JP2019057835A - 弾性波装置 - Google Patents

Abstract

【課題】セザワ波によるスプリアスの抑圧と、周波数温度係数ＴＣＦの絶対値を小さくすることとを両立し得る弾性波装置を提供する。【解決手段】ニオブ酸リチウムからなる圧電基板２上にＩＤＴ電極３が設けられており、ＩＤＴ電極３を覆うように圧電基板２上に酸化ケイ素を主体とする誘電体膜が設けられており、ＩＤＴ電極が少なくとも２層の主電極層３ａ，３ｂを有し、レイリー波を利用しており、弾性定数Ｃ１１及び弾性定数Ｃ１２に関し、酸化ケイ素のＣ１１２／Ｃ１２よりもＣ１１２／Ｃ１２が大きい金属からなる少なくとも１種の主電極層が、ＩＤＴ電極３の全体の厚みを１００％としたときに、５２％以上を占めている、弾性波装置。【選択図】図２

Description

本発明は、ＬｉＮｂＯ_３を伝搬するレイリー波を利用した弾性波装置に関する。

従来、ＬｉＮｂＯ_３基板を伝搬するレイリー波を利用した弾性波装置が種々提案されている。下記の特許文献１では、ＬｉＮｂＯ_３基板上に、ＩＤＴ電極が設けられている。ＩＤＴ電極は、複数の金属層を積層してなる積層金属膜からなる。そして、ＩＤＴ電極を覆うように、酸化ケイ素膜が設けられている。

特開２０１２−１７５３１５号公報

従来、周波数温度特性を改善するために、酸化ケイ素膜がＬｉＮｂＯ_３等のニオブ酸リチウムを主体とする圧電基板上に積層されている構造が多用されている。しかしながら、酸化ケイ素膜の厚みが厚くなりすぎると、セザワ波によるスプリアスが大きくなるという問題があった。また、酸化ケイ素膜の厚みが薄くなると、周波数温度特性が劣化する。従って、セザワ波によるスプリアスの抑制と、ＴＣＦの絶対値を小さくすることとを両立することが困難であった。

本発明の目的は、セザワ波によるスプリアスの抑制と、周波数温度係数ＴＣＦの絶対値を小さくすることの両立を図り得る、弾性波装置を提供することにある。

本発明に係る弾性波装置は、ニオブ酸リチウムを主体とする圧電基板と、前記圧電基板上に設けられたＩＤＴ電極と、前記ＩＤＴ電極を覆うように前記圧電基板上に設けられた、酸化ケイ素を主体とする誘電体膜と、を備え、レイリー波を利用しており、前記ＩＤＴ電極が少なくとも２層の主電極層を有し、前記少なくとも２層の主電極層のうち少なくとも１層の主電極層が、弾性定数Ｃ１１、及び弾性定数Ｃ１２に関し、酸化ケイ素のＣ１１^２／Ｃ１２よりもＣ１１^２／Ｃ１２が大きい金属からなり、前記金属からなる前記少なくとも１層の主電極層が、前記ＩＤＴ電極の全体の厚みを１００％としたとき、５２％以上を占めている。

本発明に係る弾性波装置では、好ましくは、前記少なくとも２層の主電極層において、前記５２％以上を占める主電極層を除いた残りの電極層の内、少なくとも１層の主電極層を構成している金属のＣ１１^２／Ｃ１２が、酸化ケイ素のＣ１１^２／Ｃ１２よりも大きい。この場合には、セザワ波によるスプリアスをより一層効果的に抑制することができる。

本発明に係る弾性波装置の他の特定の局面では、前記５２％以上を占める主電極層が、前記誘電体膜の厚み方向において、前記圧電基板側から前記誘電体膜の厚みの４２％以内の位置に配置されている。この場合には、セザワ波のスプリアスをより一層効果的に抑圧することができる。

本発明に係る弾性波装置では、好ましくは、前記５２％以上を占める主電極層を構成している金属が、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｐｔ、Ｔａからなる群から選択された１種の金属である。この場合には、セザワ波によるスプリアスをより効果的に抑制することができる。

本発明に係る弾性波装置の別の特定の局面では、前記５２％以上を占める主電極層を構成している金属が、Ｍｏである。この場合には、セザワ波によるスプリアスをより効果的に抑圧することができる。より好ましくは、前記Ｍｏからなる主電極層の膜厚の割合が５５％以上である。その場合には、セザワ波によるスプリアスをさらに一層効果的に抑圧することができる。

本発明に係る弾性波装置の別の特定の局面では、前記ＩＤＴ電極の前記少なくとも２層の主電極層が、Ｍｏ、Ｗ、Ｐｔ、Ｃｕ及びＴａからなる群から選択された１種の金属からなる第１の主電極層と、前記第１の主電極層を構成している金属とは異なる金属からなり、Ｃｕ、Ｍｏ及びＷからなる群から選択された１種の金属からなる第２の主電極層とを有する。この場合には、セザワ波によるスプリアスをより一層効果的に抑制することができる。

本発明に係る弾性波装置のさらに他の特定の局面では、前記５２％以上を占める主電極層を構成している金属が、Ｍｏであり、前記５２％以上を占める主電極層を除いた残りの電極層のうち、少なくとも１層の主電極層を構成している金属が、Ａｇである。

本発明に係る弾性波装置のさらに他の特定の局面では、前記少なくとも２層の主電極層が、Ｍｏ、Ｗ、Ｐｔ及びＣｕからなる群から選択された１種の金属により構成されている第１の主電極層と、前記第１の主電極層を構成している金属とは異なる金属からなり、Ｃｕ、Ｍｏ及びＷからなる群から選択された少なくとも１種の金属からなる第２の主電極層と、前記第２の主電極層の前記第１の主電極層とは反対側に積層されており、前記第１の主電極層と同じ金属からなる第３の主電極層とを有する。この場合には、セザワ波によるスプリアスをより一層効果的に抑制することができる。

本発明に係る弾性波装置のさらに他の特定の局面では、前記少なくとも２層の主電極層のうち、前記厚みの５２％以上を占める主電極層を除いた少なくとも１層の主電極層が、Ａｇ、Ａｌ及びＡｕからなる群から選択された１種の金属からなる。この場合には、抵抗損失を小さくすることができる。

本発明に係る弾性波装置によれば、セザワ波によるスプリアスを抑圧し、周波数温度係数ＴＣＦの絶対値を小さくすることが可能となる。

本発明の第１の実施形態に係る弾性波装置の平面図である。 本発明の第１の実施形態に係る弾性波装置の要部の積層構造を示す略図的部分正面断面図である。 ＳｉＯ_２膜厚（％）と、セザワ波の音速との関係を示す図である。 様々な膜厚のＭｏからなるＩＤＴ電極を用いた場合のＳｉＯ_２膜厚と、セザワ波の音速との関係を示す図である。 様々な膜厚のＷからなるＩＤＴ電極を用いた場合のＳｉＯ_２膜厚と、セザワ波の音速との関係を示す図である。 様々な膜厚のＣｕからなるＩＤＴ電極を用いた場合のＳｉＯ_２膜厚と、セザワ波の音速との関係を示す図である。 様々な膜厚のＦｅからなるＩＤＴ電極を用いた場合のＳｉＯ_２膜厚と、セザワ波の音速との関係を示す図である。 様々な膜厚のＰｔからなるＩＤＴ電極を用いた場合のＳｉＯ_２膜厚と、セザワ波の音速との関係を示す図である。 様々な膜厚のＴａからなるＩＤＴ電極を用いた場合のＳｉＯ_２膜厚と、セザワ波の音速との関係を示す図である。 様々な膜厚のＡｌからなるＩＤＴ電極を用いた場合のＳｉＯ_２膜厚と、セザワ波の音速との関係を示す図である。 様々な膜厚のＡｇからなるＩＤＴ電極を用いた場合のＳｉＯ_２膜厚と、セザワ波の音速との関係を示す図である。 様々な膜厚のＡｕからなるＩＤＴ電極を用いた場合のＳｉＯ_２膜厚と、セザワ波の音速との関係を示す図である。 様々な金属からなるＩＤＴ電極を用いた場合の電極膜厚（％）と、ＳｉＯ_２膜厚Ｔ（％）との関係を示す図である。 セザワ波によるＩＤＴ電極の変位状態を説明するための模式的正面断面図である。 Ｃ１１^２／Ｃ１２と、図１３に示した直線の傾きとの関係を示す図である。 ＩＤＴ電極がＭｏ層とＡｇ層との積層金属膜からなる場合のＭｏの割合と、ＳｉＯ_２膜の膜厚Ｔ（％）との関係を示す図である。 ＩＤＴ電極がＡｇ層上にＭｏ層が積層されている積層金属膜からなる場合のＭｏの割合と、ＳｉＯ_２膜の膜厚Ｔ（％）との関係を示す図である。 ＩＤＴ電極がＭｏ層及びＡｇ層を有し、Ｍｏ層の膜厚がＩＤＴ電極全体の７５％である場合のＳｉＯ_２膜の膜厚（％）と、セザワ波の音速との関係を示す図である。 ＩＤＴ電極がＰｔ層上にＣｕ層を積層した構造を有する場合のＰｔの割合（％）と、ＳｉＯ_２膜の膜厚Ｔ（％）との関係を示す図である。 ＩＤＴ電極がＣｕ層上にＰｔ層を積層した構造を有する場合のＰｔの割合（％）と、ＳｉＯ_２膜の膜厚Ｔ（％）との関係を示す図である。 ＩＤＴ電極がＰｔ層及びＣｕ層を有し、Ｐｔ層の膜厚がＩＤＴ電極全体の７５％である場合のＳｉＯ_２膜の膜厚（％）と、セザワ波の音速との関係を示す図である。 ＳｉＯ_２膜の膜厚を１００％とした場合の、ＳｉＯ_２層の厚み方向の各位置におけるセザワ波による変位の大きさの変動（最大値−最小値）を示す模式図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。

なお、本明細書に記載の各実施形態は、例示的なものであり、異なる実施形態間において、構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることを指摘しておく。

図１は、本発明の第１の実施形態の弾性波装置の平面図であり、図２はその要部の積層構造を示す略図的部分正面断面図である。

弾性波装置１は、圧電基板２を有する。圧電基板２は、回転ＹカットＸ伝搬のＬｉＮｂＯ_３からなる。圧電基板２上に、ＩＤＴ電極３が設けられている。ＩＤＴ電極３の両側に反射器５，６が設けられている。ＩＤＴ電極３及び反射器５，６を覆うように、酸化ケイ素を主体とする誘電体膜としてのＳｉＯ_２膜４が圧電基板２上に設けられている。ＩＤＴ電極３は、少なくとも２層の主電極層を有する。本実施形態では、Ｍｏからなる第１の主電極層３ａ上に、Ａｇからなる第２の主電極層３ｂが積層されている。弾性波装置１は、ＬｉＮｂＯ_３からなる圧電基板２を伝搬するレイリー波を利用している。主電極層とは、レイリー波の励振に支配的な電極層をいうものとする。従って、主電極層以外に、ＩＤＴ電極３は、密着層や拡散防止層を有していてもよい。密着層とは、圧電基板２に対してＩＤＴ電極３の密着性を高めるための電極層であり、例えばＮｉＣｒやＴｉなどから形成することができる。拡散防止層とは、主電極層間における原子の拡散を防止するための電極層であり、例えばＴｉなどから形成することができる。

なお、圧電基板２は、ＬｉＮｂＯ_３に限定されず、ニオブ酸リチウムを主体とする圧電基板である。ニオブ酸リチウムを主体とする圧電基板とは、ニオブ酸リチウムを５０％以上含む圧電基板である。

なお、誘電体膜は、ＳｉＯ_２膜に限定されず、酸化ケイ素を主体とする膜である。酸化ケイ素を主体とする膜とは、酸化ケイ素を５０％以上含む膜である。

弾性波装置１では、レイリー波を利用しており、ＩＤＴ電極３を覆うように圧電基板２上に設けられたＳｉＯ_２膜４を備え、ＩＤＴ電極３が第１の主電極層３ａと第２の主電極層３ｂを有し、弾性定数Ｃ１１及び弾性定数Ｃ１２に関し、酸化ケイ素のＣ１１^２／Ｃ１２よりもＣ１１^２／Ｃ１２が大きい第１の主電極層３ａが、ＩＤＴ電極３の全体の厚みを１００％としたときに、５２％以上を占めていることが特徴である。それによって、セザワ波によるスプリアスの抑圧と、周波数温度係数ＴＣＦの絶対値を小さくすることとを図ることが可能となる。これを、以下においてより詳細に説明する。

ＳｉＯ_２膜４の膜厚によって、セザワ波の音速は変化する。ＳｉＯ_２膜４の膜厚が薄いと、セザワ波の音速が速くなる。ＳｉＯ_２膜４の膜厚が大きいと、セザワ波の音速は遅くなる。図３は、ＳｉＯ_２膜４の膜厚（％）とセザワ波の音速との関係を示す図である。

ＳｉＯ_２膜４の膜厚（％）は、ＩＤＴ電極３の電極指ピッチで定まる波長に対する割合（％）、すなわち波長規格化膜厚（％）である。

なお、図３中の実線Ａは、ＬｉＮｂＯ_３からなる圧電基板２を伝搬するバルク波、すなわち速い横波の音速ＶＢを示す。なお、ＶＢ＝４６４７ｍ／秒である。また、図３における■はセザワ波であることを示し、◇のプロットはバルク波であることを示す。４６４７ｍ／秒以上の音速では、セザワ波はバルク波にカットされ、セザワ波ではなくなるため、◇の記号でプロットしている。

図３に示すように、ＳｉＯ_２膜の膜厚（％）が増加するにつれて、セザワ波の音速が遅くなっている。セザワ波の音速をＶＳとする。ＶＳ＞ＶＢのときに、セザワ波は、バルク波にカットオフされ、励振されなくなる。ＶＳ＝ＶＢである場合のＳｉＯ_２膜の膜厚を膜厚Ｔとする。ＳｉＯ_２膜４の膜厚が膜厚Ｔより薄い場合に、セザワ波は励振されなくなる。図３においては、膜厚Ｔ＝３６％である。

このように、膜厚ＴよりもＳｉＯ_２膜４の膜厚が薄い場合には、セザワ波によるスプリアスを著しく小さくすることができる。

ところで、セザワ波の音速ＶＳを高めることができれば、膜厚Ｔをより厚くすることができる。従って、より厚みの厚いＳｉＯ_２膜４を用いた場合でも、セザワ波によるスプリアスを小さくすることができる。他方、ＳｉＯ_２膜４の厚みを厚くすると、弾性波装置１のＴＣＦの絶対値を小さくすることができる。そのため、セザワ波のスプリアスの抑圧と、良好な周波数温度特性、すなわちＴＣＦの絶対値を小さくすることとを両立し得ると考えられる。

本願発明者らは、セザワ波の音速について種々検討した結果、電極材料によっては、膜厚を増加させたときにセザワ波の音速を高め得る金属と、セザワ波の音速を低下させてしまう金属とが存在することを見出し、この知見に基づき、本発明をなすに至った。

図４〜図１２は、ＩＤＴ電極を構成している金属が、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｐｔ、Ｔａ、Ａｌ、ＡｇまたはＡｕである場合のＳｉＯ_２膜の膜厚（％）と、セザワ波の音速との関係を示す図である。図４〜図１２においては、ＩＤＴ電極を構成している金属の膜厚（％）を変化させた場合の各セザワ波の音速のＳｉＯ_２膜厚依存性が示されている。

なお、金属の膜厚（％）は、ＩＤＴ電極３の電極指ピッチで定まる波長に対する割合（％）、すなわち波長規格化膜厚（％）である。

また、図４〜図１２においても、前述したバルク波の音速ＶＢを実線Ａで示す。

例えば図４に示すように、ＩＤＴ電極がＭｏからなる場合、Ｍｏ膜の膜厚が１％から８％と厚くなるにつれて、セザワ波の音速がバルク波の音速よりも低くなるＳｉＯ_２膜厚が厚くなっていることがわかる。従って、前述したＶＳ＝ＶＢである場合のＳｉＯ_２膜の膜厚Ｔは、Ｍｏの膜厚が厚いほど厚くなる。よって、Ｍｏからなる主電極層を用いた場合、Ｍｏの膜厚を厚くして、セザワ波のスプリアスの抑圧を図るとともに、周波数温度係数ＴＣＦの絶対値を小さくし得ることがわかる。

図５に示すＷの場合、図６に示すＣｕの場合、図７に示すＦｅの場合も、これらの金属の厚みを厚くした場合、Ｍｏの場合と同様に、膜厚Ｔが厚くなる。他方、図８及び図９に示すように、ＰｔやＴａの場合には、膜厚を増加させた場合、膜厚Ｔは若干厚くなる。

また、図１０に示すように、Ａｌの場合は、膜厚を増加させた場合、逆に、膜厚Ｔが薄くなっている。図１１に示すように、Ａｇの場合も、膜厚が厚くなると、膜厚Ｔは薄くなっている。図１２に示すＡｕの場合も同様に、膜厚が厚くなると、膜厚Ｔは薄くなっている。

図４〜図９から明らかなように、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｕ、Ｆｅ、ＰｔまたはＴａを用いた場合には、その膜厚を増加させて、膜厚Ｔを厚くすることができる。よって、セザワ波によるスプリアスの抑圧と、周波数温度係数ＴＣＦの絶対値を小さくすることの両立を容易に図ることができる。

なお、図１０に示すように、Ａｌを用いた場合には、膜厚を増加させると、膜厚Ｔが薄くなる。従って、セザワ波のスプリアスを抑圧することと、周波数温度特性の向上とを、Ａｌのみを用いて両立することは比較的難しい。もっとも、Ａｌ膜の膜厚を選べば、セザワ波のスプリアスを抑圧しつつ、周波数温度特性を改善することはできる。例えば、Ａｌの膜厚を、５％や２％程度と薄くした場合には、膜厚Ｔ＝約３１（％）程度となる。従って、セザワ波によるスプリアスを抑圧しつつ、周波数温度係数ＴＣＦの絶対値を小さくすることはできる。もっとも、Ａｌ膜の膜厚が薄くなるため、抵抗損が増大したり、耐電力性が低下するおそれがある。

図１１に示すＡｇを用いた場合にも、Ａｇ膜の膜厚が１％や２％であれば、膜厚Ｔ＝３１％程度であるため、セザワ波のスプリアスの抑圧と、周波数温度係数ＴＣＦの絶対値を小さくすることはあり得るが、やはり厚みが薄くなるため、抵抗損が増大する。また、Ａｇの場合、膜厚が５％を超えると、ＳｉＯ_２膜厚が２５％以上の範囲では、膜厚Ｔが存在しなくなる。従って、周波数温度係数ＴＣＦの絶対値を小さくすることが難しい。

図１２に示すように、Ａｕの場合にも、Ａｕ膜の膜厚が薄い場合には、例えば１．５％以下程度であれば、膜厚Ｔ＝約３１〜３２％程度となる。しかしながら、膜厚が４％程度と厚くなると、膜厚Ｔ＝２７％と低下する。

図１３に、電極を構成している金属が、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｐｔ、Ｔａ、Ａｌ、ＡｇまたはＡｕである場合の電極膜厚（％）と、膜厚Ｔとの関係を示す。

図１３は、前述した図４〜図１２の結果をプロットしたものに相当する。各金属についてプロットした結果を近似し、直線を得た。すなわち、膜厚Ｔ（％）をｙとし、電極膜厚（％）をｘとし、近似により得られた直線の傾きを求めた。図１３から、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｕ、Ｆｅ及びＰｔでは、直線の傾きが正であり、Ａｌ、Ａｇ及びＡｕでは、直線の傾きが負であることがわかる。

図１３より、好ましくは、主電極層として、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｐｔ及びＴａの１種を用いることが好ましく、より好ましくはＭｏ、Ｗ、Ｃｕ及びＦｅを用いることが望ましいことがわかる。

好ましくは、セザワ波を高める上で好ましい主電極層の組み合わせとして、以下の組み合わせが挙げられる。２層構造の場合、Ｃｕからなる層と、Ｍｏからなる層との組み合わせ、Ｔａからなる層と、Ｃｕからなる層との組み合わせ、Ｃｕからなる層と、Ｗからなる層との組み合わせ、Ｐｔからなる層と、Ｃｕからなる層との組み合わせ、Ｐｔからなる層と、Ｍｏからなる層の組み合わせが好適に用いられる。３層構造の場合には、Ｍｏからなる層／Ｃｕからなる層／Ｍｏからなる層、Ｗからなる層／Ｃｕからなる層／Ｗからなる層、Ｐｔからなる層／Ｃｕからなる層／Ｐｔからなる層、Ｐｔからなる層／Ｍｏからなる層／Ｐｔからなる層、Ｃｕからなる層／Ｗからなる層／Ｃｕからなる層、Ｃｕからなる層／Ｍｏからなる層／Ｃｕからなる層が好適に用いられる。もっとも、少なくとも２層の主電極層において、好ましい金属からなる主電極層の組み合わせは上記に限定されるものではない。

なお、Ａｌ、Ａｇ及びＡｕの場合、膜厚を増加させると膜厚Ｔが小さくなる。従って、これらの金属材料を用いる場合、ＭｏやＷなどの好ましい金属材料からなる主電極層と併用すればよい。それによって、セザワ波によるスプリアスを抑圧しつつ、周波数温度係数ＴＣＦの絶対値を小さくすることができる。

従って、セザワ波の音速を高め得る有利な金属からなる主電極層以外に、Ａｌ、ＡｇまたはＡｕからなる主電極層が少なくとも１層積層されていてもよい。

上記のように、金属の膜厚を増加させた場合にセザワ波の音速が速くなる金属と、遅くなる金属とがあるのは、セザワ波による弾性波装置内の電極の変位によると考えられる。図１４は、弾性波装置１におけるＩＤＴ電極の電極指近傍の変位状態を説明するための模式的正面断面図である。

圧電基板２上に、ＩＤＴ電極３の電極指が図示のように位置している。ＩＤＴ電極３を覆うように、ＳｉＯ_２膜４が設けられている。図１４における実線が駆動前の状態であり、破線が駆動状態におけるセザワ波による変位状態を示す。図１４の左側の変位状態と右側の変位状態とが繰り返される。左側の変位状態では、ＩＤＴ電極３の電極指の幅方向中央部分が矢印Ｂ１で示すように縮み、幅方向寸法が矢印Ｂ２，Ｂ３で示すように広がる。図１４の右側の変位状態では、幅方向寸法が小さくなり、矢印Ｂ４で示すように、厚み方向が増加する。図１４のＸは弾性波伝搬方向であり、Ｚは伝搬方向に垂直な方向であり、かつ圧電基板２の上面に対して垂直な方向である。

図１４の矢印Ｂ２及びＢ３で示す方向の変位は、伝搬方向Ｘと同じ方向の変位であるため、変位量は弾性定数Ｃ１１に依存する。他方、矢印Ｂ１，Ｂ４で示す変位は、伝搬方向Ｘと垂直な方向Ｚ方向に変位する。従って変位量は、弾性定数Ｃ１２に依存する。

従って、セザワ波の音速を高めるには、伝搬方向Ｘに力が加わった際に、変形しにくく、厚み方向であるＺ方向には変形しやすい材料が好ましいと考えられる。力が加わった向きに対する変形のしにくさは、弾性定数Ｃ１１（ＧＰａ）に依存する。力が加わった向きと垂直方向への変形のしにくさは、弾性定数Ｃ１２（ＧＰａ）に依存する。そこで、本願発明者は、Ｃ１１^２／Ｃ１２が大きい金属を用いれば、セザワ波のスプリアスを抑圧し、しかも前述したＳｉＯ_２膜の膜厚Ｔを厚くし得ることを見出した。

図１３で求めた直線の傾きと、前述したＣ１１^２／Ｃ１２との関係を求めた。図１５は、Ｃ１１^２／Ｃ１２と、図１３に示した各直線の傾きとの関係を示す図である。なお、図１５中の破線Ｃは、ＳｉＯ_２のＣ１１^２／Ｃ１２＝３８３を示す。図１５から、３８３よりもＣ１１^２／Ｃ１２が大きい金属では、上記直線の傾きが正であり、小さい金属では上記直線の傾きが負になることがわかる。従って、Ｃ１１^２／Ｃ１２がＳｉＯ_２のＣ１１^２／Ｃ１２の値よりも大きい金属を用いた場合には、膜厚を厚くすることにより、セザワ波の音速を効果的に高め得る。よって、主電極層として、このような金属を用いることにより、セザワ波の音速を高めることができる。そのため、ＳｉＯ_２膜の膜厚を厚くした場合でも、セザワ波によるスプリアスを抑圧し、かつＳｉＯ_２膜の膜厚の増大によりＴＣＦの絶対値を小さくし得ることがわかる。

ところで、弾性波装置１では、ＩＤＴ電極３は、複数の主電極層として、第１の主電極層３ａと、第２の主電極層３ｂとを有する。この場合、第１の主電極層３ａはＭｏからなり、第２の主電極層３ｂはＡｇからなる。図１６は、ＩＤＴ電極３におけるＭｏの割合と、膜厚Ｔとの関係を示す図である。ここで、Ｍｏの割合（％）とは、ＩＤＴ電極全体の厚み１００％に対するＭｏからなる第１の主電極層３ａの厚みの割合（％）である。なお、ＩＤＴ電極３の全体の厚みは波長規格化膜厚で５％とした。

図１６から明らかなように、第１の主電極層３ａを構成しているＭｏの膜厚が０の場合からＭｏの割合が増加するにつれ、膜厚Ｔが厚くなっていくことがわかる。そして、Ｍｏの割合が５２％未満では、Ｍｏの割合が少なくなるにつれて、膜厚Ｔが急激に薄くなっている。従って、Ｍｏの割合は５２％以上であることが望ましく、より好ましくは５５％以上である。それによって、膜厚Ｔを十分に厚くすることができ、セザワ波によるスプリアスの抑圧と、ＴＣＦの絶対値の低減とを両立し得ることがわかる。

なお、図１６では、第１の主電極層３ａがＭｏ、第２の主電極層３ｂがＡｇからなる場合を示したが、逆に、下方の第１の主電極層３ａがＡｇからなり、上方の第２の主電極層３ｂがＭｏからなる場合の結果を図１７に示す。

図１７から明らかなように、第２の主電極層３ｂがＭｏからなる場合においても、Ｍｏの割合が５２％以下の場合には、Ｍｏの割合が少なくなるにつれて、膜厚Ｔが急激に薄くなる。従って、逆の場合にも、Ｍｏの割合が５２％以上、より好ましくは５５％以上であることが望ましい。

図１８は、Ｍｏの膜厚がＩＤＴ電極全体の７５％である場合の、ＳｉＯ_２膜厚（％）と、セザワ波の音速との関係を示す図である。図１８においても、バルク波の音速を実線Ａで示す。なお、図１８では、下記の第１〜第８の積層構造のＩＤＴ電極を用いた結果がプロットされている。これらの積層構造のいずれを用いた場合であっても、ＳｉＯ_２膜の膜厚とセザワ波の音速との関係は、図１８に示すようにほぼ同等であった。従って、図１８に示すように、本来ならば第１〜第８の積層構造のそれぞれについての関係を示す曲線が図示されるはずであるが、多くが重なり合っている。

なお、下記の第１〜第８の積層構造は、ＩＤＴ電極の上層側からＬｉＮｂＯ_３側への順で各金属層が積層されていることを示す。また括弧書きの％で示す単位は、波長規格化膜厚であり、ＩＤＴ電極３の全体の波長規格化膜厚は５％とした。

第１の積層構造：Ａｇ（１％）／Ｍｏ（３．７５％）／Ａｇ（０．２５％）
第２の積層構造：Ａｇ（０．６３％）／Ｍｏ（３．７５％）／Ａｇ（０．６３％）
第３の積層構造：Ａｇ（０．２５％）／Ｍｏ（３．７５％）／Ａｇ（１％）
第４の積層構造：Ｍｏ（３．２５％）／Ａｇ（１．２５％）／Ｍｏ（０．５％）
第５の積層構造：Ｍｏ（１．８８％）／Ａｇ（１．２５％）／Ｍｏ（１．８８％）
第６の積層構造：Ｍｏ（０．５％）／Ａｇ（１．２５％）／Ｍｏ（３．２５％）
第７の積層構造：Ｍｏ（３．７５％）／Ａｇ（１．２５％）
第８の積層構造：Ａｇ（１．２５％）／Ｍｏ（３．７５％）

図１９は、ＩＤＴ電極の第１の主電極層３ａがＰｔからなり、第２の主電極層３ｂがＣｕからなる場合のＰｔの割合と膜厚Ｔとの関係を示す図である。この場合にも、ＩＤＴ電極３全体の厚みは、波長規格化膜厚で５％とした。図１９の横軸は、ＩＤＴ電極３全体に占めるＰｔの割合を示す。

図１９から明らかなように、Ｐｔの膜厚を厚くすることにより、膜厚Ｔを厚くし得ることがわかる。

他方、図２０は、逆に、第１の主電極層３ａがＣｕ、第２の主電極層３ｂがＰｔの場合のＰｔの割合と、膜厚Ｔとの関係を示す図である。

ＣｕとＰｔとの組み合わせの場合、図２０に示すように、ＬｉＮｂＯ_３からなる圧電基板２側にＣｕからなる第１の主電極層３ａが設けられている場合には、Ｐｔの厚みを増加させた場合、膜厚Ｔが若干薄くなる。従って、ＣｕとＰｔとの組み合わせの場合、図１９に示すように、圧電基板２側にＰｔからなる第１の主電極層３ａを配置することが望ましい。

図２１は、下記の第９〜第１６の積層構造のＩＤＴ電極を用いた場合のＳｉＯ_２膜厚（％）とセザワ波の音速との関係を示す図である。ここでは、ＩＤＴ電極３は、以下のように２層構造または３層構造とし、主電極層はＣｕ及びＰｔとした。また、ＩＤＴ電極全体の厚みは波長規格化膜厚で５％とした。

以下の各積層構造は、ＩＤＴ電極３の上方から順に各金属層を積層したことを示す。また、各金属のあとの括弧書きは、波長規格化膜厚の値である。

第９の積層構造：Ｃｕ（２．５％）／Ｐｔ（２．５％）
第１０の積層構造：Ｐｔ（２．５％）／Ｃｕ（２．５％）
第１１の積層構造：Ｐｔ（１．５％）／Ｃｕ（２．５％）／Ｐｔ（１％）
第１２の積層構造：Ｐｔ（１．２５％）／Ｃｕ（２．５％）／Ｐｔ（１．２５％）
第１３の積層構造：Ｐｔ（１％）／Ｃｕ（２．５％）／Ｐｔ（１％）
第１４の積層構造：Ｃｕ（１．５％）／Ｐｔ（２．５％）／Ｃｕ（１％）
第１５の積層構造：Ｃｕ（１．２５％）／Ｐｔ（２．５％）／Ｃｕ（１．２５％）
第１６の積層構造：Ｃｕ（１％）／Ｐｔ（２．５％）／Ｃｕ（１．５％）

図２１においても、バルク波の音速を実線Ａで示す。

図２１においても、上記第９〜第１６の積層構造についての結果がほぼ重なり合っていた。従って、Ｃｕ及びＰｔを用いた場合、２層構造あるいは３層構造のいずれの積層構造とした場合であっても、膜厚Ｔは約３３（％）と十分に厚いことがわかる。

図２２は、ＳｉＯ_２膜４の厚み方向位置と変位の大きさとの関係を示す図である。圧電基板２としては、オイラー角（０°，３７．５°，０°）のＬｉＮｂＯ_３を用いた。なお、図２２における変位の大きさは、ＩＤＴ電極の伝搬方向１波長分の長さにおける変位の大きさとして求めた。具体的には、この変位の大きさを求め、最大量−最小量を変位の大きさとした。また、図２２においては、縦軸が、厚み方向の位置であり、この厚み方向の位置は規格化した値である。すなわち、図２２においては、ＳｉＯ_２膜の厚みが１２００ｎｍである場合を△で示し、１３２０ｎｍである場合を□で示し、１４４０ｎｍである場合を○で示した。そして、厚み方向の位置については、上記３種類の膜厚水準を規格化して表した。なお、図２２の厚み方向の位置＝０は、圧電基板２とＳｉＯ_２膜４との界面の位置を示す。

図２２より、上記厚み方向の位置が０．４２以下、すなわちＳｉＯ_２膜の厚みの４２％以下の場合に、波の伝搬方向に振動する波、すなわち縦波として変動していることがわかる。また、これよりも上方の領域では、波を弾性波装置１の厚さ方向、すなわちＳｉＯ_２膜の厚さ方向の振動となっていることがわかった。従って、ＩＤＴ電極３を、ＳｉＯ_２膜４の厚み方向において、圧電基板２側からＳｉＯ_２膜４の厚みの４２％以内の位置に設けることが望ましいことがわかる。

１…弾性波装置
２…圧電基板
３…ＩＤＴ電極
３ａ，３ｂ…第１，第２の主電極層
４…ＳｉＯ_２膜
５，６…反射器

Claims (10)

1. ニオブ酸リチウムを主体とする圧電基板と、
   前記圧電基板上に設けられたＩＤＴ電極と、
   前記ＩＤＴ電極を覆うように前記圧電基板上に設けられた、酸化ケイ素を主体とする誘電体膜と、
   を備え、
   レイリー波を利用しており、
   前記ＩＤＴ電極が少なくとも２層の主電極層を有し、
   前記少なくとも２層の主電極層のうち少なくとも１層の主電極層が、弾性定数Ｃ１１、及び弾性定数Ｃ１２に関し、酸化ケイ素のＣ１１^２／Ｃ１２よりもＣ１１^２／Ｃ１２が大きい金属からなり、
   前記金属からなる前記少なくとも１層の主電極層が、前記ＩＤＴ電極の全体の厚みを１００％としたとき、５２％以上を占めている、弾性波装置。
2. 前記少なくとも２層の主電極層において、前記５２％以上を占める主電極層を除いた残りの電極層の内、少なくとも１層の主電極層を構成している金属のＣ１１^２／Ｃ１２が、酸化ケイ素のＣ１１^２／Ｃ１２よりも大きい、請求項１に記載の弾性波装置。
3. 前記５２％以上を占める主電極層が、前記誘電体膜の厚み方向において、前記圧電基板側から前記誘電体膜の厚みの４２％以内の位置に配置されている、請求項１または２に記載の弾性波装置。
4. 前記５２％以上を占める主電極層を構成している金属が、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｐｔ、Ｔａからなる群から選択された１種の金属である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の弾性波装置。
5. 前記５２％以上を占める主電極層を構成している金属が、Ｍｏである、請求項４に記載の弾性波装置。
6. 前記Ｍｏからなる主電極層の膜厚の割合が５５％以上である、請求項５に記載の弾性波装置。
7. 前記ＩＤＴ電極の前記少なくとも２層の主電極層が、Ｍｏ、Ｗ、Ｐｔ、Ｃｕ及びＴａからなる群から選択された１種の金属からなる第１の主電極層と、前記第１の主電極層を構成している金属とは異なる金属からなり、Ｃｕ、Ｍｏ及びＷからなる群から選択された１種の金属からなる第２の主電極層とを有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の弾性波装置。
8. 前記５２％以上を占める主電極層を構成している金属が、Ｍｏであり、
   前記５２％以上を占める主電極層を除いた残りの電極層のうち、少なくとも１層の主電極層を構成している金属が、Ａｇである、請求項１〜４のいずれか１項に記載の弾性波装置。
9. 前記少なくとも２層の主電極層が、Ｍｏ、Ｗ、Ｐｔ及びＣｕからなる群から選択された１種の金属により構成されている第１の主電極層と、前記第１の主電極層を構成している金属とは異なる金属からなり、Ｃｕ、Ｍｏ及びＷからなる群から選択された少なくとも１種の金属からなる第２の主電極層と、前記第２の主電極層の前記第１の主電極層とは反対側に積層されており、前記第１の主電極層と同じ金属からなる第３の主電極層とを有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の弾性波装置。
10. 前記少なくとも２層の主電極層のうち、前記厚みの５２％以上を占める主電極層を除いた少なくとも１層の主電極層が、Ａｇ、Ａｌ及びＡｕからなる群から選択された１種の金属からなる、請求項１〜６のいずれか１項に記載の弾性波装置。

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