JP4760908B2 - 弾性表面波装置 - Google Patents

Description

本発明は、圧電基板及びＩＤＴ電極を覆うように、ＳｉＯ_２膜が積層されている弾性表面波装置に関し、より詳細には、ＩＤＴ電極が、圧電基板の上面に形成された溝に金属を充填することにより構成されている弾性表面波装置に関する。

携帯電話などの移動体通信システムに用いられるデュプレクサ（ＤＰＸ）やＲＦフィルタでは、広帯域かつ良好な温度特性の双方が満たされることが求められている。従来、ＤＰＸやＲＦフィルタとしては、弾性表面波装置が広く用いられている。

この種の用途に用いられている弾性表面波装置では、ＬｉＴａＯ_３やＬｉＮｂＯ_３などからなる圧電基板上に、ＩＤＴ電極を形成してなる弾性表面波装置が広く用いられている。ＬｉＴａＯ_３やＬｉＮｂＯ_３では、周波数温度係数ＴＣＦが負の値を有する。そこで、温度特性を改善するために、圧電基板上においてＩＤＴ電極を被覆するように、正の周波数温度係数を有するＳｉＯ_２膜を成膜する方法が知られている。

しかしながら、ＩＤＴ電極の電極指が存在する部分と、存在しないところにおいて、ＳｉＯ_２膜の表面に段差が生じざるを得なかった。そして、この段差による凹凸によって、挿入損失が劣化するという問題があった。

下記の特許文献１には、このような問題を解決するものとして、ＩＤＴの電極指間に電極と膜厚が等しい第１絶縁物層を形成した後に、ＩＤＴ電極及び第１絶縁物層を覆うようにＳｉＯ_２膜を形成する方法が開示されている。ここでは、ＳｉＯ_２膜の下地が平坦となるため、ＳｉＯ_２膜の表面が平坦化されている。特許文献１に記載の弾性表面波装置では、ＩＤＴ電極は、Ａｌよりも密度の大きい金属もしくは該金属を主成分とする合金、またはＡｌよりも密度の大きい金属もしくは該金属を主成分とする合金と他の金属とからなる積層膜により構成されており、電極密度は、第１絶縁物層の１．５倍以上とされていた。

しかしながら、特許文献１に記載の弾性表面波装置では、上記のようにＡｌよりも重い金属を主体とする電極を用いているため、電極厚みのばらつきに対する音速や周波数ばらつきが大きくなりがちであった。他方、Ａｌからなる電極を形成した場合には、電極の反射係数がかなり低くなり、弾性表面波共振子や弾性表面波フィルタとして十分な特性を得ることができないことがわかっている。

このような問題を解決するものとして、下記の特許文献２には、ＬｉＴａＯ_３またはＬｉＮｂＯ_３からなる圧電基板の上面に複数本の溝を形成し、複数本の溝にＡｌ金属を充填してＩＤＴ電極を形成した構造が開示されている。特許文献２に記載の弾性表面波装置では、溝に金属を充填することにより、ＩＤＴ電極が形成されている。さらに、ＩＤＴ電極を覆うようにＳｉＯ_２膜が積層されている。従って、ＳｉＯ_２膜の下地が平坦化されているので、ＳｉＯ_２膜表面を平坦化することが可能とされている。

そして、特許文献２では、特定のオイラー角のＬｉＴａＯ_３基板、あるいはオイラー角で（０°，８５°〜１２０°，０°）、（０°，１２５°〜１４１°，０°）、（０°，１４５°〜１６４°，０°）または（０°，１６０°〜１８０°，０°）のＬｉＮｂＯ_３基板、より好ましくは、（０°，９０°〜１１０°，０°）、（０°，１２５°〜１３６°，０°）、（０°１４９°〜１５９°，０°）または（０°，１６５°〜１７５°，０°）のオイラー角のＬｉＮｂＯ_３基板を用いることが望ましいとされている。
特開２００４−１１２７４８号公報 ＷＯ２００６／０１１４１７Ａ１

ＡｌからなるＩＤＴ電極上に、周波数温度特性を改善するために、ＳｉＯ_２膜を積層した構造では、前述した反射係数が小さくなり、特性が劣化しがちであった。これに対して、特許文献２に記載の構造では、ＡｌからなるＩＤＴ電極は、圧電基板に設けられた溝に埋め込まれて形成されている。従って、電極の反射係数が十分な大きさとされている。しかも、ＳｉＯ_２膜が形成されているので、周波数温度特性が改善されている。また、ＳｉＯ_２膜の表面が平坦化されているので、挿入損失も増大し難い。

しかしながら、ＬｉＮｂＯ_３基板を用い、特許文献２に記載の弾性表面波装置を作製し、レイリー波による応答を利用しようとした場合、本願発明者は、利用するメインレスポンスの減衰極近傍に、大きなスプリアスが現れることを見出した。従って、スプリアスにより、フィルタ特性や共振特性等が劣化するおそれがあった。

本発明の目的は、上述した従来技術の欠点を解消し、ＳｉＯ_２膜の形成により、周波数温度特性の改善を図ることができ、しかも挿入損失の増大が生じ難く、電極の反射係数が十分な大きさとされ得るだけでなく、所望でない上記スプリアスを抑圧することが可能とされており、それによって、より一層良好な共振特性やフィルタ特性を得ることを可能とする弾性表面波装置を提供することにある。

本発明は、複数本の溝が上面に形成された圧電基板と、前記溝に金属が充填されて形成されているＩＤＴ電極と、前記圧電基板及びＩＤＴ電極を覆うように形成されており、上面が平坦とされているＳｉＯ_２層とを備える弾性表面波装置であって、前記圧電基板において励振されるレイリー波による応答が利用するものである。

上記金属としては、特に限定されるわけではないが、Ａｌ、Ａｕ、Ｔａ、及びＣｕからなる群から選択した１種の金属を主体とするものが好適に用いられる。Ａｌ、Ａｕ、Ｔａ及びＣｕは、いずれも、弾性表面波装置のＩＤＴ電極を構成する電極として汎用されており、圧電基板に形成された溝にこれらの金属の一種を充填することにより、電極の反射係数を十分な大きさとすることができる。

Ａｌ、Ａｕ、Ｔａ及びＣｕからなる群から選択した１種の金属を主体とする金属としては、Ａｌ、Ａｕ、Ｔａ及びＣｕからなる群から選択した１種の金属または該１種の金属を主体とする合金を挙げることができる。また、Ａｌ、Ａｕ、Ｔａ及びＣｕからなる群から選択した１種の金属を主体とする金属は、積層金属膜であってもよく、例えば、Ａｌ、Ａｕ、Ｔａ及びＣｕからなる群から選択した１種の金属または該１種の金属を主体とする合金に、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｒ、ＮｉＣｒ、Ａｌ及びＡｌＣｕからなる群から選択した１種の金属を主体とする合金が積層されている積層金属膜であってもよい。

本願の第１の発明に係る弾性表面波装置では、前記金属がＡｌを主体としており、前記ＩＤＴ電極の弾性表面波の波長λで規格化してなる規格化膜厚（％）、前記ＳｉＯ_２膜の弾性表面波波長λで規格化してなる規格化膜厚（％）及びＬｉＮｂＯ_３のオイラー角（φ，θ，ψ）のθ（度）が、下記の表１に示す各組み合わせの範囲内とされている。

上記金属がＡｌを主体としており、ＩＤＴ電極の規格化膜厚及びＳｉＯ_２膜の規格化膜厚並びにＬｉＮｂＯ_３のオイラー角が表１に示す各組み合わせの範囲内にある場合には、本発明に従って、所望でないスプリアスを効果的に抑圧することができる。

第１の発明では、好ましくは、上記ＩＤＴ電極の規格化膜厚（％）、ＳｉＯ_２膜の規格化膜厚（％）及びＬｉＮｂＯ_３のオイラー角（φ，θ，ψ）のθ（度）は、下記の表２に示す各組み合わせの範囲内とされる。

ＩＤＴ電極及びＳｉＯ_２膜の規格化膜厚並びにオイラー角が表２に示す各組み合わせの範囲内にある場合には、所望でないスプリアスをより一層効果的に抑圧することができる。

本願の第２の発明に係る弾性表面波装置では、前記金属がＡｕを主体としており、前記ＩＤＴ電極の弾性表面波の波長λで規格化してなる規格化膜厚（％）、前記ＳｉＯ_２膜の弾性表面波波長λで規格化してなる規格化膜厚（％）及びＬｉＮｂＯ_３のオイラー角（φ，θ，ψ）のθ（度）が、下記の表３に示す各組み合わせの範囲内とされている。

上記金属がＡｕを主体としており、ＩＤＴ電極の規格化膜厚及びＳｉＯ_２膜の規格化膜厚並びにＬｉＮｂＯ_３のオイラー角が表１に示す各組み合わせの範囲内にある場合には、本発明に従って、所望でないスプリアスを効果的に抑圧することができる。

第２の発明では、より好ましくは、上記ＩＤＴ電極の規格化膜厚（％）、ＳｉＯ_２膜の規格化膜厚（％）及びＬｉＮｂＯ_３のオイラー角（φ，θ，ψ）のθ（度）は、下記の表４に示す各組み合わせの範囲内とされる。

ＩＤＴ電極及びＳｉＯ_２膜の規格化膜厚並びにオイラー角が表４に示す各組み合わせの範囲内にある場合には、所望でないスプリアスをより一層効果的に抑圧することができる。

本願の第３の発明に係る弾性表面波装置では、前記金属がＣｕを主体としており、前記ＩＤＴ電極の弾性表面波の波長λで規格化してなる規格化膜厚（％）、前記ＳｉＯ_２膜の弾性表面波波長λで規格化してなる規格化膜厚（％）及びＬｉＮｂＯ_３のオイラー角（φ，θ，ψ）のθ（度）が、下記の表５に示す各組み合わせの範囲内とされている。

上記金属がＣｕを主体としており、ＩＤＴ電極の規格化膜厚及びＳｉＯ_２膜の規格化膜厚並びにＬｉＮｂＯ_３のオイラー角が表１に示す各組み合わせの範囲内にある場合には、本発明に従って、所望でないスプリアスを効果的に抑圧することができる。

第３の発明では、好ましくは、上記ＩＤＴ電極の規格化膜厚（％）、ＳｉＯ_２膜の規格化膜厚（％）及びＬｉＮｂＯ_３のオイラー角（φ，θ，ψ）のθ（度）は、下記の表６に示す各組み合わせの範囲内とされる。

ＩＤＴ電極及びＳｉＯ_２膜の規格化膜厚並びにオイラー角が表６に示す各組み合わせの範囲内にある場合には、所望でないスプリアスをより一層効果的に抑圧することができる。

本願の第４の発明に係る弾性表面波装置では、前記金属がＴａを主体としており、前記ＩＤＴ電極の弾性表面波の波長λで規格化してなる規格化膜厚（％）、前記ＳｉＯ_２膜の弾性表面波波長λで規格化してなる規格化膜厚（％）及びＬｉＮｂＯ_３のオイラー角（φ，θ，ψ）のθ（度）が、下記の表７に示す各組み合わせの範囲内とされている。

上記金属がＴａを主体としており、ＩＤＴ電極の規格化膜厚及びＳｉＯ_２膜の規格化膜厚並びにＬｉＮｂＯ_３のオイラー角が表１に示す各組み合わせの範囲内にある場合には、本発明に従って、所望でないスプリアスを効果的に抑圧することができる。

第４の発明では、好ましくは、上記ＩＤＴ電極の規格化膜厚（％）、ＳｉＯ_２膜の規格化膜厚（％）及びＬｉＮｂＯ_３のオイラー角（φ，θ，ψ）のθ（度）は、下記の表８に示す各組み合わせの範囲内とされる。

ＩＤＴ電極及びＳｉＯ_２膜の規格化膜厚並びにオイラー角が表８に示す各組み合わせの範囲内にある場合には、所望でないスプリアスをより一層効果的に抑圧することができる。
（発明の効果）

本願の第１〜第４の発明に係る弾性表面波装置では、圧電基板の上面に形成された複数本の溝に金属が充填されてＩＤＴ電極が形成されており、圧電基板及びＩＤＴ電極を覆うように、上面が平坦とされているＳｉＯ_２層が形成されている。従って、ＳｉＯ_２層により、周波数温度係数を改善することができるとともに、ＳｉＯ_２膜の上面が平坦化されているので、ＳｉＯ_２膜の形成による挿入損失の増大が生じ難い。

また、ＩＤＴ電極が溝に充填されて形成されており、ＩＤＴ電極の反射係数が、ＳｉＯ_２層の影響を受け難いので、十分な反射係数を得ることができる。加えて、レイリー波による応答が利用されており、圧電基板として上記特定のオイラー角のＬｉＮｂＯ_３基板が用いられているので、後述の実験例から明らかなように、メインのレスポンスの減衰極近傍に現れるリップルを効果的に抑圧することができ、良好な周波数特性を得ることができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る弾性表面波装置を説明するための模式的正面断面図である。 図２は、本発明の一実施形態に係る弾性表面波装置の模式的平面図である。 図３（ａ）〜（ｅ）は、実施形態の弾性表面波装置の製造方法を説明するための各模式的正面断面図である。 図４は、オイラー角のθが２１８°のＬｉＮｂＯ_３基板を用い、電極材料及び電極の規格化膜厚Ｈ／λ×１００（％）を変化させた場合のレイリー波の電気機械結合係数の変化を示す図である。 図５は、（０°，θ，０°）のオイラー角のＬｉＮｂＯ_３基板上に溝を形成し、規格化膜厚４（％）のＡｌからなるＩＤＴ電極を形成し、様々な膜厚のＳｉＯ_２層を形成した場合のレイリー波の電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２とオイラー角のθとの関係を示す図である。 図６は、（０°，θ，０°）のオイラー角のＬｉＮｂＯ_３基板上に溝を形成し、規格化膜厚４（％）のＡｌからなるＩＤＴ電極を形成し、様々な膜厚のＳｉＯ_２層を形成した場合のＳＨ波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＨ ^２とオイラー角のθとの関係を示す図である。 図７は、（０°，θ，０°）のオイラー角のＬｉＮｂＯ_３基板上に溝を形成し、規格化膜厚８％のＡｌからなるＩＤＴ電極を形成し、様々な膜厚のＳｉＯ_２層を形成した場合のレイリー波の電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２とオイラー角のθとの関係を示す図である。 図８は、（０°，θ，０°）のオイラー角のＬｉＮｂＯ_３基板上に溝を形成し、規格化膜厚８％のＡｌからなるＩＤＴ電極を形成し、様々な膜厚のＳｉＯ_２層を形成した場合のＳＨ波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＨ ^２とオイラー角のθとの関係を示す図である。 図９は、（０°，θ，０°）のオイラー角のＬｉＮｂＯ_３基板上に溝を形成し、規格化膜厚１２％のＡｌからなるＩＤＴ電極を形成し、様々な膜厚のＳｉＯ_２層を形成した場合のレイリー波の電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２とオイラー角のθとの関係を示す図である。 図１０は、（０°，θ，０°）のオイラー角のＬｉＮｂＯ_３基板上に溝を形成し、規格化膜厚１２％のＡｌからなるＩＤＴ電極を形成し、様々な膜厚のＳｉＯ_２層を形成した場合のＳＨ波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＨ ^２とオイラー角のθとの関係を示す図である。 図１１は、（０°，θ，０°）のオイラー角のＬｉＮｂＯ_３基板上に溝を形成し、規格化膜厚１６％のＡｌからなるＩＤＴ電極を形成し、様々な膜厚のＳｉＯ_２層を形成した場合のレイリー波の電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２とオイラー角のθとの関係を示す図である。 図１２は、（０°，θ，０°）のオイラー角のＬｉＮｂＯ_３基板上に溝を形成し、規格化膜厚１６％のＡｌからなるＩＤＴ電極を形成し、様々な膜厚のＳｉＯ_２層を形成した場合のＳＨ波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＨ ^２とオイラー角のθとの関係を示す図である。 図１３は、（０°，θ，０°）のオイラー角のＬｉＮｂＯ_３基板上に溝を形成し、規格化膜厚２０％のＡｌからなるＩＤＴ電極を形成し、様々な膜厚のＳｉＯ_２層を形成した場合のレイリー波の電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２とオイラー角のθとの関係を示す図である。 図１４は、（０°，θ，０°）のオイラー角のＬｉＮｂＯ_３基板上に溝を形成し、規格化膜厚２０％のＡｌからなるＩＤＴ電極を形成し、様々な膜厚のＳｉＯ_２層を形成した場合のＳＨ波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＨ ^２とオイラー角のθとの関係を示す図である。 図１５は、（０°，θ，０°）のオイラー角のＬｉＮｂＯ_３基板上に溝を形成し、規格化膜厚２４％のＡｌからなるＩＤＴ電極を形成し、様々な膜厚のＳｉＯ_２層を形成した場合のレイリー波の電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２とオイラー角のθとの関係を示す図である。 図１６は、（０°，θ，０°）のオイラー角のＬｉＮｂＯ_３基板上に溝を形成し、規格化膜厚２４％のＡｌからなるＩＤＴ電極を形成し、様々な膜厚のＳｉＯ_２層を形成した場合のＳＨ波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＨ ^２とオイラー角のθとの関係を示す図である。 図１７は、（０°，θ，０°）のオイラー角のＬｉＮｂＯ_３基板上に溝を形成し、規格化膜厚２％のＡｕからなるＩＤＴ電極を形成し、様々な膜厚のＳｉＯ_２層を形成した場合のレイリー波の電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２とオイラー角のθとの関係を示す図である。 図１８は、（０°，θ，０°）のオイラー角のＬｉＮｂＯ_３基板上に溝を形成し、規格化膜厚２％のＡｕからなるＩＤＴ電極を形成し、様々な膜厚のＳｉＯ_２層を形成した場合のＳＨ波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＨ ^２とオイラー角のθとの関係を示す図である。 図１９は、（０°，θ，０°）のオイラー角のＬｉＮｂＯ_３基板上に溝を形成し、規格化膜厚３％のＡｕからなるＩＤＴ電極を形成し、様々な膜厚のＳｉＯ_２層を形成した場合のレイリー波の電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２とオイラー角のθとの関係を示す図である。 図２０は、（０°，θ，０°）のオイラー角のＬｉＮｂＯ_３基板上に溝を形成し、規格化膜厚３％のＡｕからなるＩＤＴ電極を形成し、様々な膜厚のＳｉＯ_２層を形成した場合のＳＨ波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＨ ^２とオイラー角のθとの関係を示す図である。 図２１は、（０°，θ，０°）のオイラー角のＬｉＮｂＯ_３基板上に溝を形成し、規格化膜厚３．５％のＡｕからなるＩＤＴ電極を形成し、様々な膜厚のＳｉＯ_２層を形成した場合のレイリー波の電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２とオイラー角のθとの関係を示す図である。 図２２は、（０°，θ，０°）のオイラー角のＬｉＮｂＯ_３基板上に溝を形成し、規格化膜厚３．５％のＡｕからなるＩＤＴ電極を形成し、様々な膜厚のＳｉＯ_２層を形成した場合のＳＨ波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＨ ^２とオイラー角のθとの関係を示す図である。 図２３は、（０°，θ，０°）のオイラー角のＬｉＮｂＯ_３基板上に溝を形成し、規格化膜厚４％のＡｕからなるＩＤＴ電極を形成し、様々な膜厚のＳｉＯ_２層を形成した場合のレイリー波の電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２とオイラー角のθとの関係を示す図である。 図２４は、（０°，θ，０°）のオイラー角のＬｉＮｂＯ_３基板上に溝を形成し、規格化膜厚４％のＡｕからなるＩＤＴ電極を形成し、様々な膜厚のＳｉＯ_２層を形成した場合のＳＨ波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＨ ^２とオイラー角のθとの関係を示す図である。 図２５は、（０°，θ，０°）のオイラー角のＬｉＮｂＯ_３基板上に溝を形成し、規格化膜厚２％のＣｕからなるＩＤＴ電極を形成し、様々な膜厚のＳｉＯ_２層を形成した場合のレイリー波の電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２とオイラー角のθとの関係を示す図である。 図２６は、（０°，θ，０°）のオイラー角のＬｉＮｂＯ_３基板上に溝を形成し、規格化膜厚２％のＣｕからなるＩＤＴ電極を形成し、様々な膜厚のＳｉＯ_２層を形成した場合のＳＨ波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＨ ^２とオイラー角のθとの関係を示す図である。 図２７は、（０°，θ，０°）のオイラー角のＬｉＮｂＯ_３基板上に溝を形成し、規格化膜厚４％のＣｕからなるＩＤＴ電極を形成し、様々な膜厚のＳｉＯ_２層を形成した場合のレイリー波の電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２とオイラー角のθとの関係を示す図である。 図２８は、（０°，θ，０°）のオイラー角のＬｉＮｂＯ_３基板上に溝を形成し、規格化膜厚４％のＣｕからなるＩＤＴ電極を形成し、様々な膜厚のＳｉＯ_２層を形成した場合のＳＨ波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＨ ^２とオイラー角のθとの関係を示す図である。 図２９は、（０°，θ，０°）のオイラー角のＬｉＮｂＯ_３基板上に溝を形成し、規格化膜厚６％のＣｕからなるＩＤＴ電極を形成し、様々な膜厚のＳｉＯ_２層を形成した場合のレイリー波の電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２とオイラー角のθとの関係を示す図である。 図３０は、（０°，θ，０°）のオイラー角のＬｉＮｂＯ_３基板上に溝を形成し、規格化膜厚６％のＣｕからなるＩＤＴ電極を形成し、様々な膜厚のＳｉＯ_２層を形成した場合のＳＨ波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＨ ^２とオイラー角のθとの関係を示す図である。 図３１は、（０°，θ，０°）のオイラー角のＬｉＮｂＯ_３基板上に溝を形成し、規格化膜厚８％のＣｕからなるＩＤＴ電極を形成し、様々な膜厚のＳｉＯ_２層を形成した場合のレイリー波の電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２とオイラー角のθとの関係を示す図である。 図３２は、（０°，θ，０°）のオイラー角のＬｉＮｂＯ_３基板上に溝を形成し、規格化膜厚８％のＣｕからなるＩＤＴ電極を形成し、様々な膜厚のＳｉＯ_２層を形成した場合のＳＨ波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＨ ^２とオイラー角のθとの関係を示す図である。 図３３は、（０°，θ，０°）のオイラー角のＬｉＮｂＯ_３基板上に溝を形成し、規格化膜厚２％のＴａからなるＩＤＴ電極を形成し、様々な膜厚のＳｉＯ_２層を形成した場合のレイリー波の電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２とオイラー角のθとの関係を示す図である。 図３４は、（０°，θ，０°）のオイラー角のＬｉＮｂＯ_３基板上に溝を形成し、規格化膜厚２％のＴａからなるＩＤＴ電極を形成し、様々な膜厚のＳｉＯ_２層を形成した場合のＳＨ波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＨ ^２とオイラー角のθとの関係を示す図である。 図３５は、（０°，θ，０°）のオイラー角のＬｉＮｂＯ_３基板上に溝を形成し、規格化膜厚３％のＴａからなるＩＤＴ電極を形成し、様々な膜厚のＳｉＯ_２層を形成した場合のレイリー波の電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２とオイラー角のθとの関係を示す図である。 図３６は、（０°，θ，０°）のオイラー角のＬｉＮｂＯ_３基板上に溝を形成し、規格化膜厚３％のＴａからなるＩＤＴ電極を形成し、様々な膜厚のＳｉＯ_２層を形成した場合のＳＨ波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＨ ^２とオイラー角のθとの関係を示す図である。 図３７は、（０°，θ，０°）のオイラー角のＬｉＮｂＯ_３基板上に溝を形成し、規格化膜厚４％のＴａからなるＩＤＴ電極を形成し、様々な膜厚のＳｉＯ_２層を形成した場合のレイリー波の電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２とオイラー角のθとの関係を示す図である。 図３８は、（０°，θ，０°）のオイラー角のＬｉＮｂＯ_３基板上に溝を形成し、規格化膜厚４％のＴａからなるＩＤＴ電極を形成し、様々な膜厚のＳｉＯ_２層を形成した場合のＳＨ波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＨ ^２とオイラー角のθとの関係を示す図である。 図３９は、（０°，θ，０°）のオイラー角のＬｉＮｂＯ_３基板上に溝を形成し、規格化膜厚５％のＴａからなるＩＤＴ電極を形成し、様々な膜厚のＳｉＯ_２層を形成した場合のレイリー波の電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２とオイラー角のθとの関係を示す図である。 図４０は、（０°，θ，０°）のオイラー角のＬｉＮｂＯ_３基板上に溝を形成し、規格化膜厚５％のＴａからなるＩＤＴ電極を形成し、様々な膜厚のＳｉＯ_２層を形成した場合のＳＨ波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＨ ^２とオイラー角のθとの関係を示す図である。

符号の説明

１…ＬｉＮｂＯ_３基板
１ａ…上面
１ｂ…溝
２…フォトレジスト
２Ａ…フォトレジストパターン
３…ＩＤＴ電極
４…ＳｉＯ_２層
１１…弾性表面波装置
１２，１３…反射器

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。

図１は、本発明の一実施形態に係る弾性表面波装置の電極構造を説明するための模式的正面断面図であり、図２は本実施形態の弾性表面波装置の模式的平面図である。

図２に示すように、弾性表面波装置１１は、ＬｉＮｂＯ_３基板１を有する。このＬｉＮｂＯ_３基板１の上面には、図１に示す複数本の溝１ｂが形成されている。この溝１ｂに、金属を充填することにより、ＩＤＴ電極３が形成されている。

すなわち、ＩＤＴ電極３は、ＬｉＮｂＯ_３基板１の上面と上面がほぼ面一となるように、金属を溝１ｂに埋め込むことにより形成されている。

図２に示すように、ＩＤＴ電極３の表面波伝搬方向両側には、反射器１２，１３が配置されている。反射器１２，１３も、ＩＤＴ電極３と同様に、ＬｉＮｂＯ_３基板１の上面に複数本の溝を形成し、該溝に金属を充填することにより形成されている。従って、ＬｉＮｂＯ_３基板１の上面は、上記電極３及び反射器１２，１３を形成した後も平坦化されている。

図１及び図２に示すように、ＬｉＮｂＯ_３基板１及びＩＤＴ電極３、反射器１２，１３を覆うように、ＳｉＯ_２層４が形成されている。

弾性表面波装置１は、図３（ａ）〜（ｅ）に示す工程を経て得ることができる。すなわち、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、ＬｉＮｂＯ_３基板１上に、フォトレジスト２を全面に形成した後、フォトレジスト２をフォトリソグラフィ法によりパターニングし、フォトレジストパターン２Ａを形成する。次に、図３（ｃ）に示すように、エッチングし、溝１ｂを形成する。しかる後、図３（ｄ）に示すように、金属を所定の厚みで成膜し、溝１ｂを充填するように、金属を埋め込み、ＩＤＴ電極３を形成する。この金属の厚みは、溝１ｂの深さと同一とされている。次に、図３（ｅ）に示すように、フォトレジストパターン２Ａ及びその上の金属をリフトオフにより除去する。しかる後、ＳｉＯ_２層４を蒸着またはスパッタリング等の適宜の成膜方法により成膜することにより、図１に示す上面が平坦なＳｉＯ_２層４を形成することができる。

本実施形態の弾性表面波装置１１の特徴は、利用する表面波としてレイリー波による応答を用いており、かつＬｉＮｂＯ_３基板のオイラー角が、（０°±５°，１８０°〜２４７°，０°±５°）の範囲にあることにあり、それによって、メインの応答近傍に現れるスプリアスを効果的に抑圧することができる。前述したように、特許文献２に記載の弾性表面波装置では、メインの応答近傍に大きなスプリアスが現れることがあった。そこで、本願発明者は、この点についてさらに検討した結果、オイラー角が上記特定の範囲のＬｉＮｂＯ_３基板を用いることにより、このメインのレスポンス近傍のスプリアスを効果的に抑圧することを偶然に見出した。すなわち、上記特定のオイラー角のＬｉＮｂＯ_３基板を用いることにより、上記スプリアスを抑圧し得ることは、このような効果が得られることを予想とした実験に基づくものではなく、本願発明者により偶然見出されたものである。

ＬｉＮｂＯ_３基板のオイラー角を上記特定の範囲としたことにより、スプリアスを効果的に抑圧し得ることを、以下において、具体的な実験例に基づき説明する。

オイラー角で（０°，２１８°，０°）のＬｉＮｂＯ_３基板をＬｉＮｂＯ_３基板１として用意し、図１及び図２に示したように、複数本の溝にＡｕ、Ｔａ、ＣｕまたはＡｌを埋め込むことにより、ＩＤＴ電極及び反射器を形成し、さらにＳｉＯ_２層を形成した。この場合、電極膜厚を種々異ならせ、ＳｉＯ_２膜の膜厚についてはｈ／λ＝２５％とした。このようにして得られた各弾性表面波装置におけるレイリー波の電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２の変化を図４に示す。

図４の横軸は、ＩＤＴ電極の規格化膜厚ｈ／λ×１００（％）を示す。なお、ｈはＩＤＴ電極の膜厚を、λはレイリー波の波長を示す。

図４から明らかなように、いずれの金属を用いた場合においても、電極の規格化膜厚が大きくなると、レイリー波の電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２が大きくなる傾向のあることがわかる。そして、レイリー波のメインの応答の電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２は、０．１以上と高く、従って、十分な大きさの応答の得られることがわかる。

また、本願発明者らは、上記レイリー波を利用した場合に、メインのレスポンス近傍にスプリアスが現れるのは、ＳＨ波が励振され、該ＳＨ波の応答によるものであることを見出した。

様々なオイラー角のＹカットＸ伝搬のＬｉＮｂＯ_３基板を用い、電極材料としてＡｌを用い、電極の規格化膜厚ｈ／λ（％）を４％〜２４％の範囲、ＳｉＯ_２層の規格膜厚ｈ／λを２０％〜３５％の範囲で変化させた条件で、多数の弾性表面波装置を作製した。これらの弾性表面波装置について、レイリー波の電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２及びレイリー波のメインの応答に対してスプリアスとなるＳＨ波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＨ ^２を求めた。結果を図５〜図１６に示す。

図５は、ＡｌからなるＩＤＴ電極の規格化膜厚（％）が４％である場合のレイリー波の電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２を示し、図６は、ＳＨ波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＨ ^２を示す。

図５及び図６から明らかなように、ＡｌからなるＩＤＴ電極の規格化膜厚が４％である場合、レイリー波のメインの応答の電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２は、オイラー角のθが、２０１°〜２３５°の範囲にあれば、ＳｉＯ_２膜厚で変わるが０．０８以上を含む範囲であり、スプリアスとなるＳＨ波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＨ ^２は、オイラー角のθが１８８°〜２４０°の範囲にあれば、ＳｉＯ_２膜厚で変わるが０．０２未満を含む範囲であることが分かる。

また、図７及び図８は、ＡｌからなるＩＤＴ電極の規格化膜厚Ｈ／λが８％の場合のレイリー波の電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２及びＳＨ波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＨ ^２とオイラー角のθと、ＳｉＯ_２膜の規格化膜厚との関係を示す図である。

図９及び図１０は、Ａ１からなるＩＤＴ電極の規格化膜厚が１２％である場合のレイリー波の電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２及びＳＨ波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＨ ^２とオイラー角のθとＳｉＯ_２膜の規格化膜厚との関係を示す図である。

図１１及び図１２は、ＡｌからなるＩＤＴ電極の規格化膜厚が１６％である場合のレイリー波の電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２及びＳＨ波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＨ ^２とオイラー角のθとＳｉＯ_２膜の規格化膜厚との関係を示す図である。

図１３及び図１４は、ＡｌからなるＩＤＴ電極の規格化膜厚が２０％である場合のレイリー波の電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２及びＳＨ波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＨ ^２とオイラー角のθとＳｉＯ_２膜の規格化膜厚との関係を示す図である。

図１５及び図１６は、ＡｌからなるＩＤＴ電極の規格化膜厚が２４％である場合のレイリー波の電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２及びＳＨ波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＨ ^２とオイラー角のθとＳｉＯ_２膜の規格化膜厚との関係を示す図である。

図５〜図１６から明らかなように、Ａｌ膜の規格化膜厚が４％〜２４％、ＳｉＯ_２膜の規格化膜厚が２０〜３５％の範囲内であれば、その膜厚の如何に関わらず、オイラー角のθが、２１０〜２３０°の範囲内においてレイリー波の電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２が極大となり、該極大値よりもオイラー角のθが小さくなると電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２が小さくなり、該極大値よりもオイラー角のθが大きくなると同様に、電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２が低下する傾向のあることがわかる。

なお、スプリアスとなるＳＨ波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＨ ^２では、逆に、オイラー角のθが２００〜２３０°の範囲内で極小となる点が存在することがわかる。

そして、図５〜図１６の結果から、レイリー波のメインの応答の電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２が０．０８より大きく、十分な応答が得られる範囲であって、スプリアスとなるＳＨ波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＨ ^２が０．０２未満であるオイラー角のθは、下記の表９に示す組み合わせの場合に実現され得ることがわかる。そして、メインの応答であるレイリー波の電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２が０．０８より大きく、かつスプリアスとなるＳＨ波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＨ ^２が０．０２未満となる範囲は、下記の表９に示すように、オイラー角のθを選択すればよいことがわかる。

なお、メインのレスポンスのレイリー波の電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２が０．０８よりも大きい場合には、弾性表面波共振子や弾性表面波フィルタ装置を作製した場合に、良好な共振特性やフィルタ特性を得ることができる。他方、ＳＨ波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＨ ^２が０．０２以上になると、ＳＨ波によるスプリアスが無視できなくなり、共振特性やフィルタ特性が悪化する。

従って、表９に示すように、ＡｌからなるＩＤＴ電極の規格化膜厚（％）範囲と、ＳｉＯ_２膜の規格化膜厚（％）範囲と、表９の右端の欄に示されているオイラー角のθ（度）の範囲の組み合わせを選択すれば、利用するレイリー波のメインのレスポンスの電気機械結合係数を０．０８以上として十分な応答が得られ、しかもスプリアスとなるＳＨ波の電気機械結合係数を０．０２未満としてスプリアスの影響を効果的に抑圧し得ることがわかる。

よって、図５〜図１６及び，表９から明らかなように、オイラー角のθを、１８０°〜２４７°の範囲とすれば、ＩＤＴ電極の規格化膜厚及びＳｉＯ_２の規格化膜厚を選択することにより、利用するレイリー波の電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２を十分大きくすることができ、他方ＳＨ波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＨ ^２を小さくすることができ、従って、ＳＨ波に基づくスプリアスを効果的に抑圧することができる。

また、下記の表１０に示すように、より好ましくは、スプリアスとなるＳＨ波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＨ ^２を０．０１未満とする範囲は、下記の表１０に示す範囲内の組み合わせとすればよいことがわかる。

次に、様々なオイラー角のＹカットＸ伝搬のＬｉＮｂＯ_３基板を用い、電極材料としてＡｕを用い、電極の規格化膜厚ｈ／λ（％）を２％〜４％の範囲、ＳｉＯ_２層の規格膜厚ｈ／λを２０％〜４０％の範囲で変化させた条件で、多数の弾性表面波装置を作製した。これらの弾性表面波装置について、レイリー波の電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２及びレイリー波のメインの応答に対してスプリアスとなるＳＨ波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＨ ^２を求めた。結果を図１７〜図２４に示す。

図１７は、ＡｕからなるＩＤＴ電極の規格化膜厚（％）が２％である場合のレイリー波の電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２を示し、図１８は、ＳＨ波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＨ ^２を示す。

図１７及び図１８から明らかなように、ＡｕからなるＩＤＴ電極の規格化膜厚が２％である場合、レイリー波のメインの応答の電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２は、オイラー角のθが、２０８°〜２２８°の範囲にあれば、ＳｉＯ_２膜厚で変わるが０．０８以上を含む範囲であり、スプリアスとなるＳＨ波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＨ ^２は、オイラー角のθが２０３°〜２２７°の範囲にあれば、ＳｉＯ_２膜厚で変わるが０．０２未満を含む範囲であることが分かる。

また、図１９及び図２０は、ＡｕからなるＩＤＴ電極の規格化膜厚Ｈ／λが３％の場合のレイリー波の電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２及びＳＨ波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＨ ^２とオイラー角のθと、ＳｉＯ_２膜の規格化膜厚との関係を示す図である。

図２１及び図２２は、ＡｕからなるＩＤＴ電極の規格化膜厚が３．５％である場合のレイリー波の電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２及びＳＨ波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＨ ^２とオイラー角のθとＳｉＯ_２膜の規格化膜厚との関係を示す図である。

図２３及び図２４は、ＡｕからなるＩＤＴ電極の規格化膜厚が４％である場合のレイリー波の電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２及びＳＨ波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＨ ^２とオイラー角のθとＳｉＯ_２膜の規格化膜厚との関係を示す図である。

図１７〜図２４から明らかなように、Ａｕ膜の規格化膜厚が２％〜４％、ＳｉＯ_２膜の規格化膜厚が２０〜４０％の範囲内であれば、その膜厚の如何に関わらず、オイラー角のθが、２０８〜２２８°の範囲内においてレイリー波の電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２が極大となり、オイラー角のθが小さくなると電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２が小さくなり、該極大値よりもオイラー角のθが大きくなると同様に、電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２が低下する傾向のあることがわかる。

なお、スプリアスとなるＳＨ波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＨ ^２では、逆に、オイラー角のθが２００〜２３０°の範囲内で極小となる点が存在することがわかる。

そして、図１７〜図２４の結果から、レイリー波のメインの応答の電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２が０．０８より大きく、十分な応答が得られる範囲であって、スプリアスとなるＳＨ波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＨ ^２が０．０２未満であるオイラー角のθは、下記の表１１に示す組み合わせの場合に実現され得ることがわかる。そして、メインの応答であるレイリー波の電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２が０．０８より大きく、かつスプリアスとなるＳＨ波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＨ ^２が０．０２未満となる範囲は、下記の表１１に示すように、オイラー角のθを選択すればよいことがわかる。

なお、メインのレスポンスのレイリー波の電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２が０．０８よりも大きい場合には、弾性表面波共振子や弾性表面波フィルタ装置を作製した場合に、良好な共振特性やフィルタ特性を得ることができる。他方、ＳＨ波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＨ ^２が０．０２以上になると、ＳＨ波によるスプリアスが無視できなくなり、共振特性やフィルタ特性が悪化する。

従って、表１１に示すように、ＡｕからなるＩＤＴ電極の規格化膜厚（％）範囲と、ＳｉＯ_２膜の規格化膜厚（％）範囲と、表１１の右端の欄に示されているオイラー角のθ（度）の範囲の組み合わせを選択すれば、利用するレイリー波のメインのレスポンスの電気機械結合係数を０．０８以上として十分な応答が得られ、しかもスプリアスとなるＳＨ波の電気機械結合係数を０．０２未満としてスプリアスの影響を効果的に抑圧し得ることがわかる。

よって、図１７〜図２４及び，表１１から明らかなように、オイラー角のθを、２０８°〜２２５°の範囲とすれば、ＩＤＴ電極の規格化膜厚及びＳｉＯ_２の規格化膜厚を選択することにより、利用するレイリー波の電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２を十分大きくすることができ、他方ＳＨ波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＨ ^２を小さくすることができ、従って、ＳＨ波に基づくスプリアスを効果的に抑圧することができる。

また、下記の表１２に示すように、より好ましくは、スプリアスとなるＳＨ波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＨ ^２を０．０１未満とする範囲は、オイラー角のθを２１０°〜２２５°の範囲として、オイラー角のθ、ＳｉＯ_２の規格化膜厚（％）、及びＩＤＴ電極の規格化膜厚（％）を下記の表１２に示す範囲の組み合わせとすればよいことがわかる。

次に、様々なオイラー角のＹカットＸ伝搬のＬｉＮｂＯ_３基板を用い、電極材料としてＣｕを用い、電極の規格化膜厚ｈ／λ（％）を２％〜８％の範囲、ＳｉＯ_２層の規格膜厚ｈ／λを２０％〜４０％の範囲で変化させた条件で、多数の弾性表面波装置を作製した。これらの弾性表面波装置について、レイリー波の電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２及びレイリー波のメインの応答に対してスプリアスとなるＳＨ波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＨ ^２を求めた。結果を図２５〜図３２に示す。

図２５は、ＣｕからなるＩＤＴ電極の規格化膜厚（％）が２％である場合のレイリー波の電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２を示し、図２６は、ＳＨ波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＨ ^２を示す。

図２５及び図２６から明らかなように、ＣｕからなるＩＤＴ電極の規格化膜厚が２％である場合、レイリー波のメインの応答の電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２は、オイラー角のθが、２０８°〜２２８°の範囲にあれば、ＳｉＯ_２膜厚で変わるが０．０８以上を含む範囲であり、スプリアスとなるＳＨ波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＨ ^２は、オイラー角のθが２０２°〜２２８°の範囲にあれば、ＳｉＯ_２膜厚で変わるが０．０２未満を含む範囲であることが分かる。

また、図２７及び図２８は、ＣｕからなるＩＤＴ電極の規格化膜厚Ｈ／λが４％の場合のレイリー波の電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２及びＳＨ波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＨ ^２とオイラー角のθと、ＳｉＯ_２膜の規格化膜厚との関係を示す図である。

図２９及び図３０は、ＣｕからなるＩＤＴ電極の規格化膜厚が６％である場合のレイリー波の電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２及びＳＨ波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＨ ^２とオイラー角のθとＳｉＯ_２膜の規格化膜厚との関係を示す図である。

図３１及び図３２は、ＣｕからなるＩＤＴ電極の規格化膜厚が８％である場合のレイリー波の電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２及びＳＨ波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＨ ^２とオイラー角のθとＳｉＯ_２膜の規格化膜厚との関係を示す図である。

図２５〜図３２から明らかなように、Ｃｕ膜の規格化膜厚が２％〜８％、ＳｉＯ_２膜の規格化膜厚が２０〜４０％の範囲内であれば、その膜厚の如何に関わらず、オイラー角のθが、２０８〜２２８°の範囲内においてレイリー波の電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２が極大となり、オイラー角のθが小さくなると電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２が小さくなり、該極大値よりもオイラー角のθが大きくなると同様に、電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２が低下する傾向のあることがわかる。

なお、スプリアスとなるＳＨ波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＨ ^２では、逆に、オイラー角のθが２０２〜２２８°の範囲内で極小となる点が存在することがわかる。

そして、図２５〜図３２の結果から、レイリー波のメインの応答の電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２が０．０８より大きく、十分な応答が得られる範囲であって、スプリアスとなるＳＨ波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＨ ^２が０．０２未満であるオイラー角のθは、下記の表１３に示す組み合わせの場合に実現され得ることがわかる。そして、メインの応答であるレイリー波の電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２が０．０８より大きく、かつスプリアスとなるＳＨ波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＨ ^２が０．０２未満となる範囲は、下記の表１３に示すように、オイラー角のθを選択すればよいことがわかる。

なお、メインのレスポンスのレイリー波の電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２が０．０８よりも大きい場合には、弾性表面波共振子や弾性表面波フィルタ装置を作製した場合に、良好な共振特性やフィルタ特性を得ることができる。他方、ＳＨ波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＨ ^２が０．０２以上になると、ＳＨ波によるスプリアスが無視できなくなり、共振特性やフィルタ特性が悪化する。

従って、表１３に示すように、ＣｕからなるＩＤＴ電極の規格化膜厚（％）範囲と、ＳｉＯ_２膜の規格化膜厚（％）範囲と、表１３の右端の欄に示されているオイラー角のθ（度）の範囲の組み合わせを選択すれば、利用するレイリー波のメインのレスポンスの電気機械結合係数を０．０８以上として十分な応答が得られ、しかもスプリアスとなるＳＨ波の電気機械結合係数を０．０２未満としてスプリアスの影響を効果的に抑圧し得ることがわかる。

よって、図２５〜図３２及び，表１３から明らかなように、オイラー角のθを、２０４°〜２２８°の範囲とすれば、ＩＤＴ電極の規格化膜厚及びＳｉＯ_２の規格化膜厚を選択することにより、利用するレイリー波の電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２を十分大きくすることができ、他方ＳＨ波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＨ ^２を小さくすることができ、従って、ＳＨ波に基づくスプリアスを効果的に抑圧することができる。

また、下記の表１４に示すように、より好ましくは、スプリアスとなるＳＨ波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＨ ^２を０．０１未満とする範囲は、オイラー角のθを２０４°〜２２６°の範囲として、オイラー角のθ、ＳｉＯ_２の規格化膜厚（％）、及びＩＤＴ電極の規格化膜厚（％）を下記の表１４に示す範囲の組み合わせとすればよいことがわかる。

次に、様々なオイラー角のＹカットＸ伝搬のＬｉＮｂＯ_３基板を用い、電極材料としてＴａを用い、電極の規格化膜厚ｈ／λ（％）を２％〜５％の範囲、ＳｉＯ_２層の規格膜厚ｈ／λを２０％〜３５％の範囲で変化させた条件で、多数の弾性表面波装置を作製した。これらの弾性表面波装置について、レイリー波の電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２及びレイリー波のメインの応答に対してスプリアスとなるＳＨ波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＨ ^２を求めた。結果を図３３〜図４０に示す。

図３３は、ＴａからなるＩＤＴ電極の規格化膜厚（％）が２％である場合のレイリー波の電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２を示し、図３４は、ＳＨ波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＨ ^２を示す。

図３３及び図３４から明らかなように、ＴａからなるＩＤＴ電極の規格化膜厚が２％である場合、レイリー波のメインの応答の電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２は、オイラー角のθが、２０８°〜２２８°の範囲にあれば、ＳｉＯ_２膜厚で変わるが０．０８以上を含む範囲であり、スプリアスとなるＳＨ波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＨ ^２は、オイラー角のθが２０４°〜２２６°の範囲にあれば、ＳｉＯ_２膜厚で変わるが０．０２未満を含む範囲であることが分かる。

また、図３５及び図３６は、ＴａからなるＩＤＴ電極の規格化膜厚Ｈ／λが３％の場合のレイリー波の電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２及びＳＨ波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＨ ^２とオイラー角のθと、ＳｉＯ_２膜の規格化膜厚との関係を示す図である。

図３７及び図３８は、ＴａからなるＩＤＴ電極の規格化膜厚が４％である場合のレイリー波の電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２及びＳＨ波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＨ ^２とオイラー角のθとＳｉＯ_２膜の規格化膜厚との関係を示す図である。

図３９及び図４０は、ＴａからなるＩＤＴ電極の規格化膜厚が５％である場合のレイリー波の電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２及びＳＨ波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＨ ^２とオイラー角のθとＳｉＯ_２膜の規格化膜厚との関係を示す図である。

図３３〜図４０から明らかなように、Ｔａ膜の規格化膜厚が２％〜５％、ＳｉＯ_２膜の規格化膜厚が２０〜３５％の範囲内であれば、その膜厚の如何に関わらず、オイラー角のθが、２０８〜２２８°の範囲内においてレイリー波の電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２が極大となり、オイラー角のθが小さくなると電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２が小さくなり、該極大値よりもオイラー角のθが大きくなると同様に、電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２が低下する傾向のあることがわかる。

なお、スプリアスとなるＳＨ波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＨ ^２では、逆に、オイラー角のθが２０２〜２２８°の範囲内で極小となる点が存在することがわかる。

そして、図３３〜図４０の結果から、レイリー波のメインの応答の電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２が０．０８より大きく、十分な応答が得られる範囲であって、スプリアスとなるＳＨ波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＨ ^２が０．０２未満であるオイラー角のθは、下記の表１５に示す組み合わせの場合に実現され得ることがわかる。そして、メインの応答であるレイリー波の電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２が０．０８より大きく、かつスプリアスとなるＳＨ波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＨ ^２が０．０２未満となる範囲は、下記の表１５に示すように、オイラー角のθを選択すればよいことがわかる。

なお、メインのレスポンスのレイリー波の電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２が０．０８よりも大きい場合には、弾性表面波共振子や弾性表面波フィルタ装置を作製した場合に、良好な共振特性やフィルタ特性を得ることができる。他方、ＳＨ波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＨ ^２が０．０２以上になると、ＳＨ波によるスプリアスが無視できなくなり、共振特性やフィルタ特性が悪化する。

従って、表１５に示すように、ＴａからなるＩＤＴ電極の規格化膜厚（％）範囲と、ＳｉＯ_２膜の規格化膜厚（％）範囲と、表１５の右端の欄に示されているオイラー角のθ（度）の範囲の組み合わせを選択すれば、利用するレイリー波のメインのレスポンスの電気機械結合係数を０．０８以上として十分な応答が得られ、しかもスプリアスとなるＳＨ波の電気機械結合係数を０．０２未満としてスプリアスの影響を効果的に抑圧し得ることがわかる。

よって、図３３〜図４０及び，表１５から明らかなように、オイラー角のθを、２０６°〜２２６°の範囲とすれば、ＩＤＴ電極の規格化膜厚及びＳｉＯ_２の規格化膜厚を選択することにより、利用するレイリー波の電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２を十分大きくすることができ、他方ＳＨ波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＨ ^２を小さくすることができ、従って、ＳＨ波に基づくスプリアスを効果的に抑圧することができる。

また、下記の表１６に示すように、より好ましくは、スプリアスとなるＳＨ波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＨ ^２を０．０１未満とする範囲は、オイラー角のθを２０８°〜２２４°の範囲として、オイラー角のθ、ＳｉＯ_２の規格化膜厚（％）、及びＩＤＴ電極の規格化膜厚（％）を下記の表１６に示す範囲の組み合わせとすればよいことがわかる。

なお、上記各実施形態では、（０°，θ，０°）のオイラー角のＬｉＮｂＯ_３基板を用いて実験を行ったが、オイラー角のφ及びψについては、０°に必ずしも限定されず、０°±５°の範囲であれば、上記実験例と同様の結果が得られる。従って、本発明においては、ＬｉＮｂＯ_３基板のオイラー角は、（０°±５°，１８０°〜２４７°，０°±５°）の範囲であればよい。

また、上記各実施形態では、ＩＤＴ電極３は、Ａｌ、Ａｕ、ＣｕまたはＴａにより形成されていたが、Ａｌ、Ａｕ、ＣｕまたはＴａを主体とする限り、これに限定されるものではない。Ａｌ、Ａｕ、ＣｕまたはＴａを主成分とする合金によりＩＤＴ電極３が形成されていてもよい。また、Ａｌを主体とする金属は、Ａｌ、Ａｕ、ＣｕまたはＴａを主体とする金属膜と、Ａｌよりも密度の高い金属もしくは合金からなる金属膜とを含む積層金属膜であってもよい。このようなＡｌよりも密度の高い金属もしくは合金としては、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｒ、ＮｉＣｒ、ＡｌＣｕなどを挙げることができ、またＡｌ、Ａｕ、ＴａまたはＣｕを主体とする金属膜に、ＡｌまたはＡｌを主体とする合金を積層した積層金属膜を用いてもよい。

Claims (10)

1. 複数本の溝が上面に形成された圧電基板と、
   前記溝に金属が充填されて形成されているＩＤＴ電極と、
   前記圧電基板及びＩＤＴ電極を覆うように形成されており、上面が平坦とされているＳｉＯ _２ 層とを備える弾性表面波装置において、
   前記圧電基板において励振されるレイリー波による応答が利用されており、
   前記金属がＡｌを主体としており、前記ＩＤＴ電極の弾性表面波の波長λで規格化してなる規格化膜厚（％）、前記ＳｉＯ_２膜の弾性表面波波長λで規格化してなる規格化膜厚（％）及びＬｉＮｂＯ_３のオイラー角（φ，θ，ψ）のθ（度）が、下記の表１に示す各組み合わせの範囲内であることを特徴とする、弾性表面波装置。
   

   
2. 前記金属がＡｌを主体としており、前記ＩＤＴ電極の弾性表面波の波長λで規格化してなる規格化膜厚（％）、前記ＳｉＯ_２膜の弾性表面波波長λで規格化してなる規格化膜厚（％）及びＬｉＮｂＯ_３のオイラー角（φ，θ，ψ）のθ（度）が、下記の表２に示す各組み合わせの範囲内であることを特徴とする、請求項１に記載の弾性表面波装置。
   

   
3. 複数本の溝が上面に形成された圧電基板と、
   前記溝に金属が充填されて形成されているＩＤＴ電極と、
   前記圧電基板及びＩＤＴ電極を覆うように形成されており、上面が平坦とされているＳｉＯ _２ 層とを備える弾性表面波装置において、
   前記圧電基板において励振されるレイリー波による応答が利用されており、
   前記金属がＡｕを主体としており、前記ＩＤＴ電極の弾性表面波の波長λで規格化してなる規格化膜厚（％）、前記ＳｉＯ_２膜の弾性表面波波長λで規格化してなる規格化膜厚（％）及びＬｉＮｂＯ_３のオイラー角（φ，θ，ψ）のθ（度）が、下記の表３に示す各組み合わせの範囲内であることを特徴とする、弾性表面波装置。
   

   
4. 前記金属がＡｕを主体としており、前記ＩＤＴ電極の弾性表面波の波長λで規格化してなる規格化膜厚（％）、前記ＳｉＯ_２膜の弾性表面波波長λで規格化してなる規格化膜厚（％）及びＬｉＮｂＯ_３のオイラー角（φ，θ，ψ）のθ（度）が、下記の表４に示す各組み合わせの範囲内であることを特徴とする、請求項３に記載の弾性表面波装置。
   

   
5. 複数本の溝が上面に形成された圧電基板と、
   前記溝に金属が充填されて形成されているＩＤＴ電極と、
   前記圧電基板及びＩＤＴ電極を覆うように形成されており、上面が平坦とされているＳｉＯ _２ 層とを備える弾性表面波装置において、
   前記圧電基板において励振されるレイリー波による応答が利用されており、
   前記金属がＣｕを主体としており、前記ＩＤＴ電極の弾性表面波の波長λで規格化してなる規格化膜厚（％）、前記ＳｉＯ_２膜の弾性表面波波長λで規格化してなる規格化膜厚（％）及びＬｉＮｂＯ_３のオイラー角（φ，θ，ψ）のθ（度）が、下記の表５に示す各組み合わせの範囲内であることを特徴とする、弾性表面波装置。
   

   
6. 前記金属がＣｕを主体としており、前記ＩＤＴ電極の弾性表面波の波長λで規格化してなる規格化膜厚（％）、前記ＳｉＯ_２膜の弾性表面波波長λで規格化してなる規格化膜厚（％）及びＬｉＮｂＯ_３のオイラー角（φ，θ，ψ）のθ（度）が、下記の表５に示す各組み合わせの範囲内であることを特徴とする、請求項５に記載の弾性表面波装置。
   

   
7. 複数本の溝が上面に形成された圧電基板と、
   前記溝に金属が充填されて形成されているＩＤＴ電極と、
   前記圧電基板及びＩＤＴ電極を覆うように形成されており、上面が平坦とされているＳｉＯ _２ 層とを備える弾性表面波装置において、
   前記圧電基板において励振されるレイリー波による応答が利用されており、
   前記金属がＴａを主体としており、前記ＩＤＴ電極の弾性表面波の波長λで規格化してなる規格化膜厚（％）、前記ＳｉＯ_２膜の弾性表面波波長λで規格化してなる規格化膜厚（％）及びＬｉＮｂＯ_３のオイラー角（φ，θ，ψ）のθ（度）が、下記の表７に示す各組み合わせの範囲内であることを特徴とする、弾性表面波装置。
   

   
8. 前記金属がＴａを主体としており、前記ＩＤＴ電極の弾性表面波の波長λで規格化してなる規格化膜厚（％）、前記ＳｉＯ_２膜の弾性表面波波長λで規格化してなる規格化膜厚（％）及びＬｉＮｂＯ_３のオイラー角（φ，θ，ψ）のθ（度）が、下記の表８に示す各組み合わせの範囲内であることを特徴とする、請求項７に記載の弾性表面波装置。
   

   
9. 前記金属を主体とする金属が、該金属を主体とする合金である、請求項１〜８のいずれか１項に記載の弾性表面波装置。
10. 前記金属を主体とする金属が、該金属または該金属を主体とする合金に、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｒ、ＮｉＣｒ、Ａｌ及びＡｌＣｕからなる群から選択した１種の金属を主体とする合金が積層されている積層金属膜からなる、請求項１〜８のいずれか１項に記載の弾性表面波装置。

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