DE112014006013T5

DE112014006013T5 - Vorrichtung für elastische Wellen und Filtervorrichtung

Info

Publication number: DE112014006013T5
Application number: DE112014006013.5T
Authority: DE
Inventors: Takashi Yamane; Hideki Iwamoto; Ippei HATSUDA; Korekiyo ITO; Keiji Okada; Syunsuke KIDO; Masanori Otagawa
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2013-12-26
Filing date: 2014-12-19
Publication date: 2016-09-08
Anticipated expiration: 2034-12-20
Also published as: US20160294361A1; US10447240B2; JPWO2015098756A1; JP6274223B2; CN105814794B; WO2015098756A1; DE112014006013B4; CN105814794A

Abstract

Es wird eine Vorrichtung für elastische Wellen bereitgestellt, die in der Lage ist, eine Transversalmodenwelligkeit wirkungsvoll zu reduzieren. Eine Vorrichtung für elastische Wellen 1 enthält IDT-Elektroden 11 bis 14, die auf einem piezoelektrischen Dünnfilm angeordnet sind. Die IDT-Elektrode 11 enthält mehrere erste Elektrodenfinger 11c und mehrere zweite Elektrodenfinger 11d. Eine Linie, die die distalen Enden der ersten Elektrodenfinger 11c oder die distalen Enden der zweiten Elektrodenfinger 11d verbindet, erstreckt sich schräg mit Bezug auf eine Ausbreitungsrichtung einer elastischen Welle mit einem schrägen Winkel ν. Der schräge Winkel ν beträgt 0,4° oder mehr und 10° oder weniger.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung für elastische Wellen zur Verwendung in einem Resonator, einem Bandpassfilter oder dergleichen. Genauer gesagt betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung für elastische Wellen, die einen piezoelektrischen Dünnfilm aus LiTaO₃ enthält, und eine Filtervorrichtung, die die Vorrichtung für elastische Wellen enthält.
STAND DER TECHNIK
Das unten erwähnte Patentdokument 1 offenbart eine Vorrichtung für elastische Wellen, bei der ein Film mit hoher Schallgeschwindigkeit, ein Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit, ein LiTaO₃-Film und eine IDT-Elektrode in dieser Reihenfolge auf einem Stützsubstrat angeordnet werden. Gemäß Patentdokument 1 wird eine verlustbehaftete Welle, die sich durch den LiTaO₃-Film ausbreitet, verwendet.
Das unten erwähnte Patentdokument 2 offenbart einen Oberflächenschallwellenresonator, bei dem eine Elektrode aus Al auf einem 15° gedrehten LiNbO₃-Film mit Y-Schnitt und X-Ausbreitung ausgebildet wird. In diesem Oberflächenschallwellenresonator erstrecken sich eine gerade Linie, die distale Enden von ersten Elektrodenfingern der IDT-Elektrode verbindet, und eine gerade Linie, die distale Enden von zweiten Elektrodenfingern der IDT-Elektrode verbindet, schräg mit Bezug auf eine Oberflächenschallwellenausbreitungsrichtung in einem Winkel von etwa 18° bis 72°.
Zitierungsliste
Patentdokument

Patentdokument 1: WO12/086639
Patentdokument 2: Japanische ungeprüfte Patentanmeldungspublikation Nr. 2000-286663

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Technisches Problem
Die in Patentdokument 1 beschriebene Vorrichtung für elastische Wellen hat das Problem, dass ihre Frequenzkennlinie Transversalmodenwelligkeit aufweist.
Gemäß Patentdokument 2 löschen sich die Transversalmode, die von einer Sammelschiene reflektiert wird, und die Transversalmode, die von der anderen Sammelschiene reflektiert wird, gegenseitig aus, wodurch die Transversalmode reduziert wird.
Bei der Vorrichtung für elastische Wellen, bei der eine elastische Welle unter Verwendung eines Films mit hoher Schallgeschwindigkeit eingeschlossen wird, wie in Patentdokument 1 beschrieben, beträgt, wenn die obere und die untere Sammelschiene mit Bezug auf die Oberflächenschallwellenausbreitungsrichtung im selben Winkel schräg verlaufen, wie in Patentdokument 2 beschrieben, der schräge Winkel 18° oder mehr und 72° oder weniger, und ist zu groß. Darum kommt es zu einem großen Einfügeverlust.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Vorrichtung für elastische Wellen, die in der Lage ist, eine Transversalmodenwelligkeit wirkungsvoll zu reduzieren, während eine Vergrößerung des Einfügeverlusts verhindert wird.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Filtervorrichtung, die die Vorrichtung für elastische Wellen enthält.
Lösung des Problems
Eine erste Erfindung der vorliegenden Anmeldung ist eine Vorrichtung für elastische Wellen mit einem piezoelektrischen Film aus LiTaO₃, die den piezoelektrischen Film aus LiTaO₃ enthält, und einer IDT-Elektrode, die auf einer Fläche des piezoelektrischen Films ausgebildet ist. Die IDT-Elektrode enthält mehrere erste Elektrodenfinger und mehrere zweite Elektrodenfinger, die abwechselnd angeordnet sind. Eine Dicke des piezoelektrischen Films aus LiTaO₃ beträgt 10λ oder weniger, wenn λ eine Wellenlänge ist, die anhand eines Mittenabstands der Elektrodenfinger der IDT-Elektrode bestimmt wird. Eine Richtung einer Linie, die distale Enden der mehreren ersten Elektrodenfinger verbindet, und eine Richtung einer Linie, die distale Enden der zweiten Elektrodenfinger verbindet, verlaufen in einem schrägen Winkel ν mit Bezug auf eine Ausbreitungsrichtung ψ einer elastischen Welle, die durch die IDT-Elektrode angeregt wird, wobei die Ausbreitungsrichtung ψ durch Euler-Winkel (ϕ, θ, ψ) des LiTaO₃ bestimmt wird, und der schräge Winkel ν in einem Bereich von 0,4° oder mehr und 15° oder weniger liegt.
Eine zweite Erfindung der vorliegenden Anmeldung ist eine Vorrichtung für elastische Wellen mit einem piezoelektrischen Film aus LiTaO₃. Die Vorrichtung für elastische Wellen dieser Erfindung enthält ein Stützsubstrat, einen Film mit hoher Schallgeschwindigkeit, der auf dem Stützsubstrat ausgebildet ist und bei dem eine Schallgeschwindigkeit einer Volumenwelle, die sich durch den Film mit hoher Schallgeschwindigkeit ausbreitet, höher ist als eine Schallgeschwindigkeit einer elastischen Welle, die sich durch den piezoelektrischen Film ausbreitet, einen Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit, der auf dem Film mit hoher Schallgeschwindigkeit angeordnet ist und bei dem eine Schallgeschwindigkeit einer Volumenwelle, die sich durch den Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit ausbreitet, niedriger ist als eine Schallgeschwindigkeit einer Volumenwelle, die sich durch den piezoelektrischen Film ausbreitet, den piezoelektrischen Film, der auf dem Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit angeordnet ist, und eine IDT-Elektrode, die auf einer Fläche des piezoelektrischen Films ausgebildet ist. Bei dieser Erfindung enthält die IDT-Elektrode mehrere erste Elektrodenfinger und mehrere zweite Elektrodenfinger, die abwechselnd angeordnet sind. Eine Dicke des piezoelektrischen Films aus LiTaO₃ beträgt 10λ oder weniger, wenn λ eine Wellenlänge ist, die anhand eines Mittenabstands der Elektrodenfinger der IDT-Elektrode bestimmt wird. Eine Richtung einer Linie, die distale Enden der mehreren ersten Elektrodenfinger verbindet, und eine Richtung einer Linie, die distale Enden der zweiten Elektrodenfinger verbindet, verlaufen in einem schrägen Winkel ν mit Bezug auf eine Ausbreitungsrichtung ψ einer elastischen Welle, die durch die IDT-Elektrode angeregt wird, wobei die Ausbreitungsrichtung ψ durch Euler-Winkel (ϕ, θ, ψ) des LiTaO₃ bestimmt wird, und der schräge Winkel ν in einem Bereich von 0,4° oder mehr und 15° oder weniger liegt.
Eine dritte Erfindung der vorliegenden Anmeldung ist eine Vorrichtung für elastische Wellen mit einem piezoelektrischen Film aus LiTaO₃, die ein Stützsubstrat mit hoher Schallgeschwindigkeit enthält, bei dem eine Schallgeschwindigkeit einer Volumenwelle, die sich durch das Stützsubstrat mit hoher Schallgeschwindigkeit ausbreitet, höher ist als eine Schallgeschwindigkeit einer elastischen Welle, die sich durch den piezoelektrischen Film ausbreitet, einen Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit, der auf dem Stützsubstrat mit hoher Schallgeschwindigkeit angeordnet ist und bei dem eine Schallgeschwindigkeit einer Volumenwelle, die sich durch den Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit ausbreitet, niedriger ist als eine Schallgeschwindigkeit einer Volumenwelle, die sich durch den piezoelektrischen Film ausbreitet, den piezoelektrischen Film, der auf dem Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit angeordnet ist, und eine IDT-Elektrode, die auf einer Fläche des piezoelektrischen Films ausgebildet ist. Die IDT-Elektrode enthält mehrere erste Elektrodenfinger und mehrere zweite Elektrodenfinger, die abwechselnd angeordnet sind. Eine Dicke des piezoelektrischen Films aus LiTaO₃ ist 10λ oder weniger, wenn λ eine Wellenlänge ist, die anhand eines Mittenabstands der Elektrodenfinger der IDT-Elektrode bestimmt wird. Eine Richtung einer Linie, die distale Enden der mehreren ersten Elektrodenfinger verbindet, und eine Richtung einer Linie, die distale Enden der zweiten Elektrodenfinger verbindet, verlaufen in einem schrägen Winkel ν mit Bezug auf eine Ausbreitungsrichtung ψ einer elastischen Welle, die durch die IDT-Elektrode angeregt wird, wobei die Ausbreitungsrichtung ψ durch Euler-Winkel (ϕ, θ, ψ) des LiTaO₃ bestimmt wird, und der schräge Winkel ν in einem Bereich von 0,4° oder mehr und 15° oder weniger liegt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung beträgt der schräge Winkel ν bevorzugt 10° oder weniger. In einem solchen Fall kann der Einfügeverlust verringert werden.
Bei der Vorrichtung für elastische Wellen gemäß der vorliegenden Erfindung beträgt die Dicke des piezoelektrischen Films aus LiTaO₃ bevorzugt mehr als 0,2λ, wenn λ die anhand des Mittenabstands der Elektrodenfinger der IDT-Elektrode bestimmte Wellenlänge ist.
Bei der Vorrichtung für elastische Wellen gemäß der vorliegenden Erfindung beträgt eine Elektrodenfingerüberlappungsbreite der IDT-Elektrode bevorzugt mehr als 10λ und 50λ oder weniger. In einem solchen Fall kann die Transversalmodenwelligkeit wirkungsvoller reduziert werden. Obgleich für die Obergrenze der Elektrodenfingerüberlappungsbreite keine besonderen Einschränkungen bestehen, beträgt die Elektrodenfingerüberlappungsbreite bevorzugt 50λ oder weniger. In einem solchen Fall kann der Widerstand der Elektrodenfinger verringert werden.
Bei der Vorrichtung für elastische Wellen gemäß der vorliegenden Erfindung beträgt ein Schnittwinkel des LiTaO₃ bevorzugt 30° oder mehr und 60° oder weniger. Wenn der Schnittwinkel 60° oder weniger beträgt, so können Transversalmodenstörwellen wirkungsvoller reduziert werden. Wenn der Schnittwinkel 30° oder mehr beträgt, so kann die Differenz zwischen der TCF bei der Resonanzfrequenz und der TCF bei der Antiresonanzfrequenz verringert werden.
Bei der Vorrichtung für elastische Wellen gemäß der vorliegenden Erfindung beträgt ein Metallisierungsverhältnis der IDT-Elektrode bevorzugt 0,3/λ oder mehr und weniger als 0,7. In einem solchen Fall kann die Transversalmodenwelligkeit wirkungsvoller reduziert werden.
Bei der Vorrichtung für elastische Wellen gemäß der vorliegenden Erfindung werden erste Dummy-Elektrodenfinger bevorzugt so angeordnet, dass sie den distalen Enden der ersten Elektrodenfinger der IDT-Elektrode mit Spalten dazwischen gegenüberliegen, und zweite Dummy-Elektrodenfinger werden so angeordnet, dass sie den distalen Enden der zweiten Elektrodenfinger der IDT-Elektrode mit Spalten dazwischen gegenüberliegen, wobei die ersten Dummy-Elektrodenfinger mit einer zweiten Sammelschiene verbunden sind, wobei die zweiten Dummy-Elektrodenfinger mit einer ersten Sammelschiene verbunden sind. Wenn eine Distanz von den distalen Enden der ersten und zweiten Elektrodenfinger zu proximalen Enden der zweiten und ersten Dummy-Elektrodenfinger eine Versatzlänge L ist und eine Größe der Spalte in einer Richtung, in der sich die Elektrodenfinger erstrecken, G ist, so ist (L – G) ≥ 7,5 × λ × tan(ν) erfüllt. In einem solchen Fall kann der Einfügeverlust verringert werden. Besonders bevorzugt ist (L – G) ≥ 11,5 × λ × tan(ν) erfüllt, besonders bevorzugt ist (L – G) ≥ 17,5 × λ × tan(ν) erfüllt.
Bei der Vorrichtung für elastische Wellen gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Größe G der Spalte bevorzugt mehr als 0,1 μm und weniger als 0,25λ.
Bei der Vorrichtung für elastische Wellen gemäß der vorliegenden Erfindung werden bevorzugt eine oder beide der ersten Elektrodenfinger und der zweiten Elektrodenfinger der IDT-Elektrode mit hervorstehenden Abschnitten versehen, die in einer Breitenrichtung der Elektrodenfinger auswärts von Seitenrändern hervorstehen, die sich in einer Richtung erstrecken, in der sich die Elektrodenfinger erstrecken. In einem solchen Fall kann die Welligkeit wirkungsvoller reduziert werden.
Die hervorstehenden Abschnitte können an Seitenrandabschnitten der ersten und/oder der zweiten Elektrodenfinger bereitgestellt werden, wobei die Seitenrandabschnitte kontinuierlich zu den distalen Enden der ersten und/oder der zweiten Elektrodenfinger verlaufen. Alternativ können eine oder beide der ersten und zweiten Dummy-Elektroden mit den hervorstehenden Abschnitten versehen werden. Die hervorstehenden Abschnitte können an den Seitenrändern der Elektrodenfinger angeordnet werden, die sich nicht zu den distalen Enden der ersten und zweiten Elektrodenfinger erstrecken.
Bei der vorliegenden Erfindung haben die hervorstehenden Abschnitte in der Grundrissansicht bevorzugt eine Trapezform, und wenn eine Länge einer Unterseite der Trapezform, die kontinuierlich zu dem entsprechenden Seitenrand verläuft, TW1 ist, so ist TW1 ≥ 0,11735λ erfüllt.
Bei der Vorrichtung für elastische Wellen gemäß der vorliegenden Erfindung ist bevorzugt TW2 ≥ 0,02915λ erfüllt, wenn eine Mindestabmessung der hervorstehenden Abschnitte in einer Richtung entlang der Seitenränder der Elektrodenfinger TW2 ist.
Bei der Vorrichtung für elastische Wellen gemäß der vorliegenden Erfindung ist bevorzugt TH ≥ 0,0466λ erfüllt, wenn eine Abmessung der hervorstehenden Abschnitte in der Ausbreitungsrichtung der elastischen Welle TH ist.
Bei der Vorrichtung für elastische Wellen gemäß der vorliegenden Erfindung besteht die IDT-Elektrode bevorzugt aus Al oder einer Legierung, die Al als eine Hauptkomponente enthält. In diesem Fall liegt die Filmdicke der IDT-Elektrode in einem Bereich von 0,08λ oder mehr und 0,097λ oder weniger. In einem solchen Fall können die Filterkennlinien verbessert werden, und die Transversalmodenwelligkeit kann wirkungsvoller reduziert werden. Besonders bevorzugt beträgt die Filmdicke der IDT-Elektrode 0,10λ oder mehr und 400 nm oder weniger.
Eine Filtervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung enthält mindestens eine oder mehrere Vorrichtungen für elastische Wellen, von denen jede eine oben beschriebene Vorrichtung für elastische Wellen ist.
Eine weitere Filtervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung enthält mehrere ±ν Vorrichtungen für elastische Wellen, von denen jede eine oben beschriebene Vorrichtung für elastische Wellen ist.
Eine weitere Filtervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung enthält mehrere Vorrichtungen für elastische Wellen, von denen jede eine oben beschriebene Vorrichtung für elastische Wellen ist.
Die Vorrichtung für elastische Wellen gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein Bandpassfilter sein. Ein Duplexer gemäß der vorliegenden Erfindung enthält ein Bandpassfilter, das aus der Vorrichtung für elastische Wellen gemäß der vorliegenden Erfindung besteht.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Transversalmodenwelligkeit wirkungsvoll reduziert werden. Darum kann eine Vorrichtung für elastische Wellen, die günstige Resonanzkennlinien oder Filterkennlinien aufweist, bereitgestellt werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Grundrissansicht einer Vorrichtung für elastische Wellen gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine schematische Vorderschnittansicht der Vorrichtung für elastische Wellen gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3 ist ein Schaubild, das einen schrägen Winkel ν.s veranschaulicht.
4 zeigt die Impedanzkennlinie einer Vorrichtung für elastische Wellen gemäß Vergleichsbeispiel 1, bei der der schräge Winkel ν 0° beträgt.
5 zeigt Änderungen in der Impedanzkennlinie in dem Fall, wo der schräge Winkel ν geändert wird.
6 zeigt die Rücklaufverlustkennlinie der Vorrichtung für elastische Wellen gemäß Vergleichsbeispiel 1, bei der der schräge Winkel ν 0° beträgt.
7 zeigt Änderungen in der Rücklaufverlustkennlinie in dem Fall, wo der schräge Winkel ν geändert wird.
8 zeigt Änderungen des Gütewertes in dem Fall, wo der schräge Winkel ν geändert wird.
9 zeigt Änderungen in der Rücklaufverlustkennlinie in dem Fall, wo der schräge Winkel ν geändert wird.
10 ist eine vergrößerte Ansicht von 9 und zeigt Änderungen in der Rücklaufverlustkennlinie in dem Fall, wo der schräge Winkel ν geändert wird.
11 ist eine schematische Grundrissansicht einer Vorrichtung für elastische Wellen gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
12 ist eine schematische Grundrissansicht einer Vorrichtung für elastische Wellen gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
13 ist eine schematische Grundrissansicht einer Vorrichtung für elastische Wellen gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
14 ist eine schematische Grundrissansicht einer Vorrichtung für elastische Wellen gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
15 ist eine schematische Grundrissansicht einer Vorrichtung für elastische Wellen gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
16 zeigt Änderungen in der Impedanzkennlinie in dem Fall, wo die LiTaO₃-Filmdicke geändert wird.
17 zeigt Änderungen in der Rücklaufverlustkennlinie in dem Fall, wo die LiTaO₃-Filmdicke geändert wird.
18 zeigt Änderungen in der Impedanzkennlinie in dem Fall, wo die LiTaO₃-Filmdicke geändert wird.
19 zeigt Änderungen in der Rücklaufverlustkennlinie in dem Fall, wo die LiTaO₃-Filmdicke geändert wird.
20 zeigt Änderungen in der Impedanzkennlinie in dem Fall, wo der Schnittwinkel von LiTaO₃ geändert wird.
21 zeigt Änderungen in der Rücklaufverlustkennlinie in dem Fall, wo der Schnittwinkel von LiTaO₃ geändert wird.
22 zeigt Änderungen in der Impedanzkennlinie in dem Fall, wo die Überlappungsbreite von Elektrodenfingern von IDT-Elektroden geändert wird.
23 zeigt Änderungen in der Phasekennlinie in dem Fall, wo die Überlappungsbreite der Elektrodenfinger der IDT-Elektroden geändert wird.
24 zeigt Änderungen in der Rücklaufverlustkennlinie in dem Fall, wo die Überlappungsbreite der Elektrodenfinger der IDT-Elektroden geändert wird.
25 zeigt Änderungen in der Impedanzkennlinie in dem Fall, wo das Metallisierungsverhältnis der IDT-Elektroden geändert wird.
26 zeigt Änderungen in der Rücklaufverlustkennlinie in dem Fall, wo das Metallisierungsverhältnis der IDT-Elektroden geändert wird.
27(a) und 27(b) sind teilweise geöffnete Grundrissansichten, die die Strukturen einer IDT-Elektrode mit einer kleinen Versatzlänge bzw. einer IDT-Elektrode mit einer großen Versatzlänge veranschaulichen.
28 zeigt Änderungen in der Rücklaufverlustkennlinie in dem Fall, wo der schräge Winkel ν 2,5° beträgt und der Versatzbetrag (L – G) geändert wird.
29 zeigt die Beziehungen zwischen der Frequenz und ΔR.L., die anhand der in 28 gezeigten Rücklaufverlustkennlinien bestimmt wurden.
30 zeigt Änderungen in der Rücklaufverlustkennlinie in dem Fall, wo der schräge Winkel ν ist 5° und der Versatzbetrag (L – G) geändert wird.
31 zeigt die Beziehungen zwischen der Frequenz und ΔR.L., die anhand der in 30 gezeigten Rücklaufverlustkennlinien bestimmt wurden.
32 zeigt die Rücklaufverlustkennlinien von Vorrichtungen für elastische Wellen, bei denen der schräge Winkel ν 7,5° beträgt und der Versatzbetrag (L – G) geändert wird.
33 zeigt die Beziehungen zwischen der Frequenz und ΔR.L., die anhand der in 32 gezeigten Rücklaufverlustkennlinien bestimmt wurden.
34 zeigt die Rücklaufverlustkennlinien von Vorrichtungen für elastische Wellen, bei denen der schräge Winkel ν 10° beträgt und der Versatzbetrag (L – G) geändert wird.
35 zeigt die Beziehungen zwischen der Frequenz und ΔR.L., die anhand der in 34 gezeigten Rücklaufverlustkennlinien bestimmt wurden.
36 zeigt die Rücklaufverlustkennlinien von Vorrichtungen für elastische Wellen, bei denen ν = 15° und der Versatzbetrag (L – G) geändert wird.
37 zeigt die Beziehungen zwischen der Frequenz und ΔR.L., die anhand der in 36 gezeigten Rücklaufverlustkennlinien bestimmt wurden.
38 zeigt die Beziehung zwischen dem schrägen Winkel ν und dem Versatzbetrag (L – G), bei dem ΔR.L. 0,01 dB oder mehr beträgt.
39 zeigt die Beziehungen zwischen dem schrägen Winkel ν, der Anzahl von Paaren von Elektrodenfingern und dem Versatzbetrag (L – G).
40 zeigt die Beziehungen zwischen dem schrägen Winkel ν, der Anzahl von Paaren von Elektrodenfingern und dem Versatzbetrag (L – G).
41 zeigt die Beziehungen zwischen dem schrägen Winkel ν, der Anzahl von Paaren von Elektrodenfingern und dem Versatzbetrag (L – G).
42 zeigt die Beziehung zwischen dem schrägen Winkel ν und der Obergrenze des Versatzbetrages, bei der ein zweckmäßiger Gütewert erhalten werden kann.
43 ist eine teilweise Grundrissansicht, die den Hauptteil einer Elektrodenstruktur einer Vorrichtung für elastische Wellen gemäß einer siebenten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
44 zeigt die Rücklaufverlustkennlinien von Resonatoren für elastische Wellen gemäß Vergleichsbeispiel 2, Beispiel 2 und Beispiel 3.
45 ist eine Grundrissansicht, die den Hauptteil einer Elektrodenstruktur einer Vorrichtung für elastische Wellen gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
46 zeigt die Rücklaufverlustkennlinien von Beispiel 2, Beispiel 3 und Beispiel 4.
47 ist eine Grundrissansicht, die den Hauptteil einer Elektrodenstruktur einer Vorrichtung für elastische Wellen gemäß einer neunten Ausführungsform veranschaulicht.
48 zeigt die Rücklaufverlustkennlinien von Beispiel 2, Beispiel 3 und Beispiel 5.
49 ist eine Grundrissansicht, die den Hauptteil einer Elektrodenstruktur einer Vorrichtung für elastische Wellen gemäß einer zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
50 zeigt die Rücklaufverlustkennlinien von Beispiel 2, Beispiel 3 und Beispiel 6.
51 zeigt Änderungen in der Rücklaufverlustkennlinie in dem Fall, wo eine Abmessung TH von hervorstehenden Abschnitten geändert wird.
52 zeigt Änderungen in der Rücklaufverlustkennlinie in dem Fall, wo eine Abmessung TW1 der hervorstehenden Abschnitte geändert wird.
53 zeigt Änderungen in der Rücklaufverlustkennlinie in dem Fall, wo eine Abmessung TW2 der hervorstehenden Abschnitte geändert wird.
54 zeigt die Dämpfung-Frequenz-Kennlinien in dem Fall, wo die Filmdicke von IDT-Elektroden aus Al 0,03λ, 0,15λ und 0,18λ beträgt.
55 zeigt die Beziehung zwischen der Filmdicke der Al-Filme, die die IDT-Elektroden bilden, und dem Betrag der Frequenzschwankung.
56 zeigt die Beziehung zwischen der Filmdicke der Al-Filme, die die IDT-Elektroden bilden, und dem maximalen Einfügeverlust in dem Band.
57 ist eine Vorderschnittansicht einer Modifizierung einer Vorrichtung für elastische Wellen gemäß der vorliegenden Erfindung.
58 zeigt den Hauptteil der Impedanzkennlinien in dem Fall, wo (Versatzlänge L – G) auf 0,2, 0,3, 0,4 und 0,5 μm eingestellt ist, in einer Modifizierung der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
59 zeigt die Rücklaufverlustkennlinien in dem Fall, wo (Versatzlänge L – G) auf 0,2, 0,3, 0,4 und 0,5 μm eingestellt ist, in der Modifizierung der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben, um die vorliegende Erfindung zu erläutern.
1 ist eine schematische Grundrissansicht einer Vorrichtung für elastische Wellen gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und 2 ist eine Vorderschnittansicht, die die Struktur des Hauptteils der Vorrichtung für elastische Wellen veranschaulicht.
Wie in 2 veranschaulicht, enthält eine Vorrichtung für elastische Wellen 1 ein Stützsubstrat 2. Bondungsmaterialschichten 3 und 4 werden auf dem Stützsubstrat 2 angeordnet. Ein Film mit hoher Schallgeschwindigkeit 5 wird auf den Bondungsmaterialschichten 3 und 4 angeordnet. Ein Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit 6 wird auf dem Film mit hoher Schallgeschwindigkeit 5 angeordnet. Ein piezoelektrischer Film 7 aus LiTaO₃ wird auf dem Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit 6 angeordnet. Eine IDT-Elektrode 11 wird auf dem piezoelektrischen Film 7 ausgebildet. In der vorliegenden Ausführungsform besteht das Stützsubstrat 2 aus Silizium. Für das Material des Stützsubstrats 2 bestehen keine besonderen Einschränkungen. Es kann auch ein Halbleiter aus einem anderen Material als Silizium verwendet werden. Alternativ kann ein isolierendes Material, wie zum Beispiel Glas oder eine isolierende Keramik, verwendet werden.
Das Material des Stützsubstrats 2 ist bevorzugt Silizium, wie in der vorliegenden Ausführungsform. Insbesondere hat das Material bevorzugt einen spezifischen Widerstand von 100 Ωcm oder mehr, besonders bevorzugt 1000 Ωcm oder mehr, und ganz besonders bevorzugt 4000 Ωcm oder mehr. Wenn der spezifische Widerstand hoch ist, kann die kapazitive Kopplung zwischen dem Stützsubstrat 2 und einer Elektrode, was unten noch beschrieben wird, wirkungsvoll unterdrückt werden. Dementsprechend kann der Einfügeverlust weiter reduziert werden.
Darüber hinaus hat Silizium einen kleinen Wärmeausdehnungskoeffizienten. Darum können Ausdehnung und Kontraktion eines funktionalen Film oder dergleichen, der auf dem Stützsubstrat 2 angeordnet ist, aufgrund einer Temperaturänderung verringert werden. Dementsprechend kann eine Frequenzschwankung der thermischen Last verringert werden, und die Temperaturkennlinien können weiter verbessert werden. Da Silizium eine hohe Wärmeleitfähigkeit hat, kann ferner Wärme, die durch die Vorrichtung für elastische Wellen erzeugt wird, effizient dissipiert werden. Somit kann die Fähigkeit zur Verarbeitung elektrischer Leistung verbessert werden.
Ferner lässt sich das Stützsubstrat 2 aus Silizium leicht verarbeiten und kann darum leicht hergestellt werden. Das Stützsubstrat 2 kann auch leicht zertrennt werden. Da die Biegefestigkeit hoch ist, kann die Dicke der Vorrichtung für elastische Wellen verringert werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform bestehen die Bondungsmaterialschichten 3 und 4 aus Siliziumoxid. Stattdessen kann auch ein anderes Bondungsmaterial als Siliziumoxid verwendet werden. Für das Material der Bondungsmaterialschichten 3 und 4 bestehen keine besonderen Einschränkungen, solange der Film mit hoher Schallgeschwindigkeit 5 an das Stützsubstrat 2 gebondet werden kann. In der vorliegenden Ausführungsform besteht der Film mit hoher Schallgeschwindigkeit 5 aus Aluminiumnitrid. Der Film mit hoher Schallgeschwindigkeit 5 kann aus jedem zweckmäßigen Material bestehen, solange die Schallgeschwindigkeit einer Volumenwelle, die sich durch den Film mit hoher Schallgeschwindigkeit 5 ausbreitet, höher ist als die einer elastischen Welle, die sich durch den piezoelektrischen Film 7 ausbreitet.
Bei der vorliegenden Ausführungsform besteht der Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit 6 aus Siliziumoxid. Der Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit 6 kann aus jedem zweckmäßigen Material bestehen, solange die Schallgeschwindigkeit der Volumenwelle, die sich durch den Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit 6 ausbreitet, niedriger ist als die der Volumenwelle, die sich durch den piezoelektrischen Film 7 ausbreitet.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird der Film mit hoher Schallgeschwindigkeit 5 auf der Unterseite des Films mit niedriger Schallgeschwindigkeit 6 angeordnet. Darum kann die Energie der elastischen Welle innerhalb einer Region eingeschlossen werden, die sich zu dem Film mit hoher Schallgeschwindigkeit 5 erstreckt.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die IDT-Elektrode 11 aus einem Al-Film gebildet. Alternativ kann die IDT-Elektrode 11 aus einem Legierungsfilm, der einen Al-Film als eine Hauptkomponente enthält, statt des Al-Films bestehen. Die IDT-Elektrode 11 kann stattdessen aus verschiedenen anderen Metallmaterialien als Al oder einer Legierung, die Al als eine Hauptkomponente enthält, gebildet werden. Zu Beispielen der Metallmaterialien gehören Cu, Mo, W, Ag, Pd und eine Legierung davon.
Wie in 1 veranschaulicht, sind in der Vorrichtung für elastische Wellen 1 ein Eingangsanschluss 15, ein Ausgangsanschluss 16 und Erdungsanschlüsse 17a bis 17f auf dem Stützsubstrat 2 angeordnet. Die IDT-Elektrode 11 und eine IDT-Elektrode 12 sind durch einen Leitungspfad, der den Eingangsanschluss 15 und den Ausgangsanschluss 16 verbindet, in Reihe geschaltet. Die IDT-Elektroden 11 und 12 bilden Reihenarmresonatoren auf einem Reihenarm, der den Eingangsanschluss 15 und den Ausgangsanschluss 16 miteinander verbindet.
IDT-Elektroden 13 und 14 sind durch einen Leitungspfad in Reihe geschaltet, der den Eingangsanschluss 15 und den Erdungsanschluss 17d verbindet. Die IDT-Elektroden 13 und 14 bilden Parallelarmresonatoren, die auf einem Parallelarm angeordnet sind. Somit bildet die Vorrichtung für elastische Wellen 1 ein Kettenfilter, das zwei Reihenarmresonatoren und zwei Parallelarmresonatoren enthält.
Der Eingangsanschluss 15, der Ausgangsanschluss 16 und die Erdungsanschlüsse 17a bis 17f sind in einer Region außerhalb der Region angeordnet, in der der piezoelektrische Film 7 ausgebildet ist.
Die Vorrichtung für elastische Wellen 1 ist dadurch gekennzeichnet, dass der schräge Winkel ν, was unten noch beschrieben wird, der IDT-Elektroden 11 bis 14 in einem Bereich von 0,4° oder mehr und 15° oder weniger liegt. Dementsprechend kann eine Transversalmodenwelligkeit wirkungsvoll reduziert werden.
Wie oben beschrieben, hat die Vorrichtung für elastische Wellen 1, die den Film mit hoher Schallgeschwindigkeit 5 und den Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit 6 enthält, im Allgemeinen eine Frequenzkennlinie, die aufgrund der Transversalmode eine Welligkeit enthält. Wie in Patentdokument 2 beschrieben, wenn ein LiNbO₃-Substrat verwendet wird, wird ein signifikanter Betrag an Transversalmodenwelligkeit erzeugt, der andere Kennlinien beeinflusst. Das Problem der Transversalmodenwelligkeit tritt nicht ein, wenn ein LiTaO₃-Substrat verwendet wird. Jedoch wurde herausgefunden, dass in der Basisstruktur der vorliegenden Erfindung, die den LiTaO₃-Film, den Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit, den Film mit hoher Schallgeschwindigkeit und die Stützsubstratstruktur enthält, ein großer Betrag an Transversalmodenwelligkeit trotz der Verwendung von LiTaO₃ entsteht. Der Betrag der Transversalmodenwelligkeit nimmt insbesondere zu, wenn die Dicke des LiTaO₃-Films 10λ oder weniger beträgt. Bei der vorliegenden Ausführungsform kann die Transversalmodenwelligkeit wirkungsvoll reduziert werden, da der schräge Winkel ν innerhalb des oben beschriebenen speziellen Bereichs liegt. Darauf wird noch ausführlicher eingegangen.
Der schräge Winkel ν der IDT-Elektrode 11 wird als ein repräsentatives Beispiel beschrieben. Wie in 1 veranschaulicht, enthält die IDT-Elektrode 11 eine erste Sammelschiene 11a, die sich schräg mit Bezug auf eine Oberflächenschallwellenausbreitungsrichtung erstreckt. Eine zweite Sammelschiene 11b wird so angeordnet, dass sie von der ersten Sammelschiene 11a getrennt ist. Die zweite Sammelschiene 11b erstreckt sich ebenfalls schräg mit Bezug auf die Ausbreitungsrichtung der elastischen Wellen im gleichen Winkel wie die erste Sammelschiene 11a. Die erste Sammelschiene 11a und die zweite Sammelschiene 11b erstrecken sich parallel zueinander.
Die erste Sammelschiene 11a ist mit einem Ende von jedem von mehreren ersten Elektrodenfingern 11c verbunden. Die ersten Elektrodenfinger 11c erstrecken sich in Richtung der zweiten Sammelschiene 11b. Die Richtung orthogonal zu den ersten Elektrodenfingern 11c ist die Oberflächenschallwellenausbreitungsrichtung ψ. Mehrere zweite Elektrodenfinger 11d werden so angeordnet, dass die ersten Elektrodenfinger 11c und die zweiten Elektrodenfinger 11d abwechselnd angeordnet sind. Ein Ende eines jeden der zweiten Elektrodenfinger 11d wird mit der zweiten Sammelschiene 11b verbunden.
Erste Dummy-Elektrodenfinger 11e werden so angeordnet, dass sie den distalen Enden der ersten Elektrodenfinger 11c mit Spalten dazwischen gegenüberliegen. Die ersten Dummy-Elektrodenfinger 11e sind mit der zweiten Sammelschiene 11b verbunden. In ähnlicher Weise werden zweite Dummy-Elektrodenfinger 11f so angeordnet, dass sie den distalen Enden der zweiten Elektrodenfinger 11d mit Spalten dazwischen gegenüberliegen. Die zweiten Dummy-Elektrodenfinger 11f sind mit der ersten Sammelschiene 11a verbunden.
In der IDT-Elektrode 11 hat eine gedachte Linie A1, die die distalen Enden der ersten Elektrodenfinger 11c verbindet, einen Winkel von ν mit Bezug auf die Ausbreitungsrichtung der elastischen Wellen ψ. Die Richtung der gedachten Linie A1, die die distalen Enden der ersten Elektrodenfinger 11c verbindet, ist die gleiche wie die Richtung der Linie, die die distalen Enden der zweiten Elektrodenfinger 11d verbindet.
3 ist ein Schaubild, das die Beziehung zwischen der Ausbreitungsrichtung ψ und dem schrägen Winkel ν veranschaulicht. Die Euler-Winkel von LiTaO₃ sind als (ϕ, θ, ψ) definiert. Die Richtung, die durch Pfeil B in 3 angedeutet ist, ist die Richtung, in der ψ = 0°. Die durchbrochenen Linien B1 bis B4 auf den IDT-Elektroden 11A bis 11D erstrecken sich in Richtungen parallel zu Linien, die die distalen Enden der ersten Elektrodenfinger der IDT-Elektroden 11A bis 11D verbinden. In der IDT-Elektrode 11A ist die Richtung B1 die gleiche wie die Ausbreitungsrichtung ψ, in der sich die elastische Welle ausbreitet. Darum kann in diesem Fall die Richtung B1 als (ψ, 0°) im Hinblick auf (Ausbreitungsrichtung der elastischen Wellen, schräger Winkel ν relativ zur Ausbreitungsrichtung) ausgedrückt werden. Die Richtung kann als (0°, ν) für die IDT-Elektrode 11B, (ψ, ν) für die IDT-Elektrode 110 und (ψ, –ν) für die IDT-Elektrode 11D ausgedrückt werden.
In dieser Spezifikation ist der Winkel zwischen der Ausbreitungsrichtung ψ und der Richtung der Linie, die die distalen Enden der ersten Elektrodenfinger 11c der IDT-Elektrode verbindet, mit Bezug auf die Ausbreitungsrichtung als der schräge Winkel ν definiert.
Es werden nun die Kennlinien eines Resonators für elastische Wellen beschrieben, der eine einzelne IDT-Elektrode 11 in der oben beschriebenen Vorrichtung für elastische Wellen 1 enthält.
Die Bemessungsparameter des Resonators für elastische Wellen sind folgende.
Piezoelektrischer Dünnfilm: LiTaO₃-Film mit Y-Schnitt mit einem Schnittwinkel von 55°
Elektrodenfingerüberlappungsbreite der IDT-Elektrode = 15λ
Anzahl der Paare von Elektrodenfingern = 83
λ = 2 μm.
Versatzlänge L, wie unten beschrieben = 2λ
Metallisierungsverhältnis der IDT-Elektrode = 0,6
Filmdicke der IDT-Elektrode = 0,08λ
Dicke des LiTaO₃-Films = 0,3λ
Dicke der Siliziumoxidfilme, die die Bondungsmaterialschichten bilden = 0,35λ
Spaltgröße G = 0,5 μm
Ein Resonator für elastische Wellen von Vergleichsbeispiel 1 mit den oben genannten Bemessungsparametern und einem schrägen Winkel ν von 0° wurde hergestellt.
4 zeigt die Impedanzkennlinie des Resonators für elastische Wellen, der zum Vergleich hergestellt wurde. 6 zeigt die Rücklaufverlustkennlinie des Resonators für elastische Wellen gemäß Vergleichsbeispiel 1. In dem Resonator für elastische Wellen von Vergleichsbeispiel 1 beträgt der schräge Winkel ν 0°. Oder anders ausgedrückt: Die Ausbreitungsrichtung ψ ist die gleiche wie die Oberflächenschallwellenausbreitungsrichtung.
Resonatoren für elastische Wellen wurden in ähnlicher Weise wie im Vergleichsbeispiel 1 hergestellt, außer dass der schräge Winkel ν der IDT-Elektrode auf 2,5°, 5,0°, 7,5°, 10° und 15° eingestellt wurde.
5 zeigt die Impedanzkennlinien dieser Resonatoren für elastische Wellen.
7 zeigt die Rücklaufverlustkennlinien der Resonatoren für elastische Wellen, bei dem ν 0,0°, 2,5°, 5,0°, 7,5°, 10° und 15° betrug, wie oben beschrieben.
8 zeigt die Beziehungen zwischen der Frequenz und dem Gütewert der Resonatoren für elastische Wellen, bei denen der schräge Winkel ν 0°, 2,5°, 5,0°, 7,5°, 10° und 15° betrug.
Wie aus 4 zu erkennen ist, ist in Vergleichsbeispiel 1, bei dem der schräge Winkel ν 0° betrug, Welligkeit, die durch Pfeile C1 bis C3 angedeutet ist, zwischen der Resonanzfrequenz und der Antiresonanzfrequenz vorhanden. In 6 entspricht der Welligkeit, die durch Pfeile C1 bis C3 angedeutet ist, der Welligkeit, die durch Pfeile C1 bis C3 in 4 angedeutet ist.
Obgleich es in 5 nicht erkennbar ist, zeigen die Rücklaufverlustkennlinien von 7 und die Gütewert-Frequenzkennlinien von 8, dass die Transversalmodenwelligkeit reduziert wird, wenn ν 2,5° oder mehr ist.
Wie aus 7 zu erkennen ist, wird, wenn ν 2,5° oder mehr ist, die Transversalmodenwelligkeit wirkungsvoll im Vergleich zu dem Fall reduziert, wo ν 0° beträgt.
Resonatoren für elastische Wellen, bei denen der schräge Winkel ν auf 0°, 0,4°, 0,9°, 1° und 1,5° eingestellt wurde, wurden in ähnlicher Weise hergestellt. 9 und 10 zeigen die Rücklaufverlustkennlinien dieser Resonatoren für elastische Wellen. 10 ist eine vergrößerte Ansicht von 9.
Wie aus 9 und 10 zu erkennen ist, kann, wenn der schräge Winkel ν 1° oder mehr ist, die Größenordnung der Transversalmodenwelligkeit wirkungsvoll im Vergleich zu dem Fall reduziert werden, wo der schräge Winkel ν 0°, 0,4° und 0,9° beträgt.
Die Transversalmodenwelligkeit kann verringert werden, wenn der schräge Winkel ν 0,4° oder mehr beträgt. Insbesondere kann, wie aus 7 zu erkennen ist, der absolute Wert des Rücklaufverlusts auf unter 1 dB verringert werden, wenn ν 2,5° oder mehr ist. Somit kann die Transversalmodenwelligkeit verringert werden, wenn ν 0,4° oder mehr, bevorzugt 2,5° oder mehr beträgt.
8 zeigt, dass ν bevorzugt 10° oder weniger beträgt, um den maximalen Wert des Gütewertes auf 3000 oder weniger einzustellen, um den Verlust zu reduzieren. Wenn der schräge Winkel ν in einem Bereich von 0,4° oder mehr und 10° oder weniger liegt, so können die Transversalmodenwelligkeit und der Verlust verringert werden. Bevorzugt liegt ν in einem Bereich von 2,5° oder mehr und 10° oder weniger.
8 zeigt, dass, um den Verlust weiter zu reduzieren, ν bevorzugt 5° oder mehr ist. Somit liegt ν besonders bevorzugt in einem Bereich von 5° oder mehr und 10° oder weniger.
Auch in piezoelektrischen Resonatorabschnitten, die die IDT-Elektrode 12 und die IDT-Elektroden 13 und 14 enthalten, kann die Transversalmodenwelligkeit verringert werden, indem man den schrägen Winkel ν auf 0,4° oder mehr einstellt.
Ähnlich wie 1 veranschaulichten auch die 11 bis 15, wie unten noch beschrieben wird, schematisch die Positionsbeziehung zwischen einer Elektrodenstruktur, die auf einem piezoelektrischen Film angeordnet ist, und Eingangs- und Ausgangsanschlüssen. Auch in den Ausführungsformen, die in den 11 bis 15 veranschaulicht sind, sind ähnlich wie in der ersten Ausführungsform Bondungsmaterialschichten, ein Film mit hoher Schallgeschwindigkeit, ein Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit und der piezoelektrische Film in dieser Reihenfolge auf dem Stützsubstrat angeordnet. Der piezoelektrische Film besteht aus LiTaO₃ und hat eine Dicke von 10λ oder weniger.
11 ist eine schematische Grundrissansicht einer Vorrichtung für elastische Wellen gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei einer Vorrichtung für elastische Wellen 21, die in 11 veranschaulicht ist, ähneln die Strukturen der ersten und zweiten IDT-Elektroden 11 und 12 denen der Vorrichtung für elastische Wellen 1. Im Gegensatz zu den IDT-Elektroden 11 und 12 haben die IDT-Elektroden 13 und 14 einen negativen schrägen Winkel ν. Wenn der schräge Winkel der IDT-Elektroden 11 und 12 ν ist, so ist der schräge Winkel der IDT-Elektroden 13 und 14 –ν. Somit können die IDT-Elektroden 11 bis 14 eine IDT-Elektrode enthalten, bei der sich das Vorzeichen des schrägen Winkels von dem der anderen IDT-Elektroden unterscheidet.
12 ist eine schematische Grundrissansicht einer Vorrichtung für elastische Wellen 31 gemäß einer dritten Ausführungsform. In der Vorrichtung für elastische Wellen 31 gemäß der dritten Ausführungsform ist der schräge Winkel einer ersten IDT-Elektrode 11 ν1, der schräge Winkel einer zweiten IDT-Elektrode 12 ist ν2, und ν1 > ν2 ist erfüllt. Der schräge Winkel einer dritten IDT-Elektrode 13 ist –ν1, und der schräge Winkel einer vierten IDT-Elektrode 14 ist –ν2.
Somit können die IDT-Elektrode 11 und die IDT-Elektrode 12 verschiedene schräge Winkel haben. Wenn die IDT-Elektroden 11 bis 14 verschiedene schräge Winkel haben, wie in den Vorrichtungen für elastische Wellen 21 und 31, gibt es mehr Freiheit beim Layout der IDT-Elektroden. Auch in diesen Fällen kann, wenn ν in dem oben beschriebenen speziellen Bereich liegt, die Transversalmodenwelligkeit wirkungsvoll reduziert werden, wie in der oben beschriebenen Ausführungsform.
13 ist eine schematische Grundrissansicht einer Vorrichtung für elastische Wellen gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In einer Vorrichtung für elastische Wellen 41 wird ein Abschnitt eines längs gekoppelten 3-IDT-Filters vom Resonatortyp für elastische Wellen zwischen einem Eingangsanschluss 15 und Ausgangsanschlüssen 16a und 16b gebildet. Genauer gesagt, werden IDT-Elektroden 42 bis 44 in der Ausbreitungsrichtung der elastischen Wellen nebeneinander angeordnet. Reflektoren 45 und 46 werden auf beiden Seiten der IDT-Elektroden 42 bis 44 in der Oberflächenschallwellenausbreitungsrichtung angeordnet. Auch in der vorliegenden Ausführungsform hat, ähnlich der ersten Ausführungsform, jede der IDT-Elektroden 42 bis 44 einen schrägen Winkel ν von 2,5° oder mehr. Dementsprechend kann die Transversalmodenwelligkeit wirkungsvoll reduziert werden. Erdungsanschlüsse 17a bis 17e werden auf einem piezoelektrischen Film angeordnet.
14 ist eine schematische Grundrissansicht einer Vorrichtung für elastische Wellen gemäß einer fünften Ausführungsform.
Bei einer Vorrichtung für elastische Wellen 51, ähnlich der Vorrichtung für elastische Wellen 41, werden IDT-Elektroden 42 bis 44 in der Ausbreitungsrichtung der elastischen Wellen nebeneinander angeordnet. Die IDT-Elektroden 42 und 43 haben einen schrägen Winkel von ν4, und die IDT-Elektrode 44 hat einen schrägen Winkel von –ν4. Somit kann unter den IDT-Elektroden, die ein längs gekoppeltes Oberflächenschallwellenfilter vom Resonatortyp bilden, eine IDT-Elektrode einen anderen schrägen Winkel haben als die anderen IDT-Elektroden. In der vorliegenden Ausführungsform ist die IDT-Elektrode 42 mit einem Ausgangsanschluss 16a verbunden. Die IDT-Elektrode 44 ist mit einem Ausgangsanschluss 16b verbunden. Dementsprechend sind die IDT-Elektroden 42 bis 44 so konfiguriert, dass sie eine Symmetrisch-unsymmetrisch-Umwandlungsfunktion haben. Wie in der vorliegenden Ausführungsform kann die vorliegende Erfindung auf ein symmetrisches Filter für elastische Wellen angewendet werden.
15 ist eine schematische Grundrissansicht einer Vorrichtung für elastische Wellen 61 gemäß einer sechsten Ausführungsform. In der Vorrichtung für elastische Wellen 61 ist ein Ende einer jeden der IDT-Elektroden 42 und 44 mit einem Ausgangsanschluss 16 verbunden. Ein Ende einer IDT-Elektrode 43 ist mit einem Eingangsanschluss 15 verbunden. Auch in dieser Struktur kann die Transversalmodenwelligkeit wirkungsvoll reduziert werden, wenn die IDT-Elektroden 42 bis 44 einen schrägen Winkel von 2,5° oder mehr gemäß der vorliegenden Erfindung haben.
(Dicke des LiTaO₃-Films)
Es wurden Resonatoren für elastische Wellen ähnlich dem Resonator für elastische Wellen des in der ersten Ausführungsform beschriebenen Beispiels hergestellt. Die Bemessungsparameter der Resonatoren für elastische Wellen waren folgende.
Piezoelektrischer Dünnfilm: LiTaO₃-Film mit Y-Schnitt mit einem Schnittwinkel von 60°
Elektrodenfingerüberlappungsbreite der IDT-Elektrode = 15λ
Anzahl der Paare von Elektrodenfingern = 166
λ = 2 μm.
Versatzlänge L, wie unten beschrieben = 2λ
Metallisierungsverhältnis der IDT-Elektrode = 0,6
Filmdicke der IDT-Elektrode = 0,08λ
Dicke der Siliziumoxidfilme, die die Bondungsmaterialschichten bilden = 0,35λ
Spaltgröße G = 0,5 μm
In den Resonatoren für elastische Wellen wurde die LiTaO₃-Filmdicke auf 0,2λ, 0,3λ und 0,4λ eingestellt.
Unter den Resonatoren für elastische Wellen mit den oben beschriebenen Bemessungsparametern wird der Resonator für elastische Wellen mit einer LiTaO₃-Filmdicke von 0,2λ um Folgenden als Beispiel 1 bezeichnet.
16 zeigt Änderungen in der Impedanzkennlinie in dem Fall, wo die Dicke des LiTaO₃-Films geändert wird. 17 zeigt Änderungen in der Rücklaufverlustkennlinie.
Wie aus den 16 und 17 zu erkennen ist, kann, wenn die Dicke des LiTaO₃-Films mehr als 0,2λ beträgt, die Transversalmodenwelligkeit wirkungsvoll im Vergleich zu dem Fall reduziert werden, wo die Dicke 0,2λ beträgt.
Die Transversalmodenwelligkeit kann wirkungsvoller reduziert werden, wenn die Dicke 0,4λ beträgt, als wenn die Dicke 0,3λ beträgt. Darum beträgt die LiTaO₃-Filmdicke bevorzugt mehr als 0,2λ, besonders bevorzugt 0,3λ oder mehr, und ganz besonders bevorzugt 0,4λ oder mehr.
Die 18 und 19 zeigen die Impedanzkennlinien bzw. Rücklaufverlustkennlinien von Resonatoren für elastische Wellen, die als Referenzbeispiele hergestellt wurden. Der schräge Winkel der IDT-Elektrode wurde auf ν = 0° eingestellt. Die LiTaO₃-Filmdicke wurde auf 1,5λ, 10λ und 175λ eingestellt. Die übrigen Parameter waren ähnlich denen der Resonatoren für elastische Wellen der oben beschriebenen Beispiele. Wie aus den 18 und 19 zu erkennen ist, wird eine große Transversalmodenwelligkeit erzeugt, wenn die LiTaO₃-Filmdicke 10λ oder weniger beträgt.
Da jedoch der schräge Winkel ν innerhalb des oben beschriebenen speziellen Bereichs liegt, wie oben beschrieben, kann bei der vorliegenden Erfindung die Transversalmodenwelligkeit wirkungsvoll reduziert werden. Wenn die LiTaO₃-Filmdicke mehr als 10λ beträgt, so besteht das Risiko, dass die Energiekonzentration der Oberflächenschallwelle reduziert wird und die Kennlinien verschlechtert werden. Somit wird gemäß der vorliegenden Erfindung die Energiekonzentration der Oberflächenschallwelle nicht reduziert, und der Einfluss der Transversalmodenwelligkeit kann verringert werden, indem man den schrägen Winkel ν auf einen speziellen Wert einstellt.
(Schnittwinkel von LiTaO₃)
Bei dem Resonator für elastische Wellen mit den oben beschriebenen Bemessungsparametern gemäß dem oben beschriebenen Beispiel 1 wurde der Schnittwinkel des LiTaO₃-Film zu 42°, 50° und 60° geändert. Somit wurden Resonatoren für elastische Wellen hergestellt, die LiTaO₃-Filme mit verschiedenen Schnittwinkeln enthielten. 20 zeigt die Impedanzkennlinien, und 21 zeigt die Rücklaufverlustkennlinien.
Wie aus den 20 und 21 zu erkennen ist, ist die Transversalmodenwelligkeit, die durch Pfeile E1 und E2 angedeutet ist, kleiner, wenn der Schnittwinkel 50° im Y-Schnitt beträgt, als wenn der Schnittwinkel 60° im Y-Schnitt beträgt. Die Transversalmodenwelligkeit wird im Fall eines Y-Schnitts von 42° weiter reduziert. Somit ist der Schnittwinkel bevorzugt kleiner als 60°.
Vom Standpunkt des Reduzierens der Transversalmodenwelligkeit bestehen für die Untergrenze des Schnittwinkels keine besonderen Einschränkungen. Wenn jedoch der Schnittwinkel zu klein ist, so nimmt die Differenz zwischen der TCF bei der Resonanzfrequenz und der TCF bei der Antiresonanzfrequenz zu. Darum ist der Schnittwinkel bevorzugt ein Y-Schnitt von 30° oder mehr.
(Elektrodenfingerüberlappungsbreite)
Es wurden Resonatoren für elastische Wellen mit einer Struktur ähnlich der des oben beschriebenen Beispiels 1 hergestellt. Der Schnittwinkel von LiTaO₃ wurde auf einen Y-Schnitt von 65° eingestellt. Die Elektrodenfingerüberlappungsbreite wurde zu 10λ, 15λ und 23λ geändert, und dementsprechend wurde die Anzahl der Paare von Elektrodenfingern auf 250, 166 und 108 eingestellt, um eine Impedanzanpassung zu erreichen. 22 zeigt Änderungen in der Impedanzkennlinie in diesem Fall. 23 zeigt Änderungen in der Phasenkennlinie, und 24 zeigt Änderungen in der Rücklaufverlustkennlinie.
Wie aus 22 zu erkennen ist, verschiebt sich mit zunehmender Elektrodenfingerüberlappungsbreite die Resonanzfrequenz in Richtung der Seite der niedrigeren Frequenzen. Wie aus den 22 bis 24 zu erkennen ist, kann die Transversalmodenwelligkeit B1 bis B3 durch Vergrößern der Elektrodenfingerüberlappungsbreite verringert werden. Anders ausgedrückt: In dem Maße, wie die Elektrodenfingerüberlappungsbreite von 10λ auf 15λ und 23λ zunimmt, wird beispielsweise die Welligkeit, die durch Pfeile B1 bis B3 in 23 angedeutet ist, reduziert. Darum beträgt die Elektrodenfingerüberlappungsbreite der IDT-Elektrode bevorzugt mehr als 10λ und besonders bevorzugt 15λ oder mehr. Für die Obergrenze der Überlappungsbreite der Elektrodenfinger bestehen vom Standpunkt des Reduzierens der Transversalmodenwelligkeit keine besonderen Einschränkungen. Wenn jedoch die Überlappungsbreite der Elektrodenfinger zu groß ist, nimmt der elektrische Widerstand zu. Darum ist die Überlappungsbreite der Elektrodenfinger normalerweise bevorzugt 50λ oder weniger. In einem solchen Fall kann der Widerstand verringert werden.
(Metallisierungsverhältnis der IDT-Elektrode)
Es wurden Resonatoren für elastische Wellen ähnlich dem Resonator für elastische Wellen von Beispiel 1 hergestellt. Die Bemessungsparameter waren folgende.
Schnittwinkel = 60° Y-Schnitt
Überlappungsbreite = 11λ
Versatzlänge L = 2λ
Schräger Winkel ν = 2,5°
Metallisierungsverhältnis = 0,5 bis 0,7
Al-Filmdicke = 0,08λ
LT-Filmdicke = 0,3λ
Dicke des SiO₂-Films unter LT = 0,35λ
λ = 2 μm
Spaltgröße G = 0,5 μm
Das Metallisierungsverhältnis der IDT-Elektrode wurde auf 0,5, 0,55, 0,6, 0,65 und 0,7 geändert. 25 und 26 zeigen die Impedanzkennlinien und Rücklaufverlustkennlinien dieser Resonatoren für elastische Wellen.
Wie aus den 25 und 26 zu erkennen ist, wird die Transversalmodenwelligkeit in dem Maße reduziert, in dem das Metallisierungsverhältnis kleiner wird. Das Metallisierungsverhältnis ist bevorzugt kleiner als 0,7. In einem solchen Fall kann die Transversalmodenwelligkeit wirkungsvoll im Vergleich zu dem Fall reduziert werden, wo das Metallisierungsverhältnis 0,7 beträgt. Besonders bevorzugt beträgt das Metallisierungsverhältnis 0,6 oder weniger. In einem solchen Fall kann die Transversalmodenwelligkeit wirkungsvoller reduziert werden. Somit ist das Metallisierungsverhältnis bevorzugt kleiner als 0,7 und besonders bevorzugt 0,6 oder weniger. Das Metallisierungsverhältnis ist gleich (2 × Abmessung der Elektrodenfinger in der Breitenrichtung)/λ. Wenn das Metallisierungsverhältnis zu klein ist, so wird es schwierig, die IDT-Elektrode herzustellen. Darum wird anstelle des Metallisierungsverhältnisses die Abmessung der Elektrodenfinger in der Breitenrichtung bevorzugt auf 0,15 μm oder mehr eingestellt. Die Breite der Elektrodenfinger kann anhand des Metallisierungsverhältnisses als 0,3/λ oder mehr ausgedrückt werden.
(Versatzlänge)
Die 27(a) und 27(b) sind Schaubilder zum Erläutern der Definition der Versatzlänge gemäß der vorliegenden Erfindung. Die 27(a) und 27(b) sind teilweise Grundrissansichten, die den Hauptteil einer einzelnen IDT-Elektrode veranschaulichen.
Wie in 27(a) zu sehen, enthält eine IDT-Elektrode 100 mehrere erste Elektrodenfinger 101 und mehrere zweite Elektrodenfinger 102, die abwechselnd angeordnet sind. Die Richtung einer Linie, die die distalen Enden der ersten Elektrodenfinger 101 verbindet, erstreckt sich schräg mit Bezug auf die Ausbreitungsrichtung ψ mit dem schrägen Winkel ν, wie in der Figur veranschaulicht.
Die Oberflächenschallwelle breitet sich in einer Richtung orthogonal zu der Richtung aus, in der sich die Elektrodenfinger 101 und 102 erstrecken. Wenn sich also die Oberflächenschallwelle, die in einem Elektrodenfingerabschnitt 101a, der durch die schattierte Region in 27(a) angedeutet ist, angeregt wird, nach rechts ausbreitet, so wird die Oberflächenschallwelle durch den zweiten Elektrodenfinger 102 reflektiert, der sich unmittelbar neben dem Elektrodenfingerabschnitt 101a auf dessen rechter Seite befindet. Dementsprechend gibt es nur einen Elektrodenfinger 102, der als ein Reflektor auf der rechten Seite des Elektrodenfingerabschnitts 101a dient.
Im Gegensatz dazu sind in der Region, die durch die Strich-Punkt-Strich-Linie F in 27(b) umschlossen wird, wenn sich die durch einen Elektrodenfingerabschnitt 101b angeregte Oberflächenschallwelle nach rechts ausbreitet, drei Reflektoren vorhanden. Genauer gesagt fungieren der zweite Elektrodenfinger 102, der sich unmittelbar neben dem Elektrodenfingerabschnitt 101b befindet, ein Dummy-Elektrodenfinger 104A und der zweitnächste Elektrodenfinger 102 als Reflektoren.
Bei der in 27(b) veranschaulichten IDT-Elektrode 100A kann die Anzahl von Paaren effektiver Reflektoren für die Oberflächenschallwelle erhöht werden.
Der Grund, warum sich die Anzahl von Paaren effektiver Reflektoren unterscheidet, ist, dass die Länge von Dummy-Elektrodenfingern 104A größer ist als die Länge von Dummy-Elektrodenfingern 104 in 27(a). Und zwar ist die Versatzlänge, die die Distanz von den distalen Enden der ersten Elektrodenfinger 101 zu einer Sammelschiene 103 ist, groß. Die Summe der Länge der Dummy-Elektrodenfinger 104A und der Länge der Spalte G in der Richtung, in der sich die Elektrodenfinger erstrecken, ist als die Versatzlänge L definiert.
Bei den oben beschriebenen Strukturen, in denen der schräge Winkel ν groß ist, nimmt der Reflexionseffekt in dem Maße zu, wie die Versatzlänge L zunimmt.
Bei dem Resonator für elastische Wellen von Beispiel 1 gemäß der oben beschriebenen ersten Ausführungsform wurde der Versatzbetrag (L – G), der durch Subtrahieren der Größe der Spalte G von der oben beschriebenen Versatzlänge L erhalten wird, auf 0, 1 μm, 2 μm, 3 μm, 4 μm, 5 μm und 10 μm geändert. 28 zeigt die Rücklaufverlustkennlinien der auf diese Weise hergestellten Resonatoren für elastische Wellen.
Um den Effekt des Versatzes zu bestätigen, wurde die Beziehung zwischen dem Versatzbetrag und der Differenz ΔR.L. in dem Betrag des Rücklaufverlustes bestimmt. Hier ist ΔR.L. die Differenz im Rücklaufverlust an einer Frequenzposition, die 98,8% der Antiresonanzfrequenz entspricht. Dies ist die Frequenzposition eines Schulterabschnitts eines Durchlassbandes in dem Fall, wo ein Bandpassfilter ausgebildet wird. Unter der Annahme, dass der Rücklaufverlust für den Versatzbetrag, ausschließlich der Spaltgröße, X ist und der Versatzbetrag zum Beispiel 10 μm beträgt, kann ΔR.L. als ΔR.L. = (X – Rücklaufverlust für Versatzlänge = 10 μm + Größe von Spalt G) ausgedrückt werden.
29 zeigt die Beziehung zwischen der Frequenz und ΔR.L., die anhand von 28 bestimmt wurde. Genauer gesagt, zeigt 29 Änderungen in ΔR.L. in dem Fall, wo der Versatzbetrag (L – G) zu 1 μm, 2 μm, 3 μm, 4 μm, 5 μm und 10 μm geändert wurde, wie in 28.
In jedem Fall wurde der schräge Winkel ν auf 2,5° eingestellt.
Resonatoren für elastische Wellen wurden in ähnlicher Weise hergestellt, außer dass der schräge Winkel ν zu 5°, 7,5°, 10° und 15° geändert wurde. 30, 32, 34 und 36 zeigen die Rücklaufverlustkennlinien dieser Resonatoren für elastische Wellen. 31, 33, 35 und 37 zeigen Änderungen in ΔR.L. in dem Fall, wo die Versatzlänge wie oben beschrieben geändert wurde.
Wie aus den 28 und 29 zu erkennen ist, beträgt in dem Fall, wo der schräge Winkel ν 2,5° ist, ΔR.L. 0,01 oder mehr, wenn der Versatzbetrag (L – G) 1 μm oder mehr ist.
Wie aus den 30 und 31 zu erkennen ist, beträgt in dem Fall, wo der schräge Winkel ν 5° ist, ΔR.L. 0,01 oder mehr, wenn der Versatzbetrag (L – G) 2 μm oder mehr ist.
Wenn der Versatzbetrag (L – G) 1 μm oder mehr ist, so beträgt ΔR.L. 0,1 oder mehr.
Wie aus den 32 und 33 zu erkennen ist, beträgt in dem Fall, wo der schräge Winkel μ 7,5° ist, ΔR.L. 0,1 oder mehr, wenn der Versatzbetrag (L – G) 2 μm oder mehr ist, und beträgt 0,01 oder mehr, wenn der Versatzbetrag (L – G) 3 μm oder mehr ist.
Wie aus den 34 und 35 zu erkennen ist, beträgt in dem Fall, wo ν 10° ist, ΔR.L. 0,1 oder mehr, wenn der Versatzbetrag (L – G) 3 μm oder mehr ist, und beträgt 0,01 oder mehr, wenn der Versatzbetrag (L – G) 4 μm oder mehr ist. Wenn der Versatzbetrag (L – G) 5 μm oder mehr ist, so beträgt ΔR.L. 0,001 oder mehr.
Wie aus den 36 und 37 zu erkennen ist, beträgt in dem Fall, wo der schräge Winkel ν 15° ist, ΔR.L. 0,1 oder mehr, wenn der Versatzbetrag (L – G) 4 μm oder mehr ist.
Die Ergebnisse in den 28 bis 37 zeigen, dass ΔR.L. auf einen bestimmten Wert oder mehr eingestellt werden kann, indem man den Versatzbetrag (L – G) auf einen bestimmten Wert oder mehr in Abhängigkeit von dem schrägen Winkel ν einstellt.
Die Beziehung zwischen dem Versatzbetrag (L – G), bei dem die Rücklaufverlustdifferenz ΔR.L. 0,01 dB oder mehr wird, und dem schrägen Winkel ν wurde auf der Basis der Daten von 28 bis 37 bestimmt. Das Resultat der Bestimmung ist in 38 gezeigt. Wie aus 38 zu erkennen ist, kann, wenn ν 5° ist, der Versatzbetrag (L – G) auf 2 μm oder mehr eingestellt werden.
In 38 ist der Bereich gezeigt, bei dem der Versatzbetrag (L – G) 5 μm bei dem schrägen Winkel ν beträgt, weil ΔR.L. in diesem Bereich 0,01 dB oder mehr beträgt.
Der Versatzbetrag (L – G) kann als (die Anzahl von Paaren von Reflektoren – 0,5) × λ × tan(ν) berechnet werden. Darum kann die oben beschriebene Versatzlänge L als (die Anzahl von Paaren von Reflektoren – 0,5) × λ × tan(ν) + G ausgedrückt werden.
In dem oben erwähnten Ausdruck basiert die Anzahl von Paaren von Reflektoren auf der Anzahl von Elektrodenfingern, die als Reflektoren auf der rechten Seite des Elektrodenfingerabschnitts 101b fungieren, wie zum Beispiel in 27(b) veranschaulicht. In dem in 27(b) veranschaulichten Beispiel sind drei Elektrodenfinger auf der rechten Seite vorhanden, darum ist die Anzahl von Paaren von Reflektoren 1,5.
In 39 repräsentiert die horizontale Achse den oben beschriebenen Wert ν, und die vertikale Achse repräsentiert den Versatzbetrag (L – G), der einer bestimmten Anzahl von Paaren entspricht. In 39 bezeichnen die Rauten die gleichen gemessenen Werte wie in 38. Die Rechtecke bezeichnen den Fall, wo die Anzahl von Paaren 8 ist, die Dreiecke den Fall, wo die Anzahl von Paaren 12 ist, und das X markiert den Fall, wo die Anzahl von Paaren 18 ist. Die Ergebnisse für die Fälle, wo die Anzahl von Paaren 8, 12 und 18 ist, sind die Ergebnisse einer Simulation für den Fall, wo die Anzahl von Paaren von Reflektoren 8, 12 und 18 ist.
Wie aus 39 zu erkennen ist, stimmen in dem Fall, wo die Anzahl von Paaren von Reflektoren 12 ist, die gemessenen Werte im Wesentlichen mit den Simulationsergebnissen überein, wo ν in einem Bereich von 2,5° oder mehr und 10° oder weniger liegt. Darum kann der Versatzbetrag (L – G) 11,5 × λ × tan(ν) oder mehr betragen, besonders bevorzugt 12 × λ × tan(ν).
40 zeigt die Ergebnisse in dem Fall, wo ΔR.L. mehr als –0,1 (dB) an der Frequenzposition beträgt, die 98,8% der Antiresonanzfrequenz entspricht. In dem Fall, wo ΔR.L. mehr als –0,1 beträgt, stimmen die gemessenen Werte mit den Simulationsergebnissen für den Fall überein, wo die Anzahl von Paaren 8 ist, wenn ν in einem Bereich von 2,5° oder mehr und 10° oder weniger liegt. Darum ist der Versatzbetrag (L – G) bevorzugt 7,5 × λ tan(ν) oder mehr, besonders bevorzugt 8 × λ × tan(ν).
41 zeigt die gemessenen Werte des Rücklaufverlustreduzierungseffekts, das heißt des Effekts des Reduzierens des Verlustes, bei 98,8% der Antiresonanzfrequenz in dem Fall, wo ΔR.L. mehr als –0,001 beträgt.
Wie aus 41 zu erkennen ist, stimmen die gemessenen Werte in diesem Fall mit den Simulationsergebnissen für den Fall überein, wo die Anzahl von Paaren 12 ist, wenn ν in einem Bereich von 2,5° oder mehr und 10° oder weniger liegt. Wenn ν 15° ist, so stimmt der gemessene Wert mit dem Simulationsergebnis für den Fall überein, wo die Anzahl von Paaren 18 ist. Darum kann die Versatzlänge 17,5 × λ × tan(ν) oder mehr betragen, besonders bevorzugt 18 × λ × tan(ν) oder mehr. In einem solchen Fall kann der Verlust weiter reduziert werden.
42 zeigt die Beziehung zwischen dem schrägen Winkel ν und dem Versatzkennlinienänderungspunkt. Wenn zum Beispiel ν = 2,5° ist, wie in den 28 und 29 veranschaulicht, so ändert sich die Rücklaufverlustkennlinie in Abhängigkeit von der Versatzlänge. Wenn sich die Kennlinie in Abhängigkeit von dem Versatzbetrag (L – G) ändert, so gibt es einen Kennlinienänderungspunkt, an dem sich der Gradient der Kennlinie um einen großen Betrag in Abhängigkeit vom Versatzbetrag (L – G) ändert. Der Kennlinienänderungspunkt zeigt sich in der Frequenzkennlinienkurve des Gütewertes deutlicher als in der Rücklaufverlustkennlinie. Der Versatzbetrag (L – G), bei dem sich die Gütewert-Frequenz-Kennlinie in Abhängigkeit vom Versatzbetrag (L – G) deutlich ändert, wird als der Versatzkennlinienänderungspunkt bezeichnet. Wenn die Versatzlänge mehr als der Versatzkennlinienänderungspunkt ist, so können günstige Kennlinien erhalten werden.
Wenn die Versatzlänge größer ist als die, die dem Wert von ν auf der in 42 gezeigten Linie entspricht, so kann der Gütewert wirkungsvoll erhöht werden.
Um Änderungen in den Kennlinien zu bestätigen, die durch Änderungen in der oben beschriebenen Spaltgröße G verursacht wurden, wurden Resonatoren für elastische Wellen mit den folgenden Bemessungsparametern als Modifizierungen der sechsten Ausführungsform hergestellt.
Schnittwinkel = 60° Y-Schnitt
Überlappungsbreite = 11λ
Versatzlänge L = 2λ
Schräger Winkel ν = 2,5°
Metallisierungsverhältnis = 0,7
Al-Filmdicke = 0,08λ
LT-Filmdicke = 0,2λ
Dicke des SiO₂-Films unter LT = 0,35λ
λ = 2 μm
In diesen Resonatoren für elastische Wellen wurde die Größe von G auf 0,2 μm, 0,3 μm, 0,4 μm und 0,5 μm eingestellt.
58 veranschaulicht den Hauptteil der Impedanzkennlinien der vier Arten von Resonatoren für elastische Wellen, die wie oben beschrieben hergestellt wurden. 59 zeigt die Rücklaufverlustkennlinien dieser Resonatoren für elastische Wellen.
58 zeigt die Impedanzkennlinien in dem Bereich um die Resonatorfrequenz.
Wie aus den 58 und 59 zu erkennen ist, werden die Rücklaufverlustkennlinien deutlich verbessert, wenn G kleiner als 0,5 μm ist. Darum ist G bevorzugt kleiner als 0,5 μm, oder anders ausgedrückt: weniger als 0,25λ.
Wenn die Spaltgröße G zu klein ist, so ist es schwierig, den Spalt zu bilden. Darum beträgt G bevorzugt mehr als 0,1 μm, um die Herstellung zu vereinfachen.
(Siebente Ausführungsform)
43 ist eine teilweise Grundrissansicht, die den Hauptteil einer IDT-Elektrode einer Vorrichtung für elastische Wellen gemäß einer siebenten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Die Vorrichtung für elastische Wellen gemäß der vorliegenden Ausführungsform ähnelt der Vorrichtung für elastische Wellen 1 gemäß der ersten Ausführungsform, außer dass hervorstehende Abschnitte 121 und 122, wie in 43 veranschaulicht, vorhanden sind. Darum werden die hervorstehenden Abschnitte 121 und 122 beschrieben. Bezüglich der anderen Komponenten wird auf die Beschreibung der ersten Ausführungsform verwiesen.
43 veranschaulicht eine Region, in der ein distales Ende 11c1 eines ersten Elektrodenfingers 11c und ein distales Ende 11e1 eines ersten Dummy-Elektrodenfingers 11e einander – mit einem Spalt dazwischen – gegenüberliegen. Zweite Elektrodenfinger 11d und 11d sind auf den Seiten des Spalts vorhanden.
Für die Form der hervorstehenden Abschnitte 121 bestehen keine besonderen Einschränkungen. In der vorliegenden Ausführungsform haben die hervorstehenden Abschnitte 121 eine Trapezform.
Die hervorstehenden Abschnitte 121 stehen von Seitenrändern 11c2 und 11c2 des ersten Elektrodenfingers 11c in Richtung der zweiten Elektrodenfinger 11d hervor. Die hervorstehenden Abschnitte 121 werden so angeordnet, dass sie sich zu dem distalen Ende 11c1 des ersten Elektrodenfingers 11c erstrecken.
In ähnlicher Weise haben die ersten Dummy-Elektrodenfinger 11e auch die hervorstehenden Abschnitte 121, die von ihren Seitenrändern 11e2 und 11e2 in Richtung der zweiten Elektrodenfinger 11d hervorstehen.
Die hervorstehenden Abschnitte 122 werden an den zweiten Elektrodenfingers 11d angeordnet. Die hervorstehenden Abschnitte 122 stehen von Seitenrändern 11d1 in Richtung des Spalts hervor. In der vorliegenden Ausführungsform haben die hervorstehenden Abschnitte 122 und die hervorstehenden Abschnitte 121 die gleiche Form.
43 veranschaulicht die Spaltregion, in der erste Elektrodenfinger 11c und der erste Dummy-Elektrodenfinger 11e einander zugewandt sind. Obgleich nicht veranschaulicht, sind die hervorstehenden Abschnitte 121 und 122 auch in einer Spaltregion angeordnet, in der jeder zweite Elektrodenfinger 11d und ein entsprechender zweiter Dummy-Elektrodenfinger 11f einander zugewandt sind. In der vorliegenden Ausführungsform hat die IDT-Elektrode 11, ähnlich der ersten Ausführungsform, einen schrägen Winkel ν von 2,5° oder mehr. Darum kann, ähnlich der ersten Ausführungsform, die Transversalmodenwelligkeit verringert werden. Da die hervorstehenden Abschnitte 121 und 122 vorhanden sind, kann außerdem auch eine andere Welligkeit als die Transversalmodenwelligkeit wirkungsvoll reduziert werden. Dies wird unter Bezug auf die Experimente beschrieben.
Ein Resonator für elastische Wellen von Beispiel 2 mit einer Struktur ähnlich der des Resonators für elastische Wellen von Beispiel 1 wurde hergestellt. Die Bemessungsparameter wurden folgendermaßen eingestellt. Das heißt, ein LiTaO₃-Film mit einem Schnittwinkel von 60° im Y-Schnitt wurde als ein piezoelektrischer Film verwendet. Die Wellenlänge λ, die anhand des Mittenabstandes der Elektrodenfinger der IDT-Elektrode 11 bestimmt wurde, betrug 2,0 μm. Die Überlappungsbreite der Elektrodenfinger betrug 15λ. Die Anzahl von Paaren von Elektrodenfingern betrug 166. Der Versatzbetrag betrug 2,5 μm. Der schräge Winkel ν betrug 2,5°.
Die Abmessungen TH, TW1 und TW2 der hervorstehenden Abschnitte 121 und 122 wurden folgendermaßen eingestellt.
TH = 0,186 μm = 0,093λ, TW1 = 0,469 μm = 0,2345λ, und TW2 = 0,117 μm = 0,0585λ.
Die Abmessung TH entspricht der hervorstehenden Höhe der hervorstehenden Abschnitte 121 und 122. TW1 ist die Abmessung der Unterseite des Trapezoids, was die Abmessung eines Abschnitts jedes hervorstehenden Abschnitts ist, der mit dem Seitenrand des entsprechenden Elektrodenfingers in der Breitenrichtung verbunden ist. TW2 ist die Abmessung der Oberseite der hervorstehenden Abschnitte 121 und 122, was die Mindestabmessung der hervorstehenden Abschnitte 121 und 122 in der Breitenrichtung ist.
Die Vorrichtung für elastische Wellen von Beispiel 2 wurde als ein Beispiel einer Vorrichtung für elastische Wellen gemäß der vorliegenden Ausführungsform hergestellt. In 44 zeigt die Strich-Punkt-Strich-Linie die Rücklaufverlustkennlinie von Beispiel 2. Zum Vergleich zeigt in 44 die durchgezogene Linie die Kennlinie einer Vorrichtung für elastische Wellen von Vergleichsbeispiel 2, bei dem der schräge Winkel ν 0° betrug und keine hervorstehenden Abschnitte vorhanden waren. Die durchbrochene Linie zeigt die Kennlinie von Beispiel 3, bei der der schräge Winkel ν 5° betrug und keine hervorstehenden Abschnitte 121 und 122 vorhanden waren.
Wie aus 44 zu erkennen ist, kann gemäß Beispiel 2 die Transversalmodenwelligkeit verringert werden, und die Welligkeit, die durch Pfeil H angedeutet ist, kann ebenfalls reduziert werden. Die Welligkeit, die durch Pfeil H angedeutet ist, ist eine andere Welligkeit als die Transversalmodenwelligkeit.
Somit kann gemäß der vorliegenden Ausführungsform nicht nur die Transversalmodenwelligkeit reduziert werden, indem man den schrägen Winkel ν in einen Bereich von 1° oder mehr und 10° oder weniger einstellt, sondern auch die anderen Welligkeiten können wirkungsvoll reduziert werden.
45 ist eine Grundrissansicht des Hauptteils einer IDT-Elektrode einer Vorrichtung für elastische Wellen gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
45 veranschaulicht eine Region, in der ein distales Ende 11d1 eines zweiten Elektrodenfingers 11d und ein zweiter Dummy-Elektrodenfinger 11f einander– mit einem Spalt dazwischen – zugewandt sind. Erste Elektrodenfinger 11c und 11c befinden sich auf beiden Seiten des Spalts. In der vorliegenden Ausführungsform werden hervorstehende Abschnitte 121 und 121 auf Seitenrändern 11d2 und 11d2 des zweiten Elektrodenfingers 11d angeordnet. Es befinden sich keine hervorstehenden Abschnitte auf dem zweiten Dummy-Elektrodenfinger 11f. Nur die hervorstehenden Abschnitte 121 und 121 sind in der Region um den Spalt angeordnet, und die in 43 veranschaulichten hervorstehenden Abschnitte 122 sind nicht vorhanden.
Obgleich nicht veranschaulicht, sind in einem Spalt, in dem jeder erste Elektrodenfinger 11c und ein entsprechender erster Dummy-Elektrodenfinger 11e einander zugewandt sind, die hervorstehenden Abschnitte 121 und 121 nur auf dem ersten Elektrodenfinger angeordnet.
Wie in der vorliegenden Ausführungsform brauchen die hervorstehenden Abschnitte 121 nur an den distalen Enden jedes ersten Elektrodenfingers 11c und jedes zweiten Elektrodenfingers 11d in den Spalten vorhanden zu sein.
Eine Vorrichtung für elastische Wellen von Beispiel 4 wurde in ähnlicher Weise wie im oben beschriebenen Beispiel 2 hergestellt, außer dass die hervorstehenden Abschnitte 121 wie oben beschrieben bereitgestellt wurden. In 46 zeigt die durchgezogene Linie die Rücklaufverlustkennlinie dieser Vorrichtung für elastische Wellen. Zum Vergleich zeigt die Strich-Punkt-Strich-Linie die Kennlinie des in 44 gezeigten Beispiels 2. Die durchbrochene Linie in 46 zeigt die Kennlinie von Beispiel 3.
Wie aus 46 zu erkennen ist, kann die durch den Pfeil H angedeutete Welligkeit auch dann verringert werden, wenn die hervorstehenden Abschnitte 121 nur an den distalen Enden der ersten Elektrodenfinger 11c und der zweiten Elektrodenfinger 11d vorhanden wären.
47 ist eine teilweise Grundrissansicht des Hauptteils einer IDT-Elektrode gemäß einer neunten Ausführungsform. In der vorliegenden Ausführungsform sind im Gegensatz zu der in 45 veranschaulichten Struktur hervorstehende Abschnitte 121 und 121 auf einer zweiten Dummy-Elektrode 11f vorhanden. Keine hervorstehenden Abschnitte sind auf einem zweiten Elektrodenfinger 11d vorhanden, der der zweiten Dummy-Elektrode 11f – mit einem Spalt dazwischen – zugewandt ist. Somit brauchen die hervorstehenden Abschnitte 121 und 121 nur auf dem zweiten Dummy-Elektrodenfinger 11f vorhanden zu sein, der sich nahe der Sammelschiene befindet. Obgleich nicht veranschaulicht, sind auch in einem Spalt, in dem das distale Ende jedes ersten Elektrodenfingers 11c einem entsprechenden ersten Dummy-Elektrodenfinger zugewandt ist, die hervorstehenden Abschnitte nur am distalen Ende des ersten Dummy-Elektrodenfingers vorhanden.
Eine Vorrichtung für elastische Wellen von Beispiel 5 wurde in ähnlicher Weise wie in Beispiel 2 hergestellt, außer dass die hervorstehenden Abschnitte 121 wie oben beschrieben bereitgestellt wurden. In 48 zeigt die durchgezogene Linie die Rücklaufverlustkennlinie der Vorrichtung für elastische Wellen von Beispiel 5. Zum Vergleich zeigt die Strich-Punkt-Strich-Linie die Kennlinie von Beispiel 2. Die durchbrochene Linie zeigt die Kennlinie von Beispiel 3, in dem keine hervorstehenden Abschnitte vorhanden waren. Wie aus 48 zu erkennen ist, kann auch in der vorliegenden Ausführungsform die Welligkeit, die durch Pfeil H angedeutet ist, wirkungsvoll reduziert werden.
49 ist eine teilweise Grundrissansicht, die den Hauptteil einer IDT-Elektrode einer Vorrichtung für elastische Wellen gemäß einer zehnten Ausführungsform veranschaulicht. In der vorliegenden Ausführungsform sind die hervorstehenden Abschnitte 121 nicht in dem Spalt bereitgestellt, in dem das distale Ende eines zweiten Dummy-Elektrodenfingers 11f und das distale Ende eines zweiten Elektrodenfingers 11d einander zugewandt sind. Hervorstehende Abschnitte 122 sind auf ersten Elektrodenfingern 11c vorhanden. Die hervorstehenden Abschnitte 122 sind die einzigen Abschnitte, die in Richtung des Spalts hervorstehen.
Obgleich nicht veranschaulicht, stehen in einem Spalt, in dem das distale Ende jedes ersten Elektrodenfingers 11c und das distale Ende eines entsprechenden ersten Dummy-Elektrodenfingers einander zugewandt sind, die hervorstehenden Abschnitte 122 von den Seitenrändern zweiter Elektrodenfinger 11d in einer ähnlichen Weise hervor.
Als ein Beispiel der vorliegenden Ausführungsform wurde eine Vorrichtung für elastische Wellen von Beispiel 6 in ähnlicher Weise wie in Beispiel 2 hergestellt, außer dass nur die hervorstehenden Abschnitte 122 bereitgestellt wurden. In 50 zeigt die durchgezogene Linie die Rücklaufverlustkennlinie der Vorrichtung für elastische Wellen von Beispiel 6. Die Strich-Punkt-Strich-Linie in 50 zeigt die Kennlinie von Beispiel 2. Die durchbrochene Linie in 50 zeigt die Kennlinie von Beispiel 3, bei dem keine hervorstehenden Abschnitte vorhanden waren.
Wie aus 50 zu erkennen ist, kann auch dann, wenn nur die hervorstehenden Abschnitte 122, die in Richtung des Spalts von den Seiten des Spalts hervorstehen, vorhanden sind, die Welligkeit, die durch Pfeil H angedeutet ist, verringert werden.
(Beispiele 7 bis 9)
Es wurden Beispiele 7 bis 9 hergestellt, bei denen die Abmessungen TH, TW1 und TW2 der hervorstehenden Abschnitte 121 und 122 in dem in 44 veranschaulichten Beispiel 2 wie in Tabelle 1 unten geändert wurden. [Tabelle 1]

Einheit ist μm TH TW1 TW2

Beispiel 7 0,0932 0,2347 0,0583

Beispiel 8 0,1865 0,2347 0,0583

Beispiel 9 0,2797 0,2347 0,0583
51 zeigt die Rücklaufverlustkennlinien der oben beschriebenen Beispiele 7 bis 9 und von Beispiel 3, bei denen keine hervorstehenden Abschnitte vorhanden waren.
51 zeigt, dass, wenn TH 0,0932 μm oder mehr beträgt, das heißt 0,0466λ oder mehr, die Welligkeit, die durch Pfeil H angedeutet ist, wirkungsvoller reduziert werden kann.
(Beispiele 10 bis 12)
Es wurden Beispiele 10 bis 12 hergestellt, bei denen die hervorstehenden Abschnitte TH, TW1 und TW2 in Beispiel 2 wie in Tabelle 2 unten geändert wurden. [Tabelle 2]

Einheit ist μm TH TW1 TW2

Beispiel 10 0,0932 0,2347 0,0583

Beispiel 11 0,0932 0,4694 0,0583

Beispiel 12 0,0932 0,7041 0,0583
52 zeigt die Rücklaufverlustkennlinien von Beispielen 10 bis 12. Zum Vergleich zeigt die durchgezogene Linie in 52 die Rücklaufverlustkennlinie von Beispiel 3, bei dem keine hervorstehenden Abschnitte vorhanden waren.
Wie aus 52 zu erkennen ist, wenn TW1 0,2347 μm oder mehr beträgt, das heißt 0,11735λ oder mehr, kann die Welligkeit, die durch Pfeil H angedeutet ist, wirkungsvoller reduziert werden.
(Beispiele 13 bis 15)
Es wurden Vorrichtungen für elastische Wellen von Beispielen 13 bis 15 hergestellt, bei denen TH, TW1 und TW2 in Beispiel 2 wie in Tabelle 3 unten geändert wurden. [Tabelle 3]

Einheit ist μm TH TW1 TW2

Beispiel 13 0,0932 0,2347 0,0583

Beispiel 14 0,0932 0,2347 0,1166

Beispiel 15 0,0932 0,2347 0,1748
53 zeigt die Rücklaufverlustkennlinien von Beispielen 13 bis 15, die wie oben beschrieben hergestellt wurden. Zum Vergleich zeigt in 53 die durchgezogene Linie die Kennlinie von Beispiel 3, bei dem keine hervorstehenden Abschnitte vorhanden waren.
Wie aus 53 zu erkennen ist, wenn TW2 0,0583 μm oder mehr beträgt, das heißt 0,02915λ oder mehr, kann die Welligkeit, die durch Pfeil H angedeutet ist, wirkungsvoller reduziert werden.
(Filmdicke der IDT-Elektrode)
Es wurden Vorrichtungen für elastische Wellen in ähnlicher Weise wie in Beispiel 2 hergestellt, außer dass die Filmdicke der IDT-Elektrode aus Al geändert wurde. In der vorliegenden Ausführungsform wurde der schräge Winkel ν auf 7,5° eingestellt.
54 zeigt die Dämpfung-Frequenz-Kennlinien der Vorrichtungen für elastische Wellen, bei denen die Dicke der Al-Film 0,03λ, 0,15λ und 0,18λ betrug.
Wie aus 54 zu erkennen ist, sind die Schulterabschnitte des Durchlassbandes gerundet, wenn die Dicke des Al-Films 0,03λ beträgt. Dies zeigt, dass, wenn die Dicke des Al-Films erhöht wird, der Einfügeverlust ausreichend über das gesamte Durchlassband reduziert werden kann. Der Grund ist vermutlich, dass der elektrische Widerstand in dem Maße abnimmt, wie die Dicke des Al-Films zunimmt.
55 zeigt Änderungen in der Frequenzdifferenz an den Schulterabschnitten des Durchlassbandes in dem Fall, wo die Dicke des Al-Films geändert wird. Die Frequenzdifferenz ist die Differenz zwischen der Frequenzposition, an der die Dämpfung 3,5 dB beträgt, und der Frequenz, bei der die Dämpfung 40 dB beträgt. In dem Maße, wie die Frequenzdifferenz abnimmt, nimmt die Steilheit der Schulterabschnitte zu. Die Ergebnisse sind in 55 gezeigt. Wie aus 55 zu erkennen ist, nimmt die Frequenzdifferenz, wenn die Dicke des Al-Films weniger als 0,08λ beträgt, in dem Maße signifikant zu, wie die Dicke des Al-Films abnimmt. Im Gegensatz dazu ist, wenn die Al-Filmdicke 0,08λ oder mehr beträgt, die Frequenzdifferenz im Wesentlichen konstant und klein. Darum beträgt die Dicke des Al-Films bevorzugt 0,08λ oder mehr.
56 zeigt die Beziehung zwischen der Dicke des Al-Films und dem Einfügeverlust. Hier ist der Einfügeverlust der Mindesteinfügeverlust, der der kleinste in dem Durchlassband ist.
Wie aus 56 zu erkennen ist, ist, wenn die Dicke des Al-Films 0,10λ oder mehr beträgt, der Einfügeverlust ausreichend klein, und die Änderung des Einfügeverlustes, die durch die Änderung der Dicke des Al-Films verursacht wird, ist klein. Darum beträgt die Dicke des Al-Films besonders bevorzugt 0,10λ oder mehr. Wenn der Al-Film übermäßig dick ist, so wird es schwierig, den Al-Film herzustellen. Darum beträgt die Dicke bevorzugt 400 nm oder weniger.
Obgleich Oberflächenschallwellenresonatoren, Duplexer, die Oberflächenschallwellenresonatoren enthalten, und dergleichen in den obigen Ausführungsformen und Beispielen beschrieben sind, kann die vorliegende Erfindung auch auf Vorrichtungen für elastische Wellen angewendet werden, die mit Grenzschallwellen arbeiten.
In der Ausführungsform, die in 2 veranschaulicht ist, sind die Bondungsmaterialschichten 3 und 4 und der Film mit hoher Schallgeschwindigkeit 5 auf dem Stützsubstrat 2 angeordnet. Jedoch kann stattdessen auch, wie in einer Modifizierung, die in 57 veranschaulicht ist, ein Stützsubstrat mit hoher Schallgeschwindigkeit 5A verwendet werden. Ein Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit 6 und ein piezoelektrischer Dünnfilm 7 werden auf den Stützsubstrat mit hoher Schallgeschwindigkeit 5A angeordnet.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung für elastische Wellen
2: Stützsubstrat
3, 4: Bondungsmaterialschicht
5: Film mit hoher Schallgeschwindigkeit
5A: Stützsubstrat mit hoher Schallgeschwindigkeit
6: Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit
7: piezoelektrischer Film
11, 11A bis 11D, 12 bis 14: IDT-Elektrode
11a, 11b: erste und zweite Sammelschiene
11c, 11d: erster und zweiter Elektrodenfinger
11c1, 11d1: distales Ende
11c2, 11d2: Seitenrand
11e, 11f: erster und zweiter Dummy-Elektrodenfinger
11e1: distales Ende
11e2: Seitenrand
15: Eingangsanschluss
16, 16a, 16b: Ausgangsanschluss
17a bis 17f: Erdungsanschluss
21, 31, 41: Vorrichtung für elastische Wellen
42 bis 44: IDT-Elektrode
45, 46: Reflektor
51, 61: Vorrichtung für elastische Wellen
100, 100A: IDT-Elektrode
101, 102: erster und zweiter Elektrodenfinger
101a,101b: Elektrodenfingerabschnitt
103: Sammelschiene
104, 104A: Dummy-Elektrodenfinger
121, 122: hervorstehender Abschnitt

Claims

Vorrichtung für elastische Wellen mit einem piezoelektrischen Film aus LiTaO₃, umfassend: den piezoelektrischen Film aus LiTaO₃, und eine IDT-Elektrode), die auf einer Fläche des piezoelektrischen Films ausgebildet ist, wobei die IDT-Elektrode mehrere erste Elektrodenfinger und mehrere zweite Elektrodenfinger enthält, die abwechselnd angeordnet sind, wobei eine Dicke des piezoelektrischen Films aus LiTaO₃ 10λ oder weniger beträgt, wenn λ eine Wellenlänge ist, die anhand eines Mittenabstands der Elektrodenfinger der IDT-Elektrode bestimmt wird, und wobei eine Richtung einer Linie, die distale Enden der mehreren ersten Elektrodenfinger verbindet, und eine Richtung einer Linie, die distale Enden der zweiten Elektrodenfinger verbindet, in einem schrägen Winkel ν mit Bezug auf eine Ausbreitungsrichtung ψ einer elastischen Welle, die durch die IDT-Elektrode angeregt wird, verlaufen, wobei die Ausbreitungsrichtung ψ durch Euler-Winkel (ϕ, θ, ψ) des LiTaO₃ bestimmt wird und der schräge Winkel ν in einem Bereich von 0,4° oder mehr und 15° oder weniger liegt.
Vorrichtung für elastische Wellen mit einem piezoelektrischen Film aus LiTaO₃, umfassend: ein Stützsubstrat, einen Film mit hoher Schallgeschwindigkeit, der auf dem Stützsubstrat ausgebildet ist und bei dem eine Schallgeschwindigkeit einer Volumenwelle, die sich durch den Film mit hoher Schallgeschwindigkeit ausbreitet, höher ist als eine Schallgeschwindigkeit einer elastischen Welle, die sich durch den piezoelektrischen Film ausbreitet, einen Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit, der auf dem Film mit hoher Schallgeschwindigkeit angeordnet ist und bei dem eine Schallgeschwindigkeit einer Volumenwelle, die sich durch den Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit ausbreitet, niedriger ist als eine Schallgeschwindigkeit einer Volumenwelle, die sich durch den piezoelektrischen Film ausbreitet, den piezoelektrischen Film, der auf dem Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit angeordnet ist, und eine IDT-Elektrode, die auf einer Fläche des piezoelektrischen Films ausgebildet ist, wobei die IDT-Elektrode mehrere erste Elektrodenfinger und mehrere zweite Elektrodenfinger enthält, die abwechselnd angeordnet sind, wobei eine Dicke des piezoelektrischen Films aus LiTaO₃ 10λ oder weniger beträgt, wenn λ eine Wellenlänge ist, die anhand eines Mittenabstands der Elektrodenfinger der IDT-Elektrode bestimmt wird, und wobei eine Richtung einer Linie, die distale Enden der mehreren ersten Elektrodenfinger verbindet, und eine Richtung einer Linie, die distale Enden der zweiten Elektrodenfinger verbindet, in einem schrägen Winkel ν mit Bezug auf eine Ausbreitungsrichtung ψ einer elastischen Welle, die durch die IDT-Elektrode angeregt wird, verlaufen, wobei die Ausbreitungsrichtung ψ durch Euler-Winkel (θ, θ, ψ) des LiTaO₃ bestimmt wird und der schräge Winkel ν in einem Bereich von 0,4° oder mehr und 15° oder weniger liegt.
Vorrichtung für elastische Wellen mit einem piezoelektrischen Film aus LiTaO₃, umfassend: ein Stützsubstrat mit hoher Schallgeschwindigkeit (5A), bei dem eine Schallgeschwindigkeit einer Volumenwelle, die sich durch das Stützsubstrat mit hoher Schallgeschwindigkeit ausbreitet, höher ist als eine Schallgeschwindigkeit einer elastischen Welle, die sich durch den piezoelektrischen Film ausbreitet, einen Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit, der auf dem Stützsubstrat mit hoher Schallgeschwindigkeit) angeordnet ist und bei dem eine Schallgeschwindigkeit einer Volumenwelle, die sich durch den Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit ausbreitet, niedriger ist als eine Schallgeschwindigkeit einer Volumenwelle, die sich durch den piezoelektrischen Film ausbreitet, den piezoelektrischen Film, der auf dem Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit angeordnet ist, und eine IDT-Elektrode, die auf einer Fläche des piezoelektrischen Films ausgebildet ist, wobei die IDT-Elektrode mehrere erste Elektrodenfinger und mehrere zweite Elektrodenfinger enthält, die abwechselnd angeordnet sind, wobei eine Dicke des piezoelektrischen Films aus LiTaO₃ 10λ oder weniger beträgt, wenn λ eine Wellenlänge ist, die anhand eines Mittenabstands der Elektrodenfinger der IDT-Elektrode bestimmt wird, und wobei eine Richtung einer Linie, die distale Enden der mehreren ersten Elektrodenfinger verbindet, und eine Richtung einer Linie, die distale Enden der zweiten Elektrodenfinger verbindet, in einem schrägen Winkel ν mit Bezug auf eine Ausbreitungsrichtung ψ einer elastischen Welle, die durch die IDT-Elektrode angeregt wird, verlaufen, wobei die Ausbreitungsrichtung ψ durch Euler-Winkel (ϕ, θ, ψ) des LiTaO₃ bestimmt wird und der schräge Winkel ν in einem Bereich von 0,4° oder mehr und 15° oder weniger liegt.
Vorrichtung für elastische Wellen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der schräge Winkel ν 10° oder weniger beträgt.
Vorrichtung für elastische Wellen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Dicke des piezoelektrischen Films aus LiTaO₃ mehr als 0,2λ beträgt, wenn λ die Wellenlänge ist, die anhand des Mittenabstands der Elektrodenfinger der IDT-Elektrode bestimmt wird.
Vorrichtung für elastische Wellen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei eine Elektrodenfingerüberlappungsbreite der IDT-Elektrode mehr als 10λ und 50λ oder weniger beträgt.
Vorrichtung für elastische Wellen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei ein Schnittwinkel des LiTaO₃ 30° oder mehr und 60° oder weniger beträgt.
Vorrichtung für elastische Wellen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei ein Metallisierungsverhältnis der IDT-Elektrode 0,3/λ oder mehr und weniger als 0,7 beträgt.
Vorrichtung für elastische Wellen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei erste Dummy-Elektrodenfinger so angeordnet sind, dass sie den distale Enden der ersten Elektrodenfinger der IDT-Elektrode – mit Spalten dazwischen – gegenüberliegen, und zweite Dummy-Elektrodenfinger so angeordnet sind, dass sie den distalen Enden der zweiten Elektrodenfinger der IDT-Elektrode – mit Spalten dazwischen – gegenüberliegen, wobei die ersten Dummy-Elektrodenfinger mit einer zweiten Sammelschiene verbunden sind, wobei die zweiten Dummy-Elektrodenfinger mit einer ersten Sammelschiene verbunden sind, und wobei, wenn eine Distanz von den distalen Enden der ersten und zweiten Elektrodenfinger zu proximalen Enden der zweiten und ersten Dummy-Elektrodenfinger eine Versatzlänge L ist und eine Größe der Spalte in einer Richtung, in der sich die Elektrodenfinger erstrecken, G ist, (L – G) ≥ 7,5 × λ × tan(ν) erfüllt ist.
Vorrichtung für elastische Wellen nach Anspruch 9, wobei (die Versatzlänge L – G) ≥ 11,5 × λ × tan(ν) erfüllt ist.
Vorrichtung für elastische Wellen nach Anspruch 10, wobei (die Versatzlänge L – G) ≥ 17,5 × λ × tan(ν) erfüllt ist.
Vorrichtung für elastische Wellen nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei die Größe G der Spalte mehr als 0,1 μm und weniger als 0,25λ beträgt.
Vorrichtung für elastische Wellen nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei einer oder beide der ersten Elektrodenfinger und der zweiten Elektrodenfinger der IDT-Elektrode mit hervorstehenden Abschnitten versehen sind, die in einer Breitenrichtung der Elektrodenfinger auswärts von Seitenrändern hervorstehen, die sich in einer Richtung erstrecken, in der sich die Elektrodenfinger erstrecken.
Vorrichtung für elastische Wellen nach Anspruch 13, wobei die hervorstehenden Abschnitte auf Seitenrandabschnitten des einen oder von beiden der ersten und zweiten Elektrodenfinger vorhanden sind, wobei die Seitenrandabschnitte kontinuierlich zu den distalen Enden des einen oder von beiden der ersten und zweiten Elektrodenfinger verlaufen.
Vorrichtung für elastische Wellen nach Anspruch 13, wobei einer oder beide der ersten und zweiten Dummy-Elektrodenfinger mit den hervorstehenden Abschnitten versehen sind.
Vorrichtung für elastische Wellen nach Anspruch 13, wobei die hervorstehenden Abschnitte an den Seitenrändern der Elektrodenfinger vorhanden sind, die sich nicht zu den distalen Enden der ersten und zweiten Elektrodenfinger erstrecken.
Vorrichtung für elastische Wellen nach Anspruch 13, wobei die hervorstehenden Abschnitte eine Trapezform in der Grundrissansicht aufweisen, und wenn eine Länge einer Unterseite der Trapezform, die kontinuierlich zu dem entsprechenden Seitenrand verläuft, TW1 ist, so ist TW1 ≥ 0,11 735λ erfüllt.
Vorrichtung für elastische Wellen nach Anspruch 17, wobei, wenn eine Mindestabmessung der hervorstehenden Abschnitte in einer Richtung entlang der Seitenränder der Elektrodenfinger TW2 ist, TW2 ≥ 0,02915λ erfüllt ist.
Vorrichtung für elastische Wellen nach Anspruch 17, wobei, wenn eine Abmessung der hervorstehenden Abschnitte in der Ausbreitungsrichtung der elastischen Welle TH ist, TH ≥ 0,0466λ erfüllt ist.
Vorrichtung für elastische Wellen nach einem der Ansprüche 1 bis 19, wobei die IDT-Elektrode aus Al oder einer Legierung, die Al als eine Hauptkomponente enthält, besteht, und eine Filmdicke der IDT-Elektrode in einem Bereich von 0,08λ oder mehr und 0,097λ oder weniger liegt.
Vorrichtung für elastische Wellen nach einem der Ansprüche 1 bis 19, wobei eine Filmdicke der IDT-Elektrode 0,10λ oder mehr und 400 nm oder weniger beträgt.
Filtervorrichtung, die mindestens eine oder mehrere Vorrichtungen für elastische Wellen umfasst, von denen jede die Vorrichtung für elastische Wellen nach einem der Ansprüche 1 bis 21 ist.
Filtervorrichtung, die mehrere ±ν Vorrichtungen für elastische Wellen umfasst, von denen jede die Vorrichtung für elastische Wellen nach einem der Ansprüche 1 bis 21 ist.
Filtervorrichtung, die mehrere Vorrichtungen für elastische Wellen umfasst, von denen jede die Vorrichtung für elastische Wellen nach einem der Ansprüche 1 bis 21 ist.