CN113678371B - 弹性波装置 - Google Patents
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Abstract
一种弹性波装置,能够有效地抑制高次模式。本发明的弹性波装置(1)具备作为硅基板的支承基板(4)、设置在支承基板(4)上的氮化硅膜(5)、设置在氮化硅膜(5)上的氧化硅膜(6)、设置在氧化硅膜(6)上且使用了Y切割X传播的钽酸锂的压电体层(7)及设置在压电体层(7)上且具有多个电极指的IDT电极(3)。将由IDT电极(3)的电极指间距规定的波长设为λ时,压电体层(7)的膜厚为1λ以下,压电体层(7)的欧拉角为(0±5°的范围内,θ,0±5°的范围内)或(0±5°的范围内,θ,180±5°的范围内),压电体层(7)的欧拉角中的θ为相互等效的95.5°≤θ<117.5°或‑84.5°≤θ<‑62.5°,压电体层(7)的欧拉角中的θ与氮化硅膜(5)的膜厚的关系为表1或表2所示的组合。
Description
技术领域
本发明涉及弹性波装置。
背景技术
以往,弹性波装置广泛用于便携电话机的滤波器等。在下述的专利文献1中公开了弹性波装置的一例。在该弹性波装置中,依次层叠有支承基板、高声速膜、低声速膜及压电膜,在压电膜上设置有IDT电极(Inter Digital Transducer,叉指换能器)。通过设置上述层叠构造来提高Q值。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:国际公开第2012/086639号
发明内容
发明要解决的课题
但是,在上述的弹性波装置中,在将所使用的支承基板的面取向例如设为Si(111)等情况下,有时无法充分地抑制高次模式。
本发明的目的在于,提供一种能够有效地抑制高次模式的弹性波装置。
用于解决课题的手段
在本发明的弹性波装置的某一较宽方面中,具备:作为硅基板的支承基板;氮化硅膜,其设置在所述支承基板上;氧化硅膜,其设置在所述氮化硅膜上;压电体层,其设置在所述氧化硅膜上,并且使用了Y切割X传播的钽酸锂;以及IDT电极,其直接或间接地设置在所述压电体层上,并且具有多个电极指,在将由所述IDT电极的电极指间距规定的波长设为λ时,所述压电体层的膜厚为1λ以下,所述压电体层的欧拉角为(0±5°的范围内,θ,0±5°的范围内)或者(0±5°的范围内,θ,180±5°的范围内),所述压电体层的欧拉角中的θ是相互等效的95.5°≤θ<117.5°或-84.5°≤θ<-62.5°,所述压电体层的欧拉角中的θ与所述氮化硅膜的膜厚之间的关系是下述的表1或表2所示的组合。
[表1]
[表2]
在本发明的弹性波装置的另一较宽方面中,具备:作为硅基板的支承基板;氮化硅膜,其设置在所述支承基板上;氧化硅膜,其设置在所述氮化硅膜上;压电体层,其设置在所述氧化硅膜上,并且使用了Y切割X传播的钽酸锂;以及IDT电极,其设置在所述压电体层上,并且具有多个电极指,在将由所述IDT电极的电极指间距规定的波长设为λ时,所述压电体层的膜厚为1λ以下,所述压电体层的欧拉角为(0±5°的范围内,θ,0±5°的范围内),所述压电体层的欧拉角中的θ为117.5°≤θ<129.5°,所述压电体层的欧拉角中的θ与所述氮化硅膜的膜厚之间的关系是下述的表3所示的组合。
[表3]
在本发明的弹性波装置的又一较宽方面中,具备:作为硅基板的支承基板;氮化硅膜,其设置在所述支承基板上;氧化硅膜,其设置在所述氮化硅膜上;压电体层,其设置在所述氧化硅膜上,并且使用了Y切割X传播的钽酸锂;以及IDT电极,其设置在所述压电体层上,并且具有多个电极指,在将由所述IDT电极的电极指间距规定的波长设为λ时,所述压电体层的膜厚为1λ以下,所述压电体层的欧拉角为(0±5°的范围内,θ,0±5°的范围内),所述压电体层的欧拉角中的θ为85.5°≤θ<95.5°,所述压电体层的欧拉角中的θ与所述氮化硅膜的膜厚之间的关系是下述的表4所示的组合。
[表4]
发明效果
根据本发明的弹性波装置,能够有效地抑制高次模式。
附图说明
图1是本发明的第一实施方式的弹性波装置的俯视图。
图2是示出本发明的第一实施方式的弹性波装置的IDT电极中的一对电极指附近的沿着图1中的I-I线的正面剖视图。
图3是用于说明硅基板的(111)面的示意图。
图4是示出压电体层的欧拉角中的θ为96°的情况下的氮化硅膜的膜厚与高次模式的相位之间的关系的图。
图5是示出压电体层的欧拉角中的θ为97°≤θ≤103°的情况下的氮化硅膜的膜厚与高次模式的相位之间的关系的图。
图6是示出压电体层的欧拉角中的θ为104°≤θ≤110°的情况下的氮化硅膜的膜厚与高次模式的相位之间的关系的图。
图7是示出压电体层的欧拉角中的θ为111°≤θ≤117°的情况下的氮化硅膜的膜厚与高次模式的相位之间的关系的图。
图8是示出支承基板的传播角ψ与高次模式的相位之间的关系的图。
图9是图8的放大图。
图10是示出支承基板的传播角ψ与高次模式的相位之间的关系的图。
图11是示出本发明的第二实施方式的弹性波装置的IDT电极中的一对电极指附近的正面剖视图。
图12是示出本发明的第一实施方式及第二实施方式的弹性波装置的相位特性的图。
图13是图12的放大图。
图14是示出压电体层的欧拉角中的θ及氮化硅层的膜厚与瑞利波的相位之间的关系的图。
图15是示出压电体层的欧拉角中的θ及氧化铝层的膜厚与瑞利波的相位之间的关系的图。
图16是示出压电体层的欧拉角中的θ及氮化铝层的膜厚与瑞利波的相位之间的关系的图。
图17是示出压电体层的欧拉角中的θ为118°的情况下的氮化硅膜的膜厚与高次模式的相位之间的关系的图。
图18是示出压电体层的欧拉角中的θ为119°≤θ≤122°的情况下的氮化硅膜的膜厚与高次模式的相位之间的关系的图。
图19是示出压电体层的欧拉角中的θ为123°≤θ≤126°的情况下的氮化硅膜的膜厚与高次模式的相位之间的关系的图。
图20是示出压电体层的欧拉角中的θ为127°≤θ≤129°的情况下的氮化硅膜的膜厚与高次模式的相位之间的关系的图。
图21是示出压电体层的欧拉角中的θ为130°的情况下的氮化硅膜的膜厚与高次模式的相位之间的关系的图。
图22是示出压电体层的欧拉角中的θ为75°≤θ≤85°的情况下的氮化硅膜的膜厚与高次模式的相位之间的关系的图。
图23是示出压电体层的欧拉角中的θ为86°≤θ≤88°的情况下的氮化硅膜的膜厚与高次模式的相位之间的关系的图。
图24是示出压电体层的欧拉角中的θ为89°≤θ≤95°的情况下的氮化硅膜的膜厚与高次模式的相位之间的关系的图。
图25是示出本发明的第五实施方式的弹性波装置的IDT电极中的一对电极指附近的正面剖视图。
图26是示出压电体层的欧拉角中的θ及SiN保护膜的膜厚与瑞利波及高次模式的相位之间的关系的图。
图27是示出压电体层的欧拉角中的θ及Al2O3保护膜的膜厚与瑞利波及高次模式的相位之间的关系的图。
图28是示出压电体层的欧拉角中的θ及AlN保护膜的膜厚与瑞利波及高次模式的相位之间的关系的图。
具体实施方式
以下,通过参照附图对本发明的具体实施方式进行说明,使本发明变得清楚。
需要说明的是,本说明书所记载的各实施方式是例示性的内容,预先指出在不同的实施方式之间能够进行结构的部分置换或组合。
图1是本发明的第一实施方式的弹性波装置的俯视图。
弹性波装置1具有压电性基板2。在压电性基板2上设置有IDT电极3。通过向IDT电极3施加交流电压来激励弹性波。在压电性基板2上的IDT电极3的弹性波传播方向两侧设置有一对反射器8A及反射器8B。本实施方式的弹性波装置1是弹性波谐振器。不过,本发明的弹性波装置1不限于弹性波谐振器,也可以是具有多个弹性波谐振器的滤波器装置、包含该滤波器装置的多工器等。
IDT电极3具有相对置的第一汇流条16及第二汇流条17。IDT电极3具有一端分别与第一汇流条16连接的多个第一电极指18。此外,IDT电极3具有一端分别与第二汇流条17连接的多个第二电极指19。多个第一电极指18与多个第二电极指19相互交替插入。
IDT电极3包括从压电性基板2侧依次层叠Ti层、Al层及Ti层而成的层叠金属膜。反射器8A及反射器8B的材料也是与IDT电极3同样的材料。需要说明的是,IDT电极3、反射器8A及反射器8B的材料不限于上述。或者,IDT电极3、反射器8A及反射器8B也可以包括单层的金属膜。
图2是示出第一实施方式的弹性波装置的IDT电极3中的一对电极指附近的沿着图1中的I-I线的正面剖视图。
弹性波装置1的压电性基板2具有支承基板4、设置在支承基板4上的氮化硅膜5、设置在氮化硅膜5上的氧化硅膜6、以及设置在氧化硅膜6上的压电体层7。在压电体层7上设置有上述IDT电极3、反射器8A及反射器8B。
本实施方式的支承基板4是硅基板。支承基板4的面取向是Si(111)。这里,支承基板4的面取向是指支承基板4的压电体层7侧的面取向。Si(111)表示在具有金刚石构造的硅的晶体构造中在与由米勒指数[111]表示的晶体轴正交的(111)面中进行切割而得到的基板。需要说明的是,(111)面是图3所示的面。不过,也包括其他的在晶体学上等效的面。在本实施方式中,支承基板4的(111)面的欧拉角是(-45°,-54.7°,ψ)。这里,支承基板4的欧拉角中的ψ是支承基板4的传播角。支承基板4的传播角是指在(111)面中弹性波传播方向与硅的晶体轴[1-10]所成的角。根据晶体的对称性,成为ψ=ψ+120°。
在弹性波装置1中,构成氮化硅膜5的氮化硅是SiN,构成氧化硅膜6的氧化硅是SiO2。不过,氮化硅膜5中的氮的比率及氧化硅膜6中的氧的比率不限于上述。
压电体层7是钽酸锂层。更具体而言,对于压电体层7,使用Y切割X传播的LiTaO3。这里,在将由IDT电极3的电极指间距规定的波长设为λ时,压电体层7的膜厚为1λ以下。需要说明的是,某一层(膜)的“膜厚”是该层的厚度方向的大小,是支承基板4、氮化硅膜5、氧化硅膜6及压电体层7被层叠的方向的大小。压电体层7的欧拉角是(0±5°的范围内,θ,0±5°的范围内)或者(0±5°的范围内,θ,180±5°的范围内)。压电体层7的欧拉角中的θ是相互等效的95.5°≤θ<117.5°或-84.5°≤θ<-62.5°。
本实施方式的特征在于具有以下的结构。1)压电性基板2包括将作为硅基板的支承基板4、氮化硅膜5、氧化硅膜6及使用了Y切割X传播的钽酸锂的压电体层7依次层叠而成的层叠体。2)压电体层7的膜厚为1λ以下。3)压电体层7的欧拉角中的θ与氮化硅膜5的膜厚之间的关系是下述的表5或表6所示的组合。由此,能够抑制高次模式。以下说明其详细情况。需要说明的是,在说明表5所示的情况之后,说明表6所示的情况。
[表5]
[表6]
在具有与第一实施方式同样的层叠构造的弹性波装置中,求出了压电体层的欧拉角中的θ及氮化硅膜的膜厚与高次模式的相位之间的关系。在表5中,示出高次模式成为-70°以下而能够有效地抑制高次模式的θ及氮化硅膜的膜厚的范围。这里,弹性波装置的条件如下所述。
支承基板:材料...硅(Si),面取向...Si(111),(111)面中的欧拉角...(-45°,-54.7°,46°)
氮化硅膜:膜厚...0.0005λ以上且1.5λ以下
氧化硅膜:膜厚...0.15λ
压电体层:材料...Y切割X传播的LiTaO3,膜厚...0.2λ,欧拉角...(0°,96°≤θ≤117°,0°)
IDT电极:材料...从压电性基板侧依次为Ti/Al/Ti,各层的膜厚...从压电性基板侧依次为0.006λ/0.05λ/0.002λ
IDT电极的波长λ:2μm
需要说明的是,在图4~图7中,示出使压电体层的欧拉角中的θ在96°≤θ≤117°的范围内变化的情况下的结果。需要说明的是,例如在θ为θ1时具有抑制高次模式等的杂散的效果的情况下,可知如果在θ1±0.5°程度的范围内,则具有同样的效果。因此,在表5中,记载有从95.5°≤θ<96.5°的范围的情况到116.5°≤θ<117.5°的范围的情况。同样地,在表5以外的表中,也有时记载为θ±0.5°以内的范围。
图4是示出压电体层的欧拉角中的θ为96°的情况下的氮化硅膜的膜厚与高次模式的相位之间的关系的图。图5是示出压电体层的欧拉角中的θ为97°≤θ≤103°的情况下的氮化硅膜的膜厚与高次模式的相位之间的关系的图。图6是示出压电体层的欧拉角中的θ为104°≤θ≤110°的情况下的氮化硅膜的膜厚与高次模式的相位之间的关系的图。图7是示出压电体层的欧拉角中的θ为111°≤θ≤117°的情况下的氮化硅膜的膜厚与高次模式的相位之间的关系的图。
如图4所示,当θ为96°时,在氮化硅膜的膜厚为0.0005λ以上且0.746λ以下的范围内的情况下,高次模式的相位成为-70°以下。表5示出该结果。同样地,如图5~图7所示,表5示出在使压电体层的欧拉角中的θ从97°一度一度地变化到117°的情况下、高次模式的相位成为-70°以下的氮化硅膜的膜厚的范围。如以上那样,可知压电体层的欧拉角中的θ与氮化硅膜的膜厚之间的关系在作为表5所示的组合的本实施方式中,能够有效地抑制高次模式。能够像这样抑制高次模式被认为是由于以下的原因。
例如,谐振频率的两倍附近的高次模式是瑞利系的模式,具有传播方向成分和深度方向成分。在构成压电体层的压电体的切割角的某一固定的范围内,瑞利波的耦合系数变小。同样地,认为压电体的切割角也影响到高次模式。除此之外,认为构成支承基板的硅的面取向也影响到高次模式。因此,通过设为波到达支承基板这一程度的氮化硅膜的膜厚,认为能够抑制高次模式。
在与压电体层7的欧拉角中的θ为95.5°≤θ<117.5°的情况等效的-84.5°≤θ<-62.5°的情况下,也能够与上述同样地抑制高次模式。因此,即便在θ与氮化硅膜5的膜厚之间的关系为表6所示的组合的情况下,也能够抑制高次模式。
然而,在上述中,示出了支承基板的(111)面中的传播角ψ为46°的情况,但不限于此。通过具有以下的结构,在压电体层的欧拉角中的θ为95.5°≤θ<117.5°或-84.5°≤θ<-62.5°的情况下,能够更进一步抑制高次模式。1)氮化硅膜的膜厚为0.5λ以下,支承基板的面取向为Si(111)。2a)压电体层的欧拉角为(0±5°的范围内,θ,0±5°的范围内),在将n设为任意的整数(0、±1、±2)且压电体层的欧拉角中的θ为95.5°≤θ<117.5°或-84.5°≤θ<-62.5°时,支承基板的传播角ψ在60°±50°+120°×n的范围内。2b)压电体层的欧拉角为(0±5°的范围内,θ,180±5°的范围内),在将n设为任意的整数(0、±1、±2)且压电体层的欧拉角中的θ为95.5°≤θ<117.5°时或者θ为-84.5°≤θ<-62.5°时,支承基板的传播角ψ在0°±50°+120°×n的范围内。说明其详细情况。需要说明的是,在说明上述2a)的情况之后,对上述2b)的情况进行说明。
在具有与第一实施方式同样的层叠构造的弹性波装置中,求出了压电体层的欧拉角中的θ、氮化硅膜的膜厚及支承基板的传播角ψ与高次模式的相位之间的关系。弹性波装置的条件如下所述。
支承基板:材料...硅(Si),面取向...Si(111),(111)面中的欧拉角...(-45°,-54.7°,0°≤ψ<360°)
氮化硅膜:膜厚...0.5λ以下
氧化硅膜:膜厚...0.15λ
压电体层:材料...Y切割X传播的LiTaO3,膜厚...0.2λ,欧拉角...(0°,96°≤θ≤117°,0°)
IDT电极:材料...从压电性基板侧依次为Ti/Al/Ti,各层的膜厚...从压电性基板侧依次为0.006λ/0.05λ/0.002λ
IDT电极的波长λ:2μm
图8示出支承基板的传播角ψ与高次模式的相位之间的关系。图9是图8的放大图。这里,ψ=ψ+120°,因此,在图8中示出了ψ为0°~120°的情况。
如图8所示,与传播角ψ的大小无关,高次模式的相位小于-77°,充分地抑制了高次模式。尤其是如图9所示,可知在ψ为10°以上的情况下,高次模式的相位的值更进一步地变小。同样地,在ψ为110°以下的情况下,高次模式的相位的值更进一步地变小。可知在ψ为60°±50°+120°×n的范围内的情况下,能够更进一步地抑制高次模式。
此外,如图8所示,支承基板的传播角ψ越接近26°而变大,则高次模式的相位的值越急剧地变小,在26°≤ψ≤60°的情况下,又更进一步地抑制了高次模式的相位。同样地,ψ越接近94°而变小,则高次模式的相位的值越急剧地变小,在60°≤ψ≤94°的情况下,又更进一步地抑制了高次模式。因此,在ψ为60°±34°+120°×n的范围内的情况下,能够又更进一步地抑制高次模式。在(0°,-84°≤θ≤-63°,0°)时也是同样的。
接着,根据求出图8的关系时的弹性波装置的条件,仅使压电体层的欧拉角的(θ,ψ)中的ψ的条件不同而求出了ψ、氮化硅膜的膜厚及支承基板的传播角ψ与高次模式的相位之间的关系。
压电体层:材料...Y切割X传播的LiTaO3,膜厚...0.2λ,欧拉角...(0°,96°≤θ≤117°,180°)
图10是示出支承基板的传播角ψ与高次模式的相位之间的关系的图。
如图10所示,与传播角ψ的大小无关,高次模式的相位小于-77°,充分地抑制了高次模式。尤其是可知在ψ为-50°以上的情况下,高次模式的相位的值更进一步地变小。同样地,在ψ为50°以下的情况下,高次模式的值更进一步地变小。可知在ψ为0°±50°+120°×n的范围内的情况下,能够更进一步地抑制高次模式。
此外,如图10所示,传播角ψ越接近-34°而变大,则高次模式的相位的值越急剧地变小,在-34°≤ψ≤0°的情况下,又更进一步地抑制了高次模式的相位。同样地,ψ越接近34°而变小,则高次模式的相位的值越急剧地变小,在0°≤ψ≤34°的情况下,又更进一步地抑制了高次模式。因此,在ψ为0°±34°+120°×n的范围内的情况下,能够又更进一步地抑制高次模式。
图11是示出第二实施方式的弹性波装置的IDT电极中的一对电极指附近的正面剖视图。
本实施方式与第一实施方式的不同之处在于,在压电体层7与IDT电极3之间设置有电介质层28。在第一实施方式中,在压电体层7上直接地设置有IDT电极3,但也可以如本实施方式那样,在压电体层7上经由电介质层28间接地设置有IDT电极3。
在电介质层28传播的体波的声速比在压电体层7传播的弹性波的声速高。在本实施方式中,电介质层28是氮化硅层。需要说明的是,电介质层28是相对高的声速即可,不限于氮化硅层。
这里,以下示出具有第二实施方式的结构的弹性波装置及具有第一实施方式的结构的弹性波装置的相位特性。各弹性波装置的条件如下所述。
支承基板:材料...硅(Si),面取向...Si(111),(111)面中的欧拉角...(-45°,-54.7°,47°)
氮化硅膜:膜厚...0.15λ
氧化硅膜:膜厚...0.15λ
压电体层:材料...Y切割X传播的LiTaO3,膜厚...0.2λ,欧拉角...(0°,110°,0°)
IDT电极:材料...从压电性基板侧依次为Ti/Al/Ti,各层的膜厚...从压电性基板侧依次为0.006λ/0.05λ/0.002λ
IDT电极的波长λ:2μm
图12是示出第一实施方式及第二实施方式的弹性波装置的相位特性的图。图13是图12的放大图。在图12及图13中,实线表示第二实施方式的结果,虚线表示第一实施方式的结果。
如图12及图13所示,在第一实施方式及第二实施方式中,能够有效地抑制高次模式。尤其是在第二实施方式中,可知能够更进一步地抑制高次模式。在第二实施方式中,设置有高声速的电介质层,高次模式的声速变高。由此,高次模式向体方向泄漏,因此,能够更进一步地抑制高频侧的高次模式。
这里,例如,在将SH波等用作主模式的情况下,瑞利波成为杂散。在电介质层28为SiN层的情况下,通过具有后述的结构,也能够抑制作为杂散的瑞利波。说明其详细情况。
求出了具有第二实施方式的结构的弹性波装置的压电体层的欧拉角中的θ及电介质层的膜厚与瑞利波的相位之间的关系。弹性波装置的条件如下所述。
支承基板:材料...硅(Si),面取向...Si(111),(111)面中的欧拉角...(-45°,-54.7°,47°)
氮化硅膜:膜厚...0.15λ
氧化硅膜:膜厚...0.15λ
压电体层:材料...Y切割X传播的LiTaO3,膜厚...0.2λ,欧拉角...(0°,96°≤θ≤117°,0°)
IDT电极:材料...从压电性基板侧依次为Ti/Al/Ti,各层的膜厚...从压电性基板侧依次为0.006λ/0.05λ/0.002λ
IDT电极的波长λ:2μm
电介质层:材料...SiN,膜厚...0.0025λ以上且0.0975λ以下
图14是示出电介质层为氮化硅层的情况下的压电体层的欧拉角中的θ及氮化硅层的膜厚与瑞利波的相位之间的关系的图。
图14所示的由阴影线示出的范围以外的范围是瑞利波的相位成为-70°以下的范围。这里,由下述的式1示出图14所示的关系。需要说明的是,在式1中,将氮化硅层的膜厚记载为SiN膜厚。
[数式1]
瑞利波的相位=(-81.6949045454545)+(-0.67490613636364)×(θ-110)+(-189.247997265892)×((″SiN膜厚[λ]″)-0.05)+0.111730638111889×((θ-110)×(θ-110)-40)+36.1595358851675×((θ-110)×((″SiN膜厚[λ]″)-0.05))+5258.22469396632×(((″SiN膜厚[λ]″)-0.05)×((″SiN膜厚[λ]″)-0.05)-0.00083125)
…式1
压电体层的欧拉角中的θ及氮化硅层的膜厚优选是根据式1导出的瑞利波的相位成为-70°以下的范围内的角度及膜厚。在该情况下,除了能够抑制高次模式之外,还能够有效地抑制瑞利波。
如上所述,电介质层不限于氮化硅层。例如,即便在电介质层为氧化铝层或氮化铝层的情况下,也是除了能够抑制高次模式之外,还能够有效地抑制瑞利波。以下示出这些情况。
求出了压电体层的欧拉角中的θ及氧化铝层的膜厚与瑞利波的相位之间的关系。另一方面,求出了压电体层的欧拉角中的θ及氮化铝层的膜厚与瑞利波的相位之间的关系。需要说明的是,弹性波装置的条件除了电介质层的材料为Al2O3或AlN这一点之外,与求出了图14的关系的条件相同。
图15是示出电介质层为氧化铝层的情况下的压电体层的欧拉角中的θ及氧化铝层的膜厚与瑞利波的相位之间的关系的图。
图15所示的由阴影线示出的范围以外的范围是瑞利波的相位成为-70°以下的范围。这里,由下述的式2示出图15所示的关系。需要说明的是,在式2中,将氧化铝层的膜厚记载为Al2O3膜厚。
[数式2]
瑞利波的相位=(-80.1333863636364)+(-0.554522499999998)×(θ-110)+(-173.463554340396)×((″Al203膜厚[λ]″)-0.05)+0.149698033216783×((θ-110)×(θ-110)-40)+41.1703301435407×((θ-110)*((″AI203膜厚[λ]″)-0.05))+4990.83763126825×(((”AI203膜厚[λ]″)-0.05)×((″AI203膜厚[λ]″)-0.05)-0.00083125)
…式2
压电体层的欧拉角中的θ及氧化铝层的膜厚优选是根据式2导出的瑞利波的相位成为-70°以下的范围内的角度及膜厚。在该情况下,除了能够抑制高次模式之外,还能够有效地抑制瑞利波。
图16是示出电介质层为氮化铝层的情况下的压电体层的欧拉角中的θ及氮化铝层的膜厚与瑞利波的相位之间的关系的图。
图16所示的由阴影线示出的范围以外的范围是瑞利波的相位成为-70°以下的范围。这里,由下述的式3示出图16所示的关系。需要说明的是,在式3中,将氮化铝层的膜厚记载为AlN膜厚或AlNβ。
[数式3]
瑞利波的相位=(-87.3504136363636)+(-0.270137500000004)×(θ-110)+(-97.7367464114832)×((″AIN膜厚[λ]″)-0.05)+0.0257423222610727×((θ-110)×(θ-110)-40)+14.0575563909775×((θ-110)×((″AINβ[λ]″)-0.05))+3335.40856272914×(((″AIN膜厚[λ]″)-0.05)×((″AIN膜厚[λ]″)-0.05)-0.00083125)
…式3
压电体层的欧拉角中的θ及氮化铝层的膜厚优选是根据式3导出的瑞利波的相位成为-70°以下的范围内的角度及膜厚。在该情况下,除了能够抑制高次模式之外,还能够有效地抑制瑞利波。
然而,在第一实施方式及第二实施方式中,示出了压电体层的欧拉角中的θ为95.5≤θ<117.5°的情况。以下,示出即便在117.5°≤θ<129.5°或85.5°≤θ<95.5°的情况下也能够抑制高次模式的结构。使用图17~图21,来说明除了117.5°≤θ<129.5°这一点之外具有与第一实施方式同样的结构的第三实施方式的详细情况。使用图22~图24,来说明除了85.5°≤θ<95.5°这一点之外具有与第一实施方式同样的结构的第四实施方式的详细情况。
第三实施方式的弹性波装置通过具有以下的结构,能够抑制高次模式。1)压电性基板包括将作为硅基板的支承基板、氮化硅膜、氧化硅膜、以及使用了钽酸锂的压电体层依次层叠而成的层叠体。2)压电体层的膜厚为1λ以下。3)压电体层的欧拉角中的θ与氮化硅膜的膜厚之间的关系是下述的表7所示的组合。
[表7]
根据求出图4~图7的关系时的弹性波装置的条件,仅使压电体层的欧拉角中的θ的条件不同而求出了θ及氮化硅膜的膜厚与高次模式的相位之间的关系。
压电体层:材料...Y切割X传播的LiTaO3,膜厚...0.2λ,欧拉角...(0°,118°≤θ≤129°,0°)
图17是示出压电体层的欧拉角中的θ为118°的情况下的氮化硅膜的膜厚与高次模式的相位之间的关系的图。图18是示出压电体层的欧拉角中的θ为119°≤θ≤122°的情况下的氮化硅膜的膜厚与高次模式的相位之间的关系的图。图19是示出压电体层的欧拉角中的θ为123°≤θ≤126°的情况下的氮化硅膜的膜厚与高次模式的相位之间的关系的图。图20是示出压电体层的欧拉角中的θ为127°≤θ≤129°的情况下的氮化硅膜的膜厚与高次模式的相位之间的关系的图。图21是示出压电体层的欧拉角中的θ为130°的情况下的氮化硅膜的膜厚与高次模式的相位之间的关系的图。
如图17所示,在θ为118°的情况下,在氮化硅膜的膜厚为0.0005λ以上且0.092λ以下的范围内或者在0.166λ以上且0.597λ以下的范围内,高次模式的相位成为-70°以下。表7示出该结果。同样地,如图18~图20所示,表7示出在使压电体层的欧拉角中的θ从119°一度一度地变化到129°的情况下、高次模式的相位成为-70°以下的氮化硅膜的膜厚的范围。
另一方面,如图21所示,在θ为130°的情况下,在氮化硅膜的膜厚为1.5λ以下的范围内,高次模式的相位超过-70°,难以充分地抑制高次模式的相位。如以上那样,可知在压电体层的欧拉角中的θ与氮化硅膜的膜厚之间的关系为表7所示的组合的情况下,能够有效地抑制高次模式。
第四实施方式的弹性波装置通过具有以下的结构,能够抑制高次模式。1)压电性基板包括将作为硅基板的支承基板、氮化硅膜、氧化硅膜、以及使用了钽酸锂的压电体层依次层叠而成的层叠体。2)压电体层的膜厚为1λ以下。3)压电体层的欧拉角中的θ与氮化硅膜的膜厚之间的关系是下述的表8所示的组合。
[表8]
根据求出图4~图7的关系时的弹性波装置的条件,仅使压电体层的欧拉角中的θ的条件不同而求出了θ及氮化硅膜的膜厚与高次模式的相位之间的关系。
压电体层:材料...Y切割X传播的LiTaO3,膜厚...0.2λ,欧拉角...(0°,86°≤θ≤95°,0°)
图22是示出压电体层的欧拉角中的θ为75°≤θ≤85°的情况下的氮化硅膜的膜厚与高次模式的相位之间的关系的图。图23是示出压电体层的欧拉角中的θ为86°≤θ≤88°的情况下的氮化硅膜的膜厚与高次模式的相位之间的关系的图。图24是示出压电体层的欧拉角中的θ为89°≤θ≤95°的情况下的氮化硅膜的膜厚与高次模式的相位之间的关系的图。
如图22所示,在θ为75°≤θ≤85°的情况下,在氮化硅膜的膜厚为1.5λ以下的范围内,高次模式的相位超过-70°,难以充分地抑制高次模式的相位。
与此相对,如图23所示,在θ为86°的情况下,在氮化硅膜的膜厚为0.0005λ以上且0.03λ以下的范围内或者为0.43λ以上且0.46λ以下的范围内,高次模式的相位成为-70°以下。表8示出该结果。同样地,如图23及图24所示,表8示出在使压电体层的欧拉角中的θ从87°一度一度地变化到95°的情况下、高次模式的相位成为-70°以下的氮化硅膜的膜厚的范围。如以上那样,可知在压电体层的欧拉角中的θ与氮化硅膜的膜厚之间的关系是表8所示的组合的情况下,能够有效地抑制高次模式。
图25是示出第五实施方式的弹性波装置的IDT电极中的一对电极指附近的正面剖视图。
本实施方式与第一实施方式的不同之处在于,具有设置在压电体层7上的保护膜39,使得覆盖IDT电极3。本实施方式的保护膜39的材料是氮化硅。更具体而言,保护膜39是将材料设为SiN的SiN保护膜。需要说明的是,构成保护膜39的氮化硅中的氮的比率不限于上述。或者,保护膜39的材料不限于氮化硅,例如,也可以是氮化铝或氧化铝。
本实施方式的弹性波装置通过具有后述的结构,能够抑制高次模式,此外还能够抑制作为杂散的瑞利波。说明该详细情况。
求出了具有第五实施方式的结构的弹性波装置的压电体层的欧拉角中的θ及保护膜的膜厚与瑞利波的相位之间的关系。弹性波装置的条件如下所述。
支承基板:材料...硅(Si),面取向...Si(111),(111)面中的欧拉角...(-45°,-54.7°,46°)
氮化硅膜:膜厚...0.15λ
氧化硅膜:膜厚...0.15λ
压电体层:材料...Y切割X传播的LiTaO3,膜厚...0.2λ,欧拉角...(0°,96°≤θ≤117°,0°)
IDT电极:材料...从压电性基板侧依次为Ti/Al/Ti,各层的膜厚...从压电性基板侧依次为0.006λ/0.05λ/0.002λ
IDT电极的波长λ:2μm
保护膜:材料...SiN,膜厚...0.005λ以上且0.05λ以下
图26是示出压电体层的欧拉角中的θ及SiN保护膜的膜厚与瑞利波及高次模式的相位之间的关系的图。
图26所示的由阴影线示出的范围以外的范围是高次模式的相位为-70°以下且瑞利波的相位成为-70°以下的范围。这里,由下述的式4示出图26所示的压电体层的欧拉角中的θ及SiN保护膜的膜厚与瑞利波的相位之间的关系。同样地,由下述的式5示出θ及SiN保护膜的膜厚与高次模式的相位之间的关系。需要说明的是,在式4及式5中,将SiN保护膜的膜厚仅记载为SiN保护膜。
[数式4]
瑞利波=(-51.52545)+1.78434436363636×(θ-1275)+551.57103030303×((″SiN保护膜[λ]″)-0.0275)+0.102490363636364×((θ-127.5)×(θ-127.5)-206.25)+60.3989730027549×((θ-127.5)×((″SiN保护膜[λ]″)-0.0275))
…式4
[数式5]
高次模式=(-26.58444)+2.61766496969697×(θ-127.5)+1545.84533333333×((″SiN保护膜[λ]″)-0.0275)+(-0.0379121515151515)×((θ-127.5)×(θ-1275)-206.25)+56.9468179981635×((θ-127.5)×((″SiN保护膜[λ]″)-0.0275))
…式5
在本实施方式中,压电体层的欧拉角中的θ及SiN保护膜的膜厚是根据式4导出的瑞利波的相位成为-70°以下且根据式5导出的高次模式的相位成为-70°以下的范围内的角度及膜厚。由此,能够抑制高次模式,此外还能够有效地抑制瑞利波。
作为根据式4导出的瑞利波的相位的下限,优选为-90°。由此,能够更加可靠且有效地抑制瑞利波。作为根据式5导出的高次模式的相位的下限,优选为-90°。由此,能够更加可靠且有效地抑制高次模式。在后述的式6和式8以及式7和式9中也是同样的。
这里,保护膜不限于SiN保护膜。例如,即便在保护膜的材料为氧化铝或氮化铝的情况下,也使除了能够抑制高次模式之外,还能够有效地抑制瑞利波。以下示出这些情况作为第五实施方式的第一变形例及第二变形例。在第一变形例中,保护膜是将材料设为Al2O3的Al2O3保护膜。在第二变形例中,保护膜是将材料设为AlN的AlN保护膜。不过,构成保护膜的氧化铝或者氮化铝中的氧或氮的比率不限于上述。
求出了压电体层的欧拉角中的θ及Al2O3保护膜的膜厚与瑞利波及高次模式的相位之间的关系。需要说明的是,弹性波装置的条件除了保护膜的材料为Al2O3这一点之外,与求出图26的关系的条件相同。
保护膜:材料...Al2O3,膜厚...0.005λ以上且0.05λ以下
图27是示出压电体层的欧拉角中的θ及Al2O3保护膜的膜厚与瑞利波及高次模式的相位之间的关系的图。
图27所示的由阴影线示出的范围以外的范围是高次模式的相位为-70°以下且瑞利波的相位成为-70°以下的范围。这里,由下述的式6示出图27所示的压电体层的欧拉角中的θ及Al2O3保护膜的膜厚与瑞利波的相位之间的关系。同样地,由下述的式7示出θ及Al2O3保护膜的膜厚与高次模式的相位之间的关系。需要说明的是,在式6及式7中,将Al2O3保护膜的膜厚仅记载为Al2O3保护膜。
[数式6]
瑞利波=(-40.9578496399338)+2.25601530917004×(θ-127.272727272727)+964.821146439353×((″Al203保护膜[λ]″)-0.0274747474747475)+0.100000607678288×((θ-127.272727272727)×(θ-127.272727272727)-203.168044077135)+74.7099873794682×((θ-127.272727272727)×((″AI203保护膜[λ]″)-0.0274747474747475))
…式6
[数式7]
高次模式=(-21.0375184962657)+2.73177575694271×(θ-127.272727272727)+1701.65880601573×((″AI203保护膜[λ]″)-0.0274747474747475)+(-0.0499273041403373)×((θ-127.272727272727)×(θ-127.272727272727)-203.168044077135)+53.1637721066764×((θ-127.272727272727)×((″AI203保护膜[λ]″)-0.0274747474747475))+(-34811.3628963409)×(((″AI203保护膜[λ]″)-0.0274747474747475)×((″Al203保护膜[A]″)-0.0274747474747475)-0.00020826956433017)
…式7
在第一变形例中,压电体层的欧拉角中的θ及Al2O3保护膜的膜厚是根据式6导出的瑞利波的相位成为-70°以下且根据式7导出的高次模式的相位成为-70°以下的范围内的角度及膜厚。由此,能够抑制高次模式,此外还能够有效地抑制瑞利波。
另一方面,求出了压电体层的欧拉角中的θ及AlN保护膜的膜厚与瑞利波及高次模式的相位之间的关系。需要说明的是,弹性波装置的条件除了保护膜的材料为AlN这一点之外,与求出图26的关系的条件相同。
保护膜:材料...AlN,膜厚...0.005λ以上且0.05λ以下
图28是示出压电体层的欧拉角中的θ及AlN保护膜的膜厚与瑞利波及高次模式的相位之间的关系的图。
图28所示的由阴影线示出的范围以外的范围是瑞利波的相位成为-70°以下的范围。这里,由下述的式8示出图28所示的压电体层的欧拉角中的θ及AlN保护膜的膜厚与瑞利波的相位之间的关系。同样地,由下述的式9示出θ及AlN保护膜的膜厚与高次模式的相位之间的关系。需要说明的是,在式8及式9中,将AlN保护膜的膜厚仅记载为AlN保护膜。
[数式8]
瑞利波=(-46.4003800000001)+1.94268775757576×(θ-127.5)+755.618424242424×((″AIN保护膜[λ]″)-0.0275)+0.109821151515152×((θ-127.5)×(θ-127.5)-206.25)+69.3031610651975×((θ-127.5)×((″AIN保护膜[λ]″)-0.0275))
…式8
[数式9]
高次模式=(-24.10841)+2.65936036363636×(θ-127.5)+1560.34145454545×((″AIN保扩膜[λ]″)-0.0275)+(-0.0415194696969697)×((θ-127.5)×(θ-127.5)-206.25)+54.3834578512397×((θ-127.5)×((“AlN保护膜[λ]″)-0.0275))
…式9
在第二变形例中,压电体层的欧拉角中的θ及AlN保护膜的膜厚是根据式8导出的瑞利波的相位成为-70°以下且根据式9导出的高次模式的相位成为-70°以下的范围内的角度及膜厚。由此,能够抑制高次模式,此外还能够有效地抑制瑞利波。
附图标记说明
1...弹性波装置;
2...压电性基板;
3...IDT电极;
4...支承基板;
5...氮化硅膜;
6...氧化硅膜;
7...压电体层;
8A、8B...反射器;
16、17...第一汇流条、第二汇流条;
18、19...第一电极指、第二电极指;
28...电介质层;
39...保护膜。
Claims (11)
1.一种弹性波装置,具备:
作为硅基板的支承基板;
氮化硅膜,其设置在所述支承基板上;
氧化硅膜,其设置在所述氮化硅膜上;
压电体层,其设置在所述氧化硅膜上,并且使用了Y切割X传播的钽酸锂;以及
IDT电极,其直接或间接地设置在所述压电体层上,并且具有多个电极指,
在将由所述IDT电极的电极指间距规定的波长设为λ时,所述压电体层的膜厚为1λ以下,
所述压电体层的欧拉角为(0°±5°的范围内,θ,0°±5°的范围内)或者(0°±5°的范围内,θ,180°±5°的范围内),所述压电体层的欧拉角中的θ是相互等效的95.5°≤θ<117.5°或-84.5°≤θ<-62.5°,
所述压电体层的欧拉角中的θ与所述氮化硅膜的膜厚之间的关系是下述的表1或表2所示的组合,
[表1]
[表2]
所述氮化硅膜的膜厚为0.5λ以下,
所述支承基板的面取向为Si(111),将所述支承基板的传播角设为ψ,将n设为任意的整数0、±1、±2……,
在所述压电体层的欧拉角为(0°±5°的范围内,θ,0°±5°的范围内)的情况下,所述支承基板的传播角ψ在60°±50°+120°×n的范围内,
在所述压电体层的欧拉角为(0°±5°的范围内,θ,180°±5°的范围内)的情况下,所述支承基板的传播角ψ在0°±50°+120°×n的范围内。
2.根据权利要求1所述的弹性波装置,其中,
在所述压电体层的欧拉角为(0°±5°的范围内,θ,0°±5°的范围内)的情况下,所述支承基板的传播角ψ在60°±34°+120°×n的范围内,
在所述压电体层的欧拉角为(0°±5°的范围内,θ,180°±5°的范围内)的情况下,所述支承基板的传播角ψ在0°±34°+120°×n的范围内。
3.根据权利要求1或2所述的弹性波装置,其中,
在所述压电体层与所述IDT电极之间设置有电介质层,
在所述电介质层传播的体波的声速比在所述压电体层传播的弹性波的声速高。
4.根据权利要求3所述的弹性波装置,其中,
所述电介质层为SiN层,
所述压电体层的欧拉角中的θ及所述SiN层的膜厚是根据下述的式1导出的瑞利波的相位成为-70°以下的范围内的角度及膜厚,
[数式1]
瑞利波的相位=(-81.6949045454545)+(-0.67490613636364)×(θ-110)+(-189.247997265892)×((″SiN膜厚[λ]″)-0.05)+0.111730638111889×((θ-110)×(θ-110)-40)+36.1595358851675×((θ-110)×((″SiN膜厚[λ]″)-0.05))+5258.22469396632×(((″SiN膜厚[λ]″)-0.05)×((″SiN膜厚[λ]″)-0.05)-0.00083125)
…式1。
5.根据权利要求3所述的弹性波装置,其中,
所述电介质层为Al2O3层,
所述压电体层的欧拉角中的θ及所述Al2O3层的膜厚是根据下述的式2导出的瑞利波的相位成为-70°以下的范围内的角度及膜厚,
[数式2]
瑞利波的相位=(-80.1333863636364)+(-0.554522499999998)×(θ-110)+(-173.463554340396)×((″Al2O3膜厚[λ]″)-0.05)+0.149698033216783×((θ-110)×(θ-110)-40)+41.1703301435407×((θ-110)*((″Al2OO膜厚[λ]″)-0.05))+4990.83763126825×(((″Al2O3膜厚[λ]″)-0.05)×((″Al2O3膜厚[λ]″)-0.05)-0.00083125)
…式2。
6.根据权利要求3所述的弹性波装置,其中,
所述电介质层为AlN层,
所述压电体层的欧拉角中的θ及所述AlN层的膜厚是根据下述的式3导出的瑞利波的相位成为-70°以下的范围内的角度及膜厚,
[数式3]
瑞利波的相位=(-87.3504136363636)+(-0.270137500000004)×(θ-110)+(-97.7367464114832)×((″AIN膜厚[λ]″)-0.05)+0.0257423222610727×((θ-110)×(θ-110)-40)+14.0575563909775×((θ-110)×((″AINβ[λ]″)-0.05))+3335.40856272914×(((″AIN膜厚[λ]″)-0.05)×((″AIN膜厚[λ]″)-0.05)-0.00083125)
…式3。
7.根据权利要求1所述的弹性波装置,其中,
所述弹性波装置还具备设置在所述压电体层上的保护膜,使得覆盖所述IDT电极,
所述保护膜是将材料设为SiN的SiN保护膜,
所述压电体层的欧拉角中的θ及所述SiN保护膜的膜厚是根据下述的式4导出的瑞利波的相位成为-70°以下且根据下述的式5导出的高次模式的相位成为-70°以下的范围内的角度及膜厚,
[数式4]
瑞利波=(-51.52545)+1.78434436363636×(θ-127.5)+551.57103030303×((″SiN保护膜[λ]″)-0.0275)+0.102490363636364×((θ-127.5)×(θ-127.5)-206.25)+60.3989730027549×((θ-127.5)×((″SiN保护膜[λ]″)-0.0275))
…式4
[数式5]
高次模式=(-26.58444)+2.61766496969697×(θ-127.5)+1545.84533333333×((″SiN保护膜[λ]″)-0.0275)+(-0.0379121515151515)×((θ-127.5)×(θ-127.5)-206.25)+56.9468179981635×((θ-127.5)×((″SiN保护膜[λ]″)-0.0275))
…式5。
8.根据权利要求1所述的弹性波装置,其中,
所述弹性波装置还具备设置在所述压电体层上的保护膜,使得覆盖所述IDT电极,
所述保护膜是将材料设为Al2O3的Al2O3保护膜,
所述压电体层的欧拉角中的θ及所述Al2O3保护膜的膜厚是根据下述的式6导出的瑞利波的相位成为-70°以下且根据下述的式7导出的高次模式的相位成为-70°以下的范围内的角度及膜厚,
[数式6]
瑞利波=(-40.9578496399338)+2.25601530917004×(θ-127.272727272727)+964.821146439353×((″Al2O3保护膜[λ]″)-0.0274747474747475)+0.100000607678288×((θ-127.272727272727)×(θ-127.272727272727)-203.168044077135)+74.7099873794682×((θ-127.272727272727)×((″Al2O3保护膜[λ]″)-0.0274747474747475))
…式6
[数式7]
高次模式=(-21.0375184962657)+2.73177575694271×(θ-127.272727272727)+170165880601573×((″Al2O3保护膜[λ]″)-0.0274747474747475)+(-0.0499273041403373)×((θ-127.272727272727)×(θ-127.272727272727)-203168044077135)+53.1637721066764×((θ-127.272727272727)×((″Al2OO保护膜[λ]″)-00274747474747475))+(-34811.3628963409)×(((″Al2O3保护膜[λ]″)-0.0274747474747475)×((″Al2O3保护膜[λ]″)-00274747474747475)-000020826956433017)
…式7。
9.根据权利要求1所述的弹性波装置,其中,
所述弹性波装置还具备设置在所述压电体层上的保护膜,使得覆盖所述IDT电极,
所述保护膜是将材料设为AlN的AlN保护膜,
所述压电体层的欧拉角中的θ及所述AlN保护膜的膜厚是根据下述的式8导出的瑞利波的相位成为-70°以下且根据下述的式9导出的高次模式的相位成为-70°以下的范围内的角度及膜厚,
[数式8]
瑞利波=(-46.4003800000001)+1.94268775757576×(θ-127.5)+755618424242424×((″AIN保护膜[λ]″)-0.0275)+0.109821151515152×((θ-127.5)×(θ-1275)-20625)+69.3031610651975×((θ-127.5)×((″AIN保护膜[λ]″)-0.0275))
…式8
[数式9]
高次模式=(-24.10841)+2.65936036363636×(θ-127.5)+1560.34145454545×((″AIN保护膜[λ]″)-0.0275)+(-0.0415194696969697)×((θ-127.5)×(θ-1275)-206.25)+54.3834578512397×((θ-127.5)×((″AIN保护膜[λ]″)-0.0275))
…式9。
10.一种弹性波装置,具备:
作为硅基板的支承基板;
氮化硅膜,其设置在所述支承基板上;
氧化硅膜,其设置在所述氮化硅膜上;
压电体层,其设置在所述氧化硅膜上,并且使用了Y切割X传播的钽酸锂;以及
IDT电极,其设置在所述压电体层上,并且具有多个电极指,
在将由所述IDT电极的电极指间距规定的波长设为λ时,所述压电体层的膜厚为1λ以下,
所述压电体层的欧拉角为(0°±5°的范围内,θ,0°±5°的范围内),所述压电体层的欧拉角中的θ为117.5°≤θ<129.5°,
所述压电体层的欧拉角中的θ与所述氮化硅膜的膜厚之间的关系是下述的表3所示的组合,
[表3]
所述氮化硅膜的膜厚为0.5λ以下,
所述支承基板的面取向为Si(111),将所述支承基板的传播角设为ψ,将n设为任意的整数0、±1、±2……,
在所述压电体层的欧拉角为(0°±5°的范围内,θ,0°±5°的范围内)的情况下,所述支承基板的传播角ψ在60°±50°+120°×n的范围内。
11.一种弹性波装置,具备:
作为硅基板的支承基板;
氮化硅膜,其设置在所述支承基板上;
氧化硅膜,其设置在所述氮化硅膜上;
压电体层,其设置在所述氧化硅膜上,并且使用了Y切割X传播的钽酸锂;以及
IDT电极,其设置在所述压电体层上,并且具有多个电极指,
在将由所述IDT电极的电极指间距规定的波长设为λ时,所述压电体层的膜厚为1λ以下,
所述压电体层的欧拉角为(0°±5°的范围内,θ,0°±5°的范围内),所述压电体层的欧拉角中的θ为85.5°≤θ<95.5°,
所述压电体层的欧拉角中的θ与所述氮化硅膜的膜厚之间的关系是下述的表4所示的组合,
[表4]
所述氮化硅膜的膜厚为0.5λ以下,
所述支承基板的面取向为Si(111),将所述支承基板的传播角设为ψ,将n设为任意的整数0、±1、±2……,
在所述压电体层的欧拉角为(0°±5°的范围内,θ,0°±5°的范围内)的情况下,所述支承基板的传播角ψ在60°±50°+120°×n的范围内。
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