO基板のオイラー角が（ φ , 30° , 0° )である場合の φと、弾性境界波の音
3
速 Vm (mZ秒）との関係を示す図である。
[図 38]図 38は、 SiN/SiO /IDT/LiNbO積層構造において、 IDTが Auからなり
2 3
、 LiNbO基板のオイラー角が（ φ , 30° , 0° )である場合の φと、弾性境界波の電
3
気機械結合係数 κ2(%)との関係を示す図である。
[図 39]図 39は、 SiN/SiO /IDT/LiNbO積層構造において、 IDTが Auからなり
2 3
、 LiNbO基板のオイラー角が（ φ , 30° , 0° )である場合の φと、弾性境界波の伝
3
搬損失 o m (dBZ λ )との関係を示す図である。
[図 40]図 40は、 SiN/SiO /IDT/LiNbO積層構造において、 IDTが Auからなり
2 3
、 LiNbO基板のオイラー角が（ φ , 30° , 0° )である場合の φと、弾性境界波の周
3
波数温度係数 TCFm (ppm/°C)との関係を示す図である。
[図 41]図 41は、本発明の一実施形態に係る弾性境界波共振子において、 SiNと Si Oの厚みが、 SiN/SiO = 3000nmZ500nmの割合とされている場合の共振特性
2 2
を示す図である。
[図 42]図 42は、本発明の一実施形態に係る弾性境界波共振子において、 SiNと Si Oの厚みが、 SiN/SiO = 3000nmZ200nmの割合とされている場合の共振特性
2 2
を示す図である。
[図 43]図 43は、本発明の一実施形態に係る弾性境界波共振子において、 SiNと Si Oの厚みが、 SiN/SiO = 3000nmZl00nmの割合とされている場合の共振特性 を示す図である。
[図 44]図 44は、本発明の一実施形態に係る弾性境界波共振子において、 SiNと Si Oの厚みが、 PSi/SiO = 3000nmZ500nmの割合とされている場合の共振特性
2 2
を示す図である。
[図 45]図 45は、本発明の一実施形態に係る弾性境界波共振子において、 SiNと Si Oの厚みが、 PSi/SiO = 3000nmZ200nmの割合とされている場合の共振特性
2 2
を示す図である。
[図 46]図 46は、本発明の一実施形態に係る弾性境界波共振子において、 SiNと Si Oの厚みが、 PSi/SiO = 3000nmZl00nmの割合とされている場合の共振特性
2 2
を示す図である。
[図 47]図 47は、 SiN/SiO /iDT/LiNbO積層構造において、 SiO膜の厚みを
2 3 2 変化させた場合の周波数温度係数 TCF (ppm/°C)の変化を示す図である。
[図 48]図 48は、 PSi/SiO /IDT/LiNbO積層構造において、 SiO膜の厚みを
2 3 2
変化させた場合の周波数温度係数 TCF (ppm/°C)の変化を示す図である。
[図 49]図 49は、 SiN/SiO /IDT/ 15° Yカット X伝搬 LiNbO基板において、 ID
2 3
Tが Alからなり、 SiOの厚みが 0. 5え、 IDTの厚みが 0. 05 λである場合の SH型弹
2
性境界波、 Ρ波成分及び SV波成分の変位分布を示す図である。
[図 50]図 50は、 SiN/SiO /IDT/ 15° Yカット X伝搬 LiNbO基板において、 ID
2 3
Tが Al力もなり、 SiOの厚みが 0. 5え、 IDTの厚みが 0. 10 λである場合の SH型弹
2
性境界波、 Ρ波成分及び SV波成分の変位分布を示す図である。
[図 51]図 51は、 SiN/SiO /IDT/ 15° Yカット X伝搬 LiNbO基板において、 ID
2 3
Tが Auからなり、 SiOの厚みが 0. 5え、 IDTの厚みが 0. 05 λである場合の SH型
2
弾性境界波、 Ρ波成分及び SV波成分の変位分布を示す図である。
符号の説明
10…弾性境界波装置
11· ··第 1の媒質
12· ··第 2の媒質
13· ··第 3の媒質 14a, 14b…電極指
15, 16…反射器
発明を実施するための最良の形態
[0041] 以下、図面を参照しつつ本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明 を明らかにする。
[0042] なお、本明細書において、オイラー角、結晶軸及び等価なオイラー角の意味は以 下の通りとする。
[0043] 才イラ一角
本明細書において、基板の切断面と境界波の伝搬方向を表現するオイラー角（ φ , θ, φ )は、文献「弾性波素子技術ハンドブック」（日本学術振興会弾性波素子技術 第 150委員会、第 1版第 1刷、平成 3年 1月 30日発行、 549頁)記載の右手系ォイラ 一角を用いた。すなわち、 LNの結晶軸 X、 Y、 Ζに対し、 Ζ軸を軸として X軸を反時計 廻りに φ回転し Xa軸を得る。次に、 Xa軸を軸として Z軸を反時計廻り〖こ Θ回転し 軸を得る。 Xa軸を含み、 Z' 軸を法線とする面を基板の切断面とした。そして、 7! 軸 を軸として Xa軸を反時計廻りに φ回転した軸 X' 方向を境界波の伝搬方向とした。
[0044] 結晶軸
また、オイラー角の初期値として与える LiNbOの結晶軸 X、 Y、 Ζ軸を c軸と平行と
3
し、 X軸を等価な 3方向の a軸のうち任意の 1つと平行とし、 Y軸は X軸と Z軸を含む面 の法線方向とする。
[0045] 等価なオイラー角
なお、本発明における LiNbOのオイラー角（ φ , θ , φ)は結晶学的に等価であれ
3
ばよい。例えば、文献（日本音響学会誌 36卷 3号、 1980年、 140〜145頁）によれ ば、 LiNbOは三方晶系 3m点群に属する結晶であるので、〔4〕式が成り立つ。
3
[0046] F( , Θ, (^)=F(60° -φ, - θ, φ)
=F(60° + , - θ , 180° -φ)
=F , 180° + θ , 180° -φ)
=F( , θ , 180。 +φ) 〔4〕 ここで、 Fは、電気機械結合係数 k 2、伝搬損失、 TCF、 PFA、ナチュラル一方向性 などの任意の境界波特性である。 PFAのナチュラル一方向性は、例えば伝搬方向を 正負反転してみた場合、符号は変わるものの絶対量は等しいので実用上等価である と考える。なお、文献 7は表面波に関するものであるが、境界波に関しても結晶の対 称性は同様に扱える。
[0047] 例えば、オイラー角（30° , θ , φ )の境界波伝搬特性は、オイラー角（90° , 180 ° — 0 , 180° - φ )の境界波伝搬特性と等価である。また、例えば、オイラー角（3 0° , 90° , 45° )の境界波伝搬特性は、表 1に示すオイラー角の境界波伝搬特性 と等価である。
[0048] また、本発明にお 、て計算に用いた導体の材料定数は多結晶体の値である力 ェ ピ膜などの結晶体にぉ 、ても、膜自体の結晶方位依存性より基板の結晶方位依存 性が境界波特性に対して支配的であるので、〔4〕式により、実用上問題ない程度に 同等の境界波伝搬特性が得られる。
[0049] [表 1]
φ ( ° ) θ (。 ) （。 )
30 90 225
30 270 135
30 270 315
90 90 135
90 90 315
90 270 45
90 270 225
150 90 45
150 90 225
150 270 135
150 270 315
210 90 135
210 90 315
210 270 45
210 270 225
270 90 45
270 90 225
270 270 135
270 270 315
330 90 135
330 90 315
330 270 45
330 270 225
[0050] 図 1は、本発明の一実施形態に係る弾性境界波装置の電極構造を示す模式的平 面断面図であり、図 2は、弹'性境界波装置の正面断面図である。
[0051] 本実施形態の弹性境界波装置 10では、圧電性を有する第 1の媒質 11上に第 3の 媒質 13及び、第 2の媒質 12がこの順序で積層されている。そして、第 1の媒質 11と 第 3の媒質 13との界面に、 IDT14及び反射器 15, 16が配置されている。すなわち、 第 1,第 3の媒質 11, 13間の界面に電極が配置されている。
[0052] IDT14は、複数本の電極指 14aと複数の電極指 14bとが互いに間挿し合うように配 置されている構造を有する。複数本の電極指 14aは、 1方のバスバーに電気的に接 続されており、複数本の電極指 14bが他方のバスバーに電気的に接続されている。 なお、本実施形態では、 IDT14には、交叉幅重み付が施されている。
[0053] 他方、反射器 15, 16は、 IDT14における電極指 14a, 14bが延びる方向と直交す る方向の外側、すなわち、弾性境界波伝搬方向両側に配置されている。 IDT15, 16 は、弾性境界波伝搬方向と直交する方向に延びる複数本の電極指の両端を短絡し た構造を有する。なお、ここでは両端が短絡された反射器を例示したが、両端が開放 端となった OPEN反射器を利用してもょ 、。
[0054] 弾性境界波装置 10では、利用する遅い横波の音速が相対的に遅い第 3の媒質 13 力 音速が相対的に速い第 1,第 2の媒質 11, 12により挟持されている。従って、弾 性境界波の振動エネルギーが、相対的に音速が遅い第 3の媒質 13に閉じ込められ 、伝搬され得る。すなわち、第 2,第 3の媒質 12, 13間の界面と、第 1,第 3の媒質 11 , 13間の界面との間に、弾性境界波の振動エネルギーが閉じ込められることにより、 弾性境界波が上記電極指 14a, 14bと直交する方向であって、 IDT14が形成されて V、る面の面方向に伝搬される。
[0055] 本実施形態では、第 1の媒質 11は、圧電体としての 15° Yカット X伝搬、オイラー 角で（0° , 105° , 0° )の LiNbO力もなる。第 2の媒質 12は、非導電物質としての
3
SiNからなる。また、第 3の媒質 13は SiOからなる。
2
[0056] IDT14及び反射器 15, 16は AUりも密度が大きい金属を用いて構成されている。
すなわち、 IDT14は、密度 p力 ¾000〜21500kgZm3の範囲にある金属を用いて 構成されている。また、 IDT14の厚み HIが、 IDT14の電極指ピッチをえとしたときに 、 0. 006 λ≤H1≤0. 2 の範囲とされており、第 3の媒質 13の厚み H2力 HK H2≤0. 7えの範囲とされている。従って、低損失であり、小型化を進めることができ 、弾性境界波の電気機械結合係数 K2が大きぐ高次モードスプリアスの影響が生じ 難い、良好な特性を有する弾性境界波装置 10を構成することができる。これを、具体 的な実験例に基づき説明する。
[0057] まず、弾性境界波装置において IDTを構成する電極材料として従来から、慣用さ れている A1と、 AUりも密度が大きい金属である Cu、 Agまたは Auを用いた場合の電 極の厚みと、弾性境界波の音速、電気機械結合係数 K2、伝搬損失 a m及び周波数 温度係数 TCFとの関係を求めた。結果を図 3〜図 18に示す。
[0058] なお、図 3図〜 18の結果を求めるに際しては、 SiN/SiO /IDT/ 15° Yカット X
2
伝搬 LiNbO積層構造において、第 3の媒質である SiOの厚みを 0. 5えとし、第 1,
3 2
第 2の媒質の厚みは無限大とした。また、図 3〜図 18においては、 U2は SHを主成 分とする弾性境界波の結果を示し、 U3は P + SV成分を主体とする弾性境界波の結 果を示す。
[0059] オイラー角（0° , 105° , 0° )、すなわち 15° Yカット X伝搬の LiNbO基板では
3
、 SV+P型弾性境界波と圧電性との結合が弱いため、 SV+P型境界波はほとんど 励振されず、 SH波型境界波が弾性境界波として利用される主モードとなる。
[0060] なお、上記図 3〜図 18についての結果は、「A method for estimating optimal cuts and propagation directions for
excitation and propagation directions for excitation of piezoelectric surface wavesj (J.J.Campbell and W.R.Jones, IEEE Trans. Sonics and
Ultrason., Vol.SU- 15(1968) pp.209- 217)に開示されている手法に基づいて計算され た値である。
[0061] なお、開放境界の場合には、第 2の媒質 12と、第 3の媒質 13との境界、第 3の媒質 13と IDT14との境界、 IDT14と第 1の媒質 11との境界の各境界における変位、電位 、電束密度の法線成分、上下方向の応力が連続であり、第 2の媒質 12と第 1の媒質 11の厚みを無限とし、導体である IDT電極 14の比誘電率を 1として上記音速及び伝 搬損失を求めた。また、短絡境界の場合には、第 3の媒質 13と IDT14との境界及び I DT14と第 1の媒質 11との境界における電位が 0として上記音速及び伝搬損失を求 めた。電気機械結合係数 K2は、下記の式（1)により求めた。なお、式（1)においては Vfは開放境界における音速を示し、 Vは短絡境界における音速を示す。
K2 = 2 X I Vf— V I Zvf…式（1) [0062] 他方、周波数温度係数 TCFは、 20°C、 25°C、及び 30°Cにおける位相速度 Vに基 づいて下記の式（2)により求めた。
TCF= (V〔30°C〕 -V[20°C] ) /V [25°C] /10°C - a s
…式 (2)
[0063] なお、 a sは弾性境界波伝搬方向における第 1の媒質 11の線膨張係数である。
[0064] また、任意のオイラー角〔 φ , θ , φ〕におけるパワーフロー角 PFAは、 φ — 0. 5° 、 φ、 φ +Ο. 5° における位相速度 Vにより下記の式（3)を用いて求めた。
PFA=tan"1{V[ (^ ]"1 X (ν[ +0.5° 〕一 ν〔φ— 0.5。 〕）}…式（3) [0065] 回転 Υ板 X伝搬の LiNbOにおける縦波、速 、横波及び遅 、横波の音速は、それ
3
ぞれ、 6547、 4752及び 403 lmZ秒である。 SiO 2の縦波及び遅い横波の音速は、 それぞれ、 5960及び 3757mZ秒である。 SiNの縦波及び遅い横波の音速は、それ ぞれ、 10642及び 5973mZ秒である。
[0066] 図 3〜図 6及び図 11〜図 14から、いずれの金属からなる電極を用いた場合におい ても SH型弾性境界波の音速力 縦波、速い横波及び遅い横波のうち最も遅い波で ある 4031mZ秒以下の音速である膜厚において、 SH型境界波の伝搬損失 a mは 0となっていることがわ力る。
[0067] A1は相対的に密度 pが小さいため、弾性境界波の音速は 4031mZ秒以下となり 、伝搬損失 a mを 0とするための電極膜厚は厚くならざるを得ないことがわかる。他方 、 AUりも密度の大きい導体である Cu、 Agまたは Auを用いた場合には、 AUりも薄 い膜厚の IDTを用いて、伝搬損失 a mを 0とし得ることがわかる。図 3〜図 6によれば 電極密度が大きいほどその金属における伝搬損失 a m=0となる膜厚領域において 、 SH型境界波の音速と P + SV型境界波の音速を離間できる条件が存在することが 分かる。これに対し、 A1ではその条件が存在しないことが分かる。
[0068] 電極厚みが厚くなると、 IDT14や反射器 15, 16の電極指の存在する部分と、存在 しない部分との高さが大きく異なることとなる。そのため、 IDT14や反射器 15, 16が 形成されている部分上に、スパッタリングや蒸着などにより、第 3の媒質 13や第 2の媒 質 12を形成すると、カバレッジが十分でなくなり、第 3の媒質 13や第 2の媒質 12に亀 裂が生じるおそれがあった。また、成膜時間が長くなるため、第 3の媒質 13及び第 2 の媒質 12の形成コストが高くなりがちである。
[0069] これに対して、上記のように、 AUりも密度の大きな金属である Cu、 Agまたは Auを 用いた場合、電極厚みを薄くすることができるので、上記のような問題を回避すること ができる。また、図 3〜図 6によれば、電極密度が大きいほど、伝搬損失 a mが 0であ る領域において SH型境界波の音速と P + SV型境界波の音速を離間する条件が存 在するのに対し、 A1ではその条件が存在しないことがわかる。従って、 SH型境界波 を主モードとして利用する場合、 AUりも密度の大きい金属を用いてその膜厚を 0. 0 06 λ〜0. 2えの範囲にすることにより不要モードとなる P + SV型境界波によるスプリ ァスを抑制することができる。
[0070] また、図 7〜図 10から明らかなように、相対的に密度が大きい導体を用いた場合に 、より大きな電気機械結合係数 Κ2を得ることができることがわかる。密度が大きい導体 を用いて構成された IDT14では、導体自体が非常に低音速であるため、 IDT14付 近に振動エネルギーが集中する。さらに、第 1の媒質 11を圧電体により構成し、 IDT 14を圧電体に接するように形成した場合、圧電体に分布するエネルギーも増加し、 より一層大きな電気機械結合係数 Κ2を得ることができる。
[0071] なお、伝搬角により電気機械結合係数 Κ2を調整する設計方法が従来より知られて いるが、大きな電気機械結合係数 Κ2が得られると、電気機械結合係数 Κ2の調整範 囲が拡がり、設計の自由度をより一層高めることができる。
[0072] また、電極として、 Ptを用いた場合には、 Auを用いた場合とほぼ同等の結果が得ら れた。もっとも、 Ptを用いた場合、 Auを用いた場合に比べて密度が若干高くなるため 、IDT14付近への振動エネルギーがより強く集中する傾向があった。
[0073] また、図 49〜図 51は、 IDT14力 0. 05えの厚みの Al、 0. ΙΟ λの厚みの A1及び 0. 05 λの厚みの Auカゝらなる場合の SH型弾性境界波の変位分布を示す図である。 図 49から明らかなように、 0. 05えの厚みの A1により IDT14が構成されている場合に は、第 1の媒質である LiNbO側に振動エネルギーが放射しており、媒質間の境界部
3
への弾性境界波の閉じ込めが十分でないことがわかる。また、図 50から明らかなよう に、 0. 10 λの厚みの A1により IDT14が構成されている場合には、振動エネルギー の放射が抑制されているが、第 1の媒質 11を構成している LiNbO側へは、図示はさ れていないが 5 λ以上、第 2の媒質である SiN側へは 1. 2 λ程度の厚みの範囲で、 振動エネルギーが分布している。従って、第 1,第 2の媒質の厚みを厚くしなければ ならないことがわかる。
[0074] これに対して、図 51に示すように、 0. 05えの厚みの Auにより IDT14が構成されて いる場合、厚みが 0. 05えと薄いにも力力わらず、振動エネルギーは LiNbO側には
3
0. 9え、 SiN側には 0. 9えの厚みの部分にだけ分布しているにすぎない。すなわち 、境界波の振動エネルギーの閉じ込め効率が高いことがわかる。また、 AUりも密度 が大きい Auにより IDT14が形成されている場合、第 2の媒質である SiN及び第 1 の媒質である LiNbOのいずれをも薄くすることができるので、弾性境界波装置の低
3
背化及び低コストィ匕を果たすことができる。
[0075] なお、 SiOの密度は、 2210kg/m3,横波の音響特性インピーダンスは 8. 3 X 106
2
kg' sZm2であり、 A1の密度は、 2699kgZm3、横波の音響特性インピーダンスは 8. 4 X 106kg' sZm2であり、 Cuの密度は、 8939kgZm3、横波の音響特性インピーダ ンスは 21. 4 X 106kg' s/m2であり、 Agの密度は、 10500kg/m3,横波の音響特 性インピーダンスは 18. 6 1061¾ ' 5/1112でぁり、八11の密度は、 19300kgZm3、横 波の音響特性インピーダンスは 24. O X 106kg' sZm2である。
[0076] SiOと A1の密度差及び音響特性インピーダンス差が小さいので、第 3の媒質 13が
2
SiOにより、 IDT14が A1により構成されている場合には、ストリップの反射係数は小
2
さい。従って、反射器 15, 16において十分な反射係数を得るには、多数のストリップ 本数が必要となり、素子サイズが大型化し、好ましくない。また、 IDT14のストリップ反 射量が小さい場合には、縦結合共振子型フィルタでは、シエープファクタが劣化した り、 EWC型 SPUDTを用いたトランスバーサル型フィルタでは、 SPUDTの方向性が 劣化するため、好ましくない。
[0077] これに対して、 SiOと Auとの密度差及び音響特性インピーダンス差は十分に大き
2
い。従って、 SiO力 なる第 3の媒質 13と、 Au力 なる IDT14を形成した場合、 IDT
2
14におけるストリップの反射係数は十分な大きさとされ得る。また、反射器 15, 16に ついても、少ないストリップ本数で十分な反射係数を得られることになり、シエープファ クタに優れた縦結合共振子型フィルタを形成することができ、かつ方向性の大きな S PUDTを形成することが可能となる。
[0078] 上記実施形態の弾性境界波装置 10においては、第 3の媒質 13が一定の厚みを有 し、その上下に、第 2の媒質 12—第 3の媒質 13間の界面及び第 3の媒質 13—第 1の 媒質 11間の界面が形成されているので、第 3の媒質 13の厚みが厚くなると、両界面 間に閉じ込められて伝搬する高次モードが発生する。
[0079] 前述したように、オイラー角（0° , 105° , 0° )の LiNbO基板では、 SV+P型境
3
界波はほとんど励振せず、 SH型境界波が主モードとなり、スプリアス応答となる高次 モードも、 SH型成分が主体の高次モードが強く励振される。従って、 SH型の高次モ ードの抑制が重要である。上記 3種類の媒質 11〜 13を積層してなる積層体を用 、た 弾性境界波装置では、第 3の媒質 13を薄くすると、第 3の媒質 13の上下の界面間に 閉じ込められて伝搬する高次モードをカットオフすることができ、該高次モードを抑圧 することができる。
[0080] 図 19及び図 20は、 IDTがそれぞれ、 A1及び Auからなる場合の高次モードと SiO
2 層の厚みとの関係を示す。なお、 SiNZSiO /iDT/LiNbO積層構造において、
2 3
LiNbOのオイラー角は（0。 ， 105。 ， 0。 ）とし、 IDTの膜厚は 0. 05えとした。
3
[0081] 図 19から明らかなように、 A1力もなる IDTを用いた場合、 SiOの厚みが 0. 9 λ以下
2
では、 SH型境界波高次モードスプリアスがカットオフされることになる。他方、 Auから なる IDTを用いた場合には、図 20に示すように、 SiOの厚みが 0. 7 λ以下であれば
2
、 SH型境界波の高次モードをカットオフし得ることがわかる。従って、密度が大きい A uにより電極を形成した場合、高次モードをカットし得る SiO、すなわち、第 3の媒質 1
2
3の厚みをより薄くすることができ、弾性境界波装置の小型化を図り得ることがわかる
[0082] これは、密度の大きい導体を用いた場合は、第 3の媒質 13及び IDT14付近への 振動エネルギーが集中しやすくなり、高次モードが生じやすぐ第 3の媒質 13の厚み を薄くすることが望ましいことによる。また、図 20から明らかなように、第 3の媒質 13を 薄くした場合、主モードである SH0と、例えば SH1で示される高次モードの音速が離 れるため、主モードと高次モードとの応答周波数を離すことができ、望ましい。
[0083] 図 20から明らかなように、 Au、すなわち AUりも密度の大きな金属を用いて IDT14 を形成した場合には、第 3の媒質 13の厚みを 0. 7 λ以下とすれば、高次モードを力 ットオフすることができる。もっとも、製造ばらつきに対応したり、広い周波数帯域で高 次モードをカットオフするには、第 3の媒質 13の厚みを 0. 5 λ以下とすることがより望 ましい。
[0084] なお、上記のように、 SH型境界波が主モードである場合について説明した力 Ρ + SV型境界波が主モードとなる場合には、 P + SV型の高次モードが強く励振されるこ とになる。従って、 P + SV型の高次モードを抑制することが必要である。 P + SV型の 高次モードも、 SH型境界波の高次モードの場合と同様に、第 3の媒質 13の厚みを 薄くすることにより抑制することができ、かつ高次モードの応答周波数と主モードの応 答周波数を同様に遠ざけることが可能となる。
[0085] P + SV型境界波の場合においても、第 3の媒質 13の厚みを 0. 7 λ以下とすること により主モードと高次モードの応答周波数を十分に離すことができ、より好ましくは、 0 . 5 λ以下とすることが望ましい。
[0086] なお、 P + SV型境界波が主モードとなる条件は、例えば 120° Υカット X伝搬、オイ ラー角（0° , 30° , 0° )の LiNbO基板を用いることにより容易に得ることができる。
3
[0087] 図 21〜図 24は、第 1の媒質 11である LiNbOのオイラー角（0。 ， Θ， 0。 ）の0と
3
、弾性境界波の音速、電気機械結合係数 K2、伝搬損失、及び周波数温度係数 TCF との関係を示す各図である。なお、図 21〜図 24において、 U2は SH成分を主体とす る境界波の結果であり、 U3は P + SV成分を主体とする境界波の結果である。なお、 これらの結果を求めた条件は以下の通りである。
[0088] 積層構造の詳細： SiNZSiO /iDT/LiNbO。すなわち、第 1の媒質 11が LiNb
2 3
O、第 2の媒質 12が SiN、第 3の媒質 13が SiOである。
3 2
[0089] ここで、第 2の媒質 12の SiNの厚みを無限大、第 1の媒質 11の厚みを無限大とし、 第 3の媒質 13である SiOの厚みは 0. 5えとし、 IDT14は Auからなり、その厚みは 0
2
. 07 λとした。
[0090] 図 21〜図 24から明らかなように、オイラー角の 0が 114° 近傍において、 P + SV 型境界波によるスプリアスが小さぐ SH型境界波の電気機械結合係数 Κ2が大きくな る条件が存在することがわかる。 [0091] すなわち、好ましくは、オイラー角の Θ力 92° > θ > 114° の範囲では、 P + SV 型境界波の電気機械結合係数 K2が 1%以下となり、より好ましくは、オイラー角の Θ 力 S96° > Θ〉111° の範囲では、 P + SV型境界波の電気機械結合係数 K2が 0. 5 %以下となることがわかる。さらに好ましくは、 100° > Θ > 108° の範囲では、 P + SV型境界波の電気機械結合係数 K2が 0. 1%以下となり、さらに、 0 = 104° にお いて、 P + SV型境界波の電気機械結合係数 K2が 0となり最適であり、かつ SH型境 界波の電気機械結合係数 K2が 14%と大きくなることがわ力る。
[0092] 図 25〜図 28は、図 21〜図 24と同様にして求められたオイラー角（0° , 104° ,
Φ )の Φと、弾性境界波の音速、電気機械結合係数 K2、伝搬損失及び周波数温度 係数 TCFとの関係を示す各図である。
[0093] オイラー角の φは、弾性境界波の基板上の伝搬方向を表している。
[0094] 図 25〜図 28より、オイラー角の φを 0° 〜60° の範囲とすることにより、 SH型境界 波の電気機械結合係数を 0. 1〜17. 8%の範囲で調整し得ることがわかる。この付 近において、スプリアスとなる P + SV型境界波の電気機械結合係数 Κ2は、 φ =0° でほぼ 0%であり、 φ = 30° で 0. 4%、 φ =40° で 0. 7%、 φ = 50° で 1. 4%と/ J、 さいことがわかる。
[0095] φが 60° より大きいと、 P + SV型の電気機械結合係数 K2は 2. 6%以上となり、 SH 型境界波の電気機械結合係数 K2は 0. 1%以下と小さくなる。従って、 P + SV型境界 波を主モードとして利用し得ることがわかる。
[0096] 図 29〜図 32は、図 21〜図 24として同様にして求められた、但しオイラー角（ φ , 1 04° , 0° )の0と、弾性境界波の音速、電気機械結合係数 Κ2、伝搬損失及び周波 数温度係数 TCFとの関係を示す各図である。
[0097] 図 29〜図 32と、結晶の対称性により、好ましくは、オイラー角 25° > > 25° 及び 95° > > 145° の範囲において、 P + SV型境界波の電気機械結合係数 Κ2 力 1%以下となり、より好ましくは、オイラー角の φがー 19° > > 19° 及び 101° > > 139° の範囲において、 P+SV型の境界波の電気機械結合係数 K2が 0. 5 %以下となり、さらに好ましくは、 φがー 8° 〉 φ >8。 及び 112° > > 128° の 範囲において、 P + SV型境界波の電気機械結合係数 K2が 0. 1%以下となり、ォイラ 一角の φ = 0° 及び φ = 120° にお 、て、 Ρ + SV型境界波の電気機械結合係数 Κ 2がほぼ 0%となり、最適でありかつ SH型境界波の電気機械結合係数 Κ2は 16. 7% 以上と大きくなることがわかる。
[0098] また、図 21〜図 24から、 Θ = 30° 近傍において、 SH型境界波によるスプリアスが 小さぐ P + SV型境界波の電気機械結合係数 Κ2の大きな条件が存在することがわか る。
[0099] オイラー角の 0力 S15° > θ >41° の場合、 SH型境界波の電気機械結合係数 K2 力 1%以下となり、 21° > Θ > 38° の範囲では、 SH型境界波の電気機械結合係 数 K2が 0. 5%以下となり、より望ましいことがわかる。
[0100] さらに、 26° > Θ > 34° の範囲では、 SH型境界波の電気機械結合係数 K2が 0.
1%以下となり、より一層望ましぐまたオイラー角 Θ = 30° において、 SH型境界波 の電気機械結合係数 K2がほぼ 0%となり最適であり、かつ P + SV型境界波の電気機 械結合係数 K2が 4%以上と大きくなることがわかる。
[0101] 図 33〜図 36は、図 21〜図 24と同様にして求められた、オイラー角（0° , 30° ,
Φ )の Φと、弾性境界波の音速、 K2、伝搬損失及び周波数温度係数 TCFとの関係を 示す各図である。
[0102] 図 33〜図 36及び結晶の対称性により、オイラー角の φがー 35° > φ > 35° の範 囲では、 SH型境界波の電気機械結合係数 Κ2が 1%以下となり、 20° > φ > 20 ° では、 SH型境界波の電気機械結合係数 Κ2が 0. 5%以下となりより好ましいことが わかる。また、—8° > φ >8。 の範囲では、 SH型境界波の電気機械結合係数 Κ2 が 0. 1%以下となり、より一層望ましぐ φ =0° の場合には、 SH型境界波の電気機 械結合係数 Κ2がほぼ 0%となり、最適であり、かつ P + SV型境界波の電気機械結合 係数 Κ2が 4. 4%以上と大きくなることがわかる。
[0103] なお、オイラー角（0° , 30° , 0° )付近で、 P + SV型境界波を利用する場合、伝 搬角 φを 35° 以上とすると、 SH型境界波の電気機械結合係数 Κ2が大きくなり、スプ リアス応答となる。しかしながら、スプリアス応答が商品設計面で許容される場合にお いて、上記 SH型境界波を主モードとした場合と同様に、伝搬角 φにより電気機械結 合係数 Κ2を調整すればょ ヽ。 [0104] 図 37〜図 40は、図 21〜図 24の場合と同様にして求められた、但しオイラー角（ φ , 30° , 0° )の0と、弾性境界波の音速、電気機械結合係数 Κ2、伝搬損失及び周 波数温度係数 TCFとの関係を示す各図である。
[0105] 図 37〜図 40と、結晶の対称性により、オイラー角の φがー 32° > > 32° 及び 88° > > 152° の範囲では、 SH型境界波の電気機械結合係数 Κ2が 1%以下と なり、 21° > > 21° 及び 95° > > 145° の範囲では、 SH型境界波の電気 機械結合係数 Κ2が 0. 5%以下となり好ましいことがわかる。さらに、—9° > > 9° 及び 111° > > 129° の範囲では、 SH型境界波の電気機械結合係数 Κ2は 0. 1 %以下となりより好ましぐオイラー角の φが φ =0° 及び φ = 120° では、 SH型境 界波の電気機械結合係数 Κ2がほぼ 0%となり最適であり、かつ P + SV型境界波の電 気機械結合係数 Κ2は 3. 9%以上と大きくなることがわかる。
[0106] IDT電極に関しては、相対的に密度の高い第 1の金属層と、相対的に密度の低い 第 2の金属層を交互に積層してもよぐ金属の密度が 3000〜21500kgZm3である 金属層を少なくとも 1層用いて形成しておれば、上記金属層に A1層を付加して IDT を形成してもよい。
[0107] 図 41〜図 46は、上記実施形態の弾性境界波装置 10の共振特性を実際に測定し た結果を示し、図 47及び図 48は、周波数温度特性を測定した結果を示す各図であ る。
[0108] なお、図 41〜図 46及び図 47,図 48に示した結果を得た弾性境界波装置の詳細 は以下の通りである。
[0109] 第 1の媒質 l l :LiNbO、厚さ 370 /ζ πι。
3
[0110] 第 3の媒質 13 : SiO、厚さ 100 、 200 または 500應。
2
[0111] 第 2の媒質 12 : SiNもしくはポリ Si (PSi)により形成した。厚さは 3. O /z mとした。
[0112] IDT14 :AlZTiZNiZAuZNiの 5層の金属層を積層した構造を有し、 Al/Ti/
NiZAuZNiの厚みはそれぞれ、 100Zl0Zl0Z45Zl0nmとした。
[0113] IDT14の電極指の対数は 60対、反射器 15, 16の電極指の本数は 51本とした。ま た、 IDT14における交差幅は 30 λ、開口幅は 30. 4えとし、中央部の交差幅は 30 λ、弾性境界波伝搬方向両端部の交差幅は 15 λとなるように交差幅重み付けを施 した。
[0114] IDT14と反射器 15, 16との間の電極指中心間距離は 1. 6 μ mとし、 IDT14及び 反射器 15, 16における電極指ピッチは 0. とした。また、電極指のライン幅を 0 . 4 m、電極指間のスペースの境界波伝搬方向の幅方向寸法は 0. 4 mとした。
[0115] 図 41〜図 43及び図 47は第 2の媒質 12が SiNの場合の結果を、図 44〜図 46及び 図 48は第 2の媒質 12が PSiの場合の結果を示す。
[0116] 図 41〜図 46から明らかなように、 SiOの厚みと SiNの厚みを変化させた場合、 Si
2
Oの厚みとポリ Si (PSi)の厚みを変化させた場合のいずれにおいても、良好な共振
2
特性の得られることがわかる。
[0117] また、図 47及び図 48から明らかなように、 SiO膜の膜厚を変化させることにより、共
2
振周波数及び反共振周波数の温度特性 TCFを調整し得ることがわかる。特に、 SiO 膜の膜厚を厚くすることにより、周波数温度係数 TCFの絶対値を小さくすることがで
2
き、好ましいことがわかる。
[0118] なお、本発明は、図 1に示した電極構造を有する弾性境界波共振子に限定されず 、他の電極構造を有する弾性境界波共振子にも適用することができる。また、共振子 に限定されず、ラダー型フィルタ、縦結合共振器型フィルタ、横結合共振器型フィル タ、トランスバーサル型フィルタ、弾性境界波光フィルタなどの弾性境界波を利用して 構成され得る様々なフィルタ装置にも適用することができ、さらに弾性境界波光スイツ チなどのスイッチング素子にも適用することが可能である。
[0119] また、電極材料は、 Pt、 Au、 Ag、 Cuに限らず、 AUりも密度 pが大きな他の金属、 例えば Ni、 Ti、 Fe、 W、 Taなどを用いてもよい。さらに、媒質との密着性ゃ耐電力性 を高めるために、 Tiや Cr、 NiCrまたは Niなどの密着性に優れた薄い金属層を媒質 側に積層してもよぐあるいは IDT14などの電極を多層構造とし、電極を構成してい る金属層間に上記のような薄 、密着層を形成してもよ 、。
[0120] また、 1GHzを超える周波数帯で密度の大きな導体を用いて IDT14を形成した場 合には、 IDTを構成する導体の厚みが薄くなりすぎ、電極指ストリップの抵抗が大きく なるおそれがある。この場合には、密度の小さい導体と密度の高い導体、例えば A1と Auとを積層することなどにより、第 2の媒質 Z第 3の媒質 Z積層金属膜からなる IDT Z第 iの媒質とした構造とすることにより、電極の低抵抗ィ匕を図ることができる。
[0121] さらに、密度の大きな金属による IDT近傍への振動エネルギーの集中効果が得ら れるため、それによつて電気機械結合係数を大きくすることもでき、上述した実施形 態と同様の効果を得ることができる。
[0122] 第 2の媒質及び第 3の媒質を形成するに先立ち、逆スパッタ、イオンビームミリング、 反応性イオンエッチング、ウエットエッチングなどの様々な方法により、 IDTの膜厚を 調整し、それによつて周波数調整を行ってもよい。
[0123] さらに、第 3の媒質の厚みを、ミリングやエッチングなどにより薄くしたり、スパッタリン グゃ蒸着などの堆積法を用いて追加成膜して厚くしてもよぐそれによつて周波数を 調整してちょい。
[0124] 第 1〜第 3の媒質 11〜13は、前述した材料に限らず、 Si、ガラス、 SiO、 SiC、 Zn
2
0、 Ta O、チタン酸ジルコン酸鉛系セラミックス、 A1N、 Al N、 Al O、 LiTaO、 KN
2 5 2 2 3 3 などの様々な絶縁性材料、圧電性材料により構成され得る。
[0125] また、各媒質は、複数の媒質層を積層した構造であってもよい。なお、本発明にお V、ては、 IDT14は第 3の媒質よりも大幅に低音速であることが望ま 、。
[0126] IDT14と接している第 3の媒質 13または第 1の媒質 11が圧電性を有する場合には 、弾性境界波の電気機械結合係数 K2を大きくすることができ、望ましい。
[0127] 第 1の媒質 11ZIDTZ圧電体の外側に、弾性境界波装置の強度を高めるために、 腐食系ガスなどが侵入しないための保護層を形成してもよい。場合によっては、弾性 境界波装置をパッケージに封入してもよい。上記保護層としては、特に限定されず、 ポリイミド榭脂、エポキシ榭脂などの合成樹脂からなる保護層を用いてもよぐ酸ィ匕チ タンもしくは窒化アルミニウムまたは酸ィ匕アルミニウムなどの絶縁性無機材料により保 護層を形成してもよぐ Au、 Aほたは Wなどの金属により保護層を形成してもよい。

Claims

請求の範囲
[1] 圧電性を有する第 1の媒質と、
非導電物質である第 2の媒質と、
伝搬する遅い横波の音速が、前記第 1,第 2の媒質を伝搬する遅い横波よりも低音 速である第 3の媒質とが、第 1の媒質、第 3の媒質及び第 2の媒質の順に積層されて いる積層体と、
前記第 1の媒質と第 3の媒質との間に配置された IDTとを備える弾性境界波装置で あって、
前記 IDTが、密度 pの金属からなる金属層を用いて構成されており、密度 pが 30 00〜21500kgZm3の範囲にあり、
前記 IDTの厚み HIが、 IDTの電極指ピッチをえとしたときに、 0. 006 λ≤H1≤0 . 2えの範囲にあり、前記第 3の媒質の厚み H2が H1 < H2≤0. 7えの範囲にあるこ とを特徴とする弾性境界波装置。
[2] 前記第 3の媒質の厚み H2が、 H1 < H2く 0. 5えの範囲とされている、請求項 1に 記載の弾性境界波装置。
[3] 前記第 3の媒質が、 SiOまたは SiOを主成分とする材料力もなる、請求項 1または
2 2
2に記載の弾性境界波装置。
[4] 前記第 1の媒質が LiNbOからなり、第 1の媒質のオイラー角〔 φ , 0 , φ〕の φ、 0
3
及び φ力 ー25° < < 25° 、 92° < Θ < 114° 及び—60° < φ < 60° の範 囲にあることを特徴とする、請求項 1〜3のいずれか 1項に記載の弾性境界波装置。
[5] 前記第 1の媒質が LiNbOからなり、第 1の媒質のオイラー角〔 φ , 0 , φ〕の φ、 0
3
及び φ力 ー25° < < 25° 、 92° < Θ < 114° 及び 60° < < 120° の範囲 にあることを特徴とする、請求項 1〜3のいずれか 1項に記載の弾性境界波装置。
[6] 前記第 1の媒質が LiNbOからなり、第 1の媒質のオイラー角〔 φ , 0 , φ〕の φ、 0
3
及び φ力 — 32° < < 32° 、 15° < 0 < 41° 及び— 35° < < 35° の範囲 にあることを特徴とする、請求項 1〜3のいずれか 1項に記載の弾性境界波装置。
[7] 前記 IDTを構成して!/、る金属が、 Pt、 Au、 Cu、 Ag、 Ni、 Ti、 Fe、 W及び Taからな る群から選択された金属あるいは該金属を主成分とする合金である、請求項 1〜6の いずれか 1項に記載の弾性境界波装置。
[8] 前記 IDTが、相対的に密度が高い第 1の金属層と、相対的に密度が低い第 2の金 属層とが交互に積層されている構造を有する、請求項 1〜6のいずれか 1項に記載の 弾性境界波装置。
[9] 前記第 1の金属層が、前記第 1の媒質側に配置されている、請求項 8に記載の弾性 境界波装置。
[10] 前記第 1の媒質及び Zまたは第 2の媒質が、複数の媒質層を積層してなる積層体 により構成されている、請求項 1〜9のいずれか 1項に記載の弾性境界波装置。
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