WO2003088483A1 - Dispositif a ondes acoustiques de surface, appareil de communication mobile et capteur mettant tous deux en oeuvre ledit dispositif - Google Patents

Dispositif a ondes acoustiques de surface, appareil de communication mobile et capteur mettant tous deux en oeuvre ledit dispositif Download PDF

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WO2003088483A1
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surface acoustic
acoustic wave
wave device
piezoelectric substrate
electrode
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PCT/JP2003/004692
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Ryoichi Takayama
Shunichi Seki
Tetsuo Kawasaki
Hidekazu Nakanishi
Koji Hasegawa
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Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
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Definitions

  • the present invention relates to a surface acoustic wave device having excellent pass band characteristics particularly in a high frequency band, and a mobile communication device and a sensor using the same.
  • S AW devices Surface acoustic wave devices
  • Such a filter used for the radio ⁇ of the mobile communication terminal is required to be usable in a high frequency region, particularly in the 800 MHz band to several GHz band, as the frequency of the mobile phone system increases. In particular, it is required to have low loss in the passband, high suppression in the power and stopbands, and to have sharp filter characteristics.
  • an interdigital transducer in which electrode fingers formed on a piezoelectric substrate are engaged with each other
  • a voltage is applied to an electrode
  • S AW surface acoustic wave
  • the S AW device excites and receives the S AW to achieve the required filter characteristics.
  • the electrical characteristics of the SAW device are mainly determined by the shape and configuration of the IDT electrode and the propagation characteristics of the SAW propagating through the piezoelectric substrate. For example, in a S AW resonator, which is a type of S AW device, the pitch between the electrode fingers of the IDT electrode! ) And the sound velocity of the S AW, that is, the propagation velocity v and the resonance frequency f, have the relationship of (Equation 1).
  • the resonance frequency f increases, and if the propagation speed V of the SAW is constant, the IDT electrode finger pitch 1> must be reduced. This leads to a very small pattern width of the IDT electrode, which lowers the production yield of the SAW device.
  • a piezoelectric substrate with a high SAW propagation speed V is required. To obtain low-loss characteristics, it is necessary to minimize the loss associated with SAW propagation and the resistance of the IDT electrode.
  • lithium tantalum (L i T a0 3) single crystal hereinafter, referred to as LT single-crystal
  • LT single-crystal lithium tantalum (L i T a0 3) single crystal
  • A_ ⁇ 3 substrate was propagation direction (hereinafter, LT36 ° ⁇ and good department) or lithium niobate (L i Nb_ ⁇ 3) single crystal (hereinafter, referred to as LN single-crystal) 64 ° rotation of Y at 64 ° Y—X with the X direction as the SAW propagation direction
  • Li Nb ⁇ 3 substrates (hereinafter referred to as LN64 ° plates) have been widely used. Using the LT 36 ° plate and LN 64 ° plate cut out at these cut angles, it is called leaky surface acoustic wave (L eakysurfaceacoustic wave: hereafter referred to as LS AW), and part of it is inside the substrate.
  • LS AW leaky surface acoustic wave
  • the L SAW excited by these substrates has the characteristic that the sound velocity, that is, the propagation velocity is high.
  • the mass loading effect of the IDT electrode is negligible, that is, if the thickness of the IDT electrode is sufficiently small compared to the wavelength of the propagating LSAW, almost no Balta waves will be radiated.
  • the loss can be made sufficiently small. Therefore, LT 36 ° ⁇ ⁇ LN64.
  • the plate is suitable for constructing low-loss high-frequency SAW filters and SAW resonators. For this reason, it has been widely used in the past.
  • the wavelength of the SAW is shortened, the number 0/0 of the wave length of the film thickness of the IDT electrode is S AW ⁇ Since it is more than ten percent, the mass loading effect of the IDT electrode cannot be ignored. As a result, the propagation loss associated with the propagation of the LS AW cannot be ignored.
  • the normalized loss h / X (h: electrode thickness, ⁇ : wavelength of SAW) of the IDT electrode minimizes the propagation loss of LS AW propagating over a single crystal.
  • the substrate has different force angles.
  • S AW filters and S AW resonators with different frequency characteristics have different pitches between IDT electrodes. Therefore, if an S AW filter and a S AW resonator having the same film thickness and different frequency characteristics are manufactured, the optimum normalized film thickness hZ differs for each S AW filter and SAW resonator.
  • the following problems are encountered. Occurs. That is, since the thickness of the IDT electrode is generally the same in one chip, the propagation loss of these two SAW filters cannot be reduced to almost zero.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-183380 discloses a method of increasing the out-of-band suppression by connecting a reactance element to a resonator of a parallel arm of a ladder-type SAW filter in which a SAW resonator is connected in a ladder type. Is disclosed.
  • the specific cross band (the upper frequency of the cross band minus the lower frequency of the cross band) the center frequency of the no cross band) Power
  • the pass band and the isih region are If they are very close, the above method cannot sufficiently suppress the stopband near the passband. Disclosure of the invention
  • An object of the present invention is to reduce the insertion loss of a SAW filter or a SAW resonator and improve the steep characteristics, and to improve the mobile communication ⁇ and the sensor using the same by 3 ⁇ 4ft. I do. Specifically, using a piezoelectric substrate cut out at a cut angle that can excite the LS AW, the sound speed of the S AW conventionally used as the LS AW is reduced, and the speed of the slow transverse wave propagating through the piezoelectric substrate is reduced. The use of RS AW reduces the insertion loss and improves the steep characteristics compared to the conventional SAW device using LSAW. Basically,
  • the S AW device of the present invention comprises a piezoelectric substrate cut at a cut angle capable of exciting an LS AW, and at least a pair of mutually engaged electrodes on the piezoelectric substrate.
  • An S AW device consisting of an electrode pattern including an IDT electrode having a finger, wherein the resonance frequency of the S AW device is f (H z), and the sound speed of a slow transverse wave propagating through the piezoelectric substrate is V b (m / s ), Where the pitch of the electrode fingers of the electrode pattern formed on the piezoelectric substrate is p (m), and the pitch p of the electrode fingers satisfies the relationship 2 X pvb / f.
  • the electrode fingers of the electrode pattern have a pitch substantially equal to the pitch p of the electrode fingers, and are provided on the tops of the steps provided on the surface of the piezoelectric substrate. It has a configuration that has been formed.
  • a SAW device with lower loss and superior steep characteristics than when using the conventional LS AW is obtained, and at the same time, the reflection coefficient per electrode generated when the LS AW is used as the RS AW is obtained.
  • the drop can be improved.
  • the SAW device of the present invention has the above configuration, and has a small At least, a dielectric film covering the electrode pattern is further formed. This makes it possible to obtain a SAW resonator having lower insertion loss and superior steep characteristics than the case of using a conventional LSAW, utilizing the decrease in sound speed due to the formation of the dielectric film.
  • the S AW device of the present invention is an IDT having a BE electric substrate cut out at a force angle capable of exciting an L S AW, and at least one pair of interdigitated electrode fingers on the piezoelectric substrate.
  • the resonance frequency after forming the dielectric film is f ⁇ ⁇ ( ⁇ ⁇ )
  • the sound velocity of the slow transverse wave propagating through the piezoelectric substrate is V b (m / s)
  • the electrode pattern formed on the piezoelectric substrate is
  • the pitch of the electrode fingers is p (m)
  • the configuration is such that the pitch p of the electrode fingers satisfies the relationship 2 XpXf before ⁇ vb ⁇ 2 XpXf ⁇ .
  • the electrode finger is made of aluminum (A 1) or a metal mainly composed of A 1 in the above-described configuration, and is manufactured using the LS AW using the piezoelectric substrate.
  • the thickness of the IDT electrode of the obtained LS AW type surface acoustic wave device is hL, and the thickness of the IDT electrode of the elastic raw surface wave device when the resonance frequency is the same as that of the LS AW type surface acoustic wave device.
  • the film thickness hr of the IDT electrode of the surface acoustic wave device satisfies h L ⁇ hr.
  • the SAW device of the present invention is characterized in that, in the above configuration, at least the electrode finger of the surface acoustic wave device uses a metal having a higher density than A1.
  • at least the electrode fingers of the IDT electrode are formed of a metal having a higher density than A1, which can reduce the reduction of the reflection coefficient per electrode and suppress ripples that occur in the transmission characteristics.
  • a SAW device having excellent steep characteristics can be obtained.
  • the S AW device may further include a first layer of a surface acoustic wave device in which at least an electrode finger of the surface acoustic wave device is made of a metal having a density higher than A 1, and a metal mainly composed of A 1 or A 1. And a second layer composed of at least two layers.
  • S AW device of the present invention in the above configuration, wherein the piezoelectric substrate is L i T a 0 3 single crystal (LT).
  • the SAW device using the conventional LSIW and the SAW device of the present invention can be simultaneously formed on one chip.
  • the piezoelectric substrate made of L i T a O 3 single crystal, about the X axis of the L i T A_ ⁇ 3 single crystal, the Z-axis direction from the Y axis 2 It is characterized by having a cut surface cut out in an orientation rotated at an angle in the range of 6 degrees or more and 50 degrees or less, and having characteristics capable of exciting leaky surface acoustic waves.
  • a 2-device in 1-chip type S AW device that simultaneously forms a conventional S AW device using an L S AW and the S AW device of the present invention on one chip can be used. Both SAW devices have low loss and excellent steep characteristics can be obtained.
  • S AW device of the present invention in the above configuration, wherein the piezoelectric substrate is L i N b 0 3 single crystal.
  • the piezoelectric substrate is L i N b 0 3 single crystal.
  • S AW Debaisu of the present invention the upper ⁇ configuration Nio Te, a piezoelectric substrate made of L i N b O 3 single crystal, about the X axis of the L i N b O 3 single crystal, Y axis From 5 0 in the Z-axis direction It has a power plane cut out in an azimuth rotated at an angle in the range of not less than 80 degrees and not more than 80 degrees, and has a characteristic capable of exciting leaky surface acoustic waves.
  • both S-AW devices can be used. Both AW devices have low loss and excellent steep characteristics can be obtained.
  • the Saw device of the present invention is characterized in that two or more Saw devices having the above structure are formed on a single chip by combining two or more threads. With this configuration, a SAW device having low loss and steep frequency selectivity can be obtained.
  • the mobile communication ⁇ of the present invention is characterized by using the SAW device having the above configuration.
  • the SAW device having the above configuration.
  • the senor of the present invention uses a small-loss, steep characteristic S AW device realized by the method disclosed in the present invention as a part of the sensor, so that the sensor is small, light, and excellent in sensitivity. You can get a sensor.
  • the sensor is preferably used as a sensor for detecting temperature, but may also be used as a sensor for detecting odor, a sensor for detecting water content, and the like.
  • FIG. 1A is a perspective view showing a 1-orts AW resonator manufactured as an example of a S AW device in Example 1 of the present invention.
  • Figure 1B is a cross-sectional view along the t-t spring shown in Figure 1A
  • Fig. 1C is an enlarged cross-sectional view of one cycle of the IDT electrode of the embodiment.
  • Figure 2 shows the relationship between LSAW propagation loss and standardized IDT electrode thickness on a 39 ° Y-XLT substrate.
  • FIG. 3A is a diagram showing a passage characteristic of a 1-ports AW resonator of Sample 1 of Example in the example.
  • Fig. 3B shows the results of passing through the one-port S AW resonator of comparative sample 1 in the same example. Diagram showing characteristics
  • FIG. 3C is a diagram showing the pass characteristics of the 1-port SAW resonator of Comparative Sample 2 in the same example.
  • FIG. 4 is a diagram for obtaining the steepness index in the embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram for obtaining an insertion loss index in the embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram for calculating the out-of-band suppression index in the embodiment.
  • FIG. 7A is a perspective view showing a configuration of a ladder-type S AW filter as an example of a S AW device in Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 7B is a circuit configuration diagram of the ladder-type S AW filter in the embodiment.
  • Figure 8 shows the relationship between the LSAW propagation loss and the normalized film thickness in the LT 42 ° plate used in the example.
  • FIG. 9A is a diagram showing the pass characteristics of the ladder-type SAW filter of the sample 2 of the example in the example.
  • Fig. 9B shows the pass characteristics of the ladder-type SAW filter of Comparative Sample 3 in the same example.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining the definition of the squareness ratio in the embodiment.
  • Figure 11 A is a diagram showing the third embodiment of the present invention, the passage JP '1 1 Raw 1 one port SAW resonator of the example sample 3
  • FIG. 11B is a diagram showing the pass characteristics of the 11 p ART S AW resonator of the sample 4 of the example in the example.
  • FIG. 11C shows Example 5 of Example 5 in the same example.
  • FIG. 11D is a diagram showing the pass characteristics of the 1-port S AW resonator of the sample 6 in the example in the example.
  • FIG. 11E is a diagram showing the transmission characteristics of the 1-port SAW resonator of Comparative Sample 4 in the example.
  • FIG. 12A is a cross-sectional view showing a part of the configuration of the 11-port SAW resonator of Example Sample 7 in Example 4 of the present invention.
  • FIG. 12B is a graph showing the relationship between the one-port S AW resonator of Sample 8 in Example 1 and Example 2 Sectional view showing part of the configuration
  • FIG. 13A is a diagram showing the pass characteristics of an ort S AW resonator before forming a dielectric film in Example 7 of Example 7 in the same example.
  • FIG. 13B is a diagram showing the pass characteristics of the 11-port S AW resonator of Example Sample 7 after the formation of the dielectric film in the same example.
  • FIG. 14A is a diagram showing the pass characteristics of the 1-port S AW resonator of Example Sample 8 before forming the dielectric film in the same example.
  • FIG. 14B is a diagram showing the transmission characteristics of the 11-port S AW resonator of Example Sample 8 after the formation of the dielectric film in the same example.
  • FIG. 15 is a diagram showing the pass characteristics of the 1-port S AW resonator of Comparative Sample 5 in the example.
  • FIG. 16 is a diagram showing the pass characteristics of the 11-port SAW resonator of Comparative Sample 6 in the example.
  • FIG. 17A is a diagram showing the pass characteristics of an 80 MHZ band ladder type SAW filter among SAW filters of two filters in 1 tip type of the sample 9 in the embodiment 5 of the present invention.
  • FIG. 17B is a diagram showing the pass characteristics of a 1.9 GHz band ladder type SAW filter among the two filters i n 1 chip t y pe SAW filter of the sample 9 of the example in the example.
  • FIG. 18A shows the pass characteristics of an 80 OMHz band ladder-type SAW filter among the two filters i n l tip t y e of sample 10 of the embodiment.
  • FIG. 18B is a diagram showing the pass characteristics of the 1.9 GHz band ladder type SAW filter among the two filters i nl tip type SAW filters of the sample 10 in the embodiment.
  • FIG. 19A is a diagram showing the pass characteristics of an 800 MHz band ladder-type SAW filter among the SAW filters of the two samples of the comparative sample 7 in the same example.
  • FIG. 19B shows a two-filter inl chip typ of comparative sample 7 in the same example.
  • FIG. 20A is a diagram showing the pass characteristics of an 800 MHz band ladder type SAW filter among SAW filters having two finolators in 1 chip typ of comparative sample 8 in the same example.
  • FIG. 20B is a diagram showing the pass characteristics of the 1.9 GHz band ladder-type SAW filter of the two filters i n 1 chip ty pe of the comparative sample 8 in the same example.
  • FIG. 21 is a schematic diagram of a basic configuration in which a surface acoustic wave device is used as a temperature sensor in Embodiment 6 of the present invention.
  • FIG. 22 is a diagram showing a relationship between an environmental temperature and an anti-resonance frequency in the embodiment.
  • FIG. 1A is a perspective view illustrating a 1-port SAW resonator manufactured as an example of the SAW device according to the first embodiment of the present invention.
  • a SAW resonator 2 is formed on a piezoelectric substrate 1.
  • the SAW resonator 2 includes an IDT electrode 3 and a reflector 4.
  • FIG. 1B is a sectional view taken along line tt shown in FIG. 1A.
  • FIG. 1C is an enlarged view of one cycle of the IDT electrode, and shows a state in which the electrode fingers 301 are formed on the piezoelectric substrate 1 at a constant pitch p.
  • a 39 ° Y-cut X-propagation LT substrate (hereinafter referred to as a 39 ° Y-XLT substrate) was used as the piezoelectric substrate 1.
  • an electrode material of the SAW resonator 2 manufactured on the piezoelectric substrate an A1-Cu alloy obtained by adding Cu to A1 was used.
  • the electrodes of the SAW resonator include at least the IDT electrode and the electrode of the resonator.
  • Comparative Sample 1 a SAW resonator having a pitch p between the electrode fingers 301 of 1.06 ⁇ m and a normalized film thickness of 6.0% was manufactured. Further, as Comparative Sample 2, a SAW resonator having a pitch p between the electrode fingers 301 of 1.0 ⁇ m and a normalized film thickness h / ⁇ force of 11% was also manufactured.
  • the resonance frequency f of each SAW resonator is 1886. OMHz for Comparative Sample 1 and 188.8. 9 MHz for Comparative Sample 2.
  • the acoustic velocity of the SAW in each SAW resonator can be obtained from (Equation 1) and each resonant frequency f.
  • the values are 3998.3 m / s for Comparative Sample 1 and 3769.8 m / s for Comparative Sample 2. Therefore, both the comparative sample 1 and the comparative sample 2 are faster than the sound speed Vb of the slow transverse wave in the 39 ° Y—XLT substrate, which is the piezoelectric substrate 1 used in this example. Furthermore, neither the comparative sample 1 nor the comparative sample 2 satisfies the relationship of 2 X p ⁇ V b / f.
  • FIG. 2 shows the relationship between the LSAW propagation loss and the normalized thickness h / ⁇ of the IDT electrode in the 39 ° Y—XLT substrate that is the piezoelectric substrate 1 of the present embodiment.
  • the propagation loss of the L SAW propagating through the piezoelectric substrate 1 reaches a maximum / J when the normalized film thickness h / is about 6%.
  • FIG. 3A shows transmission characteristics of the SAW resonator 2 of the sample 1 of the embodiment.
  • FIG. 3B shows the SAW resonator of Comparative Sample 1
  • FIG. 3C shows the pass characteristics I and raw of the SAW resonator of Comparative Sample 2, respectively.
  • the fabrication of SAW resonators and evaluation of characteristics were performed as follows.
  • the SAW resonator is manufactured by forming an IDT electrode and an electrode film for manufacturing the resonator on the piezoelectric substrate 1 by a magneto-sputtering method, and then applying a photolithography method and a dry etching method using a chlorine-based etching gas.
  • a predetermined SAW resonator electrode pattern was formed.
  • the electrical characteristics were measured using a high-frequency probe.
  • the index for comparing the steepness in the pass characteristics was evaluated by the method shown in Fig. 4. That is, as shown in FIG. 4, the anti-resonance point B 2 in the pass characteristic and the point B 1 20 MHz lower than the anti-resonance frequency f 2 at the anti-resonance point B 2 are defined.
  • the formula for calculating the steepness index is shown below.
  • Steepness index ⁇ (ATT 2-ATT 1) / 20 ⁇ / (f 1+ 10)
  • an index of the degree of suppression outside the band was evaluated by the method shown in Fig. 6. That is, as shown in FIG. 6, a comparison was made using the degree of suppression at a frequency f5 at a point B5 3 OMHz higher than the antiresonance frequency f2 at the antiresonance point B2.
  • Table 1 shows the results.
  • the piezoelectric substrate 1 is a 39 ° Y-XLT substrate, and the electrode material is an A 1 -Cu alloy.
  • Electrode finger Normalization Resonance SAW Insertion loss Steepness Suppression degree Pitch Film thickness Frequency Sound speed * ⁇ day ⁇ 3 ⁇ 4 ⁇ day
  • Example sample 1 0.8 19.4 1891.4 3026.2-0.7 2184.9-4.6 Comparative sample 1 1.06 1886.0 3998.3 -1.1 2062.5-4.8 Comparative sample 2 1.0 1 1.0 1884.9 3769.8 -1.9 1613.8 -5.5
  • Example sample 1 It can be seen that the steepness index is higher than the comparative sample 1 and the comparative sample 2 and that the insertion loss index is small, indicating that the sample has good characteristics.
  • the S AW resonator in the sample 1 of the example uses an L S AW, the normalized film thickness hZl is 19.4 ° / 0 , so that as shown in FIG.
  • the steepness is affected by the change in the electromechanical coupling coefficient as well as the loss.
  • the effective coupling coefficient k eff generally increases, and as a result, the capacitance ratio ⁇ decreases and the steepness
  • the sample of Example 1 has higher steepness than the comparative sample 1 and the comparative sample 2 irrespective of the electrode film thickness, and shows good characteristics. Therefore, it is presumed that the coupling coefficient decreases at the same time as the wave that should originally propagate in the L S AW mode propagates in the R S AW mode.
  • the comparison sample 1 and the comparison sample 2 are compared, the comparison sample 1 Excellent in both steepness.
  • the S AW of the comparative sample 1 and the comparative sample 2 is the force propagating in the conventional LS AW mode.
  • the comparative sample 1 as shown in FIG. / ⁇ is set to about 6% at which the propagation loss of the LS AW becomes almost zero.
  • the sound velocity of Comparative Sample 1 and Comparative Sample 2 is faster than the slow transverse wave propagating through the 39 ° Y-XLT substrate used in Example Sample 1, so that they propagate in the conventional LS AW mode. I understand.
  • A1 or a metal mainly composed of A1 is used as the electrode, and it is cut out from the Y-axis around the X-axis at an angle of 50 degrees or more and 80 degrees or less in the Z-axis direction.
  • various SAW resonators were prototyped and confirmed.As a result, the IDT electrode was found to satisfy the relationship 2 X p ⁇ V b / f. It has been found that similar effects can be obtained by setting a pattern. Further, if the metallization ratio ⁇ is set to about 0.5 and the standardized film thickness h / ⁇ is set to 12% or more, a SAW device having the same effect can be obtained more reliably. Yield is also greatly improved.
  • the present invention is not limited to this, and A1 or a material other than a metal mainly composed of A1 may be used as the electrode.
  • other piezoelectric substrates Even if a LT single crystal or LN single crystal cut at a cut angle, or a material of a LiB 2 ⁇ 3 (LBO) substrate or another piezoelectric substrate, or a piezoelectric thin film is used, S that originally propagates in the LS AW. The same effect can be obtained if the sound speed of the AW is reduced to a value lower than the speed of the slow transverse wave by various means to obtain RS AW, and the thickness and shape of the IDT electrode are set so as to satisfy the above relational expression.
  • FIG. 7A is a perspective view of the configuration of the SAW filter.
  • FIG. 7B shows the circuit configuration diagram.
  • the SAW filter of the present embodiment is composed of five SAW resonators 5 having a straight IJ arm and two SAW resonators 6 having two parallel arms.
  • the series arm SAW resonator 5 includes an IDT electrode 7 and reflectors 9 provided on both sides of the IDT electrode 7.
  • the parallel arm SAW resonator 6 similarly includes an IDT electrode 8 and reflectors 10 provided on both sides thereof.
  • the film thickness and pattern shape of each electrode are set so that the center frequency is 836 MHz and the bandwidth is 25 MHz.
  • a 42 ° Y-cut X-propagation LT substrate (hereinafter, referred to as an LT 42 ° plate) was used as the piezoelectric substrate 11.
  • the sound velocity Vb of the slow transverse wave propagating through the piezoelectric substrate 11 is 330.8 mZs.
  • FIG. 8 shows the relationship between the normalized film thickness h / mm and the propagation loss when a SAW resonator using L SAW is manufactured using this piezoelectric substrate 11.
  • An A1-Cu alloy film in which Cu was added to A1 was used as the electrode of the SAW resonator.
  • the method for manufacturing the SAW filter and the method for measuring the electrical characteristics were performed in the same manner as in Example 1 of the present invention.
  • Table 2 shows the pitch p between the IDT electrodes of the series arm S AW resonator 5 and the parallel arm SAW resonator 6 for the sample 2 and the comparative sample 3 in this example, the normalized film thickness h / ⁇ , and the resonance. Frequency f and SAW sound velocity are shown, respectively. From Table 2, it can be seen that Example Sample 2 satisfies the relationship of 2Xp ⁇ Vb / f, while Comparative Sample 3 does not satisfy the relationship of 2Xp ⁇ vb / f.
  • FIG. 9A shows the pass characteristics of the SAW filter of Example Sample 2.
  • Fig. 9B shows the pass characteristics of the SAW filter of Comparative Sample 3.
  • FIG. 10 shows a diagram for explaining the definition of the squareness ratio.
  • the squareness ratio is calculated by comparing the bandwidth BWb at the point C2, which is further attenuated by 1.5 dB, with the bandwidth BWa at the point C3, attenuated by 20 dB, with respect to the minimum insertion loss C1 of the pass band. And defined these ratios, ie, BWaZBWb.
  • BWaZBWb defined these ratios
  • Table 2 shows the measurement results of the minimum insertion loss and squareness ratio of the S AW filter of Comparative Sample 3.
  • Example Sample 2 As can be seen from Table 2, good results were obtained in Example Sample 2 as compared with Comparative Sample 3 in both the minimum insertion loss and the squareness ratio.
  • the normalized thickness ⁇ ⁇ of each SAW resonator constituting the S AW filter of Comparative Sample 3 is a value at which the LS AW propagation loss is almost zero in the LT42 ° plate from FIG.
  • the normalized film thickness hZ of Example Sample 2 is 18.4% and 19.3%. Accordingly, each of the S AW resonators constituting the SAW filter if operate using the LS AW, propagation loss in Fig. 8 or Rawakaru so increases. For this reason, compared to the comparative sample 3, Both the input loss and the squareness should be worse.
  • a ladder-type SAW filter is used in the present embodiment, the present invention is not limited to this.
  • SAW filters such as a lattice type SAW filter, a multi-mode type SAW filter, or an IIDT (interdigitated interdigita 1 trans ducer) type SAW filter, 2 X p ⁇ V b / The same effect can be obtained if the relationship of f is satisfied.
  • a filter characteristic which has not been obtained conventionally can be realized, so that a small-sized, light-weight, and high-performance filter can be realized. Furthermore, by using this in a mobile communication device, the size and weight of the mobile communication ⁇ can be reduced.
  • a 1-port type SAW resonator similar to the 1 ⁇ ort SAW resonator used in the first embodiment of the present invention was used.
  • an LT 36 ° plate was used as the piezoelectric substrate 1 for Example Sample 3, Example Sample 4, Example Sample 5, and Example Sample 6.
  • the sound velocity V b of the slow transverse wave propagating through the piezoelectric substrate 1 is 330.8 mZs.
  • an LT42 ° plate was used as the piezoelectric substrate 1.
  • SAW resonators having the configurations shown in FIGS. 1A to 1C were fabricated.
  • Example Sample 4 and Example Sample 5 had a pitch p between electrode fingers of 0.8 / m and a metallization ratio ⁇ of about 0.5. , And the resonance frequency f were set to 189.6 MHz.
  • the pitch p between the electrode fingers was set to 0.6 X m
  • the metallization ratio ⁇ was set to about 0.5
  • the resonance frequency f was set to 189.6 MHz.
  • A1 was used for the electrode of the SAW resonator.
  • the normalized film thickness h / ⁇ of the SAW resonator of Example Sample 3 was set to 19.8%.
  • Example Sample 4 the normalized film thickness h / ⁇ of the SAW resonator of Example Sample 4 was set to 15.0%, which was smaller than that of Example Sample 3. However, the resonance frequency was adjusted to match that of Example Sample 3. A step was provided on the LT substrate, and an electrode was formed thereon. This forming method will be described later.
  • Example Sample 5 tungsten (W) having a higher density than A1 was used as an electrode of the SAW resonator.
  • the standard film thickness h / ⁇ of the SAW resonator of Example Sample 5 was set to 2.7 ° / 0 in consideration of the difference in density between A1 and W.
  • the resonance frequency was set to be equal to that of the sample 3 of the example.
  • a multilayer electrode composed of two layers, a W layer and an A1 layer was used as an electrode of the SAW resonator.
  • the normalized film thickness hZ ⁇ of the S AW resonator of Example Sample 6 is 8.7%, considering the ratio of the thickness of the A1 layer and the W layer and the difference in the density of A1 and W.
  • the resonance frequency was made to match that of the sample 3 of the example.
  • Example Sample 4 the normalized film thickness h / ⁇ of Example Sample 4, Example Sample 5, and Example Sample 6 are the same as Example Sample 3 when converted to A1.
  • a SAW resonator of Comparative Sample 4 was also fabricated.
  • the pitch p between the electrodes was 1.1 m
  • the metallization ratio was about 0.5
  • the normalized thickness h h ⁇ was about 10%
  • the L ⁇ 42 ° plate was used.
  • the LSAW is designed to minimize the propagation loss when used.
  • the resonance frequency f is equal to 1890.6 MHz in all of the example sample 3, the example sample 4, the example sample 5, and the example sample 6.
  • Example sample 4 since a step should be formed on the piezoelectric substrate, sputter etching was performed in which Ar was added to the chlorine-based etching gas during the process of etching the IDT electrode and the electrode pattern of the resonator. Was done. As a result, a predetermined step was formed by partially etching the exposed region of the piezoelectric substrate, ie, the portion of the piezoelectric substrate between the electrode fingers.
  • the electrode finger of the IDT electrode can be formed with a predetermined thickness on the top of the step of the piezoelectric substrate formed at the same pitch as the electrode finger.
  • Example Samples 5 and 6 an F-based gas was used to etch W.
  • the A1 layer was etched with a chlorine-based gas
  • an F-based gas was used with the A1 layer as an etching mask. Etching.
  • Example Sample 3 The pass characteristics of the SAW resonators of Example Sample 3, Example Sample 4, Example Sample 5, Example Sample 6, and Comparative Sample 4 are shown in FIG. 11A, FIG. 11B, FIG. 11C, FIG. Shown in E respectively.
  • Table 3 shows the measurement results of the characteristics of each SAW resonator.
  • Example Sample 3 Example Sample 4, Example Sample 5, and Example Sample 6 with Comparative Sample 4 shown in FIG. 11E, it is better than Comparative Sample 4. It can be seen that the steepness is good.
  • Example Sample 3, Example Sample 4, and Example Sample 6 both showed a better minimum insertion loss and insertion loss index than Comparative Sample 4.
  • the insertion loss of sample 5 of Example was slightly worse than that of comparative sample 4. This is because the use of W for the IDT electrode necessitated a reduction in film thickness, and the fact that W itself had a higher specific resistance than A1 resulted in a higher resistance value of the IDT electrode. It seems to have grown up.
  • Comparative Sample 4 the conditions under which comparatively good SAW resonator characteristics can be obtained conventionally (LT substrate cut angle: 42 °, normalized electrode thickness hZi: about 10%) It is a sample to be filled.
  • Example Sample 3 Example Sample 4, Example Sample 5, and Example Sample 6, the force capable of exciting the LS AW By forming a SAW resonator on the piezoelectric substrate cut out at the cut angle so that 2Xp ⁇ vb / f, it is almost the same as Comparative Sample 4 without placing great restrictions on the cut angle of the substrate. SAW resonators with equal or higher steepness and lower loss were obtained.
  • Comparative Sample 4 is a SAW device made of L S AW with an electrode finger made of A1, and the thickness hL of this IDT electrode is 0.1 l / zm.
  • the electrode finger of the IDT electrode is made of A1 and has the same resonance frequency as Comparative Sample 4, but a slow transverse wave propagating through the piezoelectric substrate.
  • These IDT electrodes have a film thickness hr of 0.32 ⁇ and 0.24 im, respectively.
  • Example Sample 4 In addition, comparing the pass characteristics of Example Sample 3, Example Sample 4, Example Sample 5, and Example Sample 6 shown in FIGS. 11A to 11D, the pass characteristics of Example Sample 3 are slightly different. On the other hand, in Example Sample 4, Example Sample 5, and Example Sample 6, such a wavy state is not observed. This is because, for Example Sample 3, the sound velocity of the wave originally propagating as L SAW was made slower than the slow transverse wave and used as R SAW, so that each of the IDT electrode and the reflector electrode This is because the reflection coefficient has decreased. To solve this problem, it is conceivable to devise a design, but it is necessary to improve the reflectivity of each of the IDT electrode and the reflector electrode.
  • Example Sample 4 Example Sample 5, and Example Sample 6, the following can be seen. That is, for Example Sample 4, the passage characteristics are smoothed by providing the step portion on the substrate. In Example Sample 5 and Example Sample 6, the passage characteristics were smoothed by using W having a higher density than A1 for all or a part of the electrodes. From this, the sound speed of a wave originally propagating as LSAW is made slower than the slow transverse wave, and the As a method of improving the reduction of the reflection coefficient per DT electrode and one electrode of the reflector, it is effective to provide a step on the substrate and use a material with a density higher than A1 for all or part of the electrodes. Was found.
  • the reflectance of the IDT electrode and the electrode of the reflector was improved by providing a step on the piezoelectric substrate and using a material having a higher density than A1, but the reflectance was reduced.
  • a method for improving the characteristics another method such as a method of forming an insulator between the IDT electrode and the piezoelectric substrate to such an extent that the electric characteristics are not deteriorated may be used.
  • W was used as an electrode material having a higher density than A1, but the electrode material is not limited to this, and tantalum (T a), molybdenum (M o), titanium ( T i), copper (Cu) or other metal materials, or alloys or multilayers thereof may be used.
  • the laminated material of the present embodiment is not limited to the laminated material, and various laminated structures satisfying the conditions of the present invention are possible. Further, the IDT electrode and the electrode of the reflector need not be the same material or the same structure.
  • the resistance value of the IDT electrode does not increase significantly as compared with the case where the A1 electrode is used, and it is preferable that the resistance value is 10 times or less that of the case where the A1 electrode is used. If the resistance of the IDT electrode is relatively high, the material of the busper other than the IDT electrode and the material and structure of the routing line can be changed to lower the resistance value of that part. This is particularly effective when forming an AW filter or the like.
  • the effect of the present invention is great because the thickness of the electrode can be increased in comparison with the conventional SAW.
  • the 1 p used as the S AW device in the first embodiment of the present invention is used.
  • a 1-port SAW resonator similar to the ort SAW resonator was used.
  • Example samples 7 and 8 produced in the present example used A1 for the IDT electrode 3 and the electrode of the reflector 4 on the piezoelectric substrate 1 of the SAW resonator, and used LT for the piezoelectric substrate 1 as an electrode.
  • the sound speed v b of the slow wave and the transverse wave propagating through the piezoelectric substrate 1 is 330.8 m / s.
  • the sample samples 7 and 8 had a configuration in which a dielectric film was formed to cover the IDT electrode and the reflector of the SAW resonator.
  • Example Sample 7 a silicon nitride film 12 was formed as the dielectric film.
  • Fig. 12A shows a cross-sectional view of this configuration.
  • FIG. 12A shows a state in which the electrode finger 301 of the IDT electrode is formed on the piezoelectric substrate 1 and the silicon nitride film 12 is formed as a dielectric film on the electrode finger 301 and the piezoelectric substrate 1.
  • Example sample 8 a silicon oxide film 13 was formed. A cross-sectional view of this configuration is shown in FIG. 12B. As in FIG. 12A, an electrode finger 301 of the IDT electrode is formed on the piezoelectric substrate 1, and the electrode finger 301 and the silicon oxide film 13 are formed on the piezoelectric substrate 1. This shows the state in which is formed. Table 4 shows the characteristics of each SAW resonator.
  • Example Sample 7 the electrode finger pitch p was 0.80 / zm, and the metallization ratio was
  • Example Sample 7 the sound speed of the SAW before forming the silicon nitride film 12 is 3016.7 m / s, which is lower than the sound speed of the slow transverse wave of 330.8 mZs. This satisfies the relationship 2 X p ⁇ vb Z ⁇ before . Further, the sound speed of the SAW after the formation of the silicon nitride film 12 is 3002 lm / s, which is lower than the sound speed of the slow transverse wave of 330.8 mZs. Also in this case, the relationship of 2Xp ⁇ v bZf after is satisfied. That is, the sample 7 of the embodiment satisfies the relationship of 2 Xp ⁇ VbZf before and after the formation of the silicon nitride film 12.
  • the pitch p between the electrodes of the sample AW resonator of Example 8 was 0.80 ⁇ m, the metallization ratio was about 0.5, and the resonance frequency before the silicon oxide film 13 was formed.
  • the wave number f before is 1848. 37MHz.
  • the resonance frequency f after was 2484.20 MHz. Therefore, the acoustic velocity of the SAW before the formation of the silicon oxide film 13 is 297.4 m / s, which is lower than the acoustic velocity of the slow transverse wave. That is, 2 ⁇ 13 at this time.
  • the relationship of 1 ⁇ is satisfied.
  • the sound speed of the SAW was 3974.a !!!, which was faster than the sound speed of the slow transverse wave of 330.8 mZs.
  • the sample 8 of the embodiment satisfies the relationship of 2 Xp Xf before ⁇ vb ⁇ 2 Xp X f after before and after the formation of the silicon oxide film 13 as a dielectric film.
  • Comparative Samples 5 and 6 S AW resonators using ordinary LS AWs having resonance frequencies equal to the respective resonance frequencies after the dielectric films of Example Sample 7 and Example Sample 8 were formed were used. Produced.
  • A1 was used as the electrode of the SAW resonator.
  • a 36 ° Y-cut X-propagation LT substrate was used as the piezoelectric substrate.
  • the pitch p between the electrode fingers of Comparative Sample 5 was 1.06 ⁇ m, and the pitch p between the electrode fingers of Comparative Sample 6 was 0.81 / im.
  • the ratio ⁇ is about 0.5. Therefore, the sound velocities of the L SAW of Comparative Sample 5 and Comparative Sample 6 are 4001.3 mZs and 4004.3 mZs from (Equation 1), which are faster than the sound velocity of the slow transverse wave.
  • FIGS. 13A and 13B show transmission characteristics before and after formation of the dielectric film 12 of the sample 7 of the example.
  • 14A and 14B show the transmission characteristics before and after the formation of the dielectric film 13 of the sample 8 of the example.
  • Fig. 15 shows the pass characteristics of Comparative Sample 5
  • Fig. 16 shows the pass characteristics of Comparative Sample 6.
  • Example Sample 7 and Example Sample 8 are processes for forming a dielectric film over the entire surface of a wafer by sputtering after forming a pattern of an IDT electrode or the like and measuring electrical characteristics. The dielectric film was removed by photolithography and etching only in the pad region that required contact with the bar. Table 4 shows the characteristics of each SAW resonator. Table 4
  • Example Sample 7 after the formation of the silicon nitride film 12, both the insertion loss and the steepness were improved. Also, as compared with the comparative sample 5 shown in FIG. 15, before the formation of the silicon nitride film 12, the force of the silicon nitride film 12 having a slightly worse characteristic in both the insertion loss and the steepness than the comparative sample 5 was obtained. After the formation, it was recognized that the characteristics were better than Comparative Sample 5. From this, it was confirmed that the effects of the present invention can be obtained even when a dielectric film such as the silicon nitride film 12 is formed.
  • Example Sample 8 the resonance frequency increased before and after the silicon oxide film 13 was formed. However, as can be seen from the comparison between FIG. 14 and FIG. No significant change in steepness was observed. Compared to Comparative Sample 6 shown in Fig. 16, it was confirmed that the characteristics were better before and after the formation of the dielectric film than in the SAW resonator using ordinary LSAW.
  • the resonance frequency decreases after the film is formed. 1
  • the degree of the decrease can be set by the film thickness.
  • Comparative Sample 6 if the silicon nitride film is formed thicker than that of Sample 7 on the surface of the SAW resonator at 4004.3 mZ s before the formation of the dielectric film and slower than the sound speed of the shear wave, The resonance frequency after film formation can be reduced.
  • the film thickness By setting the film thickness appropriately, 2XpX f after ⁇ vb can be satisfied, and the effect of the present invention can be similarly obtained.
  • a single-layer film of a silicon nitride film and a silicon oxide film is used as the dielectric film, but the present invention is not limited to this.
  • a polyimide resin, a laminated film of a silicon nitride film and a silicon oxide film, or the like may be used.
  • the dielectric film is provided on the upper surface of the IDT electrode.
  • a dielectric film is provided directly on the upper surface of the piezoelectric substrate, and the IDT electrode is formed on the upper surface. A similar effect can be obtained with the combined configuration.
  • the change in the sound speed of the SAW due to the formation of the dielectric film changes depending on the material, thickness, and configuration of the dielectric film, the change is not limited to the example shown in the present embodiment.
  • a so-called 2-filter in 1-chip type filter in which an 800 MHz band ladder type SAW filter and a 1.9 GHz band ladder type SAW filter exist on the same chip as S AW devices.
  • four kinds of samples namely, Example sample 9, Example sample 10, Comparative sample 7 and Comparative sample 8, were produced.
  • For the filter in the 80 OMHz band we created a transmitter filter for AMPS ZCDMA from the United States, and for the filter in the 1.9 GHz band, we made a transmitter filter for CDMA in the US PCS band.
  • 80 OMHz band AMP SZC Special features required for the transmission finoleta for DMA that is, the required specifications are a pass band of 824 MHz to 849 MHz, an input loss of 2.5 dB or less, and a stop band of 869 MHz in the reception band. It is required that the suppression degree should be 40 dB or more at ⁇ 894 MHz. 1. Characteristics required for 9 GHz PCS band CDMA transmission filter In other words, the required specifications are that the passband is 1850 MHz to 1910 MHz, the insertion loss is 2.5 dB or less, the stopband in the reception band is 1930 MHz to 1990 MHz, and the degree of suppression is 40 dB or more. Is required.
  • Example Sample 9 an A1 film was formed on an LT39 ° plate, and a ladder-type SAW filter of 80 MHz and a 1.9 GHz band SAW filter were formed by photolithography and dry etching.
  • the standardized film thickness / ⁇ of the IDT electrode of the SAW resonator in the 80-MHz filter of Example 9 was designed to be about 6.0%, and LS AW was used using an LT 39 ° plate. The condition was set so that the propagation loss of the SAW resonator was almost zero.
  • the S AW resonator forming the SAW filter in the 80 OMHz band uses LS AW, and the relationship between the resonance frequency and the electrode pitch p does not satisfy 2 X p ⁇ V b / f .
  • the relationship between the resonance frequency f of the SAW resonator forming the 1.9 GHz band SAW filter and the pitch p between the electrodes is 2Xp ⁇ vbZf. It is designed to meet the requirements, and reduces the speed of sound of LS AW and uses it as R SAW.
  • Example sample 10 W and A1 were laminated in this order on an LT39 ° plate, and a pattern of an 80 OMHz ladder type SAW filter and a 1.9 GHz band SAW filter were formed by photolithography and dry etching. did.
  • the A1 layer was etched with the 1-system gas, and then the W layer was etched with the F-system gas without exposing it to the atmosphere.
  • the 80 OMHz band filter pattern was further protected by the resist, and the C1 gas was used again to remove the A1 of the 1.9 GHz band filter / letter pattern.
  • the layer was etched. Therefore, the IDT electrode of the filter in the 80 OMHz band is a two-layer film of WZA1, and the IDT electrode of the 1.9 GHz band is a single-layer film of W.
  • the SAW resonator constituting the 80 AMHZ band S AW filter in Example 10 uses LS AW, and the relationship between the resonance frequency and the electrode pitch p is 2X p ⁇ V b / f. not filled.
  • the 1.9 GHz band SAW filter The resonance frequency f of the AW resonator and the pitch p between the electrodes are designed to satisfy the relationship of 2 X p V bf, and the sound speed of L SAW is reduced and used as R SAW.
  • Comparative Sample 7 first, an A1 film for the design thickness of the 1.9 GHz filter was formed on a 39 ° LT plate, and then the 1.9 GHz band filter was protected with resist. i, was formed as the film thickness of the filter forming part of the formed 80 OMH z range in the order of a 1 is the design thickness of the filter 80 ⁇ MH Z bands.
  • Ti was used as the adhesion layer.
  • the resist that protected the 1.9 GHz band filter was removed along with the Ti / Al film applied to that part.
  • a resist was applied to protect the 1.9 GHz band filter and to form a pattern for the 80 OMHz band filter. The resist was exposed and then dry-etched to produce an 80 OMHz band filter and a 1.9 GHz band filter on one chip.
  • the SAW filter in the 80 OMHz band and the SAW resonator constituting 1.9 GHz in Comparative Sample 7 utilize L SAW.
  • the relationship between the resonance frequency and the electrode pitch P is 2 Xp ⁇ Vb / f is not satisfied.
  • a two-layer film was formed on a 39 ° LT plate in the order of A1 and W, and a 80-MHz ladder-type SAW filter and a 1.9-GHz-band SAW filter were formed by photolithography and dry etching.
  • the W layer was first etched with an F-based gas, and then the A1 layer was etched with a C1-based gas without exposing it to the air.
  • the filter pattern portion in the 80 OMHz band was again protected by the resist, and the W film in the 1.9 GHz band filter pattern portion was etched using an F-based gas. Therefore, at this point, the 1.9 GHz band IDT electrode is an A1 single layer film, and the 80 OMHz band IDT electrode is a two layer film of A1 and W.
  • the SAW filter in the 80-MHz band and the SAW resonator constituting 1.9 GHz in this comparative sample 8 use L SAW, Therefore, the resonance frequency and the electrode pitch p do not satisfy the relationship of 2 X p ⁇ V b / f.
  • Example Sample 9 All of Example Sample 9, Example Sample 10, Comparative Sample 7 and Comparative Sample 8 were subjected to IDT electrode pattern formation. The film was deposited and reinforced. Thereafter, these wafers are diced, divided into individual chips, die-bonded to a 3 mm square ceramic package, and electrically connected by wire bonding, and then placed in a nitrogen atmosphere. Was hermetically sealed.
  • FIGS. 17A and 17B show the transmission characteristics of Example Sample 9
  • FIGS. 18A and 18B show the transmission characteristics of Example Sample 10
  • FIGS. 19A and 19B show the transmission characteristics of Comparative Sample 7
  • FIGS. 20A and 20B show the transmission characteristics of Comparative Sample 8.
  • Each figure also shows the passband (transmitting band) and stopband (receiving band).
  • Example Sample 9 As for the 800 MHz band SAW filter, almost the same special 1 "raw material was obtained in all of Example Sample 9, Example Sample 10, Comparative Sample 7 and Comparative Sample 8.
  • the sample 9 and the sample 10 used as RSAW satisfy the required specifications by reducing the sound speed of the wave originally propagating as L SAW.
  • Comparative Sample 7 and Comparative Sample 8 do not satisfy the required specifications in both the passband input loss and the degree of suppression in the ISJh region.
  • the ripple seen in Example sample 9 is hardly seen in Example sample 10. This is probably due to the fact that the IDT electrode material is W.
  • FIG. 21 is a schematic diagram of the basic configuration of the present sensor.
  • a packaged S AW resonator 22 is mounted on the tip of an insulating substrate 21, and the output portion of the SAW resonator 22 is provided via a line 23 provided on the insulating substrate 21. It has a configuration electrically connected to the network analyzer 24.
  • the SAW resonator 22 is a part of the sensor, and the passage characteristic thereof is measured by the network analyzer 24.
  • the frequency characteristic of the SAW resonator 22 fluctuates according to a change in ambient temperature, so that temperature measurement can be performed based on the amount of the fluctuation.
  • the amount of movement of the anti-resonance frequency due to a temperature change was monitored.
  • Example Sensor 1 the temperature sensor manufactured in this manner.
  • Example Sensor 1 the temperature sensor manufactured in this manner.
  • a comparative sensor using the SAW resonator described in Comparative Sample 1 of Example 1 was also manufactured.
  • the characteristics of these two types of temperature sensors were evaluated as follows. That is, the sensor resonator 22 was placed in an oven, and the relationship between the environmental temperature change value and the anti-resonance frequency change value was determined while changing the environmental temperature. The results are shown in FIG. In FIG. 22, the vertical axis represents the change value of the anti-resonance frequency, and the horizontal axis represents the temperature difference at room temperature (25 ° C.). As can be seen from these results, the temperature characteristic of the sensor 1 of the example was about 130 ppm / K, whereas the temperature characteristic of the sensor of the comparative example was 35 ppm / K. In addition, as can be seen from a comparison between FIGS. 3A and 3B of Example 1, the characteristics near the anti-resonance frequency of Example Sensor 1 are higher than those of Comparative Example Sensor. It was confirmed that the temperature could be measured with higher sensitivity.
  • the thickness of the IDT electrode is desirably a normalized thickness h / ⁇ of 10% or more.
  • the present invention reduces the sound speed of the LS AW to the sound speed of the piezoelectric substrate, which is equal to or less than the transverse wave, thereby suppressing the emission of the Balta wave to reduce the SAW of the SAW resonator or SAW filter.
  • the steepness can be improved while reducing device loss.

Landscapes

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Description

明細書
弾性表面波デバイスおよぴそれを用いた移動体通信機器並びにセンサー 技術分野
本発明は、 特に高周波帯域において優れた通過帯域特性を有する弾性表面波デ バイスおよびそれを用いた移動体通信機器とセンサーに関する。 背景技術
弾性表面波デバイス （以下、 S AWデバイスとよぶ） は小型、 軽量であること 力ゝら、 移動体通信端末の無線 βにおいて、 フィルタあるいは共振器として多く 用いられている。 このような移動体通信端末の無線 βに用いられるフィルタに 対しては、 携帯電話システムの高周波化に伴い高周波領域、 特に 8 0 0 MH z帯 〜数 GH z帯で使用できることが要求される。 特に、 通過帯域においては低損失 で、 力、つ阻止域においては高抑圧が可能で、 しかも急峻なフィルタ特性を有する ことが要求される。
一般に、 圧電基板上に形成された電極指が相互にかみ合わさったィンターディ ジタルトランスデューサ （以下、 I D Tとよぶ） 電極に電圧を印加すると、 圧電 基板の表面を伝播する弾性表面波 （以下、 S AWとよぶ） が生じる。 S AWデバ イスは、 この S AWを励振し、 受信することで必要なフィルタ特性を実現してい る。 この S AWデバイスの電気的特个生は、 I D T電極の形状や構成および圧電基 板を伝播する S AWの伝播特性により主として決定される。 例えば、 S AWデバ イスの 1種である S AW共振子においては、 I D T電極の電極指間ピッチ！）と S AWの音速、すなわち伝播速度 v、共振周波数 f の間には、 （式 1 ) の関係がある。
ν = 2 · ρ · f (式 1 )
したがって、 S AWデバイスを高周波領域で使用すると共振周波数 f が大きく なり、 S AWの伝播速度 Vが一定であれば、 I D T電極指間ピッチ1>を小さくし なければならない。 これは、 I D T電極のパターン幅を非常に小さくすることに なるため、 S AWデバイスの製造歩留まりが低下する。 製造歩留まりを低下させ ないようにするためには、 S AWの伝播速度 Vの大きな圧電基板が求められる。 また、 低損失な特性を得るには、 SAWの伝播に伴う損失や I DT電極の抵抗を できるだけ小さくする必要がある。
このような点から、 高周波帯で低損失な S A Wフイノレタゃ S AW共振子などの
SAWデバイスを実現するにあたっては、 リチウム酸タンタル （L i T a03) 単結晶 （以下、 LT単結晶とよぶ） の 36° 回転 Yカット板において X方向を S
AWの伝播方向とした 36° Y— XL i T a〇3基板 （以下、 LT36° 扳とよ ぶ） や、 ニオブ酸リチウム （L i Nb〇3) 単結晶 （以下、 LN単結晶とよぶ） の 64° 回転 Yカットにおいて X方向を SAWの伝播方向とした 64° Y— X
L i Nb〇3基板 （以下、 LN64° 板とよぶ） が広く使われてきた。 これらの カット角で切り出された L T 36 ° 板および L N 64° 板を用いると、 漏洩弾性 表面波 L· e a k y s u r f a c e a c o u s t i c wa v e :以 、 L S AWとよぶ） とよばれ、 一部が基板内部にバルタ波を放射しながら伝播する S AWを利用する SAWデバイス構成が可能である。
これらの基板で励振される L SAWは、 音速、 すなわち伝播速度が速い特徴を 有する。 さらに、 I DT電極の質量負荷効果が無視できる場合、 すなわち伝播す る L S A Wの波長に比べ I D T電極の膜厚が充分に薄い場合、 ほとんどバルタ波 が放射されなくなるので、 バルク波の放射に伴う伝播損失が充分小さくできる。 そのため、 LT 36° 扳ゃ LN64。 板は、 低損失の高周波 SAWフィルタや S AW共振子を構成するのに適している。 この理由により、 従来多く利用されてき た。
し力 し、 これらの基板を 800 MHz帯〜数 GHz帯の SAWフィルタや S A W共振子に用いると、 S A Wの波長が短くなり、 I D T電極の膜厚が S AWの波 長の数0 /0〜十数％となってしまうので、 I D T電極の質量負荷効果が無視できな くなる。 この結果、 L S AWの伝播に伴う伝播損失が無視できなくなる。
この問題を解決する手段として、 カット角を高角度側にずらして切り出した基 板を用いることが有効であり、 伝播損失を十分小さくできることが、 特開平 9一 1 67936号公報に示されている。 これによると、 I DT電極の規格化膜厚 h /X (h ：電極の膜厚、 λ ： SAWの波長） によって、 丁単結晶ゃし 単結晶 上を伝播する L S AWの伝播損失が最小になる基板の力ット角は異なる。 L T単 結晶の場合には、 I DT電極の膜厚が LSAWの波長の 0. 03〜0. 15 (規 格化膜厚 h/λが 3%〜15%) となる場合は、 カット角を 36° ではなく、 3 9〜46° へと高角度側にシフトさせると、 伝播損失をほぼ 0にできることが示 されている。 同様に、 LN単結晶の場合には、 I DT電極の膜厚が LSAWの波 長の 0. 03〜0. 15 (規格化膜厚 h/λが 3%〜15%) となる場合は、 力 ット角を 64 ° ではなく、 66〜 74 ° と高角度側にシフトさせると、 伝播損失 をほぼ 0とできることが示されている。
し力し、 一般に、 周波数特性が異なる S AWフィルタや S AW共振子は I D T 電極間のピッチが異なる。 したがって、 仮に同一の膜厚で異なる周波数特性を有 する S AWフイノレタゃ S AW共振子を作製する場合、 それぞれの S AWフィルタ や SAW共振子で最適な規格化膜厚 hZ は異なることになる。 この結果、 例え ば 1つのチップ上に周波数の異なる S AWフィルタを形成するような構成、 レ、わ ゆる 2フィルタ i n 1チップタイプ構成からなる SAWデバイスの場合について は、 以下に述べるような課題が生じる。 すなわち、 IDT電極の膜厚は一般に 1 チップ内では同一であるので、 これら 2つの SAWフィルタの伝播損失を両方と もほぼ 0とすることができなくなる。 一方、 これら 2種類の SAWフィルタとも に伝播損失をほぼ 0にするためには、 1チップ内において、 それぞれの SAWフ ィルタに応じて最適な膜厚とすることが必要となる。 し力 し、 これを実現するた めの製造工程は非常に となり、実際の量産工程に導入することは困難である。 さらに、 特開平 5— 183380号公報には、 帯域外の抑圧を大きくする方法 として、 SAW共振子をラダー型に接続してなるラダー型 SAWフィルタの並列 腕の共振子にリアクタンス素子を接続する方法が開示されている。 しかし、 この 方法では抑圧する帯域を広げることで、 ある帯域範囲において充分な抑圧を得る ことはできるが、 フィルタ特性として要求される急睃|~生を大きく向上させること はできない。 したがって、 比クロスバンド （= (クロスバンド上端周波数一クロ スバンド下端周波数） ノクロスバンドの中心周波数） 力 例えばアメリカの携帯 電話の規格である pesでは 0. 01であり、 通過帯域と isih域とが非常に近接 しているような場合、 上記の方法では通過帯域の近傍にある阻止域を充分に抑圧 することはできない。 発明の開示
本発明は、 特に S AWフィルタや S AW共振子の挿入損失を低減し、 かつ急峻 特性を向上させた S AWデバイスと、 それを用いた移動体通信 βおよびセンサ 一を ¾ftすることを目的とする。 具体的には、 L S AWを励起することが可能な カット角で切り出された圧電基板を用い、 従来 L S AWとして利用されていた S AWの音速を低減させ、 圧電基板を伝播する遅い横波の速度よりも遅くすること により、 理論上伝播損失の発生しなレ、 R S AWを利用することで、 従来の L S A Wを利用した S AWデバィスに比べて、 揷入損失が少なく、 かつ急峻特性が向上 させることを基本とする。
上記課題を解決するために本努明の S AWデバイスは、 L S AWを励起するこ とが可能なカツト角で切り出された圧電基板と、 この圧電基板上に少なくとも一 対の互いにかみ合わされた電極指を有する I D T電極を含む電極パターンとから なる S AWデバイスであって、 この S AWデバイスの共振周波数を f (H z )、圧 電基板を伝播する遅い横波の音速を V b (m/ s )、圧電基板上に形成された電極 パターンの電極指のピッチを p (m) としたとき、 電極指のピッチ pが 2 X p v b / f の関係を満たすことを特徴とする。
この構成により、 L S AWのバルク波の放射を抑制し、 L S AWを R S AWと して伝播させることで伝播損失をほぼ 0とすることが可能となり、 従来の L S A Wを利用した場合よりも揷入損失が低く、 かつ急峻特性の優れた S AWデバイス が得られる。
また、 本発明の S AWデバイスは上記の構成に加えて、 さらに電極パターンの 電極指が、 この電極指のピッチ pとほぼ同じピッチを有して圧電基板表面に設け られた段部の頂部に形成されている構成からなる。 これにより、 従来の L S AW を利用した場合よりも低損失でかつ、 急峻特性の優れた S AWデバイスを得ると 同時に、 L S AWを R S AWとして利用した時に生じる電極 1本あたりの反射係 数の低下を改善できる。 その結果、 電気的特性の、 特に通過特性において発生す るリップルを抑制した S AWデバィスを得ることができる。
また、 本発明の S AWデバイスは上記の構成にカ卩えて、 電極パターン上に少な くともその電極パターンを覆う誘電体膜がさらに形成されている構成からなる。 これにより、 誘電体膜を形成することによる音速の低下を利用し、 従来の L S A Wを利用した場合よりも挿入損失が低く、 急峻特性の優れた S AW共振子を得る ことができる。
また、 本発明の S AWデバイスは、 L S AWを励起することが可能な力ット角 で切り出された BE電基板と、 この圧電基板上に少なくとも 1対の互いにかみ合わ された電極指を有する I D T電極を含む電極パターンと、 この電極パターン上に 少なくとも電極パターンを覆う誘電体膜が形成された構成であって、 S AWデバ イスの誘電体膜を形成する前の共振周波数を f befOTe (H Z )、 誘電体膜を形成し た後の共振周波数を f ^^ (Η ζ )、圧電基板を伝播する遅い横波の音速を V b (m / s )、圧電基板上に形成された電極パターンの電極指のピッチを p (m) とした とき、電極指のピッチ pが 2 X p X f before≤ v b≤ 2 X p X f ^の関係を満た す構成としたことを特徴とする。
この構成により、 誘電体膜がその上面に形成されたことで音速が増加する場合 においても、従来の L S AW、を利用した S AW共振子よりも揷入損失が低減され、 急峻特性の優れた S AWデバイスを得ることができる。
また、 本発明の S AWデバイスは上記の構成において、 さらに電極指がアルミ ニゥム （A 1 ) もしくは A 1を主体とする金属からなり、 力つこの圧電基板を用 いて L S AWを利用して作製された L S AW型弾性表面波デバィスの I D T電極 の膜厚を h Lとし、 この L S AW型弹性表面波デバイスと同一の共振周波数とし たときの弾†生表面波デバイスの I D T電極の膜厚を h rとした場合、 弾性表面波 デバイスの I D T電極の膜厚 h rが h L≤ h rを満たす構成としたことを特徴と する。
この構成により、 I D T電極の質量負荷により L S A Wの伝播速度を低下させ ると同時に I D T電極の膜厚に起因する電極膜の抵抗の上昇を抑えることができ る。 その結果、 低損失で急峻特性の優れた S AWデバイスを得ることが可能とな る。
また、 本発明の S AWデバィスは上記構成において、 さらに弾性表面波デバイ スの少なくとも電極指が A 1よりも密度の大きい金属を用いたことを特徴とする。 この構成により、 少なくとも I D T電極の電極指を A 1よりも密度の高い金属に よつて形成することで電極 1本あたりの反射係数の低下を改善でき、 その結果通 過特性において発生するリップルを抑制し、 かつ、 急峻特性の優れた S AWデバ イスを得ることができる。
また、 本発明の S AWデバイスは上記構成において、 さらに弾性表面波デバイ スの少なくとも電極指が A 1よりも密度の大きい金属からなる第 1の層と、 A 1 もしくは A 1を主体とする金属からなる第 2の層とを有する少なくとも 2層以上 の多層構造の電極であることを特徴とする。 この構成により、 1 01：電極1本ぁ たりの反射係数の低下を改善できる。 その結果、 通過特性において発生するリツ プルを抑制すると同時に、 電極の抵抗の上昇も抑制できるので、 損失が少なく急 峻特性の優れた S AWデバィスを得ることができる。
また、 本発明の S AWデバイスは上記構成において、 圧電基板が L i T a 0 3 単結晶 （L T) であることを特徴とする。 これにより、 1チップ上に従来の L S AWを利用した S AWデバイスと本発明の S AWデバィスとを同時に形成するこ ともできる。
また、 本発明の S AWデバィスは上記構成において、 L i T a O 3単結晶から なる圧電基板は、 L i T a〇 3単結晶の X軸を中心に、 Y軸から Z軸方向に 2 6 度以上、 5 0度以下の範囲の角度で回転させた方位で切り出されたカツト面を有 し、 漏洩表面弾性波を励起することが可能な特性を有することを特徴とする。 こ の構成により、 従来の L S AWを利用した S AWデバイスと本発明の S AWデバ イスとを同時に 1チップ上に形成する 2デバイス i n 1チップタイプの S AWデ バイスを作成しても、 両方の S AWデバイスともに損失が小さく、 かつ優れた急 峻特性を得ることができる。
また、 本発明の S AWデバイスは上記構成において、 圧電基板が L i N b 0 3 単結晶であることを特徴とする。 これにより、 従来の L S AWを利用した S AW デバイスと本発明の S AWデバイスとを 1チップ上に形成する 2デバィス i n 1 チップタイプの S AWデバイスとしても良好な特性を得ることができる。
. また、 本発明の S AWデバィスは上霄己構成にぉ 、て、 L i N b O 3単結晶から なる圧電基板は、 L i N b O 3単結晶の X軸を中心に、 Y軸から Z軸方向に 5 0 度以上、 8 0度以下の範囲の角度で回転させた方位で切り出された力ット面を有 し、 漏洩表面弾性波を励起することが可能な特性を有することを特徴とする。 こ の構成により、 従来の L S AWを利用した S AWデバイスと本発明の S AWデバ イスとを 1チップ上に形成した 2デバイス i n 1チップタイプの S AWデバイス を作成しても、 両方の S AWデバイスともに損失の少なく、 かつ優れた急峻特性 を得ることができる。
また、 本発明の S A Wデバィスは、 上記構成の S AWデバィスを 2つ以上糸且み 合わせて 1つのチップ上に形成したことを特徴とする。 この構成により、 低損失 でかつ急峻な周波数選択性を有する S AWデバィスを得ることができる。
また、 本発明の移動体通信 βは、 上記構成の S AWデバイスを用いたことを 特徴とする。 この構成により、 低損失で急峻な特性の S A Wデバイスを移動体通 信機器に用いることが可能となり、 小型で、 かつ軽量、 薄型化された移動体通信 機器、 例えば携帯電話を実現できる。
また、 本発明のセンサーは、 本発明に開示された手法により実現された低損失 で急峻な特性の S AWデバイスをセンサ一部として用いることで、 小型で、 軽量 で、 カつ感度の良好なセンサーを得ることができる。 なお、 センサーとしては、 温度を感知するセンサーとして用いることが好適であるが、 においを感知するセ ンサ一、水分量を感知するセンサー等にも用いることができる。 図面の簡単な説明
図 1 Aは、 本発明の実施例 1における S AWデバィスの一例として作製した 1 - o r t s AW共振子を示す斜視図
図 1 Bは、 図 1 Aに示す t一 t泉に沿った断面図
図 1 Cは、 同実施例の I D T電極 1周期分の断面拡大図
図 2は、 3 9 ° Y— X L T基板における L S AWの伝播損失と I D T電極の規 格化膜厚との関係を示す図
図 3 Aは、 同実施例において、 実施例試料 1の 1— p o r t s AW共振子の通 過特' I·生を示す図
図 3 Bは、 同実施例において、 比較試料 1の 1一 p o r t S AW共振子の通過 特性を示す図
図 3 Cは、 同実施例において、 比較試料 2の 1— p o r t SAW共振子の通過 特性を示す図
図 4は、 同実施例において、 急峻度指標を求めるための図
図 5は、 同実施例において、 挿入損失指標を求めるための図
図 6は、 同実施例において、 帯域外抑圧度指標を求めるための図
図 7 Aは、 本発明の実施例 2における S AWデバィスの一例としてのラダー型 S AWフィルタの構成を示す斜視図
図 7 Bは、 同実施例におけるラダー型 S AWフィルタの回路構成図
図 8は、 同実施例において用いた LT 42° 板における L SAWの伝播損失と 規格化膜厚との関係を示す図
図 9 Aは、 同実施例において、 実施例試料 2のラダー型 SAWフィルタの通過 特性を示す図
図 9 Bは、 同実施例にお!/、て、 比較試料 3のラダー型 S AWフィルタの通過特 性を示す図
図 10は、 同実施例において、 角型比の定義を説明するための図
図 11 Aは、 本発明の実施例 3において、 実施例試料 3の 1一 p o r t SAW 共振子の通過特'11生を示す図
図 11 Bは、 同実施例において、 実施例試料 4の 1一 p o r t S AW共振子の 通過特性を示す図
図 11 Cは、 同実施例において、 実施例試料 5の 1一！ o r t S AW共振子の 通過特性を示す図
図 11 Dは、 同実施例において、 実施例試料 6の 1-p o r t S AW共振子の 通過特性を示す図
図 11 Eは、 同実施例において、 比較試料 4の 1— p o r t SAW共振子の通 過特性を示す図
図 12 Aは、 本発明の実施例 4において、 実施例試料 7の 1一 p o r t SAW 共振子の構成の一部を示す断面図
図 12 Bは、 同実施例において、 実施例試料 8の 1一 p o r t S AW共振子の 構成の一部を示す断面図
図 13 Aは、 同実施例において、 実施例試料 7の 1一; o r t S AW共振子の 誘電体膜形成前の通過特性を示す図
図 13 Bは、 同実施例において、 実施例試料 7の 1一 p o r t S AW共振子の 誘電体膜形成後の通過特性を示す図
図 14 Aは、 同実施例において、 実施例試料 8の 1— p o r t S AW共振子の 誘電体膜形成前の通過特性を示す図
図 14 Bは、 同実施例において、 実施例試料 8の 1一 p o r t S AW共振子の 誘電体膜形成後の通過特性を示す図
図 15は、 同実施例において、 比較試料 5の 1— p o r t S AW共振子の通過 特性を示す図
図 16は、 同実施例において、 比較試料 6の 1一 p o r t SAW共振子の通過 特性を示す図
図 17 Aは、 本発明の実施例 5において、 実施例試料 9の 2フィルタ i n 1チ ップ t y p eの SAWフィルタの内、 80 OMH z帯ラダー型 S AWフィルタの 通過特性を示す図
図 17 Bは、 同実施例において、 実施例試料 9の 2フィルタ i n 1チップ t y p eの SAWフィルタの内、 1. 9 GHz帯ラダー型 SAWフィルタの通過特性 を示す図
図 18 Aは、 同実施例にぉレ、て、 実施例試料 10の 2フィルタ i n lチップ t y eの SAWフィルタの内、 80 OMH z帯ラダー型 SAWフィルタの通過特 性を示す図 '
図 18 Bは、 同実施例において、 実施例試料 10の 2フィルタ i n lチップ t y p eの SAWフィルタの内、 1. 9 GH z帯ラダー型 S AWフィルタの通過特 性を示す図
図 19 Aは、 同実施例において、 比較試料 7の 2フイノレタ i n lチップ t yp eの SAWフィルタの内、 800 MHz帯ラダー型 SAWフィルタの通過特性を 示す図
図 19 Bは、 同実施例において、 比較試料 7の 2フィルタ i n lチップ t y p eの SAWフィルタの内、 1. 9 GHz帯ラダー型 SAWフィルタの通過特性を 示す図
図 20 Aは、 同実施例において、 比較試料 8の 2フイノレタ i n 1チップ t y p eの S AWフィルタの内、 800 MH z帯ラダー型 S AWフィルタの通過特性を 示す図
図 20 Bは、 同実施例において、'比較試料 8の 2フィルタ i n 1チップ t y p eの SAWフィルタの内、 1. 9 GH z帯ラダー型 SAWフィルタの通過特性を 示す図
図 21は、 本発明の実施例 6において、 弾性表面波デバイスを温度センサーと した基本構成の概略図
図 22は、 同実施例において、 環境温度と反共振周波数との関係を求めた図 発明を実施するための最良の形態
以下、 図面を参照して本発明の実施例の S AWデバィスについて詳細に説明す る。
(実施例 1)
図 1 Aは、 本発明の実施例 1における S AWデバィスの一例として作製した 1 p o r tの S AW共振子を示す斜視図である。 圧電基板 1上に S AW共振子 2が 形成されている。 SAW共振子 2は、 I DT電極 3および反射器 4で構成されて いる。 図 1 Bは図 1 Aに示す t— t線に沿った断面図である。 図 1 Cは I DT電 極の 1周期分の拡大図であり、 電極指 301が圧電基板 1上に一定のピッチ pで 形成された状態を示す。
本実施例では、 圧電基板 1として 39° Yカツト X伝播の LT基板 （以下、 3 9° Y— XLT基板とよぶ） を用いた。 この圧電基板 1を伝播する遅い横波の音 速 v bは、 vb = 3350. 8mZsである。 この圧電基板 1上に作製された S AW共振子 2の電極の材料としては、 A 1に C uを添カロした A 1— C u合金を用 V、た。 なお、 S AW共振子の電極とは、 少なくとも I D T電極と共振器の電極と が含ま る。
実施例試料 1の S AW共振子 2として、電極指 301間ピッチ ρ力 S 0. 8 m、 規格化膜厚 h/λが 1 9. 4%の構成からなる SAW共振子 2を作製した。 この 実施例試料 1の S AW共振子 2の共振周波数 f は 1 89 1. 4 MH Zであり、 （式 1) から算出される SAWの音速は 3026. 2mZsとなる。 したがって、 本 実施例で用いた圧電基板 1である 39。 Y— XL T基板における遅い横波の音 速 V bよりも遅くなつている。 さらに、 上記数値をもとに計算すると、 2 X p = 1. 6 X 10—6、 V b/f = 33 50. 8/ (1 89 1. 4 X 1 06) = 1. 7 72 X 1。一6であるので、 2 Xp≤v b/f の関係を満たしている。
また、 比較試料 1として、 電極指 301間ピッチ pが 1. 06 μ m、 規格化膜 厚 ノぇが 6. 0%の SAW共振子を作製した。 さらに、 比較試料 2として、 電 極指 301間ピッチ pが 1. 0 μ m、 規格化膜厚 h / λ力 1 1 %の S AW共振子 も作製した。それぞれの S AW共振子の共振周波数 f は、比較試料 1が 1886. OMHzであり、 比較試料 2が 1 884. 9 MHzである。 また、 それぞれの S AW共振子における S AWの音速は、 （式 1 )とそれぞれの共振周波数 f から求め ることができる。 その値は、 比較試料 1が 39 98. 3 m/ sであり、 比較試料 2が 3769. 8 m/ sである。 したがって、 比較試料 1および比較試料 2とも に、 本実施例で用いた圧電基板 1である 39 ° Y— X L T基板における遅い横波 の音速 V bよりも速い。 さらに、 比較試料 1および比較試料 2ともに、 2 X p≤ V b/f の関係を満たしていない。
図 2は、 本実施例の圧電基板 1である 39 ° Y— X L T基板における L S AW の伝播損失と I D T電極の規格化膜厚 h/λとの関係を示す。 図 2からわかるよ うに、 この圧電基板 1を伝播する L SAWの伝播損失は、 規格化膜厚 h /えが約 6%の時に最 /J、になる。
図 3 Aは、 実施例試料 1の S AW共振子 2の通過特性を示す。 また、 図 3 Bは 比較試料 1の S AW共振子、 図 3 Cは比較試料 2の S AW共振子の通過特' I、生をそ れぞれ示す。
なお、 本実施例においては、 SAW共振子の作製と特性の評価については、 以 下のように行った。 SAW共振子の作製は、 I DT電極と共振器を作製するため の電極膜をマグネト口ンスパッタ法により圧電基板 1上に形成した後、 フォトリ ソグラフィ工法および塩素系ェツチングガスを用いたドライエツチング工法によ り所定の S AW共振子の電極パターンを形成した。
また、 電気的特性は高周波プローブを用いて測定した。 通過特性のうち急峻性 を比較する指標は、 図 4に示すような方法により評価した。 すなわち、 図 4に示 すように、 通過特性における反共振点 B 2と、 反共振点 B 2での反共振周波数 f 2よりも 20 MHz低周波数側の点 B 1を規定し、 B 1と B 2とを直線 （図 4中 の破線で示す） で結んだときの傾きをもって急峻性指標とした。 ただし、 B 1と B 2間の中点の周波数で規格化した。 なお、 f 2— f 1 = 20 MH zである。 し たがって、 この急峻性指標の値が大きいほど、 共振器としての急峻性は高く、 同 時に挿入損失が小さく、 かつ減衰極における減衰量が大きいことになる。 急峻性 指標を求めるための計算式を以下に示す。
急峻性指標 = {(ATT 2-ATT 1) /20} / (f 1+ 10)
また、 挿入損失を比較する指標としては、 図 5に示すような方法により評価し た。 すなわち、 図 5に示すように、 反共振点 B 2での反共振周波数 f 2よりも低 域側で抑圧が 10 d Bとなる点 B 3での周波数 f 3を求め、 この周波数 f 3力、ら さらに低周波数側に 2 OMH z低い点 B 4での周波数 f 4における揷入損失を揷 入損失指標とした。 これにより、 これらの SAW共振子を用いてラダー型のフィ ルタを作製した場合、 必要な抑圧を確保した状態で、 力ゝっ揷入損失の指標を得る ことができる。
また一方、 帯域外の抑圧度の指標としては、 図 6に示すような方法により評価 した。 すなわち、 図 6に示すように、 反共振点 B 2での反共振周波数 f 2よりも 3 OMHz高周波数側の点 B 5での周波数 f 5における抑圧度を用いて比較した。 以上の 3つの評価指標を用いて、本実施例である実施例試料 1の S AW共振子、 比較試料 1の S AW共振子および比較試料 2の S AW共振子の特性をそれぞれ比 較した。 この結果を、 表 1に示す。 なお、 上述したように、 圧電基板 1としては 39° Y— XLT基板であり、 電極材料としては A 1— Cu合金である。 電極指 規格化 共振 SAW 挿入損失 急峻性 抑圧度 間ピッチ 膜厚 周波数 音速※ ί日†¾ ί日 ·τ票 ί日標
Q. h/ A f( Hz) (m/s) (dB) (dB)
(%)
実施例試料 1 0.8 19.4 1891.4 3026.2 - 0.7 2184.9 - 4.6 比較試料 1 1.06 6.0 1886.0 3998.3 -1.1 2062.5 - 4.8 比較試料 2 1.0 1 1.0 1884.9 3769.8 -1.9 1613.8 -5.5 表 1からわかるように、 実施例試料 1は、 比較試料 1および比較試料 2よりも 急峻性指標が高く、 また挿入損失指標も小さく、 良好な特性を有することがわか る。 従来と同様に、 実施例試料 1における S AW共振子が L S AWを利用したも のであれば、 規格化膜厚 hZ lが 1 9 . 4 °/0であるので図 2からわかるように、 伝播損失が比較試料 1と比較試料 2に比べ格段に大きくなり、 その結果損失が大 きくなると予測される。 しカゝしながら、 実施例試料 1では、 揷入損失指標はむし ろ比較試料 1および比較試料 2に比べて良好な結果が得られている。この結果は、 以下のように説明できる。 すなわち、 実施例試料 1の S AW共振子では、 その音 速が圧電基板 1である 3 9 ° Y— X L T基板を伝播する遅い横波の音速 V b以 下に低下している。 この結果、 本来 L S AWのモードで伝播するはずの波が L S AWのモードで伝播せず、 レーリー S AW (以下、 R S AWとよぶ） モードで伝 播する。 したがって、 伝播損失がほぼ 0となり、 損失、 急峻性ともに向上したも のと推定される。 これは、 上記の圧電基板 1を用いて、 2 X ;p≤v b Z f の関係 を満たすように電極ピッチ pを設定したことによる。
ただし、 急峻性に関しては損失の低下とともに、 電気機械結合係数の変化によ る影響も伴っていると考えられる。 特に、 S AW共振子の電極の膜厚を厚くした 場合、 一般的に実効結合係数 k ef f が増加し、 その結果、 容量比 γが低下して急 峻'|~生が悪くなる。 し力 し、 実施例試料 1は、 比較試料 1および比較試料 2よりも 電極膜厚が厚いにかかわらず、 急峻性はむしろ高く、 良好な特性を示している。 したがって、 本来 L S AWのモードで伝播するはずの波が R S AWモードで伝播 するに伴い、 結合係数も同時に低下していると推定される。
一方、 比較試料 1と比較試料 2とを比べると、 比較試料 1の方が挿入損失、 急 峻性ともに優れている。 これは、 以下に述べる理由によると推定される。 すなわ ち、 比較試料 1と比較試料 2の S AWは、 従来の L S AWモードで伝播している 力 さらに比較試料 1の場合には図 2で示されるように I D T電極の規格化膜厚 h / λを、 L S AWの伝播損失がほぼ 0となる約 6 %としたことによる。 この結 果は、特開平 9一 1 6 7 9 3 6号公報に開示されている内容とも一致する。なお、 比較試料 1と比較試料 2については、 その音速が実施例試料 1で用いた 3 9 ° Y 一 X L T基板を伝播する遅い横波よりも速いため、 従来の L S AWモードで伝播 していることがわかる。
以上のように低損失で急峻な S AWデバィスを得る方法として、 L S AWを励 起することが可能な力ット角で切り出された圧電基板 1上に、 2 X p≤ V b Z f となるように S AWデバイス 2を形成することが有効であることが確認された。 特に、 電極として A 1もしくは A 1を主体とする金属を用い、 圧電基板 1とし て、 X軸を中心に Y軸から Z軸方向に 2 6度以上、 5 0度以下の範囲の角度で回 転させた方位で切り出された力ット面を有する L T単結晶を用いる場合、 種々の S AW共振子を試作して確認した結果、 2 X p≤ V b / f の関係を満たすように I D T電極パターンを設定すれば同様の効果が得られることが見出された。 さら に、 I D T電極の電極指のメタライゼーシヨンレシオ ηを約 0 . 5とし、 規格化 膜厚 h Ζ λを 1 5 %以上とすれば、 上記の効果を有する S AWデバイスをより確 実に得ることができるので製造歩留まりも大きく改善される。
また電極として A 1もしくは A 1を主体とする金属を用い、 X軸を中心に Y軸 から Z軸方向に 5 0度以上、 8 0度以下の範囲の角度で回転させた方位で切り出 されたカツト面を有する L N単結晶を用いる場合、 L T単結晶の場合と同様に 種々の S AW共振子を試作して確認した結果、 2 X p≤ V b / f の関係を満たす ように I D T電極パターンを設定すれば同様の効果が得られることが見出された。 さらに、メタライゼーシヨンレシオ ηを約 0 . 5とし、規格化膜厚 h/λを 1 2 % 以上とすれば、 同様の効果を有する S AWデバイスをより確実に得ることができ るので製造歩留まりも大きく改善される。
ただし、 本発明はこれに限定されるものではなく、 電極として A 1もしくは A 1を主体とする金属以外の材料を用いてもよい。 さらに、 圧電基板として、 他の カット角で切り出された LT単結晶や LN単結晶、 もしくは L i B2〇3 (LB O) 基板や他の圧電基板の材料、 あるいは圧電薄膜を用いた場合でも、 本来 LS AWで伝播する S AWの音速を種々の手段で遅い横波の速度以下に低下させ R S AWとし、 カゝっ上記関係式を満たすように I DT電極の膜厚、 形状を設定すれば 同様の効果 得られる。
(実施例 2)
本発明の実施例 2における S AWデバイスの一例として、 ラダー型 S AWフィ ルタを作製した。 この SAWフィルタの構成の斜視図を図 7 Aに示す。図 7Bは、 その回路構成図を示す。 図 7Bに示す回路構成図からわかるように、 本実施例の SAWフィルタは、 5個の直歹 IJ腕の SAW共振子 5と、 2個の並列腕の SAW共 振子 6とで構成されている。 直列腕 SAW共振子 5は、 I DT電極 7と、 この I DT電極 7の両側に設けられた反射器 9とで構成されている。 一方、 並列腕 SA W共振子 6は、 同様に I D T電極 8と、 この両側に設けられた反射器 10とで構 成されている。 また、 本実施例では、 中心周波数が 836MHz、 帯域幅が 25 MH zとなるようにそれぞれの電極の膜厚とパターン形状を設定している。
圧電基板 1 1は、 本実施例では 42° Yカット X伝播の LT基板 （以下、 LT 42° 板とよぶ） を用いた。 この圧電基板 11を伝播する遅い横波の音速 V bは 3350. 8mZsである。 図 8に、 この圧電基板 11を用いて L SAWを利用 した S AW共振子を作製したときの規格化膜厚 h /えと伝播損失の関係を示す。 S AW共振子の電極には、 A 1に C uを添加した A 1― C u合金膜を用いた。 こ の S AWフィルタの作製方法および電気的特性の測定方法は、 本発明の実施例 1 と同様に行った。
表 2に、 本実施例における実施例試料 2と比較試料 3について、 直列腕 S AW 共振子 5と並列腕 SAW共振子 6の I DT電極指間ピッチ p、規格化膜厚 h/ぇ、 共振周波数 fおよび SAW音速をそれぞれ示す。 表 2から、 実施例試料 2は 2 X p≤ V b/f の関係を満たしているが、 比較試料 3は 2Xp^vb/f の関係を 満たしていないことがわかる。 また、 図 9Aに、 実施例試料 2の SAWフィルタ の通過特生を示す。 また、 図 9 Bに比較試料 3の S AWフィルタの通過特性を示 す。 なお、 それぞれの通過特性を評価する指標としては最小揷入損失およびフィル タの角型比を用いた。 この角型比の定義としては、 特開平 9一 16 79 36号公 報に記載されている方法と同様とした。 図 10に、 この角型比の定義を説明する ための図を示す。 角型比は、 通過帯域の最小揷入損失 C 1に対して、 さらに 1. 5 d B減衰した点 C 2における帯域幅 BWbと、 20 d B減衰した点 C 3におけ る帯域幅 BWaとを求め、これらの比、すなわち BWaZBWbとして定義した。 角型比が大きい程フィルタはブロードになり、 選択比が劣化し、 かつ通過帯域幅 が減少する。 従って、 角型比が 1に近づくほど帯域通過型フィルタは高性能であ るといえる。
表 2
Figure imgf000018_0001
較試料 3の S AWフィルタについて、 最小挿入損失および角型比の測定結果を表 2に示す。
表 2からわかるように、 実施例試料 2は比較試料 3に比べて、 最小揷入損失お よぴ角型比ともに良好な結果が得られた。 比較試料 3の S AWフィルタを構成す るそれぞれの SAW共振子の規格化膜厚 ΙιΖλは、 図 8から LT42° 板におい て L S AWの伝播損失がほぼ 0となる値である。 一方、 実施例試料 2の規格化膜 厚 hZ は 18. 4%と 1 9. 3%である。 したがって、 この SAWフィルタを 構成するそれぞれの S AW共振子が L S AWを利用して動作するならば、 図8か らわかるように伝播損失は大きくなる。 このため、 比較試料 3と比べて、 最小揷 入損失および角型比ともに悪化するはずである。 しカゝし、 実施例試料 2では、 そ の I DT電極構成として、 各 SAW共振子が 2 X p≤ V bZ f の関係を満たすよ うに設計しているので、 比較試料 3の場合よりも高性能な S AWフィルタを実現 している。
なお、 本実施例においてはラダー型の SAWフィルタを用いたが、 本発明はこ れに限定されない。 例えば、 ラテイス型 SAWフィルタ、 多重モード型 SAWフ ィノレタまたは I I DT (I n t e r d i g i t a t e d I n t e r d i g i t a 1 T r a n s du c e r) 型 SAWフィルタ等の他の ^の共振器 SAWフ ィルタでも、 2 X p≤ V b / f の関係を満たせば同様の効果が得られる。
また、 本発明によれば、 従来得られなかったフィルタ特性が実現できるため、 小型、 軽量で、 かつ高性能なフィルタが実現できる。 さらに、 これを移動体通信 機器に用いることで、 移動体通信 βの小型、 軽量化が可能となる。
(実施例 3)
本発明の実施例 3の S AWデバィスとしては、 本発明の実施例 1で用いた 1 ρ o r tの S AW共振子と同様の 1— p o r tタイプの S AW共振子を用いた。 本実施例では、 実施例試料 3、 実施例試料 4、 実施例試料 5および実施例試料 6については、 圧電基板 1として LT 36° 板を用いた。 この圧電基板 1を伝播 する遅い横波の音速 V bは 3350. 8mZsである。 また比較試料 4について は、 圧電基板 1として LT42° 板を用いた。 これらの圧電基板 1上に図 1 Aか ら図 1 Cに示した構成の S AW共振子を作製した。
本実施例では、 実施例試料 3、 実施例試料 4および実施例試料 5の S AW共振 子はすべて、 電極指間ピッチ pは 0. 8/ m、 メタライゼーシヨンレシオ ηは約 0. 5、 および共振周波数 f は 1890. 6 MHzとなるようにした。 また、 実 施例試料 6については、 電極指間ピッチ pが 0. 6 X m、 メタライゼーシヨンレ シォ ηが約 0. 5として、共振周波数 f が 1890. 6 MHzとなるようにした。 実施例試料 3と実施例試料 4では、 S AW共振子の電極には A 1を用いた。 さ らに、 実施例試料 3の S AW共振子の規格化膜厚 h/λは 19. 8 %とした。 ま た、 実施例試料 4の S AW共振子の規格化膜厚 h/λは 15. 0 %として、 実施 例試料 3と比べ薄くした。 しかし、 共振周波数が実施例試料 3と一致するように L T基板に段部を設け、 その上に電極を形成した。 この形成方法については、 後 述する。
実施例試料 5では、 S AW共振子の電極として A 1よりも密度の大きいタング ステン （W) を用いた。 実施例試料 5の S AW共振子の規格ィ匕膜厚 h / λは、 A 1と Wとの密度の違いを考慮し 2 . 7 °/0とした。 このように設定することで、 共 振周波数が実施例試料 3と一 ¾1 "るようにした。
実施例試料 6では、 S AW共振子の電極として、 W層と A 1層の 2層からなる 多層膜電極を用いた。実施例試料 6の S AW共振子の規格化膜厚 h Z λは 8 . 7 % であるが、 A 1層と W層の層厚の割合および A 1と Wとの密度の違いを考慮して、 共振周波数が実施例試料 3と一致するようにした。
このようにすることにより、 実施例試料 4、 実施例試料 5および実施例試料 6 ともに、その規格化膜厚 h / λは A 1に換算した場合に実施例試料 3と一致する。 また、 比較試料 4の S AW共振子も作製した。 この比較試料 4は、 電極間ピッ チ pは 1 . 1 m、 メタライゼーシヨンレシオ は約 0 . 5、 および規格化膜厚 h Ζ λは約 1 0 %とし、 L Τ 4 2 ° 板を用いた場合の L S AWの伝播損失が最小 となるように設計した。
なお、 共振周波数 f については、 実施例試料 3、 実施例試料 4、 実施例試料 5 および実施例試料 6ともに、 すべて等しく 1 8 9 0 . 6 MH zである。
さらに、 S AW共振子の作製および評価は、 基本的には本発明の実施例 1と同 様の方法で行った。 ただし、 実施例試料 4については、 圧電基板に段部を作製す る必要があるため、 I D T電極と共振器の電極パターンをエッチングする工程中 において、塩素系エッチングガスに A rを添加したスパッタエッチングを行った。 これにより、 露出した圧電基板の領域部、 すなわち電極指間部分の圧電基板を一 部エッチングして、所定の段部を形成した。 これにより、 I D T電極の電極指は、 この電極指と同じピッチで形成された圧電基板の段部の頂部に所定の厚さで形成 できる。
また、 実施例試料 5と実施例試料 6については、 Wをエッチングするのに F系 ガスを用いた。 特に、 実施例試料 6については、 A 1層を塩素系ガスによりエツ チングを行い、 W層については A 1層をエッチングマスクとして F系ガスを用い てエッチングを行った。
実施例試料 3、 実施例試料 4、 実施例試料 5、 実施例試料 6および比較試料 4 の S AW共振子の通過特性を、 図 11A、 図 1 1B、 図 11C、 図 1 1Dおよび 図 1 1 Eにそれぞれ示す。 また、 それぞれの S AW共振子の特性の測定結果を表 3に示す。
図 11Aから図 1 1Dの実施例試料 3、 実施例試料 4、 実施例試料 5およぴ実 施例試料 6と、 比較試料 4である図 11Eとを比較すると、 比較試料 4よりもす ベて急峻性が良好であることが分かる。 また、 揷入損失については、 実施例試料 3、 実施例試料 4および実施例試料 6が、 最小揷入損失と挿入損失指標ともに比 較試料 4に比べ良好であった。 これに対して、 実施例試料 5は、 挿入損失が比較 試料 4に比べてやや悪い結果となった。 これは、 I DT電極に Wを用いたため膜 厚を薄くせざるを得なくなつたこと、 および W自体が A 1に比べて比抵抗が大き いことの理由により、 I DT電極の抵抗値が大きくなつたためと思われる。
表 3
Figure imgf000021_0001
ただし、 比較試料 4は、 従来、 比較的良好な SAW共振子特性を得ることがで きるとされている条件 （LT基板のカット角： 42° 、 電極の規格化膜厚 hZi を約 10%) を満たす試料である。 これに対して、実施例試料 3、実施例試料 4、 実施例試料 5およぴ実施例試料 6のように、 L S AWを励起することが可能な力 ット角で切り出された圧電基板上に、 2Xp≤vb/f となるように S AW共振 子を形成することで、 基板のカット角に大きな制限を設けることなしに、 比較試 料 4とほぼ同等もしくはそれ以上の急峻性および低損失な S A W共振子が得られ た。
さらに、 比較試料 4は電極指が A 1からなり、 L S AWを利用して作製された SAWデバイスであるが、 この I DT電極の膜厚 hLは 0. l l /zmである。 一 方、 実施例試料 3と実施例試料 4とは同じように I DT電極の電極指が A 1から なり、 比較試料 4とほぼ同一の共振周波数であるが、 圧電基板を伝播する遅い横 波を利用した S AWデバイスであり、 これらの I D T電極の膜厚 h rは、 それぞ れ 0. 32μιη、 0. 24 imである。 これらの結果と、 さらに種々の試料を作 製して測定した結果とから、 hL≤h rを満たす構成とすることで、 特にカット 角を選ぶことなく、 急峻性かつ低損失な S AW共振子が得られることが見出され た。 これは、 質量負荷効果により SAWの音速が圧電基板を伝播する遅い横波の 音速を下回るようにできることによる。
また、 図 1 1Aから図 1 1Dに示す実施例試料 3、 実施例試料 4、 実施例試料 5および実施例試料 6の通過特性を比較すると、 実施例試料 3においては、 その 通過特性が若干波打ったようになっているのに対し、 実施例試料 4、 実施例試料 5および実施例試料 6においては、 そのような波うち状態は観察されない。 これ は、 実施例試料 3については、 本来 L SAWとして伝播する波の音速を遅い横波 よりも遅くして R SAWとして利用するのに伴い、 I DT電極および反射器の電 極のそれぞれ 1本あたりの反射係数が低下したことが原因である。 この問題を解 決する方法として設計を工夫することも考えられるが、 I DT電極および反射器 の電極の 1本あたりの反射率の改善が必要である。
一方、 実施例試料 4、 実施例試料 5および実施例試料 6においては、 以下のこ とがわかる。すなわち、実施例試料 4については基板に段部を設けることにより、 その通過特性が滑らかになっている。 また、 実施例試料 5と実施例試料 6におい ては、 電極の全部もしくは一部に A 1よりも密度の高い Wを用いることにより、 その通過特性が滑らかになっている。 このことから、 本来 LSAWとして伝播す る波の音速を遅い横波よりも遅くし R SAWとして利用するのに伴い発生する I D T電極と反射器の電極の 1本あたりの反射係数の低下を改善する方法として、 基板に段部を設けることや電極の全部もしくは一部に A 1よりも密度の高い材料 を用いることが有効であることが見出された。
本実施例においては、 圧電基板に段部を設けることや A 1よりも密度の高い材 料を用いることで I D T電極および反射器の電極の反射率の改善を行ったが、 反 射率の低下の改善を行う方法としては、 例えば I D T電極と圧電基板との間に電 気的特性の劣化を生じない程度の絶縁物を形成する方法等、 他の方法も用いても よい。
また本実施例においては、 A 1よりも密度の高い電極材料として Wを用いたが、 電極材料としてはこれに限定されるものではなく、タンタル（T a )、モリプデン (M o ) , チタン （T i )、 銅 （C u) またはその他の金属材料、 あるいはこれら の合金や多層騰成などとしてもよい。 多層 H謂成では、 本実施例の積層構 積層材料には限定されず、本発明の条件を満足する種々の積層構成が可能である。 さらに、 I D T電極と反射器の電極とは、 同一の材料もしくは同一の構造でなく てもよい。
また、 同時に S AW導波路領域の両端を形成するバスバー部分に関しても反射 係数をあげることで S AWの導波路領域からの漏れが低減され、 さらに共振器の 特性を向上させることができる。 ただし、 I D T電極に関しては抵抗値が A 1電 極を用いた場合より大幅に増大しない方が好ましく、 A 1を用いた場合の 1 0倍 以下の抵抗値であることが好ましい。 また、 比較的 I D T電極の抵抗が高い場合 は、 I D T電極以外のバスパーや引き回しの線路の材料や構造を変えることで、 その部分の抵抗値を下げることは本実施例の共振子を用いた S AWフィルタ等を 形成する場合特に有効である。
また Wや M oなど基板材料よりも線熱膨張係数の小さい電極材料、 もしくはこ れら電極材料を用いた積層電極の場合、 反射係数だけでなく同時に温度特性を改 善することができる。 し力も、 本発明においては従来の S AWに比べ電極膜厚を 厚くすることが可能であるため、 その効果も大きい。
(実施例 4 )
本発明の実施例 4では、 S AWデバィスとして本宪明の実施例 1で用いた 1 p o r tの SAW共振子と同様の 1 p o r tの S AW共振子を用いた。 本実施例で 作製した実施例試料 7と実施例試料 8は、 S AW共振子の圧電基板 1上の I D T 電極 3および反射器 4の電極には A 1を用い、 また圧電基板 1としては LT 3
6。 板を用いた。 この圧電基板 1を伝播する遅レ、横波の音速 v bは 3350. 8 m/ sでめる。
実施例試料 7と実施例試料 8においては図 12Aと図 12Bに示すように、 S AW共振子の I DT電極および反射器を覆うように誘電体膜を形成する構成とし た。
実施例試料 7では、 この誘電体膜としてチッ化珪素膜 12を形成した。 この構 成の断面図を図 12 Aに示す。 図 12 Aでは、 圧電基扳 1上に I D T電極の電極 指 301が形成され、 この電極指 301と圧電基板 1上に誘電体膜としてチッ化 珪素膜 12が形成されている状態を示す。
また、 実施例試料 8では酸化珪素膜 13を形成した。 この構成の断面図を図 1 2 Bに示すが、 図 12 Aと同様に圧電基板 1上に I D T電極の電極指 301が形 成され、 この電極指 301と圧電基板 1上に酸化珪素膜 13が形成されている状 態を示す。 また、 それぞれの SAW共振子の特性を表 4に示す。
実施例試料 7の電極指間ピッチ pは 0. 80/zm、 メタライゼーシヨンレシオ
7?は約 0. 5であり、 チッ化珪素膜 12を形成する前の共振周波数 f bef。reは 1
885. 45 MHzである。 また、 チッ化珪素膜 12を形成した後の共振周波数 f afterは 1876. 30 MH zであつた。 したがつて、 実施例試料 7では、 チッ 化珪素膜 12形成前の S AWの音速は 3016. 7 m/ sであり、 遅い横波の音 速 3350. 8mZsよりも遅い。 これにより、 2 X p≤ v b Z ί beforeの関係 を満たしている。 さらに、 チッ化珪素膜 12形成後の SAWの音速は 3002. lm/sであるので、 遅い横波の音速 3350. 8mZsよりも遅い。 この場合 にも、 2Xp≤v bZf afterの関係を満たしている。 すなわち、 実施例試料 7は、 チッ化珪素膜 12を形成する前後において、 2 X p≤ V b Z f の関係を満たして いる。
一方、 実施例試料 8の S AW共振子の電極間ピッチ pは 0. 80 μ m、 メタラ ィゼーシヨンレシオ は約 0. 5であり、 酸化珪素膜 13を形成する前の共振周 波数 f beforeは 1848. 37MHzである。 また、 酸化珪素膜 13を形成した 後の共振周波数 f afterは 2484. 20MHzであった。 したがって、酸化珪素 膜 13の形成前の S AWの音速は 2957. 4 m/ sであり、 遅い横波の音速よ りも遅い。 すなわち、 このときには2 ^ 13 。1^の関係を満たしてぃ る。 酸化珪素膜 13を形成すると、 SAWの音速は 3974. ァ!!! ^となり、 遅い横波の音速 3350. 8 mZsよりも速くなつた。 この結果、 2 X p≥ v b
Zf afterの関係を満たした。 すなわち、 実施例試料 8では、誘電体膜である酸化 珪素膜 13の形成前後で 2 X p X f before≤ v b≤ 2 X p X f afterの関係を満た している。
また、 比較試料 5と比較試料 6として、 実施例試料 7と実施例試料 8の誘電体 膜の形成後のそれぞれの共振周波数と等しい共振周波数を有する通常の L S AW を利用した S AW共振子を作製した。 比較試料 5と比較試料 6にお ヽて、 S AW 共振子の電極には A 1を用いた。 また、 圧電基板としては 36° Yカツト X伝播 の L T基板を用いた。 また、 比較試料 5の電極指間ピッチ pは 1. 06 μ m、 比 較試料 6の電極指間ピッチ pは 0. 81 /i mであり、 比較試料 5と比較試料 6と もにメタライゼーシヨンレシオ ηは約 0. 5である。 したがって、 比較試料 5と 比較試料 6の L SAWの音速は（式 1) から 4001. 3mZsおよび 4004. 3mZsで、 遅い横波の音速より速い。
図 13Aと図 13Bに、 実施例試料 7の誘電体膜 12の形成前後の通過特性を 示す。 また、 図 14 Aと図 14 Bに、 実施例試料 8の誘電体膜 13の形成前後の 通過特性を示す。 さらに、 図 15に比較試料 5の通過特个生、 図 16に比較試料 6 の通過特性をそれぞれ示す。
なお、 SAW共振子の作製およひ 1?価は、 基本的には本発明の実施例 1と同様 の方法で行った。 ただし、 実施例試料 7と実施例試料 8における誘電体膜の形成 は、 I DT電極等のパターン形成後にスパッタリングにてウェハー全面に誘電体 膜を形成し、 電気的特性を測定するのにプロ一バーとの接触が必要なパッド領域 についてのみ誘電体膜をフォトリソグラフィおよびエッチングで誘電体膜を取り 除いた。 それぞれの S AW共振子の特性を表 4に示す。 表 4
Figure imgf000026_0001
図 1 3 Αと図 1 3 Βとからわかるように、 実施例試料 7については、 チッ化珪 素膜 1 2の形成後、 挿入損失、 急峻性ともに良化する結果が得られた。 また、 図 1 5に示す比較試料 5と比べると、 チッ化珪素膜 1 2の形成前においては挿入損 失、 急峻性ともに比較試料 5よりも若干悪い特性を有する力 チッ化珪素膜 1 2 の形成後には比較試料 5よりも良好な特性となることが認められた。 このことか ら、 チッ化珪素膜 1 2のような誘電体膜を形成しても、 本発明の効果を得ること ができることが確認された。
また、 実施例試料 8については、 酸化珪素膜 1 3の形成前後で共振周波数が大 きくなつているが、 図 1 4 Αと図 1 4 Βとの比較からわかるように揷入損失およ び急峻性に大きな変化は見られなかった。 図 1 6に示す比較試料 6と比べると、 誘電体膜の形成前後ともに通常の L S AWを利用した S AW共振子よりも特性が 優れていることが認められた。
したが て、 酸化珪素膜 1 3のような誘電体膜を形成することで S AWの音速 が増加する場合には、 2 X ρ X f before≤ v b≤2 X p X f afterの関係を満たす ように電極間ピッチ!)および共振周波数 f bef。reを設定すれば、 揷入損失、 急峻 性の優れた S AW共振子を得ることができる。 通常、 S AW共振子の場合、 周波 数が低いほど電極間ピッチは広くなるため、 この場合においても、 誘電体膜の形 成による S AWの音速の上昇を利用することで S AW共振子の電極間ピッチを広 くすることができるので、 S AWデバィス作製面で有利となる。
なお、 誘電体膜としてチッ化珪素膜を用いると膜形成後に共振周波数は小さく なる 1 この減少度合いは膜厚により設定可能である。 比較試料 6のように誘電 体膜形成前では 4004. 3 mZ sで、 遅レ、横波の音速より速い S AW共振子表 面にチッ化珪素膜を実施例試料 7よりも厚く形成すれば、 膜形成後の共振周波数 を小さくすることができる。 膜厚を適当に設定することにより、 2XpX f after ≤vbを満たすようにすることができ、同様に本発明の効果を得ることができる。 なお、 本実施例においては、 誘電体膜としてチッ化珪素膜および酸化珪素膜の 単層膜を用いたが、 本発明はこれに限定されるものではない。 例えば、 ポリイミ ド系樹脂やチッ化珪素膜と酸化珪素膜の積層膜等を用いても良い。 さらに、 本実 施例においては、 I DT電極の上面に誘電体膜を設けたが、 圧電基板の上面に直 接誘電体膜を設け、 その上面に I DT電極を形成することや、 それらを組み合わ せた構成においても同様の効果を得ることができる。
また、 誘電体膜の形成による SAWの音速の変化は誘電体膜の材料およぴ膜厚 や構成によって変化することから、 本実施例で示した例に限らず、 それぞれの場 合において本実施例を実現する電極膜厚や構成、 誘電体膜の材料や構成等に最適 条件が存在する。
(実施例 5)
本究明の実施例 5では S AWデバィスとして、 同一チップ上に 800 MH z帯 のラダー型 SAWフィルタと、 1. 9 GHz帯のラダー型 SAWフィルタが存在 する、 いわゆる 2フィルタ i n 1チップタイプのフィルタの場合について説明す る。 本実施例においては、 実施例試料 9、 実施例試料 10、 比較試料 7およぴ比 較試料 8の 4種類の試料を作製した。 80 OMHz帯のフィルタに関してはァメ リカの AMPS ZCDMA用の送信側フィルタ、 1. 9 GHz帯のフィルタに関 しては同じくアメリカの PCS帯の CDMA用送信側フィルタを作製した。
80 OMHz帯 AMP SZC DMA用送信フィノレタに必要な特'生、 すなわち要 求仕様は、通過帯域が 824MHz〜849MHz、揷入損失が 2. 5 d B以下、 受信帯域での阻止域が 869 MH z〜 894MH zで抑圧度が 40 d B以上であ ることが要求される。 1. 9 GHz PCS帯 CDMA用送信フィルタに必要な特 性、 すなわち要求仕様は、 通過帯域が 1850 MHz〜 1910 MHz、 挿入損 失が 2. 5 d B以下、 受信帯域での阻止域が 1930 MH z〜 1990 MH zで 抑圧度が 40 dB以上であることが要求される。
実施例試料 9では、 LT39° 板上に A 1膜を形成し、 フォトリソグラフィぉ ょぴドライエッチングにより 80 OMHzのラダー型 SAWフィルタおよび 1. 9 GHz帯の SAWフィルタを形成した。 実施例試料 9の 80 OMHzのフィル タにおける S A W共振子の I D T電極の規格化膜厚 /λは約 6. 0 %となるよ うに設計して、 L T 39 ° 板を用いて L S AWを利用した S AW共振子の伝播損 失がほぼ 0となる条件に一致するようにした。 この 80 OMHz帯の SAWフィ ルタを形成している S AW共振子は L S AWを利用したものであり、 共振周波数 および電極間ピッチ pの関係は、 2 X p≤ V b / f を満たしていない。
また、 1. 9 GHzのラダー型 SAWフィルタについては、 この 1. 9 GHz 帯の S AWフィルタを形成している S AW共振子の共振周波数 fおよび電極間ピ ツチ pが 2Xp≤vbZf の関係を満たすように設計されており、 L S AWの音 速を低下させ R SAWとして利用している。
実施例試料 10においては、 LT39° 板上に Wと A 1をこの順に積層し、 フ ォトリソグラフィおよびドライエッチングにより 80 OMHzのラダー型 SAW フィルタおよび 1. 9 GHz帯の SAWフィルタのパターンを形成した。 この際、 ドライエッチングのガスとしては、 まず。 1系ガスで A 1層をエッチングし、 次 に大気にさらすことなく、 F系ガスを用いて W層をエッチングした。 その後レジ ストを一度剥離した後、 80 OMHz帯のフィルタパターンの部分をさらにレジ ストにより保護した上で、 再度 C 1系ガスを用いて 1. 9 GHz帯のフィ^/レタパ ターン部分の A 1層をエッチングした。 したがって、 80 OMHz帯のフィルタ の I D T電極は WZA 1の 2層膜、 1. 9 G H z帯の I D T電極は W単層膜とな つている。
この実施例 10における 80 OMH z帯の S AWフィルタを構成している SA W共振子は L S AWを利用したものであり、 共振周波数および電極間ピッチ pの 関係は 2X p≤ V b/f を満たしていない。 また、 1. 9 GHzのラダー型 S A Wフィルタについては、 この 1. 9 GHz帯の SAWフィルタを形成している S AW共振子の共振周波数 fおよぴ電極間ピッチ pが、 2 X p V b f の関係を 満たすように設計しており、 L SAWの音速を低下させ R SAWとして利用して いる。
比較試料 7においては、 まず 1. 9 GHzのフィルタの設計膜厚分の A 1膜を 39° LT板上に作製し、 つぎに 1. 9 GHz帯フィルタ部分をレジストで保護 してから、 T i、 A 1の順で成膜し 80 OMH z帯のフィルタ形成部分の膜厚が 80◦ MH Z帯のフィルタの設計膜厚になるように成膜した。 ここで T iは密着 層として用いた。 さらに、 1. 9 GHz帯フィルタ部分を保護していたレジスト をその部分に膜付けされた T i/Al膜とともに剥離した。 さらに、 1. 9GH z帯フィルタ部分の保護と 80 OMHz帯フィルタのパターン形成のために、 レ ジストを塗布した。 このレジストに対して露光を行レ、、 その後ドライエッチング を行うことで、 80 OMHz帯フィルタと 1. 9GHz帯フィルタを 1チップ上 に作製した。
この比較試料 7における 80 OMHz帯の SAWフィルタおよび 1. 9 GHz を構成している SAW共振子は L SAWを利用したものであり、 それぞれにおい て、 共振周波数および電極間ピッチ Pの関係は、 2 X p≤ V b / f の関係を満た していない。
比^料 8においては、 39° LT板上に A 1、 Wの順に 2層膜を形成し、 フ ォトリソグラフィおよびドライエッチングにより 80 OMHzのラダー型 SAW フィルタおよび 1. 9 GHz帯の SAWフィルタのパターンを形成した。 この際、 ドライエッチングのガスとしては、 まず F系ガスで W層をエッチングし、 つぎに 大気状態にさらすことなく、 C 1系ガスを用いて A 1層をエッチングした。 その 後レジストを一度剥離した後、 80 OMHz帯のフィルタパターン部分をレジス トにより再度保護した上で、 F系ガスを用いて 1. 9GHz帯のフィルタパター ン部分の W膜をエッチングした。 したがって、 この時点で 1. 9GHz帯の ID T電極は A 1単層膜であり、 80 OMHz帯の I DT電極は A 1と Wとの 2層膜 構成となっている。
この比較試料 8における 80 OMHz帯の SAWフィルタおよび 1. 9 GHz を構成している SAW共振子は L SAWを利用したものであり、 それぞれにおい て、 共振周波数および電極間ピッチ pは、 2 X p≤ V b / f の関係を満たしてい ない。
実施例試料 9、 実施例試料 10、 比較試料 7およぴ比較試料 8のすベてにおレ、 て、 I DT電極パターン形成後、 さらに引き回し線路およびバスバー、 およびパ ッド部分に A 1膜を蒸着し補強を行った。 その後、 これらのウェハーをダイシン グし、 個片のチップに分割したうえで、 3 mm角のセラミックパッケージにダイ ボンドを行い、そしてワイヤーボンディングによつて電気的接続をとったうえで、 窒素雰囲気中にて気密封止を行つた。
図 17A、 図 17Bに実施例試料 9、 図 18A、 図 18Bに実施例試料 10、 図 19A、 図 19Bに比較試料 7、 および図 20 A、 図 20 Bに比較試料 8の通 過特性を示す。 また、 それぞれの図には、 通過帯域 （送信側帯域） および阻止帯 域 （受信側帯域） もあわせて示している。
これらの結果を詳細に観察すると、 800MHz帯の SAWフィルタに関して は、 実施例試料 9、 実施例試料 10、 比較試料 7および比較試料 8ともに、 ほぼ 同等の特 1"生が得られていることが分かる。 また、 1. 9 GHzの SAWフィルタ に関しては、 本来 L SAWとして伝播する波の音速を遅くして、 RSAWとして 利用した実施例試料 9と実施例試料 10とは要求仕様を満たしている。 一方、 比 較試料 7と比較試料 8とは、 通過帯域の揷入損失、 ISJh域の抑圧度ともに要求仕 様を満たしていない。 また。 実施例試料 9と実施例試料 10とを比較すると、 実 施例試料 9に見られるリップルが実施例試料 10ではほとんど見られない。 これ は I D T電極材料が Wであることに起因するものと思われる。
また、 実施例試料 10においては、 電極材料が Wのみであるにもかかわらず、 揷入損失はあまり他の例と変わっていない。 これは、 SAW共振器において ID T電極の抵抗値は損失に影響しにくいことや、 引き回しの線路等に A 1の補強を 行ったことによるものと思われる。 また、 比較試料 7については、 作製プロセス の煩雑性が原因と思われるが、 最終的に特性が得られるものが少なく歩留まりが 悪かった。
(実施例 6)
以下、 本発明の実施例 6における弾性表面波デバイスを用いたセンサーについ て図面を参照しながら説明する。
本実施例では、 弾性表面波デバイスを用いたセンサーの一例として、 温度セン サについて説明する。 図 2 1は、 本センサーの基本構成の概略図である。 図 2 1 において、 絶縁基材 2 1の先端にパッケージングされた S AW共振子 2 2が実装 されており、 その出力部が絶縁基材 2 1上に設けられた線路 2 3を介して、 ネッ トワークアナライザ 2 4に電気的に接続された構成からなる。本温度センサ一は、 この S AW共振子 2 2がセンサ一部であり、 その通過特性がネットワークアナラ ィザ 2 4により測定される。
この温度センサーは、 周囲の温度変化に応じて S AW共振子 2 2の周波数特性 が変動するので、 その変動量により温度測定を行うことができる。 本実施例にお いては、 温度変化による反共振周波数の移動量をモニタした。
S AW共振子 2 2としては、 実施例 1の実施例試料 1で説明した S AW共振子 を用いた。 以下では、 これにより作製した温度センサーを実施例センサー 1とよ ぶ。 また、 同様に実施例 1の比較試料 1で説明した S AW共振子を用いた比較例 センサーも作製した。
これら 2種類の温度センサーの特性については、 以下のようにして評価した。 すなわち、 センサー部である S AW共振子 2 2をオーブンにいれ、 環境温度を変 化させながら環境温度の変化値と反共振周波数の変化値との関係を求めた。 この 結果を図 2 2に示す。 図 2 2において、 縦軸は反共振周波数の変化値であり、 横 軸は常温 ( 2 5 °C) カ^の温度差で表示している。 この結果からわかるように、 実施例センサー 1は、 温度特性が約 1 3 0 p p m/Kであるのに対し、 比較例セ ンサ一はその温度特性が 3 5 p p m/Kであった。 また、 実施例 1の図 3 Aと図 3 Bの比較からもわかるように、 その反共振周波数付近の特性も実施例センサー 1のほうが比較例センサーと比べて銳く、 結果として実施例センサー 1のほうが 感度よく温度の測定が可能なことが認められた。
このような温度特性は、 I D T電極の膜厚を厚くすることで、 基板の持つ温度 特性が変化することを利用したものである。 この場合、 I D T電極の膜厚は A 1 電極を用いたときには、 規格化膜厚 h / λが 1 0 %以上とすることが望ましい。 産業上の利用可能性
以上のように本発明は、 L S AWの音速を圧電基板の遅レ、横波以下の音速に低 下させることにより、 バルタ波の放射を抑制して S AW共振子あるいは S AWフ ィルタなどの S A Wデバイスの損失を低減するとともに、 急峻性を向上させるこ とができる。

Claims

請求の範囲
1.漏洩表面弾性波を励起することが可能な力ット角で切り出された圧電基板と、 前記圧電基板上に少なくとも 1対の互いにかみ合わされた電極指を有するインタ ーデイジタゾレトランスデューサ （IDT) 電極からなる電極パターンとを含む弾 性表面波デバイスであって、前記弾性表面波デバイスの共振周波数を f (Hz), 前記圧電基板を伝播する遅い横波の音速を V b (m/ s )、前記圧電基板上に形成 された前記電極パタ一ンの前記電極指のピッチを p (m) としたとき、 前記電極 指のピッチ pが 2 X p≤ V b Z f の関係を満たすことを特徴とする弾性表面波 デバイス。
2. 前記電極パターンの前記電極指が、 前記電極指のピッチ pとほぼ同じピッチ を有して前記圧電基板表面に設けられた段部の頂部に形成されていることを特徴 とする請求項 1に記載の弾性表面波デバイス。
3. 前記弾性表面波デバイスは、 前記電極パターン上に少なくともその電極パタ ーンを覆う誘電体膜がさらに形成されていることを特徴とする請求項 1に記載の 弾性表面波デバイス。
4.漏洩表面弾性波を励起することが可能なカツト角で切り出された圧電基板と、 前記圧電基板上に少なくとも 1対の互いにかみ合わされた電極指を有するィンタ 一ディジタノレトランスデューサ （IDT) 電極からなる電極パターンと、 前記電 極パターン上に少なくとも前記電極パターンを覆う誘電体膜が形成された弾性表 面波デバィスであって、 前記弾性表面波デバイスの前記誘電体膜を形成する前の 共振周波数を fbefOTe (Hz), 前記誘電体膜を形成した後の共振周波数を f
(Hz), 前記圧電基板を伝播する遅い横波の音速を v b (m/s), 前記圧電基 板上に形成された前記電極パターンの前記電極指のピッチを p (m) としたとき、 前記電極指のピッチ pが 2 X p X f before≤ v b≤ 2 X p X f の関係を満た す構成としたことを特徴とする弾性表面波デバイス。
5. 前記電極指がアルミニウム （A1) もしくはアルミニウム （A1) を主体と する金属からなり、 かつ前記圧電基板を用いて前記漏洩表面弾性波を利用して作 製された L S AW型弾性表面波デバイスの I D T電極の膜厚を h Lとし、 前記 L S AW型弾性表面波デバイスと同一の共振周波数としたときの前記弾性表面波デ ノ イスの前記 I DT電極の膜厚を h rとした場合、 編己弾性表面波デバイスの前 記 I D T電極の膜厚 h rが h L≤ h rを満たす構成としたことを特徴とする請求 項 1から 4までのいずれカ記載の弾性表面波デバイス。
6. 前記弾性表面波デバイスの少なくとも前記電極指がアルミニゥム （ A 1 ) よ りも密度の大きい金属を用いたことを特徴とする請求項 1から 4までのいずれか に記載の弾性表面波デバイス。
7. 前記弾性表面波デバイスの少なくとも前記電極指がアルミニウム （A1) よ りも密度の大きい金属からなる第 1の層と、 アルミニウム （A1) もしくはアル ミニゥム （A1) を主体とする金属からなる第 2の層とを有する少なくとも 2層 以上の多層構造の電極であることを特徴とする請求項 1から 4までのいずれかに 記載の弾性表面波デバイス。
8. 前記圧電基板がリチウム酸タンタル （L i T a〇 3) 単結晶であることを特 徴とする請求項 1から 4までのレヽずれかに記載の弾性表面波デバイス。
9. 前記圧電基板がリチウム酸タンタル （L i Ta03) 単結晶であることを特 徴とする請求項 5に記載の弾性表面波デバイス。
10. 前記圧電基板がリチウム酸タンタル （L i TaOs) 単結晶であることを 特徴とする請求項 6に記載の弾性表面波デバイス。
1 1. 前記圧電基板がリチウム酸タンタル （L i Ta〇3) 単結晶であることを 特徴とする請求項 7に記載の弾性表面波デバイス。
12. 前記リチウム酸タンタル（L i TaOg) 単結晶からなる前記圧電基板は、 前記リチウム酸タンタル （L i Ta〇3) 単結晶の X軸を中心に、 Y軸から Z軸 方向に 26度以上、 50度以下の範囲の角度で回転させた方位で切り出された力 ット面を有し、 漏洩表面弾性波を励起することが可能な特性を有することを特徴 とする請求項 8に記載の弾性表面波デバイス。
13. 前記リチウム酸タンタル（L i Ta〇3) 単結晶からなる前記圧電基板は、 前記リチウム酸タンタル （L i Ta〇3) 単結晶の X軸を中心に、 Y軸から Z軸 方向に 26度以上、 50度以下の範囲の角度で回転させた方位で切り出された力 ット面を有し、 漏洩表面弾性波を励起することが可能な特性を有することを特徴 とする請求項 9に記載の弾性表面波デバイス。
14. 前記リチウム酸タンタル（L i TaOs) 単結晶からなる前記圧電基板は、 前記リチウム酸タンタル （L i Ta〇3) 単結晶の X軸を中心に、 Y軸から Z軸 方向に 26度以上、 50度以下の範囲の角度で回転させた方位で切り出された力 ット面を有し、 漏洩表面弾性波を励起することが可能な特性を有することを特徴 とする請求項 10に記載の弾性表面波デバイス。
15. 前記リチウム酸タンタル（L i Ta03) 単結晶からなる前記圧電基板は、 前記リチウム酸タンタル （L i Ta03) 単結晶の X軸を中心に、 Y軸から Z軸 方向に 26度以上、 50度以下の範囲の角度で回転させた方位で切り出された力 ット面を有し、 漏洩表面弾性波を励起することが可能な特性を有することを特徴 とする請求項 11に記載の弹性表面波デバイス。
16. 前記圧電基板がニオブ酸リチウム （L i Nb03) 単結晶であることを特 徴とする請求項 1から 4までのいずれかに記載の弾性表面波デバイス。
17. 前記圧電基板がニオブ酸リチウム （L i Nb03) 単結晶であることを特 徴とする請求項 5に記載の弾性表面波デバイス。
18. 前記圧電基板がニオブ酸リチウム （L i Nb〇3) 単結晶であることを特 徴とする請求項 6に記載の弾性表面波デバイス。
19. 前記圧電基板がニオブ酸リチウム （L i NbOs) 単結晶であることを特 徴とする請求項 7に記載の弾性表面波デバイス。
20. 前記ニオブ酸リチウム （L i Nb〇3) 単結晶からなる前記圧電基板は、 前記ニオブ酸リチウム （L i Nb〇3) 単結晶の X軸を中心に、 Y軸から Z軸方 向に 50度以上、 80度以下の範囲の角度で回転させた方位で切り出された力ッ ト面を有し、 漏洩表面弾性波を励起することが可能な特性を有することを特徴と する請求項 16に記載の弾性表面波デバイス。
21. 前記ニオブ酸リチウム （L iNb〇3) 単結晶からなる前記圧電基板は、 前記ニオブ酸リチウム （L i Nb〇3) 単結晶の X軸を中心に、 Y軸から Z軸方 向に 50度以上、 80度以下の範囲の角度で回転させた方位で切り出された力ッ ト面を有し、 漏洩表面弾性波を励起することが可能な特性を有することを特徴と する請求項 17に記載の弾性表面波デバイス。
22 · 前記ニオブ酸リチウム （L i Nb〇3) 単結晶からなる前記圧電基板は、 前記ニオブ酸リチウム （L i Nb〇3) 単結晶の X軸を中心に、 Y軸から Z軸方 向に 50度以上、 80度以下の範囲の角度で回転させた方位で切り出された力ッ ト面を有し、 漏洩表面弾性波を励起することが可能な特性を有することを特徴と する請求項 18に記載の弾性表面波デバイス。
23. 前記ニオブ酸リチウム （L i NbOg) 単結晶からなる前記圧電基板は、 前記ニオブ酸リチウム （L i Nb〇3) 単結晶の X軸を中心に、 Y軸から Z軸方 向に 5 0度以上、 8 0度以下の範囲の角度で回転させた方位で切り出された力ッ ト面を有し、 漏洩表面弾性波を励起することが可能な特性を有することを特徴と する請求項 1 9に記載の弾性表面波デバイス。
2 4. 請求項 1力、ら 4までのいずれか記載の前記弾性表面波デバィスを 2つ以上 組み合わせて 1つのチップ上に形成したことを特徴とする弾性表面波デバイス。
2 5 . 請求項 1力、ら 4までのいずれかに記載の前記弾性表面波デバイスを用いた
2 6 . 請求項 2 4に記載の前記弾性表面波デバイスを用いた移動体通信機器。
2 7. 請求項 1力、ら 4までのいずれかに記載の前記弾性表面波デバィスを用いた センサー。
2 8 . 漏洩表面弾性波を励起することが可能なカツト角で切り出された圧電基板 と、 前記圧電基板上に少なくとも 1対の互いにかみ合わされた電極指を有するィ ンターディジタノレトランスデューサ （I D T) 電極からなる電極パターンとを含 む弾性表面波デバイスであって、 前記弾性表面波デバイスの共振周波数を f (H z )、 前記圧電基板を伝播する遅 、横波の音速を V b (m/ s )、 前記圧電基板上 に形成された前記電極パターンの前記電極指のピッチを P (m) としたとき、 2 X p ≤ V b / f の関係を満たすように前記電極パターンおよび前記力ット角を 設定することを特徴とする弾性表面波デバイスの設計方法。
2 9 . 漏洩表面弾性波を励起することが可能なカツト角で切り出された圧電基板 と、 前記圧電基板上に少なくとも 1対の互いにかみ合わされた電極指を有するィ ンターディジタノレトランスデューサ （I D T) 電極からなる電極パターンと、 前 記電極パターン上に少なくとも前記電極パターンを覆う誘電体膜が形成された弾 性表面波デバイスであって、 前記弾性表面波デバイスの前記誘電体膜を形成する 前の共振周波数を f befOTe (H z ) , 前記誘電体膜を形成した後の共振周波数を ί after (H z )、 前記圧電基板を伝播する遅い横波の音速を V b (mZ S )、 前記圧 電基板上に形成された前記電極パターンの前記電極指のピッチを p (m) とした とき、 2 X p X f before≤ v b≤ 2 X p X f ^の関係を満たすように前記電極パ ターン、 前記力ット角および前記誘電体膜材料を設定することを特徴とする弾性 表面波デバイスの設計方法。
3 0 . 前記電極指がアルミニウム （A 1 ) もしくはアルミニウム （A 1 ) を主体 とする金属からなり、 カゝっ前記圧電基板を用いて前記漏洩表面弾性波を利用して 作製された L S AW型弾性表面波デバィスの I D T電極の膜厚を h Lとし、 前記 L S AW型弾性表面波デバイスと同一の共振周波数としたときの前記弾性表面波 デバイスの前記 I D T電極の膜厚を h rとした場合、 前記弾性表面波デバイスの 前記 I D T電極の膜厚 h rが h L≤h rを満たすように前記電極パターンおよび 前記カツト角を設定することを特徴とする請求項 2 8または 2 9に記載の弾性表 面波デバィスの設計方法。
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