JP2002076835A - 弾性表面波素子 - Google Patents
弾性表面波素子Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 温度特性が良好で、高周波化に適した弾性表
面波素子を提供する。 【解決手段】 回転角が３７°回転Ｙカットから４７°
回転Ｙカットなる水晶基板と、前記水晶基板上に形成さ
れた薄膜と、前記薄膜に接するように形成されたくし歯
電極とを備え、弾性表面波の伝搬方向を略９０°Ｘ方向
となるように前記くし歯電極が形成されている弾性表面
波素子において、振動モードとして横波弾性表面波（ST
W）を用いたことを特徴とする弾性表面波素子であり、
水晶基板１０上へはＺｎＯ、ＡｌＮ等の圧電薄膜及び例
えばＡｌ2Ｏ3などの酸化物系やＳｉ3Ｎ4などの窒化物系
の薄膜が形成されている。
面波素子を提供する。 【解決手段】 回転角が３７°回転Ｙカットから４７°
回転Ｙカットなる水晶基板と、前記水晶基板上に形成さ
れた薄膜と、前記薄膜に接するように形成されたくし歯
電極とを備え、弾性表面波の伝搬方向を略９０°Ｘ方向
となるように前記くし歯電極が形成されている弾性表面
波素子において、振動モードとして横波弾性表面波（ST
W）を用いたことを特徴とする弾性表面波素子であり、
水晶基板１０上へはＺｎＯ、ＡｌＮ等の圧電薄膜及び例
えばＡｌ2Ｏ3などの酸化物系やＳｉ3Ｎ4などの窒化物系
の薄膜が形成されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、水晶基板を用いた
弾性表面波素子に関し、特に、水晶基板上に薄膜を積層
して横波弾性表面波を利用した弾性表面波素子に関す
る。
弾性表面波素子に関し、特に、水晶基板上に薄膜を積層
して横波弾性表面波を利用した弾性表面波素子に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】圧電体の表面を伝播する表面弾性波を利
用する表面弾性波素子は、固有の透過帯域を有し、しか
も小型であり部品点数も少ないため、携帯電話等の通信
機器用のバンドパスフィルター等や基準クロックとして
共振子へ応用されている。典型的な表面弾性波素子は、
表面弾性波を発生させるために、圧電体の表面上に入力
出力の１対の櫛型電極(interdigital transducer)を備
える構造を有する。入力櫛型電極に印加された交流電力
は圧電体表面上で機械的エネルギーに変換されるが、電
極が櫛型であるため圧電体内に疎密が発生して弾性波と
なり、圧電体表面を伝播して出力櫛型電極へと到達す
る。そして、到達した表面弾性波は出力櫛型電極により
再び電気的エネルギーに変換され出力される。表面弾性
波素子が有する透過帯域の中心周波数ｆ0 は、櫛型電極
の間隔λ0 と圧電体表面上の弾性波の伝搬速度Ｖとか
ら、 ｆ0 ＝Ｖ／λ0 で与えられる。
用する表面弾性波素子は、固有の透過帯域を有し、しか
も小型であり部品点数も少ないため、携帯電話等の通信
機器用のバンドパスフィルター等や基準クロックとして
共振子へ応用されている。典型的な表面弾性波素子は、
表面弾性波を発生させるために、圧電体の表面上に入力
出力の１対の櫛型電極(interdigital transducer)を備
える構造を有する。入力櫛型電極に印加された交流電力
は圧電体表面上で機械的エネルギーに変換されるが、電
極が櫛型であるため圧電体内に疎密が発生して弾性波と
なり、圧電体表面を伝播して出力櫛型電極へと到達す
る。そして、到達した表面弾性波は出力櫛型電極により
再び電気的エネルギーに変換され出力される。表面弾性
波素子が有する透過帯域の中心周波数ｆ0 は、櫛型電極
の間隔λ0 と圧電体表面上の弾性波の伝搬速度Ｖとか
ら、 ｆ0 ＝Ｖ／λ0 で与えられる。
【０００３】しかし、ＧＨｚ帯で良好に動作する表面弾
性波素子を作製することは困難である。透過帯域の中心
周波数ｆ0 を上昇させるためには、上記関係式から自明
なように、櫛型電極の間隔λ0 を小さくするか、表面弾
性波の伝搬速度Ｖを増加させるかのいずれかを行えばよ
いが、λ0 はフォトリソグラフィー等の加工技術により
著しく制限を受ける。従って、高周波数帯域で動作する
表面弾性波素子を得るには、Ｖを大きくすることが必要
である。
性波素子を作製することは困難である。透過帯域の中心
周波数ｆ0 を上昇させるためには、上記関係式から自明
なように、櫛型電極の間隔λ0 を小さくするか、表面弾
性波の伝搬速度Ｖを増加させるかのいずれかを行えばよ
いが、λ0 はフォトリソグラフィー等の加工技術により
著しく制限を受ける。従って、高周波数帯域で動作する
表面弾性波素子を得るには、Ｖを大きくすることが必要
である。
【０００４】また良好な動作のためには、電気機械変換
の性能を表す電気機械結合係数Ｋ2、温度依存性を表す
周波数温度係数（ＴＣＦ）並びに伝搬時の減衰による損
失を表す伝搬損失の値が、それぞれ所定の範囲内に適合
していることが必要である。
の性能を表す電気機械結合係数Ｋ2、温度依存性を表す
周波数温度係数（ＴＣＦ）並びに伝搬時の減衰による損
失を表す伝搬損失の値が、それぞれ所定の範囲内に適合
していることが必要である。
【０００５】ＴＣＦが良好な基板材料としては、主にＳ
ＴカットＸ伝搬の水晶が知られており、従来、水晶基板
を用いて構成された表面波装置が種々提案されている。
音速の速い水晶基板としては、特開昭６１−７３４０９
にある如く回転Ｙ板であるＳＴカット基板の＋９０°Ｘ
伝搬の表面波が横波表面弾性波（surface transversewa
ve 、以下略称ＳＴＷともいう）として公知であり、数
社のメーカーより弾性表面波素子の商品化がなされてい
る。ＳＴＷは高周波化は容易であるが、ＳＴカットのＸ
伝搬の水晶基板に比べて周波数温度特性（ＴＣＦ）が悪
いという欠点がある。
ＴカットＸ伝搬の水晶が知られており、従来、水晶基板
を用いて構成された表面波装置が種々提案されている。
音速の速い水晶基板としては、特開昭６１−７３４０９
にある如く回転Ｙ板であるＳＴカット基板の＋９０°Ｘ
伝搬の表面波が横波表面弾性波（surface transversewa
ve 、以下略称ＳＴＷともいう）として公知であり、数
社のメーカーより弾性表面波素子の商品化がなされてい
る。ＳＴＷは高周波化は容易であるが、ＳＴカットのＸ
伝搬の水晶基板に比べて周波数温度特性（ＴＣＦ）が悪
いという欠点がある。
【０００６】また、特開昭６１−２２２３１２号公報に
は、水晶基板上に圧電薄膜を形成し、該圧電薄膜上にＩ
ＤＴ電極を形成してなる表面波装置の記載がある。これ
により結合係数の上昇およびＴＣＦの改善が図られると
の記載がある。また温度補正を薄膜によって行なうこと
はそれ以前から公知である。
は、水晶基板上に圧電薄膜を形成し、該圧電薄膜上にＩ
ＤＴ電極を形成してなる表面波装置の記載がある。これ
により結合係数の上昇およびＴＣＦの改善が図られると
の記載がある。また温度補正を薄膜によって行なうこと
はそれ以前から公知である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、特開昭６１−
２２２３１２号公報に記載の表面波装置では、温度補正
として圧電薄膜を設けた時の補正膜の実現可能な数値が
開示されておらず、他の公報では特開昭６１−２２２３
１２号公報では横波表面弾性波（ＳＴＷ）の利用が難し
い旨の記載がある。そこで本発明の目的は、前記公報の
欠点を補完し水晶基板を用いた弾性表面波素子であっ
て、温度特性が良好で、高周波化に適した弾性表面波素
子を提供することにある。
２２２３１２号公報に記載の表面波装置では、温度補正
として圧電薄膜を設けた時の補正膜の実現可能な数値が
開示されておらず、他の公報では特開昭６１−２２２３
１２号公報では横波表面弾性波（ＳＴＷ）の利用が難し
い旨の記載がある。そこで本発明の目的は、前記公報の
欠点を補完し水晶基板を用いた弾性表面波素子であっ
て、温度特性が良好で、高周波化に適した弾性表面波素
子を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、回転
角が３７°回転Ｙカットから４７°回転Ｙカットなる水
晶基板と、前記水晶基板上に形成された薄膜と、前記薄
膜に接するように形成されたくし歯電極とを備え、弾性
表面波の伝搬方向を略９０°Ｘ方向となるように前記く
し歯電極が形成されている弾性表面波素子において、振
動モードとして横波弾性表面波（STW）を用いたことを
特徴とする弾性表面波素子を特徴とする。
角が３７°回転Ｙカットから４７°回転Ｙカットなる水
晶基板と、前記水晶基板上に形成された薄膜と、前記薄
膜に接するように形成されたくし歯電極とを備え、弾性
表面波の伝搬方向を略９０°Ｘ方向となるように前記く
し歯電極が形成されている弾性表面波素子において、振
動モードとして横波弾性表面波（STW）を用いたことを
特徴とする弾性表面波素子を特徴とする。
【０００９】請求項１の構成によれば、３７°回転Ｙカ
ットから４７°回転Ｙカットからなる水晶基板に温度補
正を行なうための補正膜が設けられており、周波数温度
特性（ＴＣＦ）を改善することが可能となる。また弾性
表面波を＋９０°Ｘ方向へ伝搬させ、ＳＴＷを用いるた
め音速が通常のＳＴカット基板と比べ約１．６〜１．７
倍と速くなり、パターン幅が広くても高周波が得られ
る。
ットから４７°回転Ｙカットからなる水晶基板に温度補
正を行なうための補正膜が設けられており、周波数温度
特性（ＴＣＦ）を改善することが可能となる。また弾性
表面波を＋９０°Ｘ方向へ伝搬させ、ＳＴＷを用いるた
め音速が通常のＳＴカット基板と比べ約１．６〜１．７
倍と速くなり、パターン幅が広くても高周波が得られ
る。
【００１０】請求項２の発明は、前記くし歯電極の電極
膜がアルミ膜またはアルミ膜を主成分とする合金または
アルミ膜及び少なくとも一層以上の金属化合物薄膜から
なる電極膜の膜厚Hと弾性表面波の波長λからなる規格
化膜厚（H／λ）が０．０２から０．１５の間にある請
求項１記載の弾性表面波素子を特徴とする。
膜がアルミ膜またはアルミ膜を主成分とする合金または
アルミ膜及び少なくとも一層以上の金属化合物薄膜から
なる電極膜の膜厚Hと弾性表面波の波長λからなる規格
化膜厚（H／λ）が０．０２から０．１５の間にある請
求項１記載の弾性表面波素子を特徴とする。
【００１１】請求項２の構成によれば、電極膜厚Ｈ／λ
をある程度以上大きな値とすることにより、電極のマス
ローディング効果により横波表面弾性波を表面部分に閉
じ込めることが可能となる。そのことによってＳＴＷが
良好に励振され、弾性表面波が得られる。
をある程度以上大きな値とすることにより、電極のマス
ローディング効果により横波表面弾性波を表面部分に閉
じ込めることが可能となる。そのことによってＳＴＷが
良好に励振され、弾性表面波が得られる。
【００１２】請求項３の発明は、前記薄膜がマイナスの
ＴＣＦを持つ薄膜であることを特徴とする請求項２記載
の弾性表面波素子を特徴とする。
ＴＣＦを持つ薄膜であることを特徴とする請求項２記載
の弾性表面波素子を特徴とする。
【００１３】請求項３の構成によれば、３７°回転Ｙカ
ットから４７°回転Ｙカットかなる水晶基板のＳＴＷの
温度特性は１次温度係数αがプラスの温度係数を持つこ
とが分かった。前記薄膜として１次の温度係数がマイナ
スのαを持つ薄膜を用いることによりＴＣＦの１次温度
係数αを０にすることが可能となる。
ットから４７°回転Ｙカットかなる水晶基板のＳＴＷの
温度特性は１次温度係数αがプラスの温度係数を持つこ
とが分かった。前記薄膜として１次の温度係数がマイナ
スのαを持つ薄膜を用いることによりＴＣＦの１次温度
係数αを０にすることが可能となる。
【００１４】請求項４の発明は、前記薄膜が酸化亜鉛
（ＺｎＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、ニオブ酸リ
チウム（ＬｉＮｂＯ３）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴ
ａＯ３）、ニオブ酸カリウム（ＫＮｂＯ３）のいずれか
の圧電薄膜からなる請求項３記載の弾性表面波素子を特
徴とする。
（ＺｎＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、ニオブ酸リ
チウム（ＬｉＮｂＯ３）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴ
ａＯ３）、ニオブ酸カリウム（ＫＮｂＯ３）のいずれか
の圧電薄膜からなる請求項３記載の弾性表面波素子を特
徴とする。
【００１５】請求項４の構成によれば、前記薄膜として
マイナスのαを持つ圧電薄膜を用いることによりＴＣＦ
の１次温度係数αを０にすることが可能となり、また結
合係数も高くすることができる。
マイナスのαを持つ圧電薄膜を用いることによりＴＣＦ
の１次温度係数αを０にすることが可能となり、また結
合係数も高くすることができる。
【００１６】請求項５の発明は、前記ＺｎＯの膜厚Ｈと
弾性表面波の波長λからなる規格化膜厚（Ｈ／λZnO）
が０．０５から０．５の範囲にある請求項４記載の弾性
表面波素子を特徴とする。
弾性表面波の波長λからなる規格化膜厚（Ｈ／λZnO）
が０．０５から０．５の範囲にある請求項４記載の弾性
表面波素子を特徴とする。
【００１７】請求項５の構成によれば、前記ＺｎＯの膜
厚を＋３７°Yカットから＋４７°Yカットの水晶基板の
カット角に応じた１次温度係数αの値と合わせて、規格
化膜厚（Ｈ／λZnO）を０．０５から０．５の範囲とす
ることで、１次温度係数を０とすることが可能となる。
厚を＋３７°Yカットから＋４７°Yカットの水晶基板の
カット角に応じた１次温度係数αの値と合わせて、規格
化膜厚（Ｈ／λZnO）を０．０５から０．５の範囲とす
ることで、１次温度係数を０とすることが可能となる。
【００１８】請求項６の発明は、構成によれば、前記Ａ
ｌＮの膜厚Ｈと弾性表面波の波長λからなる規格化膜厚
（Ｈ／λAlN）が０．２から０．６の範囲にある請求項
４記載の弾性表面波素子を特徴とする。
ｌＮの膜厚Ｈと弾性表面波の波長λからなる規格化膜厚
（Ｈ／λAlN）が０．２から０．６の範囲にある請求項
４記載の弾性表面波素子を特徴とする。
【００１９】請求項６の構成によれば、前記AlNの膜厚
を＋３７°Yカットから＋４７°Yカットの水晶基板のカ
ット角に応じた１次温度係数αの値と合わせて、規格化
膜厚（Ｈ／λAlN）を０．２から０．６の範囲とするこ
とで、１次温度係数を０とすることが可能となる。
を＋３７°Yカットから＋４７°Yカットの水晶基板のカ
ット角に応じた１次温度係数αの値と合わせて、規格化
膜厚（Ｈ／λAlN）を０．２から０．６の範囲とするこ
とで、１次温度係数を０とすることが可能となる。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて詳細に説明する。
を添付図面に基づいて詳細に説明する。
【００２１】図１は本発明の弾性表面波素子の上面図を
示し、図２は本発明の弾性表面波素子の図１におけるＡ
−Ａ面の断面図を示す。ここで用いられた水晶基板は４
２．７５°Ｙカットであり、９０°Ｘ方向へ弾性表面波
を伝搬するため、オイラー角表示では（０、１３２．７
５、９０）の水晶基板１０である。水晶基板１０上へは
ＺｎＯ、ＡｌＮ等の圧電薄膜及び例えばＡｌ2Ｏ3などの
酸化物系やＳｉ3Ｎ4などの窒化物系の薄膜が形成されて
いる。ここではＺｎＯ膜１１とする。ＺｎＯ膜１１上に
はＡｌ等の電極が配線されており、櫛歯電極（ＩＤＴ）
１２が作成され、反射器１３がＩＤＴ１２の両側に配置
されており、一般的な１ポート型のＳＡＷ共振子を構成
している。
示し、図２は本発明の弾性表面波素子の図１におけるＡ
−Ａ面の断面図を示す。ここで用いられた水晶基板は４
２．７５°Ｙカットであり、９０°Ｘ方向へ弾性表面波
を伝搬するため、オイラー角表示では（０、１３２．７
５、９０）の水晶基板１０である。水晶基板１０上へは
ＺｎＯ、ＡｌＮ等の圧電薄膜及び例えばＡｌ2Ｏ3などの
酸化物系やＳｉ3Ｎ4などの窒化物系の薄膜が形成されて
いる。ここではＺｎＯ膜１１とする。ＺｎＯ膜１１上に
はＡｌ等の電極が配線されており、櫛歯電極（ＩＤＴ）
１２が作成され、反射器１３がＩＤＴ１２の両側に配置
されており、一般的な１ポート型のＳＡＷ共振子を構成
している。
【００２２】図３は本発明の弾性表面波素子の１ポート
型ＳＡＷ共振子のインピーダンス曲線である。横軸は周
波数で中心周波数からの偏差（ｐｐｍ）を示し、縦軸は
インピーダンスであり、線３０が本発明の１ポートＳＡ
Ｗ共振子の特性を示し、良好な共振特性を示している。
ここでＺｎＯ１１の規格化膜厚Ｈ／λZnOは０．５、Ａ
ｌ電極のＨ／λAlは０．０４である。
型ＳＡＷ共振子のインピーダンス曲線である。横軸は周
波数で中心周波数からの偏差（ｐｐｍ）を示し、縦軸は
インピーダンスであり、線３０が本発明の１ポートＳＡ
Ｗ共振子の特性を示し、良好な共振特性を示している。
ここでＺｎＯ１１の規格化膜厚Ｈ／λZnOは０．５、Ａ
ｌ電極のＨ／λAlは０．０４である。
【００２３】図４は本発明の弾性表面波共振子のオイラ
ー角を示す図である。ここでは図の見易さのため、中央
部のＩＤＴは省略してある。オイラー角は（０、１３
２．７５、９０）であり、図４の様に角度が示される。
ここで９０°Ｘ伝搬については±３°程度の角度誤差に
ついては特性上許容される。
ー角を示す図である。ここでは図の見易さのため、中央
部のＩＤＴは省略してある。オイラー角は（０、１３
２．７５、９０）であり、図４の様に角度が示される。
ここで９０°Ｘ伝搬については±３°程度の角度誤差に
ついては特性上許容される。
【００２４】図５は各種Ｙカット水晶基板の温度係数を
示したものである。線５０は１次の温度係数αを示し、
線５１は２次の温度係数βを示している。３次の温度係
数γは２桁以上小さいためここでは省略する。３５°Y
カット以上（例えば４０°Yカット基板）はαがプラス
の温度係数を示しており、ＴＣＦとしてプラスとなる。
αについては４７°付近まで上昇を続け、また２次温度
は逆に０に近づく方向になる。そこで、プラスの１次温
度係数を持つ場合に、逆にマイナスの１次温度係数を持
つ材料を積層することによって、１次温度係数がキャン
セルされ、２次の温度係数となり、全体としてＴＣＦが
小さくなる。
示したものである。線５０は１次の温度係数αを示し、
線５１は２次の温度係数βを示している。３次の温度係
数γは２桁以上小さいためここでは省略する。３５°Y
カット以上（例えば４０°Yカット基板）はαがプラス
の温度係数を示しており、ＴＣＦとしてプラスとなる。
αについては４７°付近まで上昇を続け、また２次温度
は逆に０に近づく方向になる。そこで、プラスの１次温
度係数を持つ場合に、逆にマイナスの１次温度係数を持
つ材料を積層することによって、１次温度係数がキャン
セルされ、２次の温度係数となり、全体としてＴＣＦが
小さくなる。
【００２５】３６Ｙカット＋９０°Ｘ伝搬の水晶基板は
一般的にＳＴＷカットと呼ばれ、基板に対し横波の表面
弾性波が発生する。図６は横波弾性表面波（ＳＴＷ）の
エネルギー閉じ込め量をZnOを成膜した状態でＨ／λAl
を変更し、計算により変位振幅を求めたものである（変
位は谷の部分を省略して山の頂点を結び図示してあ
る）。これによると線６１に示すようにｈ／λAlが０．
００１の場合には深さ２０λまで表面波のエネルギーが
あり、表面波の閉じ込めがあまり良好ではない。これに
よってスプリアスが生じたり、所望の波形が得られな
い。例えば線６２に示す如く、ｈ／λAlが0.01の場合は
基板深さ２０λで−80dbの変位でありまだ変位が閉じ込
められているとは言えないが、ｈ／λAlが０．０２を超
えたあたりから電極のマスローディング効果により変位
が基板の浅い所で閉じ込められ、実用上変位閉じ込めは
良好である。また線６３に示すようにｈ／λAlが０．０
５となると、深さ１０λで変位の閉じ込め状態は非常に
良好であり、この傾向はｈ／λＡｌを増加させて行くに
従って増えて行く傾向にある。実用上はｈ／λAlを増加
させて行くとAlのエッチング時間の増加や電極形成に時
間がかかる、音速が低下してくるなど高音速のメリット
がなくなるため、ｈ／λAlは０．０１５以下で使用する
のが良い。
一般的にＳＴＷカットと呼ばれ、基板に対し横波の表面
弾性波が発生する。図６は横波弾性表面波（ＳＴＷ）の
エネルギー閉じ込め量をZnOを成膜した状態でＨ／λAl
を変更し、計算により変位振幅を求めたものである（変
位は谷の部分を省略して山の頂点を結び図示してあ
る）。これによると線６１に示すようにｈ／λAlが０．
００１の場合には深さ２０λまで表面波のエネルギーが
あり、表面波の閉じ込めがあまり良好ではない。これに
よってスプリアスが生じたり、所望の波形が得られな
い。例えば線６２に示す如く、ｈ／λAlが0.01の場合は
基板深さ２０λで−80dbの変位でありまだ変位が閉じ込
められているとは言えないが、ｈ／λAlが０．０２を超
えたあたりから電極のマスローディング効果により変位
が基板の浅い所で閉じ込められ、実用上変位閉じ込めは
良好である。また線６３に示すようにｈ／λAlが０．０
５となると、深さ１０λで変位の閉じ込め状態は非常に
良好であり、この傾向はｈ／λＡｌを増加させて行くに
従って増えて行く傾向にある。実用上はｈ／λAlを増加
させて行くとAlのエッチング時間の増加や電極形成に時
間がかかる、音速が低下してくるなど高音速のメリット
がなくなるため、ｈ／λAlは０．０１５以下で使用する
のが良い。
【００２６】図７は本発明の弾性表面波素子において、
一例として４２．７５°Yカットを使用した場合のZnOの
規格化膜厚Ｈ／λZnOを増加させていった場合のTCFにつ
いて示している。Ｈ／λZnOが約０．１５の場合にほぼT
CFが０となることが分かる。またカット角を変更した場
合には、TCFを０とするための最適なＨ／λZnOが変わっ
てくるのは図５の説明より自明である。
一例として４２．７５°Yカットを使用した場合のZnOの
規格化膜厚Ｈ／λZnOを増加させていった場合のTCFにつ
いて示している。Ｈ／λZnOが約０．１５の場合にほぼT
CFが０となることが分かる。またカット角を変更した場
合には、TCFを０とするための最適なＨ／λZnOが変わっ
てくるのは図５の説明より自明である。
【００２７】図８にはＺｎＯにより温度補正をした後の
温度特性と通常の水晶における温度特性を示した図であ
る。線８１は一般的なＳＴカット水晶による弾性表面波
素子の温特である。それに対し、一般的なＳＴＷの３６
°Ｙカット基板については線８４に対して、２次温度係
数βが大きいため、あまり良い特性とは言えない。ま
た、４０°Ｙカット水晶基板にＺｎＯを成膜した場合、
線８３のように若干改善が見られる。４５Ｙカット水晶
基板を使用し、ＺｎＯを成膜した場合には線８２とな
り、ほぼＳＴカットと同様のＴＣＦが得られ、音速が速
いだけでなく、良好な温度特性が得られる。
温度特性と通常の水晶における温度特性を示した図であ
る。線８１は一般的なＳＴカット水晶による弾性表面波
素子の温特である。それに対し、一般的なＳＴＷの３６
°Ｙカット基板については線８４に対して、２次温度係
数βが大きいため、あまり良い特性とは言えない。ま
た、４０°Ｙカット水晶基板にＺｎＯを成膜した場合、
線８３のように若干改善が見られる。４５Ｙカット水晶
基板を使用し、ＺｎＯを成膜した場合には線８２とな
り、ほぼＳＴカットと同様のＴＣＦが得られ、音速が速
いだけでなく、良好な温度特性が得られる。
【００２８】図９にはＩＤＴ及び反射器上に保護膜とし
てＳｉＯ2などの絶縁膜９１を設けている。ＳｉＯ2は一
般的にプラスの温度特性を持つため、ＺｎＯと組み合わ
せることによってＴＣＦを０とすることが可能となる。
てＳｉＯ2などの絶縁膜９１を設けている。ＳｉＯ2は一
般的にプラスの温度特性を持つため、ＺｎＯと組み合わ
せることによってＴＣＦを０とすることが可能となる。
【００２９】以上、構成の一例を示したが、薄膜はＺｎ
Ｏだけでなく、ＡｌＮとすることによって、より高音速
が得られる。その場合、ＺｎＯとは温度特性が異なるた
め、αをゼロ温度係数とするための最適なＨ／λAlNも
若干異なる。
Ｏだけでなく、ＡｌＮとすることによって、より高音速
が得られる。その場合、ＺｎＯとは温度特性が異なるた
め、αをゼロ温度係数とするための最適なＨ／λAlNも
若干異なる。
【００３０】電極についてはAlのみでなく、Al-Cuある
いはAl-Si、Al-Ti等の合金あるいはＡｌ/Ｔｉ等、Ａｌ
／ＴｉＮ等の積層膜を設けることも可能である。その場
合も電極膜の最適なＨ／λについては若干異なる。
いはAl-Si、Al-Ti等の合金あるいはＡｌ/Ｔｉ等、Ａｌ
／ＴｉＮ等の積層膜を設けることも可能である。その場
合も電極膜の最適なＨ／λについては若干異なる。
【００３１】絶縁膜についてはSiO2などが一般的ではあ
るが、Si3N4等の窒化物やその他の酸化物を設けるのも
音速を向上させる点で好ましい。
るが、Si3N4等の窒化物やその他の酸化物を設けるのも
音速を向上させる点で好ましい。
【００３２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
３７°Yカットから４７°Yカット水晶基板を用い、水晶
基板に応じた膜厚の温度補正用薄膜を利用し、一定以上
の膜厚を持つ電極により、横波表面弾性波（ＳＴＷ）を
振動モードとして利用することによって、高音速で高周
波化が容易であり、周波数温度特性（ＴＣＦ）が良好な
弾性表面波素子を提供することができる。
３７°Yカットから４７°Yカット水晶基板を用い、水晶
基板に応じた膜厚の温度補正用薄膜を利用し、一定以上
の膜厚を持つ電極により、横波表面弾性波（ＳＴＷ）を
振動モードとして利用することによって、高音速で高周
波化が容易であり、周波数温度特性（ＴＣＦ）が良好な
弾性表面波素子を提供することができる。
【図１】本発明の弾性表面波素子の上面図である。
【図２】本発明の弾性表面波素子の断面図である。
【図３】本発明の弾性表面波素子の共振特性の一例であ
る。
る。
【図４】本発明の弾性表面波素子の水晶のカット角を示
す図である。
す図である。
【図５】本発明の弾性表面波素子の周波数温度係数α、
βのカット角による変化を示す図である。
βのカット角による変化を示す図である。
【図６】本発明の弾性表面波素子の電極規格化膜厚によ
る深さ方向へのエネルギー閉じ込めを示す図である。
る深さ方向へのエネルギー閉じ込めを示す図である。
【図７】本発明の弾性表面波素子のZnO膜規格化膜厚と
周波数温度特性TCFの関係を示す図である。
周波数温度特性TCFの関係を示す図である。
【図８】本発明の弾性表面波素子のカット角及び薄膜付
与時の温度特性の改善を示す図である。
与時の温度特性の改善を示す図である。
【図９】ＩＤＴ及び反射器上に絶縁膜を形成した状態を
示す図である。
示す図である。
１０ 水晶基板 １１ ＺｎＯ膜 １２ くし歯電極（ＩＤＴ） １３ 反射器 ３０ グラフの線 ５０ １次温度係数α ５１ ２次温度係数β
Claims (8)
- 【請求項１】 回転角が３７°回転Ｙカットから４５°
回転Ｙカットなる水晶基板と、前記水晶基板上に形成さ
れた薄膜と、前記薄膜に接するように形成されたくし歯
電極とを備え、弾性表面波の伝搬方向を略９０°Ｘ方向
となるように前記くし歯電極が形成されている弾性表面
波素子において、振動モードとして横波弾性表面波を用
いたことを特徴とする弾性表面波素子。 - 【請求項２】 前記くし歯電極の電極膜がアルミ膜また
はアルミ膜を主成分とする合金またはアルミ膜及び少な
くとも一層以上の金属化合物薄膜からなる電極膜の膜厚
Hと弾性表面波の波長λからなる規格化膜厚（H／λ）が
０．０２から０．１５の間にある請求項１記載の弾性表
面波素子。 - 【請求項３】 前記薄膜がマイナスの周波数温度特性を
持つ薄膜であることを特徴とする請求項２記載の弾性表
面波素子。 - 【請求項４】 前記薄膜が酸化亜鉛（ＺｎＯ）、窒化ア
ルミニウム（ＡｌＮ）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ
３）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）、ニオブ酸
カリウム（ＫＮｂＯ３）のいずれかの圧電薄膜からなる
請求項３記載の弾性表面波素子。 - 【請求項５】 前記ＺｎＯの膜厚Ｈと弾性表面波の波長
λからなる規格化膜厚（Ｈ／λ）が０．０５から０．５
の範囲にある請求項４記載の弾性表面波素子。 - 【請求項６】 前記ＡｌＮの膜厚Ｈと弾性表面波の波長
λからなる規格化膜厚（Ｈ／λ）が０．２から０．６の
範囲にある請求項４記載の弾性表面波素子。 - 【請求項７】 前記薄膜および前記くし歯電極上に保護
膜を設けた請求項３記載の弾性表面波素子。 - 【請求項８】 前記保護膜は酸化シリコン（ＳｉＯ
2）、窒化シリコン（Ｓｉ3Ｎ4）、窒化チタン（Ｔｉ
Ｎ）などの酸化物あるいは窒化物である請求項７記載の
弾性表面波素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000263563A JP2002076835A (ja) | 2000-08-31 | 2000-08-31 | 弾性表面波素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000263563A JP2002076835A (ja) | 2000-08-31 | 2000-08-31 | 弾性表面波素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002076835A true JP2002076835A (ja) | 2002-03-15 |
Family
ID=18751093
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000263563A Withdrawn JP2002076835A (ja) | 2000-08-31 | 2000-08-31 | 弾性表面波素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002076835A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US11451206B2 (en) | 2015-07-28 | 2022-09-20 | Qorvo Us, Inc. | Methods for fabrication of bonded wafers and surface acoustic wave devices using same |
-
2000
- 2000-08-31 JP JP2000263563A patent/JP2002076835A/ja not_active Withdrawn
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| US11742826B2 (en) | 2017-10-23 | 2023-08-29 | Qorvo Us, Inc. | Quartz orientation for guided SAW devices |
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| A977 | Report on retrieval |
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| A761 | Written withdrawal of application |
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