JPWO2006011417A1 - 弾性表面波装置 - Google Patents

Abstract

ＩＤＴ電極を覆うように、絶縁物層が形成されており、絶縁物層の表面が平坦化されている弾性表面波装置であって、電極の反射係数が十分な大きさとされ得る弾性表面波装置を提供する。圧電基板１の上面に複数本の溝１ｂが形成されており、これらの溝１ｂに電極材料が充填されてＩＤＴ電極を構成する電極膜３が形成されており、ＳｉＯ2膜のような絶縁物層４が圧電基板１及び溝１ｂに形成された電極膜３を覆うように形成されており、絶縁物層４の表面が平坦とされている、弾性表面波装置。

Description

本発明は、例えば共振子や帯域フィルタなどに用いられる弾性表面波装置及びその製造方法に関し、より詳細には、ＩＤＴ電極を被覆するように絶縁物層が形成されている構造を備えた弾性表面波装置及びその製造方法に関する。

移動体通信システムに用いられるデュプクレサ（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フィルタに使用されてきた弾性表面波装置では、３６°〜５０°回転Ｙ板Ｘ伝搬ＬｉＴａＯ₃からなる圧電基板が用いられている。この圧電基板は、周波数温度係数が−４５〜−３５ｐｐｍ／℃程度であった。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ＳｉＯ₂膜を成膜する方法が知られている。

しかしながら、ＳｉＯ₂膜がＩＤＴ電極を被覆するように形成された構造では、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段差が生じていた。すなわち、ＩＤＴ電極が存在する部分と、存在しない部分とで、ＳｉＯ₂膜の表面の高さが異ならざるを得なかった。そのため、上記ＳｉＯ₂膜表面の凹凸により、挿入損失が劣化するという問題があった。

また、ＩＤＴ電極の膜厚が大きくなるにつれて、上記凹凸が大きくならざるを得なかった。従って、ＩＤＴ電極の膜厚を厚くすることができなかった。

このような問題を解決するものとして、下記の特許文献１には、ＩＤＴ電極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ＳｉＯ₂膜を形成する方法が開示されている。ここでは、ＳｉＯ₂膜の下地が平坦となるため、ＳｉＯ₂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、上記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、電極の密度は、第１絶縁物層の１．５倍以上とされている。

他方、下記の特許文献２には、ＬｉＴａＯ_３基板またはＬｉＮｂＯ_３基板の片面に溝を形成し、該溝にＡｌを埋め込むことによりＩＤＴ電極が形成されている弾性表面波装置が開示されている。
特開２００４−１１２７４８号公報 特開平９−８３０３０号公報

しかしながら、特許文献１に記載の弾性表面波装置では、Ａｌより重い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、一方実際にＡｌからなる電極を形成した場合、電極の反射係数がかなり低く、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示されている。

特許文献２に記載の弾性表面波装置では、ＬｉＴａＯ_３基板またはＬｉＮｂＯ_３基板に形成された溝にＡｌを埋め込むことにより電極が形成されている。従って、該電極を覆うように材料層を積層した該材料層表面を平坦化することができる。しかしながら、弾性表面波共振子が弾性表面波フィルタを構成した場合、なお十分な特性を得ることはできなかった。

本発明の目的は、上述した従来技術の欠点を解消し、ＳｉＯ₂などからなる絶縁物層がＩＤＴ電極を覆うように形成されており、かつＳｉＯ₂膜の表面が平坦化されており、それによって挿入損失が十分に小さくされているだけでなく、Ａｌなどにより電極を形成した場合であっても、反射係数が十分に大きく、従って良好な共振特性やフィルタ特性など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。

第１の発明のある広い局面によれば、複数本の溝が上面に形成されたＬｉＴａＯ_３基板と、前記溝にＡｌが充填されて形成されているＩＤＴ電極と、前記ＬｉＴａＯ_３基板及びＩＤＴ電極を覆うように形成されたＳｉＯ_２層とを備え、該ＳｉＯ_２層の上面が平坦とされており、弾性表面波の波長をλとして、前記ＬｉＴａＯ_３基板のオイラー角は下記の表１に示すいずれかの範囲にあり、前記ＩＤＴ電極の膜厚は前記ＬｉＴａＯ_３基板のオイラー角と表１に記載のオイラー角とが対応する位置に示されている範囲にあり、前記ＳｉＯ_２層の厚みは前記ＩＤＴ電極の膜厚と表１に記載のＡｌ厚とが対応する位置に示されている範囲にあることを特徴とする、弾性表面波装置が提供される。

なお、以降の表記においてＨとは膜厚を表す。また、規格化膜厚とは膜厚Ｈを表面波波長λで除した値をいう。

第１の発明に係る弾性表面波装置のある特定の局面では、前記ＬｉＴａＯ_３基板のオイラー角が下記の表２に示すいずれかの範囲にあり、前記ＩＤＴ電極の膜厚は前記ＬｉＴａＯ_３基板のオイラー角と表２に記載のオイラー角とが対応する位置に示されている範囲にあり、前記ＳｉＯ_２層の厚みは前記ＩＤＴ電極の膜厚と表２に記載のＡｌ厚とが対応する位置に示されている範囲にある。

第２の発明に係る弾性表面波装置の他の広い局面によれば、複数本の溝が上面に形成されたＬｉＴａＯ_３基板と、前記溝にＡｌが充填されて形成されているＩＤＴ電極と、前記ＬｉＴａＯ_３基板及びＩＤＴ電極を覆うように形成されたＳｉＯ_２層とを備え、該ＳｉＯ_２層の上面が平坦とされており、弾性表面波の波長をλとして、前記ＬｉＴａＯ_３基板のオイラー角は下記の表３に示すいずれかの範囲にあり、前記ＩＤＴ電極の膜厚は前記ＬｉＴａＯ_３基板のオイラー角と前記表３に記載のオイラー角とが対応する位置に示されている範囲にあり、前記ＳｉＯ_２層の厚みは前記ＩＤＴ電極の膜厚と表３に記載のＡｌ厚とが対応する位置に示されている範囲にあることを特徴とする、弾性表面波装置が提供される。

第２の発明のある特定の局面では、前記ＬｉＴａＯ_３基板のオイラー角が下記の表４に示すいずれかの範囲にあり、前記ＩＤＴ電極の膜厚は前記ＬｉＴａＯ_３基板のオイラー角と前記表４に記載のオイラー角とが対応する位置に示されている範囲にあり、前記ＳｉＯ_２層の厚みは前記ＩＤＴ電極の膜厚と前記表４に記載のＡｌ厚とが対応する位置に示されている範囲にある。

第１の発明に係る弾性表面波装置の他の特定の局面では、ＬｉＴａＯ_３基板のオイラー角は、上述した表１と、表３とに示されているオイラー角を共通して満たす。

また、より好ましくは、該オイラー角は、上述した表１と表４に示すオイラー角を共通して満たしている。

また、第１の発明の他の特定の局面では、ＬｉＴａＯ_３基板のオイラー角は、上記表２と表３に示すオイラー角を共通して満たし、より好ましくは、表２と表４に示すオイラー角を共通して満たす。

本発明に係る弾性表面波装置のさらに他の特定の局面では、上記ＩＤＴ電極の上面と、ＬｉＴａＯ_３基板の上面とが面一とされている。

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、前記溝は、内底面と、内底面と前記ＬｉＴａＯ_３基板の前記上面とを結ぶ一対の内側面とで囲まれており、前記内側面と前記圧電基板の上面とのなす前記溝の内角が４５°〜９０°の範囲にある。

第３の発明に係る弾性表面波装置の他の広い局面によれば、複数本の溝が上面に形成されたＬｉＮｂＯ_３基板と、前記溝にＡｌが充填されて形成されているＩＤＴ電極と、前記ＬｉＮｂＯ_３基板及びＩＤＴ電極を覆うように形成されたＳｉＯ_２層とを備え、該ＳｉＯ_２層の上面が平坦とされており、弾性表面波の波長をλとして、前記ＩＤＴ電極の規格化膜厚が０．０４〜０．１６であり、前記ＳｉＯ_２層の規格化膜厚が０．２〜０．４であり、前記ＬｉＮｂＯ_３基板のオイラー角は下記の表５に示すいずれかの範囲にあることを特徴とする、弾性表面波装置が提供される。

第３の発明のある特定の局面では、前記ＬｉＮｂＯ_３基板のオイラー角は下記の表６に示すいずれかの範囲にある。

第３の発明の他の特定の局面では、前記ＩＤＴ電極の規格化膜厚は０．０６〜０．１２である。

第３の発明のさらに他の特定の局面では、前記ＳｉＯ_２層の規格化膜厚は０．２５〜０．３である。

第３の発明のさらに他の特定の局面では、前記ＩＤＴ電極の上面と、前記ＬｉＮｂＯ_３基板の上面とが面一とされている。

第３の発明の別の特定の局面では、前記溝は、内底面と、内底面と前記ＬｉＮｂＯ_３基板の前記上面とを結ぶ一対の内側面とで囲まれており、前記内側面と前記圧電基板の上面とのなす前記溝の内角が４５°〜９０°の範囲にある。

上記溝の内角は、好ましくは、５０°〜８０°の範囲とされる。

本発明に係る弾性表面波装置のさらに他の特定の局面では、上記ＩＤＴ電極は、Ａｌからなる電極層に加え、Ａｌよりも密度の高い金属もしくは合金からなり、上記Ａｌからなる電極層に積層された密着層をさらに備える。

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、上記ＩＤＴ電極は、Ａｌよりも密度の高い金属からなり、Ａｌからなる電極層に積層された密着層をさらに備える。

第１の発明に係る弾性表面波装置では、ＬｉＴａＯ_３基板の上面に複数本の溝が形成されており、該溝にＡｌが充填されてＩＤＴ電極が形成されている。従って、ＬｉＴａＯ_３基板及びＩＤＴ電極を覆うように形成されたＳｉＯ_２層は、ＩＤＴ電極が上記溝にＡｌ充填により形成されているため、該ＳｉＯ_２層の上面が平坦化される。よって、挿入損失の劣化が生じ難い。加えて、後述の具体的な実験例から明らかなように、溝にＡｌが充填されて電極が形成されているため、ＩＤＴ電極の反射係数が十分な大きさとなる。よって、良好な共振特性やフィルタ特性を得ることができる。

また、ＬｉＴａＯ₃基板の周波数温度係数が負であるのに対し、ＳｉＯ₂層の周波数温度係数は正の値である。従って、全体として周波数温度係数が０に近い、良好な周波数温度特性を有する弾性表面波装置を提供することができる。

さらに、ＬｉＴａＯ_３基板のオイラー角が上記の表１に示すいずれかの範囲にあり、ＩＤＴ電極を構成しているＡｌの厚み及びＳｉＯ_２層の厚みが、表１に示されているオイラー角範囲に記載されている特定の範囲とされているため、共振特性やフィルタ特性をより一層高めることが可能とされている。

特に、ＬｉＴａＯ_３基板のオイラー角が表２に示す範囲にあり、ＩＤＴ電極のＡｌ厚と、ＳｉＯ_２層の厚みが、表２に示すようにオイラー角範囲と対応した特定の範囲とされている場合には、より一層共振特性やフィルタ特性を改善することができる。

本願の第２の発明においても、ＬｉＴａＯ_３基板の上面に複数本の溝が形成されており、該溝にＡｌが充填されてＩＤＴ電極が形成されているので、ＳｉＯ_２層の上面を平坦化することが可能とされている。よって、挿入損失の劣化が生じ難い。

加えて、後述の実験例から明らかなように、溝にＡｌが充填されて電極が形成されているため、ＩＤＴ電極の反射係数が十分な大きさとなる。加えて、ＬｉＴａＯ_３基板のオイラー角が表３に示されているいずれの範囲であり、ＩＤＴ電極を構成しているＡｌの厚みと、ＳｉＯ_２層の厚みが、表３に示す特定の範囲とされているため、共振特性やフィルタ特性をより一層改善することが可能とされている。特に、オイラー角が表４に示すいずれかの範囲であり、Ａｌの厚み及びＳｉＯ_２の厚みが、表４に示す特定の範囲とされている場合には、より一層共振特性やフィルタ特性を改善することができる。

また、第１の発明において、ＬｉＴａＯ_３基板のオイラー角が、表１に示すいずれの範囲にあるだけでなく、表３に示すいずれかのオイラー角範囲をも満たしている場合には、共振特性やフィルタ特性より一層改善することができる。

より好ましくは、表１に示すいずれかのオイラー角範囲を満たしているだけでなく、表４に示されているいずれかのオイラー角範囲をも満たしている場合には、さらに共振特性やフィルタ特性を改善することができる。

また、第１の発明において、オイラー角範囲が表２に示すいずれかの範囲を満たし、さらに表３に示すいずれかのオイラー角範囲を共通して満たす場合には、共振特性やフィルタ特性をより一層改善することができ、特に、表２と、表４に示すオイラー角範囲を共通して満たす場合には、より一層フィルタ特性や共振特性を改善することができる。

ＩＤＴ電極が、Ａｌからなる電極層に加えて、Ａｌよりも密度の高い金属もしくは合金からなる密着層を有する場合には、ＩＤＴ電極とＬｉＴａＯ_３基板またはＬｉＮｂＯ_３基板との接合強度が高められ、かつストレスマイグレ−ションなどに対する耐電力性を高めることができる。従って、弾性表面波装置の耐電力性を高めることが可能となる。

なお、Ａｌよりも密度の高い金属としては、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｗ、Ｃｒ、Ｎｉなどが挙げられ、Ａｌよりも密度の高い合金としては、ＡｌＣｕなどのＡｌとＡｌよりも密度の高い金属との合金、あるいはＮｉＣｒのように、Ａｌよりも密度の高い複数の金属などを主体とする合金などが挙げられる。

特に、ＬｉＴａＯ_３基板が表１に示すいずれかの範囲のオイラー角のＬｉＴａＯ₃基板であるので、温度特性が良好であるだけでなく、減衰定数αが０．０５（ｄＢ／λ）以下と小さくなる。従って、より一層良好な共振特性もしくはフィルタ特性を得ることができる。さらに好ましくは、オイラー角が表２のいずれかの範囲にある場合には、減衰定数αが０．０２５（ｄＢ／λ）以下となり、より好ましい。

また、上記ＬｉＴａＯ_３基板が表３に示すいずれかの範囲のオイラー角のＬｉＴａＯ₃基板である場合には、減衰定数αが０．０５（ｄＢ／λ）以下となり、より好ましくは表４のいずれかの範囲にある場合には、減衰定数αが０．０２５（ｄＢ／λ）以下となる。従って、良好な温度特性及び十分な反射係数を得るだけでなく、さらに減衰定数が十分に小さくなるため、より一層良好な共振特性またはフィルタ特性を得ることができる。

また、上記ＩＤＴ電極を構成しているＡｌまたはＡｌ合金の厚みが、上記表１〜表４に記載のオイラー角に対応する膜厚とされている場合には、それによって温度特性をより一層良好な共振特性もしくはフィルタ特性を得ることができる。

第３の発明に係る弾性表面波装置では、ＬｉＮｂＯ_３基板が用いられており、該ＬｉＮｂＯ_３基板の上面に複数本の溝が形成されている。そして、これらの溝にＡｌが充填されてＩＤＴ電極が形成されている。また、ＳｉＯ_２層が、ＬｉＮｂＯ_３基板及びＩＤＴ電極を覆うように、かつ該ＳｉＯ_２層の上面が平坦となるように形成されている。従って、挿入損失の劣化が生じ難い。
加えて、Ａｌが充填されて電極が形成されているため、ＩＤＴ電極の反射係数が十分な大きさとされる。よって、良好な共振特性やフィルタ特性を得ることができる。

また、ＬｉＮｂＯ_３基板の周波数温度係数が負であるのに対し、ＳｉＯ_２層の周波数温度係数は正の値である。従って、良好な周波数温度特性を有する弾性表面波装置を提供することができる。

さらに、ＬｉＮｂＯ_３基板のオイラー角が上述した表５に示したいずれかの範囲にあるため、共振特性やフィルタ特性をより一層高めることができる。

特に、ＬｉＮｂＯ_３基板のオイラー角が表６に示す範囲にあり、ＩＤＴ電極のＡｌ厚と、ＳｉＯ_２層の厚みが表６に示すようにオイラー角範囲と対応した特定の範囲とされている場合には、共振特性やフィルタ特性をより一層改善することができる。

また、第３の発明において、ＩＤＴ電極の規格化膜厚が０．０６〜０．１２の範囲とされている場合には、周波数温度特性をより一層改善することができる。

第３の発明において、ＳｉＯ_２層の規格化膜厚が０．２５〜０．３の範囲とされている場合には、同様に、周波数温度特性をより一層改善することができる。

本発明において、電極の上面と圧電基板の上面とが面一とされている場合には、絶縁物層の表面が、絶縁物層を通常の成膜方法により成膜したとしても、確実に平坦化することができる。なお、本発明においては、電極の上面と、圧電基板の上面とは、必ずしも面一とされる必要はない。電極の上面が圧電基板の上面から上方に多少突出していてもよく、あるいは圧電基板の上面から多少後退されていてもよい。

本発明において、溝の内角を４５°〜９０°の範囲、より好ましくは、５０°〜８０°の範囲とした場合には、ＩＤＴ電極の膜厚の如何に係わらず、溝の内角のばらつきによる電気機械結合係数の変化が小さいため、弾性表面装置の特性のばらつきを低減することができる。すなわち、製造に際して溝の内角が若干ばらついたとしても、特性の安定な弾性表面波装置を提供することができる。

図１は、（ａ）〜（ｆ）は、本発明の第１の実施例における弾性表面波装置の製造方法を説明するための各正面断面図である。 図２は、図１に示した実施例で得られる弾性表面波装置としての弾性表面波共振子の電極構造を示す模式的平面図である。 図３は、実施例及び比較例１の弾性表面波共振子において、電極膜厚を変化させた場合の電気機械結合係数の変化を示す図である。 図４は、実施例の弾性表面波共振子、比較例１，２の弾性表面波共振子において、電極膜厚を変化させた場合の反射係数の変化を示す図である。 図５は、（ａ）〜（ｄ）は、本発明の弾性表面波装置の製造方法の第２の例を説明するための各模式的正面断面図である。 図６は、実施例及び比較例１の弾性表面波共振子において、（０°，１２６°，０°）のＬｉＴａＯ₃基板を用い、Ａｌからなる電極の規格化膜厚及びＳｉＯ₂層の規格化膜厚を変化させた場合の反射係数の変化を示す図である。 図７は、実施例及び比較例１の弾性表面波共振子において、（０°，１２６°，０°）のＬｉＴａＯ₃基板を用い、Ａｌからなる電極の規格化膜厚及びＳｉＯ₂層の規格化膜厚を変化させた場合の電気機械結合係数の変化を示す図である。 図８は、実施例の弾性表面波装置において、ＬｉＴａＯ₃基板のオイラー角を種々異ならせ、Ａｌからなる電極の規格化膜厚を０．０６とし、ＳｉＯ₂層の規格化膜厚を種々変更した場合の周波数温度係数ＴＣＦの変化を示す図である。 図９は、実施例の弾性表面波装置において、ＬｉＴａＯ₃基板のオイラー角を種々異ならせ、Ａｌからなる電極の規格化膜厚を０．０８とし、ＳｉＯ₂層の規格化膜厚を種々変更した場合の周波数温度係数ＴＣＦの変化を示す図である。 図１０は、実施例の弾性表面波装置において、ＬｉＴａＯ₃基板のオイラー角を種々異ならせ、Ａｌからなる電極の規格化膜厚を０．１とし、ＳｉＯ₂層の規格化膜厚を種々変更した場合の周波数温度係数ＴＣＦの変化を示す図である。 図１１は、実施例の弾性表面波装置において、ＳｉＯ₂膜の規格化膜厚を０．１５とし、ＬｉＴａＯ₃基板のオイラー角のθと、Ａｌからなる電極の規格化膜厚を種々変化させた場合の共振周波数側における減衰定数の変化を示す図である。 図１２は、実施例の弾性表面波装置において、ＳｉＯ₂膜の規格化膜厚を０．２５とし、ＬｉＴａＯ₃基板のオイラー角のθと、Ａｌからなる電極の規格化膜厚を種々変化させた場合の共振周波数側における減衰定数の変化を示す図である。 実施例の弾性表面波装置において、ＳｉＯ₂膜の規格化膜厚を０．３５とし、ＬｉＴａＯ₃基板のオイラー角のθと、Ａｌからなる電極の規格化膜厚を種々変化させた場合の共振周波数側における減衰定数の変化を示す図である。 図１４は、実施例の弾性表面波装置において、ＳｉＯ₂膜の規格化膜厚を０．１５とし、ＬｉＴａＯ₃基板のオイラー角のθと、Ａｌからなる電極の規格化膜厚を種々変化させた場合の反共振周波数側における減衰定数の変化を示す図である。 図１５は、実施例の弾性表面波装置において、ＳｉＯ₂膜の規格化膜厚を０．２５とし、ＬｉＴａＯ₃基板のオイラー角のθと、Ａｌからなる電極の規格化膜厚を種々変化させた場合の反共振周波数側における減衰定数の変化を示す図である。 図１６は、実施例の弾性表面波装置において、ＳｉＯ₂膜の規格化膜厚を０．３５とし、ＬｉＴａＯ₃基板のオイラー角のθと、Ａｌからなる電極の規格化膜厚を種々変化させた場合の反共振周波数側における減衰定数の変化を示す図である。 図１７は、（ａ），（ｂ）は、Ａｌを主成分とする電極層とＡｌより耐電力性の高い電極層との多層構造で形成されたＩＤＴ電極の構造を示す各部分切欠断面図である。 図１８は、本発明の他の実施例としての２ポート型弾性表面波共振子の電極構造を示す模式的平面図である。 図１９は、本発明が適用される弾性表面波装置の電極構造の他の例として、ラダー型フィルタの電極構造を示す模式的平面図である。 図２０は、本発明が適用される弾性表面波装置の電極構造のさらに他の例としてのラチス型弾性表面波フィルタの電極構造を示す模式的平面図である。 図２１は、本発明の弾性表面波装置における溝の内角を説明するための模式的正面断面図である。 図２２は、弾性表面波装置の溝の内角及びＩＤＴ電極を構成しているＡｌからなる電極の規格化膜厚を変化させた場合の溝の内角Ｘが９０°のときの電気機械結合係数で規格化された電気機械結合係数の変化を示す図である。 図２３は、ＳｉＯ_２の厚みを０．２０λとし、かつ弾性表面波装置の溝の内角及びＩＤＴ電極を構成しているＡｌからなる電極の規格化膜厚を変化させた場合の溝の内角Ｘが９０°のときの電気機械結合係数で規格化された電気機械結合係数の変化を示す図である。 図２４は、θ＝１２０°とし、かつ弾性表面波装置の溝の内角及びＩＤＴ電極を構成しているＡｌからなる電極の規格化膜厚を変化させた場合の溝の内角Ｘが９０°のときの電気機械結合係数で規格化された電気機械結合係数の変化を示す図である。 図２５は、Ａｌからなる電極の規格化膜厚を０．０８とし、弾性表面波装置の溝の内角及びＬｉＴａＯ_３のオイラー角を変化させた場合の溝の内角Ｘが９０°のときの電気機械結合係数で規格化された電気機械結合係数の変化を示す図である。 図２６は、実施例の弾性表面波装置においてＬｉＮｂＯ_３基板のオイラー角を（０°，１７０°，０°）とし、Ａｌからなる電極規格化膜厚が０．０２、０．０６、０．１、０．１６の場合に対してＳｉＯ_２の規格化膜厚を変化させたときのＴＣＦの変化を示す図である。 図２７は、実施例の弾性表面波装置においてＬｉＮｂＯ_３基板のオイラー角を（０°，１０５°，０°）とし、ＳｉＯ_２の規格化膜厚を０．２、０．３、０．４の場合に対して、Ａｌからなる電極規格化膜厚を変化させたときの電気機械結合係数Ｋ^２の変化と、従来の弾性表面波装置の同条件における電気機械結合係数Ｋ^２の変化とを併記した図である。 図２８は、実施例の弾性表面波装置においてＬｉＮｂＯ_３基板のオイラー角を（０°，１０５°，０°）とし、ＳｉＯ_２の規格化膜厚を０．２、０．３、０．４の場合に対して、Ａｌからなる電極規格化膜厚を変化させたときの反射係数の変化と、従来の弾性表面波装置の同条件における反射係数の変化とを併記した図である。 図２９は、実施例の弾性表面波装置においてＬｉＮｂＯ_３基板のオイラー角を（０°，１３１°，０°）とし、ＳｉＯ_２の規格化膜厚を０．２、０．３、０．４の場合に対して、Ａｌからなる電極規格化膜厚を変化させたときの電気機械結合係数Ｋ^２の変化と、従来の弾性表面波装置の同条件における電気機械結合係数Ｋ^２の変化とを併記した図である。 図３０は、実施例の弾性表面波装置においてＬｉＮｂＯ_３基板のオイラー角を（０°，１３１°，０°）とし、ＳｉＯ_２の規格化膜厚を０．２、０．３、０．４の場合に対して、Ａｌからなる電極規格化膜厚を変化させたときの反射係数の変化と、従来の弾性表面波装置の同条件における反射係数の変化とを併記した図である。 図３１は、実施例の弾性表面波装置においてＬｉＮｂＯ_３基板のオイラー角を（０°，１５４°，０°）とし、ＳｉＯ_２の規格化膜厚を０．２、０．３、０．４の場合に対して、Ａｌからなる電極規格化膜厚を変化させたときの電気機械結合係数Ｋ^２の変化と、従来の弾性表面波装置の同条件における電気機械結合係数Ｋ^２の変化とを併記した図である。 図３２は、実施例の弾性表面波装置においてＬｉＮｂＯ_３基板のオイラー角を（０°，１５４°，０°）とし、ＳｉＯ_２の規格化膜厚を０．２、０．３、０．４の場合に対して、Ａｌからなる電極規格化膜厚を変化させたときの反射係数の変化と、従来の弾性表面波装置の同条件における反射係数の変化とを併記した図である。 図３３は、実施例の弾性表面波装置においてＬｉＮｂＯ_３基板のオイラー角を（０°，１７０°，０°）とし、ＳｉＯ_２の規格化膜厚を０．２、０．３、０．４の場合に対して、Ａｌからなる電極規格化膜厚を変化させたときの電気機械結合係数ｋ^２の変化と、従来の弾性表面波装置の同条件における電気機械結合係数ｋ^２の変化とを併記した図である。 図３４は、実施例の弾性表面波装置においてＬｉＮｂＯ_３基板のオイラー角を（０°，１７０°，０°）とし、ＳｉＯ_２の規格化膜厚を０．２、０．３、０．４の場合に対して、Ａｌからなる電極規格化膜厚を変化させたときの反射係数の変化と、従来の弾性表面波装置の同条件における反射係数の変化とを併記した図である。 図３５は、実施例の弾性表面波装置において、ＩＤＴ電極をＡｕで形成し、ＳｉＯ_２の規格化膜厚が０．３で、ＬｉＮｂＯ_３基板のオイラー角を変化させたときと、Ａｕ電極規格化膜厚を変化させたときの電気機械結合係数Ｋ^２の変化を示す図である。 図３６は、実施例の弾性表面波装置において、ＩＤＴ電極をＡｕで形成し、ＳｉＯ_２の規格化膜厚が０．３で、ＬｉＮｂＯ_３基板のオイラー角を変化させたときと、Ａｕ電極規格化膜厚を変化させたときの反射係数の変化を示す図である。

符号の説明

１…ＬｉＴａＯ₃基板
１ａ…上面
１ｂ…溝
２…フォトレジスト層
２Ａ…フォトレジストパターン
３…電極膜
４…ＳｉＯ₂
１１…弾性表面波共振子
１２，１３…反射器
２１…無機材料薄膜
２１Ａ…無機材料薄膜パターン
２２…フォトレジスト層
２２Ａ…フォトレジストパターン
３１…弾性表面波共振子フィルタ
３２…圧電基板
３３ａ，３３ｂ…ＩＤＴ電極
３４ａ，３４ｂ…反射器
４８…２ポート型弾性表面波共振子
４８ａ，４８ｂ…ＩＤＴ電極
４８ｃ，４８ｄ…反射器
４９ａ…ラダー型フィルタ
４９ｂ…ラチス型フィルタ
５１…Ｔｉ電極層
５２…第１の電極層
５３…基板
５４…ＳｉＯ₂層
５５…第２の電極層
６１…圧電基板
６１ａ…上方
６１ｂ…溝
６１ｃ…内底面
６１ｄ，６１ｅ…内側面

以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施例及び実験例を説明することにより、本発明を明らかにする。

図１及び図２を参照して、本発明の一実施例に係る弾性表面波装置の製造方法を説明する。

図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、先ず、ＬｉＴａＯ₃基板を用意する。

本実施例では、より具体的には、ＬｉＴａＯ₃基板１として、３６°回転Ｙ板Ｘ伝搬、オイラー角で（０°，１２６°，０°）のＬｉＴａＯ₃基板が用いられている。もっとも、オイラー角については、後述するように種々変更することができる。なお、オイラー角（φ，θ，ψ）のθ＝回転カット角＋９０°の関係や、（φ，θ，ψ）＝（６０°＋φ，−θ，ψ）＝（６０°−φ，−θ，１８０°−ψ）＝（φ，１８０°＋θ，１８０°−ψ）＝（φ，θ，１８０°＋ψ）の関係がある。

次に、ＬｉＴａＯ₃基板１の上面１ａ上に、全面にフォトレジスト層２を形成する。フォトレジスト層２としては、後で行われる反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）に耐えられる適宜のフォトレジスト材料を用いることができる。本実施例では、クリアラントジャパン社製、ポジレジスト、品番：ＡＺ−１５００を用いた。また、本実施例では、上記フォトレジスト層２の厚みを２μｍとした。

次に、フォトレジスト層を感光し、洗浄することにより、図１（ｂ）に示すように、フォトレジスト層２をパターニングし、フォトレジストパターン２Ａを形成した。このフォトレジストパターン２Ａでは、後でＩＤＴ電極が形成される部分においてフォトレジスト層が除去されている。

しかる後、反応性イオンエッチングを行い、図１（ｃ）に示すように、ＬｉＴａＯ₃基板１の上面１ａに所望の深さの複数本の溝１ｂを形成した。この所望の深さは、後で形成されるＩＤＴ電極の膜厚と同一の寸法である。もっとも、このエッチングの深さは、ＩＤＴ電極の膜厚の寸法よりも若干大きくともよく、小さくともよい。

次に、蒸着またはスパッタリングにより、Ａｌ膜を成膜した。その結果、図１（ｄ）に示すように、溝１ｂ内に、Ａｌ膜すなわち、電極膜３が充填された。なお、Ａｌ膜は、残存しているフォトレジストパターン２Ａの上面にも成膜されている。

しかる後、ＬｉＴａＯ₃基板をアセトン等の剥離溶液に浸漬し、上記フォトレジストパターン２Ａ及びフォトレジストパターン２Ａ上のＡｌ膜を除去した。このようにして、図１（ｅ）に示すように、電極膜３が溝１ｂに充填されており、上面がほぼ面一であるＬｉＴａＯ₃基板１を得た。

しかる後、図１（ｆ）に示すように、上面にＳｉＯ₂膜４を成膜した。ＳｉＯ₂膜の表面は、平坦化されている。これは、下地となるＬｉＴａＯ₃基板１の上面１ａと電極膜３の上面とがほぼ面一であり、ほぼ平坦化されているため、通常の成膜方法でＳｉＯ₂膜を成膜すると、ＳｉＯ₂膜の表面が確実に平坦化され得るからである。

なお、ＳｉＯ₂膜の成膜方法は、特に限定されず、印刷法、蒸着またはスパッタリングなどの適宜の方法により行われ得る。

なお、図１（ａ）〜（ｆ）では、電極部分のみを代表して説明することにより、本実施例の弾性表面波装置の製造方法を説明したが、より具体的には、このようにして、図２に平面図で示す１ポート型の弾性表面波共振子１１を得た。

なお、１ポート型弾性表面波共振子１１は、ＩＤＴ電極を構成している電極膜３の弾性表面波伝搬方向両側に反射器１２，１３を備えている。反射器１２，１３も、ＩＤＴ電極である電極膜３と同じ工程により形成される。
上述した図１（ａ）〜（ｆ）を用いて説明した本実施例の弾性表面波装置の製造方法、及び図２に平面図で示す１ポート型の弾性表面波共振子１１では、ＬｉＴａＯ_３基板を用いたが、ＬｉＮｂＯ_３基板を用いた場合でも同様に構成され得る。

（実験例１）
比較のために、特許文献１に記載の製造方法に従って得られたことを除いては、上記実施例と同様にして形成された複数種の弾性表面波共振子を以下の要領で作製した。なお、実験例１ではＬｉＴａＯ_３基板を用いた。

すなわち、上記実施例及び比較例の弾性表面波共振子として、電極膜厚を種々異ならせ、それぞれ複数種の弾性表面波共振子を得た。なお、ＳｉＯ₂膜の規格化膜厚Ｈ／λは０．２５とした。なお、本明細書において電極またはＳｉＯ₂膜の規格化膜厚は、膜厚をＨ、ＩＤＴの波長をλとしたときに、Ｈ／λで表わされる値である。上記のようにして作製された弾性表面波共振子の電気機械結合係数を測定した。結果を図３に示す。

図３の実線は実施例の結果を、破線は比較例の結果を示す。

図３から明らかなように、上記実施例によれば、比較例の弾性表面波共振子に比べて、同等以上の電気機械結合係数の得られることがわかる。特に、電極の規格化膜厚Ｈ／λが０．０６〜０．１２の範囲においては、比較例の弾性表面波共振子よりも電気機械結合係数が０．０３程度高められることがわかる。

（実験例２）
次に、上記実施例の弾性表面波共振子、比較例１の弾性表面波共振子に加えて、ＳｉＯ₂膜の表面が平坦ではない従来の弾性表面波共振子を比較例２の弾性表面波共振子として作製した。各弾性表面波共振子において、ＬｉＴａＯ₃基板のオイラー角及びＳｉＯ₂膜の規格化膜厚は図３に示した結果を得た場合と同様とした。

実験例２においても、電極の規格化膜厚Ｈ／λを種々異ならせ、それぞれ複数種の弾性表面波共振子を作製し、反射係数を求めた。結果を図４に示す。

図４から明らかなように、比較例１の弾性表面波共振子では、電極規格化膜厚を増加させた場合であっても、反射係数が高くならないことがわかる。これに対して、実施例の弾性表面波共振子では、電極規格化膜厚が増大するにつれて、反射係数が十分に大きくなっていくことがわかる。特に、ＳｉＯ₂膜表面が凹凸を有する、挿入損失が大きいという問題点を比較例２の弾性表面波共振子に比べても、電極膜厚の増大による反射係数の増大効果が大きいことがわかる。

従って、図３及び図４の結果から、上記実施例によれば、電気機械結合係数が十分大きく、かつ電極膜厚を増大させることにより、十分な大きさの反射係数を得られることがわかる。

（他の製造方法の例）
なお、上記実施例では、図１（ａ）〜（ｆ）に示す製造方法に従って弾性表面波共振子１１が作製されていたが、本発明の弾性表面波装置を得るための製造方法は、図１に示した製造方法に限定されるものではない。

図５（ａ）〜（ｄ）は、本発明の弾性表面波装置を製造するための第２の例を説明するための各略図的正面断面図である。

この製造方法では、図５（ａ）に示すように、先ず、ＬｉＴａＯ₃基板１上に、例えばＳｉＮやＺｎＯなどの無機材料からなる無機材料薄膜２１を形成する。次に、無機材料薄膜２１上全面に、フォトレジスト層２２を形成する。

しかる後、フォトレジスト層２２を露光・現像処理することにより、フォトレジスト層２２及びフォトレジスト層２２の下の無機材料薄膜２１をパターニングする。このようにして、図５（ｂ）に示すように、無機材料薄膜パターン２１Ａ及びフォトレジストパターン２２Ａが得られる。

しかる後、溶剤を用い、フォトレジストパターン２２Ａを除去する。このようにして、図５（ｃ）に示すように、圧電基板としてのＬｉＴａＯ₃基板１の上面に、無機材料薄膜パターン２１Ａが形成された構造を得ることができる。

しかる後、反応性イオンエッチングにより、図５（ｄ）に示すように、無機材料薄膜パターン２１Ａが形成されていない領域をエッチングする。このようにして、複数本の溝１ｂが形成される。

しかる後、蒸着またはスパッタリングにより、Ａｌ膜を成膜する。これによって、図１（ｄ）に示した構造と同様に、複数本の溝内にＡｌが充填され、電極膜が形成されるとともに、無機材料薄膜パターン２２Ａ上に電極膜が付着することとなる。しかる後、ＬｉＴａＯ₃基板を剥離溶液に浸漬し、上記無機材料薄膜パターン２１Ａ及びその上に残存している電極膜を剥離する。このようにして、図１（ｅ）に示した構造と、同様の構造を得ることができる。従って、次にＳｉＯ₂膜を成膜すれば、図１（ｆ）に示した構造と同様に、表面が平坦なＳｉＯ₂膜を形成することができる。

（実験例３）
次に、図２に示した弾性表面波共振子において、ＬｉＴａＯ₃基板のオイラー角を（０°，１２６°，０°）とし、Ａｌからなる電極の規格化膜厚Ｈ／λを種々異ならせ、さらにＳｉＯ₂膜の規格化膜厚を種々異ならせ、複数種の実施例の弾性表面波共振子を作製した。また、比較のために、前述した比較例１の弾性表面波共振子においても、同様に、電極規格化膜厚及びＳｉＯ₂の規格化膜厚を変化させ、複数種の弾性表面波共振子を作製した。このようにして得られた弾性表面波共振子の反射係数及び電気機械結合係数を求めた。結果を図６及び図７にそれぞれ示す。

図６及び図７において、実線は実施例の結果を、破線は比較例１の弾性表面波共振子の結果を示す。

図６から明らかなように、実施例の弾性表面波共振子では、比較例１の弾性表面波共振子に比べて、Ａｌからなる電極膜厚及びＳｉＯ₂膜の膜厚の如何に関わらず、より大きな反射係数の得られることがわかる。

また、図７から明らかなように、実施例の弾性表面波共振子では、ＳｉＯ₂膜の膜厚及びＡｌからなる電極の膜厚の如何に関わらず、比較例１の弾性表面波共振子と同等以上の電気機械結合係数の得られることもわかる。特に、ＳｉＯ₂膜の規格化膜厚Ｈ／λが０．３以上の領域においても、実施例によれば、十分な電気機械結合係数が得られることがわかる。

次に、様々なオイラー角のＬｉＴａＯ₃基板を用い、Ａｌからなる電極の規格化膜厚Ｈ／λを、０．０６、０．０８または０．１と異ならせ、様々な大きさの規格化膜厚を有するＳｉＯ₂膜を作製し、複数種の実施例の弾性表面波共振子を作製し、周波数温度係数ＴＣＦを測定した。結果を図８〜図１０に示す。

なお、ＴＣＦは次式で定義される。

ＴＣＦ＝（（８０℃における周波数）−（−２０℃における周波数））／（１００×（２５℃における周波数））

図８〜図１０の結果から、Ａｌからなる電極規格化膜厚の如何に関わらず、ＳｉＯ₂膜の膜厚を大きくすることにより、周波数温度係数ＴＣＦを負の値から正の値側へシフトさせ、さらに正の領域において大きくし得ることがわかる。これは、ＳｉＯ₂膜が正の周波数温度係数を有することによる。

また、図８〜図１０から、様々なオイラー角のＬｉＴａＯ₃基板を用いた場合、いずれの場合においても、ＳｉＯ₂膜の膜厚を増大させることにより、周波数温度係数を大きくすることができ、オイラー角の差による差がほとんどないことがわかる。そして、好ましくは、ＳｉＯ₂膜の規格化膜厚Ｈ／λを、０．１５〜０．４、より好ましくは０．２〜０．３５の範囲とすれば、周波数温度係数ＴＣＦの絶対値をそれぞれ１５ｐｐｍ／℃以下、及び１０ｐｐｍ／℃以下と小さくすることができ、良好な周波数温度特性の得られることがわかる。

次に、実施例の弾性表面波共振子において、使用するＬｉＴａＯ₃基板のオイラー角を種々変更し、さらに電極規格化膜厚及びＳｉＯ₂膜の規格化膜厚を種々変更し、複数種の弾性表面波共振子を作製した。得られた弾性表面波共振子の減衰定数αを測定した。結果を図１１〜図１６に示す。

なお、図１１〜図１３は、弾性表面波共振子の共振周波数における減衰定数αの変化を示し、図１４〜図１６は、反共振周波数における減衰定数αの変化を示す。従って、フィルタを構成した場合には、図１１〜図１３に示す減衰定数αを小さくすれば、フィルタ特性の通過帯域低域側における急峻性を高めることができる。また、図１４〜図１６に示されている減衰定数αを小さくすることができれば、フィルタの通過帯域高域側における急峻性を高め得ることがわかる。

図１１〜図１３から明らかなように、Ａｌからなる電極膜厚やＳｉＯ₂膜の膜厚にあまり影響されることなく、むしろＬｉＴａＯ₃基板のオイラー角のθを適切な範囲とすることにより、減衰定数αを著しく小さくし得ることがわかる。すなわち、図１１〜図１３から、フィルタの通過帯域低域側における急峻性を高めたい場合には、下記の表７に示すいずれかの範囲のオイラー角、より好ましくは表８に示すいずれかの範囲とすればよいことがわかった。

また、図１４〜図１６から明らかなように、フィルタ波形の高域側の急峻性を高める場合には、下記の表９に示すいずれかの範囲のオイラー角、より好ましくは表１０に示すいずれかの範囲を選択すればよいことがわかる。

なお、本発明においては、好ましくは、ＩＤＴ電極は、Ａｌを主成分とする電極層と、Ａｌよりも耐電力性の高い電極層との多層構造により形成される。図１７（ａ）及び（ｂ）は、このような多層構造のＩＤＴ電極を説明するための部分切欠断面図である。

図１７（ａ）では、Ａｌより耐電力性の高い電極層として膜厚５０ｎｍのＴｉ電極層５１上に、Ａｌを主成分とする電極層５２が形成されている。ここでは、電極層５２の厚みがＴｉ電極層５１の厚みよりも厚くされており、該電極層５２の上面は、基板５３の上面と面一とされている。なお、ＳｉＯ₂層５４が、基板５３及びＩＤＴ電極を覆うように形成されている。

また、図１７（ｂ）には、Ａｌより密度の高い第２の電極層としての膜厚５０ｎｍのＴｉ電極層５１上にＡｌを主成分とする電極層５２が形成されている。さらに、第１の電極層５２上に膜厚５０ｎｍのＴｉからなるもう一方の第２の電極層５５が形成されている。第２の電極層５５の上面が基板５３の上面と面一とされている。このように、ＩＤＴ電極は、２層あるいは３層以上の電極層を積層した積層膜からなるものであってもよい。また、本実施形態からも明らかなように、積層膜において、ＡｌまたはＡｌを主成分とする合金からなる第１の電極層に積層される、Ａｌよりも密度の高い第２の電極層は単層である必要は必ずしもなく、複数層であってもよい。さらに、複数層の第２の電極層を用いる場合、本実施形態のように、複数の第２の電極層間に第１の電極層を狭持してもよく、第１の電極層の片側にのみ第２の電極層を積層してもよい。

図１７（ａ），（ｂ）に示すように、ＩＤＴ電極を、ＡｌまたはＡｌを主成分とする第１の電極層とＡｌより密度の高い第２の電極層とを有する積層膜で形成することにより、ＩＤＴ電極と圧電基板との接合強度を高め、かつストレスマイグレーション等によるＩＤＴ電極の劣化を防ぎ、ＩＤＴ電極の耐電力性を向上することができる。

なお、図１７（ｂ）では、ＡｌまたはＡｌを主成分とする第１の電極層５２の上下にＴｉからなる第２の電極層５１，５５が積層されていたが、Ｔｉからなる第２の電極層をＡｌまたはＡｌを主成分とする一対の第１の電極層で挟み込む構造としてもよい。その場合にも、耐電力性を向上することができる。また、ＡｌまたはＡｌを主成分とする第１の電極層と、第２の電極層とを交互に積層し、４層以上の多層構造のＩＤＴ電極を形成してもよい。

なお、図１７（ａ），（ｂ）では、Ａｌより密度の高い第２の電極層としてＴｉからなる第２の電極層を示したが、Ｔｉ以外のＡｌより密度の高い金属である、Ｃｕ、Ｗ、Ｃｒなどの金属を用いてもよい。また、ＡｌＣｕのように、Ａｌと、Ａｌよりも密度の高い金属との合金を用いてもよく、さらに、ＮｉＣｒなどのようにＡｌよりも密度の高い複数の金属を主体とする合金を用いてもよい。これらの場合においても、上記実施形態の場合と同様の効果を得ることができる。

本発明は、様々な弾性表面波装置に適用することができる。このような弾性表面波装置の例を、図１８に示す。図１８は、２ポート型弾性表面波共振子４８を示す模式的平面図である。ここでは、ＩＤＴ４８ａ，４８ｂ、反射器４８ｃ，４８ｄが圧電基板上に形成されている。また、図１８に示す２ポート型弾性表面波共振子４８と同じ電極構造を用いて縦結合型弾性表面波共振子フィルタを構成してもよい。

さらに、図１９及び図２０は、それぞれ、ラダー型フィルタ及びラチス型フィルタの電極構造を示す模式的平面図である。図１９及び図２０に示すラダー型フィルタ４９ａ及びラチス型フィルタ４９ｂのような電極構造を圧電基板上に形成することにより、本発明に従ってラダー型フィルタ及びラチス型フィルタを構成することができる。

もっとも、本発明は、図１８〜図２０に示した電極構造を有する弾性表面波装置に限らず、様々な弾性表面波装置に適用することができる。

また、本発明に係る弾性表面波装置では、好ましくは、漏洩弾性波を用いた弾性表面波装置が構成される。特開平６−１６４３０６号公報には、Ａｕなどの重い金属からなる電極を有する弾性表面波装置であって、伝搬減衰がないラブ波を用いた弾性表面波装置が開示されている。ここでは、重い金属を電極として用いることにより、伝搬する弾性表面波の音速が基板の遅い横波バルク波よりも遅くされ、それによって漏洩成分がなくなり、非漏洩の弾性表面波としてのラブ波が利用されている。

本発明に係る弾性表面波装置が、圧電基板に設けられた複数本の溝に電極材料が充填されてＩＤＴ電極が形成されている。ここで、好ましくは、上記溝の内角は９０°以下、より好ましくは５０°〜８０°の範囲とされる。これを図２１及び図２２を参照して説明する。

図２１は、圧電基板に設けられた溝の内角を説明するための模式的正面断面図である。すなわち、圧電基板６１の上面６１ａに、複数本の溝６１ｂが形成されている。溝６１ｂは、内底面６１ｃと、内底面６１ｃと上面６１ａとを結ぶ一対の内側面６１ｄ，６１ｅとに囲まれている。この溝６１ｂ内に金属が充填されて、例えば図１（ｅ）に示したＩＤＴ電極３が形成される。ここで、溝６１ｂの内角Ｘとは圧電基板６１の上面６１ａと、内側面６１ｄまたは６１ｅとの成す角度であって、溝６１ｂ内に位置する角度である。なお、図１（ｅ）に示されている圧電基板１においては、溝の内角は９０°とされている。図２１では、内角Ｘは、図示のように、９０°よりも小さい角度とされている。

図２２は、第１の実施形態と同様にして、但し、ＬｉＴａＯ₃基板に様々な内角の溝を形成し、該溝内にＡｌからなるＩＤＴ電極を様々な厚みで形成した場合の電気機械結合係数の変化を示す図である。

また、図２２の縦軸は、溝の内角が９０°である場合の電気機械結合係数の値を基準として規格化した電気機械結合係数Ｋ²の値を示す。電気機械結合係数は必要上０．０４以上あることが求められている。他方、上記実施形態の弾性表面波装置、溝の内角が９０°の場合、電気機械結合係数は０．０５である。従って、図２２の電気機械結合係数が０．８以上であれば、電気機械結合係数は０．０４以上となることかわかる。図２２から明らかなように、溝の内角Ｘが４５°〜９０°の範囲であれば、すなわち９０°以下であれば、Ａｌの規格化膜厚が０．０４〜０．１２の範囲において、膜厚の如何に係わらず、電気機械結合係数が０．８７以上となり、充分な大きさの電気機械結合係数の得られることがわかる。

他方、弾性表面波装置の製造に際しては、製造上の理由により上記溝の内角Ｘにばらつきが生じることがある。しかしながら、図２２から明らかなように、溝の内角が９０°以下の範囲では、ＩＤＴ電極の膜厚の如何に係わらず、電気機械結合係数を充分な大きさとし得ることがわかる。そして、特に、溝の内角Ｘが６０°〜７０°付近において電気機械結合係数の極小値が存在しているため、溝の内角Ｘをこの極小値付近、すなわち５０°〜８０°付近に設定した場合には、溝の内角がばらついたとしても、電気機械結合係数のばらつきを非常に小さくし得ることがわかる。よって、製品としての弾性表面波装置の特性のばらつきを小さくし得ることがわかる。

なお、Ａｌだけでなく、Ａｌを主成分とする合金を用いてＩＤＴ電極を形成した場合や、前述したような積層膜からなるＩＤＴ電極を形成した場合においても、溝の内角Ｘが６０°〜７０°付近において、規格化電気機械結合係数の極小値が存在するため、同様に、溝の内角Ｘを９０°以下、より好ましくは５０°〜８０°の範囲とすることが望ましい。

また、図２３は、ＳｉＯ_２膜の膜厚を０．２λに変更したことを除いては、図２２と同様にして求められた溝の内角Ｘを変化させた場合の電気機械結合係数Ｋ^２の変化を示す図である。図２３から明らかなように、ＳｉＯ_２膜の規格化膜厚が０．２に変化された場合であっても、図２２の場合とほぼ同様の傾向があり、溝の内角５０〜８０°の範囲において、電気機械結合係数Ｋ^２のばらつきを小さくし得ることがわかる。

図２４は、オイラー角のθを１２６°から１２０°に変化させたことを除いては、図２２同様にして求められた、その内角Ｘと電気機械結合係数Ｋ^２との関係を示す図である。図２４から明らかなように、オイラー角のθが変化された場合であっても、図２２の場合と同様の傾向を示す、溝の内角Ｘが５０〜８０°の範囲では、電気機械結合係数Ｋ^２のばらつきが小さくなる点が存在することがわかる。

図２５は、ＩＤＴの膜厚を固定し、オイラー角のθを１２０°、１２６°及び１３２°とした場合の溝の内角に対する電気機械結合係数の変化を示す図である。図２５においても、図２２の場合と同様の傾向が示されており、溝の内角が５０〜８０°の範囲にある場合には、溝の内角がばらついたとしても、電気機械結合係数のばらつきを非常に小さくし得る点が存在することがわかる。

次に、圧電基板としてＬｉＮｂＯ_３基板を用いた弾性表面波装置の実施形態を説明する。図２に示した弾性表面波共振子においてＬＩＮｂＯ_３基板のオイラー角を種々異ならせ、Ａｌからなる電極の規格化膜厚を種々異ならせ、さらにＳｉＯ_２膜の規格化膜厚を種々異ならせ複数の実施例の弾性表面波共振子を作成した。また比較のために図３において比較例として論じたものと同様の構造の比較例をＬＩＮｂＯ_３基板を用いて作成した。

図２６はＬＩＮｂＯ_３基板のオイラー角を（０°，１７０°，０°）とし、Ａｌの規格化膜厚を０．０２、０．０６、０．１、０．１６としたときの、ＳｉＯ_２膜の規格化膜厚の変化に対するＴＣＦの変化を示したものである。図２６から明らかなようにＳｉＯ_２膜の規格化膜厚が０．２〜０．４の範囲にあるときは、ＴＣＦを±３０ｐｐｍ／℃の範囲にすることができるＡｌ電極の規格化膜厚が存在することがわかる。即ち、ＳｉＯ_２膜の規格化膜厚が小さいときはＡｌの規格化膜厚を小さくすれば良く、ＳｉＯ_２膜の規格化膜厚が大きいときはＡｌの規格化膜厚を大きくすれば良い。またＳｉＯ_２膜の規格化膜厚を０．２５〜０．３の範囲とすれば、Ａｌの規格化膜厚が０．０２〜０．１６の全ての範囲でＴＣＦを±３０ｐｐｍ／℃の範囲にすることができる。他のオイラー角においても、ＳｉＯ_２膜の規格化膜厚を上記の範囲とすることにより良好なＴＣＦを示す。

図２７はＬｉＮｂＯ_３基板のオイラー角を（０°，１０５°，０°）としたときのＳｉＯ_２膜の種々の規格化膜厚において、Ａｌの規格化膜厚を変化させたときの電気機械結合係数Ｋ^２の変化を、上記比較例と本実施例を併記して示した図である。

同様に図２８は、図２７と同じ条件での反射係数の変化を示す図である。
以降同様に、図２９及び図３０はオイラー角を（０°，１３１°，０°）、図３１及び図３２はオイラー角を（０°，１５４°，０°）、図３３及び図３４はオイラー角を（０°，１７０°，０°）としたことを除いては、図２７及び図２（の場合と同じ条件で、それぞれ、電気機械結合係数Ｋ^２の変化及び反射係数の変化を示す図である。

図２７、図２９、図３１、図３３によれば、Ａｌの規格化膜厚が０．０４以上の領域では本実施例の電気機械結合係数Ｋ^２はいずれも比較例に比較して大きくなっていることがわかる。また図２８、図３０、図３２、図３４によれば、反射係数は比較例に比較してほぼ同等の値を示していることがわかる。特にＡｌの規格化膜厚が大きい領域では、比較例に比較して電気機械結合係数Ｋ^２は十分大きく、また反射係数も大きくなるため好ましい。

オイラー角が（０°，８５°〜１２０°，０°）の範囲にあるときも図２７及び図２８に示した結果とほぼ同様の結果となり、（０°，９０°〜１１０°，０°）の範囲にあるときはより好ましい結果が得られた。また、オイラー角が（０°，１２５°〜１４１°，０°）の範囲にあるときも図２９及び図３０に示した結果とほぼ同様の結果となり、（０°，１２５°〜１３６°，０°）の範囲にあるときはより好ましい結果が得られた。オイラー角が（０°，１４５°〜１６４°，０°）の範囲にあるときも図３１及び図３２に示した結果とほぼ同様の結果となり、（０°，１４９°〜１５９°，０°）の範囲にあるときはより好ましい結果が得られた。オイラー角が（０°，１６０°〜１８０°，０°）の範囲にあるときも図３３及び図３４に示した結果とほぼ同様の結果となり、（０°，１６５°〜１７５°，０°）の範囲にあるときはより好ましい結果が得られた。

なお、本願発明者らは、ＬｉＮｂＯ_３基板を用いた実施形態の上記弾性表面波装置において、ＬｉＴａＯ_３基板を用いた前述した実施形態の弾性表面波装置の場合と同様に、図１（ｅ）に示されている溝６１ｂの内角Ｘを種々変化させた結果、内角が４５°〜９０°の範囲にある場合、電気機械結合係数が十分な大きさとなり、特に、５０°〜８０°の範囲に設定した場合には、さらに、電気機械結合係数のばらつきを非常に小さくし得ることを確かめた。すなわち、ＬｉＴａＯ_３基板を用いた場合と同様に、ＬｉＮｂＯ_３基板を用いた場合においても、上記溝の内角を上記特定の範囲とすることにより、同様に電気機械結合係数の改善、さらに電気機械結合係数のばらつきを小さくし得ることを確かめた。

また、本願発明者らはＬｉＮｂＯ_３に対してＡｌ電極以外の金属においても検討を行った、その結果を図３５及び図３６に示す。図３５は、上記実施形態の弾性表面波装置において、ＩＤＴ電極をＡｕで形成し、その上のＳｉＯ_２の規格化膜厚が０．３で、ＬｉＮｂＯ_３基板のオイラー角を変化させたときと、Ａｕ電極規格化膜厚を変化させたときの電気機械結合係数Ｋ^２の変化を示す図である。また、図３６は、上記実施形態の弾性表面波装置において、ＩＤＴ電極をＡｕで形成し、その上のＳｉＯ_２の規格化膜厚が０．３で、ＬｉＮｂＯ_３基板のオイラー角を変化させたときと、Ａｕ電極規格化膜厚を変化させたときの反射係数の変化を示す図である。いずれのオイラー角においてもＡｌと同等もしくはそれ以上の電気機械結合係数Ｋ^２が得られているのに加え、反射係数はＡｌの場合よりも大きな反射係数を得ることが出来る。図は省略するが、Ｃｕ，Ｎｉ，Ｍｏ，Ａｇ，Ｔａ，Ｗ等の金属においてもＡｕに近い電気機械結合係数Ｋ^２と反射係数が得られ、温度特性に優れ、電気機械結合係数Ｋ^２が大きく、反射係数が大きい弾性表面波素子を得ることが出来る。

Claims (19)

1. 複数本の溝が上面に形成されたＬｉＴａＯ_３基板と、
   前記溝にＡｌが充填されて形成されているＩＤＴ電極と、
   前記ＬｉＴａＯ_３基板及びＩＤＴ電極を覆うように形成されたＳｉＯ_２層とを備え、該ＳｉＯ_２層の上面が平坦とされており、
   弾性表面波の波長をλとして、
   前記ＬｉＴａＯ_３基板のオイラー角は下記の表１１に示すいずれかの範囲にあり、
   前記ＩＤＴ電極の膜厚は前記ＬｉＴａＯ_３基板のオイラー角と前記表１１に記載のオイラー角とが対応する位置に示されている範囲にあり、
   前記ＳｉＯ_２層の厚みは前記ＩＤＴ電極の膜厚と前記表１１に記載のＡｌ厚とが対応する位置に示されている範囲にあることを特徴とする、弾性表面波装置。
   

   
2. 前記ＬｉＴａＯ_３基板のオイラー角が下記の表１２に示すいずれかの範囲にあり、
   前記ＩＤＴ電極の膜厚は前記ＬｉＴａＯ_３基板のオイラー角と前記表１２に記載のオイラー角とが対応する位置に示されている範囲にあり、
   前記ＳｉＯ_２層の厚みは前記ＩＤＴ電極の膜厚と前記表１２に記載のＡｌ厚とが対応する位置に示されている範囲に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ＬｉＴａＯ_３基板と、
   前記溝にＡｌが充填されて形成されているＩＤＴ電極と、
   前記ＬｉＴａＯ_３基板及びＩＤＴ電極を覆うように形成されたＳｉＯ_２層とを備え、該ＳｉＯ_２層の上面が平坦とされており、
   弾性表面波の波長をλとして、
   前記ＬｉＴａＯ_３基板のオイラー角は下記の表１３に示すいずれかの範囲にあり、
   前記ＩＤＴ電極の膜厚は前記ＬｉＴａＯ_３基板のオイラー角と前記表１３に記載のオイラー角とが対応する位置に示されている範囲にあり、
   前記ＳｉＯ_２層の厚みは前記ＩＤＴ電極の膜厚と前記表１３に記載のＡｌ厚とが対応する位置に示されている範囲にあることを特徴とする、弾性表面波装置。
   

   
4. 前記ＬｉＴａＯ_３基板のオイラー角が下記の表１４に示すいずれかの範囲にあり、
   前記ＩＤＴ電極の膜厚は前記ＬｉＴａＯ_３基板のオイラー角と前記表１４に記載のオイラー角とが対応する位置に示されている範囲にあり、
   前記ＳｉＯ_２層の厚みは前記ＩＤＴ電極の膜厚と前記表１４に記載のＡｌ厚とが対応する位置に示されている範囲に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. 前記ＬｉＴａＯ_３基板のオイラー角は前記表１１と下記の表１５に示すオイラー角を共通して満たすいずれかの範囲である、請求項１に記載の弾性表面波装置。
   

   
6. 前記ＬｉＴａＯ_３基板のオイラー角は前記表１１と下記の表１６に示すオイラー角を共通して満たすいずれかの範囲である、請求項１に記載の弾性表面波装置。
   

   
7. 前記ＬｉＴａＯ_３基板のオイラー角は前記表１２と下記の表１７に示すオイラー角を共通して満たすいずれかの範囲である、請求項２に記載の弾性表面波装置。
   

   
8. 前記ＬｉＴａＯ_３基板のオイラー角は前記表１２と下記の表１８に示すオイラー角を共通して満たすいずれかの範囲である、請求項２に記載の弾性表面波装置。
   

   
9. 前記ＩＤＴ電極の上面と、前記ＬｉＴａＯ_３基板の上面とが面一とされている請求項１〜８のいずれか１項に記載の弾性表面波装置。
10. 前記溝は、内底面と、内底面と前記ＬｉＴａＯ_３基板の前記上面とを結ぶ一対の内側面とで囲まれており、前記内側面と前記圧電基板の上面とのなす前記溝の内角が４５°〜９０°の範囲にある、請求項１〜９のいずれか１項に記載の弾性表面波装置。
11. 複数本の溝が上面に形成されたＬｉＮｂＯ_３基板と、
    前記溝にＡｌが充填されて形成されているＩＤＴ電極と、
    前記ＬｉＮｂＯ_３基板及びＩＤＴ電極を覆うように形成されたＳｉＯ_２層とを備え、該ＳｉＯ_２層の上面が平坦とされており、
    弾性表面波の波長をλとして、
    前記ＩＤＴ電極の規格化膜厚が０．０４〜０．１６であり、
    前記ＳｉＯ_２層の規格化膜厚が０．２〜０．４であり、
    前記ＬｉＮｂＯ_３基板のオイラー角は下記の表１９に示すいずれかの範囲にあることを特徴とする、弾性表面波装置。
    

    
12. 前記ＬｉＮｂＯ_３基板のオイラー角は下記の表２０に示すいずれかの範囲にあることを特徴とする、請求項１１に記載の弾性表面波装置。
    

    
13. 前記ＩＤＴ電極の規格化膜厚が０．０６〜０．１２であることを特徴とする、請求項１１または１２に記載の弾性表面波装置。
14. 前記ＳｉＯ_２層の規格化膜厚が０．２５〜０．３であることを特徴とする、請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の弾性表面波装置。
15. 前記ＩＤＴ電極の上面と、前記ＬｉＮｂＯ_３基板の上面とが面一とされている、請求項１１〜１４のいずれか１項に記載の弾性表面波装置。
16. 前記溝は、内底面と、内底面と前記ＬｉＮｂＯ_３基板の前記上面とを結ぶ一対の内側面とで囲まれており、前記内側面と前記圧電基板の上面とのなす前記溝の内角が４５°〜９０°の範囲にある、請求項１１〜１５のいずれか１項に記載の弾性表面波装置。
17. 前記溝の内角が５０°〜８０°の範囲にある、請求項１０または１６に記載の弾性表面波装置。
18. 前記ＩＤＴ電極は、ＡｌとＡｌより密度の高い金属もしくは合金からなる密着層を設けた請求項１〜１７のいずれか１項に記載の弾性表面波装置。
19. 前記ＩＤＴ電極は、Ａｌより密度の高い金属からなる密着層を設けた請求項１〜７のいずれか１項に記載の弾性表面波装置。

Images