TW202310459A - 彈性波裝置 - Google Patents
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Abstract
[課題]提供一種能夠使用泛音而在6GHz以上之超高頻帶域中得到良好的特性之彈性波裝置。
[解決手段]係具備有壓電基板(11)、和以與壓電基板(11)相接的方式而被作設置之電極(12)、以及以與壓電基板(11)及/或電極(12)相接的方式而被作設置之音響多層膜(13),並構成為對於彈性表面波之共振特性中的泛音(overtone)作利用。電極(12),係具備有被設置在壓電基板(11)之其中一方之表面上的叉指電極(12a)。泛音之彈性表面波,較理想,係為音速9000m/s以上。音響多層膜(13),較理想,係將低音響阻抗膜(13a)與高音響阻抗膜(13b)交互作層積。
Description
本發明,係有關於彈性波裝置。
在主要被智慧型手機等所使用的700MHz~ 3GHz之頻率帶域中,係存在有接近80個的頻帶,而非常的擁擠。作為對於其之對策,在第5代移動通訊系統(5G)中,3.3GHz~4.9GHz之頻率帶域係逐漸被作使用,又,在其之下一代中,係計畫有使用6GHz以上之頻率帶域。
於先前技術中,在700MHz~3GHz之頻率帶域中,係使用有「使用有AlN或ScAlN之壓電薄膜之體聲波(FBAR;Film Bulk Acoustic Resonator)裝置(例如,參照非專利文獻1或2)」或「作為壓電基板或薄膜而使用有LiNbO
3結晶(LN)或LiTaO
3結晶(LT)之彈性表面波(SAW)裝置或縱波漏洩彈性波(LLSAW)之裝置(例如,參照非專利文獻3或4)」。在彈性表面波(SAW)裝置中,由於帶域係依存於所使用的壓電基板之機電耦合係數(耦合係數),因此,係一般性地使用有具備有在該帶域中所需要的耦合係數之LN或LT基板。
其中,在FBAR裝置中,由於AlN或ScAlN膜等係作c軸配向,因此,所使用的體波(bulk wave)之震動模式,係成為僅有厚度縱震動。此縱波之音速,係以(c33
D/密度)
1/2而被作表現(其中,c33
D係為彈性勁度常數(elastic stiffness constant)),激振頻率,係成為對於以「音速/(2×膜厚)」所表現之值而減去了由電極之質量負荷所致之頻率降低量後的頻率。因此,為了將激振頻率設為高頻,係必須要將壓電薄膜之膜厚極端地減薄。但是,作為壓電薄膜而使用有AlN或ScAlN者,係由於此些乃身為多晶薄膜,因此,在超高頻下之衰減係為大,而難以實現良好之特性。
又,在作為壓電基板而使用有LN或LT的彈性表面波(SAW)裝置中,頻率f,係基於基板之音速V、和叉指電極之周期(波長λ),而決定為f=V/λ。起因於在耐電力或製造工程中之參差,叉指電極之波長,係以1.2μm程度為極限,因此,基於其與所使用的基板之音速之間之關係,在高頻側,係以約3.2GHz之頻率為極限。
另外,當在像是藍寶石一般之高音速之基板上形成有如同ZnO一般之壓電膜時,因應於壓電膜之厚度,係被激振有基模之雷利波(Rayleigh wave)(0次)和其之高次模之妹澤波(Sezawa wave)(1次)或其之更高次模(2次、3次、・・・)之波,但是,其之高次模之頻率,係並非為基模之頻率的整數倍。另一方面,在體波之厚度震度中,除了基模之外,係被激振有具有約2倍、3倍・・・之整數倍之頻率(Harmonic頻率)的泛音(overtone)。如此這般,以下,係亦將以基模之約2倍、3倍・・而被激振的SAW,稱作泛音。
又,在後述之板波(plate wave)之中,非對稱藍姆波(Lamb wave)之0次模(A
0模)係會隨著基板厚度變薄而使音速變慢,但是,其之高次之1次模之A
1模,係相反的會變快,其之比,係依存於壓電基板之厚度而大幅度相異。並且,兩者係並非為整數倍的關係。如同上述之妹澤波一般,A
1模,係身為A
0模之高次模,而並非為泛音。
如同上述一般,在SAW裝置中,於高頻側係以約3.2GHz為極限,但是,在SAW以外,係被報告有使用有板波的3.2GHz以上之高頻裝置。於板波中,係存在有具有縱波成分和shear vertical(剪切垂直,SV)成分之位移之A
0模或A
1模或S
0模之藍姆波、和具有shear horizontal(剪切水平,SH)成分之SH
0模之SH型板波。此些之板波,係使基板內全體震動而傳導,其與集中於基板表面上而傳播的SAW係存在有大幅度的差異,板波與SAW係被相互區別地作利用。
當壓電基板之厚度係為波長之0.15倍以下時,在S
0模中,係能夠得到SAW之約1.5倍之6000m/s之高音速,在A
1模中,係能夠得到約3~6倍之12000~25000m/s之高音速,對於高頻化裝置之實現而言係為有利。因此,係使用0.34~0.48μm之LN或LT薄膜中的A
1模之基本波,而實現有4.5~6.3GHz之共振元件裝置(例如,參照非專利文獻5或6)。但是,此裝置,由於係在激振板波之壓電薄板上的IDT部之上、下部處均需要空洞,因此,在0.48μm以下之薄板的情況時,係有著機械性強度為弱之極大的課題。
因此,為了解決此一板波之機械性強度為弱之問題,係提案有:藉由以與壓電薄板相接的方式來使用音響多層膜,而具有在壓電薄板之下部處並不需要設置空洞之構造,並且激振A
1模、S
0模、SH
0模之板波之基模者(例如,參照非專利文獻7或專利文獻1),或者是使用有SH
0模板波之基模者(例如,參照專利文獻2)。又,係亦提案有使用LN或LT並且使用有LLSAW之基模者(例如,參照專利文獻3)。
[先前技術文獻]
[非專利文獻]
[非專利文獻1]John D. Larson III et al.,“Power Handling and Temperature Coefficient Studies in FBAR Duplexers for the 1900 MHz PCS Band”,Proc. IEEE Ultrason. Symp.,2000,p.869-874
[非專利文獻2]Keiichi Umeda et al.,“PIEZOELECTRIC PROPERTIES OF ScAlN THIN FILMS FOR PIRZO-MEMS DEVICES”,Proc. MEMS(Taipei,Taiwan),2013,p.20-24,
[非專利文獻3]M. Kadota,Y. Ishii,T. Shimatsu,M. Umoto,and Shuji Tanaka,“Suprious-Free,Near-Zero-TCF Hetero Acoustic Layer(HAL) SAW Resonators Using LiTaO
3Thin Plate on Quartz”,Proc. IEEE Ultrason. Symp.,2018,6J-2
[非專利文獻4]T
.Kimura,Y. Kishimoto,M. Omura and K. Hashimoto,“3.5 GHz longitudinal leaky surface acoustic wave resonator using a multilayered waveguide structure for high acoustic energy confinement”,Jpn. J. Appl. Phys.,2018,vol. 57,07LD15
[非專利文獻5]M. Kadota,T. Ogami,K. Yamamoto,H. Tochishita,and Y. Negoro,“High frequency Lamb Wave Device composed of MEMS Structure using LiNbO
3Thin Filmand Air Gap”,IEEE trans. Ultrason. Ferroelec. Freq. Cont.,2010,vol.57,No.11,p.2564-2571
[非專利文獻6]N. Assila,M. Kadota,and S. Tanaka,“High Frequency Resonator Using A
1Mode Lamb Wave in LiTaO
3Plate”,IEEE trans. Ultrason. Ferroelec. Freq. Cont.,2019,vol. 66,No. 9,p. 1529-1535
[非專利文獻7]T. Kimura,K. Daimon,T. Ogami and M. Kadota,“S
0Mode Lamb Wave Resonators Using Thin Plate LiNbO
3and Acoustic Quarter-Wave Multilayers”,Jpn. J. Appl. Phys.,2013,vol. 52,07HD03
[非專利文獻8]清水康敬,「LiTaO
3基板彈性表面波傳播之方位特性」、音響學會誌、1980年、vol.36、p.140-145
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利第5648695號公報
[專利文獻2]國際公開WO2016/047255號
[專利文獻3]日本特開2018-182615號公報
[發明所欲解決之課題]
在如同非專利文獻1以及2中所記載一般之FBAR裝置中,係有著「在6GHz以上之超高頻帶域中,無法得到阻抗比為大的良好之特性」的問題。又,如同在非專利文獻3或4中所記載一般,先前技術之使用有彈性表面波(SAW)或縱波漏洩彈性波(LLSAW)之裝置,係存在有「若是身為在壓電薄膜上形成有叉指電極(IDT)之構造,則係僅會激振基模,就算是身為將壓電薄膜與支持基板作組合或者是將音響多層膜與支持基板作組合之構造,也不會激振出具有基模之整數倍之頻率的泛音,高頻側之頻率,係以共振頻率而具有3.5GHz之極限」的問題。
在專利文獻1所記載之裝置中,係存在有下述之問題:亦即是,A
1模板波,雖係具備有基於基模之反共振頻率所決定的15500m/s之音速,但是,該音速,係身為A
1模板波之基模之音速,而並非為泛音之音速。又,在非專利文獻5、6、7所記載之裝置中,無關於方位角、基板厚度地,LiNbO
3(LN)或LiTaO
3(LT)之S
0模之音速係成為6000~7000m/s,但是,係仍存在有下述之問題:亦即是,此係並非為使用有泛音者。另外,關於在非專利文獻1以及2中所記載之SH
0模板波裝置,雖然並未針對其之音速有所記載,但是,在非專利文獻5、6、7所記載之裝置中,無關於方位角、基板厚度地,LN或LT之SH
0模板波之音速係成為約4000m/s。
在專利文獻3所記載之裝置中,係使用0.05、0.06、0.08波長厚度之Al電極,而激振LLSAW,但是,係有著在該Al電極之厚度下係無法激振出大的泛音之問題。另外,在專利文獻3所記載之裝置中,LLSAW之基模之音速係成為約6000m/s。
本發明,係為注目於此種課題所進行者,其目的,係在於提供一種能夠使用泛音而在6GHz以上之超高頻帶域中得到良好的特性之彈性波裝置。
[用以解決問題的手段]
為了達成上述目的,本發明之彈性波裝置,係具備有壓電基板、和以與前述壓電基板相接的方式而被作設置之電極、以及以與前述壓電基板及/或前述電極相接的方式而被作設置之音響多層膜,並構成為對於彈性表面波之共振特性中的泛音(overtone)作利用。
本發明之彈性波裝置,係藉由音響多層膜,而能夠激振彈性表面波之基模之頻率之約整數倍(約2倍、約3倍、・・・)之泛音。又,藉由對於電極之厚度或壓電基板之種類、音響多層膜之各層之厚度作調整,係能夠得到具有大的阻抗比之彈性表面波之泛音。本發明之彈性波裝置,係藉由對於此泛音作利用,而能夠在6GHz以上之超高頻帶域中得到阻抗比為大之良好的特性。此泛音之彈性表面波,例如,係相當於音速為9000m/s以上,依存於情況,係會相當於10000m/s以上。
另外,於此,彈性波裝置之阻抗比(Impedance ratio),係身為在共振頻率fr下之共振阻抗Zr與在反共振頻率fa下之反共振阻抗Za之間之比[20×log(Za/Zr)]。又,彈性波裝置之頻寬(Bandwidth),係為(fa-fr)/fr。
在本發明之彈性波裝置中,較理想,前述音響多層膜,係將低音響阻抗膜與高音響阻抗膜交互作層積。特別是,較理想,前述音響多層膜,係具備有將低音響阻抗膜與高音響阻抗膜交互連續地作3層以上20層以下之層積的音響膜。又,於此情況,較理想,前述音響多層膜之各低音響阻抗膜以及各高音響阻抗膜之中之至少3層的各厚度,係分別為前述彈性表面波之0.012波長~0.118波長、0.105波長~0.2波長、或者是0.216波長~0.275波長。又,更理想,係身為0.015波長~0.117波長、0.105波長~0.19波長或者是0.22波長~0.27波長。又,再更理想,係身為0.02波長~0.12波長、0.114波長~0.172波長或者是0.225波長~0.26波長。又,再更理想,係身為0.03波長~0.082波長。進而,更理想,在前述音響多層膜之低音響阻抗膜以及高音響阻抗膜之組合之中,其中一方之膜之厚度,係為0.012波長~0.118波長、或是0.02波長~0.12波長、或者是0.03波長~0.082波長。藉由此,係能夠有效率地激振彈性表面波之泛音。
在本發明之彈性波裝置中,較理想,前述音響多層膜之各低音響阻抗膜及/或各高音響阻抗膜,係由包含有Mg合金、SiO
2、SiOF、Al、Y、Si、Ge、Ti、ZnO、Si
xN
y、AlN、SiC、Al
2O
3、Ag、ZrO
2、Hf、Cu、TiO
2、Cr、Ni、Au、Ta、Mo、Pt以及W之中之至少1者之膜或者是包含有此些之中之至少1者的氧化膜、氮化膜、碳化膜或碘化膜所成,其中,x以及y係為正的實數。除此之外,低音響阻抗膜,係只要是由相較於相鄰之高音響阻抗膜而音響阻抗為較小者而成即可。另外,在本發明之彈性波裝置中,各低音響阻抗膜以及各高音響阻抗膜之在縱波下的音響阻抗Zl以及在橫波下的音響阻抗Zs,係分別以(密度×c33)
1/2以及(密度×c44)
1/2而被作表現(c33、c44係為彈性勁度常數)。所使用之2個的音響膜之中之Z1為較小者或者是Zs為較小者,係身為低音響阻抗膜,較大者,係身為高音響阻抗膜。
在本發明之彈性波裝置中,較理想,前述壓電基板,係由LiNbO
3或LiTaO
3之單晶所成。於此情況,係易於激振彈性表面波之泛音。
本發明之彈性波裝置,為了得到大的阻抗比,較理想,前述電極,係由被設置在前述壓電基板之其中一方之表面上的叉指電極所成,前述音響多層膜,係以與前述壓電基板之另外一方之表面相接的方式而被作設置,前述壓電基板,係由LiNbO
3結晶所成,歐拉角(Euler angles)係為(-30°~30°,60°~103°,-15°~15°)以及(90°±6°,90°±6°,-20°~48°)之其中一者,或者是與此些之其中一者為結晶學性等價的歐拉角。又,於此情況,更理想,壓電基板,歐拉角(Euler angles)係為(-30°~30°,72°~97°,-15°~15°)以及(90°±6°,90°±6°,-10°~43°)之其中一者,或者是與此些之其中一者為結晶學性等價的歐拉角。又,於此情況,又更理想,壓電基板,歐拉角(Euler angles)係為(-30°~30°,78°~92°,-6°~6°)以及(90°±6°,90°±6°,-2°~33°)之其中一者,或者是與此些之其中一者為結晶學性等價的歐拉角。
本發明之彈性波裝置,為了得到大的阻抗比,較理想,前述電極,係具備有被設置在前述壓電基板之其中一方之表面上的叉指電極、和以覆蓋前述壓電基板之另外一方之表面的方式而被作設置之懸浮電極,前述音響多層膜,係以與前述懸浮電極之和前述壓電基板相反側之表面相接的方式而被作設置,前述壓電基板,係由LiNbO
3結晶所成,歐拉角(Euler angles)係為(-30°~30°,64°~98°,-15°~15°)以及(90°±6°,90°±6°,-4°~56°)之其中一者,或者是與此些之其中一者為結晶學性等價的歐拉角。又,於此情況,更理想,壓電基板,歐拉角(Euler angles)係為(-30°~30°,68°~95°,-15°~15°)以及(90°±6°,90°±6°,-2°~52°)之其中一者,或者是與此些之其中一者為結晶學性等價的歐拉角。又,於此情況,又更理想,壓電基板,歐拉角(Euler angles)係為(-30°~30°,72°~92°, -15°~15°)以及(90°±6°,90°±6°,25°~50°)之其中一者,或者是與此些之其中一者為結晶學性等價的歐拉角。另外,懸浮電極,係亦可被與叉指電極之單側之電極或者是本發明之彈性波裝置以外之其他之共通電極作連接。
當此壓電基板係為由LiNbO
3結晶所成之情況時,壓電基板之厚度,較理想,係為前述彈性表面波之0.002~5波長,更理想,係為1.2波長以下,又更理想,係為0.02~0.3波長。於此情況,係能夠得到更大的阻抗比。
本發明之彈性波裝置,為了得到大的阻抗比,較理想,前述電極,係由被設置在前述壓電基板之其中一方之表面上的叉指電極所成,前述音響多層膜,係以與前述壓電基板之另外一方之表面相接的方式而被作設置,前述壓電基板,係由LiTaO
3結晶所成,歐拉角(Euler angles)係為(-30°~30°,55°~100°,-15°~15°)、(90°±6°,90°±6°,-5°~61°)以及(90°±6°,90°±6°,83°~93°)之其中一者,或者是與此些之其中一者為結晶學性等價的歐拉角。又,於此情況,更理想,壓電基板,歐拉角(Euler angles)係為(-30°~30°,61°~95°,-15°~15°)、(90°±6°,90°±6°,15°~55°)以及(90°±6°,90°±6°,85°~91°)之其中一者,或者是與此些之其中一者為結晶學性等價的歐拉角。又,於此情況,更理想,壓電基板,歐拉角(Euler angles)係為(-30°~30°,70°~89°,-15°~15°)以及(90°±6°,90°±6°,23°~38°)之其中一者,或者是與此些之其中一者為結晶學性等價的歐拉角。
本發明之彈性波裝置,為了得到大的阻抗比,較理想,前述電極,係具備有被設置在前述壓電基板之其中一方之表面上的叉指電極、和以覆蓋前述壓電基板之另外一方之表面的方式而被作設置之懸浮電極,前述音響多層膜,係以與前述懸浮電極之和前述壓電基板相反側之表面相接的方式而被作設置,前述壓電基板,係由LiTaO
3結晶所成,歐拉角(Euler angles)係為(-30°~30°,65°~94°,-15°~15°)以及(90°±6°,90°±6°,-4°~56°)之其中一者,或者是與此些之其中一者為結晶學性等價的歐拉角。又,於此情況,更理想,壓電基板,歐拉角(Euler angles)係為(-30°~30°,69°~91°,-15°~15°)以及(90°±6°,90°±6°,-2°~52°)之其中一者,或者是與此些之其中一者為結晶學性等價的歐拉角。又,於此情況,又更理想,壓電基板,歐拉角(Euler angles)係為(90°±6°,90°±6°,25°~50°)之其中一者,或者是與此些之其中一者為結晶學性等價的歐拉角。另外,懸浮電極,係亦可被與叉指電極之單側之電極或者是本發明之彈性波裝置以外之其他之共通電極作連接。
當壓電基板係為由LiTaO
3結晶所成之情況時,壓電基板之厚度,較理想,係為前述彈性表面波之0.002~2.4波長,更理想,係為1波長以下,又更理想,係為0.02~0.25波長。於此情況,係能夠得到更大的阻抗比。
在本發明之彈性波裝置中,較理想,前述叉指電極,若是將金屬化(metallization)比設為MR,並將前述彈性表面波之波長設為λ,則係為密度為1800kg/m
3以上未滿6000kg/m
3、厚度為(0.01λ~0.045λ)×0.5/MR或(0.1λ~0.21λ)×0.5/MR,或者是密度為6000kg/m
3以上未滿10000kg/m
3、厚度為(0.01λ~0.033λ)×0.5/MR或(0.06λ~0.2λ)×0.5/MR,或者是密度為10000kg/m
3以上未滿15000kg/m
3、厚度為(0.008λ~0.03λ)×0.5/MR或(0.055λ~0.19λ)×0.5/MR,或者是密度為15000kg/m
3以上未滿25000kg/m
3、厚度為(0.005λ~0.02λ)×0.5/MR或(0.062λ~0.165λ)×0.5/MR。於此情況,係能夠得到更大的阻抗比。另外,叉指電極(IDT)之金屬化比(MR),係為沿著彈性表面波之傳播方向而將「叉指電極之電極指之寬幅F」除以「電極指之周期(λ)之一半(電極指之寬幅F與電極指間之間隙G之和)後的比例,而為MR=F/(F+G)=2×F/λ。又,叉指電極之電極指之周期(波長)λ,係成為與所利用的彈性表面波之波長相等。
於此,歐拉角(φ、θ、ψ),係為右手座標系,並為對於壓電基板之切斷面與彈性波之傳播方向作表現者。亦即是,係相對於構成壓電基板之結晶和LT或LN之結晶軸X、Y、Z,而以Z軸作為旋轉軸來將X軸以逆時針旋轉來作φ之旋轉,而得到X’軸。接著,以該X’軸作為旋轉軸而使Z軸以逆時針旋轉來作θ之旋轉,而得到Z’軸。此時,將Z’軸作為法線,而將包含有X’軸之面設為壓電基板之切斷面。又,係將以Z’軸作為旋轉軸並使X’軸以逆時針旋轉來作了ψ之旋轉後的方向,設為彈性波之傳播方向。又,係將起因於此些之旋轉而Y軸進行移動所得到的與X’軸以及Z’軸相垂直之軸,設為Y’軸。
藉由如此這般地而定義出歐拉角,若依據非專利文獻8,則在隸屬於三方晶系3m點群之LN、LT中,下述之關係係成立。
例如,40°旋轉Y板X方向傳播,係以歐拉角而被表現為(0°、130°、0°),40°旋轉Y板90°X方向傳播,係以歐拉角而被表現為(0°、130°、90°)。另外,在將壓電基板以所期望之歐拉角而作切出時,相對於歐拉角之各成分,係會有發生最大為±0.5°程度之誤差的可能性。關於彈性波之特性,關連於(φ、θ、ψ)之歐拉角之中之φ、ψ,±5°程度之偏差係幾乎不會導致有任何的特性差。又,相對於歐拉角(0°、θ、0°),(0°、θ+360°、0°),係身為以歐拉角而言為等價之面。另一方面,(0°、θ+180°、0°),雖然與(0°、θ、0°)以歐拉角而言係並非為等價之面,但是,係成為基板之表背面的關係。但是,在彈性波裝置中,由於表面與背面係展現有相同之特性,因此,於此,係將基板之表背面之關係的方位亦視為等價之面。
[發明之效果]
若依據本發明,則係可提供一種能夠使用泛音而在6GHz以上之超高頻帶域中得到良好的特性之彈性波裝置。
以下,根據圖面以及實施例,針對本發明之實施形態作說明。
圖1~圖27,係對於本發明之實施形態之彈性波裝置作展示。
如同圖1中所示一般,彈性波裝置10,係構成為對於彈性表面波之共振特性之中之泛音作利用,並具備有壓電基板11和電極12和音響多層膜13以及支持基板14。
如同圖1(a)中所示一般,壓電基板11,係由LiNbO
3之單晶(LN)或者是LiTaO
3之單晶(LT)而成。電極12,係由叉指電極(IDT)12a而成,並藉由光微影工程等而被形成於壓電基板11之其中一方之表面上。叉指電極12a,電極指之周期(波長)λ,係成為與所利用的基模以及泛音之彈性表面波之波長相等。另外,以下,波長(λ),係代表電極指之周期(波長)、亦即是所利用的基模以及泛音之彈性表面波之波長。
音響多層膜13,係被貼附在壓電基板11之與IDT相反側之表面上。音響多層膜13,係從壓電基板11之側起,朝向其之相反側而將低音響阻抗膜13a與高音響阻抗膜13b交互作層積。又,較理想,音響多層膜13,係具備有將低音響阻抗膜13a與高音響阻抗膜13b交互連續地作3層以上20層以下之層積的音響膜。在圖1(a)所示之具體性的其中一例中,最為接近壓電基板11之層,係為低音響阻抗膜13a,低音響阻抗膜13a與高音響阻抗膜13b係被交互地連續作6層的層積。
各低音響阻抗膜13a以及高音響阻抗膜13b,係由包含有於表1或表2中所示之材料之至少一者的膜所成。另外,表1中之Zl,係身為彈性表面波之縱波之音響阻抗,c33,係身為彈性勁度常數,表2中之Zs,係身為彈性表面波之橫波之音響阻抗,c44,係身為彈性勁度常數。又,表1中以及表2中之Si
xN
y之x以及y,係為正的實數。又,關於是表1之Zl、表2之Zs之何者為對於音響阻抗有所影響一事,係依存於SAW之位移。亦即是,在縱波成分為多之SAW中,係依存於Zl,在SH成分為多之SAW中,係依存於Zs。
各低音響阻抗膜13a,係由相較於相鄰之高音響阻抗膜13b而音響阻抗為較小者而成。各低音響阻抗膜13a,係可由相同之物所成,亦可由相異之物所成。又,各高音響阻抗膜13b,亦同樣的,係可由相同之物所成,亦可由相異之物所成。
支持基板14,係以將音響多層膜13包夾於自身與壓電基板11之間的方式,而被貼附在音響多層膜13之與壓電基板11相反側之面上。支持基板14,係以支持壓電基板11和電極12、音響多層膜13的方式而被作設置。在圖1(a)所示之具體性的其中一例中,支持基板14,係由Si基板所成,但是,除此之外,係亦可由玻璃基板或水晶基板、氧化鋁基板、藍寶石基板、鍺基板等所成。另外,在圖1(a)中,雖係在與音響多層膜相反側之壓電基板之表面上被設置有IDT,但是,IDT係亦可被設置在壓電基板與音響多層膜之間。
另外,如同圖1(b)中所示一般,彈性波裝置10,係亦可具備有被設置在壓電基板11與音響多層膜13之間之懸浮電極(亦會有被稱作短路電極的情形)12b。懸浮電極12b,係可為由與叉指電極12a相同之材料所成,亦可為由相異之材料所成。又,在圖1(b)中,雖係在與音響多層膜相反側之壓電基板之表面上被設置有IDT,並在壓電基板與音響多層膜之間被設置有懸浮電極,但是,IDT係亦可被設置在壓電基板與音響多層膜之間,懸浮電極係亦可被設置在與音響多層膜相反側之壓電基板之表面上。另外,懸浮電極12b,係亦可被與叉指電極12a之單側之電極或者是彈性波裝置10以外之其他之共通電極作連接。
接下來,針對作用作說明。
彈性波裝置10,係藉由音響多層膜13,而能夠激振彈性表面波之基模之頻率之約整數倍(約2倍、約3倍、・・・)之泛音。又,藉由對於電極12之厚度或壓電基板11之種類、音響多層膜13之各層之厚度作調整,係能夠得到具有大的阻抗比之彈性表面波之泛音。彈性波裝置10,係藉由對於此泛音作利用,而能夠在6GHz以上之超高頻帶域中得到阻抗比為大之良好的特性。
[先前技術之彈性波裝置]
針對現今已被實用化的「於42°YX LT膜51之表面上,作為叉指電極(IDT)52而設置有Al電極(波長1.2μm、厚度0.08波長)之圖2(a)中所示之SAW共振元件50」,而求取出了頻率特性。將其結果展示於圖2(b)中。如同圖2(b)中所示一般,基模(0次)之頻率,係為3.2GHz,頻寬係為3.6%、阻抗比係為65dB。又,在17.2GHz處,雖係辨認到有5倍多的似乎是泛音之小的回應(response),但是,係確認到了此並非為能夠作使用的程度。
[本發明之實施例]
求取出了當將在圖1(a)中所示之彈性波裝置10設為「將叉指電極12a設為波長1.2μm、厚度0.1波長之Cu電極,並將壓電基板11設為歐拉角為(90°,90°,35°)之LT(厚度為0.2波長),將音響多層膜13設為將由SiO
2膜而成之低音響阻抗膜13a(厚度為0.25波長)與由Ta膜而成之高音響阻抗膜13b(厚度為0.25波長)交互地總計作了6層之層積者,並且將支持基板14設為Si基板」時之頻率特性。將其結果展示於圖3(a)中。如同圖3(a)中所示一般,在3.8GHz處係確認到有SAW之基模,在2GHz、5.1GHz、6.3GHz、8.2GHz處係確認到有寄生波(spurious)和其之諧波之大的回應。又,在11GHz處,係確認到有0次模之約3倍的泛音之回應。另外,5.1GHz之回應,係身為音速6100m/s之LLSAW。又,以下,係將歐拉角(φ、θ、ψ)單純以(φ、θ、ψ)來作表現。
接著,求取出了當將在圖1(b)中所示之彈性波裝置10設為「將叉指電極12a設為厚度0.1波長之Cu電極,並將壓電基板11設為(90°,90°,42.5°)之LN(厚度為0.2波長),並包夾著懸浮電極12b(厚度為0.01波長)之Al電極,而將音響多層膜13設為將由SiO
2膜而成之低音響阻抗膜13a(厚度為0.05波長)與由Ta膜而成之高音響阻抗膜13b交互地總計作了6層之層積者,並且將支持基板14設為Si基板」時的「使高音響阻抗膜13b之Ta膜之厚度在0.05波長~0.23波長之間作了變化」時之頻率特性。將其結果展示於圖3(b)中。
如同圖3(b)中所示一般,當Ta膜之厚度為0.05波長時,係確認到了:中心頻率3GHz近旁之特性係為基模,10GHz近旁之特性係為約3倍之泛音(圖中之「O3」),12GHz之特性係為約4倍之泛音(圖中之「O4」),15GHz近旁之特性係為約5倍之泛音(圖中之「O5」)。又,係亦確認到了,在約3倍之泛音與約4倍之泛音之間,係存在有1個的特性(以下,係設為A特性)。當Ta膜之厚度為0.115波長時,係確認到了:約3倍之泛音的頻率係變低,回應係變小。又,係亦確認到了:約4倍之泛音的頻率亦係同時變低,但是回應係維持為小。當Ta膜之厚度為0.13波長時,係確認到了:Ta膜厚為0.05波長時之約4倍之泛音的頻率係更進而變低,並成為約3倍之泛音(約10GHz),但是,係具備有大的阻抗比。如此這般,根據圖3(b),係確認到了:隨著Ta膜變厚,各特性之頻率係變低,阻抗比變化為大及變化為小的現象係反覆出現。根據此結果,可以得知,能夠得到大的阻抗比之Ta膜之厚度之條件,係並非為1個,而是存在有複數。又,係亦確認到:就算是將Ta膜之厚度設為一定,並使低音響阻抗膜13a之SiO
2膜之厚度作變化,也會辨認到相同的現象。
接著,針對在圖1(a)以及(b)中所示之彈性波裝置10,而求取出了在使條件作了各種的改變時之頻率特性。首先,在圖4(a)中,針對當將在圖1(a)中所示之彈性波裝置10設為「將叉指電極12a設為波長1.2μm、厚度0.1波長之Cu電極,並將壓電基板11設為(0°,85°,0°)之LN(厚度為0.2波長),將音響多層膜13設為將由Al膜而成之低音響阻抗膜13a(厚度為0.06波長)與由W膜而成之高音響阻抗膜13b(厚度為0.06波長)交互地總計作了6層之層積者,並且將支持基板14設為Si基板」時之頻率特性作展示。又,在圖4(b)中,針對當將在圖1(b)中所示之彈性波裝置10設為「將叉指電極12a設為波長1.2μm、厚度0.1波長之Cu電極12,並將壓電基板11設為(90°,90°,42.5°)之LN(厚度為0.2波長),將懸浮電極12b設為Al電極,並將音響多層膜13設為將由SiO
2膜而成之低音響阻抗膜13a(厚度為0.05波長)與由Ta膜而成之高音響阻抗膜13b(厚度為0.05波長)交互地總計作了6層之層積者,並且將支持基板14設為Si基板」時之頻率特性作展示。
又,在圖4(c)中,針對當將在圖1(a)中所示之彈性波裝置10設為「將叉指電極12a設為波長1.2μm、厚度0.1波長之Cu電極,並將壓電基板11設為(0°,85°,0°)之LT(厚度為0.15波長),將音響多層膜13設為將由Al膜而成之低音響阻抗膜13a(厚度為0.05波長)與由W膜而成之高音響阻抗膜13b(厚度為0.05波長)交互地總計作了6層之層積者,並且將支持基板14設為Si基板」時之頻率特性作展示。又,在圖4(d)中,針對當將在圖1(b)中所示之彈性波裝置10設為「將叉指電極12a設為波長1.2μm、厚度0.1波長之Cu電極,並將壓電基板11設為(90°,90°,35°)之LT(厚度為0.15波長),將懸浮電極12b設為Al電極,並將音響多層膜13設為將由SiO
2膜而成之低音響阻抗膜13a(厚度為0.07波長)與由Ta膜而成之高音響阻抗膜13b(厚度為0.07波長)交互地總計作了6層之層積者,並且將支持基板14設為Si基板」時之頻率特性作展示。另外,在身為圖1(a)中所示之並不具備懸浮電極12b的情況時,較理想,與壓電基板11相接之Al膜之表面係身為被作了絕緣膜化的氧皮鋁膜。
如同在圖4(a)~(d)所示一般,不論是何者之頻率特性,均可確認到,在1~5GHz處之SAW之基模和寄生波之大小,相較於圖3之基模,係變得非常小。另一方面,係確認到,9~11GHz之泛音之回應係為大,而能夠得到3.2~8.1%之頻寬以及71~76dB之阻抗比。此泛音之頻率,係相當於音速12000~13000m/s,並身為圖2中所示之基模之3.1倍的頻率。
以下,針對為了得到具有良好之特性的泛音而將條件作了各種的改變時之結果作展示。
[當使用有LN基板時]
在圖5(a)以及(b)中,分別針對當將在圖1(a)中所示之彈性波裝置10設為「將叉指電極12a設為波長1.2μm、厚度0.1波長之Cu電極,並將壓電基板11設為(0°,θ,0°)之LN(厚度為0.2波長),將音響多層膜13設為將由Al膜而成之低音響阻抗膜13a(厚度為0.05波長)與由W膜而成之高音響阻抗膜13b(厚度為0.05波長)交互地總計作了6層之層積者,並且將支持基板14設為Si基板(以下,係如同「Cu(0.1λ)/(0°,θ,0°)LN(0.2λ)/Al(0.05λ)/W(0.05λ)/ Al(0.05λ)/W(0.05λ)/Al(0.05λ)/W(0.05λ)/Si基板」一般地來作記載)」時之頻寬(bandwidth)以及阻抗比(Impedance ratio)的相對於歐拉角θ之依存性作展示。另外,音響多層膜13之第1層之Al膜之壓電基板側之表面,較理想,係被進行有絕緣之氧皮鋁處理,或者是使用有SiO
2膜等之絕緣性低音響阻抗膜。若是並未特別說明,則當並不存在有與音響多層膜13之第1層之Al膜相接之懸浮電極12b的情況時,以下之實施例之第1層之Al膜表面,係設為被進行有氧皮鋁處理者。如同在圖5(a)以及(b)中所示一般,係確認到,於θ=60°~103°,係能夠得到3%以上之頻寬以及60dB以上之阻抗比。又,係確認到,阻抗比,係於θ=72°~97°而為65dB以上,並於θ=78°~92°而為70dB以上。
於圖6中,針對當在圖1(a)中所示之彈性波裝置10係身為「Cu(0.1λ)/(φ,85°,0°)LN(0.2λ)/Al (0.05λ)/W(0.05λ)/Al(0.05λ)/W(0.05λ)/Al(0.05λ)/W(0.05λ)/Si基板」時的阻抗比之相對於歐拉角φ之依存性作展示。如同圖6中所示一般,係確認到,於φ=-30°~30°,係能夠得到70dB以上之阻抗比。
於圖7中,針對當在圖1(a)中所示之彈性波裝置10係身為「Cu(0.1λ)/(0°,85°,ψ)LN(0.2λ)/Al (0.05λ)/W(0.05λ)/Al(0.05λ)/W(0.05λ)/Al(0.05λ)/W(0.05λ)/Si基板」時的阻抗比之相對於歐拉角ψ之依存性作展示。如同圖7中所示一般,係確認到,於ψ=-15°~15°,係能夠得到65dB以上之阻抗比,於ψ=-6°~6°,係能夠得到70dB以上之阻抗比。
根據圖5~7之結果,可以得知,在圖1(a)中所示之彈性波裝置10中,藉由作為壓電基板11而使用(-30° ~30°,60°~103°,-15°~15°)之LN,係能夠得到3%以上之頻寬以及60dB以上之阻抗比。進而,可以得知,藉由使用(-30°~30°,72°~97°,-15°~15°)之LN,係能夠得到65dB以上之阻抗比,藉由使用(-30°~30°,78°~92°,-6°~6°)之LN,係能夠得到70dB以上之阻抗比。
於圖8(a)中,針對當在圖1(a)中所示之彈性波裝置10係身為「Cu(0.1λ)/(0°,85°,0°)LN(0.2λ)/Al膜/W膜/Al膜/W膜/Al膜/W膜/Si基板」,並且將Al膜厚設為0.05波長,而使高音響阻抗膜13b之W膜之膜厚作了變化時的阻抗比之相對於W膜厚之依存性作展示。又,於圖8(b)中,針對將W膜厚設為0.05波長,而使低音響阻抗膜13a之Al膜之膜厚作了變化時的阻抗比之相對於Al膜厚之依存性作展示。
如同在圖8(a)中所示一般,係確認到:當高音響阻抗膜13b之W膜厚係為0.026~0.108波長以及0.12~0.187波長時,係能夠得到60dB以上之阻抗比,當為0.028~0.107波長以及0.125~0.185波長時,係能夠得到65dB以上之阻抗比,當為0.035~0.102波長時,係能夠得到70dB以上之阻抗比。又,雖並未圖示,但是,係確認到:就算是在高音響阻抗膜13b之W膜厚係為0.2波長以上時,也能夠得到大的阻抗比,當W膜厚為0.216~0.275波長時,係能夠得到60dB以上之阻抗比,當W膜厚為0.22~0.27波長時,係能夠得到65dB以上之阻抗比,當W膜厚為0.23~0.26波長時,係能夠得到70dB以上之阻抗比。在圖8(a)中,雖係針對當Al膜厚為0.05波長時之例而作了展示,但是,就算是在Al膜厚為0.02~0.118波長時,亦同樣的,最適當之W膜厚,係展現有與當Al膜厚為0.05波長時相同之膜厚。
如同在圖8(b)中所示一般,係確認到:當低音響阻抗膜13a之Al膜厚係為0.02~0.118波長以及0.129~0.185波長時,係能夠得到60dB以上之阻抗比,當為0.025~0.117波長以及0.135~0.18波長時,係能夠得到65dB以上之阻抗比,當為0.04~0.113波長時,係能夠得到70dB以上之阻抗比。又,雖並未圖示,但是,係確認到:就算是在低音響阻抗膜13a之Al膜厚係為0.2波長以上時,也能夠得到大的阻抗比,當Al膜厚為0.216~0.275波長時,係能夠得到60dB以上之阻抗比,當Al膜厚為0.22~0.27波長時,係能夠得到65dB以上之阻抗比,當Al膜厚為0.225~0.254波長時,係能夠得到70dB以上之阻抗比。在圖8(b)中,雖係針對當W膜厚為0.05波長時之例而作了展示,但是,就算是在W膜厚為0.02~0.118波長時,亦同樣的,最適當之Al膜厚,係展現有與當W膜厚為0.05波長時相同之膜厚。
於圖9(a)以及(b)中,分別針對當在圖1(b)中所示之彈性波裝置10係身為「Cu(0.1λ)/(0°,θ,0°)LN(0.2λ)/懸浮電極/Al(0.05λ)/W(0.05λ)/Al(0.05λ) /W(0.05λ)/Al(0.05λ)/W(0.05λ)/Si基板」時之頻寬以及阻抗比的相對於歐拉角θ之依存性作展示。另外,音響多層膜13之第1層之Al膜,係使表面被進行有絕緣之氧皮鋁處理。當將並未被進行有氧皮鋁處理之Al電極使用在第1層處時,係亦可將第1層之Al電極兼用為懸浮電極。如同在圖9(a)以及(b)中所示一般,係確認到:於θ=64°~98°,係能夠得到4%以上之頻寬以及60dB以上之阻抗比,於θ=68°~95°,係能夠得到65dB以上之阻抗比,於θ=72°~92°,係能夠得到70dB以上之阻抗比。
於圖10(a)中,針對當在圖1(b)中所示之彈性波裝置10係身為「Cu(0.1λ)/(0°,85°,0°)LN(0.2λ)/懸浮電極/Al膜/W膜/Al膜/W膜/Al膜/W膜/Si基板」,並且將Al膜厚設為0.05波長,而使高音響阻抗膜13b之W膜之膜厚作了變化時的阻抗比之相對於W膜厚之依存性作展示。又,於圖10(b)中,針對將W膜厚設為0.05波長,而使低音響阻抗膜13a之Al膜之膜厚作了變化時的阻抗比之相對於Al膜厚之依存性作展示。
如同在圖10(a)中所示一般,係確認到:當高音響阻抗膜13b之W膜厚係為0.02~0.105波長以及0.121~0.183波長時,係能夠得到60dB以上之阻抗比,當為0.027~0.103波長以及0.124~0.18波長時,係能夠得到65dB以上之阻抗比,當為0.036~0.095波長時,係能夠得到70dB以上之阻抗比。又,雖並未圖示,但是,係確認到:就算是在高音響阻抗膜13b之W膜厚係為0.2波長以上時,也能夠得到大的阻抗比,當W膜厚為0.216~0.275波長時,係能夠得到60dB以上之阻抗比,當W膜厚為0.22~0.27波長時,係能夠得到65dB以上之阻抗比,當W膜厚為0.23~0.26波長時,係能夠得到70dB以上之阻抗比。在圖10(a)中,雖係針對當Al膜厚為0.05波長時之例而作了展示,但是,就算是在Al膜厚為0.02~0.113波長時,亦同樣的,最適當之W膜厚,係展現有與當Al膜厚為0.05波長時相同之膜厚。
如同在圖10(b)中所示一般,係確認到:當低音響阻抗膜13a之Al膜厚係為0.02~0.113波長以及0.132~0.185波長時,係能夠得到60dB以上之阻抗比,當為0.024~0.112波長以及0.135~0.18波長時,係能夠得到65dB以上之阻抗比,當為0.038~0.104波長時,係能夠得到70dB以上之阻抗比。又,雖並未圖示,但是,係確認到:就算是在低音響阻抗膜13a之Al膜厚係為0.2波長以上時,也能夠得到大的阻抗比,當Al膜厚為0.216~0.275波長時,係能夠得到60dB以上之阻抗比,當Al膜厚為0.22~0.27波長時,係能夠得到65dB以上之阻抗比,當Al膜厚為0.225~0.254波長時,係能夠得到70dB以上之阻抗比。在圖10(b)中,雖係針對當W膜厚為0.05波長時之例而作了展示,但是,就算是在W膜厚為0.02~0.105波長時,亦同樣的,最適當之Al膜厚,係展現有與當W膜厚為0.05波長時相同之膜厚。
於圖11(a)以及(b)中,分別針對當在圖1(a)中所示之彈性波裝置10係身為「Cu(0.1λ)/(90°,90°,ψ)LN(0.2λ)/Al(0.05λ)/W(0.05λ)/Al(0.05λ)/W(0.05λ)/Al(0.05λ)/W(0.05λ)/Si基板」時之頻寬以及阻抗比的相對於歐拉角ψ之依存性作展示。如同在圖11(a)以及(b)中所示一般,係確認到:於ψ=160°~180°以及0°~48°、亦即是-20° ~48°,係能夠得到7%以上之頻寬以及60dB以上之阻抗比,於ψ=170°~180°以及0°~43°、亦即是-10°~43°,係能夠得到65dB以上之阻抗比,於ψ=178°~180°以及0°~33°、亦即是-2°~33°,係能夠得到70dB以上之阻抗比。又,針對歐拉角φ和θ,雖並未圖示,但是,係確認到,係於±6°而能夠得到略相同之值,於(90°±6°,90°±6°,-20°~48°)係能夠得到60dB以上之阻抗比,於(90°±6°,90°±6°,-10° ~43°)係能夠得到65dB以上之阻抗比,於(90°±6°,90°±6°,-2°~33°)係能夠得到70dB以上之阻抗比。
於圖12(a)中,針對當在圖1(a)中所示之彈性波裝置10係身為「Cu(0.1λ)/(90°,90°,42.5°)LN(0.2λ)/Al膜/W膜/Al膜/W膜/Al膜/W膜/Si基板」,並且將Al膜厚設為0.05波長,而使高音響阻抗膜13b之W膜之膜厚作了變化時的阻抗比之相對於W膜厚之依存性作展示。又,於圖12(b)中,針對將W膜厚設為0.05波長,而使低音響阻抗膜13a之Al膜之膜厚作了變化時的阻抗比之相對於Al膜厚之依存性作展示。
如同在圖12(a)中所示一般,係確認到:當高音響阻抗膜13b之W膜厚係為0.015~0.104波長以及0.12~0.183波長時,係能夠得到60dB以上之阻抗比,當為0.018~0.101波長以及0.123~0.181波長時,係能夠得到65dB以上之阻抗比,當為0.024~0.097波長時,係能夠得到70dB以上之阻抗比。又,雖並未圖示,但是,係確認到:就算是在高音響阻抗膜13b之W膜厚係為0.2波長以上時,也能夠得到大的阻抗比,當W膜厚為0.216~0.275波長時,係能夠得到60dB以上之阻抗比,當W膜厚為0.22~0.27波長時,係能夠得到65dB以上之阻抗比,當W膜厚為0.23~0.26波長時,係能夠得到70dB以上之阻抗比。在圖12(a)中,雖係針對當Al膜厚為0.05波長時之例而作了展示,但是,就算是在Al膜厚為0.014~0.113波長時,亦同樣的,最適當之W膜厚,係展現有與當Al膜厚為0.05波長時相同之膜厚。
如同在圖12(b)中所示一般,係確認到:當低音響阻抗膜13a之Al膜厚係為0.014~0.113波長以及0.124~0.182波長時,係能夠得到60dB以上之阻抗比,當為0.016~0.109波長以及0.13~0.176波長時,係能夠得到65dB以上之阻抗比,當為0.022~0.104波長時,係能夠得到70dB以上之阻抗比。又,雖並未圖示,但是,係確認到:就算是在低音響阻抗膜13a之Al膜厚係為0.2波長以上時,也能夠得到大的阻抗比,當Al膜厚為0.216~0.275波長時,係能夠得到60dB以上之阻抗比,當Al膜厚為0.22~0.27波長時,係能夠得到65dB以上之阻抗比,當Al膜厚為0.225~0.254波長時,係能夠得到70dB以上之阻抗比。在圖12(b)中,雖係針對當W膜厚為0.05波長時之例而作了展示,但是,就算是在W膜厚為0.015~0.104波長時,亦同樣的,最適當之Al膜厚,係展現有與當W膜厚為0.05波長時相同之膜厚。
於圖13(a)以及(b)中,分別針對當在圖1(b)中所示之彈性波裝置10係身為「Cu(0.1λ)/(90°,90°,ψ)LN(0.2λ)/懸浮電極/SiO
2(0.05λ)/Ta(0.05λ)/SiO
2(0.05λ) /Ta(0.05λ)/SiO
2(0.05λ)/Ta(0.05λ)/Si基板」時之頻寬以及阻抗比的相對於歐拉角ψ之依存性作展示。如同在圖13(a)以及(b)中所示一般,係確認到:於ψ=176°~180°以及0°~56°、亦即是-4°~56°,係能夠得到7%以上之頻寬以及65dB以上之阻抗比,於ψ=178°~180°以及0°~52°、亦即是-2°~52°,係能夠得到70dB以上之阻抗比,於ψ=25°~50°,係能夠得到75dB以上之阻抗比。
又,針對歐拉角φ和θ,雖並未圖示,但是,係確認到,係於±6°而能夠得到略相同之值,於(90°±6°,90°±6°,-4°~56°)係能夠得到65dB以上之阻抗比,於(90°±6°,90°±6°,-2°~52°)係能夠得到70dB以上之阻抗比,於(90°±6°,90°±6°,25°~50°)係能夠得到75dB以上之阻抗比。
於圖14(a)中,針對當在圖1(b)中所示之彈性波裝置10係身為「Cu(0.1λ)/(90°,90°,42.5°)LN(0.2λ)/懸浮電極/SiO
2膜/Ta膜/SiO
2膜/Ta膜/SiO
2膜/Ta膜/Si基板」,並且將SiO
2膜厚設為0.05波長,而使高音響阻抗膜13b之Ta膜之膜厚作了變化時的阻抗比之相對於Ta膜厚之依存性作展示。又,於圖14(b)中,針對將Ta膜厚設為0.05波長,而使低音響阻抗膜13a之SiO
2膜之膜厚作了變化時的阻抗比之相對於SiO
2膜厚之依存性作展示。
如同在圖14(a)所示一般,係確認到:當高音響阻抗膜13b之Ta膜厚係為0.015~0.1波長、0.118~0.175波長以及0.216~0.275波長時,係能夠得到60dB以上之阻抗比,當為0.017~0.093波長、0.12~0.17波長以及0.22~0.27波長時,係能夠得到65dB以上之阻抗比,當為0.02~0.087波長、0.125~0.165波長以及0.23~0.26波長時,係能夠得到70dB以上之阻抗比,當為0.036~0.082波長時,係能夠得到75dB以上之阻抗比。在圖14(a)中,雖係針對當SiO
2膜厚為0.05波長時之例而作了展示,但是,就算是在SiO
2膜厚為0.012~0.096波長時,亦同樣的,最適當之Ta膜厚,係展現有與當SiO
2膜厚為0.05波長時相同之膜厚。
又,如同在圖14(b)中所示一般,當低音響阻抗膜13a之SiO
2膜厚係為0.012~0.096波長、0.12~0.185波長以及0.216~0.275波長時,係能夠得到60dB以上之阻抗比,當為0.015~0.092波長、0.125~0.18波長以及0.22~0.27波長時,係能夠得到65dB以上之阻抗比,當為0.02~0.087波長、0.133~0.172波長以及0.225~0.254波長時,係能夠得到70dB以上之阻抗比,當為0.04~0.07波長時,係能夠得到75dB以上之阻抗比。在圖14(b)中,雖係針對當Ta膜厚為0.05波長時之例而作了展示,但是,就算是在Ta膜厚為0.015~0.1波長時,亦同樣的,最適當之SiO
2膜厚,係展現有與當Ta膜厚為0.05波長時相同之膜厚。
[當使用有LT基板時〕
於圖15(a)以及(b)中,分別針對當在圖1(a)中所示之彈性波裝置10係身為「Cu(0.1λ)/(0°,θ,0°)LT(0.15λ)/Al (0.05λ)/W(0.05λ)/Al(0.05λ)/W(0.05λ)/Al(0.05λ)/W(0.05λ)/Si基板」時之頻寬以及阻抗比的相對於歐拉角θ之依存性作展示。如同在圖15(a)以及(b)中所示一般,係確認到:於θ=55°~100°,係能夠得到2%以上之頻寬以及60dB以上之阻抗比,於θ=61°~95°,係能夠得到65dB以上之阻抗比,於θ=70°~89°,係能夠得到70dB以上之阻抗比。
又,LT之結晶構造,由於係與LN之結晶構造相同,因此,在(φ,θ,ψ)LT中之φ或ψ之關係,亦係與LN相同。因此,於LT的情況時,亦同樣的,於(-30° ~30°,55°~100°,-15°~15°)之LT,係能夠得到60dB以上之阻抗比,於(-30°~30°,61°~95°,-15°~15°)之LT,係能夠得到65dB以上之阻抗比,於(-30°~30°,70°~89°,-6° ~6°)之LT,係能夠得到70dB以上之阻抗比。
於圖16(a)中,針對當在圖1(a)中所示之彈性波裝置10係身為「Cu(0.1λ)/(0°,85°,0°)LT(0.15λ)/Al膜/W膜/Al膜/W膜/Al膜/W膜/Si基板」,並且將Al膜厚設為0.05波長,而使高音響阻抗膜13b之W膜之膜厚作了變化時的阻抗比之相對於W膜厚之依存性作展示。又,於圖16(b)中,針對將W膜厚設為0.05波長,而使低音響阻抗膜13a之Al膜之膜厚作了變化時的阻抗比之相對於Al膜厚之依存性作展示。
如同在圖16(a)中所示一般,係確認到:當高音響阻抗膜13b之W膜厚係為0.02~0.10波長以及0.115~0.2波長時,係能夠得到60dB以上之阻抗比,當為0.025~0.095波長以及0.117~0.19波長時,係能夠得到65dB以上之阻抗比,當為0.03~0.092波長以及0.12~0.17波長時,係能夠得到70dB以上之阻抗比。又,雖並未圖示,但是,係確認到:就算是在高音響阻抗膜13b之W膜厚係為0.2波長以上時,也能夠得到大的阻抗比,當W膜厚為0.216~0.275波長時,係能夠得到60dB以上之阻抗比,當W膜厚為0.22~0.27波長時,係能夠得到65dB以上之阻抗比,當W膜厚為0.225~0.26波長時,係能夠得到70dB以上之阻抗比。在圖16(a)中,雖係針對當Al膜厚為0.05波長時之例而作了展示,但是,就算是在Al膜厚為0.02~0.1波長時,亦同樣的,最適當之W膜厚,係展現有與當Al膜厚為0.05波長時相同之膜厚。
如同在圖16(b)中所示一般,係確認到:當低音響阻抗膜13a之Al膜厚係為0.02~0.1波長以及0.115~0.2波長時,係能夠得到60dB以上之阻抗比,當為0.025~0.095波長以及0.12~0.19波長時,係能夠得到65dB以上之阻抗比,當為0.03~0.12波長以及0.12~0.15波長時,係能夠得到70dB以上之阻抗比。又,雖並未圖示,但是,係確認到:就算是在高音響阻抗膜13b之Al膜厚係為0.2波長以上時,也能夠得到大的阻抗比,當Al膜厚為0.216~0.275波長時,係能夠得到60dB以上之阻抗比,當Al膜厚為0.22~0.27波長時,係能夠得到65dB以上之阻抗比,當Al膜厚為0.225~0.26波長時,係能夠得到70dB以上之阻抗比。在圖16(b)中,雖係針對當W膜厚為0.05波長時之例而作了展示,但是,就算是在W膜厚為0.02~0.1波長時,亦同樣的,最適當之Al膜厚,係展現有與當W膜厚為0.05波長時相同之膜厚。
於圖17(a)以及(b)中,分別針對當在圖1(b)中所示之彈性波裝置10係身為「Cu(0.1λ)/(0°,θ,0°)LT(0.15λ)/懸浮電極/Al(0.05λ)/W(0.05λ)/Al(0.05λ) /W(0.05λ)/Al(0.05λ)/W(0.05λ)/Si基板」時以及身為「Cu(0.1λ)/(0°,θ,0°)LT(0.15λ)/懸浮電極/SiO
2(0.05λ) /Ta(0.05λ)/SiO
2(0.05λ)/Ta(0.05λ)/SiO
2(0.05λ)/Ta(0.05λ)/Si基板」時之頻寬以及阻抗比的相對於歐拉角θ之依存性作展示。如同在圖17(a)以及(b)中所示一般,係確認到:在低音響阻抗膜13a與高音響阻抗膜13b之組合係身為Al膜與W膜之情況和身為SiO
2膜與Ta膜之情況時,在頻寬以及阻抗比之θ依存性中係幾乎不存在有差異。又,係確認到:不論是在何者之組合的情況時,均同樣的,於θ=65°~94°,係能夠得到2%以上之頻寬以及60dB以上之阻抗比,於θ=69°~91°,係能夠得到65dB以上之阻抗比。
於圖18(a)中,針對當在圖1(b)中所示之彈性波裝置10係身為「Cu(0.1λ)/(0°,85°,0°)LT(0.15λ)/懸浮電極/Al膜/W膜/Al膜/W膜/Al膜/W膜/Si基板」,並且將Al膜厚設為0.05波長,而使高音響阻抗膜13b之W膜之膜厚作了變化時的阻抗比之相對於W膜厚之依存性作展示。又,於圖18(b)中,針對將W膜厚設為0.05波長,而使低音響阻抗膜13a之Al膜之膜厚作了變化時的阻抗比之相對於Al膜厚之依存性作展示。
如同在圖18(a)中所示一般,係確認到:當高音響阻抗膜13b之W膜厚係為0.023~0.097波長以及0.116~0.194波長時,係能夠得到60dB以上之阻抗比,當為0.028~0.093波長以及0.118~0.18波長時,係能夠得到65dB以上之阻抗比。又,雖並未圖示,但是,係確認到:就算是在高音響阻抗膜13b之W膜厚係為0.2波長以上時,也能夠得到大的阻抗比,當W膜厚為0.216~0.275波長時,係能夠得到60dB以上之阻抗比,當W膜厚為0.22~0.27波長時,係能夠得到65dB以上之阻抗比。在圖18(a)中,雖係針對當Al膜厚為0.05波長時之例而作了展示,但是,就算是在Al膜厚為0.023~0.098波長時,亦同樣的,最適當之W膜厚,係展現有與當Al膜厚為0.05波長時相同之膜厚。
如同在圖18(b)中所示一般,係確認到:當低音響阻抗膜13a之Al膜厚係為0.023~0.098波長以及0.125~0.193波長時,係能夠得到60dB以上之阻抗比,當為0.028~0.094波長以及0.135~0.185波長時,係能夠得到65dB以上之阻抗比。又,雖並未圖示,但是,係確認到:就算是在高音響阻抗膜13b之Al膜厚係為0.2波長以上時,也能夠得到大的阻抗比,當Al膜厚為0.216~0.275波長時,係能夠得到60dB以上之阻抗比,當Al膜厚為0.22~0.27波長時,係能夠得到65dB以上之阻抗比。在圖18(b)中,雖係針對當W膜厚為0.05波長時之例而作了展示,但是,就算是在W膜厚為0.023~0.097波長時,亦同樣的,最適當之Al膜厚,係展現有與當W膜厚為0.05波長時相同之膜厚。
於圖19(a)以及(b)中,分別針對當在圖1(a)中所示之彈性波裝置10係身為「Cu(0.1λ)/(90°,90°,ψ)LT(0.15λ)/Al(0.05λ)/W(0.05λ)/Al(0.05λ)/W(0.05λ)/Al(0.05λ)/W(0.05λ)/Si基板」時之頻寬以及阻抗比的相對於歐拉角θ之依存性作展示。如同在圖19(a)以及(b)中所示一般,係確認到:於ψ=175°~180°、0°~61°以及83°~93°、亦即是ψ=-5°~61°以及83°~93°,係能夠得到3%以上之頻寬以及65dB以上之阻抗比,於ψ=15°~55°以及85°~91°,係能夠得到70dB以上之阻抗比,於ψ=23°~38°,係能夠得到75dB以上之阻抗比。
又,針對歐拉角φ和θ,雖並未圖示,但是,係確認到,係於±6°而能夠得到略相同之值,於(90°±6°,90°±6°,-5°~61°)以及(90°±6°,90°±6°,83°~93°)係能夠得到65dB以上之阻抗比,於(90°±6°,90°±6°,15°~55°)以及(90°±6°,90°±6°,85°~91°)係能夠得到70dB以上之阻抗比,於(90°±6°,90°±6°,23°~83°)係能夠得到75dB以上之阻抗比。
於圖20(a)中,針對當在圖1(a)中所示之彈性波裝置10係身為「Cu(0.1λ)/(90°,90°,35°)LT(0.15λ)/Al膜/W膜/Al膜/W膜/Al膜/W膜/Si基板」,並且將Al膜厚設為0.05波長,而使高音響阻抗膜13b之W膜之膜厚作了變化時的阻抗比之相對於W膜厚之依存性作展示。又,於圖20(b)中,針對將W膜厚設為0.05波長,而使低音響阻抗膜13a之Al膜之膜厚作了變化時的阻抗比之相對於Al膜厚之依存性作展示。
如同在圖20(a)中所示一般,係確認到:當高音響阻抗膜13b之W膜厚係為0.016~0.08波長以及0.105~0.172波長時,係能夠得到65dB以上之阻抗比,當為0.02~0.074波長以及0.114~0.16波長時,係能夠得到70dB以上之阻抗比,當為0.03~0.067波長時,係能夠得到75dB以上之阻抗比。又,雖並未圖示,但是,係確認到:就算是在高音響阻抗膜13b之W膜厚係為0.2波長以上時,也能夠得到大的阻抗比,當W膜厚為0.216~0.275波長時,係能夠得到60dB以上之阻抗比,當W膜厚為0.22~0.27波長時,係能夠得到65dB以上之阻抗比,當W膜厚為0.225~0.26波長時,係能夠得到70dB以上之阻抗比。在圖20(a)中,雖係針對當Al膜厚為0.05波長時之例而作了展示,但是,就算是在Al膜厚為0.018~0.08波長時,亦同樣的,最適當之W膜厚,係展現有與當Al膜厚為0.05波長時相同之膜厚。
如同在圖20(b)中所示一般,係確認到:當低音響阻抗膜13a之Al膜厚係為0.018~0.08波長以及0.106~0.17波長時,係能夠得到65dB以上之阻抗比,當為0.022~0.076波長以及0.117~0.16波長時,係能夠得到70dB以上之阻抗比,當為0.032~0.07波長時,係能夠得到75dB以上之阻抗比。又,雖並未圖示,但是,係確認到:就算是在高音響阻抗膜13b之Al膜厚係為0.2波長以上時,也能夠得到大的阻抗比,當Al膜厚為0.216~0.275波長時,係能夠得到60dB以上之阻抗比,當Al膜厚為0.22~0.27波長時,係能夠得到65dB以上之阻抗比,當Al膜厚為0.225~0.26波長時,係能夠得到70dB以上之阻抗比。在圖20(b)中,雖係針對當W膜厚為0.05波長時之例而作了展示,但是,就算是在W膜厚為0.016~0.08波長時,亦同樣的,最適當之Al膜厚,係展現有與當W膜厚為0.05波長時相同之膜厚。
於圖21(a)以及(b)中,分別針對當在圖1(b)中所示之彈性波裝置10係身為「Cu(0.1λ)/(90°,90°,ψ)LT(0.15λ)/懸浮電極/SiO
2(0.05λ)/Ta(0.05λ)/SiO
2(0.05λ) /Ta(0.05λ)/SiO
2(0.05λ)/Ta(0.05λ)/Si基板」時之頻寬以及阻抗比的相對於歐拉角ψ之依存性作展示。如同在圖21(a)以及(b)中所示一般,係確認到:於ψ=176°~180°以及0°~56°、亦即是-4°~56°,係能夠得到7%以上之頻寬以及65dB以上之阻抗比,於ψ=178°~180°以及0°~52°、亦即是-2°~52°,係能夠得到70dB以上之阻抗比,於ψ=25° ~50°,係能夠得到75dB以上之阻抗比。
又,針對歐拉角φ和θ,雖並未圖示,但是,係確認到,係於±6°而能夠得到略相同之值,於(90°±6°,90°±6°,-4°~56°)係能夠得到65dB以上之阻抗比,於(90°±6°,90°±6°,-2°~52°)係能夠得到70dB以上之阻抗比,於(90°±6°,90°±6°,25°~50°)係能夠得到75dB以上之阻抗比。
於圖22(a)中,針對當在圖1(b)中所示之彈性波裝置10係身為「Cu(0.1λ)/(90°,90°,35°)LT(0.15λ)/懸浮電極/SiO
2膜/Ta膜/SiO
2膜/Ta膜/SiO
2膜/Ta膜/Si基板」,並且將SiO
2膜厚設為0.05波長,而使高音響阻抗膜13b之Ta膜之膜厚作了變化時的阻抗比之相對於Ta膜厚之依存性作展示。又,於圖22(b)中,針對將Ta膜厚設為0.05波長,而使低音響阻抗膜13a之SiO
2膜之膜厚作了變化時的阻抗比之相對於SiO
2膜厚之依存性作展示。
如同在圖22(a)中所示一般,係確認到:當高音響阻抗膜13b之Ta膜厚係為0.015~0.085波長、0.105~0.183波長以及0.216~0.275波長時,係能夠得到60dB以上之阻抗比,當為0.018~0.08波長、0.107~0.175波長以及0.22~0.27波長時,係能夠得到65dB以上之阻抗比,當為0.02~0.075波長、0.115~0.165波長以及0.225~0.26波長時,係能夠得到70dB以上之阻抗比,當為0.034~0.065波長,係能夠得到75dB以上之阻抗比。在圖22(a)中,雖係針對當SiO
2膜厚為0.05波長時之例而作了展示,但是,就算是在SiO
2膜厚為0.015~0.085波長時,亦同樣的,最適當之Ta膜厚,係展現有與當SiO
2膜厚為0.05波長時相同之膜厚。
又,如同在圖22(b)中所示一般,係確認到:當低音響阻抗膜13a之SiO
2膜厚係為0.015~0.085波長、0.118~0.18波長以及0.216~0.275波長時,係能夠得到60dB以上之阻抗比,當為0.017~0.093波長、0.122~0.175波長以及0.22~0.27波長時,係能夠得到65dB以上之阻抗比,當為0.02~0.087波長、0.13~0.17波長以及0.225~0.26波長時,係能夠得到70dB以上之阻抗比,當為0.035~0.08波長時,係能夠得到75dB以上之阻抗比。在圖20(b)中,雖係針對當Ta膜厚為0.05波長時之例而作了展示,但是,就算是在Ta膜厚為0.015~0.085波長時,亦同樣的,最適當之SiO
2膜厚,係展現有與當Ta膜厚為0.05波長時相同之膜厚。
於圖23中,針對當在圖1(b)中所示之彈性波裝置10係身為「Cu(0.1λ)/(90°,90,42.5°)LN(0.2λ)/懸浮電極/SiO
2膜(0.05λ)/Ta膜(0.05λ)/SiO
2膜(0.05λ)/Ta膜(0.05λ)/SiO
2膜(0.05λ)/Ta膜(0.05λ)/Si基板」時以及身為「Cu(0.1λ)/(90°,90,35°)LT(0.15λ)/懸浮電極/SiO
2膜(0.05λ)/Ta膜(0.05λ)/SiO
2膜(0.05λ)/Ta膜(0.05λ)/SiO
2膜(0.05λ)/Ta膜(0.05λ)/Si基板」時之阻抗比的相對於壓電基板11之厚度之依存性作展示。如同在圖23中所示一般,係確認到:當LN以及LT之厚度係分別為5波長以下以及2.4波長以下時,係能夠得到65dB以上之阻抗比,當LN以及LT之厚度係分別為1.2波長以下以及1波長以下時,係能夠得到70dB以上之阻抗比,當LN以及LT之厚度係分別為0.3~0.02波長以及0.25~0.02波長時,係能夠得到75dB以上之阻抗比。
於圖24中,針對當在圖1(b)中所示之彈性波裝置10係身為「Cu(0.1λ)/(90°,90,35°)LT(0.15λ)/懸浮電極/SiO
2膜(0.05λ)/Ta膜(0.05λ)/SiO
2膜(0.05λ)/Ta膜(0.05λ)/SiO
2膜(0.05λ)/Ta膜(0.05λ)/Si基板」時之阻抗比的相對於音響多層膜13之層數之依存性作展示。如同圖24中所示一般,當音響多層膜13係為3層時,係能夠得到65dB之阻抗比,當為4層時,係能夠得到72dB之阻抗比,當為5層時,係能夠得到74dB之阻抗比,當為6~30層時,係能夠得到76dB之阻抗比。另外,在成膜音響多層膜13之各膜時,為了將接著強度增強所設置的Ti等之膜,由於係膜厚為數十nm~數百nm,相較於音響多層膜13之各膜係相對性而言為非常薄,因此,係並未被視為音響阻抗膜而作包含。
於圖25中,針對當在圖1(b)中所示之彈性波裝置10係身為「叉指電極12a/(90°,90,35°)LT(0.15λ)/懸浮電極/SiO
2膜(0.05λ)/Ta膜(0.05λ)/SiO
2膜(0.05λ)/Ta膜(0.05λ)/SiO
2膜(0.05λ)/Ta膜(0.05λ)/Si基板」時之阻抗比的相對於叉指電極12a之電極12之厚度之依存性作展示。另外,在圖25中,係針對「將叉指電極12a之金屬化比(MR)設為0.5,並作為叉指電極12a而使用了Cu電極、Al電極、Au電極、Mo電極」時之結果作展示。
如同在圖25中所示一般,係確認到:在Cu電極的情況中,當電極厚度係為0.01~0.033波長以及0.06~0.2波長時,係能夠得到65dB以上之阻抗比,當電極厚度為0.014~0.03波長以及0.07~0.18波長時,係能夠得到70dB以上之阻抗比,當電極厚度為0.1~0.14波長時,係能夠得到75dB以上之阻抗比。又,係確認到:在Al電極的情況中,當電極厚度係為0.01~0.045波長以及0.1~0.21波長時,係能夠得到65dB以上之阻抗比,當電極厚度為0.02~0.041波長以及0.135~0.197波長時,係能夠得到70dB以上之阻抗比,當電極厚度為0.159~0.182波長時,係能夠得到75dB以上之阻抗比。
又,係確認到:在Au電極的情況中,當電極厚度係為0.005~0.02波長以及0.062~0.165波長時,係能夠得到65dB以上之阻抗比,當電極厚度為0.01~0.0152波長以及0.064~0.155波長時,係能夠得到70dB以上之阻抗比,當電極厚度為0.08~0.12波長時,係能夠得到75dB以上之阻抗比。又,係確認到:在Mo電極的情況中,當電極厚度係為0.008~0.03波長以及0.055~0.19波長時,係能夠得到65dB以上之阻抗比,當電極厚度為0.0125~0.027波長以及0.065~0.165波長時,係能夠得到70dB以上之阻抗比,當電極厚度為0.095~0.13波長時,係能夠得到75dB以上之阻抗比。
另外,叉指電極12a,當密度係為1800kg/m
3以上、未滿6000kg/m
3時,與Al電極相同之電極厚度係成為最適當之厚度,當為6000kg/m
3以上、未滿10000kg/m
3時,與Cu電極相同之電極厚度係成為最適當之厚度,當為10000kg/m
3以上、未滿15000kg/m
3時,與Mo電極相同之電極厚度係成為最適當之厚度,當為15000kg/m
3以上、未滿25000kg/m
3時,與Au電極相同之電極厚度係成為最適當之厚度。於此,當叉指電極12a係為由合金或多層金屬膜而成的情況時,係以其之平均密度來作換算並決定最適當之厚度。當叉指電極12a之金屬化比(MR)係為從0.5而有所偏離時,若是將當MR為0.5時之最適當之厚度設為H,則「H×0.5/MR」係成為最適當之厚度。
於圖26中,針對當在圖1(b)中所示之彈性波裝置10係身為「Cu(0.1λ)/(90°,90,42.5°)LN(0.2λ)/懸浮電極/SiO
2膜(0.05λ)/Ta膜(0.05λ)/SiO
2膜(0.05λ)/Ta膜(0.05λ)/SiO
2膜(0.05λ)/Ta膜(0.05λ)/Si基板」時以及身為「Cu(0.1λ)/(90°,90,35°)LT(0.15λ)/懸浮電極/SiO
2膜(0.05λ)/Ta膜(0.05λ)/SiO
2膜(0.05λ)/Ta膜(0.05λ)/SiO
2膜(0.05λ)/Ta膜(0.05λ)/Si基板」時之阻抗比的相對於叉指電極12a之MR之依存性作展示。如同圖26中所示一般,係確認到,LN以及LT,係同樣的,當MR為0.35~0.8時,係能夠得到65dB以上之阻抗比。又,係確認到:在LN的情況時,當MR係為0.45~0.8時,係能夠得到70dB以上之阻抗比,在LT的情況時,當MR係為0.45~0.6時,係能夠得到68dB以上之阻抗比。
[與專利文獻3之間之比較]
於圖3(a)中所示之5.1GHz近旁處而被激振之特性,係為音速6100m/s,而相當於LLSAW。相對於此,在專利文獻3中,係使用0.05、0.06、0.08波長厚度之Al電極,而激振LLSAW,但是,如同在圖25中所示一般,在Al電極之該厚度下,係無法激振出大的SAW之泛音。
又,在圖27(a)中,針對相當於在專利文獻3中所示之彈性波裝置之在「Al(0.05λ)/0.2波長之(90°,90°,40°)LN(0.2λ)/音響多層膜[Multi acoustic layers;SiO
2(0.25λ)/Ta(0.25λ)/SiO
2(0.25λ)/Ta(0.25λ)/SiO
2(0.25λ)/Ta(0.25λ)/SiO
2(0.25λ)/Ta(0.25λ)/Si基板」之構造下的相當於LLSAW之音速6200m/s之頻率特性之位移分布作展示。如同在圖27(a)中所示一般,係確認到,其之位移分布,係以縱波成分(圖中之「L」)為主,被激振之震動,係身為在專利文獻3中所示之LLSAW。
另一方面,在圖27(b)中,針對當在圖1(a)中所示之彈性波裝置10係身為「Cu(0.1λ)/(90°,90°,42.5°)LN(0.2λ)/音響多層膜[Multi acoustic layers;SiO
2(0.05λ)/Ta(0.05λ)/SiO
2(0.05λ)/Ta(0.05λ)/SiO
2(0.05λ)/Ta(0.05λ)/SiO
2(0.05λ)/Ta(0.05λ)/Si基板」時之音速11000m/s近旁之泛音之頻率特性之位移分布作展示。如同在圖27(b)中所示一般,係確認到,其之位移分布,係身為以SH成分作為主成分之SAW。如此這般,明顯可知,在專利文獻3之彈性波裝置與本發明之實施形態之彈性波裝置10之間,由於不僅是頻率、音速之差異、LLSAW之基模與SAW之泛音之差異,在位移分布上亦係為完全相異,因此,在震動模式上亦為相異。
10:彈性波裝置
11:壓電基板
12:電極
12a:叉指電極
12b:懸浮電極
13:音響多層膜
13a:低音響阻抗膜
13b:高音響阻抗膜
14:支持基板
[圖1]係為本發明之實施形態的彈性波裝置之(a)側面圖、(b)對於具有懸浮電極的變形例作展示之側面圖。
[圖2]係為先前技術的彈性波裝置之(a)側面圖、(b)對於頻率特性作展示之圖表。
[圖3](a)係為對於在圖1(a)中所示之彈性波裝置之在Cu(0.1λ厚度)/(90°,90°,35°)LT(0.2λ厚度)/SiO
2(0.25λ厚度)/Ta(0.25λ厚度)/SiO
2(0.25λ厚度)/Ta(0.25λ厚度)/SiO
2(0.25λ厚度)/Ta(0.25λ厚度)/Si基板之構造下的頻率特性作展示之圖表,(以下,將「厚度」省略)(b)係為對於當在圖1(b)中所示之彈性波裝置之Cu(0.1λ)/(90°,90°,42.5°)LN(0.2λ)/懸浮電極/SiO
2(0.05λ)/Ta/SiO
2(0.05λ)/Ta /SiO
2(0.05λ)/Ta/Si基板之構造下而使Ta膜之厚度作了改變時之頻率特性作展示之圖表。
[圖4](a)係為對於在圖1(a)中所示之彈性波裝置之在Cu(0.2λ)/(0°,85°,0°)LN(0.2λ)/Al(0.06λ)/W(0.06λ)/Al (0.06λ)/W(0.06λ)/Al(0.06λ)/W(0.06λ)/Si基板之構造下的頻率特性作展示之圖表,(b)係為對於在圖1(b)中所示之彈性波裝置之在Cu(0.1λ)/(90°,90°,42.5°)LN(0.2λ)/懸浮電極/SiO
2(0.05λ)/Ta(0.03λ)/SiO
2(0.05λ)/Ta(0.03λ)/SiO
2(0.05λ)/Ta(0.03λ)/Si基板之構造下的頻率特性作展示之圖表,(c)係為對於在圖1(a)中所示之彈性波裝置之在Cu(0.12λ)/(0°,85°,0°)LT(0.15λ)/Al(0.05λ)/W(0.05λ)/Al (0.05λ)/W(0.05λ)/Al(0.05λ)/W(0.05λ)/Si基板之構造下的頻率特性作展示之圖表,(d)係為對於在圖1(b)中所示之彈性波裝置之在Cu(0.1λ)/(90°,90°,35°)LT(0.15λ)/懸浮電極/SiO
2(0.07λ)/Ta(0.07λ)/SiO
2(0.07λ)/Ta(0.07λ)/SiO
2(0.07λ)/Ta(0.07λ)/Si基板之構造下的頻率特性作展示之圖表。
[圖5]係為對於在圖1(a)中所示之彈性波裝置之在Cu(0.1λ)/(0°,θ,0°)LN(0.2λ)/Al(0.05λ)/W(0.05λ)/Al (0.05λ)/W(0.05λ)/Al(0.05λ)/W(0.05λ)/Si基板之構造下的(a)頻寬(Bandwidth)、(b)阻抗比(Impedance ratio)與歐拉角θ之間的關係作展示之圖表。
[圖6]係為對於在圖1(a)中所示之彈性波裝置之在Cu(0.1λ)/(φ,85°,0°)LN(0.2λ)/Al(0.05λ)/W(0.05λ)/Al (0.05λ)/W(0.05λ)/Al(0.05λ)/W(0.05λ)/Si基板之構造下的阻抗比與歐拉角φ之間之關係作展示之圖表。
[圖7]係為對於在圖1(a)中所示之彈性波裝置之在Cu(0.1λ)/(0°,85°,
ψ)LN(0.2λ)/Al(0.05λ)/W(0.05λ)/Al (0.05λ)/W(0.05λ)/Al(0.05λ)/W(0.05λ)/Si基板之構造下的阻抗比與歐拉角ψ之間之關係作展示之圖表。
[圖8]係為對於在圖1(a)中所示之彈性波裝置之在Cu(0.1λ)/(0°,85°,0°)LN(0.2λ)/Al/W/Al/W/Al/W/Si基板之構造下的阻抗比與(a)高音響阻抗膜之W膜厚、(b)低音響阻抗膜之Al膜厚之間之關係作展示之圖表。
[圖9]係為對於在圖1(b)中所示之彈性波裝置之在Cu(0.1λ)/(0°,θ,0°)LN(0.2λ)/懸浮電極/Al(0.05λ) /W(0.05λ)/Al(0.05λ)/W(0.05λ)/Al(0.05λ)/W(0.05λ)/Si基板之構造下的(a)頻寬、(b)阻抗比與歐拉角θ之間之關係作展示之圖表。
[圖10]係為對於在圖1(b)中所示之彈性波裝置之在Cu(0.1λ)/(0°,85°,0°)LN(0.2λ)/懸浮電極/Al/W/Al/W/ Al/W/Si基板之構造下的阻抗比與(a)Al膜厚為0.05λ時的高音響阻抗膜之W膜厚、(b)W膜厚為0.05λ時的低音響阻抗膜之Al膜厚之間之關係作展示之圖表。
[圖11]係為對於在圖1(a)中所示之彈性波裝置之在Cu(0.1λ)/(90°,90°,
ψ)LN(0.2λ)/Al(0.05λ)/W(0.05λ)/Al (0.05λ)/W(0.05λ)/Al(0.05λ)/W(0.05λ)/Si基板之構造下的(a)頻寬、(b)阻抗比與歐拉角ψ之間之關係作展示之圖表。
[圖12]係為對於在圖1(a)中所示之彈性波裝置之在Cu(0.1λ)/(90°,90°,42.5°)LN(0.2λ)/Al/W/Al/W/Al/W/Si基板之構造下的阻抗比與(a)Al膜厚為0.05λ時之高音響阻抗膜之W膜厚、(b)W膜厚為0.05λ時之低音響阻抗膜之Al膜厚之間之關係作展示之圖表。
[圖13]係為對於在圖1(b)中所示之彈性波裝置之在Cu(0.1λ)/(90°,90°,
ψ)LN(0.2λ)/懸浮電極/SiO
2(0.05λ) /Ta(0.05λ)/SiO
2(0.05λ)/Ta(0.05λ)/SiO
2(0.05λ)/Ta(0.05λ)/Si基板之構造下的(a)頻寬、(b)阻抗比與歐拉角ψ之間之關係作展示之圖表。
[圖14]係為對於在圖1(b)中所示之彈性波裝置之在Cu(0.1λ)/(90°,90°,42.5°)LN(0.2λ)/懸浮電極/SiO
2/Ta/ SiO
2/Ta/SiO
2/Ta/Si基板之構造下的阻抗比與(a)SiO
2膜厚為0.05λ時之高音響阻抗膜之Ta膜厚、(b)Ta膜厚為0.05λ時之低音響阻抗膜之SiO
2膜厚之間之關係作展示之圖表。
[圖15]係為對於在圖1(a)中所示之彈性波裝置之在Cu(0.1λ)/(0°,θ,0°)LT(0.15λ)/Al(0.05λ)/W(0.05λ) /Al(0.05λ)/W(0.05λ)/Al(0.05λ)/W(0.05λ)/Si基板之構造下的(a)頻寬、(b)阻抗比與歐拉角θ之間之關係作展示之圖表。
[圖16]係為對於在圖1(a)中所示之彈性波裝置之在Cu(0.1λ)/(0°,85°,0°)LT(0.15λ)/Al/W/Al/W/Al/W/Si基板之構造下的阻抗比與(a)Al膜厚為0.05λ時之高音響阻抗膜之W膜厚、(b)W膜厚為0.05λ時之低音響阻抗膜之Al膜厚之間之關係作展示之圖表。
[圖17]係為對於在圖1(b)中所示之彈性波裝置之在Cu(0.1λ)/(0°,θ,0°)LT(0.15λ)/懸浮電極/Al(0.05λ)/W (0.05λ)/Al(0.05λ)/W(0.05λ)/Al(0.05λ)/W(0.05λ)/Si基板之構造以及Cu(0.1λ)/(0°,θ,0°)LT(0.15λ)/懸浮電極/SiO
2(0.05λ)/Ta(0.05λ)/SiO
2(0.05λ)/Ta(0.05λ)/SiO
2(0.05λ)/Ta(0.05λ)/Si基板之構造下的(a)頻寬、(b)阻抗比與歐拉角θ之間之關係作展示之圖表。
[圖18]係為對於在圖1(b)中所示之彈性波裝置之在Cu(0.1λ)/(0°,85°,0°)LT(0.15λ)/懸浮電極/Al/W/Al/W /Al/W/Si基板之構造下的阻抗比與(a)Al膜厚為0.05λ時之高音響阻抗膜之W膜厚、(b)W膜厚為0.05λ時之低音響阻抗膜之Al膜厚之間之關係作展示之圖表。
[圖19]係為對於在圖1(a)中所示之彈性波裝置之在Cu(0.1λ)/(90°,90°,
ψ)LT(0.15λ)/Al(0.05λ)/W(0.05λ) /Al(0.05λ)/W(0.05λ)/Al(0.05λ)/W(0.05λ)/Si基板之構造下的(a)頻寬、(b)阻抗比與歐拉角ψ之間之關係作展示之圖表。
[圖20]係為對於在圖1(a)中所示之彈性波裝置之在Cu(0.1λ)/(90°,90°,35°)LT(0.15λ)/Al/W/Al/W/Al/W/Si基板之構造下的阻抗比與(a)Al膜厚為0.05λ時之高音響阻抗膜之W膜厚、(b)W膜厚為0.05λ時之低音響阻抗膜之Al膜厚之間之關係作展示之圖表。
[圖21]係為對於在圖1(b)中所示之彈性波裝置之在Cu(0.1λ)/(90°,90°,
ψ)LT(0.15λ)/懸浮電極/SiO
2(0.05λ)/Ta(0.05λ)/SiO
2(0.05λ)/Ta(0.05λ)/SiO
2(0.05λ)/Ta(0.05λ)/Si基板之構造下的(a)頻寬、(b)阻抗比與歐拉角ψ之間之關係作展示之圖表。
[圖22]係為對於在圖1(b)中所示之彈性波裝置之在Cu(0.1λ)/(90°,90°,35°)LT(0.15λ)/懸浮電極/ SiO
2/Ta/ SiO
2/Ta/SiO
2/Ta/Si基板之構造下的阻抗比與(a)SiO
2膜厚為0.05λ時之高音響阻抗膜之Ta膜厚、(b)Ta膜厚為0.05λ時之低音響阻抗膜之SiO
2膜厚之間之關係作展示之圖表。
[圖23]係為對於在圖1(b)中所示之彈性波裝置之在Cu(0.1λ)/(90°,90°,42.5°)LN(0.2λ)/懸浮電極/SiO
2(0.05λ) /Ta(0.05λ)/SiO
2(0.05λ)/Ta(0.05λ)/SiO
2(0.05λ)/Ta(0.05λ)/Si基板之構造以及Cu(0.1λ)/(90°,90°,35°)LT(0.15λ)/懸浮電極/SiO
2(0.05λ)/Ta(0.05λ)/SiO
2(0.05λ)/Ta(0.05λ)/SiO
2(0.05λ)/Ta(0.05λ)/Si基板之構造下的阻抗比與壓電基板之厚度(Plate thickness)之間之關係作展示之圖表。
[圖24]係為對於在圖1(b)中所示之彈性波裝置之在Cu(0.1λ)/(90°,90°,35°)LT(0.15λ)/懸浮電極/SiO
2(0.05λ) /Ta(0.05λ)/SiO
2(0.05λ)/Ta(0.05λ)/SiO
2(0.05λ)/Ta(0.05λ)/Si基板之構造下的阻抗比與音響多層膜之層數(Number of acoustic film layers)之間之關係作展示之圖表。
[圖25]係為對於在圖1(b)中所示之彈性波裝置之在叉指電極/(90°,90°,35°)LT(0.15λ)/懸浮電極/SiO
2(0.05λ)/Ta(0.05λ)/SiO
2(0.05λ)/Ta(0.05λ)/SiO
2(0.05λ)/Ta(0.05λ)/Si基板之構造下的阻抗比與當MR=0.5時之各叉指電極之厚度(Electrode thickness)之間之關係作展示之圖表。
[圖26]係為對於在圖1(b)中所示之彈性波裝置之在Cu(0.1λ)/(90°,90°,42.5°)LN(0.2λ)/懸浮電極/SiO
2(0.05λ)/Ta(0.05λ)/SiO
2(0.05λ)/Ta(0.05λ)/SiO
2(0.05λ)/Ta(0.05λ)/Si基板之構造以及Cu(0.1λ)/(90°,90°,35°)LT(0.15λ)/懸浮電極/SiO
2(0.05λ)/Ta(0.05λ)/SiO
2(0.05λ)/Ta(0.05λ)/SiO
2(0.05λ)/Ta(0.05λ)/Si基板之構造下的阻抗比與叉指電極之金屬化比之間之關係作展示之圖表。
[圖27]係為對於(a)相當於在專利文獻3中所示之彈性波裝置之在Al(0.05λ)/(90°,90°,40°)LN(0.2λ) /SiO
2(0.25λ)/Ta(0.25λ)/SiO
2(0.25λ)/Ta(0.25λ)/SiO
2(0.25λ)/Ta(0.25λ)/SiO
2(0.25λ)/Ta(0.25λ)/Si基板之構造下的LLSAW之位移分布作展示之圖表、(b)在圖1(a)中所示之彈性波裝置之在Cu(0.1λ)/(90°,90°,42.5°)LN(0.2λ)/SiO
2(0.05λ) /Ta(0.05λ)/SiO
2(0.05λ)/Ta(0.05λ)/SiO
2(0.05λ)/Ta(0.05λ)/SiO
2(0.05λ)/Ta(0.05λ)/Si基板之構造下的泛音SAW之位移分布作展示之圖表。
10:彈性波裝置
11:壓電基板
12:電極
12a:叉指電極
12b:懸浮電極
13:音響多層膜
13a:低音響阻抗膜
13b:高音響阻抗膜
14:支持基板
Claims (17)
- 一種彈性波裝置,其特徵為,係具備有: 壓電基板;和 以與前述壓電基板相接的方式而被作設置之電極;和 以與前述壓電基板及/或前述電極相接的方式而被作設置之音響多層膜, 構成為對於彈性表面波之共振特性中的泛音(overtone)作利用。
- 如請求項1所記載之彈性波裝置,其中, 前述泛音之彈性表面波,係相當於音速9000m/s以上。
- 如請求項1或2所記載之彈性波裝置,其中, 前述音響多層膜,係將低音響阻抗膜與高音響阻抗膜交互作層積。
- 如請求項1~3中之任一項所記載之彈性波裝置,其中, 前述音響多層膜,係具備有將低音響阻抗膜與高音響阻抗膜交互連續地作3層以上20層以下之層積的音響膜。
- 如請求項3或4所記載之彈性波裝置,其中, 前述音響多層膜之各低音響阻抗膜及/或各高音響阻抗膜,係由包含有Mg合金、SiO 2、SiOF、Al、Y、Si、Ge、Ti、ZnO、Si xN y、AlN、SiC、Al 2O 3、Ag、ZrO 2、Hf、Cu、TiO 2、Cr、Ni、Au、Ta、Mo、Pt以及W之中之至少1者之膜或者是包含有此些之中之至少1者的氧化膜、氮化膜、碳化膜或碘化膜所成,其中,x以及y係為正的實數。
- 如請求項3~5中之任一項所記載之彈性波裝置,其中, 前述音響多層膜之各低音響阻抗膜以及各高音響阻抗膜之中之至少3層的各厚度,係分別為前述彈性表面波之0.012波長~0.118波長、0.105波長~0.2波長、或者是0.216波長~0.275波長。
- 如請求項3~6中之任一項所記載之彈性波裝置,其中, 前述音響多層膜之各低音響阻抗膜之中之至少1層之厚度,係為前述彈性表面波之0.012波長~0.118波長,各高音響阻抗膜之中之至少1層之厚度,係為前述彈性表面波之0.015波長~0.108波長、0.109波長~0.12波長或者是0.216波長~0.275波長。
- 如請求項3~6中之任一項所記載之彈性波裝置,其中, 前述音響多層膜之各高音響阻抗膜之中之至少1層之厚度,係為前述彈性表面波之0.015波長~0.108波長,各低音響阻抗膜之中之至少2層之各厚度,係分別為前述彈性表面波之0.015波長~0.118波長、0.119波長~0.2波長或者是0.216波長~0.275波長。
- 如請求項1~8中之任一項所記載之彈性波裝置,其中, 前述壓電基板,係由LiNbO 3或LiTaO 3之單晶所成。
- 如請求項1~8中之任一項所記載之彈性波裝置,其中, 前述電極,係由被設置在前述壓電基板之其中一方之表面上的叉指電極所成, 前述音響多層膜,係以與前述壓電基板之另外一方之表面相接的方式而被作設置, 前述壓電基板,係由LiNbO 3結晶所成,歐拉角(Euler angles)係為(-30°~30°,60°~103°,-15°~15°)以及(90°±6°,90°±6°,-20°~48°)之其中一者,或者是與此些之其中一者為結晶學性等價的歐拉角。
- 如請求項1~8中之任一項所記載之彈性波裝置,其中, 前述電極,係具備有被設置在前述壓電基板之其中一方之表面上的叉指電極、和以覆蓋前述壓電基板之另外一方之表面的方式而被作設置之懸浮電極, 前述音響多層膜,係以與前述懸浮電極之和前述壓電基板相反側之表面相接的方式而被作設置, 前述壓電基板,係由LiNbO 3結晶所成,歐拉角(Euler angles)係為(-30°~30°,60°~98°,-15°~15°)以及(90°±6°,90°±6°,-4°~56°)之其中一者,或者是與此些之其中一者為結晶學性等價的歐拉角。
- 如請求項10或11所記載之彈性波裝置,其中, 前述壓電基板,其厚度係為前述彈性表面波之0.002~5波長。
- 如請求項1~8中之任一項所記載之彈性波裝置,其中, 前述電極,係由被設置在前述壓電基板之其中一方之表面上的叉指電極所成, 前述音響多層膜,係以與前述壓電基板之另外一方之表面相接的方式而被作設置, 前述壓電基板,係由LiTaO 3結晶所成,歐拉角(Euler angles)係為(-30°~30°,55°~100°,-15°~15°)、(90°±6°,90°±6°,-5°~61°)以及(90°±6°,90°±6°,83°~93°)之其中一者,或者是與此些之其中一者為結晶學性等價的歐拉角。
- 如請求項1~8中之任一項所記載之彈性波裝置,其中, 前述電極,係具備有被設置在前述壓電基板之其中一方之表面上的叉指電極、和以覆蓋前述壓電基板之另外一方之表面的方式而被作設置之懸浮電極, 前述音響多層膜,係以與前述懸浮電極之和前述壓電基板相反側之表面相接的方式而被作設置, 前述壓電基板,係由LiTaO 3結晶所成,歐拉角(Euler angles)係為(-30°~30°,65°~94°,-15°~15°)以及(90°±6°,90°±6°,-4°~56°)之其中一者,或者是與此些之其中一者為結晶學性等價的歐拉角。
- 如請求項13或14所記載之彈性波裝置,其中, 前述壓電基板,其厚度係為前述彈性表面波之0.002~2.4波長。
- 如請求項10~15中之任一項所記載之彈性波裝置,其中, 前述叉指電極,若是將金屬化(metallization)比設為MR,並將前述彈性表面波之波長設為λ,則係為密度為1800kg/m 3以上未滿6000kg/m 3、厚度為(0.01λ~0.045λ)×0.5/MR或(0.1λ~0.21λ)×0.5/MR,或者是密度為6000kg/m 3以上未滿10000kg/m 3、厚度為(0.01λ~0.033λ)×0.5/MR或(0.06λ~0.2λ)×0.5/MR,或者是密度為10000kg/m 3以上未滿15000kg/m 3、厚度為(0.008λ~0.03λ)×0.5/MR或(0.055λ ~0.19λ)×0.5/MR,或者是密度為15000kg/m 3以上未滿25000kg/m 3、厚度為(0.005λ~0.02λ)×0.5/MR或(0.062λ~ 0.165λ)×0.5/MR。
- 如請求項10~15中之任一項所記載之彈性波裝置,其中, 前述叉指電極,其金屬化比係為0.35以上。
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