WO2008038493A1

WO2008038493A1 - Boundary acoustic wave device

Info

Publication number: WO2008038493A1
Application number: PCT/JP2007/067032
Authority: WO
Inventors: Masakazu Mimura; Yasuhisa Fujii; Masaru Yata; Norihiko Nakahashi
Original assignee: Murata Manufacturing Co., Ltd.
Priority date: 2006-09-25
Filing date: 2007-08-31
Publication date: 2008-04-03
Also published as: US7898145B2; CN101517893B; EP2068442A4; CN101517893A; US20090174284A1; EP2068442A1; JPWO2008038493A1; JP4947055B2; EP2068442B1

Description

明細書

弾性境界波装置

技術分野

[0001] 本発明は、音速が異なる第 1 ,第 2の媒質間の境界を伝搬する弾性境界波を利用した弾性境界波装置に関し、より詳細には、 LiNbO力なる圧電体と、酸化ケィ素

3

力なる誘電体とが積層された構造を有する弾性境界波装置に関する。

背景技術

[0002] 近年、携帯電話機の RF段の帯域フィルタとして、弾性表面波フィルタ装置や弾性境界波フィルタ装置が種々提案されている。弾性境界波フィルタ装置では、圧電体と誘電体との間の境界を伝搬する弾性境界波が利用される。従って、空洞を有するパッケージを必要としな!/、ので、弾性境界波フィルタ装置では小型化を進めることができる。

[0003] 下記の特許文献 1には、この種の弾性境界波装置の一例が開示されて!/、る。特許文献 1に記載の弾性境界波装置では、圧電体と誘電体との境界に IDTを含む電極が形成されており、該境界を伝搬する SH型の弾性境界波が利用されている。

[0004] ここでは、誘電体を伝搬する遅レ、横波の音速及び圧電体を伝搬する遅レ、横波の音速よりも、 SH型弾性境界波の音速を低くするように IDTの厚みが決定されている。また、上記圧電体として LiNbOを用い、誘電体として SiOを用いた場合に、伝搬損失

3 2

力 ^となる電極膜厚範囲及び不要スプリアスが小さくなる LiNbOのカット角範囲が示

3

されている。

特許文献 1： WO2004/070946号公報

発明の開示

[0005] 弾性境界波フィルタ装置においては、用途によって、温度変化による周波数特性の変化が非常に小さいこと、すなわち TCFの絶対値がより小さいことが求められることがある。特許文献 1に記載の弾性境界波装置では、圧電体として LiNbOを用い、

3 誘電体として SiOを用いた構造が示されている。 LiNbOの周波数温度係数 TCFは

2 3

負の値であり、 SiOの周波数温度係数 TCFは正の値である。従って、 LiNbOと Si Oとを用いた場合、周波数温度係数 TCFの絶対値を小さくすることができる。

2

[0006] 一方、 SH型弾性境界波の伝搬損失が 0になる電極膜厚は IDTのデューティ比によつて異なる。例えば、デューティ比を小さくした場合、特許文献 1に記載の IDTの膜厚範囲では、伝搬損失が 0にならず、比較的大きい場合もあった。このような場合、 T CFを小さくすることはできたとしても、損失が増大せざるを得なかった。

[0007] 他方、 IDTのデューティ比を大きくした場合には、伝搬損失を 0とすることは可能である。し力もながら、デューティ比を大きくした場合には、 TCFの絶対値が大きくなり、周波数温度特性が損なわれることとなる。また、デューティ比が大きい場合には線幅ばらつきによる周波数の変動が小さくなり、歩留りが向上するメリットがある。

[0008] 本発明の目的は、上述した従来技術の欠点を解消し、デューティ比が小さい場合には、周波数温度係数 TCF及び揷入損失が小さぐデューティ比が大きい場合には、歩留りの低下が生じ難ぐかつ低損失の弾性境界波装置を提供することにある。

[0009] 本発明によれば、 Y軸を 15° ± 10° 回転した面を主面とする LiNbO力もなる圧

3

電体と、前記圧電体に積層されており、酸化ケィ素からなる誘電体と、前記圧電体と誘電体との境界に配置されており、 IDTを含む電極構造とを備え、該境界を伝搬する弾性境界波を利用した弾性境界波フィルタ装置において、前記 IDTの密度を p (k g/m³)、膜厚を H m)、 IDTの電極指の周期により定まる波長をえ m)、デュ一ティ比を Xとしたときに、 H/ λと pとの積と、 Xとが下記の式（1)を満たす範囲とされてレ、ることを特徴とする、弾性境界波装置が提供される。

[0010] 國

(Η / λ ) X ρ > 7 0 . 7 9 2 4 ( χ + 0 . 0 5 5 ) (- ² ' ^{0 8 8} " + _{7 9 7} . _{0 9}

… 式（1 )

[0011] なお、上記 IDTの膜厚の上限については、本発明の課題を達成する上では特に限定されるものではないが、製造上の制約により、 0. 35 λ以下とすることが望ましい。

[0012] 上記誘電体を構成している酸化ケィ素は、好ましくは、 SiOであり、その場合、好ま

2

しくは、弾性境界波の音速が、 SiOの横波の音速である 3757m/秒の 93%以下と

2

される。この場合には、揷入損失をより一層小さくすることができる。

[0013] また、本発明では、 IDTは様々な金属もしくは合金により形成され得る力本発明のある特定の局面では、前記 IDTが、 Auまたは Auを主成分とする合金からなり、 Au または Auを主成分とする合金の膜厚を H としたときに、膜厚 H が下記の式（2)を

Au Au

満たす範囲とされている。この場合には、膜厚 H が式（2)を満たすため、小さいデ

Au

ユーティ比を選んだ場合に TCFの絶対値及び揷入損失を小さくすることができ、大きなデューティ比を選んだ場合には歩留りが良好であり、低損失化を図ることができる。

[0014] なお、本明細書において、小さなデューティ比とは、 0.5より小さいデューティ比をいうものとし、大きなデューティ比とは、 0.5より大きなデューティ比をいうものとする。すなわち、 IDTのデューティは、通常 0.5とされるのが普通であり、この 0.5を基準とし、 0.5より小さいデューティ比を小さなデューティ比、 0.5を超えるデューティ比を大きなデューティ比とすることとする。

[0015] [数 2]

U/A > 0 - 0 0 3 6 6 8 (x + 0. 0 5 5 ) (- ²■ ^{0 s 8} " + 0. 0 1 3

- 式（2)

[0016] 本発明の他の特定の局面では、前記 IDTが、 Cuまたは Cuを主成分とする合金からなり、 Cuまたは Cuを主成分とする合金の膜厚を H としたときに、膜厚 H が下記

Cu Cu の式（3)を満たす範囲とされている。

[0017] [数 3]

Hcu/λ > 0. 0 0 7 9 2 7 (x + 0. 0 5 5 ² ' ^{0 884} ' + 0. 0 8 9 2 6

- 式（3)

[0018] この場合には、 H が上記式（3)で示す範囲とされているので、小さなデューティ比

Cu

を選んだ場合には TCF絶対値及び揷入損失の低減を図ることができ、大きなデューティ比を選んだ場合には、歩留りの改善及び揷入損失の低減を図ることができる。

[0019] なお、 Hは IDTの膜厚 m)であり、 λは IDTの電極指の周期で定める波長 m )である。従って、 H/ λは IDTの規格化膜厚であり、 H /λ及び Η / λは、それ

Au Cu

ぞれ、 IDTとして Auまたは Cuを用いた場合の IDTの規格化膜厚を表すこととなる。

[0020] 本発明においては、好ましくは、前記 IDTが、複数の金属層を積層した積層金属膜からなり、積層されている各金属層の膜厚比に応じた平均密度を前記 p (kg/m³ )とし、積層金属膜の合計膜厚を前記 Hとしたときに、 Hと pとの積が前記式（1)を満たすように構成される。このように、積層金属膜により IDTを形成してもよぐ積層金属膜を構成する金属層の材料を種々選択することにより、圧電体ゃ誘電体との密着性を高めたり、耐電力性を高めたりすることができる。

[0021] 好ましくは、前記 IDTが、 Auまたは Auを主成分とする合金からなる Au系金属層を有し、かつ周波数調整用膜 /Ti/Pt/Au系金属層 /Pt/Tiからなる積層金属膜力なる。 Auと Tiの拡散が抑制され、かつ Ti膜により圧電体ゃ誘電体に対する密着性が高められる。従って、弾性境界波フィルタ装置の信頼性を高めることができる。好ましくは、 Ptの膜厚は、 3〜； !Onmの範囲とされる。その場合には、 Au系金属層からの Auの拡散を確実に抑制することができ、かつ電極指抵抗が小さくなり、揷入損失をより一層/ J、さくすること力 Sできる。

[0022] 本発明においては、好ましくは、前記 IDTのデューティ比が 0. 3〜0. 7の範囲とされ、より好ましくは 0. 3〜0. 4の範囲とされる。 IDTのデューティ比を 0. 3〜0. 7の範囲とした場合には、 IDTの形成が容易であり、かつ 0. 3〜0. 4の範囲とした場合には、 IDTの形成が容易となり、かつ TCF及び損失を低減することができる。

(発明の効果）

[0023] 本発明に係る弾性境界波装置では、 Y軸を 15° ± 10° 回転した面を主面とする L iNbO力もなる圧電体と、酸化ケィ素からなる誘電体との境界に IDTを含む電極構

3

造が配置されており、該 IDTにおいて、規格化膜厚 Η/ λと密度 ρの積と、デューティ比 Xとが上述した式（1)を満たす範囲内とされているため、損失の低減を図ることができる。

[0024] IDTのデューティ比が小さいほど、 TCFの絶対値は小さくなり、周波数温度特性を改善すること力でさる。

[0025] 他方、デューティ比が大き!/、ほど、周波数の線幅依存性は小さくなるので、線幅のばらつきによる周波数変動は小さくなる。従って、歩留りが改善される。

[0026] よって、デューティ比は、使用される用途に応じて最適な値を選べばよい。しかしながら、伝搬損失が十分に小さくなる IDTの膜厚はデューティ比によって異なる。 IDT の膜厚が、上記デューティ比 Xをも考慮して決定されているので、上記式（1)を満たす場合には、デューティ比が比較的小さい場合には、周波数温度係数 TCF及び揷入損失の双方を低減することかでき、周波数温度特性の改善と、低損失化を果たすこと力 Sできる。また、比較的大きなデューティ比を選んだ場合には、歩留りが良好であり、かつ低損失の弾性境界波装置を提供することができる。

図面の簡単な説明

[0027] [図 1]図 1 (a)及び (b)は、本発明の一実施形態に係る弾性境界波フィルタ装置の模式的正面断面図及び電極構造を示す模式的平面図である。

[図 2]図 2(ま、デューティ匕力 0. 30、 0. 40、 0. 50及び 0. 60の場合の Au膜の厚みと弾性境界波の音速との関係を示す図である。

[図 3]図 3は、 IDTのデューティ比と、弾性境界波が閉じ込められる IDTの規格化膜厚 H /えとの関係を示す図である。

Au

[図 4]図 4は、様々な厚みの Au層を含む NiCr/Ti/Pt/Au/Pt/Ti積層金属膜力なる IDTの規格化膜厚 H/ λと、周波数温度係数 TCFとの関係を示す図である

〇

[図 5]図 5は、 IDTを構成している Auの膜厚と、シート抵抗との関係を示す図である。

[図 6]図 6は、弾性境界波が閉じ込められる場合の規格化膜厚 Η/ λと密度 pとの積と、デューティ比との関係を示す図である。

[図 7]図 7は、弾性境界波が閉じ込められる場合の、デューティ比と、 Cuからなる IDT の規格化膜厚 H /えとの関係を示す図である。

Cu

[図 8]図 8は、 NiCr/Ti/Pt/Au/Pt/Ti積層金属膜からなり、かつ規格化膜厚 Η/ λが 6. 6%である IDTのデューティ比と周波数温度係数 TCFとの関係を示す図である。

[図 9]図 9は、デューティ比と弾性境界波の音速との関係を示す図である。

[図 10]図 10は、本発明の弾性境界波フィルタ装置に用いられる IDTが積層金属膜力なる場合の電極構造を模式的に示す部分拡大断面図である。

符号の説明

[0028] 1…弾性境界波フィルタ装置

2· · ·圧電体

3· 誘電体 4···電極構造

5---IDT

6···反射器

11---IDT

Ila---Tijg

Ilb---Ptjg

Ilc---Aujg

Ild---Ptjg

Ile---Tijg

llf-'-NiCr層

発明を実施するための最良の形態

[0029] 以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。

[0030] 図 1 (a)は、本発明の一実施形態に係る弾性境界波フィルタ装置を模式的に示す正面断面図であり、 (b)は IDTを含む電極構造を示す模式的平面図である。

[0031] 弾性境界波フィルタ装置 1は、圧電体 2と誘電体 3とを有する。圧電体 2は、 Y軸を 1 5° ±10° 回転した面を主面とする LiNbO力もなる。また、誘電体 3は酸化ケィ素

3

力なり、本実施形態では、酸化ケィ素として SiOが用いられている。もっとも、誘電

2

体 3は SiO以外の酸化ケィ素で形成されていてもよい。圧電体 2と誘電体 3との境界

2

には、図 1(b)に示す電極構造 4が形成されている。すなわち、複数の IDT5, 5, 5と I DT5, 5, 5の弾性境界波伝搬方向両側に配置された反射器 6, 6とが形成されている。それによつて、縦結合共振子型の弾性境界波フィルタ装置が構成されている。

[0032] 本実施形態の弾性境界波フィルタ装置では、 LiNbOからなる圧電体 2と、 SiOか

3 2 らなる誘電体 3との境界に、密度の大きい金属を用いて IDT5を含む電極構造 4が形成されている。それによつて、境界部分を伝搬する SH型境界波の音速を、圧電体 2 の横波の音速及び誘電体 3の横波の音速以下とすることにより、 SH型弾性境界波が境界に閉じ込められている。

[0033] IDT5の膜厚が薄い場合には、弾性境界波の音速は十分に低くならず、弾性境界波が閉じこもり難くなる。そのため、損失が増大する。従って、弾性境界波を閉じ込める上では、 IDT5の膜厚は一定の値以上とされねばならず、すなわち IDT5の膜厚に下限が存在する。この下限の膜厚をカットオフ膜厚ということとする。カットオフ膜厚は、弾性境界波の音速により決定することができる。図 2は、 SiO /Au/LiNbO構造

2 3 の弾性境界波フィルタ装置における SH型弾性境界波の音速と Auからなる IDTの規格化膜厚 H / λとの関係を示す図である。なお、 SiO /Au/LiNbOで示す積

Au 2 3

層構造とは、 SiOと LiNbOとの境界に Auからなる IDTが形成されている構造を表

2 3

すものとする。

[0034] 図 2に示した SH型弾性境界波の音速は、有限要素法により求めた、ストップバンド下端の音速である。この音速は、弾性境界波フィルタ装置 1の通過帯域の低周波数側の端部に相当することとなる。図 2から明らかなように、 IDTのデューティ比が 0. 30 、 0. 40、 0. 50及び 0. 60のレヽずれの場合におレヽても、 Auの膜厚力薄くなるにつれて、音速が上昇し、弾性境界波が閉じ籠もり難くなることがわかる。また、図 2から、各デューティ比において、弾性境界波の音速が 3210m/秒となる Au膜の膜厚値を得ること力 Sできる。同様にして、デューティ比が 0. 〜 0. 9の場合に、弾性境界波の音速が 3210m/秒となる Au膜の膜厚を求めた。図 3に結果を示す。図 3は、デューティ比 0. ；!〜 0. 9において、弾性境界波の音速が 3210m/秒となる Auからなる IDT 膜の規格化膜厚 H / λを示す。図 2に示したように、各デューティ比において、 Au

Au

力もなる IDTの膜厚が 3210m/秒の音速となる膜厚よりも厚くなれば弾性境界波の音速が 3210m/秒よりも遅くなり、弾性境界波を境界部分に閉じ込めることができる。従って、図 3の破線で示す膜厚以上の膜厚とすることにより、弾性境界波を境界に閉じ込めること力 Sでさる。

[0035] 他方、図 4は、様々な厚みの Au層を含む NiCr/Ti/Pt/Au/Pt/Ti積層金属膜からなる IDTの膜厚を種々変化させた場合の弾性境界波フィルタ装置 1における I DTの規格化膜厚 H/ λと周波数温度係数 TCF (ppm/°C)の関係を示す図である。 Au層以外の NiCr、 Ti、 Pt、 Pt、 Tiの各層の膜厚は lOnmに固定されている。

[0036] 図 4から明らかなように、 IDTの膜厚が薄い領域では、すなわち Η/ λ X 100 (%) が 6. 5%以下の領域では、 Au層の膜厚が厚いほど TCFが大きくなり、悪化する。し力、しながら、 Au層の膜厚が 7· 0%程度の膜厚になると TCFがもっとも悪い値となる 1S Au層の膜厚がそれ以上増加すると逆に TCFは小さくなり、良化することがわかる

[0037] 他方、図 5は、 IDTを Auのみから形成し、 Auの膜厚（nm)を変化させた場合のシート抵抗値の変化を示す図である。図 5から明らかなように、 IDTの膜厚が厚くなるほど電極のシート抵抗は小さくなり、 IDTの電極指の抵抗が小さくなることがわかる。そのため、揷入損失を小さくすることができる。従って、 IDTの膜厚が厚いほど揷入損失及び TCFが改善されるので、良好な特性を得る上では、 IDTの膜厚の上限は特に限定されるものではな!/、ことがわかる。

[0038] もっとも、プロセス上の制約からの上限は存在する。例えば、 LiNbO上に、 IDTを

3

形成した後に、スパッタリングなどにより SiOを成膜する場合、 IDTの厚みが厚くなる

2

と、 SiO内にボイドが生じたり、カバレッジ性が劣化したりすることがある。そのため、 I

2

DTの膜厚は、プロセス上の制約から、 0. 35 λ以下とすることが望ましい。

[0039] 上記のように、 IDTの膜厚の下限は上記カットオフ膜厚で決定され、特性を改善する上で上限は特に存在しないことがわかる。そして、カットオフ膜厚は、デューティ比に依存し、デューティ比が小さいほど同一膜厚における質量負荷が小さくなるため、カットオフ膜厚が厚くなることがわかる。

[0040] カットオフが起こる IDTの膜厚は電極材料の密度でほぼ決定され、密度とカットオフ膜厚とは反比例の関係にある。従って、 IDTの密度と膜厚の積がある一定値以上とする必要のあることがわ力、る。

[0041] IDTとして Auからなる IDTを用いた場合のカットオフ膜厚のデューティ比による変化は前述した通り、図 3に示されている。従って、図 3で得られたカットオフ膜厚に、 A uの密度 = 19300 (kg/m³)を乗じることにより得られた値が一般的な金属からなる I

DTを用いた場合のカットオフ膜厚に IDTの密度 pを乗じた値となる。この値は、下記の式（1A)に相当する。

[0042] [数 4]

(Η / λ ) Χ ρ = 7 0 . 7 9 2 4 ( χ + 0 . 0 ο 5 ) ⁽' ²■ ^{0 8 8 4} » + 7 9 7 . 0 9

·■· 式（1 Α) [0043] 従って、式（1A)で表される線よりも膜厚の厚い範囲、すなわち図 6に斜線のハッチングを付して示す範囲が TCF及び損失を小さくし得る範囲であることがわかる。

[0044] よって、本実施形態では、 IDTの膜厚 Η/λと IDTの密度との積が下記の式（1)を満たす範囲とされている。

[0045] [数 5コ

(Η / λ ) X ρ > 7 0. 7 924 (χ + 0. 05 5"- ²' ⁰⁸⁸⁴'+ 79 7 0 9

… 式）

[0046] なお、式（1)では、 IDTの密度を ρとした力 IDTが Auからなる場合には、 p =19 300(kg/m³)となるため、式（1)に代えて、下記の式（2)を満たす膜厚 H /えとな

Au

[0047] [数 6]

H _u / λ > 0. 0 0 3 6 6 8 (x + 0. 0 5 5" ². 。^{S 84l}+ 0. 04 1 3

… 式（2)

[0048] すなわち、図 3に示す破線上の膜厚以上の膜厚範囲とすればよい。

[0049] 他方、 IDTとして Cuを用いた場合には、 Cuの密度が 8930(kg/m³)であるため、式（1)を Cuの密度の値で除算すればよい。従って、下記の式（3)を満たす範囲の膜厚 H /λとすればよい。

Cu

[0050] [数 7]

H_Cu/ λ > 0. 00 7 9 2 7 (χ+ 0. 0 55 >〖 ²■ ⁰⁸⁸⁴ ' + 0. 08 9 2 6

… 式（3)

[0051] すなわち、図 7に示す破線上の膜厚以上の膜厚範囲とすればよい。

[0052] 図 8は、 IDTのデューティ比を変化させた場合の周波数温度係数 TCFの変化を示し、 IDTは、 NiCr/Ti/Pt/Au/Pt/Tiの積層構造とし、膜厚は、規格化膜厚 H /λを 6.6%とした場合の結果が示されている。図 8から明らかなように、デューティ比が 0.5より小さいデューティ比の場合には、 TCFの絶対値が小さくなり、良好な周波数温度特性を得ることができることがわかる。

[0053] また、図 9は、 IDTを Auで構成した場合のデューティ比と、弾性境界波の音速との関係を示す図である。 [0054] 図 9より、デューティ比が 0· 5より大きい、すなわちデューティ比が大きい範囲では、弾性境界波の音速のデューティ比の依存性が小さくなり、すなわち周波数特性の電極指線幅に対する依存性が小さくなることがわかる。従って、製造に際しての電極指の幅のばらつきによる特性のばらつきが生じ難ぐ歩留りを改善し得ることがわかる。よって、図 8及び図 9から明らかなように、本実施形態によれば、デューティ比を 0. 5 より小さくした場合及び 0. 5より大きくした場合のいずれにおいても、それぞれにおいて、上記のような効果が得られるため、目的とする用途に応じてデューティ比を選択すればよいことがわかる。すなわち、デューティ比を 0· 5より小さくすることにより、 TC F及び損失の双方を低減することができ、他方、デューティ比を 0. 5より大きくした場合には、損失の低減と、歩留りの改善とを図り得ることがわかる。よって、本実施形態によれば、上述した式（1)、式（2)または式（3)を満たす範囲内において、使用する目的に応じてデューティ比を選べば、損失を低減することができる。

[0055] なお、 IDT電極のデューティ比と膜厚を、密度 ρの材料を用いて上述した（1)、 Au を用いて上述した（2)または Cuを用いて上述した（3)の!/、ずれかにした場合、 SiO

2 と LiNbOの境界を伝搬する弾性境界波の伝搬ロスがゼロになり、かつ、通過帯域の

3

低周波数側の端部における弾性境界波の音速が 3210m/秒以下とされる。すなわち、通過帯域の低周波側において弾性境界波の音速が SiO横波音速である 3757

2

m/秒の 85. 4%以下とされている。通過帯域の低周波端における弾性境界波の音速が SiO横波音速である 3757m/秒の 85. 4%以下とされる理由は以下の通りで

2

ある。

[0056] SiOと LiNbOの境界に配置される IDT電極の膜厚は、 SH型弾性境界波の音速

2 3

が SiOを伝搬する遅い横波音速である 3757m/秒及び LiNbOを伝搬する遅い横

2 3

波音速 4031m/秒より十分遅くなるように、デューティ比が小さい場合はデューティ比が大き!/、場合より厚く設定されて!/、る。

[0057] 帯域フィルタの場合、通過帯域全体の弾性境界波の音速 (波長 X周波数）が SiO

2 を伝搬する遅い横波音速 3757m/秒にくらべて十分小さくされる必要がある。

[0058] ところで、携帯電話に使用される帯域フィルタの通過帯域幅は大きいものでも中心周波数の 7%程度である。一方、 IDT電極の電極指ピッチである波長は一定である。従って、通過帯域の低周波側の端部における弾性境界波の音速は通過帯域の高周波側の端部における弾性境界波の音速の 7%以下となる。

[0059] さらに、通過帯域の高周波数側の端部における弾性境界波の音速と SiOを伝搬

2 する遅い横波音速 3757m/秒との間に 7%のマージンを設定する。このマージンにより SiOと LiNbOとの境界に弾性境界波を十分閉じ込めることができる。

2 3

[0060] 従って、通過帯域の高周波側の端部における弾性境界波の音速を、 SiOを伝搬

2 する遅い横波音速の 93%である 3495m/秒以下にすればよい。また、通過帯域の低周波数側の端部における弾性境界波の音速を SiOを伝搬する遅!/、横波音速の 8

2

5. 4 %である 321 Om/秒以下に設定すればよ!/ヽ。

[0061] なお、本発明の弾性境界波装置では、 IDTは単一の金属層により形成される必要は必ずしもなぐ複数の金属層を積層した積層金属膜であってもよい。例えば、図 10 に示す IDT11では、 LiNbOからなる圧電体 2上に、 6層の金属層が積層されている

3

。この 6層の金属層は、 LiNbO側から順に、 Ti層 l la、 Pt層 l lb、 Au層 l lc、 Pt層

3

l id, Ti層 l ie及び NiCr層 l lfである。

[0062] このように、複数の金属層を積層して IDT11を形成してもよい。この場合に、 IDT1 1の密度 pとしては、各金属層の膜厚と各金属層を構成している金属の密度との積の総和を各金属層の膜厚の総和で除算することにより求められた平均密度を用いればよい。

[0063] IDT11のように、上記積層金属膜により IDT11が形成されている場合、 LiNbOや

3

SiOに対する密着性を高めることができる。すなわち、 Auは LiNbOや SiOに対す

2 3 2 る密着性が十分でないおそれがある。これに対して、上記積層金属膜では、 Ti層 11 aが設けられているので、 LiNbOに対する密着性を高めることができる。また、 Ti層 1

3

leを設けることにより、上面に形成される NiCr層 l lfとの密着性を高めることができる。 Ti層 l ieを直接 SiOに密着させる場合、すなわち NiCr層 l lfが設けられていない

2

場合には、それによつて、 SiOに対する密着性を高めることも可能である。

2

[0064] また、最上部に設けられた NiCr層 l lfは周波数調整を行うために設けられている。

NiCr膜を成膜した後に、この膜厚を薄くするように周波数調整したり、あるいは NiCr 層の膜厚を厚く成膜することにより周波数を調整することができる。すなわち、電極の線幅や膜厚に起因する周波数ばらつきを、 NiCr層 1 Ifの膜厚を調整することにより才卬制すること力 Sでさる。

[0065] なお、 Pt層 l ib, l idは、 Auの拡散を防止するために設けられている。すなわち、 Au層 11cと Ti層 11a, 1 leが直接接触していると、加熱などにより Au及び Tiが相互拡散をおこすおそれがある。そのため、拡散を防止するために、 Pt層 l ib, l idが揷入されている。

[0066] なお、 Ptの密度は大きいので Au層の膜厚を変化させることなく Pt層を積層すると、 IDT11の膜厚に対する影響が大きくなり、特性が変化する。従って、その分だけ Au 層 1 lcの厚みを薄くすることが望まし!/、。

[0067] もっとも、 Ptは Auに比べて抵抗率が高いので、 Pt層の厚みを厚くして Au層 11cを薄くすると、電極指の抵抗が増加し、損失が増大する。従って、 Pt層 l ib, l idの膜厚は、 Auと Tiの拡散を防止し得る厚み以上とし、かつ損失が増大しない厚み以下とすることが望ましい。本願発明者の実験によれば、 Pt層の厚みを 3nm以上とすることにより、 Au及び Tiの拡散を防止でき、 lOnm以下とすることにより揷入損失の増大をさほど招かないことが確かめられた。従って、好ましくは、 Pt層 l ib, l idの厚みは 3 〜； !Onmの範囲とすることが望ましい。

[0068] また、好ましく (ま、 IDTのデューティ匕 (ま 0. 30—0. 70、より好ましく (ま、 0. 30—0.

40の範囲とすることが望ましい。弾性境界波フィルタ装置を実際に製造するに際しては、 IDTを電極指の線幅と電極指間のギャップの幅が近い方が容易である。すなわち、デューティ比は 0. 50に近い方が、製造容易である。従って、デューティ比を 0. 5 力も近い範囲、すなわち 0. 30-0. 70の範囲とすることにより、 IDTの製造工程の煩雑さを招くことなぐこの発明に従って、損失の低減を図ることができる。

[0069] より好ましくは、デューティ比を 0. 30〜0. 40の範囲とすることにより、製造が容易であり、かつ TCF及び損失の低減を果たすことができ、望ましい。

[0070] なお、本発明においては、 IDTは様々な金属材料により形成され得る力好ましくは、 Auまたは Auを主体とする合金、すなわち Au系金属層を含むように形成される。この場合、 Au系金属のみからなる単一の金属膜により IDTが形成されてもよぐ図 1 0に示したように、 Au系金属層を含む積層金属膜により IDTが形成されてもよい。なお、本発明の弾性境界波フィルタ装置は、上述した図 1 (b)に示した電極構造を有するフィルタ装置に限らず、様々な電極構造を有する弾性境界波フィルタ装置に適用すること力でさる。

Claims

請求の範囲

[1] Y軸を 15° ±10° 回転した面を主面とする LiNbO力もなる圧電体と、

3

前記圧電体に積層されており、酸化ケィ素からなる誘電体と、

前記圧電体と誘電体との境界に配置されており、 IDTを含む電極構造とを備え、該境界を伝搬する弾性境界波を利用した弾性境界波装置において、

前記 IDTの密度を p (kg/m³)、膜厚を H m)、 IDTの電極指の周期により定まる波長を λ ( m)、デューティ比を Xとしたときに、 H/ λと pとの積と、 Xとが下記の式（1)を満たす範囲とされていることを特徴とする、弾性境界波装置。

國

(Η/λ) X ρ > 7 0. 7 9 24 (χ + 0. 05 5 - ² · ⁰⁸⁸ " + 7 97. 0 9

- 式）

[2] 前記酸化ケィ素が SiOであり、前記弾性境界波の音速が、 SiOの横波音速である

2 2

3757m/秒の 93 %以下である、請求項 1に記載の弾性境界波装置。

[3] 前記 IDTが、 Auまたは Auを主成分とする合金からなり、 Auまたは Auを主成分とする合金の膜厚を H としたときに、膜厚 H が下記の式（2)を満たす範囲とされて

Au Au

いる、請求項 1または 2に記載の弾性境界波装置。

[数 2]

H_Au/A > 0. 0 0 36 6 8 (x + 0. 05 5 )■(一 ². ⁰⁸⁸⁴' + 0. 04 1 3

… 式（2)

[4] 前記 IDTが、 Cuまたは Cuを主成分とする合金からなり、 Cuまたは Cuを主成分とする合金の膜厚を H としたときに、膜厚 H が下記の式（3)を満たす範囲とされている

Cu Cu

、請求項 1または 2に記載の弾性境界波装置。

國

H_Cu/A > 0. 007 9 2 7 (x+ 0. 055 " ² · ° ⁸⁸⁴¹ + 0. 0 8 92 6

… 式（3)

[5] 前記 IDTが、複数の金属層を積層した積層金属膜からなり、積層されている各金属層の膜厚比に応じた平均密度を前記 P (kg/m³)とし、積層金属膜の合計膜厚を前記 Hとしたときに、 Hと pとの積が前記式（1)を満たす、請求項 1または 2に記載の弹性境界波装置。

[6] 前記 IDTが、 Auまたは Auを主成分とする合金からなる Au系金属層を有し、かつ周波数調整用膜 /Ti/Pt/Au系金属層 /Pt/Tiからなる積層金属膜からなる、請求項 1または 5に記載の弾性境界波装置。

[7] 前記 Ptの膜厚が 3〜； !Onmの範囲にある、請求項 6に記載の弾性境界波装置。

[8] 前記 IDTのデューティ比が 0· 3〜0· 7の範囲である、請求項 1〜7のいずれ力、 1項に記載の弾性境界波装置。

[9] 前記 IDTのデューティ比が 0. 3〜0. 4の範囲にある、請求項 8に記載の弾性境界波装置。