JP2003017969A - 弾性表面波装置 - Google Patents
弾性表面波装置Info
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 漏洩弾性表面波として、ＬＳＴカットを
使用したＳＡＷフィルタでは、従来のレーリー波を使用
したＳＡＷフィルタでは、質量負荷は中心周波数の頂点
温度のシフトという形で現れていたが、ＬＳＴカットで
の温度特性は３次的あるいは直線的に変化するため、電
極膜厚の影響を強く受ける。周波数安定度を最適にする
ための新しい解決方法が望まれる。 【解決手段】水晶基板４０１上に空隙を設けて、漏洩弾
性表面波を励起するＩＤＴ４０２を設ける。その後機械
的空間的にこのＩＤＴをブリッジ状に保持するために、
絶縁性の薄膜でコーティングする。この状態の漏洩弾性
表面波は、質量負荷されない。励起効率に関しては、Ｉ
ＤＴと水晶板の空間ギャプが０．１μ〜数μであること
から、空間ギャップの影響はない。このように膜厚の影
響を無くすことで、本来の漏洩弾性表面波の有する優れ
た３次温度特性を得ることができる
使用したＳＡＷフィルタでは、従来のレーリー波を使用
したＳＡＷフィルタでは、質量負荷は中心周波数の頂点
温度のシフトという形で現れていたが、ＬＳＴカットで
の温度特性は３次的あるいは直線的に変化するため、電
極膜厚の影響を強く受ける。周波数安定度を最適にする
ための新しい解決方法が望まれる。 【解決手段】水晶基板４０１上に空隙を設けて、漏洩弾
性表面波を励起するＩＤＴ４０２を設ける。その後機械
的空間的にこのＩＤＴをブリッジ状に保持するために、
絶縁性の薄膜でコーティングする。この状態の漏洩弾性
表面波は、質量負荷されない。励起効率に関しては、Ｉ
ＤＴと水晶板の空間ギャプが０．１μ〜数μであること
から、空間ギャップの影響はない。このように膜厚の影
響を無くすことで、本来の漏洩弾性表面波の有する優れ
た３次温度特性を得ることができる
Description
【０００１】
【発明の技術分野】本発明は、漏洩弾性表面波を利用し
て実現する弾性表面波装置、更に詳細にはすべての弾性
表面波フィルタや弾性表面波振動子に適用可能である。
特に、高安定、高機能化が要求される移動体通信分野で
の携帯電話機や光通信分野における光モジュール部品の
心臓部としての弾性表面波デバイスの高性能・高安定化
を目的とした漏洩弾性表面波フィルタや弾性表面波振動
子の構造に関するもので、三次の温度特性を有し、Ｌｏ
ｓｓ変動も極めて少ない高安定な弾性表面波装置を提供
するものである。
て実現する弾性表面波装置、更に詳細にはすべての弾性
表面波フィルタや弾性表面波振動子に適用可能である。
特に、高安定、高機能化が要求される移動体通信分野で
の携帯電話機や光通信分野における光モジュール部品の
心臓部としての弾性表面波デバイスの高性能・高安定化
を目的とした漏洩弾性表面波フィルタや弾性表面波振動
子の構造に関するもので、三次の温度特性を有し、Ｌｏ
ｓｓ変動も極めて少ない高安定な弾性表面波装置を提供
するものである。
【０００２】
【従来の技術】超小型・高安定性が要求される移動体通
信機器や光通信機器等の分野において、特に弾性表面波
フィルタは必須のエレクトロメカニカル機能デバイスと
してその地位を確立している。弾性表面波フィルタの製
造方法は、ＬＳＩと同じフォトリソグラフィ技術で製作
されているため、量産が可能なデバイスである。これま
で、弾性表面波デバイスは、１ｐｐｍ／℃の周波数変動
を有するパラボリックな周波数温度特性曲線をもつＳＴ
−ｃｕｔが長らく使われてきた。このＳＴ−ｃｕｔカッ
トは、バルク波の三次温度特性曲線を有するＡＴ−ｃｕ
ｔに比べると、温度特性的に劣性である。これまで、各
所で三次温度特性を持つ弾性表面波のカット探査がなさ
れてきたが、残念ながら、レーレイ波では、発見できな
かった。しかしながら、特願昭５９−２０５９３３に記
載されているように、実験中に、世界で最初に回転Ｙカ
ットのＢＴ側に属するＬＳＴカット（７５°付近）の漏
洩弾性表面波で三次温度特性を有するＬＳＴカットで発
見した。その後、このＬＳＴカットの詳細な検討を行う
ことで、バルク波と同様に、膜厚依存性が高く、特に高
温においてのＬｏｓｓの変動が大きいことがわかった。
この原因は、漏洩弾性表面波の伝播損失が温度依存性に
起因していることがわかり、この対策として、切断角度
を０．６°補正することが有効であることもわかった。
本来のＡＴ−ｃｕｔ並みの三次曲線を得るためには、弾
性表面波の固有の膜厚からの拘束をとく必要がある。
信機器や光通信機器等の分野において、特に弾性表面波
フィルタは必須のエレクトロメカニカル機能デバイスと
してその地位を確立している。弾性表面波フィルタの製
造方法は、ＬＳＩと同じフォトリソグラフィ技術で製作
されているため、量産が可能なデバイスである。これま
で、弾性表面波デバイスは、１ｐｐｍ／℃の周波数変動
を有するパラボリックな周波数温度特性曲線をもつＳＴ
−ｃｕｔが長らく使われてきた。このＳＴ−ｃｕｔカッ
トは、バルク波の三次温度特性曲線を有するＡＴ−ｃｕ
ｔに比べると、温度特性的に劣性である。これまで、各
所で三次温度特性を持つ弾性表面波のカット探査がなさ
れてきたが、残念ながら、レーレイ波では、発見できな
かった。しかしながら、特願昭５９−２０５９３３に記
載されているように、実験中に、世界で最初に回転Ｙカ
ットのＢＴ側に属するＬＳＴカット（７５°付近）の漏
洩弾性表面波で三次温度特性を有するＬＳＴカットで発
見した。その後、このＬＳＴカットの詳細な検討を行う
ことで、バルク波と同様に、膜厚依存性が高く、特に高
温においてのＬｏｓｓの変動が大きいことがわかった。
この原因は、漏洩弾性表面波の伝播損失が温度依存性に
起因していることがわかり、この対策として、切断角度
を０．６°補正することが有効であることもわかった。
本来のＡＴ−ｃｕｔ並みの三次曲線を得るためには、弾
性表面波の固有の膜厚からの拘束をとく必要がある。
【０００３】回転Ｙカット水晶基板上にＡｕやＡｇなど
の密度の重い一様薄膜を設けると、ラブ（Ｌｏｖｅ）波
型の弾性表面波が存在するようになる。このＬｏｖｅ波
を使用した回転Ｙカット水晶基板で、伝播方向をＺ軸か
らずらすことで、擬似ＳＨ型弾性表面波で３次温度特性
が実現できることが実験で確かめられているが、ＰＦＤ
（Ｐｏｗｅｒ Ｆｌｏｗ Ａｎｇｌｅ）が−１３°と大
きいため、製造的に問題がある。この他、伝播方向をＸ
軸からずらすことでも、Ｌｏｖｅ波型弾性表面波で２次
の温度特性が得られている。これらは、いずれもダブル
ローテーションの水晶基板を必要とし、製造面での素子
感度が高く、歩留まり的に問題がある。
の密度の重い一様薄膜を設けると、ラブ（Ｌｏｖｅ）波
型の弾性表面波が存在するようになる。このＬｏｖｅ波
を使用した回転Ｙカット水晶基板で、伝播方向をＺ軸か
らずらすことで、擬似ＳＨ型弾性表面波で３次温度特性
が実現できることが実験で確かめられているが、ＰＦＤ
（Ｐｏｗｅｒ Ｆｌｏｗ Ａｎｇｌｅ）が−１３°と大
きいため、製造的に問題がある。この他、伝播方向をＸ
軸からずらすことでも、Ｌｏｖｅ波型弾性表面波で２次
の温度特性が得られている。これらは、いずれもダブル
ローテーションの水晶基板を必要とし、製造面での素子
感度が高く、歩留まり的に問題がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする問題点】これまでの弾性表面
波デバイスは、プレーナ構造であることから、製造技術
的な面から多くのＬＳＩ技術が導入されている。しかし
ながら、弾性表面波デバイスはシリコンデバイスとは異
なり、圧電結晶を使用していることから、電極膜を圧電
結晶上に形成すると、圧電反作用と質量負荷効果が生じ
る。特に、漏洩弾性表面波として、ＬＳＴカットを使用
したＳＡＷフィルタでは、従来のレーリー波を使用した
ＳＡＷフィルタでは、質量負荷は中心周波数の頂点温度
のシフトという形で現れていたが、ＬＳＴカットでの温
度特性は３次的あるいは直線的に変化するため、電極膜
厚の影響を強く受ける。周波数安定度を最適にするため
には、カット角と膜厚の両方のパラメータで支配され
る。さらに漏洩弾性表面波の伝播損失は小さいが高温の
温度特性になると挿入損失が急速に増大する。挿入損失
の温度特性は、カット角依存性が大きく、電極膜厚の影
響はそれほどでもない。したがって、挿入損失の温度特
性は電極膜厚を無視できれば、カット角で補正できる。
波デバイスは、プレーナ構造であることから、製造技術
的な面から多くのＬＳＩ技術が導入されている。しかし
ながら、弾性表面波デバイスはシリコンデバイスとは異
なり、圧電結晶を使用していることから、電極膜を圧電
結晶上に形成すると、圧電反作用と質量負荷効果が生じ
る。特に、漏洩弾性表面波として、ＬＳＴカットを使用
したＳＡＷフィルタでは、従来のレーリー波を使用した
ＳＡＷフィルタでは、質量負荷は中心周波数の頂点温度
のシフトという形で現れていたが、ＬＳＴカットでの温
度特性は３次的あるいは直線的に変化するため、電極膜
厚の影響を強く受ける。周波数安定度を最適にするため
には、カット角と膜厚の両方のパラメータで支配され
る。さらに漏洩弾性表面波の伝播損失は小さいが高温の
温度特性になると挿入損失が急速に増大する。挿入損失
の温度特性は、カット角依存性が大きく、電極膜厚の影
響はそれほどでもない。したがって、挿入損失の温度特
性は電極膜厚を無視できれば、カット角で補正できる。
【０００５】現行の移動通信機器はその周波数発振源に
ＡＴカットオーバートーン水晶発振器を使用し、さらに
逓倍回路にて所要の周波数を得ている。そのため、Ｃ／
Ｎ，位相歪を悪化させているばかりでなくセットの小型
軽量化への妨げとなっている。それゆえ、ＡＴカット並
の三次の温度特性を有し、高周波で直接発振が可能な弾
性表面波振動素子が長い間の研究開発の目標である。
ＡＴカットオーバートーン水晶発振器を使用し、さらに
逓倍回路にて所要の周波数を得ている。そのため、Ｃ／
Ｎ，位相歪を悪化させているばかりでなくセットの小型
軽量化への妨げとなっている。それゆえ、ＡＴカット並
の三次の温度特性を有し、高周波で直接発振が可能な弾
性表面波振動素子が長い間の研究開発の目標である。
【０００６】
【問題を解決するための手段】弾性表面波フィルタや弾
性表面波振動子は７０ＭＨｚ〜１ＧＨｚでの使用周波数
領域で交差指状電極や反射器を含む漏洩弾性表面波振動
用領域（空隙を設けるエリア）は、０．００４ｍｍ２〜
３ｍｍ２と極めて微小面積である。空隙を介して交差状
電極（ＩＤＴ）を空間的に支える絶縁材料で構成された
単体または複合膜の厚みは、数千Å〜数μｍで機械的強
度は充分である。従来の問題点を解決するための手段と
して、本発明では下記の構成を採用している。
性表面波振動子は７０ＭＨｚ〜１ＧＨｚでの使用周波数
領域で交差指状電極や反射器を含む漏洩弾性表面波振動
用領域（空隙を設けるエリア）は、０．００４ｍｍ２〜
３ｍｍ２と極めて微小面積である。空隙を介して交差状
電極（ＩＤＴ）を空間的に支える絶縁材料で構成された
単体または複合膜の厚みは、数千Å〜数μｍで機械的強
度は充分である。従来の問題点を解決するための手段と
して、本発明では下記の構成を採用している。
【０００７】１．回転Ｙカット水晶ＬＳＴ基板に空隙層
を介して対向して形成される漏洩弾性表面波を送受させ
る交差指状電極を設け該交差指状電極には電気的に接続
されてなる引出電極部とから構成されたトランスバーサ
ル型弾性表面波デバイスにおいて、該交差指状電極部は
回転Ｙカット水晶ＬＳＴカット基板の漏洩弾性表面波振
動領域を囲うように空隙を設けた絶縁性の単体または複
合膜に形成することで電極膜厚負荷の影響を受けない漏
洩弾性表面波構造としたことを特長とする弾性表面波フ
ィルタを提供する。 ２．回転Ｙカット水晶ＬＳＴ基板上にグルーブ構造また
は金属電極埋め込構造の反射器を対向して設けて一対の
反射電極構造を形成し、該反射電極間の所定の位置に空
隙層を介して形成された漏洩弾性表面波を励起させる交
差指状電極と該交差指状電極に電気的に接続されてなる
引出電極部とから構成された共振器型弾性表面波デバイ
スにおいて、該交差指状電極部は回転Ｙカット水晶ＬＳ
Ｔカット基板の漏洩弾性表面波振動領域を囲うように空
隙を設けた絶縁性の単体または複合膜に形成した構造と
することで電極膜厚負荷の影響を受けない漏洩弾性表面
波共振器を構成したことを特長とする弾性表面波振動子
を提供する。 ３．回転Ｙカット水晶ＬＳＴ基板が右手系のオイラー角
１５°〜１７°で切り出された回転Ｙカット水晶ＬＳＴ
基板であることを特長とする弾性表面波フィルタまたは
弾性表面波振動子を提供する。
を介して対向して形成される漏洩弾性表面波を送受させ
る交差指状電極を設け該交差指状電極には電気的に接続
されてなる引出電極部とから構成されたトランスバーサ
ル型弾性表面波デバイスにおいて、該交差指状電極部は
回転Ｙカット水晶ＬＳＴカット基板の漏洩弾性表面波振
動領域を囲うように空隙を設けた絶縁性の単体または複
合膜に形成することで電極膜厚負荷の影響を受けない漏
洩弾性表面波構造としたことを特長とする弾性表面波フ
ィルタを提供する。 ２．回転Ｙカット水晶ＬＳＴ基板上にグルーブ構造また
は金属電極埋め込構造の反射器を対向して設けて一対の
反射電極構造を形成し、該反射電極間の所定の位置に空
隙層を介して形成された漏洩弾性表面波を励起させる交
差指状電極と該交差指状電極に電気的に接続されてなる
引出電極部とから構成された共振器型弾性表面波デバイ
スにおいて、該交差指状電極部は回転Ｙカット水晶ＬＳ
Ｔカット基板の漏洩弾性表面波振動領域を囲うように空
隙を設けた絶縁性の単体または複合膜に形成した構造と
することで電極膜厚負荷の影響を受けない漏洩弾性表面
波共振器を構成したことを特長とする弾性表面波振動子
を提供する。 ３．回転Ｙカット水晶ＬＳＴ基板が右手系のオイラー角
１５°〜１７°で切り出された回転Ｙカット水晶ＬＳＴ
基板であることを特長とする弾性表面波フィルタまたは
弾性表面波振動子を提供する。
【０００８】
【実施例】次に本発明の弾性表面波装置の動作特性につ
いて、実施例にもとづき図面を参照にして説明する。図
１は、本発明の設計指針を示すカット角と膜厚の関係を
示す図である。図２は、本発明の基本となる膜厚ゼロで
のカット角とＬｏｓｓの変動量を示す図である。図３
は、本発明の基本となる膜厚ゼロでのカット角と周波数
の変動量を示す図である。図４は、本発明の一実施例で
ある漏洩弾性表面波フィルタである。図５は、本発明の
一実施例である漏洩弾性表面波共振器である。
いて、実施例にもとづき図面を参照にして説明する。図
１は、本発明の設計指針を示すカット角と膜厚の関係を
示す図である。図２は、本発明の基本となる膜厚ゼロで
のカット角とＬｏｓｓの変動量を示す図である。図３
は、本発明の基本となる膜厚ゼロでのカット角と周波数
の変動量を示す図である。図４は、本発明の一実施例で
ある漏洩弾性表面波フィルタである。図５は、本発明の
一実施例である漏洩弾性表面波共振器である。
【０００９】図１は、ＬＳＴカット漏洩弾性表面波の−
３０℃〜１１０℃の温度範囲での周波数変化量（ΔＦ／
Ｆ）、挿入損失（Ｉｎｓｅｒｔｉｏｎ Ｌｏｓｓ）と伝
播損失（Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ Ｌｏｓｓ）をパラメ
ータとして、漏洩弾性表面波のカット角と膜厚の依存の
関係を示す。−３０℃〜１１０℃の温度範囲で周波数変
化量が２００ｐｐｍ示す三本のラインの中心線は、周波
数変化量が２０ｐｐｍ以内であることを示すラインであ
る。挿入損失の変化量が１ｄＢ以下の範囲を示し、三本
のラインの中心線は０．４ｄＢ以下であることを示すラ
インである。伝播損失が０．０００２ｄＢ／λ以下を示
す三本のラインの中心線は伝播損失が０となるラインで
ある。縦軸の漏洩弾性表面波の波長λで規格化した膜厚
（Ｈ／λ）がゼロのラインで、伝播損失０．０００２ｄ
Ｂ／λでの条件下では、周波数変化量２０ｐｐｍ以下の
ラインと挿入損失０．４ｄＢ以下のラインがほぼ接近し
ている箇所１０１が最適値であることがわかる。膜厚が
存在すると、周波数変化量２０ｐｐｍ以下のラインと挿
入損失０．４ｄＢ以下のラインは大きく離れ伝播損失も
大きくなり、最適解はない。図２と図３は、図１を補完
する図である。図２は、−３０℃〜１１０℃の温度範囲
でカット角を横軸に、縦軸に挿入損失の変化量を示した
カーブ２０１である。カット角１６．２°で挿入損失の
変化が０．４ｄＢ以下の最小になる。図３は、−３０℃
〜１１０℃の温度範囲でカット角を横軸に、縦軸に周波
数変化量を示したカーブ３０１である。カット角１６．
２°で周波数の変化量が最小の２０ｐｐｍ以下になる。
この図２と図３から、膜厚ゼロでカット角１６．２°で
切断すれば、漏洩弾性表面波デバイスとして、−３０℃
〜１１０℃の温度範囲で、周波数変化量が２０ｐｐｍ以
下で、挿入損失の変化が０．４ｄＢ以下の伝播損失０．
０００２ｄＢ／λ以下の特性を有するものが、実現でき
る。
３０℃〜１１０℃の温度範囲での周波数変化量（ΔＦ／
Ｆ）、挿入損失（Ｉｎｓｅｒｔｉｏｎ Ｌｏｓｓ）と伝
播損失（Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ Ｌｏｓｓ）をパラメ
ータとして、漏洩弾性表面波のカット角と膜厚の依存の
関係を示す。−３０℃〜１１０℃の温度範囲で周波数変
化量が２００ｐｐｍ示す三本のラインの中心線は、周波
数変化量が２０ｐｐｍ以内であることを示すラインであ
る。挿入損失の変化量が１ｄＢ以下の範囲を示し、三本
のラインの中心線は０．４ｄＢ以下であることを示すラ
インである。伝播損失が０．０００２ｄＢ／λ以下を示
す三本のラインの中心線は伝播損失が０となるラインで
ある。縦軸の漏洩弾性表面波の波長λで規格化した膜厚
（Ｈ／λ）がゼロのラインで、伝播損失０．０００２ｄ
Ｂ／λでの条件下では、周波数変化量２０ｐｐｍ以下の
ラインと挿入損失０．４ｄＢ以下のラインがほぼ接近し
ている箇所１０１が最適値であることがわかる。膜厚が
存在すると、周波数変化量２０ｐｐｍ以下のラインと挿
入損失０．４ｄＢ以下のラインは大きく離れ伝播損失も
大きくなり、最適解はない。図２と図３は、図１を補完
する図である。図２は、−３０℃〜１１０℃の温度範囲
でカット角を横軸に、縦軸に挿入損失の変化量を示した
カーブ２０１である。カット角１６．２°で挿入損失の
変化が０．４ｄＢ以下の最小になる。図３は、−３０℃
〜１１０℃の温度範囲でカット角を横軸に、縦軸に周波
数変化量を示したカーブ３０１である。カット角１６．
２°で周波数の変化量が最小の２０ｐｐｍ以下になる。
この図２と図３から、膜厚ゼロでカット角１６．２°で
切断すれば、漏洩弾性表面波デバイスとして、−３０℃
〜１１０℃の温度範囲で、周波数変化量が２０ｐｐｍ以
下で、挿入損失の変化が０．４ｄＢ以下の伝播損失０．
０００２ｄＢ／λ以下の特性を有するものが、実現でき
る。
【００１０】図４は、本発明の一実施例であるトランス
バーサル型の漏洩弾性表面波デバイスである。膜厚ゼロ
でカット角１６．２°で切断した回転Ｙカット水晶板４
０１に、空隙を設けて、漏洩弾性表面波を励起するＩＤ
Ｔ４０２を設ける。４０３はＩＤＴ４０２に電気的に接
続された引出電極で、一体で形成されている。４０４は
伝播してきた漏洩弾性表面波を受けるＩＤＴで引出電極
４０５がパターンで電気的に接続されている。空隙を設
ける方法は、フォトリソグラフィ技術では、基本的技術
として確立されている。たとえば、０．１μ〜数μの厚
みのＺｎＯ薄膜や金属薄膜を水晶板に堆積させる。また
は、数１０μのフォトレジスト膜コーティングする方法
が適用できる。フォトリソグラフィ技術で所望の漏洩弾
性表面波振動領域を確保するようパターン形成する。こ
の空隙用除去膜の上に、漏洩弾性表面波を励起するＩＤ
Ｔ電極であるアルミニウム薄膜をスパッタ、蒸着法等で
形成する。フォトリソグラフィ技術でＩＤＴ電極を形成
後、機械的空間的にこのＩＤＴをブリッジ状に保持する
ために、絶縁性の薄膜でコーティングする。４０６は、
ＩＤＴを空間的に保つためのハードコーティング膜であ
る。コーティング膜としては、パイレックス（登録商
標）薄膜、ダイヤモンド薄膜、β−Ｃ３Ｎ４窒化物で構
成する。この状態で最下層の空隙膜をエッチングで除去
することで、膜の内側にＩＤＴ電極を有する強度的に優
れたハードな空間膜を形成できる。膜は応力緩和された
構造であることから基本的に安定構造となっている。こ
の状態の漏洩弾性表面波では、質量負荷されない。励振
効率に関しては、ＩＤＴと水晶板の空間ギャプが０．１
μ〜数μであることから、通常のＩＤＴが水晶板上に形
成されたのと同様な効果で、空間ギャプの影響はない。
このように本発明では、膜厚ゼロでＬＳＴカット角１
６．２°を使用することで、漏洩弾性表面波デバイスと
して−３０℃〜１１０℃の温度範囲で、周波数変化量が
２０ｐｐｍ以下で、挿入損失の変化が０．４ｄＢ以下の
伝播損失０．０００２ｄＢ／λ以下の特性を有するもの
が、実現できる。
バーサル型の漏洩弾性表面波デバイスである。膜厚ゼロ
でカット角１６．２°で切断した回転Ｙカット水晶板４
０１に、空隙を設けて、漏洩弾性表面波を励起するＩＤ
Ｔ４０２を設ける。４０３はＩＤＴ４０２に電気的に接
続された引出電極で、一体で形成されている。４０４は
伝播してきた漏洩弾性表面波を受けるＩＤＴで引出電極
４０５がパターンで電気的に接続されている。空隙を設
ける方法は、フォトリソグラフィ技術では、基本的技術
として確立されている。たとえば、０．１μ〜数μの厚
みのＺｎＯ薄膜や金属薄膜を水晶板に堆積させる。また
は、数１０μのフォトレジスト膜コーティングする方法
が適用できる。フォトリソグラフィ技術で所望の漏洩弾
性表面波振動領域を確保するようパターン形成する。こ
の空隙用除去膜の上に、漏洩弾性表面波を励起するＩＤ
Ｔ電極であるアルミニウム薄膜をスパッタ、蒸着法等で
形成する。フォトリソグラフィ技術でＩＤＴ電極を形成
後、機械的空間的にこのＩＤＴをブリッジ状に保持する
ために、絶縁性の薄膜でコーティングする。４０６は、
ＩＤＴを空間的に保つためのハードコーティング膜であ
る。コーティング膜としては、パイレックス（登録商
標）薄膜、ダイヤモンド薄膜、β−Ｃ３Ｎ４窒化物で構
成する。この状態で最下層の空隙膜をエッチングで除去
することで、膜の内側にＩＤＴ電極を有する強度的に優
れたハードな空間膜を形成できる。膜は応力緩和された
構造であることから基本的に安定構造となっている。こ
の状態の漏洩弾性表面波では、質量負荷されない。励振
効率に関しては、ＩＤＴと水晶板の空間ギャプが０．１
μ〜数μであることから、通常のＩＤＴが水晶板上に形
成されたのと同様な効果で、空間ギャプの影響はない。
このように本発明では、膜厚ゼロでＬＳＴカット角１
６．２°を使用することで、漏洩弾性表面波デバイスと
して−３０℃〜１１０℃の温度範囲で、周波数変化量が
２０ｐｐｍ以下で、挿入損失の変化が０．４ｄＢ以下の
伝播損失０．０００２ｄＢ／λ以下の特性を有するもの
が、実現できる。
【００１１】図５は、本発明の一実施例である共振器型
の漏洩弾性表面波共振器である。回転Ｙカット水晶板５
０１に、共振器を構成する反射器５０５、５０６を設け
る。この反射器５０５、５０６の形成は、ドライエッチ
ングで反射効率の高い溝加工をする。反射効率をさらに
高めるためには、この溝加工されたグルーブにアルミニ
ウム膜を埋めてもよい。しかしながら、アルミニウム膜
を堆積させると、質量負荷の影響がでてくるので、注意
する必要がある。反射器５０５、５０６の間の最適位置
に空隙を設けて、漏洩弾性表面波を励起するＩＤＴ５０
２を設ける。５０３はＩＤＴ５０２に電気的に接続され
た引出電極で、一体で形成されている。空隙を設ける方
法は、フォトリソグラフィ技術では、基本的技術として
確立されている方法をここでも採用する。たとえば、
０．１μ〜数μの厚みのＺｎＯ薄膜や金属薄膜を水晶板
に堆積させる。または、数１０μのフォトレジスト膜コ
ーティングする方法が適用できる。フォトリソグラフィ
技術で所望の漏洩弾性表面波振動領域を確保するようパ
ターン形成する。この空隙用除去膜の上に、漏洩弾性表
面波を励起するＩＤＴ電極であるアルミニウム薄膜をス
パッタ、蒸着法等で形成する。フォトリソグラフィ技術
でＩＤＴ電極を形成後、機械的空間的にこのＩＤＴをブ
リッジ状に保持するために、絶縁性の薄膜でコーティン
グする。５０４は、ＩＤＴを空間的に保つためのハード
コーティング膜である。コーティング膜としては、パイ
レックス薄膜、ダイヤモンド薄膜、β−Ｃ３Ｎ４窒化物
で構成する。この状態で最下層の空隙膜をエッチングで
除去することで、膜の内側にＩＤＴ電極を有する強度的
に優れた応力緩和されたハードな空間膜を形成でき、優
れた漏洩弾性表面波共振器が実現できる。このように本
発明の漏洩弾性表面波共振器は、膜厚ゼロの状態でＬＳ
Ｔカット角１６．２°を使用することで、漏洩弾性表面
波共振器として、−３０℃〜１１０℃の広い温度範囲
で、周波数変化量が２０ｐｐｍ以下のＱの高い、ＳＡＷ
レゾネータが実現できる。
の漏洩弾性表面波共振器である。回転Ｙカット水晶板５
０１に、共振器を構成する反射器５０５、５０６を設け
る。この反射器５０５、５０６の形成は、ドライエッチ
ングで反射効率の高い溝加工をする。反射効率をさらに
高めるためには、この溝加工されたグルーブにアルミニ
ウム膜を埋めてもよい。しかしながら、アルミニウム膜
を堆積させると、質量負荷の影響がでてくるので、注意
する必要がある。反射器５０５、５０６の間の最適位置
に空隙を設けて、漏洩弾性表面波を励起するＩＤＴ５０
２を設ける。５０３はＩＤＴ５０２に電気的に接続され
た引出電極で、一体で形成されている。空隙を設ける方
法は、フォトリソグラフィ技術では、基本的技術として
確立されている方法をここでも採用する。たとえば、
０．１μ〜数μの厚みのＺｎＯ薄膜や金属薄膜を水晶板
に堆積させる。または、数１０μのフォトレジスト膜コ
ーティングする方法が適用できる。フォトリソグラフィ
技術で所望の漏洩弾性表面波振動領域を確保するようパ
ターン形成する。この空隙用除去膜の上に、漏洩弾性表
面波を励起するＩＤＴ電極であるアルミニウム薄膜をス
パッタ、蒸着法等で形成する。フォトリソグラフィ技術
でＩＤＴ電極を形成後、機械的空間的にこのＩＤＴをブ
リッジ状に保持するために、絶縁性の薄膜でコーティン
グする。５０４は、ＩＤＴを空間的に保つためのハード
コーティング膜である。コーティング膜としては、パイ
レックス薄膜、ダイヤモンド薄膜、β−Ｃ３Ｎ４窒化物
で構成する。この状態で最下層の空隙膜をエッチングで
除去することで、膜の内側にＩＤＴ電極を有する強度的
に優れた応力緩和されたハードな空間膜を形成でき、優
れた漏洩弾性表面波共振器が実現できる。このように本
発明の漏洩弾性表面波共振器は、膜厚ゼロの状態でＬＳ
Ｔカット角１６．２°を使用することで、漏洩弾性表面
波共振器として、−３０℃〜１１０℃の広い温度範囲
で、周波数変化量が２０ｐｐｍ以下のＱの高い、ＳＡＷ
レゾネータが実現できる。
【００１２】
【発明の効果】本発明の弾性表面波装置は、従来の固定
観念であった漏洩弾性表面波やレーリー弾性表面波の励
起用電極として使用されているＩＤＴの形成を回転Ｙカ
ット水晶板の表面から空間的に浮かすことで、質量負荷
効果を弾性表面波に与えることなく、膜厚の影響を無く
すことで、本来の漏洩弾性表面波の有する優れた３次温
度特性を得られるようにしたもので、長期エージング的
にも、水晶表面とＩＤＴ膜との間の界面で生じる数々の
問題点を克服できる。この手法は、大電力用ＳＡＷに関
しても表面での弾性振動の影響でＩＤＴのダメージを回
復できることから、新たな分野を開拓できる可能性があ
り、その工業的価値はきわめて高い。
観念であった漏洩弾性表面波やレーリー弾性表面波の励
起用電極として使用されているＩＤＴの形成を回転Ｙカ
ット水晶板の表面から空間的に浮かすことで、質量負荷
効果を弾性表面波に与えることなく、膜厚の影響を無く
すことで、本来の漏洩弾性表面波の有する優れた３次温
度特性を得られるようにしたもので、長期エージング的
にも、水晶表面とＩＤＴ膜との間の界面で生じる数々の
問題点を克服できる。この手法は、大電力用ＳＡＷに関
しても表面での弾性振動の影響でＩＤＴのダメージを回
復できることから、新たな分野を開拓できる可能性があ
り、その工業的価値はきわめて高い。
【図１】図１は、本発明の設計指針を示すカット角と膜
厚の関係を示す図である。
厚の関係を示す図である。
【図２】図２は、本発明の基本となる膜厚ゼロでのカッ
ト角とＬｏｓｓの変動量を示す図である。
ト角とＬｏｓｓの変動量を示す図である。
【図３】図３は、本発明の基本となる膜厚ゼロでのカッ
ト角と周波数の変動量を示す図である。
ト角と周波数の変動量を示す図である。
【図４】図４は、本発明の一実施例である漏洩弾性表面
波フィルタである。
波フィルタである。
【図５】図５は、本発明の一実施例である漏洩弾性表面
波共振器である。
波共振器である。
１０１ 膜厚ゼロの最適カット
２０１ カット角とＬｏｓｓの変動量
３０１ カット角と周波数の変動量
４０１ 回転Ｙカット水晶板
４０２ ＩＤＴ
４０３ 引出電極
４０４ ＩＤＴ
４０５ 引出電極
４０６ ハードコーティング膜
５０１ 回転Ｙカット水晶板
５０２ ＩＤＴ
５０３ 引出電極
５０４ ハードコーティング膜
５０５ グルーブ（溝）
５０６ グルーブ（溝）
Claims (3)
- 【請求項１】回転Ｙカット水晶ＬＳＴ基板に空隙層を介
して対向して形成される漏洩弾性表面波を送受させる交
差指状電極を設け該交差指状電極には電気的に接続され
てなる引出電極部とから構成されたトランスバーサル型
弾性表面波デバイスにおいて、該交差指状電極部は回転
Ｙカット水晶ＬＳＴカット基板の漏洩弾性表面波振動領
域を囲うように空隙を設けた絶縁性の単体または複合膜
に形成することで電極膜厚負荷の影響を受けない漏洩弾
性表面波デバイス構造としたことを特徴とする弾性表面
波装置 - 【請求項２】回転Ｙカット水晶ＬＳＴ基板上にグルーブ
構造または金属電極埋め込構造の反射器を対向して設け
て一対の反射電極構造を形成し、該反射電極間の所定の
位置に空隙層を介して形成された漏洩弾性表面波を励起
させる交差指状電極と該交差指状電極に電気的に接続さ
れてなる引出電極部とから構成された共振器型弾性表面
波デバイスにおいて、該交差指状電極部は回転Ｙカット
水晶ＬＳＴカット基板の漏洩弾性表面波振動領域を囲う
ように空隙を設けた絶縁性の単体または複合膜に形成し
た構造とすることで電極膜厚負荷の影響を受けない漏洩
弾性表面波共振器を構成したことを特徴とする弾性表面
装置 - 【請求項３】回転Ｙカット水晶ＬＳＴ基板が右手系のオ
イラー角１５°〜１７°で切り出された回転Ｙカット水
晶ＬＳＴ基板であることを特徴とする請求項１または請
求項２に記載の弾性表面波装置
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001232844A JP2003017969A (ja) | 2001-06-27 | 2001-06-27 | 弾性表面波装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001232844A JP2003017969A (ja) | 2001-06-27 | 2001-06-27 | 弾性表面波装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003017969A true JP2003017969A (ja) | 2003-01-17 |
Family
ID=19064697
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001232844A Pending JP2003017969A (ja) | 2001-06-27 | 2001-06-27 | 弾性表面波装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003017969A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7535152B2 (en) | 2005-10-19 | 2009-05-19 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Lamb wave device |
-
2001
- 2001-06-27 JP JP2001232844A patent/JP2003017969A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7535152B2 (en) | 2005-10-19 | 2009-05-19 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Lamb wave device |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20030109 |
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| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040401 |
|
| A871 | Explanation of circumstances concerning accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871 Effective date: 20040831 |
|
| A975 | Report on accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005 Effective date: 20041109 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20041116 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050201 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050228 |