KR20180122007A

KR20180122007A - 탄성파 장치

Info

Publication number: KR20180122007A
Application number: KR1020187029988A
Authority: KR
Inventors: 아키라 콘노
Original assignee: 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼
Priority date: 2016-06-28
Filing date: 2017-06-22
Publication date: 2018-11-09
Also published as: KR102107393B1; JPWO2018003657A1; WO2018003657A1; CN109417371A; JP6624289B2; US10554193B2; US20190044495A1; CN109417371B

Abstract

레일리파 등의 탄성파의 고차 모드에 의한 스퓨리어스를 작게 할 수 있는 탄성파 장치를 제공한다.
소자기판으로서의 압전기판(2) 상에 IDT 전극(3) 및 절연막(6)이 마련되어 있는 탄성파 장치(1). IDT 전극(3)의 교차 영역 상에서 탄성파 전파 방향 일단을 제1 단부(3a), 타단을 제2 단부(3b)로 한 경우에, 제1 단부(3a) 및 제2 단부(3b)로부터 탄성파 전파 방향 중앙을 향함에 따라 절연막(6)의 두께가 얇아지거나 또는 두꺼워진다.

Description

탄성파 장치

본 발명은 IDT 전극을 덮도록 절연막이 마련되어 있는 탄성파 장치에 관한 것이다.

LiNbO₃ 기판을 전파하는 레일리파를 이용한 탄성파 장치가 여러가지 제안되어 있다. 하기의 특허문헌 1에 기재된 탄성파 장치에서는 LiNbO₃ 기판 상에 IDT 전극이 마련되어 있으며, IDT 전극을 덮도록 온도보상용의 산화규소막이 마련되어 있다. 특허문헌 1에 기재된 탄성파 장치에서는 산화규소막이 IDT 전극의 전극핑거 사이를 메우고 있고, 또한 IDT 전극의 상면을 덮도록 마련되어 있다. 산화규소막의 상면은 평탄화되어 있다.

국제공개공보 WO2005/034347

특허문헌 1에 기재된 탄성파 장치에서는 이용하는 탄성파가 레일리파이지만, 고차 모드도 여진(勵振)된다. 그리고, 이 고차 모드가 레일리파의 주파수의 1.2~1.3배 정도의 주파수 영역에 강하게 발생하는 경우가 있었다. 그 때문에, 레일리파의 고차 모드가 스퓨리어스(spurious)로서 문제가 되는 경우가 있었다. 또한, 레일리파에 한정하지 않고, IDT 전극을 덮도록 절연막이 마련되어 있는 구조에서는, 이용하는 탄성파의 모드뿐만 아니라 고차 모드가 여진되어 스퓨리어스로서 문제가 되는 경우가 있었다.

본 발명의 목적은 레일리파 등의 탄성파의 고차 모드의 스퓨리어스를 작게 할 수 있는 탄성파 장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명에 따른 탄성파 장치는 압전체층을 가지는 소자기판과, 상기 압전체층 상에 마련된 IDT 전극과, 상기 IDT 전극을 덮는 절연막을 포함하고, 상기 IDT 전극이 탄성파를 여진하는 영역인 교차 영역을 가지며, 상기 교차 영역의 탄성파 전파 방향에서의 일단을 제1 단부(端部), 타단을 제2 단부로 한 경우에, 상기 IDT 전극의 교차 영역 상에서 상기 IDT 전극의 상기 제1 단부 및 상기 제2 단부로부터 탄성파 전파 방향 중앙을 향함에 따라 상기 절연막의 두께가 얇아지거나 또는 두꺼워진다.

본 발명에 따른 탄성파 장치의 어느 특정한 국면에서는 상기 절연막이 상기 IDT 전극을 직접 덮는 유전체층이다.

본 발명에 따른 탄성파 장치의 또 다른 특정한 국면에서는 상기 절연막이 상기 탄성파 전파 방향에서 상기 압전체층의 상면에 대하여 경사져 있는 경사면을 가진다.

본 발명에 따른 탄성파 장치의 또 다른 특정한 국면에서는 상기 IDT 전극의 적어도 상기 교차 영역의 상방에서 상기 절연막의 두께가 상기 탄성파 전파 방향을 따라 연속적으로 변화되고 있다.

본 발명에 따른 탄성파 장치의 또 다른 특정한 국면에서는 상기 IDT 전극의 교차폭 방향에서의 상기 교차 영역의 일단을 제3 단부, 타단을 제4 단부로 한 경우에, 상기 제3 단부 및 상기 제4 단부로부터 교차폭 방향 중앙을 향함에 따라 상기 절연막의 두께가 얇아지거나 또는 두꺼워진다.

본 발명에 따른 탄성파 장치의 또 다른 특정한 국면에서는 상기 압전체층이 LiNbO₃으로 이루어진다.

본 발명에 따른 탄성파 장치의 또 다른 특정한 국면에서는 상기 LiNbO₃을 전파하는 레일리파를 이용하고 있다.

본 발명의 또 다른 특정한 국면에서는 상기 IDT 전극을 가지는 탄성파 공진자인 탄성파 장치가 제공된다.

본 발명의 또 다른 특정한 국면에서는 상기 IDT 전극을 복수개 가지는 세로결합 공진자형 탄성파 필터인 탄성파 장치가 제공된다.

본 발명에 따른 탄성파 장치에서는 레일리파 등의 탄성파의 고차 모드에 의한 스퓨리어스를 효과적으로 작게 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 탄성파 장치의 평면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 탄성파 장치의 정면단면도이며, 도 1 중의 A-A선을 따른 부분의 단면도이다.
도 3(a) 및 도 3(b)는 본 발명의 제1 실시형태 및 비교예의 탄성파 장치의 임피던스-주파수 특성 및 위상-주파수 특성을 각각 나타내는 도면이다.
도 4는 도 3(b)에 나타낸 위상-주파수 특성의 일부를 확대해서 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시형태에 따른 탄성파 장치의 정면단면도이다.
도 6(a) 및 도 6(b)는 제2 실시형태 및 비교예의 탄성파 장치의 임피던스-주파수 특성 및 위상-주파수 특성을 나타내는 도면이다.
도 7은 도 6(b)의 일부를 확대해서 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시형태에 따른 탄성파 장치의 정면단면도이다.
도 9는 본 발명에 적용될 수 있는 세로결합 공진자형 탄성파 필터의 평면도이다.
도 10은 실험예 1 및 비교예 1의 탄성파 장치의 임피던스-주파수 특성을 나타내는 도면이다.
도 11은 실험예 1 및 비교예 1의 탄성파 장치의 위상-주파수 특성을 나타내는 도면이다.
도 12는 실험예 2 및 비교예 2의 탄성파 장치의 임피던스-주파수 특성을 나타내는 도면이다.
도 13은 실험예 2 및 비교예 2의 탄성파 장치의 위상-주파수 특성을 나타내는 도면이다.
도 14는 실험예 3 및 비교예 3의 탄성파 장치의 임피던스-주파수 특성을 나타내는 도면이다.
도 15는 실험예 3 및 비교예 3의 탄성파 장치의 위상-주파수 특성을 나타내는 도면이다.
도 16은 실험예 4 및 비교예 4의 탄성파 장치의 임피던스-주파수 특성을 나타내는 도면이다.
도 17은 실험예 4 및 비교예 4의 탄성파 장치의 위상-주파수 특성을 나타내는 도면이다.
도 18은 도 1 중의 B-B선을 따른 부분의 단면도이다.
도 19는 도 1 중의 B-B선을 따른 부분의 변형예의 단면도이다.

이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명함으로써 본 발명을 분명히 한다.

또한, 본 명세서에 기재된 각 실시형태는 예시적인 것이며, 다른 실시형태 사이에서 구성의 부분적인 치환 또는 조합이 가능한 것을 지적해 둔다.

도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 탄성파 장치의 평면도이다. 도 2는 도 1 중의 A-A선을 따른 단면도이다.

탄성파 장치(1)는 소자기판으로서의 압전기판(2)을 가진다. 본 실시형태에서는, 압전기판(2)은 오일러각(0°, 38.5°, 0°)의 LiNbO₃ 기판으로 이루어진다. 단, 다른 압전 단결정이 이용되어도 된다.

또한, 압전기판(2)은 압전체층만으로 이루어지지만, 본 발명에서의 소자기판은 지지체나 절연막 등에 압전체층이 적층되어 있는 것이어도 된다.

압전기판(2) 상에 IDT 전극(3)이 마련되어 있다. IDT 전극(3)의 탄성파 전파 방향 양측에 반사기(4, 5)가 마련되어 있다. 그로써 1포트형의 탄성파 공진자가 구성되어 있다.

IDT 전극(3)은 복수의 금속막의 적층체이다. 즉, LiNbO₃ 기판 측으로부터 Pt막, Al막을 이 순서로 적층한 구조를 가진다.

IDT 전극(3) 및 반사기(4, 5)의 재료는 특별히 한정되지 않고, Au, Ag, Pt, W, Cu, Mo, Al 등의 적당한 금속 혹은 합금을 이용할 수 있다. 또한, Pt막이나 Al막의 상하면에는 얇은 밀착층이나 확산 방지층을 적층해도 된다. 밀착층이나 확산 방지층으로서는 Ti막, NiCr막, Cr막 등을 이용할 수 있다.

IDT 전극(3) 및 반사기(4, 5)를 덮도록 절연막(6)이 마련되어 있다. 절연막(6)은 산화규소로 이루어진다. 또한, 절연막(6)을 덮도록 피복층(7)이 마련되어 있다. 피복층(7)은 질화규소로 이루어진다.

상기 절연막(6)은 산화규소 외, SiON 등의 다른 절연 재료로 이루어지는 것이어도 된다. 또한, 피복층(7)에 대해서도 질화규소 이외의 재료에 의해 형성되어 있어도 된다.

절연막(6)은 산화규소로 이루어지기 때문에, 탄성파 장치(1)에서는 주파수 온도계수 TCF의 절대값을 작게 하는 것이 가능하게 되어 있다. 즉, 산화규소로 이루어지는 절연막(6)은 온도보상 작용을 완수한다. 단, 온도보상 기능을 가지지 않는 절연막을 이용해도 된다.

또한, 피복층(7)은 질화규소로 이루어지고, 그로써 내습성을 높이는 것이 가능하게 되어 있다.

IDT 전극(3)의 교차 영역에 있어서 IDT 전극(3)의 탄성파 전파 방향의 일단을 제1 단부(3a), 타단을 제2 단부(3b)로 한다. 또한, 교차 영역이란 전위가 다른 전극핑거끼리가 탄성파 전파 방향에서 겹쳐져 있는 영역을 말한다. 또한, 교차폭 방향이란 전극핑거가 연장되는 방향이다. 탄성파 장치(1)의 특징은, 제1 단부(3a)와 제2 단부(3b) 사이의 부분에서는 절연막(6)의 두께가 IDT 전극(3)의 탄성파 전파 방향에서 중앙을 향함에 따라 두꺼워지도록 절연막(6)의 두께가 변화되고 있는 것에 있다. 즉, 제1 단부(3a) 상 및 제2 단부(3b) 상에서의 절연막(6)의 두께 H보다도, IDT 전극(3)의 탄성파 전파 방향 중앙에서의 절연막(6)의 두께가 두꺼워진다.

한편, IDT 전극의 교차 영역의 교차폭 방향을 따르는 일단을 제3 단부(3c), 타단을 제4 단부(3d)로 한다. 또한, 교차폭 방향이란 전극핑거가 연장되는 방향이다. 도 18에 나타내는 바와 같이, 도 1 중의 B-B선을 따른 절단면에 있어서, 본 실시형태에서는 제3 단부(3c)와 제4 단부(3d)에서의 절연막(6)의 두께 H에 비해, 제3 단부(3c) 및 제4 단부(3d) 사이에서의 절연막 부분의 두께가 교차폭 방향에서 중앙을 향함에 따라 얇아진다.

또한, 절연막(6)의 두께는 교차폭 방향에서 변화되고 있지 않아도 된다. 단, 바람직하게는 교차폭 방향에서도, 절연막(6)의 두께가 변화되고 있는 것이 바람직하다. 그로써 고차 모드에 의한 스퓨리어스를 보다 한층 작게 할 수 있다. 또한, 도 19에 나타내는 바와 같이 도 1 중의 B-B선을 따른 부분의 절단면에 있어서, 절연막(6)이 탄성파 전파 방향과 직교하는 교차폭 방향에서 IDT 전극(3) 중앙에서 가장 두껍고, 교차폭 방향에서 외측에 따라 절연막(6)의 두께가 얇아져도 된다.

본 실시형태의 탄성파 장치(1)에서는 절연막(6)의 두께가 상기한 바와 같이 변화되고 있기 때문에, 레일리파를 이용한 경우, 고차 모드에 의한 스퓨리어스의 영향을 억제할 수 있다. 이것을 도 3(a), 도 3(b) 및 도 4를 참조해서 설명하기로 한다.

상기 실시형태의 탄성파 장치(1)에 있어서 IDT 전극 및 반사기의 설계 파라미터를 다음과 같이 했다.

전극핑거의 쌍의 개수=100쌍, 전극핑거 피치로 정해지는 파장 λ=5.0㎛.

IDT 전극의 제1 단부(3a)와 제2 단부(3b) 사이의 거리=500㎛.

반사기(4, 5)에서의 전극핑거의 개수= 각 20개.

IDT 전극(3) 및 반사기(4, 5)의 적층 구조는 하기의 표 1에 나타내는 바와 같이 했다.

피복층(7)으로서의 질화규소막의 막두께는 50㎚.

제1 단부(3a) 및 제2 단부(3b)에서의 절연막(6)의 두께 H=1680㎚.

본 실시형태에서는, 탄성파 전파 방향 중앙에서 압전기판(2)의 상면으로부터 절연막(6)의 상면까지의 거리인 절연막(6)의 두께 H를 1850㎚로 했다. 그리고, 제1 단부(3a) 및 제2 단부(3b)로부터 탄성파 전파 방향 중앙으로 감에 따라 두께가 순차 증가하도록 절연막(6)의 두께를 변화시켰다.

비교를 위해, 절연막(6)을 대신해서 두께가 1750㎚이며, 상면이 평탄한 절연막을 마련한 것을 제외하고는, 실시형태와 동일하게 하여 비교예의 탄성파 장치를 얻었다. 도 3(a), 도 3(b)는 본 실시형태의 탄성파 장치 및 비교예의 탄성파 장치의 임피던스-주파수 특성 및 위상-주파수 특성을 나타내는 도면이다. 도 4는 도 3(b)에 나타낸 위상-주파수 특성의 일부를 확대해서 나타내는 도면이다. 실선은 실시형태의 결과를, 파선은 비교예의 결과를 나타낸다. 도 3(a), 도 3(b) 및 도 4로부터 명확한 바와 같이, 이용하는 모드인 레일리파의 응답이 0.73㎓ 부근에 나타나 있다. 레일리파의 응답은, 실시형태와 비교예의 결과에서 거의 동일하다. 이에 비하여, 0.92㎓ 부근에 고차 모드에 의한 스퓨리어스가 나타나 있다. 그리고, 도 3(b)의 스퓨리어스가 나타나 있는 부분을 확대해서 나타내는 도 4로부터 명확한 바와 같이, 실시형태에 의하면 비교예에 비해, 고차 모드에 의한 스퓨리어스의 크기를 작게 할 수 있는 것을 알 수 있다. 이것은 절연막(6)에 있어서, 두께가 다른 절연막 부분이 존재하므로, 고차 모드의 응답이 분산되고 있기 때문이다. 즉, 도 4에 화살표 S1, S2로 나타내는 바와 같이, 실시형태에서는 고차 모드에 의한 복수의 응답이 얻어지는 것에 비해, 비교예에서는 큰 응답 S0만이 나타나 있다.

따라서, 탄성파 장치(1)에 의하면, 레일리파를 이용한 경우, 고차 모드에 의한 스퓨리어스의 영향을 효과적으로 억제할 수 있는 것을 알 수 있다.

도 5는 본 발명의 제2 실시형태에 따른 탄성파 장치의 정면단면도이다.

탄성파 장치(11)에서는 절연막(6A)이 IDT 전극(3)을 덮도록 마련되어 있다. 여기에서는 탄성파 전파 방향에 있어서, IDT 전극(3)의 제1 단부(3a) 및 제2 단부(3b)로부터 탄성파 전파 방향 중앙으로 감에 따라 절연막의 두께가 얇아진다. 제1 단부(3a) 및 제2 단부(3b)에서의 절연막(6)의 두께 H=1820㎚. 탄성파 전파 방향 중앙에서의 절연막(6)의 두께는 1650㎚로 했다. 제2 실시형태에서의 IDT 전극 및 반사기의 설계 파라미터는 상기의 실시형태 1의 경우와 같다.

IDT 전극의 제1 단부(3a)와 제2 단부(3b) 사이의 거리=500㎛.

반사기(4, 5)에서의 전극핑거의 개수=각 20개.

IDT 전극(3) 및 반사기(4, 5)의 적층 구조는 하기의 표 2에 나타내는 바와 같이 했다.

피복층(7)으로서의 질화규소막의 막두께는 50㎚.

도 6(a) 및 도 6(b)는 제2 실시형태 및 비교예의 탄성파 장치의 임피던스-주파수 특성 및 위상-주파수 특성을 나타내는 도면이다. 또한, 도 7은 도 6(b)의 일부를 확대해서 나타내는 도면이다. 도 6(a), 도 6(b) 및 도 7에서 실선은 제2 실시형태의 결과를 나타내고, 파선은 비교예의 결과를 나타낸다. 비교예는 도 3(a), 도 3(b) 및 도 4에 나타낸 비교예와 동일하다.

도 6(a), 도 6(b) 및 도 7로부터 명확한 바와 같이, 제2 실시형태에서도 고차 모드에 의한 스퓨리어스를 분산시킬 수 있고, 그로써 고차 모드 스퓨리어스를 작게 할 수 있는 것을 알 수 있다.

또한, 도 5에 나타내는 바와 같이 절단면에서 봤을 때, 절연막(6A)의 두께가 탄성파 전파 방향에서 직선적으로 변화되고 있어도 되지만, 곡선적으로 변화되고 있어도 된다. 또한, 반드시 탄성파 전파 방향에서 절연막의 두께가 연속적으로 변화되고 있지 않아도 된다.

또한, 상기의 실시형태에서는, 레일리파를 이용하는 경우에 레일리파의 고차 모드에 의한 스퓨리어스의 영향을 억제할 수 있는 것을 나타냈지만, 레일리파 이외를 이용하는 경우에도 고차 모드에 의한 스퓨리어스가 문제가 되는 경우가 있다. 이들의 고차 모드에 의한 스퓨리어스에 대해서도 동일한 방법으로 억제할 수 있는 것을 이하의 실험예 1~4에 의해 설명한다. 이하의 실험예 1~4가 본 발명의 실시예이며, 각각 비교예 1~4와 대비해서 설명한다.

(실험예 1)

압전기판으로서 오일러각 (0°, -5°, 0°)의 LiNbO₃ 기판을 이용했다. IDT 전극(3)으로서 Pt막 상에 Al막을 적층한 적층금속막을 이용했다. Pt막의 두께를 120㎚, Al막의 두께를 206㎚로 했다. 또한, IDT 전극(3)의 제1 단부(3a) 및 제2 단부(3b)에서의 절연막(6)으로서의 산화규소막의 두께 H를 2130㎚로 했다. 또한, 절연막(6)의 두께는 IDT 전극(3)의 탄성파 전파 방향 중앙에서 2450㎚로 했다.

IDT 전극(3)의 전극핑거의 쌍의 개수는 100쌍, 반사기의 전극핑거의 개수는 20개로 했다. IDT 전극(3)의 전극핑거 피치로 정해지는 파장은 5㎛로 했다. 피복층(7)으로서의 질화규소막의 막두께는 50㎚로 했다.

또한, 실험예 1에서는, 절연막(6)의 절단면은 도 2에 나타낸 제1 실시형태와 동일하게 했다.

비교를 위해, 산화규소막으로 이루어지는 절연막의 두께가 2250㎚이며, 상면이 평탄한 것을 제외하고는 상기 실험예 1과 동일하게 하여, 비교예 1의 탄성파 장치를 얻었다.

실험예 1 및 비교예 1에서는, 메인모드로서 러브파를 이용하고 있다.

도 10 및 도 11에 상기 실험예 1 및 비교예 1의 탄성파 장치의 임피던스 특성 및 위상특성을 각각 나타낸다. 도 10 및 도 11에서 실선이 실험예 1의 결과를, 파선이 비교예 1의 결과를 나타낸다.

도 10 및 도 11로부터 명확한 바와 같이, 비교예 1에 비해 실험예 1에 의하면, 0.91~0.94㎓ 부근에 나타나 있는 고차 모드 등이 억제되어 있는 것을 알 수 있다.

(실험예 2)

압전기판으로서 오일러각 (0°, -5°, 0°)의 LiNbO₃ 기판을 이용했다. IDT 전극(3)으로서 Pt막 상에 Al막을 적층한 적층금속막을 이용했다. Pt막의 두께를 120㎚, Al막의 두께를 206㎚로 했다. IDT 전극(3)의 전극핑거의 쌍의 개수, 전극핑거 피치로 정해지는 파장 및 반사기(4, 5)의 전극핑거의 개수는 실험예 1과 동일하게 했다.

또한, IDT 전극(3)의 제1 단부(3a) 및 제2 단부(3b)에서의 절연막(6)으로서의 산화규소막의 두께 H를 2370㎚로 했다. 또한, 절연막(6)의 두께는 IDT 전극(3)의 탄성파 전파 방향 중앙에서 2050㎚로 했다.

또한, 실험예 2에서는, 절연막(6)의 절단면은 도 5에 나타낸 제2 실시형태와 동일하게 했다. 질화규소로 이루어지는 피복층(7)의 두께는 50㎚로 했다.

비교를 위해, 산화규소막으로 이루어지는 절연막의 두께가 2250㎚이며, 상면이 평탄한 것을 제외하고는 상기 실험예 2와 동일하게 하여, 비교예 2의 탄성파 장치를 얻었다.

실험예 2 및 비교예 2에서는 메인모드로서 러브파를 이용하고 있다.

도 12 및 도 13에 상기 실험예 2 및 비교예 2의 탄성파 장치의 임피던스 특성 및 위상특성을 각각 나타낸다. 도 12 및 도 13에서 실선이 실험예 2의 결과를, 파선이 비교예 2의 결과를 나타낸다.

도 12 및 도 13으로부터 명확한 바와 같이, 비교예 2에 비해 실험예 2에 의하면, 0.91~0.94㎓ 부근에 나타나 있는 고차 모드 등이 억제되어 있는 것을 알 수 있다.

(실험예 3)

압전기판으로서 오일러각 (0°, 132°, 0°)의 LiTaO₃ 기판을 이용했다. IDT 전극(3)으로서 Pt막 상에 Al막을 적층한 적층금속막을 이용했다. Pt막의 두께를 200㎚, Al막의 두께를 206㎚로 했다. IDT 전극(3)의 전극핑거의 쌍의 개수, 전극핑거 피치로 정해지는 파장 및 반사기(4, 5)의 전극핑거의 개수는 실험예 1과 동일하게 했다.

실험예 3에서는, 절연막(6)의 절단면 구조는, 도 2에 나타낸 제1 실시형태와 동일하게 했다. 또한, IDT 전극(3)의 제1 단부(3a) 및 제2 단부(3b)에서의 절연막(6)으로서의 산화규소막의 두께 H를 2880㎚로 했다. 또한, 절연막(6)의 두께는 IDT 전극(3)의 탄성파 전파 방향 중앙에서 3200㎚로 했다. 또한, 질화규소막으로 이루어지는 피복층(7)의 두께는 50㎚로 했다.

비교를 위해, 산화규소막으로 이루어지는 절연막의 두께가 3000㎚이며, 상면이 평탄한 것을 제외하고는 상기 실험예 3과 동일하게 하여, 비교예 3의 탄성파 장치를 얻었다.

실험예 3 및 비교예 3에서는, 메인모드로서 SH파를 이용하고 있다.

도 14 및 도 15에 상기 실험예 3 및 비교예 3의 탄성파 장치의 임피던스 특성 및 위상특성을 각각 나타낸다. 도 14 및 도 15에서 실선이 실험예 3의 결과를, 파선이 비교예 3의 결과를 나타낸다.

도 14 및 도 15로부터 명확한 바와 같이, 비교예 3에 비해 실험예 3에 의하면, 0.83~0.86㎓ 부근에 나타나 있는 고차 모드 등이 억제되어 있는 것을 알 수 있다.

(실험예 4)

압전기판으로서 오일러각 (0°, 132°, 0°)의 LiTaO₃기판을 이용했다. IDT 전극(3)으로서 Pt막 상에 Al막을 적층한 적층금속막을 이용했다. Pt막의 두께를 200㎚, Al막의 두께를 206㎚로 했다. IDT 전극(3)의 전극핑거의 쌍의 개수, 전극핑거 피치로 정해지는 파장 및 반사기(4, 5)의 전극핑거의 개수는 실험예 1과 동일하게 했다.

실험예 4에서는, 절연막(6)의 절단면 구조는 제2 실시형태와 동일하게 했다. 또한, IDT 전극(3)의 제1 단부(3a) 및 제2 단부(3b)에서의 절연막(6)으로서의 산화규소막의 두께 H를 3120㎚로 했다. 또한, 절연막(6)의 두께는 IDT 전극(3)의 탄성파 전파 방향 중앙에서 2800㎚로 했다. 또한, 질화규소막으로 이루어지는 피복층(7)의 두께는 50㎚로 했다.

비교를 위해, 산화규소막으로 이루어지는 절연막의 두께가 3000㎚이며, 상면이 평탄한 것을 제외하고는 상기 실험예 4와 동일하게 하여, 비교예 4의 탄성파 장치를 얻었다.

실험예 4 및 비교예 4에서는 메인모드로서 SH파를 이용하고 있다.

도 16 및 도 17에 상기 실험예 4 및 비교예 4의 탄성파 장치의 임피던스 특성 및 위상특성을 각각 나타낸다. 도 16 및 도 17에서 실선이 실험예 4의 결과를, 파선이 비교예 4의 결과를 나타낸다.

도 16 및 도 17로부터 명확한 바와 같이 비교예 4에 비해 실험예 4에 의하면, 0.83~0.86㎓ 부근에 나타나 있는 고차 모드 등이 억제되어 있는 것을 알 수 있다.

도 8은 본 발명의 제3 실시형태에 따른 탄성파 장치의 정면단면도이다. 탄성파 장치(11A)에서는, 절연막(6B)이 IDT 전극(3)의 제1 단부(3a) 및 제2 단부(3b)로부터 탄성파 전파 방향 중앙에 감에 따라 두께가 두꺼워진다. 반사기(4) 및 반사기(5)의 외측의 복수개의 전극핑거 상에서는 절연막(6B)의 상면부분(6B1, 6B2)는 경사져 있지 않고, 압전기판(2)의 주면과 평행한 방향으로 연장되어 있다. 그리고, 상면 부분(6B1, 6B2)의 IDT 전극(3) 측단부로부터 제1 단부(3a) 및 제2 단부(3b)를 각각 향함에 따라 두께가 증가하는 경사면(6B3, 6B4)이 마련되어 있다. 이와 같이 IDT 전극(3)이 마련되어 있는 부분의 탄성파 전파 방향에 있어서 외측에서는, 경사면(6B3, 6B4)이 마련되어 있거나 평탄한 상면 부분(6B1, 6B2)이 마련되어 있어도 된다.

또한, 제1~제3 실시형태에서는, 탄성파 공진자에 대해 설명했지만, 도 9에 나타내는 세로결합 공진자형 탄성파 필터에 본 발명을 적용해도 된다. 세로결합 공진자형 탄성파 필터인 탄성파 장치(21)는 복수의 IDT 전극(22~26)을 가지고 있다. 이 경우, 복수의 IDT 전극(22~26)이 마련되어 있는 영역을 1개의 영역으로 하고, 상기 1개의 영역에서 탄성파 전파 방향 일단을 제1 단부, 타단을 제2 단부로 해서 절연막의 두께를 변화시키면 된다.

1, 11, 11A, 21: 탄성파 장치 2: 압전기판
3: IDT 전극 3a: 제1 단부
3b: 제2 단부 3c: 제3 단부
3d: 제4 단부 4, 5: 반사기
6, 6A, 6B: 절연막 6B1, 6B2: 상면 부분
6B3, 6B4: 경사면 7: 피복층
22~26: IDT 전극

Claims

압전체층을 가지는 소자기판과,
상기 압전체층 상에 마련된 IDT 전극과,
상기 IDT 전극을 덮는 절연막을 포함하고,
상기 IDT 전극이 탄성파를 여진(勵振)하는 영역인 교차 영역을 가지며,
상기 교차 영역의 탄성파 전파 방향에서의 일단을 제1 단부(端部), 타단을 제2 단부로 한 경우에, 상기 IDT 전극의 교차 영역 상에서 상기 IDT 전극의 상기 제1 단부 및 상기 제2 단부로부터 탄성파 전파 방향 중앙을 향함에 따라, 상기 절연막의 두께가 얇아지거나 또는 두꺼워지는 탄성파 장치.
제1항에 있어서,
상기 절연막이 상기 IDT 전극을 직접 덮는 유전체층인 탄성파 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 절연막이 상기 탄성파 전파 방향에서 상기 압전체층의 상면에 대하여 경사져 있는 경사면을 가지는 탄성파 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 IDT 전극의 적어도 상기 교차 영역의 상방에서 상기 절연막의 두께가 상기 탄성파 전파 방향을 따라 연속적으로 변화되고 있는 탄성파 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 IDT 전극의 교차폭 방향에서의 상기 교차 영역의 일단을 제3 단부, 타단을 제4 단부로 한 경우에, 상기 제3 단부 및 상기 제4 단부로부터 교차폭 방향 중앙을 향함에 따라 상기 절연막의 두께가 얇아지거나 또는 두꺼워지는 탄성파 장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 압전체층이 LiNbO₃으로 이루어지는 탄성파 장치.
제6항에 있어서,
상기 LiNbO₃을 전파하는 레일리파를 이용하고 있는 탄성파 장치.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 IDT 전극을 가지는 탄성파 공진자인 탄성파 장치.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 IDT 전극을 복수개 가지는 세로결합 공진자형 탄성파 필터인 탄성파 장치.