JP2003142984A - Surface acoustic wave device - Google Patents

Surface acoustic wave device

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JP2003142984A
JP2003142984A JP2001334296A JP2001334296A JP2003142984A JP 2003142984 A JP2003142984 A JP 2003142984A JP 2001334296 A JP2001334296 A JP 2001334296A JP 2001334296 A JP2001334296 A JP 2001334296A JP 2003142984 A JP2003142984 A JP 2003142984A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a surface acoustic wave device which is less spurious with an excellent temperature characteristic and enlarges the electro-mechanical coupling coefficient K<2> of Rayleigh wave concerning the surface acoustic wave device with a piezoelectric film formed on a crystal substrate. SOLUTION: The device is provided with the crystal substrate 2 which has ranges of Euler angles (ϕ, θ, ψ) -19 deg.<ϕ<+15 deg., 107 deg.<θ<125 deg. and also -10 deg.<ψ<15 deg., the piezoelectric film 5 formed on the crystal substrate 2 and comb-line electrodes 3a-4b formed to be brought into contact with the film 5. When the thickness of the film 5 is defined as H and the wave length of a surface acoustic wave as λ, the film thickness H/λ standardized by the wave length λ of the piezoelectric film 5 is made to be >=0.05 in the surface acoustic wave device 1.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、水晶基板を用いた
表面波装置に関し、特に、水晶基板上に圧電薄膜を積層
してなる表面波基板を用いた表面波装置の改良に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a surface acoustic wave device using a quartz substrate, and more particularly to improvement of a surface acoustic wave device using a surface acoustic wave substrate having a piezoelectric thin film laminated on a quartz substrate.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、例えば移動体通信機器の帯域フィ
ルタなどに表面波装置が広く用いられている。表面波
(以下、SAW)装置は、圧電体と接するように少なく
とも一対のくし歯電極を形成してなる少なくとも1つの
インターデジタルトランスデューサ(以下、IDT)を
形成した構造を有する。
2. Description of the Related Art Conventionally, surface wave devices have been widely used, for example, as bandpass filters for mobile communication equipment. A surface wave (hereinafter, SAW) device has a structure in which at least one interdigital transducer (hereinafter, IDT) is formed by forming at least a pair of comb tooth electrodes so as to be in contact with a piezoelectric body.

【0003】また、近年、圧電薄膜を用いたSAW装置
も種々提案されている。すなわち、ガラス基板や圧電基
板などの弾性体基板上に圧電薄膜を形成してなる表面波
基板を用いたSAW装置が提案されている。
In recent years, various SAW devices using piezoelectric thin films have been proposed. That is, a SAW device using a surface wave substrate formed by forming a piezoelectric thin film on an elastic substrate such as a glass substrate or a piezoelectric substrate has been proposed.

【0004】上記圧電薄膜及び弾性体基板を積層してな
る表面波基板を用いた構成では、図22(a)及び
(b)並びに図23(a)及び(b)に示す4種類の構
造が知られている。すなわち、図22(a)に示すSA
W装置101では、弾性体基板102上に圧電薄膜10
3が形成されており、圧電薄膜103上にIDT104
が形成されている。他方、図22(b)に示すSAW装
置105では、IDT104が圧電薄膜103の下面
に、すなわち弾性体基板102と圧電薄膜103との間
の界面に形成されている。
In the structure using the surface wave substrate formed by laminating the piezoelectric thin film and the elastic substrate, the four kinds of structures shown in FIGS. 22 (a) and (b) and FIGS. 23 (a) and (b) are provided. Are known. That is, the SA shown in FIG.
In the W device 101, the piezoelectric thin film 10 is formed on the elastic substrate 102.
3 is formed, and the IDT 104 is formed on the piezoelectric thin film 103.
Are formed. On the other hand, in the SAW device 105 shown in FIG. 22B, the IDT 104 is formed on the lower surface of the piezoelectric thin film 103, that is, at the interface between the elastic substrate 102 and the piezoelectric thin film 103.

【0005】また、図23(a)に示すSAW装置10
6では、弾性体基板102上に、短絡電極107が形成
されており、該短絡電極107上に圧電薄膜103が積
層されている。IDT104は、圧電薄膜103上に形
成されている。すなわち、SAW装置106は、図22
(a)に示したSAW装置101において、弾性体基板
102と圧電薄膜103との界面に短絡電極107を挿
入した構造に相当する。
The SAW device 10 shown in FIG.
In No. 6, the short-circuit electrode 107 is formed on the elastic substrate 102, and the piezoelectric thin film 103 is laminated on the short-circuit electrode 107. The IDT 104 is formed on the piezoelectric thin film 103. That is, the SAW device 106 is shown in FIG.
This corresponds to the structure in which the short-circuit electrode 107 is inserted in the interface between the elastic substrate 102 and the piezoelectric thin film 103 in the SAW device 101 shown in (a).

【0006】図23(b)に示すSAW装置108で
は、短絡電極107が圧電薄膜103上に形成されてい
る。また、IDT104が弾性体基板102と圧電薄膜
103との間の界面に形成されている。従って、SAW
装置108は、図22(b)に示したSAW装置105
において、圧電薄膜103の上面に短絡電極107を形
成した構造に相当する。
In the SAW device 108 shown in FIG. 23 (b), the short-circuit electrode 107 is formed on the piezoelectric thin film 103. Further, the IDT 104 is formed on the interface between the elastic substrate 102 and the piezoelectric thin film 103. Therefore, SAW
The device 108 is the SAW device 105 shown in FIG.
2 corresponds to the structure in which the short-circuit electrode 107 is formed on the upper surface of the piezoelectric thin film 103.

【0007】上記SAW装置101,105,106,
108を、IDT104の形成位置及び短絡電極107
の有無のみを異ならせ、他の構成は同一とし、圧電薄膜
としてZnO薄膜、弾性体基板としてガラス基板を用い
た場合の電気機械結合係数を図24に示す。
The SAW devices 101, 105, 106,
108 to the formation position of the IDT 104 and the short-circuit electrode 107.
FIG. 24 shows the electromechanical coupling coefficient in the case of using the ZnO thin film as the piezoelectric thin film and the glass substrate as the elastic substrate, excepting the presence or absence of the above, the other configurations being the same.

【0008】図24では、上記4種類のSAW装置にお
けるZnO薄膜の規格化された膜厚H/λに対する電気
機械結合係数の変化が示されている。なお、本明細書に
おいて、Hは圧電薄膜の厚みを、λは励振される表面波
の波長を示す(単位はいずれも同じ)。
FIG. 24 shows changes in the electromechanical coupling coefficient with respect to the normalized film thickness H / λ of the ZnO thin film in the above-mentioned four types of SAW devices. In the present specification, H represents the thickness of the piezoelectric thin film, and λ represents the wavelength of the surface wave excited (the units are the same).

【0009】また、実線AがSAW装置101の結果
を、破線BがSAW装置105の結果を、一点鎖線Cは
SAW装置106の結果を、二点鎖線DがSAW装置1
08の結果を示す。
The solid line A indicates the result of the SAW device 101, the broken line B indicates the result of the SAW device 105, the alternate long and short dash line C indicates the result of the SAW device 106, and the alternate long and two short dashes line D indicates the SAW device 1.
08 results are shown.

【0010】図24から明らかなように、H/λを選択
することにより、SAW装置105,108において、
SAW装置101,106に比べて大きな電気機械結合
係数の得られることがわかる。
As is apparent from FIG. 24, by selecting H / λ, the SAW devices 105 and 108
It can be seen that a larger electromechanical coupling coefficient can be obtained as compared with the SAW devices 101 and 106.

【0011】従って、従来、ガラス基板102上にZn
O薄膜103を形成した構造では、IDT104をガラ
ス基板102とZnO薄膜103との間の界面に形成し
たほうが大きな電気機械係合係数が得られるとされてい
た。なお、図24中のセザワ波と記載してある波は、レ
イリー波の高次モードの表面波である。
Therefore, conventionally, Zn was formed on the glass substrate 102.
In the structure in which the O thin film 103 is formed, it is said that a larger electromechanical engagement coefficient can be obtained when the IDT 104 is formed at the interface between the glass substrate 102 and the ZnO thin film 103. The wave described as the Sezawa wave in FIG. 24 is a surface wave of a higher-order mode of Rayleigh wave.

【0012】また、IEEE ULTRASONICS
SYMPOSIUM(1997)261〜266頁や
日本学術振興会弾性波素子技術第150委員会59回研
究資料(1998)23〜28頁〔以下、文献1と略
す。〕には、本発明者により、水晶基板上にZnO薄膜
を形成してなる表面波基板を用いた場合の弾性表面波の
各種特性が示されている。図25(a)及び(b)並び
に図26を参照してこれを説明する。この先行技術に
は、周波数時間温度特性TCFがプラスの値をもつカッ
ト角及び伝搬方向の水晶基板上に、周波数温度係数TC
FがマイナスのZnO薄膜を形成することにより、TC
Fがゼロである表面波基板が得られることが理論と実験
とにより確認されている。
In addition, IEEE ULTRASONICS
SYMPOSIUM (1997) pages 261 to 266 and Japan Society for the Promotion of Science, Acoustic Wave Device Technology 150th Committee 59th Research Material (1998) pages 23 to 28 [hereinafter abbreviated as reference 1]. ], Various characteristics of the surface acoustic wave in the case of using a surface wave substrate formed by forming a ZnO thin film on a quartz substrate are shown by the present inventor. This will be described with reference to FIGS. 25 (a) and 25 (b) and FIG. In this prior art, a frequency temperature coefficient TC is provided on a quartz substrate with a cut angle and a propagation direction in which the frequency time temperature characteristic TCF has a positive value.
By forming a ZnO thin film in which F is negative, TC
It has been confirmed by theory and experiment that a surface acoustic wave substrate having F of zero can be obtained.

【0013】なお、この文献1における理論は、IEE
E trans.Sonics &Ultrason.
vol.SU−15,No. 4(1968)209頁〜に
基づいている。
The theory in this document 1 is based on the IEEE
E trans. Sonics & Ultrason.
vol. SU-15, No. 4 (1968) p. 209-.

【0014】図25(a)は、上記文献1に記載されて
いる29°45′回転Y板35°X伝搬〔オイラー角
(0°、119°45′、35°)〕の水晶基板におけ
る図22(a)のSAW装置のTCFのZnO膜厚依存
性を示し、図25(b)は、上記文献1に記載されてい
る42°45′回転Y板35°X伝搬〔オイラー角(0
°、132°45′、35°)〕における図22(a)
のSAW装置のTCFのZnO膜厚依存性を示す。ま
た、図26は、圧電薄膜としてZnO薄膜、弾性体基板
として水晶基板を用いたSAW装置のレイリー波とスプ
リアス波であるセザワ波の電気機械結合係数を示す。図
26における実線A〜Cは、それぞれ、図22(a)、
図22(b)及び図23(a)に示す構造のSAW装置
のレイリー波の電気機械結合係数を示し、破線A″、
C″及びD″は、図22(a)、図23(a)及び図2
3(b)の構造を有するSAW装置におけるスプリアス
となるセザワ波の電気機械結合係数の変化を示す。
FIG. 25 (a) is a diagram of a quartz substrate of 29 ° 45 'rotating Y plate 35 ° X propagation [Euler angle (0 °, 119 ° 45', 35 °)] described in the above-mentioned reference 1. 22 (a) shows the ZnO film thickness dependence of TCF of the SAW device of FIG. 22 (a), and FIG. 25 (b) shows the 42 ° 45 ′ rotating Y plate 35 ° X propagation [Euler angle (0
22 (a) in FIG. 22 (a), FIG.
3 shows the dependence of TCF of the SAW device on ZnO film thickness. Further, FIG. 26 shows electromechanical coupling coefficients of a Rayleigh wave and a Sezawa wave which is a spurious wave of a SAW device using a ZnO thin film as a piezoelectric thin film and a quartz substrate as an elastic substrate. Solid lines A to C in FIG. 26 are respectively shown in FIG.
The electromechanical coupling coefficient of the Rayleigh wave of the SAW device having the structure shown in FIGS.
C ″ and D ″ are shown in FIG. 22 (a), FIG. 23 (a) and FIG.
3 shows changes in the electromechanical coupling coefficient of the Sezawa wave that becomes spurious in the SAW device having the structure of FIG.

【0015】図25(a)及び(b)から、図22
(a)のSAW装置では、規格化されたZnO膜の膜厚
を選択することにより、TCFがゼロとなることがわか
る。下記の表1は、上述した先行技術に記載の図22
(a)のSAW装置(Al/ZnO/水晶の積層構造)
と、従来より知られているTCFの良好なSAW装置と
の比較を示す。
From FIGS. 25A and 25B to FIG.
It can be seen that in the SAW device of (a), the TCF becomes zero by selecting the standardized film thickness of the ZnO film. Table 1 below shows FIG. 22 described in the above-mentioned prior art.
(A) SAW device (Al / ZnO / quartz laminated structure)
And a comparison with a conventionally known SAW device with good TCF.

【0016】[0016]

【表1】 [Table 1]

【0017】図26及び表1から、図22(a)のSA
W装置は、ST−X水晶基板やLa 3Ga5SiO14基板
よりも大きい、1%程度の電気機械結合係数K2 が得ら
れ、同等の電気機械係合係数K2 を有するLi247
基板に比べて、音速が20%程度低いことがわかる。こ
のことは、図22(a)のSAW装置により、トランス
バーサル型SAWフィルタを構成した場合、ST−X水
晶基板やLa3Ga5SiO14基板の場合よりも低損失で
あり、Li247 基板の場合よりも小型でかつ温度に
よる周波数偏差が小さいことを意味している。
From FIG. 26 and Table 1, the SA of FIG.
The W device is an ST-X crystal substrate or La. 3GaFiveSiO14substrate
Electromechanical coupling coefficient K of about 1%, which is larger than2Got
And equivalent electromechanical engagement coefficient K2Li with2BFourO7
It can be seen that the sound velocity is about 20% lower than that of the substrate. This
That is, the SAW device in FIG.
If a Versal SAW filter is configured, ST-X water
Crystal substrate and La3GaFiveSiO14Lower loss than the substrate
Yes, Li2BFourO7Smaller and more temperature efficient than a board
This means that the frequency deviation due to it is small.

【0018】ところで、図26において、圧電薄膜とし
てZnO薄膜、弾性体基板として水晶基板を用いた場
合、図22(b)のSAW装置におけるレイリー波の電
気機械結合係数は、図22(a)及び図23(a)のS
AW装置におけるレイリー波の電気機械結合係数よりも
小さいことが示されており、この傾向は弾性体基板とし
てガラス基板を用いた場合の傾向と反している。
By the way, in FIG. 26, when a ZnO thin film is used as the piezoelectric thin film and a quartz substrate is used as the elastic substrate, the electromechanical coupling coefficient of the Rayleigh wave in the SAW device of FIG. 22 (b) is shown in FIG. 22 (a) and S in FIG. 23 (a)
It is shown that it is smaller than the electromechanical coupling coefficient of the Rayleigh wave in the AW device, and this tendency is contrary to the tendency when the glass substrate is used as the elastic substrate.

【0019】このように、図22(a)及び図23
(a)のSAW装置は、良好なTCFと大きな電気機械
結合係数を併せ持つため、これを用いることにより、移
動体通信機器の帯域フィルタなどの表面波装置の高性能
化を図ることができる。
As described above, FIG. 22 (a) and FIG.
Since the SAW device of (a) has both a good TCF and a large electromechanical coupling coefficient, it is possible to improve the performance of a surface wave device such as a bandpass filter of mobile communication equipment by using this.

【0020】[0020]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図22
(a)及び図23(a)のSAW装置においても、な
お、電気機械結合係数が不足し、表面波装置に要求され
る特性を十分に満たすことができないという問題があっ
た。移動体通信では、従来のアナログ方式からディジタ
ル方式、そして符号拡散方式との方式が移行しつつあ
る。例えば、ディジタル方式や符号拡散方式に用いられ
る中間周波数フィルタでは、低群遅延偏差と低挿入損失
が要求される。群遅延偏差の小さい表面波装置による帯
域フィルタとして、トランスバーサル型フィルタが知ら
れているが、従来の表面波基板でトランスバーサル型フ
ィルタを構成した場合、電気機械結合係数が不足し、上
記要求に答えることはできなかった。
However, as shown in FIG.
The SAW devices of FIGS. 23A and 23A also have a problem that the electromechanical coupling coefficient is insufficient and the characteristics required for the surface acoustic wave device cannot be sufficiently satisfied. In mobile communication, the conventional analog system, digital system, and code spreading system are shifting. For example, an intermediate frequency filter used in a digital system or a code spreading system requires low group delay deviation and low insertion loss. A transversal type filter is known as a bandpass filter using a surface wave device with a small group delay deviation.However, when a transversal type filter is configured with a conventional surface wave substrate, the electromechanical coupling coefficient is insufficient and the above requirements are met. I couldn't answer.

【0021】本発明の目的は、水晶基板及び圧電薄膜を
積層してなる表面波基板を用いたSAW装置において、
スプリアスが小さく、温度特性が良好であり、かつ電気
機械結合係数が大きなSAW装置を提供することにあ
る。
An object of the present invention is to provide a SAW device using a surface wave substrate formed by laminating a quartz substrate and a piezoelectric thin film,
An object of the present invention is to provide a SAW device having a small spurious characteristic, a good temperature characteristic, and a large electromechanical coupling coefficient.

【0022】[0022]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を達
成するために成されたものであり、本願の広い局面によ
れば、オイラー角(φ、θ、ψ)において、−19°<
φ<+15°、かつ、107°<θ<125°、かつ、
−10°<ψ<15°である水晶基板と、前記水晶基板
上に形成された圧電薄膜と、前記圧電薄膜に接するよう
に形成されたくし歯電極とを備え、前記圧電薄膜の膜厚
をH、表面波の波長をλとしたときに、圧電薄膜の規格
化膜厚H/λが0.05以上とされていることを特徴と
する、表面波装置が提供される。
The present invention has been made to achieve the above object, and according to a broad aspect of the present application, at an Euler angle (φ, θ, ψ), −19 ° <
φ <+ 15 °, 107 ° <θ <125 °, and
The piezoelectric thin film is provided with a quartz substrate satisfying −10 ° <ψ <15 °, a piezoelectric thin film formed on the quartz substrate, and a comb electrode formed in contact with the piezoelectric thin film. Provided is a surface wave device, wherein a normalized film thickness H / λ of the piezoelectric thin film is 0.05 or more, where λ is a wavelength of the surface wave.

【0023】好ましくは、上記水晶基板として、オイラ
ー角(φ、θ、ψ)において、φ、θ及びψが、それぞ
れ、φ=−2.5°±5°、θ=116°±5°及びψ
=+2.5°±5°の範囲の水晶基板が用いられる。
Preferably, as the crystal substrate, φ, θ and ψ at Euler angles (φ, θ, ψ) are φ = −2.5 ° ± 5 ° and θ = 116 ° ± 5 °, respectively. ψ
A quartz substrate in the range of ++ 2.5 ° ± 5 ° is used.

【0024】本発明のある特定の局面では、圧電薄膜の
規格化膜厚H/λは0.20以上とされている。本発明
の別の特定の局面では、圧電薄膜がマイナス面で前記基
板及び/またはくし歯電極に接しているように構成され
る。
In a particular aspect of the present invention, the normalized film thickness H / λ of the piezoelectric thin film is set to 0.20 or more. In another specific aspect of the present invention, the piezoelectric thin film is configured so as to contact the substrate and / or the comb-teeth electrode on the negative side.

【0025】本発明のさらに他の特定の局面では、圧電
薄膜上に形成された短絡電極がさらに備えられる。本発
明の別の特定の局面では、水晶基板のオイラー角が、図
6におけるレイリー波のパワーフロー角PFAが±2.
5°となる範囲にある。
[0025] In still another specific aspect of the present invention, a short-circuit electrode formed on the piezoelectric thin film is further provided. In another specific aspect of the present invention, the Euler angle of the quartz substrate is the power flow angle PFA of the Rayleigh wave in FIG.
It is in the range of 5 °.

【0026】本発明の他の特定の局面では、水晶基板の
オイラー角が、図7における表面波装置の周波数温度係
数TCFが±25ppm/℃となる範囲にある。本発明
の他の特定の局面では、水晶基板のオイラー角が、図7
における表面波装置の周波数温度係数TCFが±5pp
m/℃となる範囲にある。
In another specific aspect of the present invention, the Euler angle of the quartz substrate is within a range in which the temperature coefficient of frequency TCF of the surface acoustic wave device in FIG. 7 is ± 25 ppm / ° C. In another particular aspect of the present invention, the Euler angle of the quartz substrate is
Temperature coefficient TCF of the surface acoustic wave device at ± 5pp
It is in the range of m / ° C.

【0027】本発明の他の特定の局面では、水晶基板の
オイラー角が、図8におけるレイリー波の電気機械結合
係数K2 が0.8%以上となる範囲にある。本発明の別
の特定の局面では、圧電薄膜の周波数温度係数TCFが
マイナスの値を有する。
In another particular aspect of the present invention, the Euler angle of the quartz substrate is within a range in which the electromechanical coupling coefficient K 2 of the Rayleigh wave in FIG. 8 is 0.8% or more. In another specific aspect of the present invention, the temperature coefficient of frequency TCF of the piezoelectric thin film has a negative value.

【0028】本発明の別の特定の局面では、水晶基板の
オイラー角が、図18における利用しようとする表面波
と利用しない不要表面波のパワーフロー角の差ΔPFA
が±1°となる範囲にある。
In another specific aspect of the present invention, the Euler angle of the quartz substrate is the difference ΔPFA between the power flow angles of the surface wave to be used and the unnecessary surface wave not to be used in FIG.
Is within ± 1 °.

【0029】本発明のさらに他の特定の局面では、水晶
基板のオイラー角(φ、θ、ψ)のφが−35〜+35
°とされている。なお、本発明においては、水晶基板の
上述した特定のオイラー角に対して結晶学的に等価なオ
イラー角の水晶基板を用いてもよい。
In still another specific aspect of the present invention, the Euler angles (φ, θ, ψ) of the quartz substrate have a φ of −35 to +35.
It is said to be °. In the present invention, a crystal substrate having an Euler angle that is crystallographically equivalent to the above-mentioned specific Euler angle of the crystal substrate may be used.

【0030】本発明において、上記圧電薄膜は、好まし
くは、ZnO、AlN、Ta25及びCdSからなる群
から選択した1種により構成される。
In the present invention, the piezoelectric thin film is preferably made of one selected from the group consisting of ZnO, AlN, Ta 2 O 5 and CdS.

【0031】[0031]

【発明の実施の形態】図1(a)及び(b)は、本発明
の一実施例に係る表面波装置を示す平面図及び要部を拡
大して示す部分切欠正面断面図である。
1 (a) and 1 (b) are a plan view showing a surface acoustic wave device according to an embodiment of the present invention and a partially cutaway front sectional view showing an enlarged main part thereof.

【0032】表面波装置1では、水晶基板2上に、イン
ターデジタルトランスデューサ(IDT)3,4が形成
されている。IDT3,4は、それぞれ、一対のくし歯
電極3a,3b,4a,4bを有する。IDT3,4は
表面波伝搬方向において所定距離を隔てて配置されてい
る。すなわち、本実施例の表面波装置1は、周知のトラ
ンスバーサル型表面波フィルタと同様にIDT3,4が
構成されている。
In the surface acoustic wave device 1, interdigital transducers (IDTs) 3 and 4 are formed on a crystal substrate 2. Each of the IDTs 3 and 4 has a pair of comb electrodes 3a, 3b, 4a and 4b. The IDTs 3 and 4 are arranged at a predetermined distance in the surface wave propagation direction. That is, in the surface acoustic wave device 1 of this embodiment, the IDTs 3 and 4 are configured similarly to the known transversal type surface acoustic wave filter.

【0033】本実施例の特徴は、IDT3,4を覆うよ
うに、圧電薄膜5が積層されており、該圧電薄膜5の膜
厚をH、表面波波長をλとしたときに、圧電薄膜5の規
格化膜厚H/λが0.05以上とされていることにあ
り、それによって電気機械結合係数K2 が大きくされて
おり、かつ温度特性も良好とされている。これを、以下
においてより詳細に説明する。
The feature of this embodiment is that the piezoelectric thin film 5 is laminated so as to cover the IDTs 3 and 4. When the film thickness of the piezoelectric thin film 5 is H and the surface wave wavelength is λ, the piezoelectric thin film 5 is formed. The standardized film thickness H / λ is set to 0.05 or more, whereby the electromechanical coupling coefficient K 2 is increased and the temperature characteristic is also good. This will be explained in more detail below.

【0034】本願発明者らは、弾性体基板として水晶基
板を用い、該水晶基板上に圧電薄膜としてZnO薄膜を
形成してなる表面波基板を用いた表面波装置、特に前述
した図22(b)及び図23(b)に示した積層構造を
有する表面波装置の特性について、弾性体基板としてガ
ラス基板を用いた場合の傾向と反対であることに疑念を
抱き、前述した先行技術とは別の角度から検討した。
The inventors of the present application have used a quartz substrate as an elastic substrate, and a surface acoustic wave device using a surface acoustic wave substrate formed by forming a ZnO thin film as a piezoelectric thin film on the quartz substrate, in particular, FIG. ) And the characteristics of the surface acoustic wave device having the laminated structure shown in FIG. 23B, which is opposite to the tendency when the glass substrate is used as the elastic substrate, and is different from the above-mentioned prior art. Considered from the angle.

【0035】図2及び図3は、圧電薄膜としてZnO薄
膜、弾性体基板としてオイラー角(0、119°4
5′、35°)のX伝搬水晶基板を用いた場合の、図2
2(a),(b)及び図23(a),(b)の構造を有
する各SAW装置を伝搬するレイリー波における、Zn
O薄膜の規格化された厚みと、電気機械結合係数との関
係を示し、図4及び図5は、レイリー波近傍に発生する
スプリアス波における、ZnO薄膜の規格化された厚み
と電気機械結合係数の関係を示す。
2 and 3 show a ZnO thin film as the piezoelectric thin film and an Euler angle (0, 119 ° 4) as the elastic substrate.
5 ', 35 °) X-propagation quartz substrate is used, as shown in FIG.
Zn in Rayleigh waves propagating through the SAW devices having the structures of 2 (a), (b) and FIGS. 23 (a), (b).
The relationship between the normalized thickness of the O thin film and the electromechanical coupling coefficient is shown. FIGS. 4 and 5 show the normalized thickness and electromechanical coupling coefficient of the ZnO thin film in spurious waves generated near the Rayleigh wave. Shows the relationship.

【0036】なお、図2及び図4では、ZnO薄膜のオ
イラー角は(0°、0°、0°)とし、図3及び図5で
は、ZnO薄膜のオイラー角は(0°、180°、0
°)とし、ZnO薄膜の極性を反転している。
2 and 4, the Euler angles of the ZnO thin film are (0 °, 0 °, 0 °), and in FIGS. 3 and 5, the Euler angles of the ZnO thin film are (0 °, 180 °, 0
°) to invert the polarity of the ZnO thin film.

【0037】ここで、図2〜図5の結果は、上記先行技
術に記載のcambellらの手法ではなく、文献(電
子通信学会論文誌Vol.J68−C Nol(198
5)21〜27頁)に提案されている有限要素法を利用
して求め、電気機械結合係数K2 は、上記有限要素法に
より自由表面の音速Vfと、短絡表面の音速Vmとを導
出し、下記の式(1)により求めた。
The results shown in FIGS. 2 to 5 are not obtained by the method of cambell et al. Described in the above-mentioned prior art, but in the literature (Journal of the Institute of Electronics and Communication Engineers, Vol. J68-C Nol (198).
5) Obtained using the finite element method proposed on pages 21 to 27), the electromechanical coupling coefficient K 2 is obtained by deriving the sound velocity Vf on the free surface and the sound velocity Vm on the short-circuited surface by the finite element method. Was calculated by the following formula (1).

【0038】 K2 =2×(Vf−Vm)/Vf…式(1) 図2〜図5において、図22(b)のSAW装置のレイ
リー波のZnO薄膜の厚さが0.05λを超えると、Z
nO薄膜を形成しない場合に比べて電気機械結合係数K
2 は大きくなる。
K 2 = 2 × (Vf−Vm) / Vf (1) In FIGS. 2 to 5, the thickness of the Rayleigh wave ZnO thin film of the SAW device of FIG. 22B exceeds 0.05λ. And Z
Electromechanical coupling coefficient K compared to the case where no nO thin film is formed
2 becomes larger.

【0039】また、上記ZnO薄膜の厚みが0.20λ
〜0.24λの範囲を超えると、図22(b)のSAW
装置のレイリー波の電気機械結合係数K2 は、図22
(a)及び図23(a)及び(b)のSAW装置のレイ
リー波の電気機械係合決数K2よりも大きくなる。特
に、ZnO薄膜の厚みが0.5λ付近では、図22
(a)のSAW装置のレイリー波の電気機械結合係数の
3倍に達する。
The thickness of the ZnO thin film is 0.20λ.
When the range of 0.24λ is exceeded, the SAW of FIG.
The electromechanical coupling coefficient K 2 of the Rayleigh wave of the device is shown in FIG.
It becomes larger than the electromechanical engagement decision number K 2 of the Rayleigh wave of the SAW device of (a) and FIGS. 23 (a) and (b). In particular, when the thickness of the ZnO thin film is around 0.5λ, as shown in FIG.
It reaches three times the electromechanical coupling coefficient of the Rayleigh wave of the SAW device of (a).

【0040】また、ZnO薄膜の厚みが0.27λ〜
0.31λの範囲を超えると、図23(b)のSAW装
置のレイリー波の電気機械結合係数は、図22(a)及
び図23(a)のSAW装置におけるレイリー波の電気
機械結合係数よりも大きくなる。
The ZnO thin film has a thickness of 0.27λ
Beyond the range of 0.31λ, the electromechanical coupling coefficient of the Rayleigh wave in the SAW device of FIG. 23 (b) is greater than the electromechanical coupling coefficient of the Rayleigh wave in the SAW device of FIGS. 22 (a) and 23 (a). Also grows.

【0041】以上の計算結果は、弾性体基板としてガラ
ス基板を用いた場合の図24の結果と同様であり、図2
5に示した前述した文献1における理論値とは傾向が異
なる。
The above calculation results are similar to the results of FIG. 24 when a glass substrate is used as the elastic substrate.
The tendency is different from the theoretical value in Reference 1 shown in FIG.

【0042】また、ZnO薄膜のオイラー角を(0°、
0°、0°)とした場合は、ZnO薄膜のオイラー角を
(0°、180°、0°)とした場合よりも、レイリー
波の電気機械結合係数K2 は大きく、スプリアスの電気
機械結合係数K2 が小さい傾向がある。
The Euler angle of the ZnO thin film is (0 °,
0 °, 0 °) has a larger electromechanical coupling coefficient K 2 of the Rayleigh wave than the case where the Euler angle of the ZnO thin film is (0 °, 180 °, 0 °), and electromechanical coupling of spurious The coefficient K 2 tends to be small.

【0043】以上の計算により、図22(b)及び図2
3(b)の構造のSAW表面波装置を、水晶基板上にZ
nO薄膜を形成してなる表面波基板を用いることによ
り、電気機械結合係数K2 を大幅に高め得ることがわか
る。
By the above calculation, FIG. 22 (b) and FIG.
A SAW surface acoustic wave device having a structure of 3 (b) is mounted on a quartz substrate by Z
It is understood that the electromechanical coupling coefficient K 2 can be significantly increased by using the surface acoustic wave substrate formed with the nO thin film.

【0044】ところで、表面波基板の代表的な評価項目
としては、電気機械結合係数K2 だけでなく、パワーフ
ロー角PFA及び周波数温度特性TCFが挙げられる。
また、圧電薄膜としてZnO薄膜を、弾性体基板として
水晶基板を用いた図22(a)〜図23(b)に示した
各積層構造を有するSAW装置では、レイリー波の11
0%程度の音速を持つスプリアス波が生じる。従って、
スプリアス波の電気機械結合係数KSP 2 も重要な評価項
目となる。
By the way, representative evaluation items of the surface acoustic wave substrate include not only the electromechanical coupling coefficient K 2, but also the power flow angle PFA and the frequency temperature characteristic TCF.
Further, in the SAW device having each laminated structure shown in FIGS. 22A to 23B in which the ZnO thin film is used as the piezoelectric thin film and the quartz substrate is used as the elastic substrate, the Rayleigh wave of 11
A spurious wave having a sound velocity of about 0% is generated. Therefore,
The electromechanical coupling coefficient K SP 2 of spurious waves is also an important evaluation item.

【0045】すなわち、表面波基板では、PFA、TC
F及びKSP 2 が小さいことが望ましい。そこで、弾性体
基板として水晶基板を用い、圧電薄膜としてZnO薄膜
を用いた図22(b)の構造、すなわち図1(b)と同
じ構造のSAW装置において、水晶基板のオイラー角
(0°、θ、ψ)及びZnO薄膜の厚み、レイリー波の
パワーフロー角PFA、周波数温度係数TCF、レイリ
ー波の電気機械結合係数K 2 と、スプリアス波の電気機
械結合係数KSP 2 との関係を、有限要素法を用いて計算
した。結果を、図6〜図9、図10〜図13及び図14
〜図17を参照して説明する。
That is, in the surface wave substrate, PFA, TC
F and KSP 2Is desired to be small. So the elastic body
A quartz substrate is used as the substrate, and a ZnO thin film is used as the piezoelectric thin film.
The structure of FIG. 22 (b) using the same as that of FIG. 1 (b).
In the SAW device of the same structure, the Euler angle of the quartz substrate
(0 °, θ, ψ) and ZnO thin film thickness, Rayleigh wave
Power flow angle PFA, frequency temperature coefficient TCF, Rayleigh
-Wave electromechanical coupling coefficient K 2And a spurious wave electric machine
Mechanical coupling coefficient KSP 2Calculate the relationship with and using the finite element method
did. The results are shown in FIG. 6 to FIG. 9, FIG. 10 to FIG. 13 and FIG.
~ It demonstrates with reference to FIG.

【0046】図6〜図9は、ZnO/Al/水晶基板を
伝搬する表面波の基板方位依存性を示す図であり、この
場合ZnOの規格化膜厚は0.20λとされている。図
6はレイリー波のパワーフロー角、図7はレイリー波の
周波数温度係数TCF、図8はレイリー波の電気機械結
合係数K2 を、図9はスプリアス波の電気機械結合係数
SP 2 の方位依存性をそれぞれ示す。
FIGS. 6 to 9 are views showing the substrate orientation dependence of the surface wave propagating in the ZnO / Al / quartz substrate. In this case, the normalized film thickness of ZnO is 0.20λ. 6 shows the power flow angle of the Rayleigh wave, FIG. 7 shows the frequency temperature coefficient TCF of the Rayleigh wave, FIG. 8 shows the electromechanical coupling coefficient K 2 of the Rayleigh wave, and FIG. 9 shows the direction of the electromechanical coupling coefficient K SP 2 of the spurious wave. Show each dependency.

【0047】図6〜図9の等高線は、それぞれ、上記パ
ワーフロー角PFA、周波数温度係数TCF、電気機械
結合係数K2 及びKSP 2 が同じ部分であることを意味す
る。図10〜図13及び図14〜図17も同様の結果を
示すものであるが、図10〜図13はZnO膜の規格化
膜厚が0.25λとされており、図14〜図17では、
ZnO膜の規格化膜厚が0.30λとされている。
The contour lines in FIGS. 6 to 9 mean that the power flow angle PFA, frequency temperature coefficient TCF, electromechanical coupling coefficients K 2 and K SP 2 are the same portion, respectively. 10 to 13 and FIGS. 14 to 17 show similar results, the normalized film thickness of the ZnO film is 0.25λ in FIGS. 10 to 13, and in FIGS. ,
The normalized film thickness of the ZnO film is 0.30λ.

【0048】図6〜図17において、斜線が交差してい
るハッチングで示す各矢印Xで示す領域は、電気機械結
合係数K2 が小さいなどの理由により当初は、計算値が
得られなかった条件である。図6、図10、図14及び
図7、図11、図15におけるPFA及びTCFは下記
の式(2)及び(3)によりそれぞれ求めた値である。
In FIGS. 6 to 17, the area indicated by each arrow X indicated by hatching where the diagonal lines intersect is a condition in which the calculated value cannot be obtained initially because of the small electromechanical coupling coefficient K 2. Is. PFA and TCF in FIG. 6, FIG. 10, FIG. 14 and FIG. 7, FIG. 11, and FIG. 15 are values obtained by the following equations (2) and (3), respectively.

【0049】 PFA=tan-1(Vf-1×∂Vf/∂ψ)…式(2) TCF=Vf-1×∂Vf/∂T−α…式(3) 式(2)において、ψは表面波の伝搬方向(度)、Tは
温度(℃)、αは表面波の伝搬方向における熱膨張係数
を示す。
PFA = tan −1 (Vf −1 × ∂Vf / ∂ψ) Equation (2) TCF = Vf −1 × ∂Vf / ∂T−α Equation (3) In Equation (2), ψ is The propagation direction (degrees) of the surface wave, T is the temperature (° C.), and α is the coefficient of thermal expansion in the propagation direction of the surface wave.

【0050】図6、図10及び図14より、パワーフロ
ー角PFAが、−2.5〜+2.5°と小さい条件は、
図6の太線Y1,Y2で囲まれた斜線のハッチングを付
した領域であることがわかる。
From FIG. 6, FIG. 10 and FIG. 14, the condition that the power flow angle PFA is as small as −2.5 to + 2.5 ° is
It can be seen that the region is a hatched region surrounded by thick lines Y1 and Y2 in FIG.

【0051】また、図7、図11、図15より、周波数
温度係数TCFが、−25〜+25ppm/℃と小さい
条件は、図7の線T1,T2で囲まれており、かつ斜線
のハッチングを付して示した領域であることがわかる。
特に、Li247 基板よりも小さい−5〜+5ppm
/℃となる条件は、図7の線T3,T4、図11の線T
5,T6、図15の線T7,T8で囲まれた領域である
ことがわかる。
Further, from FIGS. 7, 11 and 15, the condition that the frequency temperature coefficient TCF is as small as −25 to +25 ppm / ° C. is surrounded by lines T1 and T2 in FIG. 7 and hatched. It can be seen that it is the area indicated by the attachment.
Especially, -5 to +5 ppm, which is smaller than that of the Li 2 B 4 O 7 substrate.
/ ° C., the conditions are lines T3 and T4 in FIG. 7 and line T in FIG.
It can be seen that the region is surrounded by 5, T6 and lines T7, T8 in FIG.

【0052】また、電気機械結合係数K2 は、前述のよ
うにZnO膜厚を0.05λ以上とすればZnO薄膜を
形成しない場合に比べて大きくできるが、オイラー角を
調整することでさらなる改善が可能となる。例えば、図
8において、太線Kで囲んだ範囲は結合係数が0.8%
以上となり、従来の図22(a)のSAW装置の結合係
数と同等もしくはそれ以上の値を示す。ZnO膜厚を増
加すると全てのオイラー角で結合係数が増加するが、特
定の膜厚において、結合係数の大きい範囲は図8の太線
Kで囲まれた範囲となる。
Further, the electromechanical coupling coefficient K 2 can be increased as compared with the case where the ZnO thin film is not formed when the ZnO film thickness is 0.05λ or more as described above, but is further improved by adjusting the Euler angle. Is possible. For example, in FIG. 8, the coupling coefficient is 0.8% in the range surrounded by the thick line K.
As described above, a value equal to or higher than the coupling coefficient of the conventional SAW device of FIG. Although the coupling coefficient increases at all Euler angles as the ZnO film thickness increases, the range where the coupling coefficient is large is the range surrounded by the thick line K in FIG. 8 at a specific film thickness.

【0053】さらに、図9、図13及び図17から、ス
プリアス波の電気機械結合係数KSP 2 が0〜0.1と小
さい条件は、太線S1,S2,S3で囲まれた領域であ
ることがわかる。
Further, from FIG. 9, FIG. 13 and FIG.
Electromechanical coupling coefficient K for pre-stressSP 2Is as small as 0-0.1
The condition is that the area is surrounded by thick lines S1, S2, S3.
I understand that

【0054】表面波の反射を生じないダブル電極のみで
IDTを構成した場合、CDMA−IFフィルタなどで
要求される相対挿入損失30dB以下にスプリアス応答
を抑制するには、電気機械結合係数KSP 2 は上記のよう
に0.1%以下とする必要がある。ここで、相対挿入損
失とはレイリー波応答の挿入損失とスプリアス波応答の
挿入損失との差である。
When the IDT is composed of only double electrodes that do not generate surface wave reflection, in order to suppress the spurious response below the relative insertion loss of 30 dB required by the CDMA-IF filter or the like, the electromechanical coupling coefficient K SP 2 Must be 0.1% or less as described above. Here, the relative insertion loss is the difference between the insertion loss of the Rayleigh wave response and the insertion loss of the spurious wave response.

【0055】また、本願発明者らは、スプリアス波の反
射係数はレイリー波の反射係数の10倍以上であること
を実験により確認した。このため、表面波の反射を生じ
るシングル電極や一方向性電極などでIDTを構成した
場合、スプリアス波は表面波の反射係数が大きいため、
IDT単体で共振動作を起こし、僅かな電気機械結合係
数KSP 2 でも、帯域外に大きなスプリアスを生じる。
Further, the inventors of the present application have confirmed by experiments that the reflection coefficient of spurious waves is 10 times or more the reflection coefficient of Rayleigh waves. Therefore, when the IDT is composed of a single electrode or a unidirectional electrode that causes reflection of surface waves, spurious waves have a large reflection coefficient of surface waves.
Resonance operation occurs in the IDT alone, and even a small electromechanical coupling coefficient K SP 2 causes a large spurious wave outside the band.

【0056】図28は、アメリカ合衆国特許第4162
465号に開示されているλ/16幅のストリップと3
λ/16λ幅の2本のストリップを半波長区間に配置し
た一方向性電極を、入力側及び出力側にそれぞれ100
対づつ配置したときの、スプリアス波の電気機械結合係
数KSP 2 とスプリアス波の相対挿入損失との関係を示
す。このとき、ZnO薄膜の厚みは、0.3λ、Alか
らなる電極の厚みは0.02λ、水晶基板オイラー角は
(0°、116°、0°)である。
FIG. 28 shows US Pat. No. 4,162.
Λ / 16 width strip and 3 disclosed in US Pat.
A unidirectional electrode in which two strips each having a λ / 16λ width are arranged in a half-wavelength section is provided with 100
The relationship between the electromechanical coupling coefficient K SP 2 of spurious waves and the relative insertion loss of spurious waves when arranged in pairs is shown. At this time, the thickness of the ZnO thin film is 0.3λ, the thickness of the electrode made of Al is 0.02λ, and the crystal substrate Euler angles are (0 °, 116 °, 0 °).

【0057】図28から、スプリアス応答を相対挿入損
失30dB以下に抑制するには、電気機械結合係数KSP
2 を0.008%以下に抑制する必要があることがわか
る。そこで、本願発明者は、水晶基板のオイラー角
(φ、θ、ψ)を種々変更して、スプリアス波を抑制し
得る範囲を実験により確かめた。結果を図29〜図31
を参照して説明する。なお、ここでは、ZnO薄膜の厚
みは0.3λ、Alからなる電極厚みは0.02λとし
た。
From FIG. 28, in order to suppress the spurious response to a relative insertion loss of 30 dB or less, the electromechanical coupling coefficient K SP
It is understood that it is necessary to suppress 2 to 0.008% or less. Therefore, the inventor of the present application experimentally confirmed the range in which spurious waves can be suppressed by variously changing the Euler angles (φ, θ, ψ) of the quartz substrate. The results are shown in FIGS.
Will be described with reference to. Here, the thickness of the ZnO thin film was 0.3λ and the thickness of the electrode made of Al was 0.02λ.

【0058】図29は、スプリアス波の電気機械結合係
数KSP 2 とアルミ膜厚との基板方位θとの関係を示す。
スプリアス波の電気機械結合係数KSP 2 を0.008%
以下とするには、図29より、基板方位θを、107°
<θ<125°とすればよいことがわかる。また、好ま
しくは、θは、116°±5°とされ、その場合には、
スプリアス波の電気機械結合係数KSP 2 が0.005%
以下となる。
FIG. 29 shows the relationship between the electromechanical coupling coefficient K SP 2 of spurious waves and the substrate orientation θ of the aluminum film thickness.
Spurious wave electromechanical coupling coefficient K SP 2 is 0.008%
In order to set the following, from FIG. 29, the substrate orientation θ is set to 107 °
It can be seen that it is sufficient to set <θ <125 °. Further, preferably, θ is set to 116 ° ± 5 °, and in that case,
Electromechanical coupling coefficient K SP 2 of spurious waves is 0.005%
It becomes the following.

【0059】また、図30はスプリアス波の電気機械結
合係数KSP 2 と基板方位φとの関係を示す。図30よ
り、スプリアス波の電気機械結合係数KSP 2 を0.00
8%以下とするには、基板方位φを、−19°〜+15
°の範囲とすればよいことがわかる。また、好ましく
は、φを、−2.5°±5°の範囲すれば、スプリアス
波の電気機械結合係数KSP 2 を0.005%以下とし得
ることがわかる。
FIG. 30 shows the relationship between the electromechanical coupling coefficient K SP 2 of spurious waves and the substrate orientation φ. From FIG. 30, the electromechanical coupling coefficient K SP 2 of the spurious wave is 0.00
In order to make it 8% or less, the substrate orientation φ should be −19 ° to +15.
It turns out that the range should be in the range of °. Further, it is preferable that the electromechanical coupling coefficient K SP 2 of spurious waves can be 0.005% or less when φ is set in the range of −2.5 ° ± 5 °.

【0060】図31は、スプリアス波の電気機械結合係
数KSP 2 と伝搬方位ψとの関係を示す。図31より、ス
プリアス波の電気機械結合係数KSP 2 を0.008%以
下とするには、伝搬方位ψを、−10°〜+15°とす
ればよいことがわかる。また、好ましくは、ψを、+
2.5°±5°の範囲とすれば、スプリアス波の電気機
械結合係数KSP 2 を0.005%以下とし得ることがわ
かる。
FIG. 31 shows the relationship between the electromechanical coupling coefficient K SP 2 of spurious waves and the propagation direction ψ. From FIG. 31, it can be seen that the propagation direction ψ may be set to −10 ° to + 15 ° in order to set the electromechanical coupling coefficient K SP 2 of the spurious wave to 0.008% or less. Also, preferably, ψ is +
It is understood that the electromechanical coupling coefficient K SP 2 of spurious waves can be set to 0.005% or less when the range is 2.5 ° ± 5 °.

【0061】表2は、λ/16幅のストリップと3λ/
16λ幅の2本のストリップを半波長区間に配置した一
方向性電極を、入力側及び出力側にそれぞれ40対づつ
配置した場合の実験値を示す。
Table 2 shows a strip of λ / 16 width and 3λ /
The experimental values are shown when 40 pairs of unidirectional electrodes each having two strips of 16λ width arranged in a half wavelength section are arranged on the input side and the output side respectively.

【0062】[0062]

【表2】 [Table 2]

【0063】なお、図28〜図31に示したようにスプ
リアス波の電気機械結合係数KSP 2を低くする効果は、
図1(b)の構造だけでなく、図22(a)に示すよう
に圧電薄膜上にくし歯電極を形成した構造においても発
揮されることが確かめられている。従って、本発明で
は、くし歯電極は圧電薄膜と接するように形成されれば
よい。
The effect of lowering the electromechanical coupling coefficient K SP 2 of spurious waves as shown in FIGS. 28 to 31 is as follows.
It has been confirmed that not only the structure shown in FIG. 1B but also the structure in which a comb electrode is formed on a piezoelectric thin film as shown in FIG. Therefore, in the present invention, the comb-teeth electrode may be formed in contact with the piezoelectric thin film.

【0064】従って、水晶基板上に圧電薄膜が形成され
ており、該圧電薄膜と接するようにくし歯電極が形成さ
れている表面波装置において、上記水晶基板のオイラー
角を、上述した各範囲に設定することにより、PFA、
TCF及びKSP 2 が小さく、レイリー波の電気機械結合
係数K2 が大きい表面波装置を提供し得ることがわか
る。
Therefore, in the surface acoustic wave device in which the piezoelectric thin film is formed on the quartz substrate and the comb-teeth electrode is formed so as to be in contact with the piezoelectric thin film, the Euler angles of the quartz substrate are set to the above-mentioned ranges. By setting, PFA,
It can be seen that a surface wave device having a small TCF and K SP 2 and a large electromechanical coupling coefficient K 2 for Rayleigh waves can be provided.

【0065】次に、具体的な実験例につき説明する。と
ころで、パワーフロー角とは、表面波の位相速度の方向
と群速度の方向の差を示す角度であり、パワーフロー角
が存在する場合、表面波のエネルギーはくし歯電極の電
極指の垂線方向に対し、パワーフロー角だけずれて伝搬
する。このときの表面波エネルギーの損失LPFA は、下
記の式(4)で表される。
Next, a concrete experimental example will be described. By the way, the power flow angle is an angle showing the difference between the direction of the phase velocity of the surface wave and the direction of the group velocity, and when the power flow angle exists, the energy of the surface wave is in the direction normal to the electrode finger of the comb electrode. On the other hand, they propagate with a power flow angle offset. The surface wave energy loss L PFA at this time is expressed by the following equation (4).

【0066】 LPFA =10×log10〔{W−tan(PFA)}/W〕 (dB/λ) …式(4) 式(4)において、Wは表面波の波長をλで規格化され
たくし歯電極の交差幅を示す。
L PFA = 10 × log 10 [{W-tan (PFA)} / W] (dB / λ) Equation (4) In Equation (4), W is the wavelength of the surface wave normalized by λ. The cross width of the comb-teeth electrode is shown.

【0067】従って、前述したように、表面波基板では
パワーフロー角PFAは0°であることが望ましい。し
かしながら、PFAが存在する場合、くし歯電極の設計
難度は高くなるが、図21に示すように、表面波基板1
1上におけるくし歯電極12の電極指配置角θ
strip と、PFAとを一致させることにより、θstrip
とPFAとの差に起因する挿入損失の劣化を抑制するこ
とができる。反対に、電極指の配置角度とPFAが異な
っていると、挿入損失は劣化することになる。
Therefore, as described above, the power flow angle PFA is preferably 0 ° in the surface acoustic wave substrate. However, in the presence of PFA, the degree of difficulty in designing the comb-teeth electrode increases, but as shown in FIG.
Electrode finger arrangement angle θ of the comb-teeth electrode 12 on 1
By matching strip and PFA, θ strip
It is possible to suppress the deterioration of the insertion loss due to the difference between PFA and PFA. On the contrary, if the arrangement angle of the electrode fingers and the PFA are different, the insertion loss will be deteriorated.

【0068】本発明に係る表面波基板では、レイリー波
の110%程度の音速を有するスプリアス波が存在す
る。電極指配置角度θstripを、レイリー波のパワーフ
ロー角PFAと一致させた上記くし歯電極では、レイリ
ー波とスプリアス波のパワーフロー角の差をΔPFAと
すると、ΔPFAに起因するスプリアス波の損失LPFAS
P は式(4)と同様に、下記の式(5)により表され
る。
In the surface acoustic wave substrate according to the present invention, there are spurious waves having a sound velocity of about 110% of Rayleigh waves. In the above comb-shaped electrode in which the electrode finger arrangement angle θ strip is matched with the power flow angle PFA of the Rayleigh wave, if the difference between the power flow angles of the Rayleigh wave and the spurious wave is ΔPFA, the loss L of the spurious wave due to ΔPFA is L. PFAS
P is represented by the following equation (5), like the equation (4).

【0069】 LPFASP =10×log10〔{W−tan(ΔPFA)}/W〕 (dB/λ )…式(5) 式(5)より、ΔPFAを大きくすることにより、スプ
リアス波の応答を抑圧し得ることがわかる。例えば、W
=10λのくし歯電極において、表面波が200λ伝搬
すると、ΔPFAが1°の場合、1.5dB程度スプリ
アス波を抑圧することができる。
L PFASP = 10 × log 10 [{W-tan (ΔPFA)} / W] (dB / λ) Equation (5) From Equation (5), by increasing ΔPFA, the response of the spurious wave is increased. It turns out that it can be suppressed. For example, W
When the surface wave propagates 200λ in the comb electrode of = 10λ, the spurious wave can be suppressed by about 1.5 dB when ΔPFA is 1 °.

【0070】図18〜図20は、ΔPFAの基板依存性
を示す図である。図18〜図20は、図6〜図17の場
合と同様に、ZnO/Al/水晶基板の構造のSAW装
置において、ZnO膜の厚みを0.20λ、0.25λ
及び0.30λとした場合のそれぞれΔPFAの基板依
存性を示す。図18〜図20における等高線は、ΔPF
Aが同じ値であることを示し、図18〜図20より、Δ
PFAが±1°以上となる条件は、図18の線Pである
ことがわかる。
18 to 20 are diagrams showing the substrate dependence of ΔPFA. Similar to FIGS. 6 to 17, FIGS. 18 to 20 show ZnO film thicknesses of 0.20λ and 0.25λ in a SAW device having a ZnO / Al / quartz substrate structure.
And 0.30λ respectively show the substrate dependence of ΔPFA. The contour lines in FIGS. 18 to 20 are ΔPF.
It is shown that A has the same value, and from FIGS.
It can be seen that the condition under which PFA is ± 1 ° or more is the line P in FIG.

【0071】図27はZnOの規格化膜厚が0.3λ、
オイラー角(φ、117°、0°)である場合のレイリ
ー波の電気機械結合係数K2とスプリアス波の電気機械
結合係数Ksp 2の基板方位φ依存性である。図27より
スプリアス波の電気機械結合係数Ksp 2が0〜0.1%
と小さい条件はφが−35°〜+35°、+85°〜+
155°であることがわかる。
In FIG. 27, the normalized film thickness of ZnO is 0.3λ,
It is the substrate orientation φ dependence of the electromechanical coupling coefficient K 2 of the Rayleigh wave and the electromechanical coupling coefficient K sp 2 of the spurious wave when the Euler angle is (φ, 117 °, 0 °). From FIG. 27, the electromechanical coupling coefficient K sp 2 of spurious waves is 0 to 0.1%.
For small conditions, φ is -35 ° to + 35 °, + 85 ° to +
It can be seen that it is 155 °.

【0072】本発明の基本原理は、前述した文献1に記
載のように、周波数温度特性TCFがプラスの値を有す
るカット角及び伝搬方向の水晶基板上に、TCFがマイ
ナスの値を有する圧電薄膜を形成することにより、水晶
基板の温度特性と圧電薄膜の温度特性とを相殺し、良好
な周波数温度特性を得ることにある。従って、好ましく
は、上記圧電薄膜としては、TCFがマイナスの値を有
するものが用いられる。
The basic principle of the present invention is, as described in the above-mentioned document 1, a piezoelectric thin film having a negative value of TCF on a quartz substrate having a cut angle and a propagation direction in which the frequency-temperature characteristic TCF has a positive value. By forming the, the temperature characteristic of the quartz substrate and the temperature characteristic of the piezoelectric thin film are canceled to obtain a good frequency temperature characteristic. Therefore, as the piezoelectric thin film, one having a negative TCF value is preferably used.

【0073】なお、上記実施例では、圧電薄膜として、
ZnO薄膜を形成した場合につき説明したが、ZnO薄
膜の他、TCFがプラスである圧電薄膜、例えばAl
N、Ta25 またはCdSなどからなる圧電薄膜を用
いてもよい。
In the above embodiment, as the piezoelectric thin film,
Although the case of forming a ZnO thin film has been described, in addition to the ZnO thin film, a piezoelectric thin film having a positive TCF, for example, Al
A piezoelectric thin film made of N, Ta 2 O 5 or CdS may be used.

【0074】さらに、水晶基板については、圧電薄膜が
積層される側の面がプラス面及びマイナス面のいずれで
あってもよい。また、水晶基板上に圧電薄膜を形成した
場合の弾性表面波は、若干SH方向の変位成分を有する
ことがあるが、本願明細書においては、便宜上、このよ
うにレイリー波が変形した弾性表面波を含めてレイリー
波と称していることを指摘しておく。
Further, in the quartz substrate, the surface on which the piezoelectric thin films are laminated may be either a positive surface or a negative surface. Further, the surface acoustic wave when the piezoelectric thin film is formed on the quartz substrate may have a slight displacement component in the SH direction, but in the present specification, for the sake of convenience, the surface acoustic wave in which the Rayleigh wave is deformed in this way is used. It is pointed out that it is called a Rayleigh wave including.

【0075】また、本願に示した計算値はZnO薄膜の
緻密性が良好な条件での計算値である。ZnO膜の緻密
性が低い場合は、ZnO膜の膜厚が薄い場合の計算値と
近い値となることを指摘しておく。
Further, the calculated values shown in the present application are calculated under the condition that the denseness of the ZnO thin film is good. It should be pointed out that when the density of the ZnO film is low, the value is close to the calculated value when the film thickness of the ZnO film is thin.

【0076】[0076]

【発明の効果】本発明に係る表面波装置では、オイラー
角(φ、θ、ψ)が、上記特定の範囲にある水晶基板上
に圧電薄膜が形成されており、該圧電薄膜に接するよう
にくし歯電極が形成されており、圧電薄膜の規格化膜厚
H/λが0.05以上とされているので、スプリアスの
電気機械結合係数が小さく、従ってスプリアスを効果的
に抑圧することができ、レイリー波の電気機械結合係数
2 が大きい表面波装置を提供することができる。
In the surface acoustic wave device according to the present invention, the piezoelectric thin film is formed on the quartz substrate having the Euler angles (φ, θ, ψ) within the above specific range, and the piezoelectric thin film is in contact with the piezoelectric thin film. Since the comb-teeth electrode is formed and the standardized film thickness H / λ of the piezoelectric thin film is 0.05 or more, the electromechanical coupling coefficient of spurious is small, and therefore spurious can be suppressed effectively. It is possible to provide a surface wave device having a large electromechanical coupling coefficient K 2 of Rayleigh waves.

【0077】また、本発明において、特に、水晶基板の
オイラー角において、φが−2.5°±5°、θが11
6°±5°及びψが+2.5°±5°の範囲にある場合
には、スプリアスの電気機械結合係数を0.005%以
下とすることができ、より一層効果的にスプリアスを抑
圧することができる。
In the present invention, in particular, φ is −2.5 ° ± 5 ° and θ is 11 at the Euler angle of the quartz substrate.
When 6 ° ± 5 ° and ψ are in the range of + 2.5 ° ± 5 °, the electromechanical coupling coefficient of spurious can be set to 0.005% or less, and spurious can be suppressed more effectively. be able to.

【0078】特に、圧電薄膜の規格化膜厚H/λが0.
20以上の場合には、レイリー波の電気機械結合係数K
2 をより一層大きくすることができる。圧電薄膜がマイ
ナス面で、水晶基板及び/またはくし歯電極に接してい
る場合には、すなわち圧電薄膜のプラス面が上面となる
ように構成することにより、電気機械結合係数K2 をさ
らに大きくすることができる。
In particular, the normalized film thickness H / λ of the piezoelectric thin film is 0.
In case of 20 or more, the electromechanical coupling coefficient K of Rayleigh wave
2 can be made even larger. When the piezoelectric thin film has a negative surface and is in contact with the quartz substrate and / or the comb-teeth electrode, that is, by configuring the positive surface of the piezoelectric thin film to be the upper surface, the electromechanical coupling coefficient K 2 is further increased. be able to.

【0079】また、圧電薄膜上に短絡電極がさらに形成
されていてもよく、その場合においても、本発明に従っ
て電気機械結合係数K2 の大きな表面波装置を構成する
ことができる。
Further, a short-circuit electrode may be further formed on the piezoelectric thin film, and even in that case, a surface acoustic wave device having a large electromechanical coupling coefficient K 2 can be constructed according to the present invention.

【0080】また、水晶基板のオイラー角が、図6の線
Y1,Y2で囲まれた範囲にある場合には、パワーフロ
ー角を±2.5°とすることができる。水晶基板のオイ
ラー角が、図7の線T1,T2で囲まれた範囲の場合に
は、表面波装置の周波数温度係数TCFを±25ppm
/℃とすることができ、温度依存性の少ない表面波装置
を提供することができる。特に、水晶基板のオイラー角
が図7の線T3,T4で囲まれた範囲にある場合には、
表面波装置の周波数温度係数TCFを±5ppm/℃と
することができる。
When the Euler angle of the quartz substrate is in the range surrounded by the lines Y1 and Y2 in FIG. 6, the power flow angle can be set to ± 2.5 °. When the Euler angle of the quartz substrate is in the range surrounded by the lines T1 and T2 in FIG. 7, the frequency temperature coefficient TCF of the surface acoustic wave device is ± 25 ppm.
It is possible to provide a surface acoustic wave device having a low temperature dependency. Especially when the Euler angle of the quartz substrate is in the range surrounded by the lines T3 and T4 in FIG.
The frequency temperature coefficient TCF of the surface acoustic wave device can be ± 5 ppm / ° C.

【0081】さらに、水晶基板のオイラー角が、図8の
線Kで囲まれた範囲にある場合には、レイリー波の電気
機械結合係数K2 を0.8%以上とすることができる。
圧電薄膜の周波数温度係数TCFがマイナスの値を有す
る場合には、水晶基板の周波数温度係数と相殺されて、
温度依存性の少ない表面波装置を容易に構成することが
できる。
Further, when the Euler angle of the quartz substrate is in the range surrounded by the line K in FIG. 8, the electromechanical coupling coefficient K 2 of the Rayleigh wave can be 0.8% or more.
When the frequency temperature coefficient TCF of the piezoelectric thin film has a negative value, it is offset by the frequency temperature coefficient of the quartz substrate,
It is possible to easily configure a surface acoustic wave device having little temperature dependence.

【0082】水晶基板のオイラー角が、図18の線Pで
囲まれた範囲にある場合には、利用しようとする表面波
と利用しない不要表面波とのパワーフロー角の差ΔPF
Aが±1°の範囲とされるので、特性に優れた表面波装
置を提供することができる。特に、隣り合うIDT間の
距離L11が、IDTの電極指交差幅をWとしたときに、
11>W/tan(ΔPFA)である場合には、不要表
面波の影響をより効果的に抑制することができる。
When the Euler angle of the quartz substrate is in the range surrounded by the line P in FIG. 18, the difference ΔPF in power flow angle between the surface wave to be used and the unnecessary surface wave not to be used.
Since A is in the range of ± 1 °, it is possible to provide a surface acoustic wave device having excellent characteristics. In particular, when the distance L 11 between adjacent IDTs is W where the electrode finger crossing width of the IDT is,
When L 11 > W / tan (ΔPFA), the influence of unnecessary surface waves can be suppressed more effectively.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】(a)及び(b)は、本発明の一実施例に係る
表面波装置を説明するための概略構成図であり、(a)
は平面図、(b)は要部断面図。
1A and 1B are schematic configuration diagrams for explaining a surface acoustic wave device according to an embodiment of the present invention, and FIG.
Is a plan view and (b) is a cross-sectional view of a main part.

【図2】各種積層構造のSAW装置においてオイラー角
(0°、119.75°、35°)の水晶基板上にオイ
ラー角(0°、0°、0°)のZnO膜を形成したとき
のレイリー波のZnO規格化膜厚と電気機械結合係数K
2 との関係を示す図。
FIG. 2 is a graph showing a ZnO film having Euler angles (0 °, 0 °, 0 °) formed on a quartz substrate having Euler angles (0 °, 119.75 °, 35 °) in SAW devices having various laminated structures. ZnO standardized film thickness of Rayleigh wave and electromechanical coupling coefficient K
The figure which shows the relationship with 2 .

【図3】各種積層構造のSAW装置においてオイラー角
(0°、119.75°、35°)の水晶基板上にオイ
ラー角(0°、180°、0°)のZnO膜を形成した
ときのレイリー波のZnO規格化膜厚とレイリー波の電
気機械結合係数K2 との関係を示す図。
FIG. 3 shows ZnO films having Euler angles (0 °, 180 °, 0 °) formed on quartz substrates having Euler angles (0 °, 119.75 °, 35 °) in SAW devices having various laminated structures. diagram showing the relationship between the electromechanical coupling coefficient K 2 of ZnO normalized film thickness of the Rayleigh wave and the Rayleigh wave.

【図4】各種積層構造のSAW装置においてオイラー角
(0°、119.75°、35°)の水晶基板上にオイ
ラー角(0°、0°、0°)のZnO膜を形成したとき
のレイリー波のZnO規格化膜厚とスプリアス波の電気
機械結合係数KSp 2 との関係を示す図。
FIG. 4 is a diagram illustrating a case where a ZnO film having Euler angles (0 °, 0 °, 0 °) is formed on a quartz substrate having Euler angles (0 °, 119.75 °, 35 °) in SAW devices having various laminated structures. diagram showing the relationship between the electromechanical coupling coefficient K Sp 2 of ZnO normalized film thickness and the spurious wave of the Rayleigh wave.

【図5】各種積層構造のSAW装置においてオイラー角
(0°、119.75°、35°)の水晶基板上にオイ
ラー角(0°、180°、0°)のZnO膜を形成した
ときのレイリー波のZnO規格化膜厚とスプリアス波の
電気機械結合係数KSp 2との関係を示す図。
FIG. 5 is a graph showing a ZnO film having Euler angles (0 °, 180 °, 0 °) formed on a quartz substrate having Euler angles (0 °, 119.75 °, 35 °) in SAW devices having various laminated structures. diagram showing the relationship between the electromechanical coupling coefficient K Sp 2 of ZnO normalized film thickness and the spurious wave of the Rayleigh wave.

【図6】ZnOの規格化膜厚が0.20λである場合
の、レイリー波のパワーフロー角の基板方位依存性を示
す図。
FIG. 6 is a diagram showing the substrate orientation dependence of the power flow angle of a Rayleigh wave when the normalized film thickness of ZnO is 0.20λ.

【図7】ZnOの規格化膜厚が0.20λである場合
の、レイリー波の周波数温度係数TCFの基板方位依存
性を示す図。
FIG. 7 is a diagram showing the substrate orientation dependence of the Rayleigh wave frequency temperature coefficient TCF when the normalized film thickness of ZnO is 0.20λ.

【図8】ZnOの規格化膜厚が0.20λである場合
の、レイリー波の電気機械結合係数K2 の基板方位依存
性を示す図。
FIG. 8 is a diagram showing the substrate orientation dependence of the electromechanical coupling coefficient K 2 of the Rayleigh wave when the normalized film thickness of ZnO is 0.20λ.

【図9】ZnOの規格化膜厚が0.20λである場合
の、スプリアス波の電気機械結合係数KSP 2 の基板方位
依存性を示す図。
FIG. 9 is a diagram showing the substrate orientation dependence of the electromechanical coupling coefficient K SP 2 of spurious waves when the normalized film thickness of ZnO is 0.20λ.

【図10】ZnOの規格化膜厚が0.25λである場合
の、レイリー波のパワーフロー角の基板方位依存性を示
す図。
FIG. 10 is a diagram showing the substrate orientation dependence of the power flow angle of Rayleigh waves when the normalized film thickness of ZnO is 0.25λ.

【図11】ZnOの規格化膜厚が0.25λである場合
の、レイリー波の周波数温度係数TCFの基板方位依存
性を示す図。
FIG. 11 is a diagram showing the substrate orientation dependence of the frequency temperature coefficient TCF of a Rayleigh wave when the normalized film thickness of ZnO is 0.25λ.

【図12】ZnOの規格化膜厚が0.25λである場合
の、レイリー波の電気機械結合係数K2 の基板方位依存
性を示す図。
FIG. 12 is a diagram showing the substrate orientation dependence of the electromechanical coupling coefficient K 2 of the Rayleigh wave when the normalized film thickness of ZnO is 0.25λ.

【図13】ZnOの規格化膜厚が0.25λである場合
の、スプリアス波の電気機械結合係数KSP 2 の基板方位
依存性を示す図。
FIG. 13 is a diagram showing the substrate orientation dependence of the electromechanical coupling coefficient K SP 2 of spurious waves when the normalized film thickness of ZnO is 0.25λ.

【図14】ZnOの規格化膜厚が0.30λである場合
の、レイリー波のパワーフロー角の基板方位依存性を示
す図。
FIG. 14 is a diagram showing the substrate orientation dependence of the power flow angle of a Rayleigh wave when the normalized film thickness of ZnO is 0.30λ.

【図15】ZnOの規格化膜厚が0.30λである場合
の、レイリー波の周波数温度係数TCFの基板方位依存
性を示す図。
FIG. 15 is a diagram showing the substrate orientation dependence of the frequency temperature coefficient TCF of the Rayleigh wave when the normalized film thickness of ZnO is 0.30λ.

【図16】ZnOの規格化膜厚が0.30λである場合
の、レイリー波の電気機械結合係数K2 の基板方位依存
性を示す図。
FIG. 16 is a diagram showing the substrate orientation dependence of the electromechanical coupling coefficient K 2 of the Rayleigh wave when the normalized film thickness of ZnO is 0.30λ.

【図17】ZnOの規格化膜厚が0.30λである場合
の、スプリアス波の電気機械結合係数KSP 2 の基板方位
依存性を示す図。
FIG. 17 is a diagram showing the substrate orientation dependence of the electromechanical coupling coefficient K SP 2 of spurious waves when the normalized film thickness of ZnO is 0.30λ.

【図18】ZnOの規格化膜厚が0.20λである場合
の、ΔPFAの基板方位依存性を示す図。
FIG. 18 is a diagram showing the substrate orientation dependence of ΔPFA when the normalized film thickness of ZnO is 0.20λ.

【図19】ZnOの規格化膜厚が0.25λである場合
の、ΔPFAの基板方位依存性を示す図。
FIG. 19 is a diagram showing the substrate orientation dependency of ΔPFA when the normalized film thickness of ZnO is 0.25λ.

【図20】ZnOの規格化膜厚が0.30λである場合
の、ΔPFAの基板方位依存性を示す図。
FIG. 20 is a diagram showing the substrate orientation dependence of ΔPFA when the normalized film thickness of ZnO is 0.30λ.

【図21】表面波装置におけるくし歯電極の電極指配置
角θstrip とパワーフロー角PFAとの関係を説明する
ための模式図。
FIG. 21 is a schematic diagram for explaining the relationship between the electrode finger arrangement angle θ strip of the comb-teeth electrode and the power flow angle PFA in the surface acoustic wave device.

【図22】(a)及び(b)は、表面波装置における基
板、圧電薄膜及びくし歯電極の積層構造例を説明するた
めの模式的断面図。
22A and 22B are schematic cross-sectional views for explaining an example of a laminated structure of a substrate, a piezoelectric thin film, and a comb electrode in a surface acoustic wave device.

【図23】(a)及び(b)は、表面波装置における基
板、圧電薄膜及びくし歯電極の積層構造例を説明するた
めの模式的断面図。
23A and 23B are schematic cross-sectional views for explaining an example of a laminated structure of a substrate, a piezoelectric thin film, and a comb electrode in a surface acoustic wave device.

【図24】従来の表面波装置におけるZnO薄膜の規格
化された膜厚と、電気機械結合係数Ksとの関係を示す
図。
FIG. 24 is a diagram showing a relationship between a standardized film thickness of a ZnO thin film in a conventional surface acoustic wave device and an electromechanical coupling coefficient Ks.

【図25】(a)及び(b)は、先行技術に記載の表面
波装置のZnO膜厚に対する周波数温度係数TCFの依
存性を示す図。
25A and 25B are diagrams showing the dependence of the frequency temperature coefficient TCF on the ZnO film thickness of the surface acoustic wave device described in the prior art.

【図26】先行技術に記載されている、ZnOの規格化
された膜厚H/λと電気機械結合係数との関係を示す
図。
FIG. 26 is a diagram showing the relationship between the normalized film thickness H / λ of ZnO and the electromechanical coupling coefficient described in the prior art.

【図27】ZnOの規格化膜厚が0.3λ、オイラー角
(φ、117°、0°)である場合のレイリー波の電気
機械結合係数K2とスプリアス波の電気機械結合係数K
sp 2の基板方位φ依存性を示す図。
FIG. 27 shows the electromechanical coupling coefficient K 2 of the Rayleigh wave and the electromechanical coupling coefficient K of the spurious wave when the normalized film thickness of ZnO is 0.3λ and the Euler angle (φ, 117 °, 0 °).
shows a substrate azimuth φ dependence of the sp 2.

【図28】スプリアス波の電気機械結合係数KSP 2 とス
プリアス波の挿入損失の関係。
FIG. 28 shows the relationship between the electromechanical coupling coefficient K SP 2 of spurious waves and the insertion loss of spurious waves.

【図29】スプリアス波の電気機械結合係数KSP 2 とア
ルミ膜厚と基板方位θの関係。
FIG. 29 shows the relationship between the electromechanical coupling coefficient K SP 2 of spurious waves, the aluminum film thickness, and the substrate orientation θ.

【図30】スプリアス波の電気機械結合係数KSP 2 と基
板方位φの関係。
FIG. 30 shows the relationship between the electromechanical coupling coefficient K SP 2 of spurious waves and the substrate orientation φ.

【図31】スプリアス波の電気機械結合係数KSP 2 と伝
搬方位ψの関係。
FIG. 31 shows the relationship between the electromechanical coupling coefficient K SP 2 of spurious waves and the propagation direction ψ.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…表面波装置 2…水晶基板 3,4…IDT 3a,3b,4a,4b…くし歯電極 5…圧電薄膜 1. Surface wave device 2 ... Crystal substrate 3, 4 ... IDT 3a, 3b, 4a, 4b ... Comb tooth electrodes 5 ... Piezoelectric thin film

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 オイラー角(φ、θ、ψ)において、−
19°<φ<+15°、かつ、107°<θ<125
°、かつ、−10°<ψ<15°である水晶基板と、前
記水晶基板上に形成された圧電薄膜と、前記圧電薄膜に
接するように形成されたくし歯電極とを備え、前記圧電
薄膜の膜厚をH、表面波の波長をλとしたときに、圧電
薄膜の規格化膜厚H/λが0.05以上とされているこ
とを特徴とする、表面波装置。
1. At Euler angles (φ, θ, ψ), −
19 ° <φ <+ 15 ° and 107 ° <θ <125
Of the piezoelectric thin film, the quartz substrate having a temperature of -10 ° <ψ <15 °, a piezoelectric thin film formed on the quartz substrate, and a comb-teeth electrode formed in contact with the piezoelectric thin film. A surface acoustic wave device, wherein a normalized film thickness H / λ of the piezoelectric thin film is 0.05 or more, where H is the film thickness and λ is the wavelength of the surface wave.
【請求項2】 前記水晶基板のオイラー角(φ、θ、
ψ)において、φが−2.5°±5°、θが116°±
5°及びψが+2.5°±5°の範囲にある、請求項1
に記載の表面波装置。
2. The Euler angles (φ, θ,
ψ), φ is −2.5 ° ± 5 °, θ is 116 ° ±
5 ° and ψ are in the range of + 2.5 ° ± 5 °.
The surface wave device according to.
【請求項3】 前記圧電薄膜の規格化膜厚H/λが0.
20以上とされている、請求項1または2に記載の表面
波装置。
3. The normalized film thickness H / λ of the piezoelectric thin film is 0.
The surface acoustic wave device according to claim 1, wherein the surface acoustic wave device has 20 or more.
【請求項4】 前記圧電薄膜がマイナス面で前記基板及
び/またはくし歯電極に接している、請求項1〜3のい
ずれかに記載の表面波装置。
4. The surface acoustic wave device according to claim 1, wherein the piezoelectric thin film is in contact with the substrate and / or the comb-teeth electrode on the minus side.
【請求項5】 前記圧電薄膜上に形成された短絡電極を
さらに備える、請求項1〜4のいずれかに記載の表面波
装置。
5. The surface acoustic wave device according to claim 1, further comprising a short circuit electrode formed on the piezoelectric thin film.
【請求項6】 前記水晶基板のオイラー角が、図6にお
けるレイリー波のパワーフロー角PFAが±2.5°と
なる範囲にある、請求項1〜5のいずれかに記載の表面
波装置。
6. The surface acoustic wave device according to claim 1, wherein the Euler angle of the quartz substrate is within a range in which the power flow angle PFA of the Rayleigh wave in FIG. 6 is ± 2.5 °.
【請求項7】 前記水晶基板のオイラー角が、図7にお
ける表面波装置の周波数温度係数TCFが±25ppm
/℃となる範囲にある、請求項1〜6のいずれかに記載
の表面波装置。
7. The Euler angle of the quartz substrate has a frequency temperature coefficient TCF of the surface acoustic wave device of FIG. 7 of ± 25 ppm.
The surface acoustic wave device according to any one of claims 1 to 6, which is in a range of / ° C.
【請求項8】 前記水晶基板のオイラー角が、図7にお
ける表面波装置の周波数温度係数TCFが±5ppm/
℃となる範囲にある、請求項7に記載の表面波装置。
8. The Euler angle of the quartz substrate has a frequency temperature coefficient TCF of ± 5 ppm / of the surface acoustic wave device in FIG.
The surface acoustic wave device according to claim 7, which is in a range of ° C.
【請求項9】 前記水晶基板のオイラー角が、図8にお
けるレイリー波の電気機械結合係数K2 が0.8%以上
の範囲にある、請求項1〜8のいずれかに記載の表面波
装置。
9. The surface acoustic wave device according to claim 1, wherein an Euler angle of the quartz substrate is within a range in which a Rayleigh wave electromechanical coupling coefficient K 2 in FIG. 8 is 0.8% or more. .
【請求項10】 前記圧電薄膜の周波数温度係数TCF
がマイナスの値を有する、請求項1〜9のいずれかに記
載の表面波装置。
10. A frequency temperature coefficient TCF of the piezoelectric thin film.
The surface acoustic wave device according to any one of claims 1 to 9, wherein has a negative value.
【請求項11】 前記水晶基板のオイラー角が、図18
における利用しようとする表面波と利用しない不要表面
波のパワーフロー角の差ΔPFAが±1°となる範囲に
ある、請求項1〜10のいずれかに記載の表面波装置。
11. The Euler angle of the quartz substrate is as shown in FIG.
The surface acoustic wave device according to any one of claims 1 to 10, wherein a difference ΔPFA between the power flow angles of the surface wave to be used and the unnecessary surface wave that is not used is within a range of ± 1 °.
【請求項12】 前記水晶基板のオイラー角(φ、θ、
ψ)のφが−35〜+35°であることを特徴とする、
請求項1〜11のいずれかに記載の表面波装置。
12. The Euler angles (φ, θ,
φ of φ) is −35 to + 35 °,
The surface acoustic wave device according to claim 1.
【請求項13】 前記水晶基板のオイラー角が請求項5
〜9、11または12に記載のオイラー角に対して結晶
学的に等価であることを特徴とする、表面波装置。
13. The Euler angle of the crystal substrate according to claim 5.
A surface acoustic wave device which is crystallographically equivalent to the Euler angles according to 9 to 11 or 12.
【請求項14】 前記圧電薄膜が、ZnO、AlN、T
25 及びCdSからなる群から選択した1種からな
る、請求項1〜13のいずれかに記載の表面波装置。
14. The piezoelectric thin film comprises ZnO, AlN, T
The surface acoustic wave device according to claim 1, comprising one selected from the group consisting of a 2 O 5 and CdS.
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