DE112009001922B4

DE112009001922B4 - Vorrichtung für elastische Wellen

Info

Publication number: DE112009001922B4
Application number: DE112009001922.6T
Authority: DE
Inventors: Tetsuya Kimura; Michio Kadota
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2008-08-08
Filing date: 2009-07-21
Publication date: 2015-12-24
Anticipated expiration: 2029-07-22
Also published as: US20110133600A1; US8183737B2; CN102113214A; WO2010016192A1; JPWO2010016192A1; DE112009001922T5; CN102113214B; JP5035421B2

Abstract

Vorrichtung für elastische Wellen, umfassend: – eine piezoelektrische Komponente mit mehreren Ausnehmungen, – eine IDT-Elektrode mit mehreren Elektrodenfingern, wobei ein Teil jedes Elektrodenfingers in den mehreren Ausnehmungen angeordnet ist, und – eine dielektrische Schicht, die so auf der piezoelektrischen Komponente ausgebildet ist, daß die IDT-Elektroden bedeckt werden, wobei die dielektrische Schicht einen Temperatur-Frequenzkoeffizienten hat und das Vorzeichen des Temperatur-Frequenzkoeffizienten dem Vorzeichen des Temperatur-Frequenzkoeffizienten der piezoelektrischen Komponente entgegengesetzt ist oder das Vorzeichen des Temperatur-Frequenzkoeffizienten der dielektrischen Schicht das gleiche ist wie das des Temperatur-Frequenzkoeffizienten der piezoelektrischen Komponente und der absolute Wert des Temperatur-Frequenzkoeffizienten der dielektrischen Schicht kleiner ist als der des Temperatur-Frequenzkoeffizienten der piezoelektrischen Komponente, – wobei jeder der Elektrodenfinger eine erste Elektrodenschicht und eine zweite Elektrodenschicht enthält, wobei sich die ersten Elektrodenschichten in den Ausnehmungen befinden und die zweiten Elektrodenschichten auf den ersten Elektrodenschichten ausgebildet sind und über den Oberseiten der Ausnehmungen angeordnet sind, und – wobei die halbe Potenz des Produkts der dritten Potenz der mittleren Dichte (ρa) und der mittleren Steifigkeit (C44a) der ersten Elektrodenschicht, d. h. (ρa 3 × C44a)1/2, größer ist als die halbe Potenz des Produkts der dritten Potenz der mittleren Dichte (ρb) und der mittleren Steifigkeit (C44b) der zweiten Elektrodenschicht, d. h. (ρb 3 × C44b)1/2.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung für elastische Wellen zur Verwendung beispielsweise in Resonatoren und Bandpaßfiltern und insbesondere eine Vorrichtung für elastische Wellen, die IDT-Elektroden enthält, die mit einer Isolierschicht bedeckt sind.
STAND DER TECHNIK
Duplexer (DPXs) und HF-Filter zur Verwendung beispielsweise in Mobilkommunikationssystemen müssen große Bandbreiten und zufriedenstellende Temperatureigenschaften aufweisen. Mit Bezug auf eine Oberflächenschallwellenvorrichtung, die eine große Bandbreite und zufriedenstellende Temperatureigenschaften aufweist, offenbart zum Beispiel PTL 1 eine Oberflächenschallwellenvorrichtung, bei der in ein LiTaO₃-Substrat eingebettete Al-IDT-Elektroden mit einer SiO₂-Schicht überzogen sind, die einen positiven Temperatur-Frequenzkoeffizienten (TFK) aufweist. Wie bei der in PTL 1 offenbarten Oberflächenschallwellenvorrichtung ermöglicht das Einbetten der IDT-Elektroden in das piezoelektrische Substrat einen hohen elektromechanischen Kopplungskoeffizienten (k²), wodurch eine große Bandbreite erreicht wird. Darüber hinaus führt das Bedecken der IDT-Elektroden mit der SiO₂-Schicht, die einen positiven TFK aufweist, zu zufriedenstellenden Temperatureigenschaften.
PTL 2 beschreibt eine Grenzflächenschallwellenvorrichtung, die für Bandpaßfilter und dergleichen verwendet werden, wobei eine IDT-Elektrode zwischen einem ersten Medium und einem zweiten Medium vorgesehen ist.
LISTE DER ZITIERUNGEN
Patentliteratur

PTL 1: Internationale Patentanmeldung WO 2006/011417 A1
PTL 2: Internationale Patentanmeldung WO 2008/035546 A1

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
TECHNISCHES PROBLEM
Bei einer Schallwellenvorrichtung mit IDT-Elektroden, die in ein piezoelektrisches Substrat eingebettet sind, haben die IDT-Elektroden bevorzugt eine höhere Dichte, um einen höheren elektromechanischen Kopplungskoeffizienten (k²) zu erreichen. Aus Sicht der Verringerung der Einfügedämpfung sind die Elektrodenfinger der IDT-Elektroden, die aus einem Material mit niedrigem spezifischem Widerstand bestehen, bevorzugt mit einer großen Dicke ausgebildet, um den Widerstand der Elektrodenfinger zu verringern.
Wenn jedoch IDT-Elektroden mit einer hohen Dichte so ausgebildet werden, daß sie eine große Dicke aufweisen, so ist die Schallgeschwindigkeit einer elastischen Welle im Allgemeinen gering. So ist es zum Beispiel in dem Fall, wo eine Vorrichtung für elastische Wellen, die mit einer elastischen Welle in einem Hochfrequenzband arbeitet (beispielsweise in einem Band von einigen hundert Megahertz bis mehreren Gigahertz), gebildet wird, erforderlich, den Abstand der Elektrodenfinger der IDT-Elektroden zu verringern, was sich nachteilig auswirkt. Eine Verkürzung des Abstandes der Elektrodenfinger hat zwangsläufig eine Verringerung des Widerstandes der Vorrichtung für elastische Wellen gegen statische Elektrizität sowie das Aufkommen einer Welligkeit aufgrund einer elastischen Welle in einem Transversalmodus zur Folge.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung für elastische Wellen bereitzustellen, die einen geringen Temperatur-Frequenzkoeffizienten (TFK), eine geringe Einfügedämpfung und einen hohen elektromechanischen Kopplungskoeffizienten (k²) aufweist und den Abstand der Elektrodenfinger vergrößern kann.
LÖSUNG DES PROBLEMS
Eine Vorrichtung für elastische Wellen gemäß der vorliegenden Erfindung enthält eine piezoelektrische Komponente, eine IDT-Elektrode und eine dielektrische Schicht. Die piezoelektrische Komponente hat mehrere Ausnehmungen. Die IDT-Elektrode hat mehrere Elektrodenfinger. Ein Teil eines jeden der Elektrodenfinger befindet sich in den mehreren Ausnehmungen, die in der piezoelektrischen Komponente ausgebildet sind. Die dielektrische Schicht ist so auf der piezoelektrischen Komponente ausgebildet, daß die IDT-Elektroden bedeckt sind. Die dielektrische Schicht hat einen Temperatur-Frequenzkoeffizienten, wobei das Vorzeichen des Temperatur-Frequenzkoeffizienten dem Vorzeichen des Temperatur-Frequenzkoeffizienten der piezoelektrischen Komponente entgegengesetzt ist oder das Vorzeichen des Temperatur-Frequenzkoeffizienten der dielektrischen Schicht das gleiche ist wie das Vorzeichen des Temperatur-Frequenzkoeffizienten der piezoelektrischen Komponente, und wobei der absolute Wert des Temperatur-Frequenzkoeffizienten der dielektrischen Schicht kleiner ist als der des Temperatur-Frequenzkoeffizienten der piezoelektrischen Komponente. Jeder der Elektrodenfinger enthält eine erste Elektrodenschicht und eine zweite Elektrodenschicht. Die ersten Elektrodenschichten befinden sich in den Ausnehmungen. Die zweiten Elektrodenschichten sind auf den ersten Elektrodenschichten ausgebildet. Die zweiten Elektrodenschichten befinden sich über den Oberseiten der Ausnehmungen. Die halbe Potenz des Produkts der dritten Potenz der mittleren Dichte (ρ_a) und der mittleren Steifigkeit (C44_a) der ersten Elektrodenschicht, d. h. (ρ_a ³ × C44_a)^1/2, ist größer als die halbe Potenz des Produkts der dritten Potenz der mittleren Dichte (ρ_b) und der mittleren Steifigkeit (C44_b) der zweiten Elektrodenschicht, d. h. (ρ_b ³ × C44_b)^1/2.
Gemäß einem speziellen Aspekt der vorliegenden Erfindung erfüllt die Vorrichtung für elastische Wellen die Bedingung (ρ_a ³ × C44_a)^1/2 > 1,95 × 10¹¹ > (ρ_b ³ × C44_b)^1/2. In diesem Fall ist es möglich, die Einfügedämpfung weiter zu verringern. Darüber hinaus wird ein höherer elektromechanischer Kopplungskoeffizient erhalten, wodurch eine größere Bandbreite erreicht wird. Des Weiteren kann die Schallgeschwindigkeit erhöht werden, so daß der Abstand der Elektrodenfinger vergrößert werden kann. Es ist somit möglich, den Widerstand gegen statische Elektrizität zu erhöhen und die Produktion zu erleichtern.
Gemäß einem weiteren speziellen Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht die erste Elektrodenschicht im Wesentlichen aus einem Metall, das aus der Gruppe Mo, Ta, Pt, Au und W ausgewählt ist, oder einer Legierung, die überwiegend mindestens ein Metall enthält, das aus der Gruppe ausgewählt ist.
Gemäß einem weiteren speziellen Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht die zweite Elektrodenschicht im Wesentlichen aus einem Metall, das aus der Gruppe Al, Ti und Cu ausgewählt ist, oder einer Legierung, die überwiegend mindestens ein Metall enthält, das aus der Gruppe ausgewählt ist.
Gemäß einem weiteren speziellen Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht mindestens eine der ersten und der zweiten Elektrodenschicht aus mehreren Metallfilmen.
Gemäß einem weiteren speziellen Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht die zweite Elektrodenschicht aus mehreren Metallfilmen, und mindestens einer der Metallfilme, der die zweite Elektrodenschicht bildet, besteht im Wesentlichen aus Cr, Ni oder einer Legierung, die überwiegend mindestens ein Metall enthält, das unter Cr und Ni ausgewählt ist.
Gemäß einem weiteren speziellen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die dielektrische Schicht eine SiO₂-Schicht, eine Siliziumnitridschicht oder eine Schicht, die überwiegend SiO₂ oder Siliziumnitrid enthält.
Gemäß einem weiteren speziellen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Oberfläche der dielektrischen Schicht gegenüber der Oberfläche neben der piezoelektrischen Komponente im Wesentlichen flach. In diesem Fall ist es möglich, die Einfügedämpfung weiter zu verringern.
Gemäß einem weiteren speziellen Aspekt der vorliegenden Erfindung hat eine Oberfläche der dielektrischen Schicht gegenüber der Oberfläche neben der piezoelektrischen Komponente eine unebene Form, die den Formen der mehreren Elektrodenfinger entspricht. In diesem Fall ist es möglich, den Reflexionskoeffizienten weiter zu erhöhen.
Gemäß einem weiteren speziellen Aspekt der vorliegenden Erfindung liegt eine wellenlängennormalisierte Dicke (h/λ), die durch Normalisieren der Dicke (h) der dielektrischen Schicht durch die Wellenlänge (λ) einer elastischen Welle definiert wird, an einem Abschnitt, wo die Elektrodenfinger ausgebildet sind, im Bereich von 0,01 bis 0,4. In diesem Fall ist es möglich, den TFK weiter zu verringern.
Gemäß einem weiteren speziellen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die piezoelektrische Komponente ein LiTaO₃-Substrat oder ein LiNbO₃-Substrat.
Gemäß einem weiteren speziellen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Vorrichtung für elastische Wellen eine Oberflächenschallwellenvorrichtung.
Gemäß einem weiteren speziellen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Grenzschallwelle als eine elastische Welle verwendet. In diesem Fall ist die Vorrichtung für elastische Wellen eine Grenzschallwellenvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
VORTEILHAFTE EFFEKTE DER ERFINDUNG
Bei der Vorrichtung für elastische Wellen gemäß der vorliegenden Erfindung besteht jeder der Elektrodenfinger aus der ersten Elektrodenschicht und der zweiten Elektrodenschicht, wobei sich die ersten Elektrodenschichten in den Ausnehmungen befinden und die zweiten Elektrodenschichten auf den ersten Elektrodenschichten ausgebildet sind und über den Oberseiten der Ausnehmungen angeordnet sind, und die halbe Potenz des Produkts der dritten Potenz der mittleren Dichte (ρ_eine) und der mittleren Steifigkeit (C44_a) der ersten Elektrodenschicht, d. h. (ρa³ × C44_a)^1/2, wird auf einen Wert eingestellt, der größer ist als die halbe Potenz des Produkts der dritten Potenz der mittleren Dichte (ρ_b) und der mittleren Steifigkeit (C44_b) der zweiten Elektrodenschicht, d. h. (ρ_b ³ × C44_b)^1/2. Somit ist es möglich, die Einfügedämpfung weiter zu verringern. Darüber hinaus wird ein höherer elektromechanischer Kopplungskoeffizient erhalten, wodurch eine größere Bandbreite erreicht wird. Des Weiteren kann die Schallgeschwindigkeit erhöht werden, so daß der Abstand der Elektrodenfinger vergrößert werden kann. Es ist somit möglich, den Widerstand gegen statische Elektrizität zu erhöhen und die Produktion zu erleichtern.
Darüber hinaus sind in der Vorrichtung für elastische Wellen gemäß der vorliegenden Erfindung die IDT-Elektroden mit der dielektrischen Schicht überzogen, die einen Temperatur-Frequenzkoeffizienten hat, und das Vorzeichen des Temperatur-Frequenzkoeffizienten ist dem Vorzeichen des Temperatur-Frequenzkoeffizienten der piezoelektrischen Komponente entgegengesetzt, oder das Vorzeichen des Temperatur-Frequenzkoeffizienten der dielektrischen Schicht ist das gleiche wie das des Temperatur-Frequenzkoeffizienten der piezoelektrischen Komponente, und der absolute Wert des Temperatur-Frequenzkoeffizienten der dielektrischen Schicht ist kleiner als der des Temperatur-Frequenzkoeffizienten der piezoelektrischen Komponente. Dies ermöglicht es, den Temperatur-Frequenzkoeffizienten zu verkleinern.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Oberflächenschallwellenvorrichtung.
2 ist eine schematische Draufsicht auf die Oberflächenschallwellenvorrichtung.
3 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Oberflächenschallwellenvorrichtung gemäß den Vergleichsbeispielen 1 bis 4.
4 ist ein Kurvendiagramm, das Reflexionskoeffizienten im Beispiel 1 und im Vergleichsbeispiel 1 veranschaulicht.
5 ist ein Kurvendiagramm, das den TFK im Beispiel 1 und im Vergleichsbeispiel 1 veranschaulicht.
6 ist ein Kurvendiagramm, das die Reflexionskoeffizienten im Beispiel 2 und im Vergleichsbeispiel 2 veranschaulicht.
7 ist ein Kurvendiagramm, das den TFK im Beispiel 2 und im Vergleichsbeispiel 2 veranschaulicht.
8 ist ein Kurvendiagramm, das den Reflexionskoeffizienten im Beispiel 3 und im Vergleichsbeispiel 3 veranschaulicht.
9 ist ein Kurvendiagramm, das den Reflexionskoeffizienten im Beispiel 4 und im Vergleichsbeispiel 4 veranschaulicht.
10 ist ein Kurvendiagramm, das Phasengeschwindigkeiten im Beispiel 3 und im Vergleichsbeispiel 3 veranschaulicht.
11 ist ein Kurvendiagramm, das Phasengeschwindigkeiten im Beispiel 4 und im Vergleichsbeispiel 4 veranschaulicht.
12 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Oberflächenschallwellenvorrichtung in den Vergleichsbeispielen 5 und 7.
13 ist ein Kurvendiagramm, das Phasengeschwindigkeiten in den Vergleichsbeispielen 5 und 6 veranschaulicht.
14 ist ein Kurvendiagramm, das Phasengeschwindigkeiten in den Vergleichsbeispielen 7 und 8 veranschaulicht.
15 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Oberflächenschallwellenvorrichtung in den Vergleichsbeispielen 9 und 10.
16 ist ein Kurvendiagramm, das elektromechanische Kopplungskoeffizienten im Beispiel 5 und im Vergleichsbeispiel 9 veranschaulicht.
17 ist ein Kurvendiagramm, das elektromechanische Kopplungskoeffizienten im Beispiel 6 und im Vergleichsbeispiel 10 veranschaulicht.
18 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Oberflächenschallwellenvorrichtung im Beispiel 7.
19 ist ein Kurvendiagramm, das einen elektromechanischen Kopplungskoeffizienten im Beispiel 7 veranschaulicht.
20 ist ein Kurvendiagramm, das einen Reflexionskoeffizienten im Beispiel 7 veranschaulicht.
21 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Oberflächenschallwellenvorrichtung in den Beispielen 8 und 9.
22 ist ein Kurvendiagramm, das Reflexionskoeffizienten in den Beispielen 1 und 8 veranschaulicht.
23 ist ein Kurvendiagramm, das Reflexionskoeffizienten in den Beispielen 2 und 9 veranschaulicht.
24 ist eine schematische vorderseitige Querschnittsansicht einer Grenzschallwellenvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
25 veranschaulicht die Beziehungen zwischen den Dicken von Al-Filmen und den Reflexionskoeffizienten von Grenzschallwellenvorrichtungen gemäß einer Ausführungsform und einem Vergleichsbeispiel in einem ersten Versuchsbeispiel.
26 veranschaulicht die Beziehungen zwischen den Dicken der Al-Filme und dem elektromechanischen Kopplungskoeffizienten k² der Grenzschallwellenvorrichtungen gemäß einer Ausführungsform und dem Vergleichsbeispiel in dem ersten Versuchsbeispiel.
27 veranschaulicht die Beziehungen zwischen den Dicken von Al-Filmen und den Reflexionskoeffizienten von Grenzschallwellenvorrichtungen gemäß einer Ausführungsform und einem Vergleichsbeispiel in einem zweiten Versuchsbeispiel.
28 veranschaulicht die Beziehungen zwischen den Dicken der Al-Filme und den elektromechanischen Kopplungskoeffizienten k² der Grenzschallwellenvorrichtungen gemäß der Ausführungsform und dem Vergleichsbeispiel in dem zweiten Versuchsbeispiel.
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die vorliegende Erfindung wird nun anhand veranschaulichender konkreter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
1 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Oberflächenschallwellenvorrichtung 1 gemäß dieser Ausführungsform. 2 ist eine schematische Draufsicht auf die Oberflächenschallwellenvorrichtung 1 gemäß dieser Ausführungsform. Wie in den 1 und 2 veranschaulicht, enthält die Oberflächenschallwellenvorrichtung 1 eine piezoelektrische Komponente 10. Die piezoelektrische Komponente 10 kann beispielsweise aus einem LiTaO₃-Substrat oder einem LiNbO₃-Substrat bestehen, ohne darauf beschränkt zu sein.
Wie in 2 veranschaulicht, ist eine Elektrode 30 auf der piezoelektrischen Komponente 10 ausgebildet. Die Elektrode 30 enthält IDT-Elektroden 37. Reflektoren 33 und 34 sind auf beiden Seiten der IDT-Elektroden 37 in der Ausbreitungsrichtung d einer Oberflächenschallwelle angeordnet. Die IDT-Elektroden 37 enthalten erste und zweite kammförmige Elektroden 31 und 32, die ineinandergreifen. Die erste kammförmige Elektrode 31 ist elektrisch mit einem ersten Anschluß 35 verbunden. Die zweite kammförmige Elektrode 32 ist elektrisch mit einem zweiten Anschluß 36 verbunden.
Die erste kammförmige Elektrode 31 enthält eine erste Sammelschiene 31a und mehrere erste Elektrodenfinger 31b, die mit der ersten Sammelschiene 31a verbunden sind. Die mehreren ersten Elektrodenfinger 31b sind im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet. Die zweite kammförmige Elektrode 32 enthält eine zweite Sammelschiene 32a und mehrere zweite Elektrodenfinger 32b, die mit der zweiten Sammelschiene 32a verbunden sind. Die mehreren zweiten Elektrodenfinger 32b sind parallel zueinander angeordnet. Die mehreren zweiten Elektrodenfinger 32b und die mehreren ersten Elektrodenfinger 31b sind im Wechsel in der Ausbreitungsrichtung d einer Oberflächenschallwelle angeordnet. Ein Teil eines jeden ersten Elektrodenfingers 31b und ein Teil eines jeden zweiten Elektrodenfingers 32b befinden sich in mehreren Ausnehmungen 10a, die in der piezoelektrischen Komponente 10 ausgebildet sind.
Wie in 1 veranschaulicht, enthalten die ersten und zweiten Elektrodenfinger 31b und 32b erste Elektrodenschichten 21 und zweite Elektrodenschichten 22. Die ersten Elektrodenschichten 21 sind in den mehreren Ausnehmungen 10a angeordnet, die in der piezoelektrischen Komponente 10 ausgebildet sind. Eine Oberfläche einer jeden der ersten Elektrodenschichten 21 ist mit einer Oberfläche eines Abschnitts der piezoelektrischen Komponente 10, wo keine Ausnehmungen 10a ausgebildet sind, im Wesentlichen bündig.
Jede der zweiten Elektrodenschichten 22 ist auf einer entsprechenden der ersten Elektrodenschichten 21 ausgebildet. Jede zweite Elektrodenschicht 22 befindet sich über der Oberseite der entsprechenden Ausnehmung 10a. Das heißt, die zweiten Elektrodenschichten 22 sind nicht in den Ausnehmungen 10a, sondern außerhalb der Ausnehmungen 10a ausgebildet.
In dieser Ausführungsform ist die halbe Potenz des Produkts der dritten Potenz der mittleren Dichte (ρ_a (kg/m³)) und der mittleren Steifigkeit (C44_a (N/m²)) der ersten Elektrodenschichten 21, d. h. (ρ_a ³ × C44_a)^1/2, auf einen Wert eingestellt, der größer ist als die halbe Potenz des Produkts der dritten Potenz der mittleren Dichte (ρ_b (kg/m³)) und der mittleren Steifigkeit (C44_b (N/m²)) der zweiten Elektrodenschichten 22, d. h. (ρ_b ³ × C44_b)^1/2. Das heißt, in dieser Ausführungsform sind die ersten Elektrodenschichten 21, die einen hohen Wert von (ρ³ × C44)^1/2 haben, in die Ausnehmungen 10a eingebettet. Die zweiten Elektrodenschichten 22, die einen niedrigen Wert von (ρ³ × C44)^1/2 haben, sind über den Oberseiten der Ausnehmungen 10a ausgebildet.
Dies führt zu einem höheren elektromechanischen Kopplungskoeffizienten (k²), wie durch die folgenden Beispiele belegt wird, wodurch eine größere Bandbreite der Oberflächenschallwellenvorrichtung 1 erreicht wird. Darüber hinaus kann der Widerstand eines jeden der ersten und zweiten Elektrodenfinger 31b und 32b verringert werden, während eine Verkleinerung des Reflexionskoeffizienten unterdrückt wird, wodurch die Schallgeschwindigkeit einer Oberflächenschallwelle steigt. Dies ermöglicht es, den Abstand der ersten und zweiten Elektrodenfinger 31b und 32b zu vergrößern. Oder anders ausgedrückt: Es ist möglich, die Oberflächenschallwellenvorrichtung 1, die für ein höherfrequentes Band geeignet ist, ohne Reduzierung des Abstandes der ersten und zweiten Elektrodenfinger 31b und 32b herzustellen, wodurch der Widerstand gegen statische Elektrizität erhöht und das Auftreten von Welligkeit infolge eines Transversalmodus' unterdrückt werden kann. Des Weiteren ist es möglich, die Produktion der Oberflächenschallwellenvorrichtung 1 zu erleichtern.
In dem Fall, wo mindestens ein Teil jeder ersten Elektrodenschicht 21, die einen hohen Wert von (ρ³ × C44)^1/2 hat, über den Oberseiten der Ausnehmungen 10a angeordnet ist, nimmt der elektromechanische Kopplungskoeffizient (k²) tendenziell ab. In dem Fall, wo die zweiten Elektrodenschichten 22, die einen geringen Wert von (ρ³ × C44)^1/2 haben, in den Ausnehmungen 10a angeordnet sind, nimmt der Reflexionskoeffizient tendenziell ab.
In dem Fall, wo die zweiten Elektrodenschichten 22, die einen niedrigen Wert von (ρ³ × C44)^1/2 haben, nicht angeordnet sind und wo nur die ersten Elektrodenschichten 21, die einen hohen Wert von (ρ³ × C44)^1/2 haben, so ausgebildet sind, daß sie eine große Dicke haben, um den Widerstand zu verringern, wird die Schallgeschwindigkeit einer Oberflächenschallwelle verringert. Somit wird der Abstand der ersten und zweiten Elektrodenfinger 31b und 32b allgemein kleiner.
Aus Sicht der Vergrößerung des elektromechanischen Kopplungskoeffizienten (k²), der Reduzierung der Einfügedämpfung und der Erhöhung der Schallgeschwindigkeit einer Oberflächenschallwelle werden die ersten Elektrodenschichten 21 und die zweiten Elektrodenschichten 22 bevorzugt so ausgebildet, daß die Bedingung (ρ_a ³ × C44_a)^1/2 > 1,95 × 10¹¹ > (ρ_b ³ × C44_b)^1/2 erfüllt ist.
Hinsichtlich der Struktur einer jeden der ersten und zweiten Elektrodenschichten 21 und 22 gelten keine besonderen Einschränkungen, solange die Beziehung (ρ_a ³ × C44_a)^1/2 > (ρ_b ³ × C44_b)^1/2 erfüllt ist. Jede der ersten und zweiten Elektrodenschichten 21 und 22 kann aus einem einzelnen Metallfilm oder einem Laminat aus mehreren Metallfilmen gebildet sein.
In dem Fall, wo jede erste Elektrodenschicht 21 aus einem einzelnen Metallfilm besteht, ist jede erste Elektrodenschicht 21 bevorzugt aus einem Metall oder einem Legierungsmaterial zusammengesetzt, das einen hohen Wert von (ρ³ × C44)^1/2 besitzt. Besonders bevorzugt ist jede erste Elektrodenschicht 21 aus einem Metall oder einem Legierungsmaterial zusammengesetzt, bei dem der Wert von (ρ³ × C44)^1/2 1,95 × 10¹¹ übersteigt. Genauer gesagt, sind die ersten Elektrodenschichten 21 bevorzugt im Wesentlichen aus einem Metall, das aus der Gruppe Mo, Ta, Pt, Au und W ausgewählt ist, oder einer Legierung, die überwiegend mindestens ein Metall enthält, das aus der Gruppe ausgewählt ist, zusammengesetzt.
In dem Fall, wo jede der zweiten Elektrodenschichten 22 aus einem einzelnen Metallfilm besteht, ist jede zweite Elektrodenschicht 22 bevorzugt aus einem Metall oder einem Legierungsmaterial mit einem niedrigen Wert von (ρ³ × C44)^1/2 zusammengesetzt. Besonders bevorzugt ist jede zweite Elektrodenschicht 22 aus einem Metall oder einem Legierungsmaterial zusammengesetzt, bei dem der Wert von (ρ³ × C44)^1/2 kleiner als 1,95 × 10¹¹ ist. Genauer gesagt, sind die zweiten Elektrodenschichten 22 bevorzugt im Wesentlichen aus einem Metall, das aus der Gruppe Al, Ti und Cu ausgewählt ist, oder einer Legierung, die überwiegend mindestens ein Metall enthält, das aus der Gruppe ausgewählt ist, zusammengesetzt.
In dem Fall, wo jede der ersten Elektrodenschichten 21 aus einem Laminat aus mehreren Metallfilmen besteht, ist die mittlere Dichte der ersten Elektrodenschichten 21 (ρ_a (kg/m³)) ein Wert, der durch Dividieren der Summe der Produkte der Dichten und der Dicken der Metallfilme, aus denen jede erste Elektrodenschicht 21 besteht, durch die Summe der Dicken der Metallfilme bestimmt wird. Die mittlere Steifigkeit der ersten Elektrodenschichten 21 (C44_a (N/m²)) ist ein Wert, der durch Dividieren der Summe der Produkte der Steifigkeit und der Dicken der Metallfilme, aus denen jede erste Elektrodenschicht 21 besteht, durch die Summe der Dicken der Metallfilme bestimmt wird.
In dem Fall, wo jede der zweiten Elektrodenschichten 22 aus einem Laminat aus mehreren Metallfilmen besteht, ist die mittlere Dichte der zweiten Elektrodenschichten 22 (ρ_b (kg/m³)) ein Wert, der durch Dividieren der Summe der Produkte der Dichten und der Dicken der Metallfilme, aus denen jede zweite Elektrodenschicht 22 besteht, durch die Summe der Dicken der Metallfilme bestimmt wird. Die mittlere Steifigkeit der zweiten Elektrodenschichten 22 (C44_b (N/m²)) ist ein Wert, der durch Dividieren der Summe der Produkte der Steifigkeit und der Dicken der Metallfilme, aus denen jede zweite Elektrodenschicht 22 besteht, durch die Summe der Dicken der Metallfilme bestimmt wird.
Somit kann in dem Fall, wo mindestens eine der ersten und der zweiten Elektrodenschichten 21 und 22 aus einem Laminat aus mehreren Metallfilmen besteht, ein Metallfilm, der aus einem Metall oder einem Legierungsmaterial zusammengesetzt ist, bei dem die Dichte oder die Steifigkeit oder beides geringer ist als bei dem Elektrodenfilm, aus dem jede zweite Elektrodenschicht 22 besteht, in den mehreren Metallfilmen, aus denen jede erste Elektrodenschicht 21 besteht, vorhanden sein. Darüber hinaus kann ein Metallfilm, der aus einem Metall oder einem Legierungsmaterial zusammengesetzt ist, bei dem die Dichte oder die Steifigkeit oder beides höher ist als bei dem Elektrodenfilm, aus dem jede erste Elektrodenschicht 21 besteht, in den mehreren Metallfilmen, aus denen jede zweite Elektrodenschicht 22 besteht, vorhanden sein. Genauer gesagt, können einige der Metallfilme, aus denen jede zweite Elektrodenschicht 22 besteht, aus Cr oder Ni zusammengesetzt sein.

Tabelle 1 zeigt (ρ³ × C44)^1/2 von beispielhaften Metallmaterialien, die für die ersten und zweiten Elektrodenschichten 21 und 22 verwendet werden können. Tabelle 1

	Dichte (kg/m³) (ρ)	Steifigkeit (N/m²) (C44)	(ρ³ × C44)^1/2
Al	2,70 × 10³	2,61 × 10¹⁰	2,27 × 10¹⁰
Ti	4,51 × 10³	4,67 × 10¹⁰	6,54 × 10¹⁰
Cu	8,93 × 10³	5,14 × 10¹⁰	1,91 × 10¹¹
^Ag	1,05 × 10⁴	3,29 × 10¹⁰	1,95 × 10¹¹
Cr	7,19 × 10³	1,15 × 10¹¹	2,07 × 10¹¹
Ni	8,85 × 10³	9,29 × 10¹⁰	2,54 × 10¹¹
Mo	1,02 × 10⁴	1,07 × 10¹¹	3,38 × 10¹¹
Au	1,93 × 10⁴	2,99 × 10¹⁰	4,64 × 10¹¹
Ta	1,67 × 10⁴	8,25 × 10¹⁰	6,19 × 10¹¹
Pt	2,14 × 10⁴	5,97 × 10¹⁰	7,65 × 10¹¹
W	1,93 × 10⁴	1,60 × 10¹¹	1,07 × 10¹²

Wie in 1 veranschaulicht, ist eine dielektrische Schicht 20 auf der piezoelektrischen Komponente 10 so ausgebildet, daß die Elektrode 30 bedeckt ist.
Die dielektrische Schicht 20 ist aus einem Material zusammengesetzt, das einen Temperatur-Frequenzkoeffizienten (TFK) hat, wobei das Vorzeichen des TFK dem Vorzeichen des TFK der piezoelektrischen Komponente 10 entgegengesetzt ist. Alternativ ist die dielektrische Schicht 20 aus einem Material zusammengesetzt, das einen TFK hat, wobei das Vorzeichen des TFK das gleiche ist wie das des TFK der piezoelektrischen Komponente 10, und der absolute Wert des TFK ist kleiner als der des TFK der piezoelektrischen Komponente 10. Dadurch wird ein niedriger TFK erreicht.
Aus Sicht der Erreichung eines niedrigen TFK, hat die dielektrische Schicht 20 bevorzugt einen Temperatur-Frequenzkoeffizienten (TFK) mit einem Vorzeichen, das dem des TFK der piezoelektrischen Komponente 10 entgegengesetzt ist. Zum Beispiel hat die piezoelektrische Komponente 10 bevorzugt einen negativen TFK, und die dielektrische Schicht 20 hat einen positiven TFK. Genauer gesagt, ist zum Beispiel in dem Fall, wo die piezoelektrische Komponente 10 im Wesentlichen aus LiTaO₃ oder LiNbO₃ mit einem negativen TFK zusammengesetzt ist, die dielektrische Schicht 20 bevorzugt eine SiO₂-Schicht, eine Siliziumnitridschicht, wie zum Beispiel eine SiN-Schicht, oder eine Schicht, die hauptsächlich aus SiO₂ oder Siliziumnitrid mit einem positiven TFK zusammengesetzt ist.
Für die Dicke der dielektrischen Schicht 20 bestehen keine besonderen Vorgaben. Bevorzugt liegt eine wellenlängennormalisierte Dicke (h/λ), die durch Normalisieren der Dicke (h) der dielektrischen Schicht durch die Wellenlänge (λ) einer elastischen Welle definiert wird, an einem Abschnitt, wo die Elektrodenfinger 31b und 32b ausgebildet sind, im Bereich von 0,01 bis 0,4. In diesem Fall wird ein kleinerer TFK erreicht.
Insbesondere beträgt in dem Fall, wo die piezoelektrische Komponente 10 aus LiNbO₃ zusammengesetzt ist und wo die dielektrische Schicht 20 aus SiO₂ zusammengesetzt ist, die wellenlängennormalisierte Dicke (h/λ) besonders bevorzugt 0,1 oder mehr. In diesem Fall ist es möglich, einen hohen Reflexionskoeffizienten und einen hohen elektromechanischen Kopplungskoeffizienten (k²) zu erhalten.
Eine Oberfläche 20a der dielektrischen Schicht 20 gegenüber der Oberfläche neben der piezoelektrischen Komponente 10 kann eine im Wesentlichen flache Form oder eine unebene Form haben, die den Formen der Elektrodenfinger 31b und 32b entspricht. Die im Wesentlichen flache Form der Oberfläche 20a der dielektrischen Schicht 20 führt zu einer Verringerung der Einfügedämpfung. Außerdem führt die den Formen der Elektrodenfinger 31b und 32b entsprechende unebene Form der Oberfläche 20a der dielektrischen Schicht 20 zu einer Erhöhung des Reflexionskoeffizienten.
Bei dieser Ausführungsform wurde die Vorrichtung für elastische Wellen gemäß der vorliegenden Erfindung anhand der in den 1 und 2 veranschaulichten Oberflächenschallwellenvorrichtung 1 als ein Beispiel beschrieben. Jedoch ist die Vorrichtung für elastische Wellen gemäß der vorliegenden Erfindung nicht auf eine Oberflächenschallwellenvorrichtung beschränkt. Die Vorrichtung für elastische Wellen gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Grenzschallwellenvorrichtung sein, die eine Stoneley-Welle oder eine Grenzwelle vom SH-Typ verwendet.
Darüber hinaus wurde zwar in dieser Ausführungsform die Vorrichtung für elastische Wellen anhand eines Resonators als ein Beispiel beschrieben, doch die Vorrichtung für elastische Wellen gemäß der vorliegenden Erfindung ist nicht auf den Resonator beschränkt. Zum Beispiel kann die Vorrichtung für elastische Wellen ein Filter sein, der eine elastische Welle verwendet. Zu konkreten Beispielen des Filters gehören längsgekoppelte resonatorartige Filter und Abzweigfilter.
(BEISPIELE 1 und 2 und VERGLEICHSBEISPIELE 1 und 2)
Im Beispiel 1 wurden die in den 1 und 2 veranschaulichten Oberflächenschallwellenvorrichtungen 1 unter den nachstehend beschriebenen Bedingungen hergestellt. Die Reflexionskoeffizienten und die TFK der Oberflächenschallwellenvorrichtungen 1, welche die dielektrischen Schichten 20 mit unterschiedlichen Dicken enthielten, wurden gemessen. Die Meßergebnisse der Reflexionskoeffizienten sind in einem in 4 gezeigten Diagramm durch eine durchgezogene Linie angegeben. Die Meßergebnisse der TFK sind in 5 veranschaulicht.
Bedingungen im Beispiel 1

Piezoelektrische Komponente 10: LiTaO₃-Substrat, das durch Euler-Winkel (0°, 128°, 0°) definiert ist Dicke (mm) der piezoelektrischen Komponente 10: 0,38 Erste Elektrodenschicht 21: Pt-Film Wellenlängennormalisierte Dicke (h/λ) der ersten Elektrodenschicht 21: 0,03 Zweite Elektrodenschicht 22: Al-Film Wellenlängennormalisierte Dicke (h/λ) der zweiten Elektrodenschicht 22: 0,04 Dielektrische Schicht 20: SiO₂-Schicht

Im Vergleichsbeispiel 1 wurden Oberflächenschallwellenvorrichtungen, wie in 3 veranschaulicht, unter den gleichen Bedingungen wie im Beispiel 1 hergestellt, außer daß sowohl die ersten als auch die zweiten Elektrodenschichten 21 und 22 in den Ausnehmungen 10a der piezoelektrischen Komponente 10 ausgebildet wurden. Die Reflexionskoeffizienten der Oberflächenschallwellenvorrichtungen, welche die dielektrischen Schichten 20 mit unterschiedlichen Dicken enthielten, wurden gemessen. Die Meßergebnisse der Reflexionskoeffizienten sind in einem in 4 gezeigten Diagramm durch eine durchbrochene Linie angegeben.
Im Beispiel 2 wurden die in den 1 und 2 veranschaulichten Oberflächenschallwellenvorrichtungen 1 unter den nachstehend beschriebenen Bedingungen hergestellt. Die Reflexionskoeffizienten und der TFK der Oberflächenschallwellenvorrichtungen 1, welche die dielektrischen Schichten 20 mit unterschiedlichen Dicken enthielten, wurden gemessen. Die Meßergebnisse der Reflexionskoeffizienten sind in einem in 6 gezeigten Diagramm durch eine durchgezogene Linie angegeben. Die Meßergebnisse des TFK sind in 7 veranschaulicht.
Bedingungen im Beispiel 2

Piezoelektrische Komponente 10: LiTaO₃-Substrat, das durch Euler-Winkel (0°, 216°, 0°) definiert ist Dicke (mm) der piezoelektrischen Komponente 10: 0,38 Erste Elektrodenschicht 21: Pt-Film Wellenlängennormalisierte Dicke (h/λ) der ersten Elektrodenschicht 21: 0,03 Zweite Elektrodenschicht 22: Al-Film Wellenlängennormalisierte Dicke (h/λ) der zweiten Elektrodenschicht 22: 0,04 Dielektrische Schicht 20: SiO₂-Schicht

Im Vergleichsbeispiel 2 wurden Oberflächenschallwellenvorrichtungen, wie in 3 veranschaulicht, unter den gleichen Bedingungen wie im Beispiel 2 hergestellt, außer daß sowohl die ersten als auch die zweiten Elektrodenschichten 21 und 22 in den Ausnehmungen 10a der piezoelektrischen Komponente 10 ausgebildet wurden. Die Reflexionskoeffizienten der Oberflächenschallwellenvorrichtungen, welche die dielektrischen Schichten 20 mit unterschiedlichen Dicken enthielten, wurden gemessen. Die Meßergebnisse der Reflexionskoeffizienten sind in einem in 6 gezeigten Diagramm durch eine durchbrochene Linie angegeben.
Wie in den 4 und 6 veranschaulicht, waren die Reflexionskoeffizienten in den Beispielen 1 und 2, bei denen die ersten Elektrodenschichten 21 in den Ausnehmungen 10a ausgebildet wurden und bei denen die zweiten Elektrodenschichten 22 über den Oberseiten der Ausnehmungen 10a ausgebildet wurden, höher als in den Vergleichsbeispielen 1 und 2, bei denen sowohl die ersten als auch die zweiten Elektrodenschichten 21 und 22 in den Ausnehmungen 10a ausgebildet wurden. Die Resultate zeigen, daß das Ausbilden der ersten Elektrodenschichten 21 in den Ausnehmungen 10a und das Ausbilden der zweiten Elektrodenschichten 22 über den Oberseiten der Ausnehmungen 10a zu einem hohen Reflexionskoeffizienten führt.
Die 5 und 7 zeigen, daß das Ausbilden der dielektrischen Schicht 20 den TFK verbessert und daß eine Erhöhung der Dicke der dielektrischen Schicht 20 zu einer Verkleinerung des TFK führt.
(BEISPIELE 3 und 4 und VERGLEICHSBEISPIELE 3 und 4)
In den Beispielen 3 und 4 wurden die in den 1 und 2 veranschaulichten Oberflächenschallwellenvorrichtungen 1 unter den nachstehend beschriebenen Bedingungen hergestellt. Die Reflexionskoeffizienten von, und die Phasengeschwindigkeiten in, den Oberflächenschallwellenvorrichtungen 1, welche die zweiten Elektrodenschichten 22 mit unterschiedlichen wellenlängennormalisierten Dicken (h/λ) enthielten, wurden gemessen. Die Meßergebnisse der Reflexionskoeffizienten sind in den 8 und 9 veranschaulicht. Die Meßergebnisse der Phasengeschwindigkeiten sind in den 10 und 11 veranschaulicht.
Genauer gesagt sind bei Beispiel 3 die mit 101 bezeichneten Linien in den 8 und 10 Daten, wenn die wellenlängennormalisierte Dicke (h/λ) der ersten Elektrodenschichten 21 0,05 beträgt. Im Beispiel 3 sind die mit 102 bezeichneten Linien in den 8 und 10 Daten, wenn die wellenlängennormalisierte Dicke (h/λ) der ersten Elektrodenschichten 21 0,04 beträgt. Im Beispiel 3 sind die mit 103 bezeichneten Linien in den 8 und 10 Daten, wenn die wellenlängennormalisierte Dicke (h/λ) der ersten Elektrodenschichten 21 0,03 beträgt. Im Beispiel 3 sind die mit 104 bezeichneten Linien in den 8 und 10 Daten, wenn die wellenlängennormalisierte Dicke (h/λ) der ersten Elektrodenschichten 21 0,02 beträgt. Im Beispiel 3 sind die mit 105 bezeichneten Linien in den 8 und 10 Daten, wenn die wellenlängennormalisierte Dicke (h/λ) der ersten Elektrodenschichten 21 0,01 beträgt.
Bei Beispiel 4 sind die mit 111 bezeichneten Linien in den 9 und 11 Daten, wenn die wellenlängennormalisierte Dicke (h/λ) der ersten Elektrodenschichten 21 0,05 beträgt. Im Beispiel 4 sind die mit 112 bezeichneten Linien in den 9 und 11 Daten, wenn die wellenlängennormalisierte Dicke (h/λ) der ersten Elektrodenschichten 21 0,04 beträgt. Im Beispiel 4 sind die mit 113 bezeichneten Linien in den 9 und 11 Daten, wenn die wellenlängennormalisierte Dicke (h/λ) der ersten Elektrodenschichten 21 0,03 beträgt. Im Beispiel 4 sind die mit 114 bezeichneten Linien in den 9 und 11 Daten, wenn die wellenlängennormalisierte Dicke (h/λ) der ersten Elektrodenschichten 21 0,02 beträgt. Im Beispiel 4 sind die mit 115 bezeichneten Linien in den 9 und 11 Daten, wenn die wellenlängennormalisierte Dicke (h/λ) der ersten Elektrodenschichten 21 0,01 beträgt.
Bedingungen im Beispiel 3

Piezoelektrische Komponente 10: LiTaO₃-Substrat, das durch Euler-Winkel (0°, 128°, 0°) definiert ist Dicke (mm) der piezoelektrischen Komponente 10: 0,38 Erste Elektrodenschicht 21: Pt-Film Zweite Elektrodenschicht 22: Al-Film Dielektrische Schicht 20: SiO₂-Schicht Wellenlängennormalisierte Dicke (h/λ) der dielektrischen Schicht 20: 0,25

Bedingungen im Beispiel 4

Piezoelektrische Komponente 10: LiTaO₃-Substrat, das durch Euler-Winkel (0°, 216°, 0°) definiert ist Dicke (mm) der piezoelektrischen Komponente 10: 0,38 Erste Elektrodenschicht 21: Pt-Film Zweite Elektrodenschicht 22: Al-Film Dielektrische Schicht 20: SiO₂-Schicht Wellenlängennormalisierte Dicke (h/λ) der dielektrischen Schicht 20: 0,25

Im Vergleichsbeispiel 3 wurden Oberflächenschallwellenvorrichtungen, wie in 3 veranschaulicht, unter den gleichen Bedingungen wie im Beispiel 3 hergestellt, außer daß sowohl die ersten als auch die zweiten Elektrodenschichten 21 und 22 in den Ausnehmungen 10a der piezoelektrischen Komponente 10 ausgebildet wurden. Die Reflexionskoeffizienten von, und die Phasengeschwindigkeiten in, den Oberflächenschallwellenvorrichtungen, welche die zweiten Elektrodenschichten 22 mit unterschiedlichen Dicken enthielten, wurden gemessen. Die Meßergebnisse der Reflexionskoeffizienten sind in 8 veranschaulicht. Die Meßergebnisse der Phasengeschwindigkeiten sind in 10 veranschaulicht.
Genauer gesagt sind in Vergleichsbeispiel 3 die mit 201 bezeichneten Linien in den 8 und 10 Daten, wenn die wellenlängennormalisierte Dicke (h/λ) der ersten Elektrodenschichten 21 0,05 beträgt. Im Vergleichsbeispiel 3 sind die mit 202 bezeichneten Linien in den 8 und 10 Daten, wenn die wellenlängennormalisierte Dicke (h/λ) der ersten Elektrodenschichten 21 0,04 beträgt. Im Vergleichsbeispiel 3 sind die mit 203 bezeichneten Linien in den 8 und 10 Daten, wenn die wellenlängennormalisierte Dicke (h/λ) der ersten Elektrodenschichten 21 0,03 beträgt. Im Vergleichsbeispiel 3 sind die mit 204 bezeichneten Linien in den 8 und 10 Daten, wenn die wellenlängennormalisierte Dicke (h/λ) der ersten Elektrodenschichten 21 0,02 beträgt. Im Vergleichsbeispiel 3 sind die mit 205 bezeichneten Linien in den 8 und 10 Daten, wenn die wellenlängennormalisierte Dicke (h/λ) der ersten Elektrodenschichten 21 0,01 beträgt.
Im Vergleichsbeispiel 4 wurden Oberflächenschallwellenvorrichtungen, wie in 3 veranschaulicht, unter den gleichen Bedingungen wie im Beispiel 4 hergestellt, außer daß sowohl die ersten als auch die zweiten Elektrodenschichten 21 und 22 in den Ausnehmungen 10a der piezoelektrischen Komponente 10 ausgebildet wurden. Die Reflexionskoeffizienten von, und die Phasengeschwindigkeiten in, den Oberflächenschallwellenvorrichtungen, welche die zweiten Elektrodenschichten 22 mit unterschiedlichen Dicken enthielten, wurden gemessen. Die Meßergebnisse der Reflexionskoeffizienten sind in 9 veranschaulicht. Die Meßergebnisse der Phasengeschwindigkeiten sind in 11 veranschaulicht.
Genauer gesagt sind in Vergleichsbeispiel 4 die mit 211 bezeichneten Linien in den 9 und 11 Daten, wenn die wellenlängennormalisierte Dicke (h/λ) der ersten Elektrodenschichten 21 0,05 beträgt. Im Vergleichsbeispiel 4 sind die mit 212 bezeichneten Linien in den 9 und 11 Daten, wenn die wellenlängennormalisierte Dicke (h/λ) der ersten Elektrodenschichten 21 0,04 beträgt. Im Vergleichsbeispiel 4 sind die mit 213 bezeichneten Linien in den 9 und 11 Daten, wenn die wellenlängennormalisierte Dicke (h/λ) der ersten Elektrodenschichten 21 0,03 beträgt. Im Vergleichsbeispiel 4 sind die mit 214 bezeichneten Linien in den 9 und 11 Daten, wenn die wellenlängennormalisierte Dicke (h/λ) der ersten Elektrodenschichten 21 0,02 beträgt. Im Vergleichsbeispiel 4 sind die mit 215 bezeichneten Linien in den 9 und 11 Daten, wenn die wellenlängennormalisierte Dicke (h/λ) der ersten Elektrodenschichten 21 0,01 beträgt.
Die 8 und 9 zeigen, daß in den Vergleichsbeispielen 3 und 4 (Linien 201 bis 205 und 211 bis 215), bei denen sowohl die ersten als auch die zweiten Elektrodenschichten 21 und 22 in den Ausnehmungen 10a ausgebildet sind, die Reflexionskoeffizienten deutlich reduziert werden, wenn die Dicke jeder zweiten Elektrodenschicht 22 zunimmt. Im Gegensatz dazu wird festgestellt, daß in den Beispielen 3 und 4 (Linien 101 bis 105 und 111 bis 115), bei denen die ersten Elektrodenschichten 21 in den Ausnehmungen 10a ausgebildet sind und bei denen die zweiten Elektrodenschichten 22 über den Oberseiten der Ausnehmungen 10a ausgebildet sind, die Reflexionskoeffizienten nicht deutlich reduziert sind, selbst wenn die zweiten Elektrodenschichten 22 eine größere Dicke haben. Diese Resultate zeigen, daß bei der Oberflächenschallwellenvorrichtung, bei der die ersten Elektrodenschichten 21 in den Ausnehmungen 10a ausgebildet sind und die zweiten Elektrodenschichten 22 über den Oberseiten der Ausnehmungen 10a ausgebildet sind, eine Erhöhung der Dicke der zweiten Elektrodenschichten 22 eine Verringerung des Widerstandes der ersten und zweiten Elektrodenfinger 31b und 32b erlaubt, während eine Verkleinerung des Reflexionskoeffizienten unterdrückt wird. Dies schafft ein ausgewogenes Verhältnis zwischen einem hohen Reflexionskoeffizienten und einer hohen Schallgeschwindigkeit.
Die 10 und 11 zeigen, daß im Wesentlichen keine Veränderung der Phasengeschwindigkeit der Oberflächenschallwelle stattfindet, selbst wenn die Dicke der zweiten Elektrodenschichten 22 verändert wird, unabhängig davon, ob sich die zweiten Elektrodenschichten 22 in den Ausnehmungen 10a befinden. Das heißt, es wird festgestellt, daß eine Erhöhung der Dicke der zweiten Elektrodenschichten 22 eine Verringerung des Widerstandes der ersten und zweiten Elektrodenfinger 31b und 32b erlaubt, während eine Verringerung der Schallgeschwindigkeit unterdrückt wird. Die Resultate zeigen, daß es selbst in dem Fall, wo die zweiten Elektrodenschichten 22 in den Ausnehmungen 10a ausgebildet sind, möglich ist, ein ausgewogenes Verhältnis zwischen einer hohen Schallgeschwindigkeit und einer geringen Einfügedämpfung herzustellen.
(Vergleichsbeispiele 5 bis 8)
Im Vergleichsbeispiel 5 wurden Oberflächenschallwellenvorrichtungen, wie in 12 veranschaulicht, hergestellt, bei denen die IDT-Elektroden 37, die nur aus den ersten Elektrodenschichten 21, die aus Pt-Filmen bestanden, gebildet waren, in den Ausnehmungen 10a der piezoelektrischen Komponente 10, welche aus einem LiTaO₃-Substrat bestand, das durch die Euler-Winkel (0°, 128°, 0°) definiert war, ausgebildet waren und bei denen die dielektrische Schicht 20, die aus SiO₂ mit einer wellenlängennormalisierten Dicke (h/λ) von 0,25 zusammengesetzt war, so ausgebildet war, daß die IDT-Elektroden 37 bedeckt waren. Die Phasengeschwindigkeiten in den entstandenen Oberflächenschallwellenvorrichtungen, welche die ersten Elektrodenschichten 21 mit unterschiedlichen Dicken enthielten, wurden gemessen. 13 veranschaulicht die Resultate.
Im Vergleichsbeispiel 6 wurden Oberflächenschallwellenvorrichtungen unter den gleichen Bedingungen wie in Vergleichsbeispiel 5 hergestellt, außer daß die dielektrische Schicht 20 nicht ausgebildet wurde. Die Phasengeschwindigkeit wurde für jede der ersten Elektrodenschichten 21 mit unterschiedlichen Dicken gemessen. 13 veranschaulicht die Resultate.
Im Vergleichsbeispiel 7 wurden Oberflächenschallwellenvorrichtungen unter den gleichen Bedingungen wie in Vergleichsbeispiel 5 hergestellt, außer daß die piezoelektrische Komponente 10 aus einem LiNbO₃-Substrat gebildet wurde, das durch die Euler-Winkel (0°, 216°, 0°) definiert war. Die Phasengeschwindigkeit wurde für jede der ersten Elektrodenschichten 21 mit unterschiedlichen Dicken gemessen. 14 veranschaulicht die Resultate.
Im Vergleichsbeispiel 8 wurden Oberflächenschallwellenvorrichtungen unter den gleichen Bedingungen wie in Vergleichsbeispiel 6 hergestellt, außer daß die piezoelektrische Komponente 10 aus einem LiNbO₃-Substrat gebildet wurde, das durch die Euler-Winkel (0°, 216°, 0°) definiert war. Die Phasengeschwindigkeit wurde für jede der ersten Elektrodenschichten 21 mit unterschiedlichen Dicken gemessen. 14 veranschaulicht die Resultate.
Die in den 13 und 14 veranschaulichten Resultate zeigen, daß in dem Fall, wo die zweiten Elektrodenschichten 22 nicht ausgebildet sind, die Phasengeschwindigkeit einer Oberflächenschallwelle deutlich reduziert wird, wenn die Dicke jeder ersten Elektrodenschicht 21 zunimmt. Somit wird in dem Fall, wo die zweiten Elektrodenschichten 22 nicht ausgebildet sind, festgestellt, daß eine Verringerung des Widerstandes eines jeden der Elektrodenfinger 31b und 32b und eine Erhöhung der Schallgeschwindigkeit mit geringerer Wahrscheinlichkeit erreicht werden.
(BEISPIELE 5 und 6 und VERGLEICHSBEISPIELE 9 und 10)
Im Beispiel 5 wurden die Oberflächenschallwellenvorrichtungen 1 unter den gleichen Bedingungen wie im Beispiel 1 hergestellt. Die elektromechanischen Kopplungskoeffizienten (k²) der Oberflächenschallwellenvorrichtungen 1, welche die dielektrischen Schichten 20 mit unterschiedlichen Dicken enthielten, wurden gemessen.
Im Vergleichsbeispiel 9 wurden Oberflächenschallwellenvorrichtungen, wie in 15 veranschaulicht, unter den gleichen Bedingungen wie im Beispiel 5 hergestellt, außer daß sowohl die ersten als auch die zweiten Elektrodenschichten 21 und 22 auf der piezoelektrischen Komponente 10 ausgebildet wurden. Die elektromechanischen Kopplungskoeffizienten (k²) der Oberflächenschallwellenvorrichtungen, welche die dielektrischen Schichten 20 mit unterschiedlichen Dicken enthielten, wurden gemessen. 16 veranschaulicht die Resultate im Beispiel 5 und im Vergleichsbeispiel 9.
Im Beispiel 6 wurden die Oberflächenschallwellenvorrichtungen 1 unter den gleichen Bedingungen wie im Beispiel 2 hergestellt. Die elektromechanischen Kopplungskoeffizienten (k²) der Oberflächenschallwellenvorrichtungen 1, welche die dielektrischen Schichten 20 mit unterschiedlichen Dicken enthielten, wurden gemessen.
Im Vergleichsbeispiel 10 wurden Oberflächenschallwellenvorrichtungen, wie in 15 veranschaulicht, unter den gleichen Bedingungen wie im Beispiel 6 hergestellt, außer daß sowohl die ersten als auch die zweiten Elektrodenschichten 21 und 22 auf der piezoelektrischen Komponente 10 ausgebildet wurden. Die elektromechanischen Kopplungskoeffizienten (k²) der Oberflächenschallwellenvorrichtungen, welche die dielektrischen Schichten 20 mit unterschiedlichen Dicken enthielten, wurden gemessen. 17 veranschaulicht die Resultate im Beispiel 6 und im Vergleichsbeispiel 10.
Wie in den 16 und 17 veranschaulicht, wurde festgestellt, daß die elektromechanischen Kopplungskoeffizienten (k²) in den Beispielen 5 und 6, bei denen die zweiten Elektrodenschichten 22 in den Ausnehmungen 10a ausgebildet waren, unabhängig von der Dicke der dielektrischen Schicht 20 höher waren als in den Vergleichsbeispielen 9 und 10, bei denen sowohl die ersten als auch die zweiten Elektrodenschichten 21 und 22 auf der piezoelektrischen Komponente 10 ausgebildet waren.
(BEISPIEL 7)
Wie in 18 veranschaulicht, wurden Oberflächenschallwellenvorrichtungen, bei denen jede der ersten Elektrodenschichten 21 einen ersten Metallfilm 21a und einen zweiten Metallfilm 21b enthielt und bei denen jede der zweiten Elektrodenschichten 22 einen ersten Metallfilm 22a und einen zweiten Metallfilm 22b enthielt, unter den nachstehend beschriebenen Bedingungen hergestellt. Die elektromechanischen Kopplungskoeffizienten (k²) und die Reflexionskoeffizienten wurden für jede der dielektrischen Schichten 20 mit unterschiedlichen Dicken gemessen. Die 19 und 20 veranschaulichen die Meßergebnisse des elektromechanischen Kopplungskoeffizienten (k²) bzw. der Reflexionskoeffizienten.
Bedingungen im Beispiel 7

Piezoelektrische Komponente 10: LiTaO₃-Substrat, das durch Euler-Winkel (0°, 128°, 0°) definiert ist Erster Metallfilm 21a: Ti-Film Wellenlängennormalisierte Dicke (h/λ) des ersten Metallfilms 21a: 0,01 Zweiter Metallfilm 21b: Pt-Film Wellenlängennormalisierte Dicke (h/λ) des zweiten Metallfilms 21b: 0,02 Erster Metallfilm 22a: Ti-Film Wellenlängennormalisierte Dicke (h/λ) des ersten Metallfilms 22a: 0,02 Zweiter Metallfilm 22b: Cu-Film Wellenlängennormalisierte Dicke (h/λ) des zweiten Metallfilms 22b: 0,04 Dielektrische Schicht 20: SiO₂-Schicht

Für Beispiel 7 gilt:
Mittlere Dichte (ρ_a) der ersten Elektrodenschicht 21: 1,58 × 10⁴ kg/m³
Mittlere Steifigkeit (C44_a) der ersten Elektrodenschicht 21: 5,54 × 10¹⁰ N/m²
(ρ_a ³ × C44_a)^1/2 der ersten Elektrodenschicht 21: 4,66 × 10¹¹
Mittlere Dichte (ρ_b) der zweiten Elektrodenschicht 22: 7,46 × 10³ kg/m³
Mittlere Steifigkeit (C44_b) der zweiten Elektrodenschicht 22: 4,98 × 10¹⁰ N/m²
(ρ_b ³ × C44_b)^1/2 der zweiten Elektrodenschicht 22: 1,44 × 10¹¹
Somit wird (ρ_a ³ × C44_a)^1/2 = (4,66 × 10¹¹) der ersten Elektrodenschichten 21 auf einen Wert eingestellt, der größer ist als (ρ_b ³ × C44_b)^1/2 (= 1,44 × 10¹¹) der zweiten Elektrodenschichten 22.
Die 19 und 20 zeigen, daß selbst in dem Fall, wo jede der ersten und zweiten Elektrodenschichten 21 und 22 aus den mehreren Metallfilmen gebildet ist, hohe elektromechanische Kopplungskoeffizienten (k²) und hohe Reflexionskoeffizienten erhalten werden.
(BEISPIELE 8 und 9)
Im Beispiel 8 wurden Oberflächenschallwellenvorrichtungen, wie in 21 veranschaulicht, unter den gleichen Bedingungen wie im Beispiel 1 hergestellt, außer daß die Oberfläche 20a jeder dielektrischen Schicht 20 gegenüber der Oberfläche neben einer entsprechenden der piezoelektrischen Komponenten 10 eine unebene Form hatte, die den Formen der Elektrodenfinger 31b und 32b entsprach. Dann wurden die Reflexionskoeffizienten gemessen. 22 veranschaulicht die Meßergebnisse der Reflexionskoeffizienten zusammen mit den Resultaten aus Beispiel 1.
Im Beispiel 9 wurden Oberflächenschallwellenvorrichtungen, wie in 21 veranschaulicht, unter den gleichen Bedingungen wie im Beispiel 2 hergestellt, außer daß die Oberfläche jeder dielektrischen Schicht 20 gegenüber der Oberfläche neben einer entsprechenden der piezoelektrischen Komponenten 10 eine unebene Form hatte, die den Formen der Elektrodenfinger 31b und 32b entsprach. Dann wurden die Reflexionskoeffizienten gemessen. 23 veranschaulicht die Meßergebnisse der Reflexionskoeffizienten zusammen mit den Resultaten aus Beispiel 2.
Die 22 und 23 zeigen, daß in dem Fall, wo die Oberfläche der dielektrischen Schicht 20 gegenüber der Oberfläche neben der piezoelektrischen Komponente 10 die unebene Form hat, die den Formen der Elektrodenfinger 31b und 32b entspricht, höhere Reflexionskoeffizienten erhalten werden.
Ausführungsform der Grenzschallwellenvorrichtung
In der vorangegangenen Ausführungsform und den Beispielen 1 bis 9 wurden die Oberflächenschallwellenvorrichtungen, die Oberflächenschallwellen verwenden, beschrieben. Die Vorrichtung für elastische Wellen der vorliegenden Erfindung kann eine Grenzschallwellenvorrichtung sein, die eine Grenzschallwelle verwendet. 24 ist eine schematische vorderseitige Querschnittsansicht eines Abschnitts einer Grenzschallwellenvorrichtung, wo IDT-Elektroden ausgebildet sind, gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Eine Grenzschallwellenvorrichtung 41 enthält eine piezoelektrische Komponente 50. Ausnehmungen 50a sind in der Oberseite der piezoelektrischen Komponente 50 ausgebildet. Eine erste dielektrische Schicht 51 wird so darüber angeordnet, daß die piezoelektrische Komponente 50 bedeckt wird. Darüber hinaus wird eine zweite dielektrische Schicht 52, die aus einem dielektrischen Material zusammengesetzt ist, das eine andere Schallgeschwindigkeit als die erste dielektrische Schicht 51 hat, auf der ersten dielektrischen Schicht 51 angeordnet.
Die piezoelektrische Komponente 50 ist aus einem piezoelektrischen Einkristall aus LiNbO₃, LiTaO₃ oder dergleichen zusammengesetzt. In dieser Ausführungsform wird ein LiNbO₃ mit einem Y-Schnitt von 15° und einer X-SAW-Ausbreitung, d. h. LiNbO₃, das durch die Euler-Winkel (0°, 105°, 0°) definiert ist, verwendet.
Die Ausnehmungen 50a werden in der gleichen Wiese gebildet wie die Ausnehmungen 10a der in 1 veranschaulichten Oberflächenschallwellenvorrichtung.
IDT-Elektroden 60 sind an der Grenzfläche zwischen der piezoelektrischen Komponente 50 und der ersten dielektrischen Schicht 51 ausgebildet. Die IDT-Elektroden 60 enthalten erste Elektrodenschichten 61 und zweite Elektrodenschichten 62, die jeweils auf einer entsprechenden der ersten Elektrodenschichten 61 angeordnet sind.
Die ersten Elektrodenschichten 61 sind in den Ausnehmungen 50a ausgebildet. Die Oberseite einer jeden der ersten Elektrodenschichten 61 ist mit der Oberseite der piezoelektrischen Komponente 50 bündig.
In dieser Ausführungsform ist die erste dielektrische Schicht 51 aus SiO₂ zusammengesetzt, und die zweite dielektrische Schicht 52 ist aus SiN zusammengesetzt. Jede der dielektrischen Schichten 51 und 52 kann aus einem anderen dielektrischen Material zusammengesetzt sein. Um eine Grenzschallwelle auf die Grenzfläche zwischen der piezoelektrischen Komponente 50 und der ersten dielektrischen Schicht 51 zu beschränken, muß eine Schallgeschwindigkeit in der zweiten dielektrischen Schicht 52 höher sein als die in der ersten dielektrischen Schicht 51. Somit ist in dieser Ausführungsform die erste dielektrische Schicht 51 aus SiO₂ zusammengesetzt, und die zweite dielektrische Schicht 52 ist aus SiN zusammengesetzt, was ein Material mit einer relativ hohen Schallgeschwindigkeit ist.
Jedoch sind die dielektrischen Materialien, aus denen die ersten und die zweiten dielektrischen Schichten 51 und 52 bestehen, nicht darauf beschränkt.
SiO₂ wird bevorzugt als ein Material benutzt, aus dem die erste dielektrische Schicht 51 besteht, weil die Temperatureigenschaften verbessert werden können. In diesem Fall ist die zweite dielektrische Schicht bevorzugt aus SiN zusammengesetzt.
Bei dieser Ausführungsform sind die ersten und zweiten Elektrodenschichten 61 und 62 aus den gleichen Metallmaterialien zusammengesetzt wie die ersten und zweiten Elektrodenschichten 21 und 22 der Oberflächenschallwellenvorrichtung gemäß der vorangegangenen Ausführungsform, wie in 1 veranschaulicht. Das heißt, die halbe Potenz des Produkts der dritten Potenz der mittleren Dichte ρ_a und der mittleren Steifigkeit (C44_a) der ersten Elektrodenschichten, d. h. (ρ_a ³ × C44_a)^1/2, wird auf einen Wert eingestellt, der größer ist als die halbe Potenz des Produkts der dritten Potenz der mittleren Dichte (ρ_b) und der mittleren Steifigkeit (C44_b) der zweiten Elektrodenschichten, d. h. (ρ_b ³ × C44_b)^1/2. Dies führt auch in der Grenzschallwellenvorrichtung 41 zu einem höheren elektromechanischen Kopplungskoeffizienten (k²), wodurch eine größere Bandbreite und eine Erhöhung des Reflexionskoeffizienten erreicht werden. Darüber hinaus kann der Widerstand eines jeden der ersten und zweiten Elektrodenfinger verringert werden, wodurch die Schallgeschwindigkeit einer Grenzschallwelle erhöht wird. Dies ermöglicht es, den Abstand der Elektrodenfinger zu vergrößern. Oder anders ausgedrückt: Es ist möglich, die Frequenz zu erhöhen, ohne den Abstand der Elektrodenfinger zu verkürzen, wodurch der Widerstand gegen statische Elektrizität erhöht und das Auftreten einer Welligkeit infolge eines Transversalmodus' unterdrückt wird.
Bevorzugt wird die Bedingung (ρ_a ³ × C44_a)^1/2 > 1,95 × 10¹¹ > (ρ_b ³ × C44_b)^1/2 erfüllt. In diesem Fall ist es möglich, den elektromechanischen Kopplungskoeffizienten weiter zu erhöhen, die Einfügedämpfung weiter zu verringern, und die Schallgeschwindigkeit einer Grenzschallwelle weiter zu erhöhen.
Experimentalbeispiele, die als konkrete Beispiele der zweiten Ausführungsform dienen, werden im Folgenden beschrieben. Ähnlich wie bei den vorangegangenen Beispielen der Oberflächenschallwellenvorrichtungen wurden in den folgenden Experimentalbeispielen mit einem einzelnen Anschluß versehene Resonatoren für elastischen Welle hergestellt, die jeweils IDT-Elektroden und Reflektoren enthielten.
(Erstes Versuchsbeispiel)
Die in 24 veranschaulichten Grenzschallwellenvorrichtungen 41 wurden unter den nachstehend beschriebenen Bedingungen hergestellt. Die Reflexionskoeffizienten und die elektromechanischen Kopplungskoeffizienten der Grenzschallwellenvorrichtungen wurden gemessen.
Die 25 und 27 veranschaulichen die Meßergebnisse der Reflexionskoeffizienten. Die 26 und 28 veranschaulichen die Meßergebnisse der elektromechanischen Kopplungskoeffizienten.
Piezoelektrische Komponente 50: LiNbO₃-Substrat, das durch Euler-Winkel definiert (0°, 105°, 0°) ist
Erste Elektrodenschicht 61: Pt-Film
Wellenlängennormalisierte Dicke (h/λ) der ersten Elektrodenschichten 61: 0,02, 0,04 oder 0,06
Zweite Elektrodenschicht 62: Al-Film
Wellenlängennormalisierte Dicke (h/λ) der zweiten Elektrodenschichten 62: 0,02 bis 0,16
Erste dielektrische Schicht 51: SiO₂-Schicht
Dicke der ersten dielektrischen Schicht 51: λ, was in Bezug auf die normalisierte Dicke gleich 1 ist
Zweite dielektrische Schicht: SiN-Film
Dicke der zweiten dielektrischen Schicht 52: 2λ, was in Bezug auf die normalisierte Dicke gleich 2 ist
In einem Vergleichsbeispiel wurden Grenzschallwellenvorrichtungen wie in den vorangegangenen Ausführungsform hergestellt, außer daß jede der Ausnehmungen tief genug war, daß die gesamte Elektrode, die aus den ersten und zweiten Elektrodenschichten bestand, darin eingebettet werden konnte, d. h. die Oberseite jeder IDT-Elektrode war mit der Oberseite einer entsprechenden der piezoelektrischen Komponenten 50 bündig. In 25 bezeichnen durchgezogene Linien und durchbrochene Linien die Beziehungen zwischen den Dicken der zweiten Elektrodenschichten, die aus Al zusammengesetzt sind, und den Reflexionskoeffizienten der Grenzschallwellenvorrichtungen gemäß der Ausführungsform und dem Vergleichsbeispiel.
25 zeigt ganz klar, daß in dem Vergleichsbeispiel der Reflexionskoeffizient in dem Maße verringert wird, wie die Dicke der zweiten Elektrodenschicht zunimmt, während sich in dieser Ausführungsform der Reflexionskoeffizient nicht wesentlich verschlechtert, selbst wenn die Dicke der zweiten Elektrodenschicht 62 im Bereich von 0,02 bis 0,16 geändert wird. Die Resultate zeigen, daß im Vergleich zu dem Vergleichsbeispiel, bei dem jede IDT Elektrode, die aus dem Laminat gebildet ist, das die Metallfilme enthält, vollständig in die piezoelektrische Komponente eingebettet ist, ein hoher Reflexionskoeffizient erhalten wird.
26 veranschaulicht die Beziehungen zwischen den Dicken der Al-Filme und den elektromechanischen Kopplungskoeffizienten der Grenzschallwellenvorrichtungen gemäß der Ausführungsform. Zum Vergleich bezeichnen durchbrochene Linien die Beziehungen zwischen den Dicken der Al-Filme und den elektromechanischen Kopplungskoeffizienten der Grenzschallwellenvorrichtungen, die in ähnlicher Weise hergestellt wurden, außer daß jede IDT-Elektrode, die aus dem Laminat gebildet ist, das die Metallfilme enthält, auf der Oberseite der piezoelektrischen Komponente ausgebildet ist und daß keine Ausnehmung in der Oberseite der piezoelektrischen Komponente ausgebildet ist.
26 zeigt ganz klar, daß in dem Fall, wo die Al-Filme, die die gleiche Dicke haben, ausgebildet sind, der elektromechanische Kopplungskoeffizient in der Ausführungsform im Vergleich zu dem Vergleichsbeispiel, wo keine IDT-Elektrode in die piezoelektrische Komponente eingebettet ist, vergrößert werden kann. Insbesondere zeigen die Resultate, daß in dem Fall, wo die normalisierte Dicke des Al-Films 0,04 oder mehr beträgt, der elektromechanische Kopplungskoeffizient effektiv vergrößert werden kann.
(Zweites Versuchsbeispiel)
Mehrere Grenzschallwellenvorrichtungen, bei denen die zweiten Elektrodenschichten, die aus Al zusammengesetzt sind, unterschiedliche Dicken hatten, wurden wie im ersten Versuchsbeispiel hergestellt, außer daß die piezoelektrischen Komponenten 50 aus LiTaO₃ mit einem Y Schnitt von 42° und einer X-SAW-Ausbreitung zusammengesetzt waren. Zum Vergleich wurde eine Struktur wie in der Ausführungsform hergestellt, außer daß tiefe Ausnehmungen in der Oberseite der piezoelektrischen Komponente ausgebildet wurden, die Ausnehmungen mit der Elektrode, welche die ersten und zweiten Elektrodenschichten enthielt, gefüllt wurden und die Oberseiten der Al-Filme mit der Oberseite der piezoelektrischen Komponente 50 bündig waren. Die Reflexionskoeffizienten der Grenzschallwellenvorrichtungen gemäß der Ausführungsform und dem Vergleichsbeispiel wurden gemessen. 27 veranschaulicht die Resultate. In 27 bezeichnen durchgezogene Linien die Resultate der Ausführungsform, und durchbrochene Linien bezeichnen die Resultate von mehreren Arten von Grenzschallwellenvorrichtungen, die als das Vergleichsbeispiel hergestellt wurden.
Die Resultate zeigen, daß, wie bei dem ersten Versuchsbeispiel, auch für die piezoelektrische Komponente, die aus LiTaO₃ zusammengesetzt ist, der Reflexionskoeffizient nicht verschlechtert wird, selbst wenn die Dicke des Al-Films zunimmt.
Im Gegensatz dazu zeigen die Resultate, daß der Reflexionskoeffizient jeder Grenzschallwellenvorrichtung, die als das Vergleichsbeispiel hergestellt wurde, verkleinert wird, wenn die Dicke des Al-Films zunimmt.
28 veranschaulicht die Beziehungen zwischen den normalisierte Dicken der Al-Filme und den elektromechanischen Kopplungskoeffizienten der Grenzschallwellenvorrichtungen gemäß dem zweiten Versuchsbeispiel. In 28 bezeichnen durchgezogene Linien die Resultate der Ausführungsform. Durchbrochene Linien bezeichnen die Resultate der Grenzschallwellenvorrichtungen, die wie in der Ausführungsform hergestellt wurden, außer daß jede IDT-Elektrode auf der Oberseite der piezoelektrischen Komponente ausgebildet ist und daß keine Ausnehmung in der Oberseite der piezoelektrischen Komponente ausgebildet ist.
28 zeigt ganz klar, daß in dem Fall, wo LiTaO₃ mit einem Y-Schnitt von 42° und einer X-SAW-Ausbreitung verwendet wird, in der Ausführungsform, unabhängig von der Dicke des Al-Films, im Vergleich zu dem Vergleichsbeispiel der elektromechanische Kopplungskoeffizient vergrößert werden kann.
Aus den ersten und zweiten Experimentalbeispielen geht klar hervor, daß für die Grenzschallwellenvorrichtung gemäß der Ausführungsform in dem Fall, wo die Dicke des Al-Films vergrößert wird, um den Widerstand der Elektrodenfinger zu verringern, eine Verschlechterung des Reflexionskoeffizienten weniger wahrscheinlich ist, ein hoher Reflexionskoeffizient erhalten wird und der elektromechanische Kopplungskoeffizient k² größer wird, wodurch eine große Bandbreite erreicht wird.
Die piezoelektrische Komponente ist nicht auf die piezoelektrische Komponente mit dem konkreten Schnittwinkel beschränkt. Wie bei der oben beschriebenen Oberflächenschallwellenvorrichtung können in der Grenzschallwellenvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung piezoelektrische Einkristalle mit anderen Schnittwinkeln als die piezoelektrische Komponente benutzt werden.
In den ersten und zweiten Experimentalbeispielen ist die normalisierte Dicke des SiO₂-Films auf 1 eingestellt, und die normalisierte Dicke des SiN-Films ist auf 2 eingestellt. Um die Frequenz-Temperatureigenschaften zu verbessern und einen Störmodus zu unterdrücken, können diese Dicken in geeigneter Weise geändert werden. In einem solchen Fall ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, den elektromechanischen Kopplungskoeffizienten zu vergrößern, während eine Verschlechterung des Reflexionskoeffizienten verhindert wird. Die Schallgeschwindigkeit in SiN, aus dem die zweite dielektrische Schicht besteht, ist höher als die in SiO₂, aus dem die erste dielektrische Schicht besteht, so daß die Beschränkung der Grenzwellenenergie nicht behindert wird. Somit kann anstelle von SiN ein dielektrisches Material, bei dem die Schallgeschwindigkeit höher ist als die in SiO₂, zum Beispiel Al₂O₃ oder diamantartiger Kohlenstoff, als ein Material für die zweite dielektrische Schicht verwendet werden. Darüber hinaus kann die zweite dielektrische Schicht mit der hohen Schallgeschwindigkeit eine laminierte Struktur haben, die mehrere dielektrische Filme enthält.
Des Weiteren braucht in der vorliegenden Erfindung die zweite dielektrische Schicht nicht vorhanden zu sein. Die Dicke des SiO₂-Films, der als die erste dielektrische Schicht dient, kann erhöht werden, um die Energie einer Grenzschallwelle auf einen Abschnitt zu konzentrieren, wo die Elektrodenfinger angeordnet sind.
Bezugszeichenliste

1: Oberflächenschallwellenvorrichtung
10: piezoelektrische Komponente
10a: Ausnehmung
20: dielektrische Schicht
20a: Oberfläche
21: erste Elektrodenschicht
21a: erster Metallfilm
21b: zweiter Metallfilm
22: zweite Elektrodenschicht
22a: erster Metallfilm
22b: zweiter Metallfilm
30: Elektrode
31: erste kammförmige Elektrode
31a: erste Sammelschiene
31b: erster Elektrodenfinger
32: zweite kammförmige Elektrode
32a: zweite Sammelschiene
32b: zweiter Elektrodenfinger
33, 34: Reflektor
35: erster Anschluß
36: zweiter Anschluß
37: IDT-Elektrode
41: Grenzschallwellenvorrichtung
50: piezoelektrische Komponente
50a: Ausnehmung
51: erste dielektrische Schicht
52: zweite dielektrische Schicht
60: IDT-Elektrode
61: erste Elektrodenschicht
62: zweite Elektrodenschicht

Claims

Vorrichtung für elastische Wellen, umfassend: – eine piezoelektrische Komponente mit mehreren Ausnehmungen, – eine IDT-Elektrode mit mehreren Elektrodenfingern, wobei ein Teil jedes Elektrodenfingers in den mehreren Ausnehmungen angeordnet ist, und – eine dielektrische Schicht, die so auf der piezoelektrischen Komponente ausgebildet ist, daß die IDT-Elektroden bedeckt werden, wobei die dielektrische Schicht einen Temperatur-Frequenzkoeffizienten hat und das Vorzeichen des Temperatur-Frequenzkoeffizienten dem Vorzeichen des Temperatur-Frequenzkoeffizienten der piezoelektrischen Komponente entgegengesetzt ist oder das Vorzeichen des Temperatur-Frequenzkoeffizienten der dielektrischen Schicht das gleiche ist wie das des Temperatur-Frequenzkoeffizienten der piezoelektrischen Komponente und der absolute Wert des Temperatur-Frequenzkoeffizienten der dielektrischen Schicht kleiner ist als der des Temperatur-Frequenzkoeffizienten der piezoelektrischen Komponente, – wobei jeder der Elektrodenfinger eine erste Elektrodenschicht und eine zweite Elektrodenschicht enthält, wobei sich die ersten Elektrodenschichten in den Ausnehmungen befinden und die zweiten Elektrodenschichten auf den ersten Elektrodenschichten ausgebildet sind und über den Oberseiten der Ausnehmungen angeordnet sind, und – wobei die halbe Potenz des Produkts der dritten Potenz der mittleren Dichte (ρ_a) und der mittleren Steifigkeit (C44_a) der ersten Elektrodenschicht, d. h. (ρ_a ³ × C44_a)^1/2, größer ist als die halbe Potenz des Produkts der dritten Potenz der mittleren Dichte (ρ_b) und der mittleren Steifigkeit (C44_b) der zweiten Elektrodenschicht, d. h. (ρ_b ³ × C44_b)^1/2.
Vorrichtung für elastische Wellen gemäß Anspruch 1, wobei die Vorrichtung für elastische Wellen die Bedingung (ρ_a ³ × C44_a)^1/2 > 1,95 × 10¹¹ > (ρ_b ³ × C44_b)^1/2 erfüllt.
Vorrichtung für elastische Wellen gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die erste Elektrodenschicht aus einem Metall, das aus der Gruppe Mo, Ta, Pt, Au und W ausgewählt ist, oder einer Legierung, die überwiegend mindestens ein Metall enthält, das aus der Gruppe ausgewählt ist besteht.
Vorrichtung für elastische Wellen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die zweite Elektrodenschicht aus einem Metall, das aus der Gruppe Al, Ti und Cu ausgewählt ist, oder einer Legierung, die überwiegend mindestens ein Metall enthält, das aus der Gruppe ausgewählt ist besteht.
Vorrichtung für elastische Wellen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei mindestens eine der ersten und der zweiten Elektrodenschicht aus mehreren Metallfilmen besteht.
Vorrichtung für elastische Wellen gemäß Anspruch 5, wobei die zweite Elektrodenschicht aus mehreren Metallfilmen besteht und mindestens einer der Metallfilme, der die zweite Elektrodenschicht bildet, aus Cr, Ni oder einer Legierung, die überwiegend mindestens ein Metall enthält, das unter Cr und Ni ausgewählt ist, besteht.
Vorrichtung für elastische Wellen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die dielektrische Schicht eine SiO₂-Schicht, eine Siliziumnitridschicht oder eine Schicht, die überwiegend SiO₂ oder Siliziumnitrid enthält, ist.
Vorrichtung für elastische Wellen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei eine Oberfläche der dielektrischen Schicht gegenüber der Oberfläche neben der piezoelektrischen Komponente flach ist.
Vorrichtung für elastische Wellen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei eine Oberfläche der dielektrischen Schicht gegenüber der Oberfläche neben der piezoelektrischen Komponente eine unebene Form hat, die den Formen der mehreren Elektrodenfinger entspricht.
Vorrichtung für elastische Wellen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei eine wellenlängennormalisierte Dicke (h/λ), die durch Normalisieren der Dicke (h) der dielektrischen Schicht durch die Wellenlänge (λ) einer elastischen Welle definiert wird, an einem Abschnitt, wo die Elektrodenfinger ausgebildet sind, im Bereich von 0,01 bis 0,4 liegt.
Vorrichtung für elastische Wellen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die piezoelektrische Komponente ein LiTaO₃-Substrat oder ein LiNbO₃-Substrat ist.
Vorrichtung für elastische Wellen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Vorrichtung für elastische Wellen eine Oberflächenschallwellenvorrichtung ist.
Vorrichtung für elastische Wellen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Vorrichtung für elastische Wellen eine Grenzschallwellenvorrichtung ist.