JP4811518B2

JP4811518B2 - Surface acoustic wave device

Info

Publication number: JP4811518B2
Application number: JP2009509069A
Authority: JP
Inventors: 道雄門田
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2007-03-30
Filing date: 2008-03-21
Publication date: 2011-11-09
Anticipated expiration: 2028-03-21
Also published as: WO2008123132A1; JPWO2008123132A1

Description

本発明は、帯域フィルタや共振子等に用いられる弾性表面波装置に関し、より詳細には、水晶からなる圧電基板上にＩＤＴ電極及びＺｎＯからなる圧電膜が積層された構造を有する弾性表面波装置に関する。 The present invention relates to a surface acoustic wave device used for a bandpass filter, a resonator, and the like, and more specifically, a surface acoustic wave device having a structure in which an IDT electrode and a piezoelectric film made of ZnO are laminated on a piezoelectric substrate made of quartz. About.

従来、さまざまな圧電材料を用いて、種々の弾性表面波装置が提案されている。例えば、下記の非特許文献１には、ＺｎＯ膜と水晶とを積層した構造を有する小型の弾性表面波フィルタが開示されている。ここでは、２７°ＹカットＸ伝搬の水晶からなる圧電基板上にＡｌからなるＩＤＴ電極が形成されており、ＩＤＴ電極を覆うようにＺｎＯからなる圧電膜が積層されたトランスバーサル型の弾性表面波フィルタが示されている。ＩＤＴ電極の弾性表面波の波長で規格化した膜厚Ｈ／λが０．０２とされている。ＺｎＯからなる圧電膜の規格化膜厚Ｈ／λは０．３とされており、それによって、ＷＣＤＭＡ方式の携帯電話機のＩＦ段の３８０ＭＨｚ帯の帯域フィルタが構成されている。
「ＺｎＯ膜／水晶構造を用いた小型、低損失フィルタ」第３１回ＥＭシンポジウム、ｐｐ、８７−９４（２００２／５） Conventionally, various surface acoustic wave devices have been proposed using various piezoelectric materials. For example, Non-Patent Document 1 below discloses a small surface acoustic wave filter having a structure in which a ZnO film and a crystal are laminated. Here, an IDT electrode made of Al is formed on a piezoelectric substrate made of quartz of 27 ° Y-cut X propagation, and a transversal surface acoustic wave in which a piezoelectric film made of ZnO is laminated so as to cover the IDT electrode. A filter is shown. The film thickness H / λ normalized by the wavelength of the surface acoustic wave of the IDT electrode is 0.02. The normalized film thickness H / λ of the piezoelectric film made of ZnO is set to 0.3, and thereby, a band filter of 380 MHz band of IF stage of the WCDMA mobile phone is configured.
"Small, low-loss filter using ZnO film / quartz structure" 31st EM Symposium, pp, 87-94 (2002/5)

非特許文献１に記載のように、従来、ＺｎＯ／ＩＤＴ電極／水晶からなる積層構造については、トランスバーサル型の弾性表面波フィルタ装置への応用が検討されていた。 As described in Non-Patent Document 1, conventionally, application of a laminated structure composed of ZnO / IDT electrode / quartz to a transversal surface acoustic wave filter device has been studied.

他方、表面波装置としては、トランスバーサル型の弾性表面波フィルタの他に、電極における表面波の反射を利用した弾性表面波共振子や、弾性表面波共振子型フィルタなどの共振子型の弾性表面波装置が知られている。もっとも、ＺｎＯ／ＩＤＴ電極／水晶からなる構造の共振子型の弾性表面波フィルタ装置への応用は十分に検討されていなかった。 On the other hand, as a surface acoustic wave device, in addition to a transversal surface acoustic wave filter, a surface acoustic wave resonator utilizing surface wave reflection at an electrode, or a resonator type elasticity such as a surface acoustic wave resonator type filter is used. Surface wave devices are known. However, application to a resonator-type surface acoustic wave filter device having a structure composed of ZnO / IDT electrode / quartz has not been sufficiently studied.

近年、携帯電話機の帯域フィルタとしては、比帯域幅が約１％と狭帯域であり、かつ選択度に優れた帯域フィルタが求められている。例えば、クオルコム社によるメディアＦＬＯ（登録商標）のような携帯電話向け映像放送サービスでは、中心周波数７００ＭＨｚであり、かつ帯域幅が６ＭＨｚ（比帯域幅で０．８５％）の帯域フィルタが求められている。このような狭帯域で、選択度に優れた帯域フィルタは、トランスバーサル型の弾性表面波フィルタでは実現が困難であった。また、ＬｉＴａＯ_３、ＬｉＮｂＯ_３または水晶などを圧電基板として用いた縦結合共振子型の弾性表面波フィルタでも、温度特性が悪いあるいは電気機械結合係数が適していない等の理由からこのような帯域幅を得ることは困難であった。In recent years, as a bandpass filter for a mobile phone, a bandpass filter having a narrow bandwidth with a specific bandwidth of about 1% and excellent selectivity has been demanded. For example, in a video broadcasting service for mobile phones such as Media FLO (registered trademark) by Qualcomm, a band filter with a center frequency of 700 MHz and a bandwidth of 6 MHz (0.85% in relative bandwidth) is required. Yes. Such a narrow band and excellent selectivity filter is difficult to realize with a transversal surface acoustic wave filter. Even in a longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filter using LiTaO ₃ , LiNbO ₃ or quartz as a piezoelectric substrate, such a bandwidth is used because of poor temperature characteristics or inappropriate electromechanical coupling coefficient. It was difficult to get.

なお、共振子型の弾性表面波装置において、ＩＤＴ電極の周期で定まる波長をλ、圧電基板におけるＩＤＴ部が電気的開放時の位相速度をＶ、ＩＤＴ部が電気的短絡時の位相速度ＶｍとしたときのＶ−ＶｍをΔＶ、中心周波数をＦ、帯域幅をΔＦとした場合、電気機械結合係数Ｋ^２は下記の式（１）を満たしている。但し、式（１）において∝は比例を意味する。In the resonator type surface acoustic wave device, the wavelength determined by the period of the IDT electrode is λ, the phase speed when the IDT portion of the piezoelectric substrate is electrically opened is V, and the phase velocity Vm when the IDT portion is electrically short-circuited is Vm. If the V-Vm upon the [Delta] V, the center frequency F, bandwidth and [Delta] F, the electromechanical coefficient K ² satisfies the equation (1) below. However, in formula (1), ∝ means proportionality.

Ｋ^２／２＝｜ΔＶ｜／Ｖ
＝｜ΔＶ／λ｜／（Ｖ／λ）∝｜ΔＦ｜／Ｆ…式（１）
上記比帯域幅０．８５％を確保した上で、共振子型の弾性表面波フィルタ装置を小型化するには、ＩＤＴ電極の電極指の反射係数を高めることが求められる。しかしながら、従来、共振子型の弾性表面波フィルタ装置において、反射係数を十分に高めることは困難であり、従って、上記のような要求に応える共振子型の弾性表面波フィルタ装置を実現することはできなかった。 ^{K 2/2 = | ΔV |} / V
= | ΔV / λ | / (V / λ) ∝ | ΔF | / F (1)
In order to reduce the size of the resonator-type surface acoustic wave filter device while securing the above-mentioned specific bandwidth of 0.85%, it is required to increase the reflection coefficient of the electrode finger of the IDT electrode. However, conventionally, it is difficult to sufficiently increase the reflection coefficient in a resonator-type surface acoustic wave filter device. Therefore, it is possible to realize a resonator-type surface acoustic wave filter device that meets the above requirements. could not.

本発明の目的は、上述した従来技術の現状に鑑み、ＩＤＴ電極の電極指の反射係数を高めることができ、それによって、狭い比帯域幅を実現することを可能とする共振子型の弾性表面波装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a resonator type elastic surface that can increase the reflection coefficient of the electrode finger of the IDT electrode and thereby realize a narrow specific bandwidth in view of the current state of the prior art described above. It is to provide a wave device.

本発明によれば、オイラー角が（０°±５°，０°〜１４０°，０°±４０°）である水晶からなる圧電基板と、前記圧電基板上に形成されており、かつ複数本の電極指を有するＩＤＴ電極と、前記ＩＤＴ電極の電極指間に配置されており、かつ該電極指と同じ厚みを有するＳｉＯ_２膜と、前記ＩＤＴ電極及び前記ＳｉＯ_２膜を覆うように形成されており、かつｃ軸配向のＺｎＯからなる圧電膜とを備え、弾性表面波としてレイリー波が利用される弾性表面波装置において、前記ＩＤＴ電極が、Ａｕ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ｎｉ及びＭｏからなる群から選択された少なくとも１種の金属を主体とする金属材料からなり、弾性表面波の波長をλとした場合、前記ＩＤＴ電極において主体となる金属と、前記ＩＤＴ電極のλで規格化してなる規格化膜厚ｈ／λと、前記圧電膜のλで規格化してなる規格化膜厚ｈ／λとが、下記の表１で示す各組み合わせの範囲内とされていることを特徴とする、弾性表面波装置が提供される。According to the present invention, a piezoelectric substrate made of quartz having Euler angles (0 ° ± 5 °, 0 ° to 140 °, 0 ° ± 40 °), and a plurality of piezoelectric substrates formed on the piezoelectric substrate. An IDT electrode having a plurality of electrode fingers, an SiO ₂ film disposed between the electrode fingers of the IDT electrode and having the same thickness as the electrode fingers, and the IDT electrode and the SiO ₂ film are formed to be covered And a piezoelectric film made of c-axis oriented ZnO, wherein the IDT electrode includes Au, Ta, W, Pt, Cu, Ni, and the like. It is made of a metal material mainly composed of at least one metal selected from the group consisting of Mo, and when the wavelength of the surface acoustic wave is λ, it is specified by the metal mainly used in the IDT electrode and λ of the IDT electrode. Standardized film A surface acoustic wave characterized in that the thickness h / λ and the normalized film thickness h / λ normalized by λ of the piezoelectric film are within the combinations shown in Table 1 below. An apparatus is provided.

本発明に係る弾性表面波装置では、好ましくは、前記ＩＤＴ電極の主体となる金属と、前記ＩＤＴ電極のλで規格化してなる規格化膜厚と、前記圧電膜のλで規格化してなる規格化膜厚とが、下記の表２に示す各組み合わせの範囲内とされる。この場合には、ＩＤＴ電極の電極指の１本当たりの弾性表面波の反射係数の絶対値を０．０５以上とより一層高くすることができる。 In the surface acoustic wave device according to the present invention, preferably, the metal that is the main body of the IDT electrode, the normalized film thickness that is normalized by λ of the IDT electrode, and the standard that is normalized by λ of the piezoelectric film The chemical film thickness is within the range of each combination shown in Table 2 below. In this case, the absolute value of the reflection coefficient of the surface acoustic wave per electrode finger of the IDT electrode can be further increased to 0.05 or more.

より好ましくは、前記ＩＤＴ電極の主体となる金属と、前記ＩＤＴ電極のλで規格化してなる規格化膜厚と、前記圧電膜のλで規格化してなる規格化膜厚とが、下記の表３に示す各組み合わせの範囲内とされる。この場合には、ＩＤＴ電極の電極指の１本当たりの弾性表面波の反射係数の絶対値を０．１以上とより一層高くすることができる。 More preferably, the metal as the main body of the IDT electrode, the normalized film thickness normalized by λ of the IDT electrode, and the normalized film thickness normalized by λ of the piezoelectric film are as follows: 3 is within the range of each combination. In this case, the absolute value of the reflection coefficient of the surface acoustic wave per electrode finger of the IDT electrode can be further increased to 0.1 or more.

また、上記圧電基板のオイラー角は、好ましくは、（０°±５°，０°〜２３°，０°±４０°）または（０°±５°，１０５°〜１４０°，０°±４０°）の範囲とされ、その場合には、水晶からなる圧電基板の正の周波数温度係数ＴＣＦを、ＺｎＯからなる圧電薄膜の負の周波数温度係数により効果的に相殺でき、周波数温度係数ＴＣＦの絶対値が小さい弾性表面波装置を提供することができる。 The Euler angle of the piezoelectric substrate is preferably (0 ° ± 5 °, 0 ° -23 °, 0 ° ± 40 °) or (0 ° ± 5 °, 105 ° -140 °, 0 ° ± 40). In this case, the positive frequency temperature coefficient TCF of the piezoelectric substrate made of quartz can be effectively offset by the negative frequency temperature coefficient of the piezoelectric thin film made of ZnO. A surface acoustic wave device having a small value can be provided.

また、本発明の他の広い局面によれば、オイラー角が（０°±５°，０°〜１４０°，０°±４０°）である水晶からなる圧電基板と、前記圧電基板上に形成されており、複数本の電極指を有するＩＤＴ電極と、前記ＩＤＴ電極の電極指間に配置されており、かつ該電極指と同じ厚みを有するＳｉＯ_２膜と、前記ＩＤＴ電極及び前記ＳｉＯ_２膜を覆うように形成されたｃ軸配向ＺｎＯからなる圧電膜とを備え、弾性表面波としてレイリー波が利用される弾性表面波装置において、前記ＩＤＴ電極がＡｕ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ｎｉ及びＭｏからなる群から選択された複数の金属の積層金属膜からなり、前記積層金属膜を構成する各金属膜の膜厚Ｔと各金属膜を構成している金属の密度との積の総和を、前記積層金属膜を構成する各金属膜の膜厚Ｔの総和で除算して得られる商を平均密度とし、弾性表面波波長をλとすると、前記平均密度、前記ＩＤＴ電極の規格化膜厚及び前記ＺｎＯ膜の規格化膜厚が、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、弾性表面波装置が提供される。According to another broad aspect of the present invention, a piezoelectric substrate made of quartz having Euler angles (0 ° ± 5 °, 0 ° to 140 °, 0 ° ± 40 °), and formed on the piezoelectric substrate. An IDT electrode having a plurality of electrode fingers, an SiO ₂ film disposed between the electrode fingers of the IDT electrode and having the same thickness as the electrode fingers, the IDT electrode and the SiO ₂ film A surface acoustic wave device using Rayleigh waves as surface acoustic waves, wherein the IDT electrode is Au, Ta, W, Pt, Cu, Ni And the sum of the products of the thickness T of each metal film constituting the laminated metal film and the density of the metal constituting each metal film. The thickness of each metal film constituting the laminated metal film The average density, the normalized film thickness of the IDT electrode, and the normalized film thickness of the ZnO film are shown in Table 4 below, where the average density is the quotient obtained by dividing the sum of the above and the surface acoustic wave wavelength is λ. The surface acoustic wave device is provided within the range of each combination shown in FIG.

（発明の効果）

(The invention's effect)

本発明に係る弾性表面波装置では、上記特定のオイラー角の水晶からなる圧電基板上にＩＤＴ電極と、ＩＤＴ電極の電極指間に配置されておりかつＩＤＴ電極の電極指と同じ厚みを有するＳｉＯ_２膜とが形成されており、ＩＤＴ電極及びＳｉＯ_２膜を覆うようにＺｎＯからなる圧電膜が形成されている構造において、ＩＤＴ電極が上記特定の金属を主体とする金属材料からなり、ＩＤＴ電極において主体となる金属と、ＩＤＴ電極の規格化膜厚と、圧電膜の規格化膜厚とが表１に示す各組み合わせの範囲内とされているため、ＩＤＴの電極指１本当たりの弾性表面波の反射係数の絶対値を０．０２５以上と高くすることができる。従って、ＺｎＯ／ＩＤＴ電極／水晶の積層構造を有する共振子型の弾性表面波装置であって、狭帯域かつ高選択度の弾性表面波装置を提供することが可能となる。In the surface acoustic wave device according to the present invention, the SiOT having the same thickness as the electrode finger of the IDT electrode is disposed between the IDT electrode and the electrode finger of the IDT electrode on the piezoelectric substrate made of quartz having the specific Euler angle. _{In the} structure in which the piezoelectric film made of ZnO is formed so as to cover the IDT electrode and the SiO ₂ film, the IDT electrode is made of a metal material mainly composed of the specific metal, and the IDT electrode In Table 1, the normalized metal thickness of the IDT electrode, the normalized film thickness of the IDT electrode, and the normalized film thickness of the piezoelectric film are within the ranges shown in Table 1, so that the elastic surface per electrode finger of the IDT The absolute value of the wave reflection coefficient can be increased to 0.025 or more. Accordingly, it is possible to provide a surface acoustic wave device of a resonator type having a laminated structure of ZnO / IDT electrode / quartz, and having a narrow band and high selectivity.

また、本発明において、上記のように、積層金属膜からなるＩＤＴ電極において、積層金属膜を構成する各金属膜の膜厚Ｔと、各金属膜を構成している金属の密度との積の総和を、積層金属膜を構成する各金属膜の膜厚Ｔの総和で除算した値を平均密度とし、弾性表面波の波長をλとした場合、平均密度、ＩＤＴ電極の規格化膜厚及びＺｎＯの規格化膜厚が表４に示す下記の範囲内とされている場合においても、同様に、ＩＤＴの電極指１本当たりの弾性表面波の反射係数の絶対値を０．０２５以上と高くすることができ、共振子型の弾性表面波装置であって、狭帯域かつ高選択度の弾性表面波装置を提供することが可能となる。 Further, in the present invention, as described above, in the IDT electrode composed of the laminated metal film, the product of the film thickness T of each metal film constituting the laminated metal film and the density of the metal constituting each metal film. A value obtained by dividing the sum by the sum of the film thicknesses T of the metal films constituting the laminated metal film is an average density, and when the wavelength of the surface acoustic wave is λ, the average density, the normalized film thickness of the IDT electrode, and ZnO Similarly, when the normalized film thickness is within the following range shown in Table 4, the absolute value of the reflection coefficient of the surface acoustic wave per electrode finger of the IDT is similarly increased to 0.025 or more. Therefore, it is possible to provide a surface acoustic wave device of a resonator type, which is a narrow band and high selectivity surface acoustic wave device.

図１（ａ），（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る弾性表面波装置の部分切欠模式的正面断面図及び電極構造を示す模式的平面図である。FIGS. 1A and 1B are a partially cutaway schematic front sectional view and a schematic plan view showing an electrode structure of a surface acoustic wave device according to an embodiment of the present invention. 図２は、オイラー角（０°，１１７°，０°）の水晶からなる圧電基板上にＡｌからなるＩＤＴ電極及び同じ厚みのＳｉＯ_２膜を形成し、ＺｎＯ膜を積層した構造におけるＡｌからなるＩＤＴ電極の規格化膜厚及びＺｎＯ膜の規格化膜厚Ｈ／λと、ＩＤＴの電極指の反射係数との関係を示す図である。FIG. 2 shows a structure in which an IDT electrode made of Al and a SiO ₂ film having the same thickness are formed on a piezoelectric substrate made of quartz having Euler angles (0 °, 117 °, 0 °), and a ZnO film is laminated. It is a figure which shows the relationship between the normalized film thickness of an IDT electrode, the normalized film thickness H / λ of a ZnO film, and the reflection coefficient of an IDT electrode finger. 図３は、オイラー角（０°，１１７°，０°）の水晶からなる圧電基板上にＡｕからなるＩＤＴ電極及び同じ厚みのＳｉＯ_２膜を形成し、ＺｎＯ膜を積層した構造におけるＡｕからなるＩＤＴ電極の規格化膜厚及びＺｎＯ膜の規格化膜厚Ｈ／λと、ＩＤＴの電極指の反射係数との関係を示す図である。FIG. 3 shows a structure in which an IDT electrode made of Au and a SiO ₂ film having the same thickness are formed on a piezoelectric substrate made of quartz having Euler angles (0 °, 117 °, 0 °), and a ZnO film is laminated. It is a figure which shows the relationship between the normalized film thickness of an IDT electrode, the normalized film thickness H / λ of a ZnO film, and the reflection coefficient of an IDT electrode finger. 図４は、オイラー角（０°，１１７°，０°）の水晶からなる圧電基板上にＴａからなるＩＤＴ電極及び同じ厚みのＳｉＯ_２膜を形成し、ＺｎＯ膜を積層した構造におけるＴａからなるＩＤＴ電極の規格化膜厚及びＺｎＯ膜の規格化膜厚Ｈ／λと、ＩＤＴの電極指の反射係数との関係を示す図である。FIG. 4 shows a structure in which an IDT electrode made of Ta and a SiO ₂ film having the same thickness are formed on a piezoelectric substrate made of quartz having Euler angles (0 °, 117 °, 0 °), and a ZnO film is laminated. It is a figure which shows the relationship between the normalized film thickness of an IDT electrode, the normalized film thickness H / λ of a ZnO film, and the reflection coefficient of an IDT electrode finger. 図５は、オイラー角（０°，１１７°，０°）の水晶からなる圧電基板上にＷからなるＩＤＴ電極及び同じ厚みのＳｉＯ_２膜を形成し、ＺｎＯ膜を積層した構造におけるＷからなるＩＤＴ電極の規格化膜厚及びＺｎＯ膜の規格化膜厚Ｈ／λと、ＩＤＴの電極指の反射係数との関係を示す図である。FIG. 5 is made of W in a structure in which an IDT electrode made of W and a SiO ₂ film having the same thickness are formed on a piezoelectric substrate made of quartz having Euler angles (0 °, 117 °, 0 °), and a ZnO film is laminated. It is a figure which shows the relationship between the normalized film thickness of an IDT electrode, the normalized film thickness H / λ of a ZnO film, and the reflection coefficient of an IDT electrode finger. 図６は、オイラー角（０°，１１７°，０°）の水晶からなる圧電基板上にＮｉからなるＩＤＴ電極及び同じ厚みのＳｉＯ_２膜を形成し、ＺｎＯ膜を積層した構造におけるＮｉからなるＩＤＴ電極の規格化膜厚及びＺｎＯ膜の規格化膜厚Ｈ／λと、ＩＤＴの電極指の反射係数との関係を示す図である。FIG. 6 shows a structure in which an IDT electrode made of Ni and a SiO ₂ film having the same thickness are formed on a piezoelectric substrate made of quartz having Euler angles (0 °, 117 °, 0 °) and a ZnO film is laminated. It is a figure which shows the relationship between the normalized film thickness of an IDT electrode, the normalized film thickness H / λ of a ZnO film, and the reflection coefficient of an IDT electrode finger. 図７は、オイラー角（０°，１１７°，０°）の水晶からなる圧電基板上にＰｔからなるＩＤＴ電極及び同じ厚みのＳｉＯ_２膜を形成し、ＺｎＯ膜を積層した構造におけるＰｔからなるＩＤＴ電極の規格化膜厚及びＺｎＯ膜の規格化膜厚Ｈ／λと、ＩＤＴの電極指の反射係数との関係を示す図である。FIG. 7 is made of Pt in a structure in which an IDT electrode made of Pt and a SiO ₂ film having the same thickness are formed on a piezoelectric substrate made of quartz having Euler angles (0 °, 117 °, 0 °), and a ZnO film is laminated. It is a figure which shows the relationship between the normalized film thickness of an IDT electrode, the normalized film thickness H / λ of a ZnO film, and the reflection coefficient of an IDT electrode finger. 図８は、オイラー角（０°，１１７°，０°）の水晶からなる圧電基板上にＣｕからなるＩＤＴ電極及び同じ厚みのＳｉＯ_２膜を形成し、ＺｎＯ膜を積層した構造におけるＣｕからなるＩＤＴ電極の規格化膜厚及びＺｎＯ膜の規格化膜厚Ｈ／λと、ＩＤＴの電極指の反射係数との関係を示す図である。FIG. 8 shows a structure in which an IDT electrode made of Cu and a SiO ₂ film having the same thickness are formed on a piezoelectric substrate made of quartz having Euler angles (0 °, 117 °, 0 °) and a ZnO film is laminated. It is a figure which shows the relationship between the normalized film thickness of an IDT electrode, the normalized film thickness H / λ of a ZnO film, and the reflection coefficient of an IDT electrode finger. 図９は、オイラー角（０°，１１７°，０°）の水晶からなる圧電基板上にＭｏからなるＩＤＴ電極及び同じ厚みのＳｉＯ_２膜を形成し、ＺｎＯ膜を積層した構造におけるＭｏからなるＩＤＴ電極の規格化膜厚及びＺｎＯ膜の規格化膜厚Ｈ／λと、ＩＤＴの電極指の反射係数との関係を示す図である。FIG. 9 is made of Mo in a structure in which an IDT electrode made of Mo and a SiO ₂ film having the same thickness are formed on a piezoelectric substrate made of quartz having Euler angles (0 °, 117 °, 0 °), and a ZnO film is laminated. It is a figure which shows the relationship between the normalized film thickness of an IDT electrode, the normalized film thickness H / λ of a ZnO film, and the reflection coefficient of an IDT electrode finger. 図１０は、オイラー角（０°，１１７°，３５°）の水晶からなる圧電基板上に、ＡｌからなるＩＤＴ電極及び同じ厚みのＳｉＯ_２膜を形成し、ＺｎＯ膜を積層した構造におけるＡｌからなるＩＤＴ電極の規格化膜厚及びＺｎＯ膜の規格化膜厚Ｈ／λと、ＩＤＴ電極の反射係数との関係を示す図である。FIG. 10 shows a structure in which an IDT electrode made of Al and a SiO ₂ film having the same thickness are formed on a piezoelectric substrate made of quartz having Euler angles (0 °, 117 °, 35 °), and a ZnO film is laminated. It is a figure which shows the relationship between the normalized film thickness of the IDT electrode and the normalized film thickness H / λ of the ZnO film, and the reflection coefficient of the IDT electrode. 図１１は、オイラー角（０°，１１７°，３５°）の水晶からなる圧電基板上に、ＡｕからなるＩＤＴ電極及び同じ厚みのＳｉＯ_２膜を形成し、ＺｎＯ膜を積層した構造におけるＡｕからなるＩＤＴ電極の規格化膜厚及びＺｎＯ膜の規格化膜厚Ｈ／λと、ＩＤＴ電極の反射係数との関係を示す図である。FIG. 11 shows a structure in which an IDT electrode made of Au and a SiO ₂ film having the same thickness are formed on a piezoelectric substrate made of quartz having Euler angles (0 °, 117 °, 35 °), and a ZnO film is laminated. It is a figure which shows the relationship between the normalized film thickness of the IDT electrode and the normalized film thickness H / λ of the ZnO film, and the reflection coefficient of the IDT electrode. 図１２は、オイラー角（０°，１１７°，３５°）の水晶からなる圧電基板上に、ＣｕからなるＩＤＴ電極及び同じ厚みのＳｉＯ_２膜を形成し、ＺｎＯ膜を積層した構造におけるＣｕからなるＩＤＴ電極の規格化膜厚及びＺｎＯ膜の規格化膜厚Ｈ／λと、ＩＤＴ電極の反射係数との関係を示す図である。FIG. 12 shows a structure in which an IDT electrode made of Cu and a SiO ₂ film having the same thickness are formed on a piezoelectric substrate made of quartz having Euler angles (0 °, 117 °, 35 °), and a ZnO film is laminated. It is a figure which shows the relationship between the normalized film thickness of the IDT electrode and the normalized film thickness H / λ of the ZnO film, and the reflection coefficient of the IDT electrode. 図１３は、オイラー角（０°，θ，０°）の水晶からなる圧電基板のオイラー角のθと周波数温度係数ＴＣＦとの関係を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing the relationship between the Euler angle θ of the piezoelectric substrate made of quartz having Euler angles (0 °, θ, 0 °) and the frequency temperature coefficient TCF. 図１４は、オイラー角（０°，１１９°４５’，ψ）の水晶または（０°，１３２°４５’，ψ）の水晶を用いた場合のオイラー角のψと、周波数温度係数ＴＣＦとの関係を示す図である。FIG. 14 shows the relationship between Euler angle ψ and frequency temperature coefficient TCF when Euler angle (0 °, 119 ° 45 ′, ψ) crystal or (0 °, 132 ° 45 ′, ψ) crystal is used. It is a figure which shows a relationship. 図１５は、オイラー角（０°，１３２°４５’，０°）の水晶からなる圧電基板上にＡｌからなるＩＤＴ電極及び同じ厚みのＳｉＯ_２膜を形成し、ＺｎＯ膜を積層した構造において、ＩＤＴ電極の規格化膜厚と、ＺｎＯ膜の規格化膜厚Ｈ／λと、ＩＤＴ電極の電極指との反射係数との関係を示す図である。FIG. 15 shows a structure in which an IDT electrode made of Al and a SiO ₂ film having the same thickness are formed on a piezoelectric substrate made of quartz having Euler angles (0 °, 132 ° 45 ′, 0 °), and a ZnO film is laminated. It is a figure which shows the relationship between the normalized film thickness of an IDT electrode, the normalized film thickness H / (lambda) of a ZnO film | membrane, and the reflection coefficient with the electrode finger of an IDT electrode. 図１６は、オイラー角（０°，１３２°４５’，０°）の水晶からなる圧電基板上にＡｕからなるＩＤＴ電極及び同じ厚みのＳｉＯ_２膜を形成し、ＺｎＯ膜を積層した構造において、ＩＤＴ電極の規格化膜厚と、ＺｎＯ膜の規格化膜厚Ｈ／λと、ＩＤＴ電極の電極指との反射係数との関係を示す図である。FIG. 16 shows a structure in which an IDT electrode made of Au and a SiO ₂ film having the same thickness are formed on a piezoelectric substrate made of quartz having Euler angles (0 °, 132 ° 45 ′, 0 °), and a ZnO film is laminated. It is a figure which shows the relationship between the normalized film thickness of an IDT electrode, the normalized film thickness H / (lambda) of a ZnO film | membrane, and the reflection coefficient with the electrode finger of an IDT electrode. 図１７は、オイラー角（０°，１３２°４５’，０°）の水晶からなる圧電基板上にＣｕからなるＩＤＴ電極及び同じ厚みのＳｉＯ_２膜を形成し、ＺｎＯ膜を積層した構造において、ＩＤＴ電極の規格化膜厚と、ＺｎＯ膜の規格化膜厚Ｈ／λと、ＩＤＴ電極の電極指との反射係数との関係を示す図である。FIG. 17 shows a structure in which an IDT electrode made of Cu and a SiO ₂ film having the same thickness are formed on a piezoelectric substrate made of quartz having Euler angles (0 °, 132 ° 45 ′, 0 °), and a ZnO film is laminated. It is a figure which shows the relationship between the normalized film thickness of an IDT electrode, the normalized film thickness H / (lambda) of a ZnO film | membrane, and the reflection coefficient with the electrode finger of an IDT electrode. 図１８は、オイラー角（０°，６５°，０°）の水晶からなる圧電基板上にＡｌからなるＩＤＴ電極及び同じ厚みのＳｉＯ_２膜を形成し、ＺｎＯ膜を積層した構造において、ＩＤＴ電極の規格化膜厚と、ＺｎＯ膜の規格化膜厚Ｈ／λと、ＩＤＴ電極の電極指との反射係数との関係を示す図である。FIG. 18 shows an IDT electrode having a structure in which an IDT electrode made of Al and a SiO ₂ film having the same thickness are formed on a piezoelectric substrate made of quartz having Euler angles (0 °, 65 °, 0 °) and a ZnO film is laminated. It is a figure which shows the relationship between the normalized film thickness of ZnO, the normalized film thickness H / λ of the ZnO film, and the reflection coefficient of the electrode finger of the IDT electrode. 図１９は、オイラー角（０°，６５°，０°）の水晶からなる圧電基板上にＡｕからなるＩＤＴ電極及び同じ厚みのＳｉＯ_２膜を形成し、ＺｎＯ膜を積層した構造において、ＩＤＴ電極の規格化膜厚と、ＺｎＯ膜の規格化膜厚Ｈ／λと、ＩＤＴ電極の電極指との反射係数との関係を示す図である。FIG. 19 shows a structure in which an IDT electrode made of Au and a SiO ₂ film having the same thickness are formed on a piezoelectric substrate made of quartz having Euler angles (0 °, 65 °, 0 °), and a ZnO film is laminated. It is a figure which shows the relationship between the normalized film thickness of ZnO, the normalized film thickness H / λ of the ZnO film, and the reflection coefficient of the electrode finger of the IDT electrode. 図２０は、オイラー角（０°，６５°，０°）の水晶からなる圧電基板上にＣｕからなるＩＤＴ電極及び同じ厚みのＳｉＯ_２膜を形成し、ＺｎＯ膜を積層した構造において、ＩＤＴ電極の規格化膜厚と、ＺｎＯ膜の規格化膜厚Ｈ／λと、ＩＤＴ電極の電極指との反射係数との関係を示す図である。FIG. 20 shows an IDT electrode having a structure in which an IDT electrode made of Cu and a SiO ₂ film having the same thickness are formed on a piezoelectric substrate made of quartz having Euler angles (0 °, 65 °, 0 °) and a ZnO film is laminated. It is a figure which shows the relationship between the normalized film thickness of ZnO, the normalized film thickness H / λ of the ZnO film, and the reflection coefficient of the electrode finger of the IDT electrode.

Explanation of symbols

１…弾性表面波装置
２…圧電基板
３…電極
４…圧電膜
５，６…反射器
７…ＳｉＯ_２膜1 ... the surface acoustic wave device 2 ... piezoelectric substrate 3 ... electrode 4 ... piezoelectric film 5,6 ... reflector 7 ... SiO ₂ film

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。 Hereinafter, the present invention will be clarified by describing specific embodiments of the present invention with reference to the drawings.

図１（ａ），（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る弾性表面波装置の部分切欠正面断面図及び電極構造を示す模式的平面図である。 FIGS. 1A and 1B are a partially cutaway front sectional view and a schematic plan view showing an electrode structure of a surface acoustic wave device according to an embodiment of the present invention.

弾性表面波装置１は、オイラー角が（０°±５°，０°〜１４０°，０°±４０°）である水晶からなる圧電基板２を有する。圧電基板２上に、ＩＤＴ電極３が形成されている。ＩＤＴ電極３は複数本の電極指を有する。ＩＤＴ電極３の電極指３間には、ＳｉＯ_２膜７が形成されている。ＳｉＯ_２膜７の厚みは、ＩＤＴ電極の電極指の厚みと等しくされている。ＩＤＴ電極３及びＳｉＯ_２膜７を覆うように、ｃ軸配向のＺｎＯ膜４が圧電膜として形成されている。ＩＤＴ電極と、ＳｉＯ_２膜７の厚みが等しいので、ＺｎＯ膜４の上面は平坦化されている。The surface acoustic wave device 1 includes a piezoelectric substrate 2 made of quartz having Euler angles (0 ° ± 5 °, 0 ° to 140 °, 0 ° ± 40 °). An IDT electrode 3 is formed on the piezoelectric substrate 2. The IDT electrode 3 has a plurality of electrode fingers. A SiO ₂ film 7 is formed between the electrode fingers 3 of the IDT electrode 3. The thickness of the SiO ₂ film 7 is made equal to the thickness of the electrode finger of the IDT electrode. A c-axis oriented ZnO film 4 is formed as a piezoelectric film so as to cover the IDT electrode 3 and the SiO ₂ film 7. Since the IDT electrode and the SiO ₂ film 7 have the same thickness, the upper surface of the ZnO film 4 is flattened.

なお、図１（ｂ）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５，６が配置されている。 As shown in FIG. 1B, reflectors 5 and 6 are arranged on both sides of the IDT electrode 3 in the surface wave propagation direction.

本実施形態の弾性表面波装置は、上記電極構造を有する共振子型弾性表面波フィルタであり、弾性表面波としてはレイリー波を使用している。 The surface acoustic wave device of this embodiment is a resonator type surface acoustic wave filter having the above electrode structure, and uses a Rayleigh wave as the surface acoustic wave.

そして、上記ＩＤＴ電極３は、Ａｕ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ｎｉ及びＭｏからなる群から選択された少なくとも１種の金属を主体とする金属材料からなる。弾性表面波の波長をλとしたとき、ＩＤＴ電極３において主体となる上記金属材料と、上記ＩＤＴ電極の弾性表面波の波長で規格化してなる規格化膜厚と、上記圧電膜の弾性表面波の波長で規格化した規格化膜厚とが、下記の表５に示す各組み合わせの範囲内とされていることを特徴とする。 The IDT electrode 3 is made of a metal material mainly composed of at least one metal selected from the group consisting of Au, Ta, W, Pt, Cu, Ni, and Mo. When the wavelength of the surface acoustic wave is λ, the metal material as the main component in the IDT electrode 3, the normalized film thickness normalized by the wavelength of the surface acoustic wave of the IDT electrode, and the surface acoustic wave of the piezoelectric film The normalized film thickness standardized with the wavelength of is within the range of each combination shown in Table 5 below.

本実施形態によれば、ＩＤＴ電極３の電極指１本当たりの弾性表面波の反射係数の絶対値を０．０２５以上とすることができ、比帯域幅が狭い狭帯域の共振子型の弾性表面波フィルタを提供することができる。 According to the present embodiment, the absolute value of the reflection coefficient of the surface acoustic wave per electrode finger of the IDT electrode 3 can be set to 0.025 or more, and a narrowband resonator-type elasticity with a narrow specific bandwidth. A surface wave filter can be provided.

すなわち、本願発明者は、水晶基板上にＩＤＴ電極を形成し、かつＺｎＯからなる圧電薄膜を積層した構造について、水晶基板のオイラー角を上記の特定の範囲とし、ＩＤＴ電極を構成する金属を材料及びその厚み、並びにＺｎＯ膜の厚みを種々変化させて検討したところ、これらを上記の特定の範囲とすることにより、弾性表面波の反射係数の絶対値０．０２５以上と高くし得ることを見出し、本発明をなすに至ったものである。すなわち、本発明は、実験的に見出されたものである。 That is, the inventor of the present invention uses the metal constituting the IDT electrode as a material in which the IDT electrode is formed on the quartz substrate and the piezoelectric thin film made of ZnO is laminated, and the Euler angle of the quartz substrate is within the above specific range. And the thickness of the ZnO film and various changes in the thickness of the ZnO film, it was found that the absolute value of the reflection coefficient of the surface acoustic wave can be increased to 0.025 or more by setting these in the above specific range. The present invention has been made. That is, the present invention has been found experimentally.

図２〜図９には、上記弾性表面波装置１において、水晶からなる圧電基板として、オイラー角が（０°，１１７°，０°）の水晶基板を用い、ＩＤＴ電極を構成する金属材料として、それぞれ、Ａｌ、Ａｕ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｔ、Ｃｕ、ＮｉまたはＭｏを用い、これらの内の１種の金属からなるＩＤＴ電極の弾性表面波の波長で規格化した規格化膜厚及びＺｎＯ膜の弾性表面波の波長で規格化した規格化膜厚を変化させた場合のＩＤＴの電極指１本当たりの反射係数の変化を示す図である。 2 to 9, in the surface acoustic wave device 1, a quartz substrate with Euler angles (0 °, 117 °, 0 °) is used as the piezoelectric substrate made of quartz, and the metal material constituting the IDT electrode is shown as Standardized film thickness and ZnO film normalized by the surface acoustic wave wavelength of an IDT electrode made of one of these metals, using Al, Au, Ta, W, Pt, Cu, Ni, or Mo, respectively. It is a figure which shows the change of the reflection coefficient per electrode finger of IDT at the time of changing the normalization film thickness normalized with the wavelength of the surface acoustic wave.

図２から明らかなように、ＺｎＯ／ＳｉＯ_２−Ａｌ／水晶からなる積層構造では、ＡｌからなるＩＤＴ電極の規格化膜厚を０．０４〜０．１２の範囲で変化させたとしても、ＺｎＯの規格化膜厚の如何に関わらず、反射係数の絶対値を０．０２５以上とすることができないことがわかる。なお、図２及び以下の図面においては、ＳｉＯ_２膜７とＩＤＴ電極４とが同じ厚みで形成されている構造の層をＳｉＯ_２−電極構成金属で表現する。例えば、図２では、ＳｉＯ_２−Ａｌで表現されており、図中のＳｉＯ_２−Ａｌ＝０．０４は、ＳｉＯ_２膜及びＡｌ膜の双方の規格化膜厚が０．０４であることを意味する。As is clear from FIG. 2, in the laminated structure made of ZnO / SiO ₂ —Al / quartz, even if the normalized film thickness of the IDT electrode made of Al is changed in the range of 0.04 to 0.12, ZnO It can be seen that the absolute value of the reflection coefficient cannot be 0.025 or more regardless of the normalized film thickness. In FIG. 2 and the following drawings, a layer having a structure in which the SiO ₂ film 7 and the IDT electrode 4 are formed with the same thickness is represented by a SiO ₂ -electrode constituent metal. For example, in FIG. 2, it is expressed by SiO ₂ -Al, and SiO ₂ -Al = 0.04 in the figure indicates that the normalized film thickness of both the SiO ₂ film and the Al film is 0.04. means.

図３から明らかなように、ＩＤＴ電極がＡｕからなる場合には、ＩＤＴ電極の規格化膜厚を０．００５以上、０．１以下の範囲で、ＺｎＯ膜４の規格化膜厚を０．０３以上、０．４５以下の範囲で選択することにより反射係数の絶対値を０．０２５以上とし得ることがわかる。同様に、図４〜図９から明らかなように、オイラー角（０°，１１７°，０°）の水晶を用いた場合、ＩＤＴ電極を構成する金属が、Ｔａ、Ｗ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ｎｉ及びＭｏの場合、それぞれ、上述した表４に記載のＩＤＴ電極３の規格化膜厚範囲、かつＺｎＯ膜４の規格化膜厚範囲とすることにより、反射係数の絶対値を０．０２５以上とし得ることがわかる。 As can be seen from FIG. 3, when the IDT electrode is made of Au, the normalized film thickness of the ZnO film 4 is in the range of 0.005 or more and 0.1 or less in the IDT electrode. It can be seen that the absolute value of the reflection coefficient can be set to 0.025 or more by selecting in the range of 03 or more and 0.45 or less. Similarly, as is apparent from FIGS. 4 to 9, when a crystal having Euler angles (0 °, 117 °, 0 °) is used, the metal constituting the IDT electrode is Ta, W, Pt, Cu, Ni. In the case of Mo and Mo, the absolute value of the reflection coefficient is set to 0.025 or more by setting the normalized film thickness range of the IDT electrode 3 and the normalized film thickness range of the ZnO film 4 described in Table 4 above. I know you get.

また、図１０〜図１２には、オイラー角が（０°，１１７°，３５°）の水晶からなる圧電基板上に、同じくＡｌ、ＡｕまたはＣｕからなるＩＤＴ電極３及びＳｉＯ_２膜７を種々の厚みで形成し、ＺｎＯ膜４の厚みを種々変化させた場合のＩＤＴ電極３の規格化膜厚及びＺｎＯ膜４の規格化膜厚と、反射係数との関係を示す各図である。図１０から明らかなように、ＩＤＴ電極がＡｌからなる場合には、図２の場合と同様に、反射係数の絶対値を０．０２５以上とし得ないことがわかる。10 to 12, various IDT electrodes 3 and SiO ₂ films 7 made of Al, Au or Cu are formed on a piezoelectric substrate made of quartz having Euler angles (0 °, 117 °, 35 °). 6 is a diagram showing the relationship between the normalized film thickness of the IDT electrode 3 and the normalized film thickness of the ZnO film 4 and the reflection coefficient when the thickness of the ZnO film 4 is changed variously. As can be seen from FIG. 10, when the IDT electrode is made of Al, the absolute value of the reflection coefficient cannot be 0.025 or more, as in the case of FIG.

これに対して、オイラー角が（０°，１１７°，３５°）の水晶基板に変更したことを除いては、図３及び図８の場合と同様にして構成された弾性表面波装置では、図１１及び図１２から明らかなように、ＩＤＴ電極３の規格化膜厚範囲及びＺｎＯ膜４の規格化膜厚範囲の組み合わせを上述した表５に示されている範囲内とすることにより、反射係数の絶対値を０．０２５以上とし得ることがわかる。 On the other hand, with the surface acoustic wave device configured in the same manner as in FIGS. 3 and 8, except that the Euler angles are changed to quartz substrates of (0 °, 117 °, 35 °), As apparent from FIGS. 11 and 12, the reflection is achieved by setting the combination of the normalized film thickness range of the IDT electrode 3 and the normalized film thickness range of the ZnO film 4 within the range shown in Table 5 described above. It can be seen that the absolute value of the coefficient can be 0.025 or more.

また、図３〜図９及び図１１、図１２から明らかなように、反射係数の絶対値を０．０５以上とするには、下記の表６に示す各組み合わせの範囲内とすればよく、より好ましくは、下記の表７に示す各組み合わせの範囲内とすることにより、反射係数の絶対値を０．１以上とし得ることがわかる。 Also, as is apparent from FIGS. 3 to 9 and FIGS. 11 and 12, in order to make the absolute value of the reflection coefficient 0.05 or more, it may be within the range of each combination shown in Table 6 below. More preferably, it is understood that the absolute value of the reflection coefficient can be set to 0.1 or more by setting within the range of each combination shown in Table 7 below.

図１３は、上記弾性表面波装置１における水晶からなる圧電共振子のオイラー角（０°，θ，０°）のθを変化させた場合のレイリー波の周波数温度係数ＴＣＦの変化を示す図である。図１３から明らかなように、オイラー角（０°，θ，０°）のθが０°〜１４０°の範囲ではＴＣＦが正であることがわかる。 FIG. 13 is a diagram showing changes in the frequency temperature coefficient TCF of Rayleigh waves when the Euler angles (0 °, θ, 0 °) of the piezoelectric resonator made of quartz in the surface acoustic wave device 1 are changed. is there. As is apparent from FIG. 13, it can be seen that TCF is positive when θ of Euler angles (0 °, θ, 0 °) is in the range of 0 ° to 140 °.

ＺｎＯ膜の周波数温度係数ＴＣＦは負の値である。従って、図１３から明らかなように、オイラー角のθを０°〜１４０°の範囲とすれば、水晶の周波数温度係数ＴＣＦがＺｎＯ膜の周波数温度係数ＴＣＦで相殺され、周波数温度係数ＴＣＦの絶対値の小さい弾性表面波装置を提供し得ることがわかる。従って、好ましくは、水晶からなる圧電基板２のオイラー角は（０°，０°〜１４０°，０°）とすることが望ましい。より好ましくは、（０°，０°〜２３°，０°）または（０°，１０５°〜１４０°，０°）であれば、ＴＣＦが正であり、かつＴＣＦが＋３〜＋２０ｐｐｍの範囲にあるので、ＺｎＯ膜の膜厚により温度変化による特性の変化をより一層小さくすることができる。 The frequency temperature coefficient TCF of the ZnO film is a negative value. Accordingly, as is apparent from FIG. 13, when the Euler angle θ is in the range of 0 ° to 140 °, the frequency temperature coefficient TCF of the quartz crystal is offset by the frequency temperature coefficient TCF of the ZnO film, and the absolute value of the frequency temperature coefficient TCF is It can be seen that a surface acoustic wave device having a small value can be provided. Therefore, it is preferable that the Euler angles of the piezoelectric substrate 2 made of quartz be (0 °, 0 ° to 140 °, 0 °). More preferably, if (0 °, 0 ° to 23 °, 0 °) or (0 °, 105 ° to 140 °, 0 °), the TCF is positive and the TCF is in the range of +3 to +20 ppm. Therefore, the change in characteristics due to the temperature change can be further reduced by the thickness of the ZnO film.

さらに、図１４は、オイラー角のψと、周波数温度係数ＴＣＦとの関係を示す図である。ここでは、実線でオイラー角（０°，１１９°４５’，ψ）の水晶を用いた場合の結果が、破線でオイラー角（０°，１３２°４５’，ψ）の水晶を用いた場合の結果が示されている。図１４から明らかなように、オイラー角のψが０°±４０°の範囲では、ＴＣＦが正であることがわかる。従って、図１４から明らかなようにオイラー角のψを０°±４０°の範囲とすれば、水晶の周波数温度係数ＴＣＦがＺｎＯ膜の負の周波数温度係数ＴＣＦで相殺されることがわかる。 Further, FIG. 14 is a diagram showing the relationship between Euler angle ψ and frequency temperature coefficient TCF. Here, the result when the Euler angle (0 °, 119 ° 45 ′, ψ) crystal is used as a solid line is the result when the Euler angle (0 °, 132 ° 45 ′, ψ) crystal is used as a broken line. Results are shown. As can be seen from FIG. 14, the TCF is positive when the Euler angle ψ is in the range of 0 ° ± 40 °. Therefore, as can be seen from FIG. 14, when the Euler angle ψ is in the range of 0 ° ± 40 °, the frequency frequency coefficient TCF of the quartz crystal is canceled by the negative frequency temperature coefficient TCF of the ZnO film.

よって、図１３及び図１４から明らかなように、周波数温度係数ＴＣＦの絶対値が小さい、温度変化による特性の安定な弾性表面波装置を得るには、水晶からなる圧電基板のオイラー角は、（０°，０°〜１４０°，０°±４０°）の範囲とすべきことがわかる。 Therefore, as is apparent from FIGS. 13 and 14, in order to obtain a surface acoustic wave device having a small absolute value of the frequency temperature coefficient TCF and stable characteristics due to temperature change, the Euler angle of the piezoelectric substrate made of quartz is ( 0 °, 0 ° to 140 °, 0 ° ± 40 °).

なお、オイラー角のφについては、０°±５°の範囲であれば、０°の場合とほぼ同等の結果が得られることが確かめられている。従って、オイラー角で、（０°±５°，０°〜１４０°，０°±４０°）の水晶からなる圧電基板２を用いればよい。より好ましくは、（０°±５°，０°〜２３°，０°±４０°）または（０°±５°，１０５°〜１４０°，０°±４０°）とすればよく、それによって、より一層温度変化による特性の安定な弾性表面波装置を提供することができる。 Regarding the Euler angle φ, it has been confirmed that if it is in the range of 0 ° ± 5 °, a result almost equal to that in the case of 0 ° can be obtained. Therefore, the piezoelectric substrate 2 made of quartz having Euler angles (0 ° ± 5 °, 0 ° to 140 °, 0 ° ± 40 °) may be used. More preferably (0 ° ± 5 °, 0 ° -23 °, 0 ° ± 40 °) or (0 ° ± 5 °, 105 ° -140 °, 0 ° ± 40 °), Thus, it is possible to provide a surface acoustic wave device having more stable characteristics due to temperature changes.

図１５〜図１７は、オイラー角（０°，１３２°４５’，０°）の水晶からなる圧電基板上に、Ａｌ、ＡｕまたはＣｕからなるＩＤＴ電極３及びＳｉＯ_２膜７を種々の厚みで形成し、かつＺｎＯ膜４を種々の厚みで形成した構造の反射係数の変化を示す図である。図１５から明らかなように、ＩＤＴ電極３がＡｌからなる場合には、図２及び図８の場合と同様に、ＺｎＯ膜４の規格化膜厚の如何に関わらず、反射係数の絶対値を０．０２５以上とすることができないことがわかる。15 to 17, the IDT electrode 3 and the SiO ₂ film 7 made of Al, Au, or Cu are formed in various thicknesses on a piezoelectric substrate made of quartz having Euler angles (0 °, 132 ° 45 ′, 0 °). It is a figure which shows the change of the reflection coefficient of the structure which formed and formed the ZnO film | membrane 4 by various thickness. As is apparent from FIG. 15, when the IDT electrode 3 is made of Al, the absolute value of the reflection coefficient is set regardless of the normalized film thickness of the ZnO film 4 as in the case of FIGS. It turns out that it cannot be 0.025 or more.

これに対して、図１６及び図１７から明らかなように、オイラー角（０°，１３２°４５’，０°）の水晶からなる圧電基板２上に、ＡｕやＣｕからなるＩＤＴ電極３、ＳｉＯ_２膜７及びＺｎＯ膜４を種々の厚みで形成した構造では、オイラー角が（０°，１１７°，０°）である図３及び図８の結果と同様の反射係数の得られることがわかる。すなわち、上記のように、温度特性の安定な弾性表面波装置を得ようとして、オイラー角のθを１１７°から１３２°４５’に変更したとしても同様の反射係数を実現し得ることがわかる。On the other hand, as is apparent from FIGS. 16 and 17, the IDT electrode 3 made of Au or Cu, the SiOT on the piezoelectric substrate 2 made of quartz with Euler angles (0 °, 132 ° 45 ′, 0 °). _In the structure in which the _two films 7 and the ZnO film 4 are formed with various thicknesses, it can be seen that the same reflection coefficient as the results of FIGS. 3 and 8 in which the Euler angles are (0 °, 117 °, 0 °) can be obtained. . That is, as described above, it is understood that even when the Euler angle θ is changed from 117 ° to 132 ° 45 ′ in order to obtain a surface acoustic wave device having stable temperature characteristics, the same reflection coefficient can be realized.

図１８〜図２０は、オイラー角（φ、θ、ψ）＝（０°，６５°，０°）の水晶からなる圧電基板２上に、Ａｌ、Ａｕ、ＣｕからなるＩＤＴ電極３及びＳｉＯ_２膜７を種々の厚みで形成し、かつＺｎＯ膜４を種々の厚みで形成した構造の反射係数の変化を示す図である。オイラー角（０°，６５°，０°）の水晶を用いた場合においても、図１８から明らかなように、ＩＤＴ電極をＡｌで構成した場合には、反射係数の絶対値を０．０２５以上とし得ないことがわかる。18 to 20 show an IDT electrode 3 made of Al, Au, Cu and SiO ₂ on a piezoelectric substrate 2 made of quartz having Euler angles (φ, θ, ψ) = (0 °, 65 °, 0 °). It is a figure which shows the change of the reflection coefficient of the structure which formed the film | membrane 7 with various thickness and formed the ZnO film | membrane 4 with various thickness. Even when a crystal having Euler angles (0 °, 65 °, 0 °) is used, as is apparent from FIG. 18, when the IDT electrode is made of Al, the absolute value of the reflection coefficient is 0.025 or more. It turns out that it is not possible.

これに対して、図１９及び図２０から明らかなように、オイラー角（φ、θ、ψ）＝（０°，６５°，０°）の水晶からなる圧電基板２上に、ＡｕまたはＣｕからなるＩＤＴ電極３、ＳｉＯ_２膜７及びＺｎＯ膜４を種々の厚みで形成した構造では、オイラー角（φ、θ、ψ）＝（０°，１１７°，０°）である図２、３及び図８の結果と略同様の反射係数の得られることがわかる。すなわち、上記のように、温度特性の安定な弾性表面波装置を得ようとしてオイラー角のθを１１７°から６５°に変えたとしても略同様の反射係数を得ることができることがわかる。On the other hand, as is apparent from FIGS. 19 and 20, on the piezoelectric substrate 2 made of quartz having Euler angles (φ, θ, ψ) = (0 °, 65 °, 0 °), Au or Cu is used. In the structure in which the IDT electrode 3, the SiO ₂ film 7 and the ZnO film 4 are formed with various thicknesses, the Euler angles (φ, θ, ψ) = (0 °, 117 °, 0 °) are shown in FIGS. It can be seen that a reflection coefficient substantially similar to the result of FIG. 8 is obtained. That is, as described above, it is understood that substantially the same reflection coefficient can be obtained even if the Euler angle θ is changed from 117 ° to 65 ° in order to obtain a surface acoustic wave device having stable temperature characteristics.

よって、本発明によれば、オイラー角の（０°±５°，０°〜１４０°，０°±４０°）、好ましくは、（０°±５°，０°〜２３°，０°±４０°）または（０°±５°，１０５°〜１４０°，０°±４０°）の水晶からなる圧電基板２を用い、ＩＤＴ電極３を上記Ａｕ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｔ、Ｃｕ、ＮｉまたはＭｏで形成し、該ＩＤＴ電極３の規格化膜厚と、ＺｎＯ膜４の規格化膜厚とを上述した、表５の各組み合わせの範囲内、より好ましくは表６に示す各組み合わせの範囲内、さらに好ましくは、表７に示した各組み合わせの範囲内とすることにより、周波数温度係数ＴＣＦの絶対値が小さく、温度特性が良好であり、しかもＩＤＴ電極の電極指の反射係数を高めることができ、従って、狭帯域幅の弾性表面波装置を容易に提供することが可能となる。 Therefore, according to the present invention, the Euler angles (0 ° ± 5 °, 0 ° to 140 °, 0 ° ± 40 °), preferably (0 ° ± 5 °, 0 ° to 23 °, 0 ° ± 40 °) or (0 ° ± 5 °, 105 ° to 140 °, 0 ° ± 40 °) using a piezoelectric substrate 2 and the IDT electrode 3 as the Au, Ta, W, Pt, Cu, Ni or Within the range of each combination of Table 5, more preferably within the range of each combination shown in Table 6, in which the normalized film thickness of the IDT electrode 3 and the normalized film thickness of the ZnO film 4 are formed of Mo. More preferably, by making it within the range of each combination shown in Table 7, the absolute value of the frequency temperature coefficient TCF is small, the temperature characteristic is good, and the reflection coefficient of the electrode finger of the IDT electrode is increased. Therefore, it is possible to easily provide a surface acoustic wave device having a narrow bandwidth.

なお、上記実施形態では、ＩＤＴ電極が、Ａｕ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｔ、Ｃｕ、ＮｉまたはＭｏにより形成されていたが、ＩＤＴ電極は、上記純金属で形成される必要は必ずしもない。すなわち、Ａｕ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ｎｉ及びＭｏからなる群から選択された少なくとも１種の金属を主体とする金属材料によりＩＤＴ電極が形成されればよい。 In the above embodiment, the IDT electrode is formed of Au, Ta, W, Pt, Cu, Ni, or Mo. However, the IDT electrode is not necessarily formed of the pure metal. That is, the IDT electrode may be formed of a metal material mainly composed of at least one metal selected from the group consisting of Au, Ta, W, Pt, Cu, Ni, and Mo.

この場合、上記金属を主体とする金属材料とは、上記各金属、あるいは該金属を主成分とする合金であってもよい。また、上記金属材料は複数の金属膜を積層した積層金属膜からなるものであってもよく、その場合には、積層金属膜全体における主成分が、Ａｕ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ｎｉ及びＭｏからなる群から選択された１種の金属もしくは該金属を主成分とする合金であればよい。 In this case, the metal material mainly composed of the metal may be each metal or an alloy mainly composed of the metal. The metal material may be a laminated metal film in which a plurality of metal films are laminated. In that case, the main component in the whole laminated metal film is Au, Ta, W, Pt, Cu, Ni. And one kind of metal selected from the group consisting of Mo or an alloy containing the metal as a main component.

なお、本発明においては、上記ＩＤＴ電極３はＡｕ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ｎｉ及びＭｏからなる群から選択された複数の金属により形成された複数の金属膜を積層してなる積層金属膜であってもよい。この場合は、ＩＤＴ電極の規格化膜厚については、積層金属膜の平均密度を考慮して定めればよい。 In the present invention, the IDT electrode 3 is a laminated metal formed by laminating a plurality of metal films formed of a plurality of metals selected from the group consisting of Au, Ta, W, Pt, Cu, Ni and Mo. It may be a membrane. In this case, the normalized film thickness of the IDT electrode may be determined in consideration of the average density of the laminated metal film.

積層金属膜を構成している各金属膜の膜厚Ｔと、各金属膜を構成している金属の下記表８に示されている密度ρとの積の総和を、積層金属膜の全膜厚すなわち複数の金属膜の膜厚Ｔの総和で除算した値を平均密度とする。そして、弾性表面波の波長λとしたときに、平均密度、ＩＤＴ電極３の規格化膜厚及びＺｎＯ膜４の規格化膜厚が下記の表９の範囲内とされればよい。 The sum of the products of the film thickness T of each metal film constituting the laminated metal film and the density ρ shown in the following Table 8 of the metal constituting each metal film is the total film of the laminated metal film. The value obtained by dividing the thickness, that is, the sum of the thicknesses T of the plurality of metal films, is defined as the average density. When the surface acoustic wave wavelength is λ, the average density, the normalized film thickness of the IDT electrode 3 and the normalized film thickness of the ZnO film 4 may be within the ranges shown in Table 9 below.

すなわち、積層金属膜からなる場合には、その積層金属膜の平均密度が、Ａｕ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｔ、Ｃｕ、ＮｉまたはＭｏの密度と等しいように構成された場合には、密度の大きさに応じて、表５と同様のＩＤＴ電極の規格化膜厚の及びＺｎＯ膜の規格化膜厚範囲を選択することにより、電極指１本当たりの反射係数を０．０２５以上とすることができる。 That is, in the case of a multilayer metal film, the density is large when the average density of the multilayer metal film is equal to the density of Au, Ta, W, Pt, Cu, Ni, or Mo. Accordingly, by selecting the standardized film thickness range of the IDT electrode and the standardized film thickness range of the ZnO film as in Table 5, the reflection coefficient per electrode finger can be set to 0.025 or more. .

そして、積層金属膜からなるＩＤＴ電極の平均密度が、上述した表９に示す平均密度と一致しない場合には、表９において、最も近い平均密度の場合の組合せで代用すればよい。例えば、それぞれがＴａ、Ｐｔ、Ｗ、ＡｕまたはＭｏからなる５層の金属膜の厚みを、それぞれａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅとし、各金属膜の密度をρ（Ｔａ）、ρ（Ｐｔ）、ρ（Ｗ）、ρ（Ａｕ）、ρ（Ｍｏ）とすると、平均密度ρ_ａｖは、｛ａ×ρ（Ｔａ）＋ｂ×ρ（Ｐｔ）＋ｃ×ρ（Ｗ）＋ｄ×ρ（Ａｕ）＋ｅ×ρ（Ｍｏ）｝／（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ）となる。総厚みｔは、ｔ＝ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅである。And when the average density of the IDT electrode which consists of a laminated metal film does not correspond with the average density shown in Table 9 mentioned above, what is necessary is just to substitute with the case in Table 9 with the closest average density. For example, the thicknesses of five layers of metal films each made of Ta, Pt, W, Au, or Mo are a, b, c, d, and e, respectively, and the density of each metal film is ρ (Ta), ρ (Pt ), Ρ (W), ρ (Au), ρ (Mo), the average density ρ _av is {a × ρ (Ta) + b × ρ (Pt) + c × ρ (W) + d × ρ (Au) + E × ρ (Mo)} / (a + b + c + d + e). The total thickness t is t = a + b + c + d + e.

上記規格化膜厚ａ〜ｅが、それぞれ、０．０１、０．０２、０．０３、０．０４及び０．０５の場合、ρ_ａｖ＝（２４５５．６８）／０．１５＝１６３７１．２ｋｇ／ｍ^３となる。この値は、Ｔａの密度ρ（Ｔａ）に最も近いため、表５における平均密度が１６６７８ｋｇ／ｍ^３の場合の組み合わせで代用すれば、反射係数をほぼ０．０２５以上と高めることができる。When the normalized film thicknesses a to e are 0.01, 0.02, 0.03, 0.04, and 0.05, respectively, ρ _av = (2455.68) /0.15=16361.2 kg / M ³ . Since this value is closest to the density ρ (Ta) of Ta, if the average density in Table 5 is replaced with a combination in the case of 16678 kg / m ³ , the reflection coefficient can be increased to approximately 0.025 or more.

なお、本発明における弾性表面波装置は、共振子型であれば特に限定されず、縦結合型などの様々な共振子型の弾性表面波フィルタや、１ポート型弾性表面波共振子などに本発明を適用することができる。 The surface acoustic wave device according to the present invention is not particularly limited as long as it is a resonator type, and is applicable to various resonator type surface acoustic wave filters such as a longitudinally coupled type, one-port type surface acoustic wave resonators, and the like. The invention can be applied.

Claims

A piezoelectric substrate made of quartz having Euler angles (0 ° ± 5 °, 0 ° to 140 °, 0 ° ± 40 °);
An IDT electrode formed on the piezoelectric substrate and having a plurality of electrode fingers;
A SiO ₂ film disposed between the electrode fingers of the IDT electrode and having the same thickness as the electrode fingers;
A piezoelectric film formed so as to cover the IDT electrode and the SiO ₂ film and made of c-axis oriented ZnO;
In a surface acoustic wave device in which Rayleigh waves are used as surface acoustic waves,
When the IDT electrode is made of a metal material mainly composed of at least one metal selected from the group consisting of Au, Ta, W, Pt, Cu, Ni and Mo, and the wavelength of the surface acoustic wave is λ, The IDT electrode main metal, the normalized film thickness normalized by the IDT electrode λ, and the normalized film thickness normalized by the piezoelectric film λ are shown in Table 1 below. A surface acoustic wave device characterized in that it is within a range of combination.

Table 2 below shows the metal that is the main component of the IDT electrode, the normalized film thickness that is normalized by λ of the IDT electrode, and the normalized film thickness that is normalized by λ of the piezoelectric film. The surface acoustic wave device according to claim 1, which is within a combination.

Table 3 below shows the metal that is the main component of the IDT electrode, the normalized film thickness that is normalized by λ of the IDT electrode, and the normalized film thickness that is normalized by λ of the piezoelectric film. The surface acoustic wave device according to claim 1, which is within a combination.

The Euler angles of the piezoelectric substrate made of quartz are (0 ° ± 5 °, 0 ° -23 °, 0 ° ± 40 °) or (0 ° ± 5 °, 105 ° -140 °, 0 ° ± 40 °) The surface acoustic wave device according to claim 1, wherein the surface acoustic wave device is in a range of

The metal material is at least one metal selected from the group consisting of Au, Ta, W, Pt, Cu, Ni and Mo, or an alloy containing the metal as a main component. 2. A surface acoustic wave device according to item 1.

The metal material is a laminated metal film obtained by laminating a plurality of metal films, and the main component in the entire laminated metal film is at least one selected from the group consisting of Au, Ta, W, Pt, Cu, Ni, and Mo. The surface acoustic wave device according to claim 1, wherein the surface acoustic wave device is a metal or an alloy containing the metal as a main component.

A piezoelectric substrate made of quartz having Euler angles (0 ° ± 5 °, 0 ° to 140 °, 0 ° ± 40 °);
An IDT electrode formed on the piezoelectric substrate and having a plurality of electrode fingers;
A SiO ₂ film disposed between the electrode fingers of the IDT electrode and having the same thickness as the electrode fingers;
A piezoelectric film made of c-axis oriented ZnO formed so as to cover the IDT electrode and the SiO ₂ film,
In a surface acoustic wave device in which Rayleigh waves are used as surface acoustic waves,
The IDT electrode comprises a laminated metal film of a plurality of metals selected from the group consisting of Au, Ta, W, Pt, Cu, Ni and Mo;
The sum of the products of the film thickness T of each metal film constituting the laminated metal film and the density of the metal constituting each metal film is the sum of the film thickness T of each metal film constituting the laminated metal film. When the quotient obtained by division is an average density and the surface acoustic wave wavelength is λ, the average density, the normalized film thickness of the IDT electrode, and the normalized film thickness of the ZnO film are shown in Table 4 below. A surface acoustic wave device characterized by being within a range of combination.