JPWO2009081647A1 - 弾性表面波装置 - Google Patents

Abstract

ＳｉＯ２膜の形成により、周波数温度特性の改善を図ることができ、しかも挿入損失の増大が生じ難く、電極の反射係数が十分な大きさとされ得るだけでなく、所望でない上記スプリアスを抑圧することが可能とされており、それによって、より一層良好な共振特性やフィルタ特性を得ることを可能とする弾性表面波装置を提供する。ＬｉＮｂＯ３基板１の上面１ａに複数本の溝１ｂが形成されており、溝１ｂ内にＰｔを主体とするＩＤＴ電極３が形成されており、ＬｉＮｂＯ３基板１の上面１ａ及びＩＤＴ電極３を覆うようにＳｉＯ２層４が形成されており、ＳｉＯ２層４の表面が平坦化されており、レイリー波による応答を利用しており、かつＬｉＮｂＯ３基板のオイラー角が、（０°±５°，２０８°〜２２８°，０°±５°°）の範囲内にある、弾性表面波装置１１。

Description

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

携帯電話などの移動体通信システムに用いられるデュプレクサ（ＤＰＸ）やＲＦフィルタでは、広帯域であることと良好な温度特性を有することとの双方が求められている。従来、ＤＰＸやＲＦフィルタとしては、弾性表面波装置が広く用いられている。

特に、これらの用途には、ＬｉＴａＯ_３やＬｉＮｂＯ_３などからなる圧電基板上に、ＩＤＴ電極を形成してなる弾性表面波装置が広く用いられている。ＬｉＴａＯ_３やＬｉＮｂＯ_３は、負の周波数温度係数ＴＣＦを有する。そこで、ＩＤＴ電極を被覆するように、圧電基板上に正の周波数温度係数を有するＳｉＯ_２膜を成膜することによって温度特性を改善する方法が知られている。

しかしながら、ＳｉＯ_２膜を形成した場合、ＩＤＴ電極の電極指が存在する部分と、存在しない部分との境界において、ＳｉＯ_２膜の表面に段差が生じざるを得なかった。そして、この段差によって形成される凹凸により、挿入損失が劣化するという問題があった。

下記の特許文献１には、このような問題を解決する方法として、ＩＤＴ電極の電極指間にＩＤＴ電極と膜厚が等しい第１絶縁物層を形成した後に、ＩＤＴ電極及び第１絶縁物層を覆うようにＳｉＯ_２膜を形成する方法が開示されている。第１絶縁層を形成することにより、ＳｉＯ_２膜の下地が平坦となるため、ＳｉＯ_２膜の表面が平坦化される。

特許文献１に記載の弾性表面波装置では、ＩＤＴ電極は、Ａｌよりも密度の大きい金属もしくは該金属を主成分とする合金からなる単層膜、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からなる膜と他の金属からなる膜とからなる積層膜により構成されており、ＩＤＴ電極の電極密度は、第１絶縁物層の１．５倍以上とされていた。

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

このような問題を解決するものとして、下記の特許文献２には、ＬｉＴａＯ_３またはＬｉＮｂＯ_３からなる圧電基板の上面に形成された複数本の溝に充填されたＡｌからなるＩＤＴ電極を有する弾性表面波装置が開示されている。特許文献２に記載の弾性表面波装置では、溝にＡｌを充填することにより、ＩＤＴ電極が形成されている。さらに、ＩＤＴ電極を覆うようにＳｉＯ_２膜が積層されている。従って、ＳｉＯ_２膜の下地が平坦化されているので、ＳｉＯ_２膜表面を平坦化することができる。

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

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

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

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

本発明は、複数本の溝が上面に形成された圧電基板と、前記溝内に形成されているＰｔを主体とするＩＤＴ電極と、前記圧電基板及びＩＤＴ電極を覆うように形成されており、上面が平坦であるＳｉＯ_２層とを備える弾性表面波装置において、前記圧電基板において励振されるレイリー波による応答が利用されており、前記圧電基板は、オイラー角が（０°±５°，２０８°〜２２８°，０°±５°）の範囲内にあるＬｉＮｂＯ_３基板であることを特徴とする。

Ｐｔは、弾性表面波装置のＩＤＴ電極を構成する電極として汎用されており、圧電基板に形成された溝にＰｔを主体とする金属を充填することにより、電極の反射係数を十分な大きさとすることができる。

ＩＤＴ電極は、Ｐｔを主体とする合金からなるものであってもよい。また、ＩＤＴ電極は、積層金属膜であってもよい。例えば、ＩＤＴ電極は、ＰｔまたはＰｔを主体とする合金からなる膜に、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｒ、ＮｉＣｒ、Ａｌ及びＡｌＣｕからなる群から選択した１種の金属を主体とする合金からなる膜が積層されている積層金属膜であって、全体としてＰｔを主体とするものであってもよい。

本発明に係る弾性表面波装置では、好ましくは、前記ＩＤＴ電極の膜厚を弾性表面波の波長λで規格化した規格化膜厚（％）、前記ＳｉＯ_２膜の膜厚を弾性表面波波長λで規格化した規格化膜厚（％）及びＬｉＮｂＯ_３のオイラー角（φ，θ，ψ）のθ（度）が、下記の表１に示す各組み合わせの範囲内とされている。

ＩＤＴ電極の規格化膜厚及びＳｉＯ_２膜の規格化膜厚並びにＬｉＮｂＯ_３のオイラー角が表１に示す各組み合わせの範囲内にある場合には、所望でないスプリアスを効果的に抑圧することができる。

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

（発明の効果）

本発明に係る弾性表面波装置では、圧電基板の上面に形成された複数本の溝内にＰｔを主体とするＩＤＴ電極が形成されており、圧電基板及びＩＤＴ電極を覆うようにＳｉＯ_２層が形成されており、かつＳｉＯ_２層の上面が平坦である。従って、ＳｉＯ_２層により、周波数温度係数を改善することができるとともに、ＳｉＯ_２膜の上面が平坦化されているので、ＳｉＯ_２膜の形成による挿入損失の増大が生じ難い。

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

図１は、本発明の一実施形態に係る弾性表面波装置の模式的正面断面図である。 図２は、本発明の一実施形態に係る弾性表面波装置の模式的平面図である。 図３（ａ）〜（ｅ）のそれぞれは、実施形態の弾性表面波装置の製造方法を説明するための各模式的正面断面図である。 図４は、オイラー角のθが２１６°のＬｉＮｂＯ_３基板を用い、電極の規格化膜厚ｈ／λ×１００（％）を変化させた場合のレイリー波の電気機械結合係数の変化を示す図である。 図５は、（０°，θ，０°）のオイラー角のＬｉＮｂＯ_３基板上に溝を形成し、規格化膜厚１．５（％）のＰｔからなるＩＤＴ電極を形成し、様々な膜厚のＳｉＯ_２層を形成した場合のレイリー波の電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２とオイラー角のθとの関係を示す図である。 図６は、（０°，θ，０°）のオイラー角のＬｉＮｂＯ_３基板上に溝を形成し、規格化膜厚１．５（％）のＰｔからなるＩＤＴ電極を形成し、様々な膜厚のＳｉＯ_２層を形成した場合のＳＨ波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＨ ^２とオイラー角のθとの関係を示す図である。 図７は、（０°，θ，０°）のオイラー角のＬｉＮｂＯ_３基板上に形成された溝内に規格化膜厚２％のＰｔからなるＩＤＴ電極を形成し、様々な膜厚のＳｉＯ_２層を形成した場合のレイリー波の電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２とオイラー角のθとの関係を示す図である。 図８は、（０°，θ，０°）のオイラー角のＬｉＮｂＯ_３基板上に形成された溝内に規格化膜厚２％のＰｔからなるＩＤＴ電極を形成し、様々な膜厚のＳｉＯ_２層を形成した場合のＳＨ波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＨ ^２とオイラー角のθとの関係を示す図である。 図９は、（０°，θ，０°）のオイラー角のＬｉＮｂＯ_３基板上に形成された溝内に規格化膜厚２．５％のＰｔからなるＩＤＴ電極を形成し、様々な膜厚のＳｉＯ_２層を形成した場合のレイリー波の電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２とオイラー角のθとの関係を示す図である。 図１０は、（０°，θ，０°）のオイラー角のＬｉＮｂＯ_３基板上に形成された溝内に規格化膜厚２．５％の，ＰｔからなるＩＤＴ電極を形成し、様々な膜厚のＳｉＯ_２層を形成した場合のＳＨ波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＨ ^２とオイラー角のθとの関係を示す図である。 図１１は、（０°，θ，０°）のオイラー角のＬｉＮｂＯ_３基板上に形成された溝内に規格化膜厚３％のＰｔからなるＩＤＴ電極を形成し、様々な膜厚のＳｉＯ_２層を形成した場合のレイリー波の電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２とオイラー角のθとの関係を示す図である。 図１２は、（０°，θ，０°）のオイラー角のＬｉＮｂＯ_３基板上に形成された溝内に規格化膜厚３％のＰｔからなるＩＤＴ電極を形成し、様々な膜厚のＳｉＯ_２層を形成した場合のＳＨ波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＨ ^２とオイラー角のθとの関係を示す図である。 図１３は、（０°，θ，０°）のオイラー角のＬｉＮｂＯ_３基板上に形成された溝内に規格化膜厚３．５％のＰｔからなるＩＤＴ電極を形成し、様々な膜厚のＳｉＯ_２層を形成した場合のレイリー波の電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２とオイラー角のθとの関係を示す図である。 図１４は、（０°，θ，０°）のオイラー角のＬｉＮｂＯ_３基板上に形成された溝内に規格化膜厚３．５％のＰｔからなるＩＤＴ電極を形成し、様々な膜厚のＳｉＯ_２層を形成した場合のＳＨ波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＨ ^２とオイラー角のθとの関係を示す図である。 図１５は、（０°，θ，０°）のオイラー角のＬｉＮｂＯ_３基板上に形成された溝内に規格化膜厚４％のＰｔからなるＩＤＴ電極を形成し、様々な膜厚のＳｉＯ_２層を形成した場合のレイリー波の電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２とオイラー角のθとの関係を示す図である。 図１６は、（０°，θ，０°）のオイラー角のＬｉＮｂＯ_３基板上に形成された溝内に規格化膜厚４％のＰｔからなるＩＤＴ電極を形成し、様々な膜厚のＳｉＯ_２層を形成した場合のＳＨ波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＨ ^２とオイラー角のθとの関係を示す図である。 図１７は、（０°，θ，０°）のオイラー角のＬｉＮｂＯ_３基板上に形成された溝内に規格化膜厚４．５％のＰｔからなるＩＤＴ電極を形成し、様々な膜厚のＳｉＯ_２層を形成した場合のレイリー波の電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２とオイラー角のθとの関係を示す図である。 図１８は、（０°，θ，０°）のオイラー角のＬｉＮｂＯ_３基板上に形成された溝内に規格化膜厚４．５％のＰｔからなるＩＤＴ電極を形成し、様々な膜厚のＳｉＯ_２層を形成した場合のＳＨ波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＨ ^２とオイラー角のθとの関係を示す図である。 図１９は、（０°，θ，０°）のオイラー角のＬｉＮｂＯ_３基板上に形成された溝内に規格化膜厚５％のＰｔからなるＩＤＴ電極を形成し、様々な膜厚のＳｉＯ_２層を形成した場合のレイリー波の電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２とオイラー角のθとの関係を示す図である。 図２０は、（０°，θ，０°）のオイラー角のＬｉＮｂＯ_３基板上に形成された溝内に規格化膜厚５％のＰｔからなるＩＤＴ電極を形成し、様々な膜厚のＳｉＯ_２層を形成した場合のＳＨ波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＨ ^２とオイラー角のθとの関係を示す図である。 図２１は、（０°，θ，０°）のオイラー角のＬｉＮｂＯ_３基板上に形成された溝内に規格化膜厚５．５％のＰｔからなるＩＤＴ電極を形成し、様々な膜厚のＳｉＯ_２層を形成した場合のレイリー波の電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２とオイラー角のθとの関係を示す図である。 図２２は、（０°，θ，０°）のオイラー角のＬｉＮｂＯ_３基板上に形成された溝内に規格化膜厚５．５％のＰｔからなるＩＤＴ電極を形成し、様々な膜厚のＳｉＯ_２層を形成した場合のＳＨ波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＨ ^２とオイラー角のθとの関係を示す図である。 図２３は、オイラー角（０°，θ，０°）のＬｉＮｂＯ_３基板上に形成された溝内に、規格化膜厚ｈ／λが２％となるようにＰｔ、Ａｕ、Ｃｕまたは，Ｔａからなる電極を形成した場合のオイラー角のθと、電極指１本当りの反射係数との関係を示す図である。 図２４は、オイラー角（０°，θ，０°）のＬｉＮｂＯ_３基板上に形成された溝内に、規格化膜厚ｈ／λが３％となるようにＰｔ、Ａｕ、Ｃｕまたは，Ｔａからなる電極を形成した場合のオイラー角のθと、電極指１本当りの反射係数との関係を示す図である。 図２５は、オイラー角（０°，θ，０°）のＬｉＮｂＯ_３基板上に形成された溝内に、規格化膜厚ｈ／λが４％となるようにＰｔ、Ａｕ、Ｃｕまたは，Ｔａからなる電極を形成した場合のオイラー角のθと、電極指１本当りの反射係数との関係を示す図である。 図２６は、オイラー角（０°，θ，０°）のＬｉＮｂＯ_３基板上に形成された溝内に、規格化膜厚ｈ／λが５％となるようにＰｔ、Ａｕ、Ｃｕまたは，Ｔａからなる電極を形成した場合のオイラー角のθと、電極指１本当りの反射係数との関係を示す図である。

符号の説明

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

以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。

図１は、本発明の一実施形態に係る弾性表面波装置の模式的正面断面図であり、図２は本実施形態の弾性表面波装置の模式的平面図である。

図２に示すように、弾性表面波装置１１は、ＬｉＮｂＯ_３基板１を有する。このＬｉＮｂＯ_３基板１の上面１ａには、図１に示す複数本の溝１ｂが形成されている。この溝１ｂに充填された金属によりＩＤＴ電極３が形成されている。

すなわち、ＩＤＴ電極３は、ＬｉＮｂＯ_３基板１の上面１ａとＩＤＴ電極３の上面とがほぼ面一となるように溝１ｂに埋め込まれたＰｔを主体とする金属により構成されている。

図２に示すように、ＩＤＴ電極３の表面波伝搬方向両側には、反射器１２，１３が配置されている。反射器１２，１３も、ＩＤＴ電極３と同様に、ＬｉＮｂＯ_３基板１の上面１ａに形成された複数本の溝に金属を充填することにより形成されている。従って、上記電極３及び反射器１２，１３が形成されたＬｉＮｂＯ_３基板１の上面は、平坦となっている。

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

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

本実施形態の弾性表面波装置１１の特徴は、利用する表面波としてレイリー波による応答を用いており、かつＬｉＮｂＯ_３基板のオイラー角が、（０°±５°°，２０８°〜２２８°，０°±５°）の範囲にあることにあり、それによって、メインのレスポンスの減衰極近傍に現れるスプリアスを効果的に抑圧することができる。

前述したように、特許文献２に記載の弾性表面波装置では、メインのレスポンスの減衰極近傍に大きなスプリアスが現れることがあった。そこで、本願発明者らは、この点についてさらに検討した結果、オイラー角が上記特定の範囲のＬｉＮｂＯ_３基板を用いることにより、このメインのレスポンスの減衰極近傍のスプリアスを効果的に抑圧できることを新たに見出した。すなわち、上記特定のオイラー角のＬｉＮｂＯ_３基板を用いることにより、上記スプリアスを抑圧し得ることは、このような効果が得られることを予想した上での実験に基づくものではなく、本願発明者らにより新たに見出されたものである。

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

オイラー角で（０°，２１６°，０°）のＬｉＮｂＯ_３基板をＬｉＮｂＯ_３基板１として用意し、図１及び図２に示したように、複数本の溝１ｂにＰｔを埋め込むことにより、ＩＤＴ電極３及び反射器１２，１３を形成し、さらにＳｉＯ_２層４を形成した。この場合において、電極膜厚を種々異ならせ、ＳｉＯ_２膜４の膜厚についてはｈ／λ＝２０％、２５％または３０％とした。このようにして得られた各弾性表面波装置におけるレイリー波の電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２とＩＤＴ電極３の膜厚との関係を図４に示す。

図４の横軸は、ＩＤＴ電極３の規格化膜厚ｈ／λ×１００（％）を示す。なお、ｈはＩＤＴ電極３の膜厚を、λはレイリー波の波長を示す。

図４から明らかなように、ＳｉＯ_２膜４の膜厚及びＩＤＴ電極３の規格化膜厚を特定の範囲とすることにより、レイリー波の電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２を大きくし得ることがわかる。

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

様々なオイラー角のＹカットＸ伝搬のＬｉＮｂＯ_３基板を用い、電極材料としてＰｔを用い、ＩＤＴ電極３の規格化膜厚ｈ／λ（％）を１．５％、２％、２．５％、３％、３．５％、４％、４．５％、５％または５．５％とし、ＳｉＯ_２層４の規格膜厚ｈ／λを１０％〜３５％の範囲で変化させた条件で、多数の弾性表面波装置を作製した。これらの弾性表面波装置について、レイリー波の電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２及びレイリー波のメインの応答に対してスプリアスとなるＳＨ波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＨ ^２を求めた。結果を図５〜図２２に示す。

図５は、ＰｔからなるＩＤＴ電極３の規格化膜厚（％）が１．５％である場合のレイリー波の電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２を示し、図６は、ＳＨ波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＨ ^２を示す。

図５及び図６から明らかなように、ＰｔからなるＩＤＴ電極３の規格化膜厚が１．５％である場合、オイラー角のθが、２０８°〜２２８°の範囲にあれば、レイリー波のメインの応答の電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２を、ＳｉＯ_２膜４の膜厚に関わらず、０．０８以上とし得、オイラー角のθが２０８°〜２２５°の範囲にあれば、ＳｉＯ_２膜４の膜厚に関わらず、スプリアスとなるＳＨ波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＨ ^２を、０．０２未満とし得ることが分かる。

また、図７及び図８は、ＰｔからなるＩＤＴ電極３の規格化膜厚ｈ／λが２％の場合のＳｉＯ_２膜の各規格化膜厚におけるレイリー波の電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２またはＳＨ波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＨ ^２とオイラー角のθとの関係を示す図である。

図９及び図１０は、ＰｔからなるＩＤＴ電極３の規格化膜厚が２．５％である場合のＳｉＯ_２膜の各規格化膜厚におけるレイリー波の電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２またはＳＨ波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＨ ^２とオイラー角のθとの関係を示す図である。

図１１及び図１２は、ＰｔからなるＩＤＴ電極３の規格化膜厚が３％である場合のＳｉＯ_２膜の各規格化膜厚におけるレイリー波の電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２またはＳＨ波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＨ ^２とオイラー角のθとの関係を示す図である。

図１３及び図１４は、ＰｔからなるＩＤＴ電極３の規格化膜厚が３．５％である場合のＳｉＯ_２膜の各規格化膜厚におけるレイリー波の電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２またはＳＨ波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＨ ^２とオイラー角のθとの関係を示す図である。

図１５及び図１６は、ＰｔからなるＩＤＴ電極３の規格化膜厚が４％である場合のＳｉＯ_２膜の各規格化膜厚におけるレイリー波の電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２またはＳＨ波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＨ ^２とオイラー角のθとの関係を示す図である。

図１７及び図１８は、ＰｔからなるＩＤＴ電極３の規格化膜厚が４．５％である場合のＳｉＯ_２膜の各規格化膜厚におけるレイリー波の電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２またはＳＨ波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＨ ^２とオイラー角のθとの関係を示す図である。

図１９及び図２０は、ＰｔからなるＩＤＴ電極３の規格化膜厚が５％である場合のＳｉＯ_２膜の各規格化膜厚におけるレイリー波の電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２またはＳＨ波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＨ ^２とオイラー角のθとの関係を示す図である。

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

図５〜図２２から明らかなように、ＰｔからなるＩＤＴ電極３の規格化膜厚が１．５％〜５．５％、ＳｉＯ_２膜４の規格化膜厚が１０〜３５％の範囲内であれば、ＳｉＯ_２膜４の膜厚に関わらず、オイラー角のθが、２０８〜２２８°の範囲内においてレイリー波の電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２が極大となる。レイリー波の電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２が最大となるオイラー角のθよりもオイラー角のθが小さくなると電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２が小さくなり、レイリー波の電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２が最大となるオイラー角のθよりもオイラー角のθが大きくなる場合も同様に、電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２が小さくなる傾向のあることがわかる。

なお、スプリアスとなるＳＨ波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＨ ^２は、逆に、オイラー角のθが２０５〜２２８°の範囲内で極小となる。従って、オイラー角のθを２０８〜２２８°の範囲とすることにより、電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２を大きくすると共に、電気機械結合係数Ｋ_ＳＨ ^２を小さくすることができることがわかる。

レスポンスの大きさを特に大きくし、特に良好な共振特性やフィルタ特性を得る観点からは、レイリー波のメインのレスポンスの電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２が０．０８以上であることが好ましい。図４〜図２２の結果から、電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２を０．０８以上とするためには、下記の表３に示すＩＤＴ電極３の膜厚、ＳｉＯ_２の膜厚及びオイラー角のθの組合せを選択すればよいことがわかる。

すなわち、表３に示すように、ＰｔからなるＩＤＴ電極の規格化膜厚（％）範囲に対して、ＳｉＯ_２膜の規格化膜厚（％）範囲と、表３の右端の欄に示されているオイラー角のθ（度）の範囲との組み合わせを選択すれば、利用するレイリー波のメインのレスポンスの電気機械結合係数を０．０８以上として十分な応答が得られ、しかもスプリアスの影響を効果的に抑圧し得ることがわかる。

また、スプリアスをより効果的に抑圧する観点からは、ＳＨ波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＨ ^２が０．０２未満であることが好ましい。図４〜図２２に示す結果から、ＳＨ波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＨ ^２が０．０２未満となる範囲は、下記の表４に示す各範囲内の組み合わせとすればよいことがわかる。

以上より、オイラー角のθを、２０８°〜２２８°の範囲とすれば、ＩＤＴ電極の規格化膜厚及びＳｉＯ_２の規格化膜厚を選択することにより、利用するレイリー波の電気機械結合係数Ｋ_Ｒ ^２を十分大きくすることができ、他方ＳＨ波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＨ ^２を小さくすることができ、従って、ＳＨ波に基づくスプリアスを効果的に抑圧することができることがわかる。

次に、Ｐｔを電極材料として用いた場合、Ａｕ、ＣｕまたはＴａを用いた場合に比べてＩＤＴ電極における反射係数を高めることができることを、具体的な実験結果に基づいて説明する。

図２３は、オイラー角で（０°，θ，０°）のＬｉＮｂＯ_３基板上に形成された溝に電極材料として各種の金属を規格化膜厚ｈ／λが２％となるように充填し、さらに、ＳｉＯ_２膜を規格化膜厚ｈ／λが２５％となるように積層した構造における電極指１本当りの反射係数とθとの関係を示す図である。また、図２４〜図２６は、それぞれ、電極の規格化膜厚を２％、３％、４％または５％としたことを除いては、図２３の場合と同様にして評価した結果、すなわち、各電極材料におけるオイラー角のθと、反射係数との関係を示す図である。

図２３〜図２６から明らかなように、オイラー角のθが２０８°〜２２８°の範囲において、電極の規格化膜厚ｈ／λが、２〜５％の範囲では、電極材料としてＰｔを用いることにより、Ａｕ、ＣｕまたはＴａを電極材料として用いた場合に比べて大きな反射係数が得られることがわかる。

なお、上記各実施形態では、（０°，θ，０°）のオイラー角のＬｉＮｂＯ_３基板を用いて実験を行ったが、オイラー角のφ及びψについては、０°に必ずしも限定されず、φ及びψのそれぞれが０°±５°の範囲すなわち−５°〜５°の範囲であれば、上記実験例と同様の結果が得られる。従って、本発明においては、ＬｉＮｂＯ_３基板のオイラー角は、（０°±５°，２０８°〜２２８°，０°±５°）の範囲であればよい。

また、上記各実施形態では、ＩＤＴ電極３は、Ｐｔにより形成されていたが、ＩＤＴ電極３の電極材料は、Ｐｔに限定されず、Ｐｔを主体とする金属であってもよい。また、ＩＤＴ電極３は、ＰｔまたはＰｔを主体とする合金からなる金属膜と、他の金属もしくは合金からなる金属膜とを含む積層金属膜であって、全体としてＰｔを主体とするものであってもよい。このような他の金属もしくは合金としては、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｒ、ＮｉＣｒ、ＡｌＣｕなどを挙げることができる。

Claims (4)

1. 複数本の溝が上面に形成された圧電基板と、
   前記溝内に形成されているＰｔを主体とするＩＤＴ電極と、
   前記圧電基板及びＩＤＴ電極を覆うように形成されており、上面が平坦であるＳｉＯ_２層とを備える弾性表面波装置において、
   前記圧電基板において励振されるレイリー波による応答が利用されており、前記圧電基板は、オイラー角が（０°±５°，２０８°〜２２８°，０°±５°）の範囲内にあるＬｉＮｂＯ_３基板であることを特徴とする弾性表面波装置。
2. 前記ＩＤＴ電極が、ＰｔまたはＰｔを主体とする合金からなる膜に、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｒ、ＮｉＣｒ、Ａｌ及びＡｌＣｕからなる群から選択された１種の金属を主体とする合金からなる膜が積層されている積層金属膜であって、全体としてＰｔを主体とする積層金属膜である、請求項１に記載の弾性表面波装置。
3. 前記ＩＤＴ電極の膜厚を弾性表面波の波長λで規格化した規格化膜厚（％）、前記ＳｉＯ_２膜の膜厚を弾性表面波波長λで規格化した規格化膜厚（％）及びＬｉＮｂＯ_３のオイラー角（φ，θ，ψ）のθ（度）が、下記の表１に示す各組み合わせの範囲内であることを特徴とする、請求項１または２に記載の弾性表面波装置。
   

   
4. 前記ＩＤＴ電極の膜厚を弾性表面波の波長λで規格化した規格化膜厚（％）、前記ＳｉＯ_２膜の膜厚を弾性表面波波長λで規格化した規格化膜厚（％）及びＬｉＮｂＯ_３のオイラー角（φ，θ，ψ）のθ（度）が、下記の表２に示す各組み合わせの範囲内であることを特徴とする、請求項３に記載の弾性表面波装置。
   

   

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