JP3335583B2 - 弾性表面波素子 - Google Patents
弾性表面波素子Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、弾性表面波特有の
作用を用いたフィルタ、コンボルバ等の弾性表面波素子
に関し、特に、電気機械結合係数に優れたＫＮｂＯ3 単
結晶を圧電体層として用いた弾性表面波素子に関するも
のである。
作用を用いたフィルタ、コンボルバ等の弾性表面波素子
に関し、特に、電気機械結合係数に優れたＫＮｂＯ3 単
結晶を圧電体層として用いた弾性表面波素子に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】弾性表面波素子とは、電気信号を弾性体
表面を伝搬する弾性表面波（SurfaceAcoustic Wave ）
に変換し、特定周波数の信号を取り出すものである。こ
の弾性表面波が圧電体基板で効率良く励振、受信できる
ことが見い出されて以来、電磁波にはない弾性表面波の
優れた性質を利用してフィルタ、コンボルバ等をはじめ
とする種々の信号機能素子への応用が研究され、広い分
野で実用化されている。この弾性表面波素子は、従来、
ＬｉＮｂＯ3 、ＬｉＴａＯ3 等の圧電体単結晶上に、電
気信号と弾性表面波との間の変換器として機能するすだ
れ状電極（Inter-digital Transducer）を形成すること
によって作製されていた。
表面を伝搬する弾性表面波（SurfaceAcoustic Wave ）
に変換し、特定周波数の信号を取り出すものである。こ
の弾性表面波が圧電体基板で効率良く励振、受信できる
ことが見い出されて以来、電磁波にはない弾性表面波の
優れた性質を利用してフィルタ、コンボルバ等をはじめ
とする種々の信号機能素子への応用が研究され、広い分
野で実用化されている。この弾性表面波素子は、従来、
ＬｉＮｂＯ3 、ＬｉＴａＯ3 等の圧電体単結晶上に、電
気信号と弾性表面波との間の変換器として機能するすだ
れ状電極（Inter-digital Transducer）を形成すること
によって作製されていた。
【０００３】ところで、弾性表面波素子においては、弾
性体表面を伝搬する弾性波の音速ｖとすだれ状電極の電
極幅ｗによって使用周波数ｆが決定される。その関係
は、 ｆ＝ｖ／λ＝ｖ／４ｗ （λ：弾性表面波の波長） …… （１） すなわち、電極幅ｗが小さく、音速ｖが大きい程、高周
波帯域で使用できることになる。ところが、今後の通信
の分野等で要求されるＧＨｚオーダーの高い周波数を得
ようとすれば、電極幅に関しては微細加工技術の限界が
あることから、音速の大きい弾性体材料を選択する必要
がある。音速の大きい弾性体材料の一例としてダイヤモ
ンドがあり、特開昭６４−６２９１１号公報には、ダイ
ヤモンド層上に圧電体層、電極層を順次積層した構造を
持つ弾性表面波素子が開示されている。
性体表面を伝搬する弾性波の音速ｖとすだれ状電極の電
極幅ｗによって使用周波数ｆが決定される。その関係
は、 ｆ＝ｖ／λ＝ｖ／４ｗ （λ：弾性表面波の波長） …… （１） すなわち、電極幅ｗが小さく、音速ｖが大きい程、高周
波帯域で使用できることになる。ところが、今後の通信
の分野等で要求されるＧＨｚオーダーの高い周波数を得
ようとすれば、電極幅に関しては微細加工技術の限界が
あることから、音速の大きい弾性体材料を選択する必要
がある。音速の大きい弾性体材料の一例としてダイヤモ
ンドがあり、特開昭６４−６２９１１号公報には、ダイ
ヤモンド層上に圧電体層、電極層を順次積層した構造を
持つ弾性表面波素子が開示されている。
【０００４】一方、弾性表面波素子の弾性体材料に求め
られる他の条件として、電気信号と弾性表面波の間の変
換能力を示す電気機械結合係数Ｋ2 が大きいことが挙げ
られる。Ｋ2 が大きい程、効率の良い弾性表面波素子が
得られるというわけである。そこで、本発明者らは鋭意
研究の結果、圧電性磁器材料として知られていたＫＮｂ
Ｏ3 が極めて大きな電気機械結合係数Ｋ2 を示すことを
見い出し、実験によりこれを確認した。この実験によれ
ば、これまで最も大きな電気機械結合係数Ｋ2を持つと
されていたＬｉＮｂＯ3 に比べて、ＫＮｂＯ3 単結晶の
Ｋ2 は大きな値が得られることが確認され、特に、ＫＮ
ｂＯ3 単結晶の特定の結晶面（（００１）面）を用いた
場合には、ＬｉＮｂＯ3 のＫ2 ＝０．０５５に対してＫ
2 ＝０．５３と約１０倍の値が得られた（「ＫＮｂＯ3
圧電体単結晶を用いた超高結合弾性表面波の伝搬特
性」、山之内和彦他、日本学術振興会弾性波素子技術第
１５０委員会第５０回研究会資料、pp27-31（1996.11.2
7））。
られる他の条件として、電気信号と弾性表面波の間の変
換能力を示す電気機械結合係数Ｋ2 が大きいことが挙げ
られる。Ｋ2 が大きい程、効率の良い弾性表面波素子が
得られるというわけである。そこで、本発明者らは鋭意
研究の結果、圧電性磁器材料として知られていたＫＮｂ
Ｏ3 が極めて大きな電気機械結合係数Ｋ2 を示すことを
見い出し、実験によりこれを確認した。この実験によれ
ば、これまで最も大きな電気機械結合係数Ｋ2を持つと
されていたＬｉＮｂＯ3 に比べて、ＫＮｂＯ3 単結晶の
Ｋ2 は大きな値が得られることが確認され、特に、ＫＮ
ｂＯ3 単結晶の特定の結晶面（（００１）面）を用いた
場合には、ＬｉＮｂＯ3 のＫ2 ＝０．０５５に対してＫ
2 ＝０．５３と約１０倍の値が得られた（「ＫＮｂＯ3
圧電体単結晶を用いた超高結合弾性表面波の伝搬特
性」、山之内和彦他、日本学術振興会弾性波素子技術第
１５０委員会第５０回研究会資料、pp27-31（1996.11.2
7））。
【０００５】なお、特開平７−９５００６号公報には、
基板上にIII−Ｖ族化合物膜が設けられ、さらにその上
に３種以上の元素から構成される複合酸化物膜が設けら
れた圧電体基板を有する弾性表面波素子が開示されてい
る。そして、上記複合酸化物膜の例としてＫＮｂＯ3 が
記載されている。ただし、この公報では、ＫＮｂＯ3の
電気機械結合係数Ｋ2 については何ら言及しておらず、
ただ単に３種以上の元素で構成される複合酸化物膜の一
例として挙げたにすぎない。
基板上にIII−Ｖ族化合物膜が設けられ、さらにその上
に３種以上の元素から構成される複合酸化物膜が設けら
れた圧電体基板を有する弾性表面波素子が開示されてい
る。そして、上記複合酸化物膜の例としてＫＮｂＯ3 が
記載されている。ただし、この公報では、ＫＮｂＯ3の
電気機械結合係数Ｋ2 については何ら言及しておらず、
ただ単に３種以上の元素で構成される複合酸化物膜の一
例として挙げたにすぎない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、本発
明者らの研究により、弾性表面波素子の弾性体材料とし
てＫＮｂＯ3 単結晶を用いれば、電気機械結合係数Ｋ2
が大きく、効率の良い弾性表面波素子が実現できる感触
が得られた。しかしながら、それと同時に、Ｋ2の値は
ＫＮｂＯ3 単結晶の結晶構造中における弾性表面波の伝
搬方向に応じて種々に変化することも判明した。したが
って、弾性表面波素子を作製するにあたって所望のＫ2
の値を得たい、あるいはＫ2 の値を制御したい、といっ
た要求がある場合、弾性表面波の伝搬面を特定のＫＮｂ
Ｏ3 結晶方位面に合わせる必要がある。つまり、特定の
結晶面に合わせてすだれ状電極を形成し、弾性表面波の
伝搬面とその特定の結晶面を一致させなければならな
い。
明者らの研究により、弾性表面波素子の弾性体材料とし
てＫＮｂＯ3 単結晶を用いれば、電気機械結合係数Ｋ2
が大きく、効率の良い弾性表面波素子が実現できる感触
が得られた。しかしながら、それと同時に、Ｋ2の値は
ＫＮｂＯ3 単結晶の結晶構造中における弾性表面波の伝
搬方向に応じて種々に変化することも判明した。したが
って、弾性表面波素子を作製するにあたって所望のＫ2
の値を得たい、あるいはＫ2 の値を制御したい、といっ
た要求がある場合、弾性表面波の伝搬面を特定のＫＮｂ
Ｏ3 結晶方位面に合わせる必要がある。つまり、特定の
結晶面に合わせてすだれ状電極を形成し、弾性表面波の
伝搬面とその特定の結晶面を一致させなければならな
い。
【０００７】ところが、図６（ａ）に示したような結晶
構造を持つＫＮｂＯ3 単結晶のバルク材料を用いようと
すると、ある特定の結晶方位を得るためには、予め結晶
方位が判明しているＫＮｂＯ3 単結晶から特定の結晶面
を切り出すという非常に煩雑な操作が必要であった。ま
た、ＫＮｂＯ3 単結晶自体も結晶成長が難しく、工業材
料として非常に高価なものであった。これらの理由か
ら、ＫＮｂＯ3 単結晶のバルク材料は弾性表面波素子の
材料として極めて使い難いものであった。
構造を持つＫＮｂＯ3 単結晶のバルク材料を用いようと
すると、ある特定の結晶方位を得るためには、予め結晶
方位が判明しているＫＮｂＯ3 単結晶から特定の結晶面
を切り出すという非常に煩雑な操作が必要であった。ま
た、ＫＮｂＯ3 単結晶自体も結晶成長が難しく、工業材
料として非常に高価なものであった。これらの理由か
ら、ＫＮｂＯ3 単結晶のバルク材料は弾性表面波素子の
材料として極めて使い難いものであった。
【０００８】そこで、ＫＮｂＯ3 単結晶を、バルク材料
ではなく、何らかの下地の上に積層した薄膜として使用
するという考えに至ることになる。しかしながら、上記
２つの公報に開示された技術では、ＫＮｂＯ3 を積層す
る下地はダイヤモンド層やIII−Ｖ族化合物膜に限定さ
れており、これらダイヤモンド層やIII−Ｖ族化合物膜
は格子整合性を持たないため、たとえこれらの下地の上
にＫＮｂＯ3 を積層したところでそのＫＮｂＯ3 は下地
層と格子整合されない。そのため、ダイヤモンド層やII
I−Ｖ族化合物膜上には特定の結晶面を持つＫＮｂＯ3
単結晶が成長することはなく、電気機械結合係数Ｋ2 の
値を制御し、所望の値を得ることは不可能である。
ではなく、何らかの下地の上に積層した薄膜として使用
するという考えに至ることになる。しかしながら、上記
２つの公報に開示された技術では、ＫＮｂＯ3 を積層す
る下地はダイヤモンド層やIII−Ｖ族化合物膜に限定さ
れており、これらダイヤモンド層やIII−Ｖ族化合物膜
は格子整合性を持たないため、たとえこれらの下地の上
にＫＮｂＯ3 を積層したところでそのＫＮｂＯ3 は下地
層と格子整合されない。そのため、ダイヤモンド層やII
I−Ｖ族化合物膜上には特定の結晶面を持つＫＮｂＯ3
単結晶が成長することはなく、電気機械結合係数Ｋ2 の
値を制御し、所望の値を得ることは不可能である。
【０００９】本発明は、上記の課題を解決するためにな
されたものであって、単結晶バルク材料から特定の結晶
面を切り出すような煩雑な操作を必要とすることなく、
電気機械結合係数Ｋ2 を大きくすることによって、高効
率化が図れ、広帯域でも使用可能な低コストの弾性表面
波素子を提供することを目的とする。
されたものであって、単結晶バルク材料から特定の結晶
面を切り出すような煩雑な操作を必要とすることなく、
電気機械結合係数Ｋ2 を大きくすることによって、高効
率化が図れ、広帯域でも使用可能な低コストの弾性表面
波素子を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の弾性表面波素子は、ＫＮｂＯ3 単結晶が
成長するようなバルク材料からなる下地基板と、この下
地基板上に積層されたＫＮｂＯ3 単結晶からなる圧電体
層と、この圧電体層の上面または下面に設けられた電極
層、を有する構成とした。言い換えると、本発明の主眼
点は、（１）ＫＮｂＯ3 単結晶をバルクの形態ではなく
薄膜の形態で圧電体層として用いること、（２）そし
て、ＫＮｂＯ3 単結晶を薄膜として積層する際にＫＮｂ
Ｏ3 単結晶が自ずと特定の結晶面を持つように結晶成長
するような、いわばＫＮｂＯ3 に対する格子整合性が良
好な下地材料を見い出したこと、にある。
めに、本発明の弾性表面波素子は、ＫＮｂＯ3 単結晶が
成長するようなバルク材料からなる下地基板と、この下
地基板上に積層されたＫＮｂＯ3 単結晶からなる圧電体
層と、この圧電体層の上面または下面に設けられた電極
層、を有する構成とした。言い換えると、本発明の主眼
点は、（１）ＫＮｂＯ3 単結晶をバルクの形態ではなく
薄膜の形態で圧電体層として用いること、（２）そし
て、ＫＮｂＯ3 単結晶を薄膜として積層する際にＫＮｂ
Ｏ3 単結晶が自ずと特定の結晶面を持つように結晶成長
するような、いわばＫＮｂＯ3 に対する格子整合性が良
好な下地材料を見い出したこと、にある。
【００１１】したがって、そのような下地材料を用いる
ことによって、その上に成長するＫＮｂＯ3 が特定の結
晶面を持つ単結晶となり、その結晶面を弾性表面波の伝
搬面とすることができる。その結果、この弾性表面波素
子は大きな電気機械結合係数Ｋ2 を持つことになるた
め、広帯域化、高効率化を図ることができる。なお、こ
のＫＮｂＯ3 単結晶からなる圧電体層の厚さは、５０〜
５０００ｎｍ程度の範囲とすることが望ましい。
ことによって、その上に成長するＫＮｂＯ3 が特定の結
晶面を持つ単結晶となり、その結晶面を弾性表面波の伝
搬面とすることができる。その結果、この弾性表面波素
子は大きな電気機械結合係数Ｋ2 を持つことになるた
め、広帯域化、高効率化を図ることができる。なお、こ
のＫＮｂＯ3 単結晶からなる圧電体層の厚さは、５０〜
５０００ｎｍ程度の範囲とすることが望ましい。
【００１２】また、上記結晶面に関して具体的に言え
ば、より大きな電気機械結合係数Ｋ2を得るためには、
特に、下地基板としてＫＮｂＯ3 単結晶のＸ軸を含む全
ての結晶面が成長するようなバルク材料を用いることが
望ましい。その場合、ＳｒＴｉＯ3、ＳｒＳｎＯ3、Ｓｒ
ＺｒＯ3、ＳｒＭｏＯ3、ＳｒＨｆＯ3、ＢａＭｏＯ3、Ｍ
ｇＯ、Ｐｔ、Ａｌ2Ｏ3 、ＧａＡｓ、Ｓｉ から選ばれる
少なくとも１つ以上の単結晶を用いることができる。な
お、本明細書における「Ｘ軸」とは、単位格子ａ（５．
６９５Å）の稜方向と規定する。また、ＫＮｂＯ3 単結
晶は斜方晶であり、図６（ａ）に示したように、Ｙ軸を
ｃ（３．９７４Å）の稜方向、Ｚ軸をｂ（５．７２１
Å）の稜方向と規定する。
ば、より大きな電気機械結合係数Ｋ2を得るためには、
特に、下地基板としてＫＮｂＯ3 単結晶のＸ軸を含む全
ての結晶面が成長するようなバルク材料を用いることが
望ましい。その場合、ＳｒＴｉＯ3、ＳｒＳｎＯ3、Ｓｒ
ＺｒＯ3、ＳｒＭｏＯ3、ＳｒＨｆＯ3、ＢａＭｏＯ3、Ｍ
ｇＯ、Ｐｔ、Ａｌ2Ｏ3 、ＧａＡｓ、Ｓｉ から選ばれる
少なくとも１つ以上の単結晶を用いることができる。な
お、本明細書における「Ｘ軸」とは、単位格子ａ（５．
６９５Å）の稜方向と規定する。また、ＫＮｂＯ3 単結
晶は斜方晶であり、図６（ａ）に示したように、Ｙ軸を
ｃ（３．９７４Å）の稜方向、Ｚ軸をｂ（５．７２１
Å）の稜方向と規定する。
【００１３】ここで、下地基板の材料として、「ＫＮｂ
Ｏ3 単結晶のＸ軸を含む全ての結晶面が成長するような
バルク材料」という表現を用いたのは、以下のような意
味である。図７はＫＮｂＯ3 単結晶バルク材料の回転Ｙ
板（Ｙ板とは、単位格子ａ（５．６９５Å）とｂ（５．
７２１Å）の各稜を含む平面をいう）における回転角θ
と電気機械結合係数Ｋ2 の関係を示すものである。回転
Ｙ板における回転角θとは、図６（ｂ）に示すように、
回転Ｙ板、つまり（００１）面をＸ軸を中心として矢印
Ａの向きに回転させた際の回転角θのことであり、（０
０１）面自体は回転角θ＝０°である。図７に示すよう
に、電気機械結合係数Ｋ2 が０．５３（５３％）と最大
値を示すのは回転角θ＝０°の時であるが、回転角θ＝
９０°（（０１０）面に相当）でも電気機械結合係数Ｋ
2 は０．２（２０％）前後の値が得られ、ＬｉＮｂＯ3
のＫ2 ＝０．０５５に比べれば充分大きい。したがっ
て、本発明においては、Ｋ2 の値が約０．２〜０．５３
の範囲を取るような全ての結晶面を含む表現として、
（００１）面をＸ軸を中心として任意の角度に回転させ
た面、すなわち「Ｘ軸を含む全ての結晶面」という表現
を用いた。ただし、図７はあくまでもＫＮｂＯ3 単結晶
バルク材料を用いて弾性表面波素子を作製し、Ｋ2 を測
定した値を示したものであり、ＫＮｂＯ3 単結晶を薄膜
状態で用いた場合にもＫ2 がこのまま０．２〜０．５３
の値をとり得るわけではない（薄膜の状態では実際のＫ
2 の値はこのレベルよりも小さくなってしまう）。しか
しながら、薄膜同士で比較した場合には、ＫＮｂＯ3 単
結晶のＫ2 の値はＬｉＮｂＯ3 のそれよりも充分に大き
いことになる。
Ｏ3 単結晶のＸ軸を含む全ての結晶面が成長するような
バルク材料」という表現を用いたのは、以下のような意
味である。図７はＫＮｂＯ3 単結晶バルク材料の回転Ｙ
板（Ｙ板とは、単位格子ａ（５．６９５Å）とｂ（５．
７２１Å）の各稜を含む平面をいう）における回転角θ
と電気機械結合係数Ｋ2 の関係を示すものである。回転
Ｙ板における回転角θとは、図６（ｂ）に示すように、
回転Ｙ板、つまり（００１）面をＸ軸を中心として矢印
Ａの向きに回転させた際の回転角θのことであり、（０
０１）面自体は回転角θ＝０°である。図７に示すよう
に、電気機械結合係数Ｋ2 が０．５３（５３％）と最大
値を示すのは回転角θ＝０°の時であるが、回転角θ＝
９０°（（０１０）面に相当）でも電気機械結合係数Ｋ
2 は０．２（２０％）前後の値が得られ、ＬｉＮｂＯ3
のＫ2 ＝０．０５５に比べれば充分大きい。したがっ
て、本発明においては、Ｋ2 の値が約０．２〜０．５３
の範囲を取るような全ての結晶面を含む表現として、
（００１）面をＸ軸を中心として任意の角度に回転させ
た面、すなわち「Ｘ軸を含む全ての結晶面」という表現
を用いた。ただし、図７はあくまでもＫＮｂＯ3 単結晶
バルク材料を用いて弾性表面波素子を作製し、Ｋ2 を測
定した値を示したものであり、ＫＮｂＯ3 単結晶を薄膜
状態で用いた場合にもＫ2 がこのまま０．２〜０．５３
の値をとり得るわけではない（薄膜の状態では実際のＫ
2 の値はこのレベルよりも小さくなってしまう）。しか
しながら、薄膜同士で比較した場合には、ＫＮｂＯ3 単
結晶のＫ2 の値はＬｉＮｂＯ3 のそれよりも充分に大き
いことになる。
【００１４】また、Ｘ軸を含む全ての結晶面のみなら
ず、（１１０）結晶面が成長するようなバルク材料であ
っても上記と同様の効果を得ることができる。具体的に
は、ＭｇＡｌ2Ｏ4、ＬｉＴａＯ3、ＫＴａＯ3、ＬａＡｌ
Ｏ3 から選ばれる少なくとも１つ以上の単結晶化合物が
挙げられる。
ず、（１１０）結晶面が成長するようなバルク材料であ
っても上記と同様の効果を得ることができる。具体的に
は、ＭｇＡｌ2Ｏ4、ＬｉＴａＯ3、ＫＴａＯ3、ＬａＡｌ
Ｏ3 から選ばれる少なくとも１つ以上の単結晶化合物が
挙げられる。
【００１５】すなわち、以上に挙げたＳｒＴｉＯ3、Ｓ
ｒＳｎＯ3、ＳｒＺｒＯ3、ＳｒＭｏＯ3、ＳｒＨｆＯ3、
ＢａＭｏＯ3、ＭｇＯ、Ｐｔ、Ａｌ2Ｏ3 、ＧａＡｓ、Ｓ
ｉ、ＭｇＡｌ2Ｏ4、ＬｉＴａＯ3、ＫＴａＯ3、ＬａＡｌ
Ｏ3 等の化合物は、ＫＮｂＯ 3 単結晶に対する格子整合
性を元来有している。したがって、これらの化合物を下
地基板に用いさえすれば、その上のＫＮｂＯ3 単結晶を
特定の結晶面を持つように成長させることができるので
ある。例えばＳｒＴｉＯ3 を用いた場合、ＳｒＴｉＯ3
の結晶面を（１００）面にすれば、その上に成長するＫ
ＮｂＯ3 は（００１）面となり、（００１）面を弾性表
面波の伝搬面とすることができる。その結果、この弾性
表面波素子は大きな電気機械結合係数Ｋ2 を持つことに
なり、広帯域化、高効率化を図ることができる。
ｒＳｎＯ3、ＳｒＺｒＯ3、ＳｒＭｏＯ3、ＳｒＨｆＯ3、
ＢａＭｏＯ3、ＭｇＯ、Ｐｔ、Ａｌ2Ｏ3 、ＧａＡｓ、Ｓ
ｉ、ＭｇＡｌ2Ｏ4、ＬｉＴａＯ3、ＫＴａＯ3、ＬａＡｌ
Ｏ3 等の化合物は、ＫＮｂＯ 3 単結晶に対する格子整合
性を元来有している。したがって、これらの化合物を下
地基板に用いさえすれば、その上のＫＮｂＯ3 単結晶を
特定の結晶面を持つように成長させることができるので
ある。例えばＳｒＴｉＯ3 を用いた場合、ＳｒＴｉＯ3
の結晶面を（１００）面にすれば、その上に成長するＫ
ＮｂＯ3 は（００１）面となり、（００１）面を弾性表
面波の伝搬面とすることができる。その結果、この弾性
表面波素子は大きな電気機械結合係数Ｋ2 を持つことに
なり、広帯域化、高効率化を図ることができる。
【００１６】また、下地基板全体を上記のような特性を
持つ単結晶バルク材料で構成することに代えて、下地基
板にＳｉ、ＧａＡｓ等の一般の半導体基板を用い、この
下地基板上にＫＮｂＯ3 単結晶が成長するような材料か
らなるバッファ層を積層し、そのバッファ層の上にＫＮ
ｂＯ3 単結晶からなる圧電体層を積層する構成としても
よい。なお、このバッファ層は、１０〜１０００ｎｍ程
度の厚さの範囲とすることが望ましい。この構成の場合
も、バッファ層として、上述したようなＫＮｂＯ3 単結
晶のＸ軸を含む全ての結晶面が成長するような材料、ま
たは（１１０）結晶面が成長するような材料を用いるの
が効果的である。具体的には、ＢａＭｏＯ3、ＭｇＯ、
Ｐｔ、Ａｌ2Ｏ3 から選ばれる少なくとも１つ以上の単
結晶化合物、またはＳｉＮx 、もしくはＭｇＡｌ2Ｏ4、
ＬｉＴａＯ3、ＫＴａＯ3 、ＬａＡｌＯ3 から選ばれる
少なくとも１つ以上の単結晶化合物、等が挙げられる。
持つ単結晶バルク材料で構成することに代えて、下地基
板にＳｉ、ＧａＡｓ等の一般の半導体基板を用い、この
下地基板上にＫＮｂＯ3 単結晶が成長するような材料か
らなるバッファ層を積層し、そのバッファ層の上にＫＮ
ｂＯ3 単結晶からなる圧電体層を積層する構成としても
よい。なお、このバッファ層は、１０〜１０００ｎｍ程
度の厚さの範囲とすることが望ましい。この構成の場合
も、バッファ層として、上述したようなＫＮｂＯ3 単結
晶のＸ軸を含む全ての結晶面が成長するような材料、ま
たは（１１０）結晶面が成長するような材料を用いるの
が効果的である。具体的には、ＢａＭｏＯ3、ＭｇＯ、
Ｐｔ、Ａｌ2Ｏ3 から選ばれる少なくとも１つ以上の単
結晶化合物、またはＳｉＮx 、もしくはＭｇＡｌ2Ｏ4、
ＬｉＴａＯ3、ＫＴａＯ3 、ＬａＡｌＯ3 から選ばれる
少なくとも１つ以上の単結晶化合物、等が挙げられる。
【００１７】さらに、上記の構成に加えて、下地基板と
バッファ層との間に、音速の大きな結晶材料からなる音
速バッファ層を設けてもよい。この音速の大きな結晶材
料としては、サファイヤ、ＢＮから選ばれる少なくとも
１つ以上の結晶化合物、またはＢ4Ｃ を用いることがで
きる。このような音速バッファ層を設けた場合、弾性表
面波が伝搬する基板表面で弾性表面波の伝搬速度が増大
するため、上記（１）式中のｖが大きくなり、使用周波
数ｆを大きくすることができる。すなわち、高周波帯域
での使用に好適な弾性表面波素子用基板とすることがで
きる。この構造とする場合、バッファ層の厚さを１０〜
１０００ｎｍ程度として音速バッファ層の厚さを１００
〜１０００ｎｍ程度とすることが望ましい。音速バッフ
ァ層の厚さがこれより小さくなると、弾性表面波の伝搬
速度の増大に寄与しなくなってしまうからである。
バッファ層との間に、音速の大きな結晶材料からなる音
速バッファ層を設けてもよい。この音速の大きな結晶材
料としては、サファイヤ、ＢＮから選ばれる少なくとも
１つ以上の結晶化合物、またはＢ4Ｃ を用いることがで
きる。このような音速バッファ層を設けた場合、弾性表
面波が伝搬する基板表面で弾性表面波の伝搬速度が増大
するため、上記（１）式中のｖが大きくなり、使用周波
数ｆを大きくすることができる。すなわち、高周波帯域
での使用に好適な弾性表面波素子用基板とすることがで
きる。この構造とする場合、バッファ層の厚さを１０〜
１０００ｎｍ程度として音速バッファ層の厚さを１００
〜１０００ｎｍ程度とすることが望ましい。音速バッフ
ァ層の厚さがこれより小さくなると、弾性表面波の伝搬
速度の増大に寄与しなくなってしまうからである。
【００１８】そして、上記全ての構成に加えて、上記圧
電体層上に例えばＳｉＯ2 からなる温度安定化層を積層
してもよい。この構成とした場合、圧電体層表面がＳｉ
Ｏ2層で覆われ、圧電体層と逆の温度係数を持つＳｉＯ
2 が圧電体層と電極層の熱膨張差によって圧電体層に生
じる歪みを緩和するため、弾性表面波素子の温度特性を
安定化することができる。このＳｉＯ2 からなる温度安
定化層の厚さは、１００〜１００００ｎｍ程度の範囲と
することが望ましい。
電体層上に例えばＳｉＯ2 からなる温度安定化層を積層
してもよい。この構成とした場合、圧電体層表面がＳｉ
Ｏ2層で覆われ、圧電体層と逆の温度係数を持つＳｉＯ
2 が圧電体層と電極層の熱膨張差によって圧電体層に生
じる歪みを緩和するため、弾性表面波素子の温度特性を
安定化することができる。このＳｉＯ2 からなる温度安
定化層の厚さは、１００〜１００００ｎｍ程度の範囲と
することが望ましい。
【００１９】
【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）以下、本発
明の第１の実施の形態を図１を参照して説明する。図１
（ａ）、（ｂ）は本実施の形態の弾性表面波素子を示す
図であり、本実施の形態の素子は入力信号から特定周波
数の信号を取り出す弾性表面波フィルタの例である。
明の第１の実施の形態を図１を参照して説明する。図１
（ａ）、（ｂ）は本実施の形態の弾性表面波素子を示す
図であり、本実施の形態の素子は入力信号から特定周波
数の信号を取り出す弾性表面波フィルタの例である。
【００２０】図１（ａ）、（ｂ）に示すように、ＳｒＴ
ｉＯ3 等の単結晶バルク材料からなる下地基板１２の上
に、ＫＮｂＯ3 単結晶からなる圧電体層１３が積層され
ている。そして、圧電体層１３の上面にＡｌ等の金属か
らなるすだれ状電極１４ａ、１４ｂ（電極層）が形成さ
れている。圧電体層１３の厚さは５００ｎｍ程度、電極
１４ａ、１４ｂの厚さは２０〜５００ｎｍ程度である。
なお、下地基板１２の材料としては、ＳｒＴｉＯ3の
他、ＳｒＳｎＯ3、ＳｒＺｒＯ3、ＳｒＭｏＯ3、ＳｒＨ
ｆＯ3、ＢａＭｏＯ3、ＭｇＯ、Ｐｔ、Ａｌ2Ｏ3 、Ｇａ
Ａｓ、Ｓｉ、ＭｇＡｌ2Ｏ4、ＬｉＴａＯ3、ＫＴａＯ3、
ＬａＡｌＯ3 から選ばれる少なくとも１つ以上の単結晶
を用いることができる。また、電極１４ａ、１４ｂの材
料として、Ａｌの他、Ｔｉ、Ａｕ、Ａｇ、Ｗ、Ｃｕ等の
金属およびこれらの合金を用いることができる。
ｉＯ3 等の単結晶バルク材料からなる下地基板１２の上
に、ＫＮｂＯ3 単結晶からなる圧電体層１３が積層され
ている。そして、圧電体層１３の上面にＡｌ等の金属か
らなるすだれ状電極１４ａ、１４ｂ（電極層）が形成さ
れている。圧電体層１３の厚さは５００ｎｍ程度、電極
１４ａ、１４ｂの厚さは２０〜５００ｎｍ程度である。
なお、下地基板１２の材料としては、ＳｒＴｉＯ3の
他、ＳｒＳｎＯ3、ＳｒＺｒＯ3、ＳｒＭｏＯ3、ＳｒＨ
ｆＯ3、ＢａＭｏＯ3、ＭｇＯ、Ｐｔ、Ａｌ2Ｏ3 、Ｇａ
Ａｓ、Ｓｉ、ＭｇＡｌ2Ｏ4、ＬｉＴａＯ3、ＫＴａＯ3、
ＬａＡｌＯ3 から選ばれる少なくとも１つ以上の単結晶
を用いることができる。また、電極１４ａ、１４ｂの材
料として、Ａｌの他、Ｔｉ、Ａｕ、Ａｇ、Ｗ、Ｃｕ等の
金属およびこれらの合金を用いることができる。
【００２１】すだれ状電極１４ａ、１４ｂは、図１
（ａ）に示すように、処理すべき信号が入力される入力
側電極１４ａと、選択された特定周波数の信号のみを出
力する出力側電極１４ｂからなり、これら電極１４ａ、
１４ｂが基板の両端に対向するように配置されている。
各電極１４ａ、１４ｂは多数対の電極指を有しており、
例えば弾性表面波の波長をλとしたとき、各電極指の幅
ｗはλ／４、対数が３０、入力側電極１４ａと出力側電
極１４ｂ間の距離Ｌが５０λ、である。
（ａ）に示すように、処理すべき信号が入力される入力
側電極１４ａと、選択された特定周波数の信号のみを出
力する出力側電極１４ｂからなり、これら電極１４ａ、
１４ｂが基板の両端に対向するように配置されている。
各電極１４ａ、１４ｂは多数対の電極指を有しており、
例えば弾性表面波の波長をλとしたとき、各電極指の幅
ｗはλ／４、対数が３０、入力側電極１４ａと出力側電
極１４ｂ間の距離Ｌが５０λ、である。
【００２２】上記構成の弾性表面波フィルタ１１は、下
地基板１２上に、レーザーアブレーション法、スパッタ
リング法、ＣＶＤ法、ゾル−ゲル法等により圧電体層１
３となるＫＮｂＯ3 単結晶を成膜し、蒸着、スパッタリ
ング法等によりＡｌ膜を成膜した後、フォトリソグラフ
ィー技術を用いてＡｌ膜をパターニングし、すだれ状電
極１４ａ、１４ｂを形成することによって、作製するこ
とができる。
地基板１２上に、レーザーアブレーション法、スパッタ
リング法、ＣＶＤ法、ゾル−ゲル法等により圧電体層１
３となるＫＮｂＯ3 単結晶を成膜し、蒸着、スパッタリ
ング法等によりＡｌ膜を成膜した後、フォトリソグラフ
ィー技術を用いてＡｌ膜をパターニングし、すだれ状電
極１４ａ、１４ｂを形成することによって、作製するこ
とができる。
【００２３】そして、この弾性表面波フィルタ１１にお
いては、入力側電極１４ａに信号を入力すると、圧電体
層１３の持つ圧電効果によって隣り合う電極指間に互い
に逆位相の歪みが生じ、基板表面に弾性波が励起され
る。励起された弾性波は基板表面を伝搬し、出力側電極
１４ｂで高周波信号に変換され、取り出される。
いては、入力側電極１４ａに信号を入力すると、圧電体
層１３の持つ圧電効果によって隣り合う電極指間に互い
に逆位相の歪みが生じ、基板表面に弾性波が励起され
る。励起された弾性波は基板表面を伝搬し、出力側電極
１４ｂで高周波信号に変換され、取り出される。
【００２４】本実施の形態の弾性表面波フィルタ１１に
おいては、下地基板１２にＳｒＴｉＯ3 等のＫＮｂＯ3
単結晶に対する格子整合性を有する材料を用いたことに
より圧電体層１３をなすＫＮｂＯ3 単結晶が特定の結晶
面、例えば（００１）面を持つようにすることができ
る。その結果、この弾性表面波フィルタ１１は大きな電
気機械結合係数Ｋ2 を持つことになり、広帯域、高効率
の弾性表面波フィルタとすることができる。
おいては、下地基板１２にＳｒＴｉＯ3 等のＫＮｂＯ3
単結晶に対する格子整合性を有する材料を用いたことに
より圧電体層１３をなすＫＮｂＯ3 単結晶が特定の結晶
面、例えば（００１）面を持つようにすることができ
る。その結果、この弾性表面波フィルタ１１は大きな電
気機械結合係数Ｋ2 を持つことになり、広帯域、高効率
の弾性表面波フィルタとすることができる。
【００２５】また、弾性表面波フィルタ１１の製造工程
において、従来のようにＫＮｂＯ3バルク単結晶を結晶
成長させたり、ＫＮｂＯ3 単結晶から（００１）面を切
り出すといった困難な作業が不要となり、レーザーアブ
レーション法、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ゾル−ゲ
ル法等の薄膜形成技術を用いてＫＮｂＯ3 圧電体層１３
を容易に形成することができる。また、ＫＮｂＯ3 材料
自体の使用量も減らすことができる。その結果、従来に
比べて製造コストの低減を図ることができる。
において、従来のようにＫＮｂＯ3バルク単結晶を結晶
成長させたり、ＫＮｂＯ3 単結晶から（００１）面を切
り出すといった困難な作業が不要となり、レーザーアブ
レーション法、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ゾル−ゲ
ル法等の薄膜形成技術を用いてＫＮｂＯ3 圧電体層１３
を容易に形成することができる。また、ＫＮｂＯ3 材料
自体の使用量も減らすことができる。その結果、従来に
比べて製造コストの低減を図ることができる。
【００２６】（第２の実施の形態）以下、本発明の第２
の実施の形態を図２を参照して説明する。図２は本実施
の形態の弾性表面波フィルタ２１を示す断面図である
が、本実施の形態の弾性表面波フィルタが第１の実施の
形態のフィルタと異なる点は、下地基板上に設けたバッ
ファ層の上に圧電体層を積層した点である。
の実施の形態を図２を参照して説明する。図２は本実施
の形態の弾性表面波フィルタ２１を示す断面図である
が、本実施の形態の弾性表面波フィルタが第１の実施の
形態のフィルタと異なる点は、下地基板上に設けたバッ
ファ層の上に圧電体層を積層した点である。
【００２７】図２に示すように、Ｓｉ等の下地基板２２
上に、ＢａＭｏＯ3 等の単結晶材料からなるバッファ層
２５、ＫＮｂＯ3 単結晶からなる圧電体層２３が順次積
層されている。そして、圧電体層２３の上面にすだれ状
電極２４ａ、２４ｂ（電極層）が形成されている。例え
ば、バッファ層２５の厚さは２０ｎｍ程度、圧電体層２
３の厚さは５００ｎｍ程度、である。なお、下地基板２
２の材料としては、Ｓｉの他、ＧａＡｓ等の一般の半導
体材料を用いることができる。また、バッファ層２５の
材料としては、ＢａＭｏＯ3 の他、ＭｇＯ、Ｐｔ、Ａｌ
2Ｏ3から選ばれる少なくとも１つ以上の単結晶化合物、
またはＳｉＮx 、もしくはＭｇＡｌ2Ｏ4、ＬｉＴａ
Ｏ3、ＫＴａＯ3 、ＬａＡｌＯ3 から選ばれる少なくと
も１つ以上の単結晶化合物を用いることができる。ま
た、電極２４ａ、２４ｂの材料は、第１の実施の形態と
同様の金属を用いることができる。
上に、ＢａＭｏＯ3 等の単結晶材料からなるバッファ層
２５、ＫＮｂＯ3 単結晶からなる圧電体層２３が順次積
層されている。そして、圧電体層２３の上面にすだれ状
電極２４ａ、２４ｂ（電極層）が形成されている。例え
ば、バッファ層２５の厚さは２０ｎｍ程度、圧電体層２
３の厚さは５００ｎｍ程度、である。なお、下地基板２
２の材料としては、Ｓｉの他、ＧａＡｓ等の一般の半導
体材料を用いることができる。また、バッファ層２５の
材料としては、ＢａＭｏＯ3 の他、ＭｇＯ、Ｐｔ、Ａｌ
2Ｏ3から選ばれる少なくとも１つ以上の単結晶化合物、
またはＳｉＮx 、もしくはＭｇＡｌ2Ｏ4、ＬｉＴａ
Ｏ3、ＫＴａＯ3 、ＬａＡｌＯ3 から選ばれる少なくと
も１つ以上の単結晶化合物を用いることができる。ま
た、電極２４ａ、２４ｂの材料は、第１の実施の形態と
同様の金属を用いることができる。
【００２８】本実施の形態の弾性表面波フィルタ２１に
おいても、大きな電気機械結合係数Ｋ2 を持つことで高
効率の弾性表面波フィルタが得られる、という第１の実
施の形態と同様の効果を奏することができる。さらに、
本実施の形態の場合、第１の実施の形態と異なり、Ｂａ
ＭｏＯ3 等の単結晶バルク材料を用意する必要がなく、
ＢａＭｏＯ3 等の材料を薄膜状にして一般的な半導体基
板の上に形成すればよいので、トランジスタＩＣ等の周
辺回路素子と集積化を図ることができ、小型で軽量なモ
ノリシック素子を実現することができるという利点をも
有している。
おいても、大きな電気機械結合係数Ｋ2 を持つことで高
効率の弾性表面波フィルタが得られる、という第１の実
施の形態と同様の効果を奏することができる。さらに、
本実施の形態の場合、第１の実施の形態と異なり、Ｂａ
ＭｏＯ3 等の単結晶バルク材料を用意する必要がなく、
ＢａＭｏＯ3 等の材料を薄膜状にして一般的な半導体基
板の上に形成すればよいので、トランジスタＩＣ等の周
辺回路素子と集積化を図ることができ、小型で軽量なモ
ノリシック素子を実現することができるという利点をも
有している。
【００２９】（第３の実施の形態）以下、本発明の第３
の実施の形態を図３を参照して説明する。図３は本実施
の形態の弾性表面波フィルタ３１を示す断面図である
が、本実施の形態の弾性表面波フィルタが第１、第２の
実施の形態のフィルタと異なる点は、下地基板上に音速
バッファ層を設け、その上にバッファ層、圧電体層を順
次積層した点である。
の実施の形態を図３を参照して説明する。図３は本実施
の形態の弾性表面波フィルタ３１を示す断面図である
が、本実施の形態の弾性表面波フィルタが第１、第２の
実施の形態のフィルタと異なる点は、下地基板上に音速
バッファ層を設け、その上にバッファ層、圧電体層を順
次積層した点である。
【００３０】図３に示すように、Ｓｉ等の下地基板３２
上に、サファイヤ等の音速の大きな材料からなる音速バ
ッファ層３６、ＢａＭｏＯ3 等の単結晶材料からなるバ
ッファ層３５、ＫＮｂＯ3 単結晶からなる圧電体層３３
が順次積層されている。そして、圧電体層３３の上面に
すだれ状電極３４ａ、３４ｂ（電極層）が形成されてい
る。例えば、音速バッファ層３６の厚さは１００ｎｍ程
度、バッファ層３５の厚さは２０ｎｍ程度、圧電体層３
３の厚さは５００ｎｍ程度、である。なお、音速バッフ
ァ層３６に用いる材料としては、サファイヤの他、Ｂ
Ｎ、Ｂ4Ｃ 等を用いることができる。また、下地基板３
２、バッファ層３５、電極３４ａ、３４ｂの材料は第２
の実施の形態と同様のものを用いることができる。
上に、サファイヤ等の音速の大きな材料からなる音速バ
ッファ層３６、ＢａＭｏＯ3 等の単結晶材料からなるバ
ッファ層３５、ＫＮｂＯ3 単結晶からなる圧電体層３３
が順次積層されている。そして、圧電体層３３の上面に
すだれ状電極３４ａ、３４ｂ（電極層）が形成されてい
る。例えば、音速バッファ層３６の厚さは１００ｎｍ程
度、バッファ層３５の厚さは２０ｎｍ程度、圧電体層３
３の厚さは５００ｎｍ程度、である。なお、音速バッフ
ァ層３６に用いる材料としては、サファイヤの他、Ｂ
Ｎ、Ｂ4Ｃ 等を用いることができる。また、下地基板３
２、バッファ層３５、電極３４ａ、３４ｂの材料は第２
の実施の形態と同様のものを用いることができる。
【００３１】特に、本実施の形態の弾性表面波フィルタ
３１の場合、音速バッファ層３６を設けたことにより弾
性表面波が伝搬する基板表面で弾性表面波の伝搬速度が
増大するため、使用周波数を大きくすることができ、高
周波帯域での使用に好適な弾性表面波フィルタとするこ
とができる。
３１の場合、音速バッファ層３６を設けたことにより弾
性表面波が伝搬する基板表面で弾性表面波の伝搬速度が
増大するため、使用周波数を大きくすることができ、高
周波帯域での使用に好適な弾性表面波フィルタとするこ
とができる。
【００３２】（第４の実施の形態）以下、本発明の第４
の実施の形態を図４を参照して説明する。図４は本実施
の形態の弾性表面波フィルタ４１を示す断面図である
が、本実施の形態の弾性表面波フィルタが第１〜第３の
実施の形態のフィルタと異なる点は、圧電体層上に温度
安定化層を形成した点である。
の実施の形態を図４を参照して説明する。図４は本実施
の形態の弾性表面波フィルタ４１を示す断面図である
が、本実施の形態の弾性表面波フィルタが第１〜第３の
実施の形態のフィルタと異なる点は、圧電体層上に温度
安定化層を形成した点である。
【００３３】図４に示すように、ＳｒＴｉＯ3 等の単結
晶バルク材料からなる下地基板４２の上にＫＮｂＯ3 単
結晶からなる圧電体層４３が積層され、その上面にＡｌ
等からなるすだれ状電極４４ａ、４４ｂ（電極層）が形
成されている。そして、電極４４ａ、４４ｂの上方を含
む圧電体層４３上の全面を覆うようにＳｉＯ2 からなる
温度安定化層４７が形成されている。この温度安定化層
４７の厚さは１００ｎｍ程度、圧電体層４３の厚さは５
００ｎｍ程度、である。
晶バルク材料からなる下地基板４２の上にＫＮｂＯ3 単
結晶からなる圧電体層４３が積層され、その上面にＡｌ
等からなるすだれ状電極４４ａ、４４ｂ（電極層）が形
成されている。そして、電極４４ａ、４４ｂの上方を含
む圧電体層４３上の全面を覆うようにＳｉＯ2 からなる
温度安定化層４７が形成されている。この温度安定化層
４７の厚さは１００ｎｍ程度、圧電体層４３の厚さは５
００ｎｍ程度、である。
【００３４】本実施の形態の弾性表面波フィルタ４１の
場合、圧電体層４３表面がＳｉＯ2からなる温度安定化
層４７で覆われているが、ＳｉＯ2 がＫＮｂＯ3 と逆の
温度係数を持ち、圧電体層４３と電極４４ａ、４４ｂと
の熱膨張差によって圧電体層４３に生じる歪みを緩和す
るため、弾性表面波フィルタの温度特性を安定化するこ
とができる。
場合、圧電体層４３表面がＳｉＯ2からなる温度安定化
層４７で覆われているが、ＳｉＯ2 がＫＮｂＯ3 と逆の
温度係数を持ち、圧電体層４３と電極４４ａ、４４ｂと
の熱膨張差によって圧電体層４３に生じる歪みを緩和す
るため、弾性表面波フィルタの温度特性を安定化するこ
とができる。
【００３５】なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態
に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない
範囲において種々の変更を加えることが可能である。例
えば上記実施の形態で挙げた各層の厚さ、電極の寸法等
の具体的な数値はほんの一例にすぎず、適宜設計変更が
可能である。そして、電極に関しては、圧電体層の上面
側に設ける代わりに、圧電体層の下面側（下地基板やバ
ッファ層との界面側）に設けてもよい。また、第４の実
施の形態として、第１の実施の形態の積層構造の上にＳ
ｉＯ2 層を設けた例を示したが、第２、第３の実施の形
態の積層構造の上にＳｉＯ2 層を設けてもよいことは勿
論である。さらに、弾性表面波素子として弾性表面波フ
ィルタの例を挙げたが、電極の構成等を代えることによ
って、フィルタ以外にも弾性表面波コンボルバ等をはじ
めとする種々の通信機能素子に本発明を適用することが
できる。
に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない
範囲において種々の変更を加えることが可能である。例
えば上記実施の形態で挙げた各層の厚さ、電極の寸法等
の具体的な数値はほんの一例にすぎず、適宜設計変更が
可能である。そして、電極に関しては、圧電体層の上面
側に設ける代わりに、圧電体層の下面側（下地基板やバ
ッファ層との界面側）に設けてもよい。また、第４の実
施の形態として、第１の実施の形態の積層構造の上にＳ
ｉＯ2 層を設けた例を示したが、第２、第３の実施の形
態の積層構造の上にＳｉＯ2 層を設けてもよいことは勿
論である。さらに、弾性表面波素子として弾性表面波フ
ィルタの例を挙げたが、電極の構成等を代えることによ
って、フィルタ以外にも弾性表面波コンボルバ等をはじ
めとする種々の通信機能素子に本発明を適用することが
できる。
【００３６】
【実施例】次に、本発明の効果を実証する実施例につい
て具体的に説明する。ただし、以下の実施例は本発明の
一態様を示すものであって、この発明を限定するもので
はなく、本発明の技術範囲において適宜変更可能であ
る。
て具体的に説明する。ただし、以下の実施例は本発明の
一態様を示すものであって、この発明を限定するもので
はなく、本発明の技術範囲において適宜変更可能であ
る。
【００３７】（実施例１）実施例１は、上記第１の実施
の形態の構造を持つ弾性表面波フィルタを用いて本発明
特有の下地基板を用いた場合の素子特性上の効果、およ
びＬｉＮｂＯ3 圧電体層を用いた場合と比較した効果を
調べたものである。実施例１で用いた試料は、図５に示
すように、入力側電極５４ａ、出力側電極５４ｂともに
開口長が６７．５μｍ（１８λ）で一定のすだれ状Ａｌ
電極（正規型電極）であり、測定用のプロービングパッ
ド５８を設けた。弾性表面波の波長λを３．７５μｍと
して、各電極指の幅を０．９３７５μｍ（λ／４）、対
数を３０、入力側電極５４ａと出力側電極５４ｂ間の距
離を０．１８７５ｍｍ（５０λ）と０．３７５ｍｍ（１
００λ）の２種類、とした。そして、下地基板の種類を
代えた１７種類の試料（構成例１〜１７）を作製した。
具体的な材料の組み合わせは表１に示す通りである。
の形態の構造を持つ弾性表面波フィルタを用いて本発明
特有の下地基板を用いた場合の素子特性上の効果、およ
びＬｉＮｂＯ3 圧電体層を用いた場合と比較した効果を
調べたものである。実施例１で用いた試料は、図５に示
すように、入力側電極５４ａ、出力側電極５４ｂともに
開口長が６７．５μｍ（１８λ）で一定のすだれ状Ａｌ
電極（正規型電極）であり、測定用のプロービングパッ
ド５８を設けた。弾性表面波の波長λを３．７５μｍと
して、各電極指の幅を０．９３７５μｍ（λ／４）、対
数を３０、入力側電極５４ａと出力側電極５４ｂ間の距
離を０．１８７５ｍｍ（５０λ）と０．３７５ｍｍ（１
００λ）の２種類、とした。そして、下地基板の種類を
代えた１７種類の試料（構成例１〜１７）を作製した。
具体的な材料の組み合わせは表１に示す通りである。
【００３８】ここで、ＫＮｂＯ3 の成膜にはレーザーア
ブレーション法を用い、その成膜条件は、構成例１の場
合、ターゲット：ＫＮｂＯ3 、基板温度：６５０℃、使
用レーザー：ＡｒＦ（波長：１９３ｎｍ）、レーザーパ
ワー：５Ｊ／ｃｍ2 、１５Ｈｚ、雰囲気（酸素）：０．
０５Torr、膜厚：５００ｎｍ、成膜時間１２０分、とし
た。
ブレーション法を用い、その成膜条件は、構成例１の場
合、ターゲット：ＫＮｂＯ3 、基板温度：６５０℃、使
用レーザー：ＡｒＦ（波長：１９３ｎｍ）、レーザーパ
ワー：５Ｊ／ｃｍ2 、１５Ｈｚ、雰囲気（酸素）：０．
０５Torr、膜厚：５００ｎｍ、成膜時間１２０分、とし
た。
【００３９】また、比較例として、ガラス基板の上にＫ
ＮｂＯ3 を形成したもの（比較例１）、ＡｌＮ（１１
０）基板上に従来用いられていた圧電体層であるＬｉＮ
ｂＯ3を形成したもの（比較例２）を作製した。
ＮｂＯ3 を形成したもの（比較例１）、ＡｌＮ（１１
０）基板上に従来用いられていた圧電体層であるＬｉＮ
ｂＯ3を形成したもの（比較例２）を作製した。
【００４０】各試料につき、表１に示す伝搬方向におけ
る弾性表面波の伝搬速度ｖ、電気機械結合係数Ｋ2 を測
定した。伝搬速度ｖは、入力側と出力側の電極間距離Ｌ
の異なる２つの試料（Ｌが５０λと１００λ）の入力側
電極に高周波パルスをそれぞれ入力し、その出力側電極
への到着時間差Δｔを測定し、伝搬路長の差ΔＬ（＝５
０λ）から次式により求めた。測定は２５℃で行った。 ｖ＝ΔＬ／Δｔ ……（２） 電気機械結合係数Ｋ2 は、入力側と出力側の電極間の伝
搬路上をＡｌで被覆した試料を別に用意し、Ａｌ被覆の
ない本試料とＡｌ被覆した別試料に対して双方の入力側
電極に同位相の連続波を入力した時の出力側電極で得ら
れる２つの出力信号の位相差Δφを測定し、次式により
求めた。 Ｋ2 ＝２・（ｖopen−ｖshort）／ｖopen ＝（２・ｖshort・Δφ）／（ω・ｄ） ……（３） ここで、ｖopenはＡｌが被覆されていない試料での伝搬
速度、ｖshortはＡｌが被覆された試料での伝搬速度、
ωは入力信号の角速度、ｄはＡｌで被覆された部分の長
さ、である。測定は２５℃で行った。評価結果を表１に
示す。
る弾性表面波の伝搬速度ｖ、電気機械結合係数Ｋ2 を測
定した。伝搬速度ｖは、入力側と出力側の電極間距離Ｌ
の異なる２つの試料（Ｌが５０λと１００λ）の入力側
電極に高周波パルスをそれぞれ入力し、その出力側電極
への到着時間差Δｔを測定し、伝搬路長の差ΔＬ（＝５
０λ）から次式により求めた。測定は２５℃で行った。 ｖ＝ΔＬ／Δｔ ……（２） 電気機械結合係数Ｋ2 は、入力側と出力側の電極間の伝
搬路上をＡｌで被覆した試料を別に用意し、Ａｌ被覆の
ない本試料とＡｌ被覆した別試料に対して双方の入力側
電極に同位相の連続波を入力した時の出力側電極で得ら
れる２つの出力信号の位相差Δφを測定し、次式により
求めた。 Ｋ2 ＝２・（ｖopen−ｖshort）／ｖopen ＝（２・ｖshort・Δφ）／（ω・ｄ） ……（３） ここで、ｖopenはＡｌが被覆されていない試料での伝搬
速度、ｖshortはＡｌが被覆された試料での伝搬速度、
ωは入力信号の角速度、ｄはＡｌで被覆された部分の長
さ、である。測定は２５℃で行った。評価結果を表１に
示す。
【００４１】
【表１】
【００４２】この結果から明らかなように、比較例１の
場合、ＫＮｂＯ3 との格子整合性を持たないガラス面上
にＫＮｂＯ3 を形成したことで特定の結晶面が得られ
ず、電気機械結合係数Ｋ2 、伝搬速度ｖともに測定不可
であった。また、ＬｉＮｂＯ3を用いた比較例２の場
合、電気機械結合係数Ｋ2 は１％であった。これに対し
て、構成例１〜１７の場合、電気機械結合係数Ｋ2 は２
〜１０％と大きな値をとることがわかった。したがっ
て、構成例１〜１７の試料は、弾性表面波の伝搬面とＫ
ＮｂＯ3 単結晶の特定の結晶面が一致するため、従来の
薄膜圧電材料では得られない広帯域で低損失な特性を有
することがわかった。
場合、ＫＮｂＯ3 との格子整合性を持たないガラス面上
にＫＮｂＯ3 を形成したことで特定の結晶面が得られ
ず、電気機械結合係数Ｋ2 、伝搬速度ｖともに測定不可
であった。また、ＬｉＮｂＯ3を用いた比較例２の場
合、電気機械結合係数Ｋ2 は１％であった。これに対し
て、構成例１〜１７の場合、電気機械結合係数Ｋ2 は２
〜１０％と大きな値をとることがわかった。したがっ
て、構成例１〜１７の試料は、弾性表面波の伝搬面とＫ
ＮｂＯ3 単結晶の特定の結晶面が一致するため、従来の
薄膜圧電材料では得られない広帯域で低損失な特性を有
することがわかった。
【００４３】（実施例２）実施例２は、上記第２の実施
の形態の構造を持つ弾性表面波フィルタを用いて本発明
特有のバッファ層を用いた場合の効果を調べたものであ
る。実施例２で用いた試料も電極構造に関しては実施例
１の試料と同一である。そして、下地基板とバッファ層
の組み合わせを代えた１１種類の試料（構成例１８〜２
８）を作製した。具体的な材料の組み合わせは表２に示
す通りである。
の形態の構造を持つ弾性表面波フィルタを用いて本発明
特有のバッファ層を用いた場合の効果を調べたものであ
る。実施例２で用いた試料も電極構造に関しては実施例
１の試料と同一である。そして、下地基板とバッファ層
の組み合わせを代えた１１種類の試料（構成例１８〜２
８）を作製した。具体的な材料の組み合わせは表２に示
す通りである。
【００４４】例えば、構成例１８の場合、ＫＮｂＯ3 、
ＢａＭｏＯ3 の成膜にはレーザーアブレーション法を用
い、ＫＮｂＯ3 成膜条件は、ターゲット：ＫＮｂＯ3 、
基板温度：６５０℃、使用レーザー：ＡｒＦ（波長：１
９３ｎｍ）、レーザーパワー：５Ｊ／ｃｍ2 、１５Ｈ
ｚ、雰囲気（酸素）：０．０５Torr、膜厚：４８０ｎ
ｍ、成膜時間１２０分、ＢａＭｏＯ3 成膜条件は、ター
ゲット：ＢａＭｏＯ4 、基板温度：６５０℃、使用レー
ザー：ＡｒＦ（波長：１９３ｎｍ）、レーザーパワー：
４Ｊ／ｃｍ2 、１５Ｈｚ、雰囲気（酸素）：０．０５To
rr、膜厚：２０ｎｍ、成膜時間２０分、とした。
ＢａＭｏＯ3 の成膜にはレーザーアブレーション法を用
い、ＫＮｂＯ3 成膜条件は、ターゲット：ＫＮｂＯ3 、
基板温度：６５０℃、使用レーザー：ＡｒＦ（波長：１
９３ｎｍ）、レーザーパワー：５Ｊ／ｃｍ2 、１５Ｈ
ｚ、雰囲気（酸素）：０．０５Torr、膜厚：４８０ｎ
ｍ、成膜時間１２０分、ＢａＭｏＯ3 成膜条件は、ター
ゲット：ＢａＭｏＯ4 、基板温度：６５０℃、使用レー
ザー：ＡｒＦ（波長：１９３ｎｍ）、レーザーパワー：
４Ｊ／ｃｍ2 、１５Ｈｚ、雰囲気（酸素）：０．０５To
rr、膜厚：２０ｎｍ、成膜時間２０分、とした。
【００４５】各試料の評価項目は実施例１の場合と同一
である。評価結果を表２に示す。
である。評価結果を表２に示す。
【００４６】
【表２】
【００４７】この結果から明らかなように、構成例１８
〜２８の場合には、電気機械結合係数Ｋ2 は２〜８％の
範囲で大きな値をとることがわかった。したがって、構
成例１８〜２８の試料は、弾性表面波の伝搬面とＫＮｂ
Ｏ3 単結晶の特定の結晶面が一致するため、従来の薄膜
圧電材料では得られない広帯域で低損失な特性を有する
ことがわかった。
〜２８の場合には、電気機械結合係数Ｋ2 は２〜８％の
範囲で大きな値をとることがわかった。したがって、構
成例１８〜２８の試料は、弾性表面波の伝搬面とＫＮｂ
Ｏ3 単結晶の特定の結晶面が一致するため、従来の薄膜
圧電材料では得られない広帯域で低損失な特性を有する
ことがわかった。
【００４８】（実施例３）実施例３は、上記第３の実施
の形態の構造を持つ弾性表面波フィルタを用いてバッフ
ァ層と下地基板の間に音速の大きなバッファ層を挿入し
た場合の効果を調べたものである。実施例３で用いた試
料も電極構造に関しては実施例１の試料と同一である。
そして、下地基板をＳｉ（１００）基板、バッファ層を
ＢａＭｏＯ3（１００）に固定した上で、音速バッファ
層の種類を代えた３種類の試料（構成例２９〜３１ま
で）を作製した。具体的な材料の組み合わせは表３に示
す通りである。また、音速バッファ層がない場合の例と
して比較例３（実施例２の構成例１８と同じ）を示し
た。
の形態の構造を持つ弾性表面波フィルタを用いてバッフ
ァ層と下地基板の間に音速の大きなバッファ層を挿入し
た場合の効果を調べたものである。実施例３で用いた試
料も電極構造に関しては実施例１の試料と同一である。
そして、下地基板をＳｉ（１００）基板、バッファ層を
ＢａＭｏＯ3（１００）に固定した上で、音速バッファ
層の種類を代えた３種類の試料（構成例２９〜３１ま
で）を作製した。具体的な材料の組み合わせは表３に示
す通りである。また、音速バッファ層がない場合の例と
して比較例３（実施例２の構成例１８と同じ）を示し
た。
【００４９】例えば、構成例２９の場合、ＫＮｂＯ3 、
ＢａＭｏＯ3 、サファイヤ（Ａｌ2Ｏ3 ）の成膜にはス
パッタリング法を用い、ＫＮｂＯ3 成膜条件は、ターゲ
ット：ＫＮｂＯ3 、基板温度：６５０℃、雰囲気圧：
０．０１Torr、Ｏ2 ／Ａｒ：１／５、ＲＦパワー：３５
０Ｗ、成膜時間：９０分、膜厚：４８０ｎｍ、ＢａＭｏ
Ｏ3 成膜条件は、ターゲット：ＢａＭｏＯ4 、基板温
度：６５０℃、雰囲気圧：０．０１Torr、Ｏ2 ／Ａｒ：
１／５、ＲＦパワー：２００Ｗ、成膜時間：１０分、膜
厚：２０ｎｍ、サファイヤ成膜条件は、ターゲット：Ａ
ｌ2Ｏ3、基板温度：６５０℃、雰囲気圧：０．０１Tor
r、Ｏ2 ／Ａｒ：１／５、ＲＦパワー：３００Ｗ、成膜
時間：３０分、膜厚：１００ｎｍ、とした。
ＢａＭｏＯ3 、サファイヤ（Ａｌ2Ｏ3 ）の成膜にはス
パッタリング法を用い、ＫＮｂＯ3 成膜条件は、ターゲ
ット：ＫＮｂＯ3 、基板温度：６５０℃、雰囲気圧：
０．０１Torr、Ｏ2 ／Ａｒ：１／５、ＲＦパワー：３５
０Ｗ、成膜時間：９０分、膜厚：４８０ｎｍ、ＢａＭｏ
Ｏ3 成膜条件は、ターゲット：ＢａＭｏＯ4 、基板温
度：６５０℃、雰囲気圧：０．０１Torr、Ｏ2 ／Ａｒ：
１／５、ＲＦパワー：２００Ｗ、成膜時間：１０分、膜
厚：２０ｎｍ、サファイヤ成膜条件は、ターゲット：Ａ
ｌ2Ｏ3、基板温度：６５０℃、雰囲気圧：０．０１Tor
r、Ｏ2 ／Ａｒ：１／５、ＲＦパワー：３００Ｗ、成膜
時間：３０分、膜厚：１００ｎｍ、とした。
【００５０】各試料の評価項目は実施例１の場合と同一
である。評価結果を表３に示す。
である。評価結果を表３に示す。
【００５１】
【表３】
【００５２】この結果から明らかなように、構成例２９
〜３１の場合、音速バッファ層がない比較例３と比べて
伝搬速度ｖが１．５〜２．５倍大きくなった。したがっ
て、構成例２９〜３１の試料は、比較例３の試料に比べ
て伝搬速度が大きくなったため、高周波帯域での使用が
可能であることがわかった。
〜３１の場合、音速バッファ層がない比較例３と比べて
伝搬速度ｖが１．５〜２．５倍大きくなった。したがっ
て、構成例２９〜３１の試料は、比較例３の試料に比べ
て伝搬速度が大きくなったため、高周波帯域での使用が
可能であることがわかった。
【００５３】（実施例４）実施例４は、上記第４の実施
の形態の構造を持つ弾性表面波フィルタを用いて本発明
特有の温度安定化層を用いた場合の効果を調べたもので
ある。実施例４で用いた試料も電極構造に関しては実施
例１の試料と同一である。そして、ＳｒＴｉＯ3 基板上
にＫＮｂＯ3 を積層し、さらに温度安定化層としてＳｉ
Ｏ2 膜を積層した構成例３２を作製した（表４に示す通
り）。温度安定化層がない場合の例として比較例４（実
施例１の構成例１と同じ）を示した。
の形態の構造を持つ弾性表面波フィルタを用いて本発明
特有の温度安定化層を用いた場合の効果を調べたもので
ある。実施例４で用いた試料も電極構造に関しては実施
例１の試料と同一である。そして、ＳｒＴｉＯ3 基板上
にＫＮｂＯ3 を積層し、さらに温度安定化層としてＳｉ
Ｏ2 膜を積層した構成例３２を作製した（表４に示す通
り）。温度安定化層がない場合の例として比較例４（実
施例１の構成例１と同じ）を示した。
【００５４】構成例３２の場合、ＳｉＯ2 、ＫＮｂＯ3
の成膜にはスパッタリング法を用い、ＳｉＯ2 成膜条件
は、ターゲット：ＳｉＯ2 、基板温度：６５０℃、雰囲
気圧：０．０１Torr、Ｏ2 ／Ａｒ：１／５、ＲＦパワ
ー：３００Ｗ、膜厚：１００ｎｍ、成膜時間１０分、Ｋ
ＮｂＯ3 成膜条件は、ターゲット：ＫＮｂＯ3 、基板温
度：６５０℃、雰囲気圧：０．０１Torr、Ｏ2 ／Ａｒ：
１／５、ＲＦパワー：３５０Ｗ、膜厚：５００ｎｍ、成
膜時間９０分、とした。
の成膜にはスパッタリング法を用い、ＳｉＯ2 成膜条件
は、ターゲット：ＳｉＯ2 、基板温度：６５０℃、雰囲
気圧：０．０１Torr、Ｏ2 ／Ａｒ：１／５、ＲＦパワ
ー：３００Ｗ、膜厚：１００ｎｍ、成膜時間１０分、Ｋ
ＮｂＯ3 成膜条件は、ターゲット：ＫＮｂＯ3 、基板温
度：６５０℃、雰囲気圧：０．０１Torr、Ｏ2 ／Ａｒ：
１／５、ＲＦパワー：３５０Ｗ、膜厚：５００ｎｍ、成
膜時間９０分、とした。
【００５５】各試料の評価項目として、実施例１〜３の
伝搬速度ｖと電気機械結合係数Ｋ2に加え、周波数温度
係数ＴＣＦを測定した。周波数温度係数ＴＣＦは、温度
ＴをΔＴだけ変化させた時の遅延線型オシレータの発振
周波数ｆの変化Δｆを測定し、次式により求めた。 ＴＣＦ＝（１／ｆ）・（Δｆ／ΔＴ） ……（４） なお、測定は１０℃から６５℃の範囲で行った。評価結
果を表４に示す。
伝搬速度ｖと電気機械結合係数Ｋ2に加え、周波数温度
係数ＴＣＦを測定した。周波数温度係数ＴＣＦは、温度
ＴをΔＴだけ変化させた時の遅延線型オシレータの発振
周波数ｆの変化Δｆを測定し、次式により求めた。 ＴＣＦ＝（１／ｆ）・（Δｆ／ΔＴ） ……（４） なお、測定は１０℃から６５℃の範囲で行った。評価結
果を表４に示す。
【００５６】
【表４】
【００５７】この結果から明らかなように、温度安定化
層を持つ構成例３２は、温度安定化層を持たない比較例
４と比べて、伝搬速度はやや小さくなるものの、電気機
械結合係数Ｋ2 は大きい値を維持しつつ、周波数温度係
数ＴＣＦを１／２以下に小さくできることがわかった。
したがって、構成例３２の試料は、比較例４の試料に比
べて温度特性を安定化できることがわかった。
層を持つ構成例３２は、温度安定化層を持たない比較例
４と比べて、伝搬速度はやや小さくなるものの、電気機
械結合係数Ｋ2 は大きい値を維持しつつ、周波数温度係
数ＴＣＦを１／２以下に小さくできることがわかった。
したがって、構成例３２の試料は、比較例４の試料に比
べて温度特性を安定化できることがわかった。
【００５８】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明の
弾性表面波素子によれば、下地基板にＫＮｂＯ3 単結晶
に対する格子整合性を持つ材料を用いたことでＫＮｂＯ
3 単結晶が特定の結晶面を持つように成長させることが
できるため、弾性表面波素子が大きな電気機械結合係数
Ｋ2 を持つことになり、広帯域化、高効率化を図ること
ができる。また、素子を製造する際には、レーザーアブ
レーション法、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ゾル−ゲ
ル法等の薄膜形成技術を用いてＫＮｂＯ3 圧電体層を容
易に形成でき、従来に比べて製造コストを低減すること
ができる。また、音速バッファ層を下地基板上に設ける
ことにより、高周波帯域化を図ることができる。さら
に、ＫＮｂＯ3 圧電体層上に温度安定化層を設けること
により、温度特性の安定化を図ることができる。一方、
ＫＮｂＯ3 圧電体層、バッファ層、音速バッファ層、温
度安定化層等を一般的な半導体基板の上で薄膜として使
用することで、トランジスタＩＣ等の周辺回路素子と集
積化を図ることができ、小型で軽量な弾性表面波素子を
実現することができる。
弾性表面波素子によれば、下地基板にＫＮｂＯ3 単結晶
に対する格子整合性を持つ材料を用いたことでＫＮｂＯ
3 単結晶が特定の結晶面を持つように成長させることが
できるため、弾性表面波素子が大きな電気機械結合係数
Ｋ2 を持つことになり、広帯域化、高効率化を図ること
ができる。また、素子を製造する際には、レーザーアブ
レーション法、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ゾル−ゲ
ル法等の薄膜形成技術を用いてＫＮｂＯ3 圧電体層を容
易に形成でき、従来に比べて製造コストを低減すること
ができる。また、音速バッファ層を下地基板上に設ける
ことにより、高周波帯域化を図ることができる。さら
に、ＫＮｂＯ3 圧電体層上に温度安定化層を設けること
により、温度特性の安定化を図ることができる。一方、
ＫＮｂＯ3 圧電体層、バッファ層、音速バッファ層、温
度安定化層等を一般的な半導体基板の上で薄膜として使
用することで、トランジスタＩＣ等の周辺回路素子と集
積化を図ることができ、小型で軽量な弾性表面波素子を
実現することができる。
【図１】 本発明の第１の実施の形態の弾性表面波フィ
ルタを示す、（ａ）斜視図、（ｂ）（ａ）のＢ−Ｂ線に
沿う断面図、である。
ルタを示す、（ａ）斜視図、（ｂ）（ａ）のＢ−Ｂ線に
沿う断面図、である。
【図２】 本発明の第２の実施の形態の弾性表面波フィ
ルタを示す断面図である。
ルタを示す断面図である。
【図３】 本発明の第３の実施の形態の弾性表面波フィ
ルタを示す断面図である。
ルタを示す断面図である。
【図４】 本発明の第４の実施の形態の弾性表面波フィ
ルタを示す断面図である。
ルタを示す断面図である。
【図５】 本発明の実施例で用いた試料の弾性表面波フ
ィルタを示す平面図である。
ィルタを示す平面図である。
【図６】 本発明で圧電体層として用いるＫＮｂＯ
3 の、（ａ）結晶構造を示す図、（ｂ）結晶面を示す
図、である。
3 の、（ａ）結晶構造を示す図、（ｂ）結晶面を示す
図、である。
【図７】 ＫＮｂＯ3 単結晶の回転Ｙ板における回転角
と電気機械結合係数の関係を示すグラフである。
と電気機械結合係数の関係を示すグラフである。
１１，２１，３１，４１ 弾性表面波フィルタ １２，２２，３２，４２ 下地基板 １３，２３，３３，４３ 圧電体層 １４ａ，１４ｂ，２４ａ，２４ｂ，３４ａ，３４ｂ，４
４ａ，４４ｂ，５４ａ，５４ｂ すだれ状電極（電極
層） ２５，３５ バッファ層 ３６ 音速バッファ層 ４７ 温度安定化層
４ａ，４４ｂ，５４ａ，５４ｂ すだれ状電極（電極
層） ２５，３５ バッファ層 ３６ 音速バッファ層 ４７ 温度安定化層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 由文 静岡県浜松市中沢町10番１号 ヤマハ株 式会社内 (72)発明者 鈴木 幸俊 静岡県浜松市中沢町10番１号 ヤマハ株 式会社内 (72)発明者 橘 敬久 静岡県浜松市中沢町10番１号 ヤマハ株 式会社内 (72)発明者 今西 正夫 静岡県浜松市中沢町10番１号 ヤマハ株 式会社内 (56)参考文献 特開 平６−164294（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−116397（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−56350（ＪＰ，Ａ) Ｍｕ−Ｓｈｉａｎｇ Ｗｕ ａｎｄ Ｗｅｎ−Ｃｈｉｎｇ ＳＨＩＨ，Ｐｒｏ ｐａｇａｔｉｏｎ Ｃｈａｒａｃｔｅｒ ｉｓｔｉｃｓ ｏｆ Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅｓ ｉｎ ＫＮｂＯ３／ＳｒＴｉＯ３／Ｓｉ Ｌａ ｙｅｒｅｄ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，Ｊ ＡＰＡＮＥＳＥ ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＡＰＰＬＩＥＤ ＰＨＹＳＩＣＳ Ｐ ａｒｔ １，1997年 ４月 15日，ＶＯ Ｌ．36，ＮＯ．４Ａ，ｐ．2129−2195 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H03H 9/25 H03H 9/145
Claims (12)
- 【請求項１】 ＫＮｂＯ３ 単結晶のＸ軸を含む全ての
結晶面が成長するようなバルク材料からなる下地基板
と、 該下地基板上に積層されたＫＮｂＯ３ 単結晶からなる
圧電体層と、 該圧電体層の上面または下面に設けられた電極層、を有
することを特徴とする弾性表面波素子。 - 【請求項２】 請求項１に記載の弾性表面波素子におい
て、 前記下地基板のバルク材料が、ＳｒＴｉＯ３、ＳｒＳｎ
Ｏ３、ＳｒＺｒＯ３、ＳｒＭｏＯ３、ＳｒＨｆＯ３、Ｂ
ａＭｏＯ３、ＭｇＯ、Ｐｔ、Ａｌ２Ｏ３ 、ＧａＡｓ、
Ｓｉから選ばれる少なくとも１つ以上の単結晶からなる
ことを特徴とする弾性表面波素子。 - 【請求項３】 ＫＮｂＯ ３ 単結晶の（１１０）結晶面
が成長するようなバルク材料からなる下地基板と、 該下地基板上に積層されたＫＮｂＯ ３ 単結晶からなる
圧電体層と、 該圧電体層の上面または下面に設けられた電極層、を有
する ことを特徴とする弾性表面波素子。 - 【請求項４】 請求項３に記載の弾性表面波素子におい
て、 前記下地基板のバルク材料が、ＭｇＡｌ２Ｏ４ 、Ｌｉ
ＴａＯ３、ＫＴａＯ３、ＬａＡｌＯ３ から選ばれる少
なくとも１つ以上の単結晶化合物からなることを特徴と
する弾性表面波素子。 - 【請求項５】 下地基板と、 該下地基板上に積層され、ＫＮｂＯ３ 単結晶のＸ軸を
含む全ての結晶面が成長するような材料からなるバッフ
ァ層と、 該バッファ層上に積層されたＫＮｂＯ３ 単結晶からな
る圧電体層と、 該圧電体層の上面または下面に設けられた電極層、を有
することを特徴とする弾性表面波素子。 - 【請求項６】 請求項５に記載の弾性表面波素子におい
て、 前記バッファ層の材料が、ＢａＭｏＯ３、ＭｇＯ、Ｐ
ｔ、Ａｌ２Ｏ３ から選ばれる少なくとも１つ以上の単
結晶化合物、もしくはＳｉＮｘ からなることを特徴と
する弾性表面波素子。 - 【請求項７】 下地基板と、 該下地基板上に積層され、ＫＮｂＯ ３ 単結晶の（１１
０）結晶面が成長するような材料からなるバッファ層
と、 該バッファ層上に積層されたＫＮｂＯ ３ 単結晶からな
る圧電体層と、 該圧電体層の上面または下面に設けられた電極層、を有
する ことを特徴とする弾性表面波素子。 - 【請求項８】 請求項７に記載の弾性表面波素子におい
て、 前記バッファ層の材料が、ＭｇＡｌ２Ｏ４ 、ＬｉＴａ
Ｏ３、ＫＴａＯ３、ＬａＡｌＯ３ から選ばれる少なく
とも１つ以上の単結晶化合物からなることを特徴とする
弾性表面波素子。 - 【請求項９】 請求項５ないし８のいずれかに記載の弾
性表面波素子において、 前記下地基板と前記バッファ層との間に、音速の大きな
材料からなる音速バッファ層が設けられたことを特徴と
する弾性表面波素子。 - 【請求項１０】 請求項９に記載の弾性表面波素子にお
いて、 前記音速の大きな材料が、サファイヤ、ＢＮから選ばれ
る少なくとも１つ以上の結晶化合物、もしくはＢ４Ｃ
からなることを特徴とする弾性表面波素子。 - 【請求項１１】 請求項１ないし１０のいずれかに記載
の弾性表面波素子において、 前記圧電体層と逆の温度特性を持ち、前記圧電体層と前
記電極層の熱膨張差によって圧電体層に生じる歪みを緩
和する材料からなる温度安定化層が、前記圧電体層上に
積層されたことを特徴とする弾性表面波素子。 - 【請求項１２】 請求項１１に記載の弾性表面波素子に
おいて、 前記歪みを緩和する材料がＳｉＯ２ であることを特徴
とする弾性表面波素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29264698A JP3335583B2 (ja) | 1997-10-15 | 1998-10-14 | 弾性表面波素子 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28228497 | 1997-10-15 | ||
| JP9-282284 | 1997-10-15 | ||
| JP29264698A JP3335583B2 (ja) | 1997-10-15 | 1998-10-14 | 弾性表面波素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11191721A JPH11191721A (ja) | 1999-07-13 |
| JP3335583B2 true JP3335583B2 (ja) | 2002-10-21 |
Family
ID=26554538
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29264698A Expired - Fee Related JP3335583B2 (ja) | 1997-10-15 | 1998-10-14 | 弾性表面波素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3335583B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI381060B (zh) * | 2008-08-12 | 2013-01-01 | Univ Tatung | High frequency surface acoustic wave elements and their substrates |
| WO2013141168A1 (ja) * | 2012-03-23 | 2013-09-26 | 株式会社村田製作所 | 弾性波装置及びその製造方法 |
-
1998
- 1998-10-14 JP JP29264698A patent/JP3335583B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Ｍｕ−Ｓｈｉａｎｇ Ｗｕ ａｎｄ Ｗｅｎ−Ｃｈｉｎｇ ＳＨＩＨ，Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅｓ ｉｎ ＫＮｂＯ３／ＳｒＴｉＯ３／Ｓｉ Ｌａｙｅｒｅｄ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，ＪＡＰＡＮＥＳＥ ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＡＰＰＬＩＥＤ ＰＨＹＳＩＣＳ Ｐａｒｔ １，１９９７年 ４月 １５日，ＶＯＬ．３６，ＮＯ．４Ａ，ｐ．２１２９−２１９５ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11191721A (ja) | 1999-07-13 |
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