JPH08250966A - 表面波デバイス - Google Patents

表面波デバイス

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JPH08250966A
JPH08250966A JP5144095A JP5144095A JPH08250966A JP H08250966 A JPH08250966 A JP H08250966A JP 5144095 A JP5144095 A JP 5144095A JP 5144095 A JP5144095 A JP 5144095A JP H08250966 A JPH08250966 A JP H08250966A
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thin film
idt
wave device
film thickness
thickness
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JP5144095A
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Toshimaro Yoneda
年麿 米田
Koji Fujimoto
耕治 藤本
Michio Kadota
道雄 門田
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Murata Manufacturing Co Ltd
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Murata Manufacturing Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】安価で、広帯域な、スプリアスを抑圧した表面
波デバイスを提供する。 【構成】YカットX伝搬のLiNbO3 基板1上に、A
l薄膜21とTa薄膜22からなるIDT2が形成され
て構成されている。この構成により、ラブ波を励振する
ことができる。そして、Taの膜厚やIDT2の電極指
幅を選択的に設定することでスプリアスを抑圧すること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ラブ波を利用した表面
波デバイスに関し、特に、LiNbO3 基板上にTa/
Alの2層からなるIDTを形成した表面波デバイスに
関する。
【0002】
【従来の技術】例えば、VHF/UHF帯の携帯用無線
器のチャンネル選択用として用いられるシンセサイザ局
部発信器では、小形化とともに、多チャンネル対応のた
めに広帯域化が要求され、この局部発信器の重要な部品
である電圧制御発信器(VCO)に使用される表面波デ
バイスにおいても小形化、広帯域化が強く求められてい
る。
【0003】弾性表面波を利用した表面波デバイスとし
ては、従来よりレーリー波を利用したものが広く用いら
れている。しかしながら、レーリー波を利用した表面波
デバイスでは、基板の種類にかかわらず、電気機械結合
係数が小さく、広帯域化を図ることが困難である。そこ
で、電気機械結合係数が大きく、広帯域化を実現できる
デバイスとして、ラブ波を利用した表面波デバイスが注
目されている。このラブ波は、基板上に、基板よりも音
速が遅く、密度の大きい金属膜からなるIDT(インタ
ーデジタルトランスデューサ)を形成することにより、
励振することができる。
【0004】ラブ波を利用した従来の表面波デバイスと
して、YカットX伝搬のLiNbO3 基板上に、Au薄
膜電極からなるIDTを形成した構造のものが広く知ら
れている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ラブ波を利用した表面波デバイスは、IDT電極として
Auを用いているため、高価になるという問題があっ
た。
【0006】そこで、本出願人は、YカットX伝搬のL
iNbO3 基板上に、Auよりも安価な金属であるTa
電極を用いてIDTを形成して、Ta/LiNbO3
板の2層構造でラブ波を励振できる表面波デバイスを提
案した(特願平06−253809)。
【0007】ところが、上記Ta/LiNbO3 基板の
2層構造では、Taの比抵抗がAuやAl等に比べて大
きいため、共振周波数でのインピーダンスが大きくな
り、所望の特性が得られないという問題があった。ま
た、電極の抵抗を小さくするために、IDTの電極指の
幅を広くする、または電極膜厚を厚く形成することとな
り、ストップバンド幅が狭くなる、あるいは電気機械結
合係数が小さくなり帯域が狭くなるという問題があっ
た。
【0008】そこで、本発明の目的は、YカットX伝搬
のLiNbO3 基板上にTa/Alの2層の金属薄膜か
らなるIDTを形成することにより、安価で、広帯域
な、スプリアスを抑圧した、ラブ波を利用した表面波デ
バイスを提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1に係る発明は、YカットX伝搬のLiNb
3 基板上にIDTを形成し、ラブ波を利用してなる表
面波デバイスにおいて、前記IDTがTa/Alの2層
の薄膜からなることを特徴とするものである。
【0010】請求項2に係る発明は、前記IDTに菱形
重み付けを施すとともに、前記Taの膜厚をHTa、電極
指間ピッチをP、電極指幅をW、ラブ波の波長をλとし
たとき、規格化膜厚HTa/λ及びメタライゼーション比
W/Pが、 0.021≦HTa/λ≦0.026 0.66≦W/P≦0.80 に設定されていることを特徴とするものである。
【0011】
【作用】請求項1の構成によれば、IDTをAuに比べ
て安価な材料であるTa,Alを用いて形成するので、
コストを低減できる。また、TaとLiNbO3 基板の
間にTaよりも比抵抗の小さなAl層が形成されている
ので、共振インピーダンスを小さくすることができる。
また、電極の抵抗が小さくなるので、電気機械結合係数
が大きくなるようにメタライゼーション比を小さくする
ことができ、より広帯域化を図ることができる。
【0012】請求項2の構成によれば、IDTに菱形重
み付けを行うとともに、規格化膜厚HTa/λ及びメタラ
イゼーション比W/Pをある範囲に限定することで、後
述するように、スプリアスを抑圧したインピーダンス特
性を得ることができる。
【0013】
【実施例】以下、本発明をその実施例を示す図面に基づ
いて説明する。本発明の一実施例に係る表面波デバイス
の構成を図1及び図2に示す。図1は平面図であり、図
2はIDT形成領域での部分拡大断面図である。
【0014】図1に示すように、本実施例の表面波デバ
イスは、YカットX伝搬のLiNbO3 基板1の一方主
面に、一対のくし歯電極からなるIDT2が形成され、
IDT2の両側にはリフレクタ(反射器)3、3が形成
されている。IDT2にはスプリアスを低減するために
菱形重み付けが施されている。
【0015】そして、IDT2及びリフレクタ3、3
は、図2に示すように、Al薄膜21上にTa薄膜22
を形成して構成されている。具体的には、YカットX伝
搬のLiNbO3 基板1上に、蒸着、スパッタリング等
により、まずAl薄膜21を成膜し、次いで、Al薄膜
21上にTa薄膜22を成膜し、フォトリソグラフィ技
術等によりパターニングして形成されている。つまり、
この表面波デバイスは、LiNbO3 基板1とTa薄膜
22との間にAl薄膜21を形成したTa/Al/Li
NbO3 基板の3層構造となっている。Taの膜厚は
0.3〜0.4μm程度に設定され、Alの膜厚は0.
02〜0.1μm程度とTaの膜厚よりも極端に薄く設
定されている。
【0016】この構成において、ラブ波の波長λに対す
るTaの膜厚HTaの比である規格化膜厚HTa/λが0.
018〜0.15の範囲でラブ波が励振され、図3に示
すように、共振周波数frでのインピーダンス(共振イ
ンピーダンス)の小さな、共振周波数frと反共振周波
数faでのインピーダンスの差の大きな良好な特性のイ
ンピーダンス特性を得ることができた。なお、図3の実
線で示すインピーダンス特性は、電極指対数を50、A
lの膜厚を0.05μm、電極指間ピッチP(P=λ/
2)を6μm(λ=12μm)、Taの膜厚を0.3μ
m、電極指幅Wを4.08μmで形成した場合のインピ
ーダンス特性である。
【0017】つまり、この構成では、IDTに密度の大
きなTaが用いられており、比較的薄い膜厚で、ラブ波
を励振することができ、LiNbO3 基板と比抵抗の大
きなTa薄膜の間に比抵抗の小さなAl薄膜が設けらて
いるので、Ta薄膜のみでIDTを構成した場合に比べ
共振インピーダンスを小さくすることができる。
【0018】次ぎに、本発明に係る表面波デバイスのス
プリアスを抑圧する設計条件について、その設定理由を
説明する。ラブ波を利用した表面波デバイスにおいて、
IDTに菱形重み付けを行うことにより、縦、横モード
のスプリアスを抑圧できることが知られており、上記実
施例においても、IDTに菱形重み付けを施している
が、実際には、IDTの膜厚、メタライゼーション比の
相違により、例えば、図3の破線で示すようスプリアス
が発生する。このスプリアスはVCO等の異常発信の原
因となる。
【0019】図4は、図1に示す構成において、電極指
対数を50、Alの膜厚を0.05μmで形成し、電極
指間ピッチPを6.0、6.5、7.0、7.5、8.
0μmの5種類で形成し、Taの膜厚を0.30〜0.
40μmの範囲で、メタライゼーション比W/Pを0.
66〜0.80の範囲で多数の表面波デバイスを作成
し、スプリアス発生の有無を確認した実験結果である。
図4は、規格化膜厚HTa/λを横軸に、IDTの電極指
間ピッチPに対する電極指幅Wの比であるメタライゼー
ション比W/Pを縦軸にとり、インピーダンス特性にス
プリアスのないものを○印で、スプリアスのあるものを
×印で示した図である。
【0020】この結果、図4に示すように、規格化膜厚
HTa/λが0.021〜0.026の範囲で、かつ、メ
タライゼーション比W/Pが0.68〜0.80の範囲
(図4において四角囲いで示す領域)でスプリアスが抑
圧されていることが確認された。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る表面
波デバイスによれば、IDTを安価な材料であるTa及
びAlを用いて形成するので、コストを低減することが
できる。
【0022】また、TaとLiNbO3 基板の間にTa
よりも比抵抗の小さなAl層が形成されているので、共
振インピーダンスが小さくなり良好なインピ−ダンス特
性を得ることができる。
【0023】また、電極の抵抗が小さくなるので、電気
機械結合係数が大きくなるようにメタライゼーション比
を小さくすることができ、より広帯域化を図ることがで
きる。
【0024】また、IDTに菱形重み付けを行うととも
に、規格化膜厚HTa/λ及びメタライゼーション比W/
Pをある範囲に限定することで、スプリアスを抑圧した
インピーダンス特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る表面波デバイスの平面
図である。
【図2】本発明の一実施例に係る表面波デバイスの要部
拡大断面図である。
【図3】本発明の一実施例の表面波デバイスのインピー
ダンス特性図である。
【図4】本発明における規格化膜厚HTa/λとメタライ
ゼーション比W/Pに対するスプリアスの有無を示す図
である。
【符号の説明】
1 LiNbO3 基板 2 IDT 21 Al薄膜 22 Ta薄膜

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 YカットX伝搬のLiNbO3 基板上に
    IDTを形成し、ラブ波を利用してなる表面波デバイス
    において、 前記IDTがTa/Alの2層の薄膜からなることを特
    徴とする表面波デバイス。
  2. 【請求項2】前記IDTに菱形重み付けを施すととも
    に、前記Taの膜厚をHTa、電極指間ピッチをP、電極
    指幅をW、ラブ波の波長をλとしたとき、規格化膜厚H
    Ta/λ及びメタライゼーション比W/Pが、 0.021≦HTa/λ≦0.026 0.66≦W/P≦0.80 に設定されていることを特徴とする請求項1に記載の表
    面波デバイス。
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