DE112011104653T5

DE112011104653T5 - Oberflächenschallwellen-Bauelement

Info

Publication number: DE112011104653T5
Application number: DE112011104653T
Authority: DE
Inventors: Tamazaki Daisuke
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2010-12-29
Filing date: 2011-12-13
Publication date: 2013-10-02
Anticipated expiration: 2031-12-14
Also published as: JP5565474B2; WO2012090698A1; DE112011104653B4; CN103250348A; KR20130088888A; US9159900B2; JPWO2012090698A1; CN103250348B; KR101514742B1; US20130285504A1

Abstract

Es wird ein Oberflächenschallwellen-Bauelement bereitgestellt, das eine durch eine unnötige Welle verursachte Verschlechterung der Frequenzkennlinie unterdrückt. Ein Oberflächenschallwellen-Bauelement 1 enthält ein piezoelektrisches Substrat 21, eine IDT-Elektrode 22, die auf dem piezoelektrischen Substrat 21 ausgebildet ist, eine erste dielektrische Schicht 23 und eine zweite dielektrischen Schicht 24. Die erste dielektrische Schicht 23 ist auf dem piezoelektrischen Substrat 21 gebildet. Die erste dielektrische Schicht 23 besteht aus Siliziumoxid. Die zweite dielektrische Schicht 24 ist auf der ersten dielektrischen Schicht 23 gebildet. Die zweite dielektrische Schicht 24 hat eine höhere Schallgeschwindigkeit als die erste dielektrische Schicht 23. Das Oberflächenschallwellen-Bauelement 1 enthält des Weiteren eine dritte dielektrische Schicht 25. Die dritte dielektrische Schicht 25 ist zwischen der ersten dielektrischen Schicht 23 und dem piezoelektrischen Substrat 21 gebildet. Die dritte dielektrische Schicht 25 bedeckt eine Oberfläche 21a des piezoelektrischen Substrats 21 und eine Oberseite 22a und Seitenflächen 22b und 22c der IDT-Elektrode 22.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Oberflächenschallwellen-Bauelement, das für einen Resonator, ein Bandpassfilter oder dergleichen verwendet wird.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Im Stand der Technik wird ein Oberflächenschallwellen-Bauelement, das eine Oberflächenschallwelle nutzt, weithin beispielsweise als ein Resonator- oder Filterbauelement verwendet. Zum Beispiel ist im folgenden Patentdokument 1, als ein Beispiel eines solchen Oberflächenschallwellen-Bauelements, ein Oberflächenschallwellen-Bauelement offenbart worden, das einen SiO₂-Film enthält, der so auf einem piezoelektrischen Substrat ausgebildet ist, dass er eine IDT-Elektrode und einen auf dem SiO₂-Film ausgebildeten SiN-Film bedeckt.
Da der SiO₂-Film so ausgebildet ist, dass die IDT-Elektrode bedeckt ist, besitzt das in diesem Patentdokument 1 offenbarte Oberflächenschallwellen-Bauelement eine ausgezeichnete Frequenz-Temperatur-Kennlinie. Des Weiteren kann bei dem in Patentdokument 1 offenbarten Oberflächenschallwellen-Bauelement, wenn die Dicke des auf dem SiO₂-Film ausgebildeten SiN-Film justiert wird, die Frequenzkennlinie des Oberflächenschallwellen-Bauelements justiert werden. Darum kann die Frequenzgenauigkeit verbessert werden. Zitierungsliste
Patentdokument

Patentdokument 1: Japanische ungeprüfte Patentanmeldungspublikation Nr. 2001-44787

KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Technisches Problem
Bei dem im Patentdokument 1 offenbarten Oberflächenschallwellen-Bauelement können zum Beispiel nachteiligerweise Störreaktionen zwischen einer Resonanzfrequenz und einer Antiresonanzfrequenz oder in einem Passband aufgrund einer unnötigen Welle generiert werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt das oben beschriebene Problem zugrunde, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Oberflächenschallwellen-Bauelements, das eine durch eine unnötige Welle verursachte Verschlechterung der Frequenzkennlinie vermeidet.
Lösung des Problems
Das Oberflächenschallwellen-Bauelement der vorliegenden Erfindung enthält ein piezoelektrisches Substrat, eine IDT-Elektrode, eine erste dielektrische Schicht und eine zweite dielektrische Schicht. Die IDT-Elektrode wird auf dem piezoelektrischen Substrat ausgebildet. Die erste dielektrische Schicht wird auf dem piezoelektrischen Substrat ausgebildet. Die erste dielektrische Schicht besteht aus Siliziumoxid. Die zweite dielektrische Schicht wird auf der ersten dielektrischen Schicht ausgebildet. Die zweite dielektrische Schicht hat eine höhere Schallgeschwindigkeit als die erste dielektrische Schicht. Das Oberflächenschallwellen-Bauelement der vorliegenden Erfindung enthält des Weiteren eine dritte dielektrische Schicht. Die dritte dielektrische Schicht wird zwischen der ersten dielektrischen Schicht und dem piezoelektrischen Substrat ausgebildet. Die dritte dielektrische Schicht bedeckt eine Fläche des piezoelektrischen Substrats und eine Oberseite und Seitenflächen der IDT-Elektrode.
Bei einer Ausführung des Oberflächenschallwellen-Bauelements der vorliegenden Erfindung beträgt die Dicke der dritten dielektrischen Schicht mindestens 1,5% der Wellenlänge, die durch den Abstand zwischen Elektrodenfingern der IDT-Elektrode bestimmt wird. In dieser Struktur kann die durch eine unnötige Welle verursachte Verschlechterung der Frequenzkennlinie wirksamer unterdrückt werden.
Bei einer anderen Ausführung des Oberflächenschallwellen-Bauelements der vorliegenden Erfindung ist die Dicke der dritten dielektrischen Schicht maximal so groß wie die der ersten dielektrischen Schicht.
Bei einer anderen Ausführung des Oberflächenschallwellen-Bauelements der vorliegenden Erfindung besteht die dritte dielektrische Schicht aus Siliziumnitrid, Siliziumoxynitrid, Diamant, Aluminiumoxid oder Aluminiumnitrid.
Bei einer anderen Ausführung des Oberflächenschallwellen-Bauelements der vorliegenden Erfindung besteht die zweite dielektrische Schicht aus Siliziumnitrid, Siliziumoxynitrid, Diamant, Aluminiumoxid oder Aluminiumnitrid.
Bei einer anderen Ausführung des Oberflächenschallwellen-Bauelements der vorliegenden Erfindung besteht das piezoelektrische Substrat aus LiNbO₃ oder LiTaO₃.
Bei einer anderen Ausführung des Oberflächenschallwellen-Bauelements der vorliegenden Erfindung wird das piezoelektrische Substrat aus einem 120° bis 130° gedrehten LiNbO₃-Substrat mit Y-Schnitt und X-Ausbreitung gebildet. In dieser Struktur kann, wenn die Rayleigh-Welle als ein Hauptmodus verwendet wird und die SH-Welle als eine unnötige Welle eingestellt wird, die Verschlechterung der Frequenzkennlinie, die durch die SH-Welle verursacht wird, die eine unnötige Welle ist, wirksamer unterdrückt werden.
Bei einer anderen Ausführung des Oberflächenschallwellen-Bauelements der vorliegenden Erfindung wird das piezoelektrische Substrat aus einem –10° bis 10° gedrehten LiNbO₃-Substrat mit Y-Schnitt und X-Ausbreitung gebildet. In dieser Struktur kann, wenn die SH-Welle als ein Hauptmodus verwendet wird und die Rayleigh-Welle als eine unnötige Welle eingestellt wird, die Verschlechterung der Frequenzkennlinie, die durch die Rayleigh-Welle verursacht wird, die eine unnötige Welle ist, wirksamer unterdrückt werden.
Nutzeffekte der Erfindung
Bei dem Oberflächenschallwellen-Bauelement der vorliegenden Erfindung ist die dritte dielektrische Schicht zwischen der ersten dielektrischen Schicht und dem piezoelektrischen Substrat angeordnet, um die Oberfläche des piezoelektrischen Substrats und die Oberseite und die Seitenflächen der IDT-Elektrode zu bedecken. Dadurch wird die durch eine unnötige Welle verursachte Verschlechterung der Frequenzkennlinie vermieden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Schaltbild eines Oberflächenschallwellenfilters gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine schematische Draufsicht eines Oberflächenschallwellenresonators in der einen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3 ist eine teilweise vergrößerte schematische Querschnittsansicht des Oberflächenschallwellenresonators in der einen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4 ist ein Diagramm, das in einem Oberflächenschallwellenresonator eines experimentellen Beispiels die Beziehung zwischen der Dicke einer dritten dielektrischen Schicht und der Frequenzkennlinie einer Oberflächenschallwelle zeigt.
5 ist ein Diagramm, das in dem Oberflächenschallwellenresonator des experimentellen Beispiels die Beziehung zwischen der Dicke der dritten dielektrischen Schicht und dem Verhältnis der Frequenz von durch die SH-Welle verursachten Störreaktionen zur Antiresonanzfrequenz der Rayleigh-Welle zeigt (Frequenz F (SH) der durch die SH-Welle verursachten Störreaktionen/Antiresonanzfrequenz (FA) der Rayleigh-Welle).
6 ist ein Diagramm, das die Phasenkennlinie des Oberflächenschallwellenresonators des experimentellen Beispiels zeigt.
7 ist ein Diagramm, das Einfügungsverluste von Oberflächenschallwellenfilter-Bauelementen eines Beispiels und eines Vergleichsbeispiels zeigt.
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Weiteren wird, als eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, ein in 1 gezeigtes Oberflächenschallwellenfilter-Bauelement 1 vom Abzweigtyp beispielhaft beschrieben. Jedoch ist das Oberflächenschallwellenfilter-Bauelement 1 lediglich ein Beispiel. Die vorliegende Erfindung ist in keiner Weise auf das Oberflächenschallwellenfilter-Bauelement 1 beschränkt. Das Oberflächenschallwellen-Bauelement der vorliegenden Erfindung kann zum Beispiel entweder ein Oberflächenschallwellen-Abzweigfilter oder ein Oberflächenschallwellenresonator sein. Außerdem kann das Oberflächenschallwellen-Bauelement der vorliegenden Erfindung zum Beispiel ein längsgekoppeltes Oberflächenschallwellenfilter-Bauelement vom Resonator-Typ sein.
Wie in 1 gezeigt, hat das Oberflächenschallwellenfilter-Bauelement 1 einen ersten Signalanschluss 11 und einen zweiten Signalanschluss 12. Der erste und der zweite Signalanschluss 11 bzw. 12 sind über einen dazwischen befindlichen Reihenarm 13 miteinander verbunden. Entlang dem Reihenarm 13 sind Reihenarmresonatoren S1 bis S4 in Reihe geschaltet. Mit dem Reihenarmresonator S2 ist ein Kondensator C1 parallelgeschaltet. Der Reihenarm 13 und das Erdungspotenzial sind durch Parallelarme 14 bis 16 verbunden. Die Parallelarme 14 bis 16 sind jeweils mit Parallelarmresonatoren P1 bis P3 versehen. Zwischen dem Parallelarmresonator P1 und dem Erdungspotenzial ist eine Induktionsspule L1 angeschlossen. Zwischen dem Parallelarmresonator P2 und dem Erdungspotenzial ist eine Induktionsspule 12 angeschlossen. Zwischen dem Erdungspotenzial und den Induktionsspulen L1 und L2 ist eine Induktionsspule L4 angeschlossen. Zwischen dem Parallelarmresonator P3 und dem Erdungspotenzial ist eine Induktionsspule L3 angeschlossen.
Die Reihenarmresonatoren S1 bis S4 und die Parallelarmresonatoren P1 bis P3 bestehen jeweils aus mindestens einem Oberflächenschallwellenresonator. Eine schematische Draufsicht eines solchen Oberflächenschallwellenresonators 20 ist in 2 gezeigt, und eine teilweise vergrößerte schematische Querschnittsansicht davon ist in 3 gezeigt.
Der Oberflächenschallwellenresonator 20 hat ein piezoelektrisches Substrat 21. Das piezoelektrische Substrat 21 kann zum Beispiel aus LiNbO₃ oder LiTaO₃ bestehen. Das piezoelektrische Substrat 21 kann zum Beispiel aus einem 120° bis 130° gedrehten LiNbO₃-Substrat mit Y-Schnitt und X-Ausbreitung oder einem –10° bis 10° gedrehten LiNbO₃-Substrat mit Y-Schnitt und X-Ausbreitung bestehen.
Auf einer Primärfläche 21a des piezoelektrischen Substrats 21 wird eine IDT-Elektrode 22 ausgebildet. Die IDT-Elektrode 22 wird aus einem Paar kammförmiger Elektroden gebildet, die abwechselnd nebeneinander angeordnet sind. Die IDT-Elektrode 22 kann aus einem zweckmäßigen elektrisch leitfähigen Material bestehen. Die IDT-Elektrode 22 kann zum Beispiel aus einem Metall bestehen, das aus folgender Gruppe ausgewählt ist: Al, Pt, Au, Ag, Cu, Ni, Ti, Cr und Pd, oder einer Legierung, die mindestens ein Metall enthält, das aus folgender Gruppe ausgewählt ist: Al, Pt, Au, Ag, Cu, Ni, Ti, Cr und Pd. Außerdem kann die IDT-Elektrode 22 auch aus einem Laminat aus elektrisch leitfähigen Schichten bestehen, die aus den oben genannten Metallen und/oder Legierungen gebildet sind.
Auf der Primärfläche 21a wird eine erste dielektrische Schicht 23 ausgebildet. Die erste dielektrische Schicht 23 besteht aus Siliziumoxid. Darum hat die erste dielektrische Schicht 23 einen Temperatur-Frequenzkoeffizienten (Temperature Coefficient of Frequenz, TCF) mit einer positiven oder negativen Steigung, die der des piezoelektrischen Substrats 21 entgegengesetzt ist. Dementsprechend kann, da die erste dielektrische Schicht 23 vorhanden ist, die Frequenz-Temperatur-Kennlinie des Oberflächenschallwellenresonators 20 verbessert werden. Infolge dessen kann die Frequenz-Temperatur-Kennlinie des Oberflächenschallwellenfilter-Bauelements 1 verbessert werden.
Für die Dicke der ersten dielektrischen Schicht 23 gelten keine bestimmten Einschränkungen, solange es möglich ist, dass eine elastische Welle, die an der IDT-Elektrode 22 angeregt wird, zu einer Oberflächenschallwelle werden kann. Die Dicke der ersten dielektrischen Schicht 23 kann zum Beispiel ungefähr auf einen Bereich von der Elektrodendicke bis 0,5 λ eingestellt werden (λ ist die Wellenlänge, die durch den Abstand zwischen Elektrodenfingern der IDT-Elektrode bestimmt wird).
Auf der ersten dielektrischen Schicht 23 wird eine zweite dielektrische Schicht 24 ausgebildet. Die erste dielektrische Schicht 23 ist mit dieser zweiten dielektrischen Schicht 24 überzogen. Die zweite dielektrische Schicht 24 hat eine höhere Schallgeschwindigkeit als die erste dielektrische Schicht 23. Die zweite dielektrische Schicht 24 kann zum Beispiel aus Siliziumnitrid, Siliziumoxynitrid, Diamant, Aluminiumoxid oder Aluminiumnitrid bestehen. Durch Justieren der Dicke dieser zweiten dielektrischen Schicht 24 kann die Frequenzkennlinie des Oberflächenschallwellenresonators 20 justiert werden. Infolge dessen kann die Frequenzkennlinie des Oberflächenschallwellenfilter-Bauelements 1 justiert werden. Darum kann, wenn die zweite dielektrische Schicht 24 vorhanden ist, das Oberflächenschallwellenfilter-Bauelement 1 mit einer ausgezeichneten Frequenzgenauigkeit hergestellt werden. Außerdem kann nach der Herstellung die Frequenzkennlinie, wie zum Beispiel die Filterkennlinie, auf einfache Weise justiert werden.
Des Weiteren gelten für die Dicke der zweiten dielektrischen Schicht 24 keine bestimmten Einschränkungen, solange es möglich ist, dass eine elastische Welle, die an der IDT-Elektrode 22 angeregt wird, zu einer Oberflächenschallwelle werden kann. Die Dicke der zweiten dielektrischen Schicht 24 kann zum Beispiel ungefähr auf einen Bereich von 0,002 λ bis 0,05 λ eingestellt werden (λ ist die Wellenlänge, die durch den Abstand zwischen den Elektrodenfingern der IDT-Elektrode bestimmt wird).
Des Weiteren wird in dieser Ausführungsform zwischen der ersten dielektrischen Schicht 23 und dem piezoelektrischen Substrat 21 eine dritte dielektrische Schicht 25 ausgebildet. Mit dieser dritten dielektrischen Schicht 25 werden eine Primärfläche 21a des piezoelektrischen Substrats 21 und eine Oberseite 22a und Seitenflächen 22b und 22c der IDT-Elektrode 22 direkt überzogen. Die dritte dielektrische Schicht 25 steht mit der Primärfläche 21a des piezoelektrischen Substrats 21 und der Oberseite 22a und den Seitenflächen 22b und 22c der IDT-Elektrode 22 in Kontakt.
Die dritte dielektrische Schicht 25 wird aus einem dielektrischen Material gebildet, das sich von dem der ersten dielektrischen Schicht 23 unterscheidet. Die dritte dielektrische Schicht 25 kann Beispiel aus Siliziumnitrid, Siliziumoxynitrid, Diamant, Aluminiumoxid oder Aluminiumnitrid bestehen. Außerdem kann die dritte dielektrische Schicht 25 eine Schallgeschwindigkeit haben, die höher oder niedriger ist als die der ersten dielektrischen Schicht 23.
Die Dicke der dritten dielektrischen Schicht 25 ist maximal so groß wie die der ersten dielektrischen Schicht 23 und beträgt bevorzugt mindestens 1,5% der Wellenlänge, die durch den Abstand zwischen den Elektrodenfingern der IDT-Elektrode 22 bestimmt wird.
Für die Verfahren zum Ausbilden der ersten bis dritten dielektrischen Schichten 23 bis 25 bestehen ebenfalls keine besonderen Einschränkungen. Die ersten bis dritten dielektrischen Schichten 23 bis 25 können zum Beispiel durch ein Sputterverfahren oder ein CVD-Verfahren aufgebracht werden.
Wie also beschrieben wurde, wird in dieser Ausführungsform die dritte dielektrische Schicht 25 zwischen der ersten dielektrischen Schicht 23 und dem piezoelektrischen Substrat 21 so ausgebildet, dass sie die Primärfläche 21a des piezoelektrischen Substrats 21 und die Oberseite 22a und die Seitenflächen 22b und 22c der IDT-Elektrode 22 bedeckt. Indem man die Dicke dieser dritten dielektrischen Schicht 25 verändert, kann also die Schallgeschwindigkeitsbeziehung zwischen mehreren Arten von Oberflächenschallwellen, die durch die IDT-Elektrode 22 angeregt werden, verschoben werden. Dementsprechend kann die Frequenz von durch eine unnötige Oberflächenschallwelle verursachten Störreaktionen in großer Entfernung zur Resonanzfrequenz und zur Antiresonanzfrequenz des Hauptmodus, der zum Erhalten der Leistung des Bauelements verwendet wird, eingestellt werden.
Wenn zum Beispiel das piezoelektrische Substrat 21 unter Verwendung eines 120° bis 130° gedrehten LiNbO₃-Substrats mit Y-Schnitt und X-Ausbreitung gebildet wird, die Rayleigh-Welle als ein Hauptmodus verwendet wird und die SH-Welle als eine unnötige Welle eingestellt wird, so kann eine Frequenzposition von Störreaktionen, die durch die SH-Welle, die die unnötige Welle ist, verursacht werden, an einem Außenseitenabschnitt des Frequenzbandes zwischen der Resonanzfrequenz und der Antiresonanzfrequenz der Rayleigh-Welle, die der Hauptmodus ist, oder außerhalb des durch die Rayleigh-Welle gebildeten Passbandes angeordnet werden. Infolge dessen kann eine ausgezeichnete Frequenzkennlinie realisiert werden.
Außerdem kann – wenn zum Beispiel das piezoelektrische Substrat 21 unter Verwendung eines –10° bis 10° gedrehten LiNbO₃-Substrats mit Y-Schnitt und X-Ausbreitung gebildet wird, die SH-Welle als ein Hauptmodus verwendet wird und die Rayleigh-Welle als eine unnötige Welle eingestellt wird – eine Frequenzposition von Störreaktionen, die durch die Rayleigh-Welle, die die unnötige Welle ist, verursacht werden, an einem Außenseitenabschnitt des Frequenzbandes zwischen der Resonanzfrequenz und der Antiresonanzfrequenz der SH-Welle, die der Hauptmodus ist, oder außerhalb des durch die SH-Welle gebildeten Passbandes angeordnet werden. Infolge dessen kann eine ausgezeichnete Frequenzkennlinie realisiert werden.
Im Weiteren wird dieser Effekt im Detail mit Bezug auf konkrete Beispiele beschrieben.
Als erstes wurden gemäß den folgenden Designparametern Oberflächenschallwellenresonatoren, die jeweils im Wesentlichen die gleiche Struktur hatten wie die oben beschriebenen Oberflächenschallwellenresonatoren 20, durch verschiedentliches Ändern der Dicke der dritten dielektrischen Schicht ausgebildet, und die Resonanzfrequenz und die Antiresonanzfrequenz der Rayleigh-Welle, die ein Hauptmodus war, und eine Frequenzposition von Störreaktionen, die durch die SH-Welle, die eine unnötige Welle war, verursacht wurden, wurden gemessen. Außerdem wurde das Verhältnis (F(SH)/FA) der Frequenz von durch die SH-Welle verursachten Störreaktionen zur Antiresonanzfrequenz der Rayleigh-Welle errechnet. Die Ergebnisse sind in den 4 und 5 gezeigt. Außerdem bezeichnet in den 4 und 5 die horizontale Achse die um die Wellenlänge (λ) normalisierte Dicke der dritten dielektrischen Schicht. Außerdem ist in 6 die Phasenkennlinie, die erhalten wird, wenn die wellenlängennormalisierte Dicke der dritten dielektrischen Schicht 2,5% beträgt, mit einer durchgezogenen Linie gezeigt, und die Phasenkennlinie, die erhalten wird, wenn die wellenlängennormalisierte Dicke der dritten dielektrischen Schicht 0% beträgt, ist durch eine gepunktete Linie gezeigt.
(Designparameter des Oberflächenschallwellenresonators)

Piezoelektrisches Substrat: 129° gedrehtes LiNbO₃-Substrat mit Y-Schnitt und X-Ausbreitung
Struktur der IDT-Elektrode: Ti-Film (Dicke: 10 nm)/AlCu-Film (Dicke: 130 nm, Cu-Gehalt: 10 Masseprozent)/Ti-Film (Dicke: 10 nm)/Pt-Film (Dicke: 80 nm)/NiCr-Film (Dicke: 10 nm)/piezoelektrisches Substrat
Wellenlänge der IDT-Elektrode (λ): 4,0 μm
Arbeitszyklus der IDT-Elektrode: 0,48
Erste dielektrische Schicht: SiO₂-Film mit einer Dicke von 1.100 nm
Zweite dielektrische Schicht: Si₃N₄-Film mit einer Dicke von 40 nm
Dritte dielektrische Schicht: Si₃N₄-Film mit einer Dicke von 0 nm, 50 nm, 100 nm oder 150 nm

Anhand der in den 4 und 5 gezeigten Ergebnisse ist zu erkennen, dass in dem Maße, wie die wellenlängennormalisierte Dicke der dritten dielektrischen Schicht erhöht wird, die Resonanzfrequenz und die Antiresonanzfrequenz der Rayleigh-Welle und die Frequenz von durch die SH-Welle verursachten Störreaktionen zu einer Hochfrequenzseite verschoben werden. Jedoch sind – mit Bezug auf den Änderungsbetrag der wellenlängennormalisierten Dicke der dritten dielektrischen Schicht – der Änderungsbetrag der Resonanzfrequenz und der Änderungsbetrag der Antiresonanzfrequenz der Rayleigh-Welle relativ klein, und der Änderungsbetrag der Frequenz von durch die SH-Welle verursachten Störreaktionen ist relativ groß. Wenn also die dritte dielektrische Schicht nicht ausgebildet ist (wenn die wellenlängennormalisierte Dicke der dritten dielektrischen Schicht 0% beträgt), so befindet sich die Frequenz von durch die SH-Welle verursachten Störreaktionen auf einer Seite höherer Regionen als das Frequenzband zwischen der Resonanzfrequenz und der Antiresonanzfrequenz der Rayleigh-Welle, auch wenn sich die Frequenz von durch die SH-Welle verursachten Störreaktionen in dem Frequenzband zwischen der Resonanzfrequenz und der Antiresonanzfrequenz der Rayleigh-Welle befindet, wenn die wellenlängennormalisierte Dicke der dritten dielektrischen Schicht erhöht wird. Insbesondere kann sich, wie aus 4 zu erkennen ist, wenn die wellenlängennormalisierte Dicke der dritten dielektrischen Schicht auf mindestens 1,5% eingestellt wird, die Frequenz von durch die SH-Welle verursachten Störreaktionen auf einer Seite höherer Regionen befinden als das Frequenzband zwischen der Resonanzfrequenz und der Antiresonanzfrequenz der Rayleigh-Welle.
Darum kann die Verschlechterung der Frequenzkennlinie, die aus den Störreaktionen entsteht, die durch die SH-Welle, die eine unnötige Welle ist, verursacht wird, wirksam unterdrückt werden.
Außerdem kann, wie oben beschrieben, durch die dritte dielektrische Schicht, die wie oben beschrieben ausgebildet wird, die Verschlechterung der Frequenzkennlinie infolge der durch eine unnötige Welle verursachten Störreaktionen wirksam unterdrückt werden, da sich der Änderungsmodus der Frequenzkennlinie der Rayleigh-Welle und der Änderungsmodus der SH-Welle mit Bezug auf die wellenlängennormalisierte Dicke der dritten dielektrischen Schicht voneinander unterscheiden, wenn die SH-Welle als ein Hauptmodus verwendet wird und die Rayleigh-Welle als eine unnötige Welle eingestellt wird.
Als Nächstes wurde, als ein Beispiel, ein Oberflächenschallwellenfilter-Bauelement mit einer ähnlichen Struktur wie das oben beschriebene Oberflächenschallwellenfilter-Bauelement 1 mit den folgenden Designparametern ausgebildet, und der Einfügungsverlust wurde gemessenen. Das Ergebnis ist in 7 durch eine gepunktete Linie gezeigt.
Des Weiteren wurde, als ein Vergleichsbeispiel, ein Oberflächenschallwellenfilter-Bauelement mit einer ähnlichen Struktur wie das oben beschriebene Oberflächenschallwellenfilter-Bauelement gebildet, außer dass die dritte dielektrische Schicht weggelassen wurde, und der Einfügungsverlust wurde gemessen. Das Ergebnis ist in 7 durch eine durchgezogene Linie gezeigt.
(Designparameter des Beispiels)

Piezoelektrisches Substrat: 129° gedrehtes LiNbO₃-Substrat mit Y-Schnitt und X-Ausbreitung
Struktur der IDT-Elektrode: Ti-Film (Dicke: 10 nm)/AlCu-Film (Dicke: 130 nm, Cu-Gehalt: 10 Masseprozent)/Ti-Film (Dicke: 10 nm)/Pt-Film (Dicke: 80 nm)/NiCr-Film (Dicke: 10 nm)/piezoelektrisches Substrat
Erste dielektrische Schicht: SiO₂-Film mit einer Dicke von 1.000 nm
Zweite dielektrische Schicht: Si₃N₄-Film mit einer Dicke von 40 nm
Dritte dielektrische Schicht: Si₃N₄-Film mit einer Dicke von 100 nm

[Tabelle 1]

Resonator	Anzahl von Paaren (Paare)	Überschneidung s-breite (μm)	Wellenlänge (λ) (μm)	Relative Einschaltdauer
S1	140	58	3,95	0,49
P1	102	101	4,11	0,50
S2	134	64	3,96	0,48
P2	83	83	4,13	0,50
S3	126	64	3,95	0,49
P3	88	86	4,1	0,50
S4-1	162	98	3,97	0,50
S4-2	162	91	3,89	0,50

Wie in 7 gezeigt, werden in dem Vergleichsbeispiel (durchgezogene Linie in 7) die Störreaktionen, die durch die SH-Welle, die eine unnötige Welle ist, verursacht werden, in einem Abschnitt auf der Seite hoher Regionen in dem Passband generiert, und der Einfügungsverlust in dem Abschnitt auf der Seite hoher Regionen in dem Passband wird erhöht. Andererseits wird in dem Beispiel (gepunktete Linie in 7) eine Erhöhung des Einfügungsverlustes in dem Abschnitt auf der Seite hoher Regionen in dem Passband vermieden, da sich die Störreaktionen auf einer Seite höherer Regionen als das Passband, das heißt außerhalb des Passbandes, befinden, und infolge dessen wird der Einfügungsverlust in dem Passband verbessert. Aus den oben beschriebenen Ergebnissen ist zu erkennen, dass die Erhöhung des Einfügungsverlustes in dem Passband unterdrückt werden kann, wenn die dritte dielektrische Schicht vorhanden ist.
Wenn die dritte dielektrische Schicht zwischen der ersten dielektrischen Schicht und dem piezoelektrischen Substrat so ausgebildet wird, dass die Oberfläche des piezoelektrischen Substrats und die Oberseite und die Seitenflächen der IDT-Elektrode bedeckt sind, so kann darüber hinaus auf die zweite dielektrische Schicht verzichtet werden. Es versteht sich, dass selbst in diesem Fall der Effekt der vorliegenden Anmeldung ebenfalls realisiert werden kann, da sich die Frequenzkennlinie eines Hauptmodus und die Frequenzkennlinie von Störreaktionen, die eine unnötige Welle sind, mit Bezug auf die Dicke der dritten dielektrischen Schicht nachweislich voneinander verschieden verhalten.
Bezugszeichenliste

1: Oberflächenschallwellenfilter-Bauelement
11, 12: Signalanschluss
13: Reihenarm
14 bis 16: Parallelarm
20: Oberflächenschallwellenresonator
21: piezoelektrisches Substrat
21a: Primärfläche
22: IDT-Elektrode
22a: Oberseite
22b, 22c: Seitenfläche
23: erste dielektrische Schicht
24: zweite dielektrische Schicht
25: dritte dielektrische Schicht
P1 bis P3: Parallelarmresonator
S1 bis S4: Reihenarmresonator
C1: Kondensator
L1 bis L4: Induktionsspule

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2001-44787 [0004]

Claims

Oberflächenschallwellen-Bauelement, umfassend: ein piezoelektrisches Substrat, eine IDT-Elektrode, die auf dem piezoelektrischen Substrat ausgebildet ist, eine erste dielektrische Schicht, die auf dem piezoelektrischen Substrat ausgebildet ist und aus Siliziumoxid besteht, und eine zweite dielektrische Schicht, die auf der ersten dielektrischen Schicht ausgebildet ist und deren Schallgeschwindigkeit höher ist als die der ersten dielektrischen Schicht, wobei das Oberflächenschallwellen-Bauelement ferner eine dritte dielektrische Schicht umfasst, die zwischen der ersten dielektrischen Schicht und dem piezoelektrischen Substrat so ausgebildet ist, dass eine Oberfläche des piezoelektrischen Substrats und eine Oberseite und Seitenflächen der IDT-Elektrode bedeckt sind.
Oberflächenschallwellen-Bauelement gemäß Anspruch 1, wobei die Dicke der dritten dielektrischen Schicht mindestens 1,5% der Wellenlänge beträgt, die durch den Abstand zwischen Elektrodenfingern der IDT-Elektrode bestimmt wird.
Oberflächenschallwellen-Bauelement gemäß Anspruch 1, wobei die Dicke der dritten dielektrischen Schicht maximal so groß wie die der ersten dielektrischen Schicht.
Oberflächenschallwellen-Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die dritte dielektrische Schicht Siliziumnitrid, Siliziumoxynitrid, Diamant, Aluminiumoxid oder Aluminiumnitrid enthält.
Oberflächenschallwellen-Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die zweite dielektrische Schicht Siliziumnitrid, Siliziumoxynitrid, Diamant, Aluminiumoxid oder Aluminiumnitrid enthält.
Oberflächenschallwellen-Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das piezoelektrische Substrat LiNbO₃ oder LiTaO₃ enthält.
Oberflächenschallwellen-Bauelement gemäß Anspruch 6, wobei das piezoelektrische Substrat ein 120° bis 130° gedrehtes LiNbO₃-Substrat mit Y-Schnitt und X-Ausbreitung ist.
Oberflächenschallwellen-Bauelement gemäß Anspruch 6, wobei das piezoelektrische Substrat ein –10° bis 10° gedrehtes LiNbO₃-Substrat mit Y-Schnitt und X-Ausbreitung ist.