JP2002198775A - 弾性表面波装置及びその製造方法 - Google Patents
弾性表面波装置及びその製造方法Info
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- JP2002198775A JP2002198775A JP2000390912A JP2000390912A JP2002198775A JP 2002198775 A JP2002198775 A JP 2002198775A JP 2000390912 A JP2000390912 A JP 2000390912A JP 2000390912 A JP2000390912 A JP 2000390912A JP 2002198775 A JP2002198775 A JP 2002198775A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 伝搬損失が小さく、電極の反射係数が大き
く、帯域幅の拡大及び小型化を図り得る、弾性表面波装
置を提供する。 【解決手段】 Ｒ面サファイア基板２上に、ＺｎＯ薄膜
３がエピタキシャル成長されており、ＺｎＯ薄膜３上
に、ＺｎＯ薄膜３のｃ軸方向に電極指が延びるようにＩ
ＤＴ４が形成されており、ＳＨ波の基本波が上記ｃ軸方
向と直交する方向に伝搬される、弾性表面波装置１。
く、帯域幅の拡大及び小型化を図り得る、弾性表面波装
置を提供する。 【解決手段】 Ｒ面サファイア基板２上に、ＺｎＯ薄膜
３がエピタキシャル成長されており、ＺｎＯ薄膜３上
に、ＺｎＯ薄膜３のｃ軸方向に電極指が延びるようにＩ
ＤＴ４が形成されており、ＳＨ波の基本波が上記ｃ軸方
向と直交する方向に伝搬される、弾性表面波装置１。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、弾性表面波共振子
や弾性表面波フィルタ等の弾性表面波装置及びその製造
方法に関し、例えば、携帯電話の高周波回路等で使用さ
れる低損失の共振子型弾性表面波フィルタに好適に用い
られる、弾性表面波装置及びその製造方法並びに該弾性
表面波装置を備えた通信機に関する。
や弾性表面波フィルタ等の弾性表面波装置及びその製造
方法に関し、例えば、携帯電話の高周波回路等で使用さ
れる低損失の共振子型弾性表面波フィルタに好適に用い
られる、弾性表面波装置及びその製造方法並びに該弾性
表面波装置を備えた通信機に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、Ｒ面サファイア基板上に、ＺｎＯ
薄膜をエピタキシャル成長させ、ＺｎＯ薄膜上にインタ
ーデジタルトランスデューサ（以下、ＩＤＴ）を形成
し、表面波をＺｎＯ薄膜のｃ軸方向に伝搬させる弾性表
面波フィルタが知られている（例えば、〔Jpn.J.Appl.P
hys.Vol.32(1993)pp.2337-2340〕）。この弾性表面波フ
ィルタでは、表面波としてセザワ波が用いられている。
セザワ波は、ＺｎＯ薄膜の厚み方向の波動が高次モード
であるレイリー波であり、５０００ｍ／秒以上の高音速
でありかつ伝搬損失が小さい特徴を有する。この弾性表
面波フィルタは、１．５ＧＨｚ帯の高周波回路等におい
て帯域フィルタとして使用されている。
薄膜をエピタキシャル成長させ、ＺｎＯ薄膜上にインタ
ーデジタルトランスデューサ（以下、ＩＤＴ）を形成
し、表面波をＺｎＯ薄膜のｃ軸方向に伝搬させる弾性表
面波フィルタが知られている（例えば、〔Jpn.J.Appl.P
hys.Vol.32(1993)pp.2337-2340〕）。この弾性表面波フ
ィルタでは、表面波としてセザワ波が用いられている。
セザワ波は、ＺｎＯ薄膜の厚み方向の波動が高次モード
であるレイリー波であり、５０００ｍ／秒以上の高音速
でありかつ伝搬損失が小さい特徴を有する。この弾性表
面波フィルタは、１．５ＧＨｚ帯の高周波回路等におい
て帯域フィルタとして使用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、サファ
イア基板上にＺｎＯ薄膜を形成してなる圧電性基板上に
表面波をＺｎＯ薄膜のｃ軸方向に伝搬させるようにＩＤ
Ｔ等の電極を形成した場合、電極における表面波の反射
係数が小さいという問題があった。そのため、弾性表面
波フィルタを構成した場合には、帯域幅を拡げることが
困難であった。
イア基板上にＺｎＯ薄膜を形成してなる圧電性基板上に
表面波をＺｎＯ薄膜のｃ軸方向に伝搬させるようにＩＤ
Ｔ等の電極を形成した場合、電極における表面波の反射
係数が小さいという問題があった。そのため、弾性表面
波フィルタを構成した場合には、帯域幅を拡げることが
困難であった。
【０００４】また、反射係数が小さいため、反射器を有
する弾性表面波装置を構成した場合には、反射器の電極
指の本数を少なくすることができなかった。さらに、高
音速であるがために、電極指ピッチが大きくならざるを
得なかった。そのため、小型化を進めることが困難であ
った。
する弾性表面波装置を構成した場合には、反射器の電極
指の本数を少なくすることができなかった。さらに、高
音速であるがために、電極指ピッチが大きくならざるを
得なかった。そのため、小型化を進めることが困難であ
った。
【０００５】よって、現状では、セザワ波で実現できな
い広い帯域幅や小型の共振子型弾性表面波フィルタで
は、伝搬損失が大きい３６°ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ
3 や６４°ＹカットＸ伝搬ＬｉＮｂＯ3 基板が使用され
ていた。
い広い帯域幅や小型の共振子型弾性表面波フィルタで
は、伝搬損失が大きい３６°ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ
3 や６４°ＹカットＸ伝搬ＬｉＮｂＯ3 基板が使用され
ていた。
【０００６】本発明の目的は、損失が小さいＺｎＯ／サ
ファイア基板を用いて構成されており、帯域幅を拡げる
ことができ、さらに小型化を進め得る弾性表面波装置を
提供することにある。
ファイア基板を用いて構成されており、帯域幅を拡げる
ことができ、さらに小型化を進め得る弾性表面波装置を
提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明に係る弾性表面波
装置は、Ｒ面サファイア基板と、前記サファイア基板上
にエピタキシャル成長されたＺｎＯ薄膜と、前記ＺｎＯ
薄膜上に形成されており、複数本の電極指を有するイン
ターデジタルトランスデューサとを備え、前記インター
デジタルトランスデューサの電極指の延びる方向が、前
記ＺｎＯ薄膜のｃ軸方向とされており、ＳＨ波の基本波
を用いたことを特徴とする。ＳＨ波としては、ＢＧＳ
波、ラブ波、漏洩弾性波等が挙げられる。
装置は、Ｒ面サファイア基板と、前記サファイア基板上
にエピタキシャル成長されたＺｎＯ薄膜と、前記ＺｎＯ
薄膜上に形成されており、複数本の電極指を有するイン
ターデジタルトランスデューサとを備え、前記インター
デジタルトランスデューサの電極指の延びる方向が、前
記ＺｎＯ薄膜のｃ軸方向とされており、ＳＨ波の基本波
を用いたことを特徴とする。ＳＨ波としては、ＢＧＳ
波、ラブ波、漏洩弾性波等が挙げられる。
【０００８】本発明に係る弾性表面波装置の特定の局面
では、ＺｎＯ薄膜の膜厚は、ＳＨ波の基本波の波長の２
０〜５０％とされている。本発明に係る弾性表面波装置
のさらに他の特定の局面では、前記インターデジタルト
ランスデューサがアルミニウムまたはアルミニウムを主
体とする合金からなり、該インターデジタルトランスデ
ューサのメタライゼーションレシオが０．３０〜０．６
５の範囲とされている。
では、ＺｎＯ薄膜の膜厚は、ＳＨ波の基本波の波長の２
０〜５０％とされている。本発明に係る弾性表面波装置
のさらに他の特定の局面では、前記インターデジタルト
ランスデューサがアルミニウムまたはアルミニウムを主
体とする合金からなり、該インターデジタルトランスデ
ューサのメタライゼーションレシオが０．３０〜０．６
５の範囲とされている。
【０００９】本発明に係る通信機は、本発明に従って構
成された弾性表面波装置を帯域フィルタとして備えるこ
とを特徴とする。本発明に係る弾性表面波装置の製造方
法は、ＳＨ波の基本波を用いた弾性表面波装置の製造方
法であって、Ｒ面サファイア基板上に、ＺｎＯ薄膜をエ
ピタキシャル成長させる工程と、前記ＺｎＯ薄膜上に複
数本の電極指を有するインターデジタルトランスデュー
サを、該ＺｎＯ薄膜のｃ軸方向に電極指が延びるように
形成する工程とを備えることを特徴とする。
成された弾性表面波装置を帯域フィルタとして備えるこ
とを特徴とする。本発明に係る弾性表面波装置の製造方
法は、ＳＨ波の基本波を用いた弾性表面波装置の製造方
法であって、Ｒ面サファイア基板上に、ＺｎＯ薄膜をエ
ピタキシャル成長させる工程と、前記ＺｎＯ薄膜上に複
数本の電極指を有するインターデジタルトランスデュー
サを、該ＺｎＯ薄膜のｃ軸方向に電極指が延びるように
形成する工程とを備えることを特徴とする。
【００１０】本発明に係る弾性表面波装置の製造方法の
ある特定の局面では、前記ＺｎＯ薄膜を、表面波の波長
の２０〜５０％の範囲となるようにＺｎＯ薄膜が形成さ
れる。
ある特定の局面では、前記ＺｎＯ薄膜を、表面波の波長
の２０〜５０％の範囲となるようにＺｎＯ薄膜が形成さ
れる。
【００１１】本発明に係る製造方法の他の特定の局面で
は、前記インターデジタルトランスデューサが、アルミ
ニウムまたはアルミニウムを主体とする合金により形成
され、かつ該インターデジタルトランスデューサのメタ
ライゼーションレシオが０．３０〜０．６５の範囲とな
るようにインターデジタルトランスデューサが形成され
る。
は、前記インターデジタルトランスデューサが、アルミ
ニウムまたはアルミニウムを主体とする合金により形成
され、かつ該インターデジタルトランスデューサのメタ
ライゼーションレシオが０．３０〜０．６５の範囲とな
るようにインターデジタルトランスデューサが形成され
る。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的な実施例を
説明することにより、本発明を明らかにする。
説明することにより、本発明を明らかにする。
【００１３】図１（ａ）,(ｂ）は、本発明の一実施例に
係る弾性表面波装置を示す斜視図及び正面断面図であ
る。弾性表面波装置１は、Ｒ面サファイア基板２と、Ｒ
面サファイア基板２上に形成されたＺｎＯ薄膜３とから
なる圧電性基板を有する。Ｒ面サファイア基板２の上面
が鏡面研磨されており、該Ｒ面サファイア基板２上に、
例えば、ＲＦマグネトロンスパッタンによりＺｎＯ薄膜
３がエピタキシャル成長されている。
係る弾性表面波装置を示す斜視図及び正面断面図であ
る。弾性表面波装置１は、Ｒ面サファイア基板２と、Ｒ
面サファイア基板２上に形成されたＺｎＯ薄膜３とから
なる圧電性基板を有する。Ｒ面サファイア基板２の上面
が鏡面研磨されており、該Ｒ面サファイア基板２上に、
例えば、ＲＦマグネトロンスパッタンによりＺｎＯ薄膜
３がエピタキシャル成長されている。
【００１４】上記ＺｎＯ薄膜をマグネトロンスパッタに
より形成する際のターゲットとてしは、金属亜鉛からな
るものが用いられるが、絶縁抵抗を高くするためにＮｉ
が添加されているものを用いることが望ましい。
より形成する際のターゲットとてしは、金属亜鉛からな
るものが用いられるが、絶縁抵抗を高くするためにＮｉ
が添加されているものを用いることが望ましい。
【００１５】本実施例に係る弾性表面波装置１では、上
記ＺｎＯ薄膜３上にＩＤＴ４、必要に応じて形成される
反射器及び外部との接続のための電極パッド等の電極が
形成される。
記ＺｎＯ薄膜３上にＩＤＴ４、必要に応じて形成される
反射器及び外部との接続のための電極パッド等の電極が
形成される。
【００１６】弾性表面波装置１では、ＩＤＴ４はアルミ
ニウム薄膜のリフトオフ法により形成されている。な
お、ＩＤＴ４等の電極は、アルミニウムからなるものに
限定されず、銅等が若干添加されているアルミニウム合
金により形成されてもよい。また、弾性表面波装置１の
電極は、アルミニウムまたはアルミニウム合金以外の電
極材料により構成されていてもよい。
ニウム薄膜のリフトオフ法により形成されている。な
お、ＩＤＴ４等の電極は、アルミニウムからなるものに
限定されず、銅等が若干添加されているアルミニウム合
金により形成されてもよい。また、弾性表面波装置１の
電極は、アルミニウムまたはアルミニウム合金以外の電
極材料により構成されていてもよい。
【００１７】本実施例では、アルミニウム薄膜のリフト
オフ法によりＩＤＴ４が形成されているが、これは、Ｚ
ｎＯが酸により侵されやすいため、酸による影響が生じ
ないリフトオフ法によりＩＤＴ４が形成されているだけ
であり、電極形成方法については特に限定されるもので
はない。
オフ法によりＩＤＴ４が形成されているが、これは、Ｚ
ｎＯが酸により侵されやすいため、酸による影響が生じ
ないリフトオフ法によりＩＤＴ４が形成されているだけ
であり、電極形成方法については特に限定されるもので
はない。
【００１８】また、ＩＤＴ４は、複数本の電極指４ａ〜
４ｇを有するが、これらの電極指４ａ〜４ｇの延びる方
向は、ＺｎＯ薄膜３のｃ軸方向とされている。従って、
ＳＨタイプの表面波がｃ軸と直交する方向に伝搬する。
すなわち、ＩＤＴ４は、ＳＨタイプの表面波がＺｎＯ薄
膜３のｃ軸方向と直交する方向に伝搬するように形成さ
れている。従って、本実施例における表面波伝搬方向
は、公知のセザワ波を用いた弾性表面波装置における表
面波伝搬方向と９０度相違している。
４ｇを有するが、これらの電極指４ａ〜４ｇの延びる方
向は、ＺｎＯ薄膜３のｃ軸方向とされている。従って、
ＳＨタイプの表面波がｃ軸と直交する方向に伝搬する。
すなわち、ＩＤＴ４は、ＳＨタイプの表面波がＺｎＯ薄
膜３のｃ軸方向と直交する方向に伝搬するように形成さ
れている。従って、本実施例における表面波伝搬方向
は、公知のセザワ波を用いた弾性表面波装置における表
面波伝搬方向と９０度相違している。
【００１９】本発明に係る弾性表面波装置では、上記Ｒ
面サファイア基板２上にＺｎＯ薄膜３及び少なくともＩ
ＤＴ４を有する電極が形成されており、電極指の延びる
方向がＺｎＯ薄膜３のｃ軸方向とされているので、電極
の反射係数を高めることができる。従って、帯域幅を拡
げることができ、かつ反射器を有する弾性表面波装置を
構成した場合には小型化を図ることができる。本実施例
の弾性表面波装置１において、電極の反射係数が高めら
れることを、具体的な実験例に基づき説明する。
面サファイア基板２上にＺｎＯ薄膜３及び少なくともＩ
ＤＴ４を有する電極が形成されており、電極指の延びる
方向がＺｎＯ薄膜３のｃ軸方向とされているので、電極
の反射係数を高めることができる。従って、帯域幅を拡
げることができ、かつ反射器を有する弾性表面波装置を
構成した場合には小型化を図ることができる。本実施例
の弾性表面波装置１において、電極の反射係数が高めら
れることを、具体的な実験例に基づき説明する。
【００２０】Ｒ面サファイア基板２上に、ＺｎＯ薄膜３
を種々の膜厚で形成し、該ＺｎＯ薄膜３上にＩＤＴ４を
形成し、得られた種々の弾性表面波装置の音速、電気機
械結合係数ｋｓ2 及び反射係数に比例する量としてモー
ド間結合係数κ12／ｋ0 を測定した。結果を図２〜図４
に示す。なお、ＩＤＴ４の膜厚はＳＨ波の波長に対して
３％とし、メタライゼーションレシオは０．５とした。
メタライゼーションレシオとは、電極指の幅方向寸法の
電極指の幅方向寸法と電極指間のギャップとの合計に対
する割合を示す。また、ＺｎＯ薄膜３の膜厚について
も、利用する表面波であるＳＨ波の基本波の波長に対す
る割合で示した。
を種々の膜厚で形成し、該ＺｎＯ薄膜３上にＩＤＴ４を
形成し、得られた種々の弾性表面波装置の音速、電気機
械結合係数ｋｓ2 及び反射係数に比例する量としてモー
ド間結合係数κ12／ｋ0 を測定した。結果を図２〜図４
に示す。なお、ＩＤＴ４の膜厚はＳＨ波の波長に対して
３％とし、メタライゼーションレシオは０．５とした。
メタライゼーションレシオとは、電極指の幅方向寸法の
電極指の幅方向寸法と電極指間のギャップとの合計に対
する割合を示す。また、ＺｎＯ薄膜３の膜厚について
も、利用する表面波であるＳＨ波の基本波の波長に対す
る割合で示した。
【００２１】従来のセザワ波を利用した前述の弾性表面
波装置では、音速が５０００ｍ／秒台と速いのに対し、
図２より、ＳＨ波を利用した本実施例の弾性表面波装置
１では、表面波の音速が遅いことがわかる。また、電気
機械結合係数ｋｓ2 は、図３に△で示すセザワ波を利用
した従来の弾性表面波装置に対して、本実施例の弾性表
面波装置１は図３の◇のように同等か、やや小さいこと
がわかる。
波装置では、音速が５０００ｍ／秒台と速いのに対し、
図２より、ＳＨ波を利用した本実施例の弾性表面波装置
１では、表面波の音速が遅いことがわかる。また、電気
機械結合係数ｋｓ2 は、図３に△で示すセザワ波を利用
した従来の弾性表面波装置に対して、本実施例の弾性表
面波装置１は図３の◇のように同等か、やや小さいこと
がわかる。
【００２２】他方、従来のセザワ波を利用した弾性表面
波装置では、反射係数に比例する量であるκ12／ｋ0 は
図４の△に示すように０．０１程度であるのに対し、本
実施例の弾性表面波装置では、図４の◇のように０．０
１８以上と大きいことがわかる。
波装置では、反射係数に比例する量であるκ12／ｋ0 は
図４の△に示すように０．０１程度であるのに対し、本
実施例の弾性表面波装置では、図４の◇のように０．０
１８以上と大きいことがわかる。
【００２３】特に、図２〜図４から明らかなように、Ｚ
ｎＯ薄膜３の膜厚が表面波の波長の２０〜５０％の場
合、音速が３８００ｍ／秒以下と遅く、かつ電気機械結
合係数ｋｓ2 が０．０３５以上と高くなり、さらにκ12
／ｋ0 が０．０２以上と高いことがわかる。従って、好
ましくは、ＺｎＯ薄膜３の膜厚を、表面波の波長の２０
〜５０％の範囲とすることにより、音速が遅く、電極の
反射係数が高い弾性表面波装置１を得ることができる。
ｎＯ薄膜３の膜厚が表面波の波長の２０〜５０％の場
合、音速が３８００ｍ／秒以下と遅く、かつ電気機械結
合係数ｋｓ2 が０．０３５以上と高くなり、さらにκ12
／ｋ0 が０．０２以上と高いことがわかる。従って、好
ましくは、ＺｎＯ薄膜３の膜厚を、表面波の波長の２０
〜５０％の範囲とすることにより、音速が遅く、電極の
反射係数が高い弾性表面波装置１を得ることができる。
【００２４】次に、弾性表面波装置１において、ＺｎＯ
薄膜３の膜厚を２５％とし、ＩＤＴ４の膜厚を変化さ
せ、但しメタライゼーションレシオは０．５とし、種々
の弾性表面波フィルタ１を作製し、上記実験例と同様
に、音速、電気機械結合係数ｋｓ 2 及びモード間結合係
数κ12／ｋ0 を測定した。結果を図５〜図７に示す。
薄膜３の膜厚を２５％とし、ＩＤＴ４の膜厚を変化さ
せ、但しメタライゼーションレシオは０．５とし、種々
の弾性表面波フィルタ１を作製し、上記実験例と同様
に、音速、電気機械結合係数ｋｓ 2 及びモード間結合係
数κ12／ｋ0 を測定した。結果を図５〜図７に示す。
【００２５】なお、ＩＤＴ４の膜厚は表面波の波長に対
する割合（％）で示した。図５〜図７から明らかなよう
に、ＩＤＴ４等の電極の膜厚を変化させた場合にも、音
速、電気機械結合係数及び反射係数が変化することがわ
かる。また、好ましくは、電極の膜厚を２％以上とする
ことにより、音速を３６００ｍ／秒以下とすることがで
き、すなわち、低音速化を図ることができ、かつ反射係
数を０．０２％以上とし得ることがわかる。
する割合（％）で示した。図５〜図７から明らかなよう
に、ＩＤＴ４等の電極の膜厚を変化させた場合にも、音
速、電気機械結合係数及び反射係数が変化することがわ
かる。また、好ましくは、電極の膜厚を２％以上とする
ことにより、音速を３６００ｍ／秒以下とすることがで
き、すなわち、低音速化を図ることができ、かつ反射係
数を０．０２％以上とし得ることがわかる。
【００２６】よって、より好ましくは、弾性表面波装置
１において、ＺｎＯ薄膜３の膜厚を２０〜５０％の範囲
とし、かつＩＤＴ４を含む電極の膜厚を２％以上とする
ことが望ましいことがわかる。
１において、ＺｎＯ薄膜３の膜厚を２０〜５０％の範囲
とし、かつＩＤＴ４を含む電極の膜厚を２％以上とする
ことが望ましいことがわかる。
【００２７】さらに、上記弾性表面波装置１において、
ＺｎＯ薄膜３の膜厚を２５％、ＩＤＴ４の膜厚を３％と
し、メタライゼーションレシオを種々変化させた場合の
音速、電気機械結合係数ｋｓ2 及びモード間結合係数κ
12／ｋ0 をそれぞれ測定した。結果を図８〜図１０に示
す。
ＺｎＯ薄膜３の膜厚を２５％、ＩＤＴ４の膜厚を３％と
し、メタライゼーションレシオを種々変化させた場合の
音速、電気機械結合係数ｋｓ2 及びモード間結合係数κ
12／ｋ0 をそれぞれ測定した。結果を図８〜図１０に示
す。
【００２８】図８〜図１０から明らかなように、メタラ
イゼーションレシオを０．３０〜０．６５の範囲とする
ことにより、電気機械結合係数や反射係数を大きくし得
ることがわかる。すなわち、この範囲では、電気機械結
合係数ｋｓ2 が０．０３８以上であり、かつκ12／ｋ0
が０．０２以上とされている。
イゼーションレシオを０．３０〜０．６５の範囲とする
ことにより、電気機械結合係数や反射係数を大きくし得
ることがわかる。すなわち、この範囲では、電気機械結
合係数ｋｓ2 が０．０３８以上であり、かつκ12／ｋ0
が０．０２以上とされている。
【００２９】図２〜図１０に示した結果から明らかなよ
うに、本発明によれば、Ｒ面サファイア基板２上にＺｎ
Ｏ薄膜３が形成されており、ＩＤＴ４の電極指がＺｎＯ
薄膜３のｃ軸と平行な方向に延ばされているので、表面
波としてＳＨ波の基本波を利用することができる。そし
て、このＳＨタイプの表面波を用いた場合に、上記のよ
うに伝搬損失の低減だけでなく、電極の反射係数を高め
ることができる。従って、共振子型弾性表面波フィルタ
を構成した場合には帯域幅を拡げることができ、反射器
を用いた弾性表面波装置を構成した場合には、反射器の
電極指の本数を低減することができる。加えて、音速を
低下させることができるので、電極指ピッチを短くする
ことができる。よって、小型の弾性表面波装置を構成す
ることができる。
うに、本発明によれば、Ｒ面サファイア基板２上にＺｎ
Ｏ薄膜３が形成されており、ＩＤＴ４の電極指がＺｎＯ
薄膜３のｃ軸と平行な方向に延ばされているので、表面
波としてＳＨ波の基本波を利用することができる。そし
て、このＳＨタイプの表面波を用いた場合に、上記のよ
うに伝搬損失の低減だけでなく、電極の反射係数を高め
ることができる。従って、共振子型弾性表面波フィルタ
を構成した場合には帯域幅を拡げることができ、反射器
を用いた弾性表面波装置を構成した場合には、反射器の
電極指の本数を低減することができる。加えて、音速を
低下させることができるので、電極指ピッチを短くする
ことができる。よって、小型の弾性表面波装置を構成す
ることができる。
【００３０】本実施例において、上記のように、従来の
セザワ波を利用した弾性表面波装置に比べて、反射係数
を高めることができ、かつ音速を低下させることができ
るのは、セザワ波ではなく、ＳＨタイプの表面波の基本
波を利用していることによる。また、ＳＨタイプの表面
波においても、レイリー波と同じくＺｎＯ薄膜３の膜厚
方向に高次の波動モードが存在するが、反射係数がセザ
ワ波と同程度と小さく、電気機械結合係数ｋｓ2 が約
０．０１と非常に小さい。従って、本発明では、上記Ｓ
Ｈタイプの表面波の基本波を利用して、上記のように反
射係数が大きく、かつ音速の遅い弾性表面波装置を構成
することができる。
セザワ波を利用した弾性表面波装置に比べて、反射係数
を高めることができ、かつ音速を低下させることができ
るのは、セザワ波ではなく、ＳＨタイプの表面波の基本
波を利用していることによる。また、ＳＨタイプの表面
波においても、レイリー波と同じくＺｎＯ薄膜３の膜厚
方向に高次の波動モードが存在するが、反射係数がセザ
ワ波と同程度と小さく、電気機械結合係数ｋｓ2 が約
０．０１と非常に小さい。従って、本発明では、上記Ｓ
Ｈタイプの表面波の基本波を利用して、上記のように反
射係数が大きく、かつ音速の遅い弾性表面波装置を構成
することができる。
【００３１】なお、本願発明者らの実験によれば、本発
明に係る弾性表面波装置では、周波数温度係数は、−４
０〜＋８０℃の範囲で−４０ｐｐｍ／℃程度であった。
従って、セザワ波を利用した従来の弾性表面波装置に比
べて周波数温度係数が小さいことがわかる。
明に係る弾性表面波装置では、周波数温度係数は、−４
０〜＋８０℃の範囲で−４０ｐｐｍ／℃程度であった。
従って、セザワ波を利用した従来の弾性表面波装置に比
べて周波数温度係数が小さいことがわかる。
【００３２】なお、上記実施例では、ＩＤＴ４のみを図
示したが、ＩＤＴ４に加えて、反射器等の他の電極を形
成してもよい。また、電極上に、ＺｎＯ層やＳｉＯ2 層
をさらに設けてもよく、それによって周波数調整や電極
の保護を図ることができる。この場合においても、ＩＤ
Ｔ４等の電極上に形成されるＺｎＯ層やＳｉＯ2 層の厚
みが表面波の波長の数％以下と薄ければ、ＳＨタイプの
表面波の波動に影響を与えないので、上記実施例と同様
の効果が得られる。
示したが、ＩＤＴ４に加えて、反射器等の他の電極を形
成してもよい。また、電極上に、ＺｎＯ層やＳｉＯ2 層
をさらに設けてもよく、それによって周波数調整や電極
の保護を図ることができる。この場合においても、ＩＤ
Ｔ４等の電極上に形成されるＺｎＯ層やＳｉＯ2 層の厚
みが表面波の波長の数％以下と薄ければ、ＳＨタイプの
表面波の波動に影響を与えないので、上記実施例と同様
の効果が得られる。
【００３３】図１１は、本発明に係る弾性表面波装置を
用いた通信機１６０を説明するための各概略ブロック図
である。図１１において、アンテナ１６１に、ディプレ
クサ１６２が接続されている。ディプレクサ１６２と受
信側ミキサ１６３との間に、ＲＦ段を構成する弾性表面
波フィルタ１６４及び増幅器１６５が接続されている。
さらにミキサ１６３にＩＦ段の表面波フィルタ１６９が
接続されている。また、ディプレクサ１６２と送信側の
ミキサ１６６との間には、ＲＦ段を構成する増幅器１６
７及び弾性表面波フィルタ１６８が接続されている。
用いた通信機１６０を説明するための各概略ブロック図
である。図１１において、アンテナ１６１に、ディプレ
クサ１６２が接続されている。ディプレクサ１６２と受
信側ミキサ１６３との間に、ＲＦ段を構成する弾性表面
波フィルタ１６４及び増幅器１６５が接続されている。
さらにミキサ１６３にＩＦ段の表面波フィルタ１６９が
接続されている。また、ディプレクサ１６２と送信側の
ミキサ１６６との間には、ＲＦ段を構成する増幅器１６
７及び弾性表面波フィルタ１６８が接続されている。
【００３４】上記通信機１６０におけるＲＦ段の表面波
フィルタ１６４として本発明に従って構成された弾性表
面波装置を好適に用いることができる。
フィルタ１６４として本発明に従って構成された弾性表
面波装置を好適に用いることができる。
【００３５】
【発明の効果】本発明に係る弾性表面波装置では、Ｒ面
サファイア基板上にＺｎＯ薄膜がエピタキシャル成長さ
れており、電極指の延びる方向がＺｎＯ薄膜のｃ軸方向
とされるようにＺｎＯ薄膜上にＩＤＴが形成されている
ので、ＳＨタイプの表面波の基本波を利用した弾性表面
波装置を構成することができる。ＳＨタイプの基本波を
利用した上記弾性表面波装置では、前述した実施例から
明らかなように、電極の反射係数が大きく、音速がセザ
ワ波を利用した従来の弾性表面波装置に比べて遅い。
サファイア基板上にＺｎＯ薄膜がエピタキシャル成長さ
れており、電極指の延びる方向がＺｎＯ薄膜のｃ軸方向
とされるようにＺｎＯ薄膜上にＩＤＴが形成されている
ので、ＳＨタイプの表面波の基本波を利用した弾性表面
波装置を構成することができる。ＳＨタイプの基本波を
利用した上記弾性表面波装置では、前述した実施例から
明らかなように、電極の反射係数が大きく、音速がセザ
ワ波を利用した従来の弾性表面波装置に比べて遅い。
【００３６】従って、例えば、共振子型弾性表面波フィ
ルタを構成した場合には、帯域幅を拡げることができ
る。また、反射器を有する弾性表面波装置を構成した場
合には、電極指の本数を低減することができ、音速が遅
いため、電極指ピッチを小さくすることができる。よっ
て、小型の弾性表面波装置を提供することができる。
ルタを構成した場合には、帯域幅を拡げることができ
る。また、反射器を有する弾性表面波装置を構成した場
合には、電極指の本数を低減することができ、音速が遅
いため、電極指ピッチを小さくすることができる。よっ
て、小型の弾性表面波装置を提供することができる。
【００３７】よって、本発明によれば、セザワ波を用い
た場合には実現できない、広い帯域幅や小型の共振子型
弾性表面波フィルタを容易に提供することができ、しか
もＺｎＯ／サファイアからなる圧電性基板を用いるた
め、３６°ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ3 や６４°Ｙカッ
トＸ伝搬ＬｉＮｂＯ3 基板を用いた弾性表面波共振子フ
ィルタに比べて伝搬損失の低減を図ることができる。
た場合には実現できない、広い帯域幅や小型の共振子型
弾性表面波フィルタを容易に提供することができ、しか
もＺｎＯ／サファイアからなる圧電性基板を用いるた
め、３６°ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ3 や６４°Ｙカッ
トＸ伝搬ＬｉＮｂＯ3 基板を用いた弾性表面波共振子フ
ィルタに比べて伝搬損失の低減を図ることができる。
【００３８】上記ＺｎＯ薄膜の膜厚が、ＳＨタイプの表
面波の基本波の２０〜５０％の範囲にある場合、または
ＩＤＴのメタライゼーションレシオが０．３０〜０．６
５の範囲にある場合には、音速をより遅くすることがで
き、かつ電気機械結合係数を高めることができ、さらに
反射係数を効果的に高め得るので、弾性表面波装置の帯
域幅のより一層の拡大及び小型化を図ることができる。
面波の基本波の２０〜５０％の範囲にある場合、または
ＩＤＴのメタライゼーションレシオが０．３０〜０．６
５の範囲にある場合には、音速をより遅くすることがで
き、かつ電気機械結合係数を高めることができ、さらに
反射係数を効果的に高め得るので、弾性表面波装置の帯
域幅のより一層の拡大及び小型化を図ることができる。
【００３９】本発明に係る弾性表面波装置の製造方法で
は、Ｒ面サファイア基板上にＺｎＯ薄膜がエピタキシャ
ル成長され、該ＺｎＯ薄膜上に、ＺｎＯ薄膜のｃ軸方向
に電極指が延びるようにＩＤＴが形成されるので、従っ
て、伝搬損失が小さく、帯域幅の拡大及び小型化を図り
得る本発明に係る弾性表面波装置を提供することができ
る。
は、Ｒ面サファイア基板上にＺｎＯ薄膜がエピタキシャ
ル成長され、該ＺｎＯ薄膜上に、ＺｎＯ薄膜のｃ軸方向
に電極指が延びるようにＩＤＴが形成されるので、従っ
て、伝搬損失が小さく、帯域幅の拡大及び小型化を図り
得る本発明に係る弾性表面波装置を提供することができ
る。
【図１】（ａ）,(ｂ）は、本発明の一実施例に係る弾性
表面波装置の略図的斜視図及び正面断面図。
表面波装置の略図的斜視図及び正面断面図。
【図２】実施例において、ＺｎＯ薄膜の膜厚を変化させ
た場合の音速の変化を示す図。
た場合の音速の変化を示す図。
【図３】実施例において、ＺｎＯ薄膜の膜厚を変化させ
た場合の電気機械結合係数ｋｓ 2 の変化を示す図。
た場合の電気機械結合係数ｋｓ 2 の変化を示す図。
【図４】実施例において、ＺｎＯ薄膜の膜厚を変化させ
た場合の反射係数の変化を示す図。
た場合の反射係数の変化を示す図。
【図５】実施例において、ＩＤＴの膜厚を変化させた場
合の音速の変化を示す図。
合の音速の変化を示す図。
【図６】実施例において、ＩＤＴの膜厚を変化させた場
合の電気機械結合係数ｋｓ2 の変化を示す図。
合の電気機械結合係数ｋｓ2 の変化を示す図。
【図７】実施例において、ＩＤＴの膜厚を変化させた場
合の反射係数の変化を示す図。
合の反射係数の変化を示す図。
【図８】実施例において、メタライゼーションレシオを
変化させた場合の音速の変化を示す図。
変化させた場合の音速の変化を示す図。
【図９】実施例において、メタライゼーションレシオを
変化させた場合の電気機械結合係数ｋｓ2 の変化を示す
図。
変化させた場合の電気機械結合係数ｋｓ2 の変化を示す
図。
【図１０】実施例において、メタライゼーションレシオ
を変化させた場合の反射係数の変化を示す図。
を変化させた場合の反射係数の変化を示す図。
【図１１】本発明に係る弾性表面波装置が用いられてい
る通信機を説明するための概略ブロック図。
る通信機を説明するための概略ブロック図。
１…弾性表面波装置 ２…Ｒ面サファイア基板 ３…ＺｎＯ薄膜 ４…ＩＤＴ １６０…通信機 １６１…アンテナ １６２…ディプレクサ １６３，１６６…ミキサ １６４…弾性表面波フィルタ １６５，１６７…増幅器 １６８…弾性表面波フィルタ １６９…表面波フィルタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 門田 道雄 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株式 会社村田製作所内 Ｆターム(参考） 5J097 AA01 AA06 AA19 AA29 BB11 DD04 EE10 FF02 FF03 GG05 GG06 GG07 HA02 HA03 KK05 KK09
Claims (7)
- 【請求項１】 Ｒ面サファイア基板と、 前記サファイア基板上においてエピタキシャル成長され
たＺｎＯ薄膜と、 前記ＺｎＯ薄膜上に形成されており、複数本の電極指を
有するインターデジタルトランスデューサとを備え、 前記インターデジタルトランスデューサの電極指の延び
る方向が、前記ＺｎＯ薄膜のｃ軸方向とされており、Ｓ
Ｈ波の基本波を用いることを特徴とする、弾性表面波装
置。 - 【請求項２】 前記ＺｎＯ薄膜の膜厚が、ＳＨ波の波長
の２０〜５０％の範囲にある、請求項１に記載の弾性表
面波装置。 - 【請求項３】 前記インターデジタルトランスデューサ
がアルミニウムまたはアルミニウムを主体とする合金か
らなり、該インターデジタルトランスデューサのメタラ
イゼーションレシオが０．３０〜０．６５の範囲にあ
る、請求項１または２に記載の弾性表面波装置。 - 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載の弾性表
面波装置を帯域フィルタとして備えることを特徴とす
る、通信機。 - 【請求項５】 ＳＨ波の基本波を用いた弾性表面波装置
の製造方法であって、 Ｒ面サファイア基板上に、ＺｎＯ薄膜をエピタキシャル
成長させる工程と、 前記ＺｎＯ薄膜上に複数本の電極指を有するインターデ
ジタルトランスデューサを、該ＺｎＯ薄膜のｃ軸方向に
電極指が延びるように形成する工程とを備えることを特
徴とする、弾性表面波装置の製造方法。 - 【請求項６】 前記ＺｎＯ薄膜を、ＳＨ波の波長の２０
〜５０％の範囲となるようにＺｎＯ薄膜を形成する、請
求項５に記載の弾性表面波装置の製造方法。 - 【請求項７】 前記インターデジタルトランスデューサ
を、アルミニウムまたはアルミニウムを主体とする合金
により形成し、かつ該インターデジタルトランスデュー
サのメタライゼーションレシオを０．３０〜０．６５の
範囲となるようにインターデジタルトランスデューサを
形成する、請求項５または６に記載の弾性表面波装置の
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000390912A JP2002198775A (ja) | 2000-12-22 | 2000-12-22 | 弾性表面波装置及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000390912A JP2002198775A (ja) | 2000-12-22 | 2000-12-22 | 弾性表面波装置及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002198775A true JP2002198775A (ja) | 2002-07-12 |
Family
ID=18857177
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000390912A Pending JP2002198775A (ja) | 2000-12-22 | 2000-12-22 | 弾性表面波装置及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002198775A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015002047A1 (ja) * | 2013-07-02 | 2015-01-08 | 株式会社村田製作所 | 弾性表面波共振器及び弾性表面波フィルタ装置 |
| JP2021516015A (ja) * | 2018-03-07 | 2021-06-24 | アールエフ３６０・ヨーロップ・ゲーエムベーハー | マルチプルレイヤシステム、製造方法およびマルチプルレイヤシステム上に形成されるｓａｗデバイス |
-
2000
- 2000-12-22 JP JP2000390912A patent/JP2002198775A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015002047A1 (ja) * | 2013-07-02 | 2015-01-08 | 株式会社村田製作所 | 弾性表面波共振器及び弾性表面波フィルタ装置 |
| JPWO2015002047A1 (ja) * | 2013-07-02 | 2017-02-23 | 株式会社村田製作所 | 弾性表面波共振器及び弾性表面波フィルタ装置 |
| JP2021516015A (ja) * | 2018-03-07 | 2021-06-24 | アールエフ３６０・ヨーロップ・ゲーエムベーハー | マルチプルレイヤシステム、製造方法およびマルチプルレイヤシステム上に形成されるｓａｗデバイス |
| JP7432518B2 (ja) | 2018-03-07 | 2024-02-16 | アールエフ３６０・シンガポール・ピーティーイー・リミテッド | マルチプルレイヤシステム、製造方法およびマルチプルレイヤシステム上に形成されるｓａｗデバイス |
| US11949400B2 (en) | 2018-03-07 | 2024-04-02 | Rf360 Singapore Pte. Ltd. | Multiple layer system, method of manufacture and saw device formed on the multiple layer system |
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