JP5206692B2 - 弾性表面波装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば共振子や帯域フィルタとして用いられる弾性表面波装置に関し、より詳細には、圧電基板上の溝に充填された金属を用いてＩＤＴが形成されている構造を有する弾性表面波装置に関する。

従来、共振子や帯域フィルタとして弾性表面波装置が広く用いられている。例えば下記の特許文献１には、図２６に略図的に断面構造を示す弾性表面波装置１００１が開示されている。

弾性表面波装置１００１では、ＬｉＴａＯ_３基板１００２の上面１００２ａに、複数本の溝１００２ｂが形成されている。複数本の溝１００２ｂに金属が充填されており、それによって該金属からなる複数本の電極指を有するＩＤＴ１００３が形成されている。ＬｉＴａＯ_３基板１００２の上面１００２ａを覆うように、ＳｉＯ_２膜１００４が積層されている。ＬｉＴａＯ_３基板１００２が負の周波数温度係数ＴＣＦを有するため、正の周波数温度係数ＴＣＦを有するＳｉＯ_２膜１００４が積層されて、弾性表面波装置１００１の周波数温度係数ＴＣＦの絶対値が小さくされている。

また、複数本の溝１００２ｂに埋め込まれた金属を用いてＩＤＴを形成することにより、ＩＤＴにおいて大きな反射係数が得られるとされている。具体的には、表面波の波長をλとしたときに、溝１００２ｂに充填されたＡｌの厚み、すなわちＡｌからなるＩＤＴの厚みを０．０４λとした場合、電極指１本あたりの反射係数が０．０５とされ、電極厚みが大きいほど、大きな反射係数の得られることが示されている。

他方、下記の特許文献２には、図２７に示す弾性表面波装置が開示されている。弾性表面波装置１１０１では、ＬｉＴａＯ_３またはＬｉＮｂＯ_３からなる圧電基板１１０２上に、ＩＤＴ１１０３が形成されている。また、ＩＤＴ１１０３を覆うように保護膜１１０４が形成されている。他方、ＩＤＴ１１０３及び保護膜１１０４が形成されている部分を除く残りの領域には、ＩＤＴ１１０３及び保護膜１１０４を積層してなる積層金属膜の厚みと等しいＳｉＯ_２からなる第１絶縁物層１１０５が形成されている。そして、第１絶縁物層１１０５を覆うように、ＳｉＯ_２からなる第２絶縁物層１１０６が積層されている。ここでは、ＩＤＴ１１０３として、Ａｌよりも密度の大きい金属を用いることにより、反射係数の絶対値を大きくすることができ、所望でないリップルを抑圧し得ることが示されている。
ＷＯ２００６／０１１４１７Ａ１ 特開２００４−１１２７４８号公報

特許文献１に記載の弾性表面波装置１００１では、ＡｌからなるＩＤＴの厚みが大きいほど、反射係数の絶対値を大きくし得る旨が示されている。しかしながら、本願発明者は、単に反射係数の絶対値を大きくしただけでは、良好な共振特性が得られないことを見出した。すなわち、特許文献１に記載の弾性表面波装置では、Ａｌからなる電極の厚みを厚くすることにより、反射係数の絶対値を大きくし得るものの、反射係数の符号が負のため、通過帯域に多数のリップルが生じ、良好な共振特性が得られないことを見出した。

特許文献１では、ＩＤＴの厚みと反射係数との関係については、ＬｉＴａＯ_３基板上にＡｌからなるＩＤＴを用いた場合について説明されているにすぎない。なお、特許文献１の段落０１２９では、ＬｉＮｂＯ_３基板において、Ａｕなどの他の金属を用いてＩＤＴを形成してもよい旨が示唆されているが、ＡｕからなるＩＤＴしか開示されていない。

他方、特許文献２では、上記のように、Ａｌよりも密度の大きい金属からなるＩＤＴを用いた場合に、反射係数の絶対値を高め得る旨は示されているものの、得られる弾性表面波装置の電気機械結合係数を大きくし得ることについては、特に言及されていない。

また、上記ＬｉＮｂＯ_３基板上に設けられた溝にＡｕを充填してＩＤＴを形成した構造では、十分大きな電気機械結合係数ｋ^２を得るには使用し得るＬｉＮｂＯ_３基板のオイラー角範囲が狭いという問題があった。

本発明の目的は、従来技術の欠点を解消し、圧電基板としてＬｉＮｂＯ_３基板を用いており、しかも、ＩＤＴの反射係数が十分に大きいだけでなく、さらに電気機械結合係数ｋ^２が大きく、使用し得るＬｉＮｂＯ_３基板のオイラー角範囲が比較的広く、設計の自由度を高め得る、弾性表面波装置を提供することにある。

本発明によれば、ＬｉＮｂＯ_３基板からなり、上面に複数本の溝が形成されている圧電基板と、前記圧電基板の上面の複数本の溝に充填された金属材料からなる複数本の電極指を有するＩＤＴとを備えており、前記金属材料がＰｔもしくはＷまたはこれらの金属の少なくとも１種を主体とする合金からなることを特徴とする、弾性表面波装置が提供される。

本発明に係る弾性表面波装置では、弾性表面波の波長をλとした場合、前記ＩＤＴの電極膜厚と、前記ＬｉＮｂＯ_３基板のオイラー角（０°±１０°，θ，０°±１０°）のθが下記の表１に示す組合せとされる。従って、大きな電気機械結合係数ｋ^２を得ることができるＬｉＮｂＯ_３基板のオイラー角範囲をより一層広げることができる。

また、本発明に係る弾性表面波装置では、好ましくは、前記ＩＤＴ及び前記圧電基板を覆っている、ＳｉＯ_２あるいはＳｉＯ_２を主成分とする無機材料からなる誘電体膜がさらに備えられている。この場合には、ＳｉＯ_２あるいはＳｉＯ_２を主成分とする無機材料からなる誘電体膜の周波数温度係数が正の値であり、ＬｉＮｂＯ_３の周波数温度係数ＴＣＦが負の値であるため、全体として周波数温度係数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。

本発明に係る弾性表面波装置のさらに別の特定の局面では、前記弾性表面波の波長をλとした場合、前記ＩＤＴのλで規格化してなる規格化膜厚と、前記誘電体膜としてのＳｉＯ_２膜のλで規格化してなる規格化膜厚と、前記ＬｉＮｂＯ_３基板のオイラー角（０°±１０°，θ，０°±１０°）のθとが、下記の表２〜表４または表５〜表７に示す組合せの１種である。

（表中のＰｔ膜厚及びＳｉＯ_２膜厚は、それぞれの規格化膜厚×１０^２の値を示す。）

（表中のＰｔ膜厚及びＳｉＯ_２膜厚は、それぞれの規格化膜厚×１０^２の値を示す。）

（表中のＰｔ膜厚及びＳｉＯ_２膜厚は、それぞれの規格化膜厚×１０^２の値を示す。）

（表中のＷ膜厚及びＳｉＯ_２膜厚は、それぞれの規格化膜厚×１０^２の値を示す。）

（表中のＷ膜厚及びＳｉＯ_２膜厚は、それぞれの規格化膜厚×１０^２の値を示す。）

（表中のＷ膜厚及びＳｉＯ_２膜厚は、それぞれの規格化膜厚×１０^２の値を示す。）

上記のように、ＩＤＴを構成している金属材料の種類に応じて、上記表２〜表７に示す組合せの１種を用いることにより、大きな電気機械結合係数ｋ^２を実現し得るＬｉＮｂＯ_３基板のオイラー角範囲をより一層広げることができる。
（発明の効果）

本発明によれば、ＬｉＮｂＯ_３基板の上面の溝に充填された金属材料からなる複数本の電極指を有するＩＤＴにおいて、金属材料がＰｔもしくはＷまたはこれらの金属の少なくとも１種を主体とする合金からなるため、ＩＤＴの反射係数が単に大きいだけでなく、大きな電気機械結合係数ｋ^２を得ることができる。しかも、上記電気機械結合係数ｋ^２が大きな範囲を実現するのに、ＬｉＮｂＯ_３基板のオイラー角を広い範囲から選択することができる。よって、弾性表面波装置の特性を高め得るだけでなく、弾性表面波装置の設計の自由度を高めることが可能となる。

図１（ａ）及び（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る弾性表面波装置の要部を示す模式的部分正面断面図であり、（ｂ）は該弾性表面波装置の模式的平面図である。 図２は、本発明の一実施形態において、ＩＤＴを構成する金属材料として、Ｐｔを用いた場合のオイラー角のθと反射係数との関係を示し、実線がＳｉＯ_２膜が積層されている構造の場合の結果を、破線がＳｉＯ_２膜が積層されていない構造の場合の結果を示す図である。 図３は、本発明の一実施形態において、ＩＤＴを構成する金属材料として、Ｐｔを用いた場合のオイラー角のθと電気機械結合係数ｋ^２との関係を示し、実線がＳｉＯ_２膜が積層されている構造の場合の結果を、破線がＳｉＯ_２膜が積層されていない構造の場合の結果を示す図である。 図４は、本発明の一実施形態において、ＩＤＴを構成する金属材料として、Ｗを用いた場合のオイラー角のθと反射係数との関係を示し、実線がＳｉＯ_２膜が積層されている構造の場合の結果を、破線がＳｉＯ_２膜が積層されていない構造の場合の結果を示す図である。 図５は、本発明の一実施形態において、ＩＤＴを構成する金属材料として、Ｗを用いた場合のオイラー角のθと電気機械結合係数ｋ^２との関係を示し、実線がＳｉＯ_２膜が積層されている構造の場合の結果を、破線がＳｉＯ_２膜が積層されていない構造の場合の結果を示す図である。 図６は、従来例において、ＩＤＴを構成する金属材料として、Ａｌを用いた場合のオイラー角のθと反射係数との関係を示し、実線がＳｉＯ_２膜が積層されている構造の場合の結果を、破線がＳｉＯ_２膜が積層されていない構造の場合の結果を示す図である。 図７は、従来例において、ＩＤＴを構成する金属材料として、Ａｌを用いた場合のオイラー角のθと電気機械結合係数ｋ^２との関係を示し、実線がＳｉＯ_２膜が積層されている構造の場合の結果を、破線がＳｉＯ_２膜が積層されていない構造の場合の結果を示す図である。 図８は、従来例において、ＩＤＴを構成する金属材料として、Ａｕを用いた場合のオイラー角のθと反射係数との関係を示し、実線がＳｉＯ_２膜が積層されている構造の場合の結果を、破線がＳｉＯ_２膜が積層されていない構造の場合の結果を示す図である。 図９は、従来例において、ＩＤＴを構成する金属材料として、Ａｕを用いた場合のオイラー角のθと電気機械結合係数ｋ^２との関係を示し、実線がＳｉＯ_２膜が積層されている構造の場合の結果を、破線がＳｉＯ_２膜が積層されていない構造の場合の結果を示す図である。 図１０（ａ）及び（ｂ）は、本発明の一実施形態において、ＩＤＴを構成する金属材料としてＰｔを用い、ＳｉＯ_２膜が形成されていない場合のＰｔ膜の規格化膜厚と、オイラー角のθと、反射係数及び電気機械結合係数ｋ^２との関係をそれぞれ示す図である。 図１１（ａ）及び（ｂ）は、本発明の一実施形態において、ＩＤＴを構成する金属材料としてＰｔを用い、ＳｉＯ_２膜の規格化膜厚が０．０５である場合の、Ｐｔ膜の規格化膜厚と、オイラー角のθと、反射係数及び電気機械結合係数ｋ^２との関係をそれぞれ示す図である。 図１２（ａ）及び（ｂ）は、本発明の一実施形態において、ＩＤＴを構成する金属材料としてＰｔを用い、ＳｉＯ_２膜の規格化膜厚が０．１である場合の、Ｐｔ膜の規格化膜厚と、オイラー角のθと、反射係数及び電気機械結合係数ｋ^２との関係をそれぞれ示す図である。 図１３（ａ）及び（ｂ）は、本発明の一実施形態において、ＩＤＴを構成する金属材料としてＰｔを用い、ＳｉＯ_２膜の規格化膜厚が０．１５である場合の、Ｐｔ膜の規格化膜厚と、オイラー角のθと、反射係数及び電気機械結合係数ｋ^２との関係をそれぞれ示す図である。 図１４（ａ）及び（ｂ）は、本発明の一実施形態において、ＩＤＴを構成する金属材料としてＰｔを用い、ＳｉＯ_２膜の規格化膜厚が０．２である場合の、Ｐｔ膜の規格化膜厚と、オイラー角のθと、反射係数及び電気機械結合係数ｋ^２との関係をそれぞれ示す図である。 図１５（ａ）及び（ｂ）は、本発明の一実施形態において、ＩＤＴを構成する金属材料としてＰｔを用い、ＳｉＯ_２膜の規格化膜厚が０．２５である場合の、Ｐｔ膜の規格化膜厚と、オイラー角のθと、反射係数及び電気機械結合係数ｋ^２との関係をそれぞれ示す図である。 図１６（ａ）及び（ｂ）は、本発明の一実施形態において、ＩＤＴを構成する金属材料としてＰｔを用い、ＳｉＯ_２膜の規格化膜厚が０．３である場合の、Ｐｔ膜の規格化膜厚と、オイラー角のθと、反射係数及び電気機械結合係数ｋ^２との関係をそれぞれ示す図である。 図１７（ａ）及び（ｂ）は、本発明の一実施形態において、ＩＤＴを構成する金属材料としてＰｔを用い、ＳｉＯ_２膜の規格化膜厚が０．３５である場合の、Ｐｔ膜の規格化膜厚と、オイラー角のθと、反射係数及び電気機械結合係数ｋ^２との関係をそれぞれ示す図である。 図１８（ａ）及び（ｂ）は、本発明の一実施形態において、ＩＤＴを構成する金属材料としてＷを用い、ＳｉＯ_２膜が形成されていない場合のＷ膜の規格化膜厚と、オイラー角のθと、反射係数及び電気機械結合係数ｋ^２との関係をそれぞれ示す図である。 図１９（ａ）及び（ｂ）は、本発明の一実施形態において、ＩＤＴを構成する金属材料としてＷを用い、ＳｉＯ_２膜の規格化膜厚が０．０５である場合の、Ｗ膜の規格化膜厚と、オイラー角のθと、反射係数及び電気機械結合係数ｋ^２との関係をそれぞれ示す図である。 図２０（ａ）及び（ｂ）は、本発明の一実施形態において、ＩＤＴを構成する金属材料としてＷを用い、ＳｉＯ_２膜の規格化膜厚が０．１である場合の、Ｗ膜の規格化膜厚と、オイラー角のθと、反射係数及び電気機械結合係数ｋ^２との関係をそれぞれ示す図である。 図２１（ａ）及び（ｂ）は、本発明の一実施形態において、ＩＤＴを構成する金属材料としてＷを用い、ＳｉＯ_２膜の規格化膜厚が０．１５である場合の、Ｗ膜の規格化膜厚と、オイラー角のθと、反射係数及び電気機械結合係数ｋ^２との関係をそれぞれ示す図である。 図２２（ａ）及び（ｂ）は、本発明の一実施形態において、ＩＤＴを構成する金属材料としてＷを用い、ＳｉＯ_２膜の規格化膜厚が０．２である場合の、Ｗ膜の規格化膜厚と、オイラー角のθと、反射係数及び電気機械結合係数ｋ^２との関係をそれぞれ示す図である。 図２３（ａ）及び（ｂ）は、本発明の一実施形態において、ＩＤＴを構成する金属材料としてＷを用い、ＳｉＯ_２膜の規格化膜厚が０．２５である場合の、Ｗ膜の規格化膜厚と、オイラー角のθと、反射係数及び電気機械結合係数ｋ^２との関係をそれぞれ示す図である。 図２４（ａ）及び（ｂ）は、本発明の一実施形態において、ＩＤＴを構成する金属材料としてＷを用い、ＳｉＯ_２膜の規格化膜厚が０．３である場合の、Ｗ膜の規格化膜厚と、オイラー角のθと、反射係数及び電気機械結合係数ｋ^２との関係をそれぞれ示す図である。 図２５（ａ）及び（ｂ）は、本発明の一実施形態において、ＩＤＴを構成する金属材料としてＷを用い、ＳｉＯ_２膜の規格化膜厚が０．３５である場合の、Ｗ膜の規格化膜厚と、オイラー角のθと、反射係数及び電気機械結合係数ｋ^２との関係をそれぞれ示す図である。 図２６は、従来の表面波装置の一例を説明するための模式的正面断面図である。 図２７は、従来の表面波装置の他の例を示す部分切欠正面断面図である。

符号の説明

１…弾性表面波装置
２…ＬｉＮｂＯ_３基板
２ａ…上面
２ｂ…溝
３…ＩＤＴ
４…ＳｉＯ_２膜
５，６…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（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係る弾性表面波装置のＩＤＴが形成されている部分の模式的部分正面断面図であり、（ｂ）は、該弾性表面波装置の模式的平面図である。

図１（ａ）に示すように、弾性表面波装置１は、ＬｉＮｂＯ_３基板２を有する。ＬｉＮｂＯ_３基板２の上面２ａには、複数本の溝２ｂが形成されている。複数本の溝２ｂに金属を充填することにより、複数本の電極指を有するＩＤＴ３が形成されている。このＩＤＴ３の上面と、ＬｉＮｂＯ_３基板２の上面２ａは面一とされている。

上面２ａ及びＩＤＴ３を覆うように、ＳｉＯ_２膜４が形成されている。なお、本発明では、ＳｉＯ_２膜４は形成されずともよい。

図１（ｂ）に示すように、弾性表面波装置１は、上記ＩＤＴ３と、ＩＤＴ３の表面波伝搬方向両側に配置された第１，第２の反射器５，６とを有する、１ポート型の弾性表面波共振子である。なお、反射器５，６は、それぞれ、複数本の電極指の両端を短絡してなるグレーティング反射器である。

上記反射器５，６も、ＩＤＴ３と同様に、ＬｉＮｂＯ_３基板２の上面２ａに設けられた複数本の溝に同じ金属を充填することにより形成されている。従って、反射器５，６においても、電極表面とＬｉＮｂＯ_３基板２の上面２ａとが略面一にされている。よって、ＳｉＯ_２膜４の上面は、弾性表面波装置１の全体にわたり略平坦化されている。

ＬｉＮｂＯ_３基板２の周波数温度係数ＴＣＦは負の値であるが、ＳｉＯ_２膜４の周波数温度係数ＴＣＦは正の値であるため、全体として周波数温度係数ＴＣＦの絶対値が小さくされている。従って、弾性表面波装置１では、温度変化による周波数特性の変化が小さい。

本実施形態の弾性表面波装置１は、ＳＨ波を利用した弾性表面波装置であり、その特徴は、上記ＩＤＴ３を構成している上記金属材料が、ＰｔもしくはＷまたはこれらの金属の少なくとも１種を主体とする合金からなることにある。上記ＩＤＴ３には密着層、拡散防止層など他の金属材料からなる金属層を付加してもよいし、またＩＤＴ３は他の金属層との積層構造としてもよい。

それによって、本実施形態の弾性表面波装置１では、ＩＤＴ３の反射係数の絶対値が大きくされているだけでなく、大きな電気機械結合係数ｋ^２を得ることができる。また、以下の具体的な実験例で示されるように、電気機械結合係数ｋ^２が大きい弾性表面波装置１を得るにあたり、利用し得るＬｉＮｂＯ_３基板のオイラー角範囲を広げることができる。従って、設計の自由度を高めることができる。これを、図２〜図９を参照して説明する。

図６及び図７は、上記実施形態の弾性表面波装置１と同様の構造を有し、ただし、ＩＤＴ電極及び反射器をＡｌにより形成し、漏洩弾性表面波を利用した弾性表面波装置におけるＬｉＮｂＯ_３基板のオイラー角（０°，θ，０°）のθと、反射係数及び電気機械結合係数ｋ^２との関係とをそれぞれ示す図である。

図６及び図７においては、ＡｌからなるＩＤＴ３の表面波の波長λで規格してなる規格化膜厚を０．０４または０．０８とした場合の結果が示されている。また、規格化膜厚が０．２５のＳｉＯ_２膜４が形成されている構造の結果を実線で、ＳｉＯ_２膜４が形成されていない構造についての結果を破線で示した。

図６から明らかなように、電極材料として、Ａｌを用いた場合、反射係数がさほど高くならないことがわかる。

また、図７から明らかなように、オイラー角のθを変化させることにより、電気機械結合係数ｋ^２を０．２以上とし得ることがわかる。しかしながら、図６に示したように、ＳｉＯ_２膜４を形成していない場合においても、オイラー角のθの値及びＡｌからなるＩＤＴの膜厚の如何に関わらず、反射係数が０．１以下と小さいことがわかる。

他方、図８及び図９は、電極材料として、表面波の波長λで規格した規格化膜厚が０．０４または０．０８のＡｕを用いた場合の結果を示す。すなわち、図１に示したＩＤＴ電極３及び反射器５，６を、Ａｕで形成した場合の結果を示す。図８は、オイラー角のθと反射係数との関係とを示し、図９は、オイラー角のθと電気機械結合係数ｋ^２との関係を示す。

また、図８及び図９においても、規格化膜厚が０．２５のＳｉＯ_２膜４を形成した構造の結果を実線で、形成していない構造の結果を破線で示した。

図８から明らかなように、電極材料としてＡｕを用いた場合、図６に示した電極材料Ａｌを用いた場合に比べて、オイラー角θの如何に関わらず、反射係数を高め得ることがわかる。

しかしながら、図９に示されているように、電気機械結合係数ｋ^２が大きな領域、すなわち電気機械結合係数ｋ^２が０．２よりも大きい領域は、Ａｕからなる電極の膜厚が０．０４λの場合では、ＳｉＯ_２膜４が形成されていない構造では、７２°〜１３１°の範囲にあり、Ａｕからなる電極膜厚が０．０８λの場合には、８５°〜１１９°の範囲にある。従って、電極膜厚を０．０４λ〜０．０８λの範囲で変化させた場合には、オイラー角のθは、８５°〜１１９°の範囲内で選択しなければ、電気機械結合係数ｋ^２を０．２以上とすることができないことがわかる。

ＡｕからなるＩＤＴ３及び反射器５，６を形成し、さらにＳｉＯ_２膜４を形成した構造では、電気機械結合係数ｋ^２を０．２以上とするには、Ａｕ膜の膜厚が０．０４λの場合には、オイラー角のθを７７°〜１１７°の範囲とし、膜厚が０．０８λの場合には、オイラー角のθを９０°〜１１４°としなければならないことがわかる。従って、ＳｉＯ_２膜４の膜厚が０．０４λ〜０．０８λの範囲では、オイラー角のθは、９０°〜１１４°の範囲としなければならないことがわかる。

これに対して、以下に述べるように、ＩＤＴ３を構成する金属材料として、ＰｔもしくはＷまたはこれらの金属の少なくとも１種を主体とする合金を用いた場合には、電気機械結合係数ｋ^２が０．２以上とされ得るオイラー角範囲を広げることができる。従って、弾性表面波装置の設計の自由度を高めることができる。

なお、電気機械結合係数ｋ^２が０．２以上の場合に、良好であるとしたのは、共振子や帯域フィルタとして用いられる表面波装置においては、通常求められる帯域幅を得るのに、電気機械結合係数ｋ^２は、０．２程度以上であることが望ましいからである。

（金属材料がＰｔである場合）
図２及び図３は、ＩＤＴ電極３及び反射器５，６を構成する金属材料として、Ｐｔを用いた場合のＬｉＮｂＯ_３基板のオイラー角のθと、反射係数及び電気機械結合係数ｋ^２との関係を示す図である。図２及び図３において、Ｐｔからなる電極の表面波の波長λで規格してなる規格化膜厚は、０．０４または０．０８とした。また、図６〜図９の場合と同様に、上記実施形態に従って、ＳｉＯ_２膜４が形成されている場合の結果を実線で、ＳｉＯ_２膜４が形成されていない構造についての結果を破線で示した。

また、図３では、比較のために、基板上面の溝ではなく、ＬｉＮｂＯ_３基板の上面に０．０８λの厚みのＰｔからなるＩＤＴ３及び反射器５，６を形成した構造における結果を一点鎖線で示す。

なお、ＳｉＯ_２膜４の表面波の波長λで規格してなる規格化膜厚は、０．２５とした。以下の図４〜図９においても、ＳｉＯ_２膜４を形成した場合、その規格化膜厚は、全て０．２５とした。

図２から明らかなように、電極材料としてＰｔを用いた場合、電極膜厚が０．０４λまたは０．０８λの場合、いずれにおいても、電極材料としてＡｌを用いた図６の場合に比べて大きな反射係数が得られることがわかる。

また、一点鎖線で示す比較例の結果では、電気機械結合係数ｋ^２がオイラー角のθの値の如何に関わらず、０．２以下と小さいことがわかる。

これに対して、実施形態では電気機械結合係数ｋ^２が０．２以上と高くされているオイラー角範囲が広げられることがわかる。すなわち、ＳｉＯ_２膜４が形成されていない場合には、Ｐｔの電極膜厚が、０．０４λの場合、電気機械結合係数ｋ^２が０．２以上であるθの範囲は、７０°〜１３５°であり、Ｐｔの電極膜厚が０．０８λの場合には、７０°〜１３４°である。従って、Ｐｔの電極膜厚が０．０４λ〜０．０８λの範囲にある場合には、オイラー角のθを７０°〜１３４°の範囲とすればよいことがわかる。よって、金属材料としてＡｕを用いた場合に比べて、Ｐｔを用いることによりオイラー角のθの範囲を広げ得ることがわかる。

また、図３より、ＳｉＯ_２膜４が形成されている場合には、Ｐｔ膜の電極膜厚が０．０４λの場合には、電気機械結合係数ｋ^２が０．２以上となる領域は、オイラー角のθで７６°〜１２０°の範囲にあり、電極膜厚０．０８λの場合には、７８°〜１２８°の範囲にある。従って、電極膜厚が０．０４λ〜０．０８λの範囲の場合には、オイラー角のθは７８°以上、１２０°以下であればよいことがわかる。

よって、ＳｉＯ_２膜４を形成した構造においても、Ａｕ膜を用いた場合に比べて、Ｐｔ膜を用いることにより、オイラー角のθの範囲を広げ得ることがわかる。

（金属材料としてＷを用いた場合）
図４及び図５は、図２及び図３と同様にオイラー角のθと、反射係数及び電気機械結合係数ｋ^２との関係を示す図である。図４及び図５においては、ＩＤＴ３及び反射器５，６を構成する金属材料としてのＷの規格化膜厚は、０．０２、０．０４または０．０８とした。さらに、図４及び図５においても、実線でＳｉＯ_２膜４が形成されている場合の結果を実線で、ＳｉＯ_２膜４が形成されていない場合の結果を破線で示した。

図４から明らかなように、金属材料としてＷを用いた場合においても、オイラー角のθの範囲の如何に関わらず、Ａｌを用いた場合に比べて大きな反射係数を得られることがわかる。

また、図５から明らかなように、ＳｉＯ_２膜４が形成されていない構造では、電気機械結合係数ｋ^２を０．２以上とし得るオイラー角範囲は、Ｗ膜の膜厚が０．０２λの場合には、７０°〜１４４°の範囲とすればよく、膜厚が０．０４λの場合には、７０°〜１３９°の範囲とすればよく、膜厚が０．０８λの場合には、７４°〜１３９°の範囲とすればよいことがわかる。従って、Ｗを金属材料として用いた場合、その膜厚が０．０２λ〜０．０４λの範囲にある場合、オイラー角のθは７０°以上、１３９°以下の範囲とすればよく、０．０４λ超、０．０８λ以下の場合には、７４°以上、１３９°以下とすればよいことがわかる。よって、Ａｕを用いた場合の８５°以上、１１９°以下の範囲に比べて、オイラー角のθの範囲を広げることができる。同様に、ＳｉＯ_２膜４が積層されている構造において、電気機械結合係数ｋ^２を０．２以上と広げ得るオイラー角範囲は、図５から、Ｗの電極膜厚が０．０２λの場合には、８７°〜１１９°、０．０４λの場合には、８４°〜１２０°、電極膜厚が０．０８λの場合には、８２°〜１２３°とすればよいことがわかる。すなわち、Ｗの電極膜厚が０．０２λ〜０．０４λの範囲にある場合には、オイラー角のθは、８７°以上、１１９°以下とすればよく、０．０４λ超、０．０８λ以下の場合には、８４°以上、１２０°以下とすればよいことがわかる。よって、Ａｕ膜を用いた場合の９０°以上、１１４°以下の範囲に比べて、オイラー角のθの範囲を広げ得ることがわかる。

図２〜図９を参照して説明した結果をまとめると、電気機械結合係数ｋ^２が０．２以上となる電極を構成する金属材料と、該金属材料からなる電極膜厚と、オイラー角のθの組合せは、下記の表８に示す組合せの一種となる。表２６は、ＳｉＯ_２膜が積層されていない構造の場合の結果を示す。

表８では、比較のために、金属材料としてＡｕを用いた場合を併せて示すこととする。

〔ＳｉＯ_２膜を形成した場合の、電極膜厚と、ＳｉＯ_２膜の規格化膜厚と、オイラー角のθの範囲の組合せ〕
上記表８では、ＳｉＯ_２膜が形成されていない場合に、電気機械結合係数ｋ^２が０．２以上となる電極膜厚と、オイラー角のθの範囲を、電極材料ごとに示した。

本願発明者らは、さらに、ＳｉＯ_２膜を誘電体膜としてＩＤＴ電極を被覆するように形成した構造において、電極材料と、電極膜厚に加えて、ＳｉＯ_２膜の規格化膜厚をも考慮し、電気機械結合係数ｋ^２が０．２以上となるオイラー角各θの範囲を検討した。結果を、以下において、金属材料ごとに説明する。

（ＳｉＯ_２膜が形成されており、金属材料がＰｔである場合）
図１０（ａ），（ｂ）〜図１７（ａ），（ｂ）は、金属材料としてＰｔを用い、ＳｉＯ_２膜が種々の膜厚で形成されている場合のオイラー角のθと、反射係数及び電気機械結合係数ｋ^２との関係をそれぞれ示す図である。

なお、図１０（ａ），（ｂ）は、ＳｉＯ_２膜のλで規格化してなる規格化膜厚が０、すなわちＳｉＯ_２膜が形成されていない場合の結果を示し、図１１〜図１７は、ＳｉＯ_２膜の規格化膜厚が、それぞれ、０．０５、０．１、０．１５、０．２、０．２５、０．３及び０．３５の場合の結果を示す。また、ＩＤＴ３及び反射器５，６を構成する金属材料としてのＰｔの規格化膜厚は、図１０〜図１７中に記載したように、種々の厚みとした。前述した図２に示した通り、金属材料としてＰｔを用いた場合には、オイラー角のθの範囲の如何に関わらず、Ａｌを用いた場合に比べて大きな反射係数が得られる。図１０（ａ）〜図１７（ａ）においてもオイラー角のθの値の如何に関わらず、Ｐｔ膜を種々変化させた場合であっても、大きな反射係数の得られていることがわかる。

他方、図１０（ｂ）〜図１７（ｂ）から明らかなように、Ｐｔの規格化膜厚が０．０４〜０．０８の範囲にある場合には、ＳｉＯ_２膜の規格化膜厚と、オイラー角のθの範囲を下記の表９に示す組合せの１種とすれば、電気機械結合係数ｋ^２を０．２以上とすることができることがわかる。なお、下記の表９では、オイラー角のθの範囲の下限値と上限値とを示す。例えば、ＳｉＯ_２膜の膜厚が０．０５以下の場合には、オイラー角のθは７１°以上、１３１°以下の範囲とすればよいことを示す。

また、Ｐｔ膜の規格化膜厚が０．０８より大きく、０．１２以下の場合には、ＳｉＯ_２膜の膜厚と、オイラー角のθの範囲は下記の表１０に示す組合せの１種とすればよく、Ｐｔ膜の規格化膜厚が、０．１２より大きく、０．１６以下の場合には、ＳｉＯ_２膜の規格化膜厚と、オイラー角のθの範囲は、下記の表１１に示す組合せの１種とすれば、同様に電気機械結合係数ｋ^２を０．２以上とすることができる。この表９〜表１１は、上述した図１０〜図１７の結果に基づくものである。

（表中のＰｔ膜厚及びＳｉＯ_２膜厚は、それぞれの規格化膜厚×１０^２の値を示す。）

（表中のＰｔ膜厚及びＳｉＯ_２膜厚は、それぞれの規格化膜厚×１０^２の値を示す。）

（表中のＰｔ膜厚及びＳｉＯ_２膜厚は、それぞれの規格化膜厚×１０^２の値を示す。）

（ＳｉＯ_２膜が形成されており、金属材料がＷである場合）
図１８（ａ），（ｂ）〜図２５（ａ），（ｂ）は、金属材料としてＷを用い、ＳｉＯ_２膜が種々の膜厚で形成されている場合のオイラー角のθと、反射係数及び電気機械結合係数ｋ^２との関係をそれぞれ示す図である。

なお、図１８（ａ），（ｂ）は、ＳｉＯ_２膜のλで規格化してなる規格化膜厚が０、すなわちＳｉＯ_２膜が形成されていない場合の結果を示し、図１９〜図２５は、ＳｉＯ_２膜の規格化膜厚が、それぞれ、０．０５、０．１、０．１５、０．２、０．２５、０．３及び０．３５の場合の結果を示す。また、ＩＤＴ３及び反射器５，６を構成する金属材料としてのＷの規格化膜厚は、図１８〜図２５中に記載したように、種々の厚みとした。前述した図４に示した通り、金属材料としてＷを用いた場合には、オイラー角のθの範囲の如何に関わらず、Ａｌを用いた場合に比べて大きな反射係数が得られる。図１８（ａ）〜図２５（ａ）においてもオイラー角のθの値の如何に関わらず、Ｗ膜を種々変化させた場合であっても、大きな反射係数の得られていることがわかる。

他方、図１８（ｂ）〜図２５（ｂ）から明らかなように、Ｗの規格化膜厚が０．０４〜０．０８の範囲にある場合には、ＳｉＯ_２膜の規格化膜厚と、オイラー角のθの範囲を下記の表１２に示す組合せの１種とすれば、電気機械結合係数ｋ^２を０．２以上とすることができることがわかる。なお、下記の表１２では、オイラー角のθの範囲の下限値と上限値とを示す。例えば、ＳｉＯ_２膜の膜厚が０．０５以下の場合には、オイラー角のθは７５°以上、１３３°以下の範囲とすればよいことを示す。

また、Ｗ膜の膜厚が０．０８より大きく、０．１２以下の場合には、ＳｉＯ_２膜の膜厚と、オイラー角のθの範囲は下記の表１３に示す組合せの１種とすればよく、Ｗ膜の規格化膜厚が、０．１２より大きく、０．１６以下の場合には、ＳｉＯ_２膜の規格化膜厚と、オイラー角のθの範囲は、下記の表１４に示す組合せの１種とすれば、同様に電気機械結合係数ｋ^２を０．２以上とすることができる。この表１２〜表１４は、上述した図１８〜図２５の結果に基づくものである。

（表中のＷ膜厚及びＳｉＯ_２膜厚は、それぞれの規格化膜厚×１０^２の値を示す。）

（表中のＷ膜厚及びＳｉＯ_２膜厚は、それぞれの規格化膜厚×１０^２の値を示す。）

（表中のＷ膜厚及びＳｉＯ_２膜厚は、それぞれの規格化膜厚×１０^２の値を示す。）

（合金について）
上記のように、ＩＤＴ電極を形成するにあたり、ＬｉＮｂＯ_３基板の上面に設けられた溝に金属材料を充填していた。この場合、上記金属材料は、上述した金属に限らず、これらの金属の少なくとも１種を主体とする合金であってもよい。

また、上記実験例では、誘電体膜として、ＳｉＯ_２膜が形成されていたが、ＳｉＯ_２膜に限らず、ＳｉＯ_２膜を主成分とする無機材料からなる誘電体膜であってもよい。いずれにしても、これらの誘電体膜では、周波数温度係数が正の値であるため、周波数温度係数が負の値であるＬｉＮｂＯ_３基板と組合せることにより弾性表面波装置の周波数温度係数の絶対値を小さくすることができる。すなわち、温度特性の良好な弾性表面波装置を提供することができる。

また、この発明により形成される弾性表面波装置の電極構造は、図１に示したものに限定されず、様々な電極構造の弾性表面波共振子や弾性表面波フィルタ等に本発明を適用することができる。

なお、前述したように、本願発明では、ＬｉＴａＯ_３のオイラー角（φ，θ，ψ）は特に限定されない旨を示したが、表面波として、レイリー波及びＳＨ波を利用するには、オイラー角のφが０°±１０°の範囲、θが７０°〜１８０°の範囲、ψが０°±１０°の範囲とすることが望ましい。すなわち、オイラー角で（０°±１０°，７０°〜１８０°，０°±１０°）の範囲とすることにより、レイリー波及びＳＨ波を好適に用いることができる。より具体的には、（０°±１０°，９０°〜１８０°，０°±１０°）でＳＨ波をより好適に利用することができる。

また、ＬＳＡＷ波を用いてもよく、その場合には、オイラー角は（０°±１０°，１１０°〜１６０°，０°±１０°）の範囲とすればよい。また、上記実施形態では、１ポート型ＳＡＷ共振子の電極構造を示したが、本発明の弾性表面波装置は、他の共振器構造あるいは他の共振器型弾性表面波フィルタに広く適用することができる。

Claims (3)

1. ＬｉＮｂＯ_３基板からなり、上面に複数本の溝が形成されている圧電基板と、
   前記圧電基板の上面の複数本の溝に充填された金属材料からなる複数本の電極指を有するＩＤＴとを備え、
   前記金属材料がＰｔまたはＰｔを主体とする合金からなり、弾性表面波の波長をλとした場合、前記ＩＤＴの電極膜厚と、前記ＬｉＮｂＯ_３基板のオイラー角（０°±１０°，θ，０°±１０°）のθが下記の表１に示す組合せの１種であることを特徴とする、弾性表面波装置。
   

   
2. 前記ＩＤＴ及び前記圧電基板を覆っている、ＳｉＯ_２あるいはＳｉＯ_２を主成分とする無機材料からなる誘電体膜をさらに備える、請求項１に記載の弾性表面波装置。
3. 前記弾性表面波の波長をλとした場合、前記ＩＤＴのλで規格化してなる規格化膜厚と、前記誘電体膜としてのＳｉＯ_２膜のλで規格化してなる規格化膜厚と、前記ＬｉＮｂＯ_３基板のオイラー角（０°±１０°，θ，０°±１０°）のθとが、下記の表２〜表４に示す組合せの１種である請求項２に記載の弾性表面波装置。
   

   

   （表中のＰｔ膜厚及びＳｉＯ_２膜厚は、それぞれの規格化膜厚×１０^２の値を示す。）
   

   

   （表中のＰｔ膜厚及びＳｉＯ_２膜厚は、それぞれの規格化膜厚×１０^２の値を示す。）
   

   

   （表中のＰｔ膜厚及びＳｉＯ_２膜厚は、それぞれの規格化膜厚×１０^２の値を示す。）

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