WO2008044411A1 - Dispositif à ondes limites élastiques - Google Patents

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Michio Kadota
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Murata Manufacturing Co Ltd
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Definitions

  • the present invention relates to a boundary acoustic wave device used as, for example, a resonator or a bandpass filter. More specifically, the present invention relates to a piezoelectric body, an electrode formed by embedding metal in the upper surface of the piezoelectric body, The present invention relates to a boundary acoustic wave device having a dielectric provided so as to cover an electrode.
  • Duplexers (DPX) and RF filters used in mobile communication systems are required to satisfy both broadband and good temperature characteristics.
  • surface acoustic wave devices used for DPX and RF filters use a piezoelectric substrate consisting of a 36 °, 50 ° rotated Y plate, X propagation LiTaO force, and so on.
  • This piezoelectric substrate had a frequency temperature coefficient of about 45 35 ppm / ° C.
  • a method of forming a SiO film having a positive frequency temperature coefficient so as to cover an IDT electrode on a piezoelectric substrate is known.
  • Non-Patent Document 1 shows an ID on a LiNbO substrate.
  • a boundary acoustic wave filter device comprising a T electrode and a SiO film as a dielectric formed in this order.
  • the sound velocity of the SH boundary acoustic wave propagating through the boundary between the SiO film and the SiO film is lower than the slow transverse wave of the SiO film. Comb, SH boundary wave is not leaked.
  • the thickness of the IDT electrode where non-leakage of the SH type boundary wave is as shown in Fig. 3 of Non-Patent Document 1. In the case of electrodes, it is set to 0.04 ⁇ or more. ⁇ represents the wavelength of the SH boundary wave.
  • Non-patent document 1 "RF filter using boundary acoustic wave” (Proc. Symp. Ultrason. Electr on., Vol. 26, pp. 25- 26 (2005/11))
  • An object of the present invention is to effectively confine an SH-type boundary acoustic wave at the boundary between a piezoelectric body and a dielectric body even in the case where the thickness of the electrode is reduced in view of the current state of the prior art described above. It is another object of the present invention to provide a boundary acoustic wave device with low loss.
  • a LiNbO substrate having an Euler angle (0 °, ⁇ , -45 ° to + 45 °) having a plurality of grooves formed on the upper surface, and a metal material in the grooves Is filled and formed
  • the dielectric layer has a flat upper surface, and the metal material forming the electrode is selected from Al, Ti, Ni, Cr, Cu, W, Ta, Pt, Ag and Au A1 and Ti are the first group, Ni and Cr are the second group, Cu, W, Ta, Pt, Ag and Au are the third group. Table 1 below shows the thickness of the electrode, the Euler angle ⁇ of the LiNbO substrate, and the thickness of the dielectric layer.
  • a boundary acoustic wave device is provided that is in any of the above ranges.
  • the Euler angle ⁇ of the plate and the thickness of the dielectric layer are within one of the ranges shown in Table 2 below.
  • the upper surface of the dielectric layer is flat, and the metal material forming the electrode is one of Al, Cu, Au, Ta, and Pt, and the thickness of the electrode, the LiTaO Base
  • a boundary acoustic wave device is provided in which the Euler angle ⁇ of the plate and the thickness of the dielectric layer are in any of the ranges shown in Table 3 below.
  • the electrode thickness and the dielectric layer are both normalized boundary acoustic waves.
  • the thickness of the electrode and the thickness of the LiTaO substrate are the same.
  • the thickness of the dielectric layer ⁇ and the dielectric layer is within one of the ranges shown in Table 4 below:
  • Electrode thickness and dielectric layer ! are Electrode thickness and dielectric layer !?
  • the normalized film thickness is the wave of the sex boundary wave.
  • the dielectric layer is made of silicon oxide.
  • the frequency temperature coefficient TCF is positive and the frequency of LiNbO and LiTaO
  • the temperature coefficient TCF is a negative value, it is possible to provide a boundary acoustic wave device having a small temperature temperature coefficient and a good temperature characteristic.
  • the groove formed on the upper surface of the LiNbO substrate is made of gold.
  • An electrode is filled with a metal material, and a dielectric material covers the LiNbO substrate and the electrode.
  • the thickness of the electrode can be adjusted by adjusting the depth of the groove. Therefore, it is difficult for a step between the portion where the electrode exists and the portion where the electrode does not exist to occur. Therefore, the upper surface of the dielectric layer can be easily flattened, and insertion loss can be reduced.
  • the metal material forming the electrode includes a first group, a second group, and a second group.
  • the thickness of the dielectric layer and the thickness of the electrode are shown in Table 1 within the range of! /, Ru! /, And as shown in the specific experimental examples described later, the electrode Even when the thickness of the SH-type boundary wave is reduced, the SH-type boundary wave can be made non-leakage, which makes it possible to provide a low-loss boundary acoustic wave device using the SH-type boundary wave. Become.
  • the groove formed in the upper surface of the LiTaO substrate is filled with the metal material.
  • An electrode is formed, and a dielectric layer is formed to cover the LiTaO substrate and the electrode.
  • the electrode forming material is one of the metal materials of Al, Cu, Au, Ta, and Pt, and the electrode thickness, Euler angle ⁇ of the LiTaO substrate, and the dielectric layer Thickness
  • the SH boundary wave can be made non-leakage. This makes it possible to provide a low-loss boundary acoustic wave device using SH-type boundary waves.
  • the loss of the boundary acoustic wave device can be further reduced. it can.
  • FIG. 1 (a) to (f) are front sectional views for explaining a method and a structure for manufacturing a boundary acoustic wave device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view schematically showing an electrode structure of the boundary acoustic wave device according to the embodiment shown in FIG. 1. 3)
  • Figure 3 shows the boundary acoustic wave device of the present embodiment, in which grooves are formed on a LiNbO substrate with Euler angles (0 °, 103 °, 0 °), and the grooves are filled with A or Ti. Structure with electrodes
  • FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the normalized film thickness H / ⁇ of the electrode of the manufactured boundary acoustic wave device and the attenuation constant ⁇ .
  • FIG. 4 shows a boundary acoustic wave device according to the present embodiment in which grooves are formed on a LiNbO substrate with Euler angles (0 °, 103 °, 0 °), and the grooves are filled with N or Cr. Structure with electrodes formed
  • FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the normalized film thickness H / ⁇ of the electrode of the manufactured boundary acoustic wave device and the attenuation constant ⁇ .
  • FIG. 5 is a diagram illustrating the boundary acoustic wave device according to the present embodiment in which grooves are formed on a LiNbO substrate with Euler angles (0 °, 103 °, 0 °), and each metal material of the third group is formed in the grooves.
  • Figure 6 shows the change in Euler angle ⁇ of LiNbO substrate and the normalized film thickness of A
  • Figure 7 shows the change in Euler angle ⁇ of LiNbO substrate and the normalized film thickness of the electrode made of Ni.
  • Fig. 8 shows changes in Euler angle ⁇ of LiNbO substrate and normalized film thickness of Cu electrodes.
  • FIG. 9 shows an A1 force in a groove provided in a LiNbO substrate with Euler angles (0 °, 103., 0 °).
  • FIG. 1 A first figure.
  • FIG. 10 shows a case where Ni is formed in a groove provided in a EuN angle (0 °, 103., 0 °) LiNbO substrate.
  • FIG. 1 A first figure.
  • FIG. 11 shows Cu in a groove provided on a EuN angle (0 °, 103., 0 °) LiNbO substrate.
  • FIG. 1 A first figure.
  • FIG. 12 shows the SiO film in the laminated structure of SiO / embedded IDT electrode / LiNbO.
  • 2 3 2 is a schematic diagram schematically showing the energy distribution of elastic waves when the normalized film thickness ⁇ / ⁇ is less than 0.8.
  • FIG. 13 shows the SiO film in a laminated structure of SiO / embedded IDT electrode / LiNbO.
  • 2 3 2 is a schematic diagram schematically showing the energy distribution of elastic waves when the normalized film thickness ⁇ / ⁇ is 0.8 or more.
  • FIG. 14 shows the SiO force and the thickness of a dielectric layer of 1 in the boundary acoustic wave device of the first embodiment and the comparative boundary acoustic wave device having a non-embedded IDT electrode.
  • FIG. 6 is a diagram showing frequency temperature coefficients TCF when ⁇ or 2 ⁇ is set.
  • Fig. 15 shows the Euler angles when EuTa angles (0 °, ⁇ , 0) are used.
  • FIG. 5 is a diagram showing the relationship between ⁇ , the thickness of A1 constituting the IDT electrode, and the damping constant ⁇ of the boundary acoustic wave device.
  • Figure 16 shows the Euler angles when using EuTa angles (0 °, ⁇ , 0) LiTaO.
  • Fig. 17 shows the Euler angles when using EuTa angles (0 °, ⁇ , 0) LiTaO.
  • FIG. 6 is a diagram showing the relationship between ⁇ , the film thickness of Au constituting the IDT electrode, and the attenuation constant ⁇ of the boundary acoustic wave device.
  • Figure 18 shows the Euler angles when using Euler angles (0 °, ⁇ , 0) LiTaO.
  • FIG. 6 is a diagram showing the relationship between ⁇ , the thickness of Ta constituting the IDT electrode, and the damping constant ⁇ of the boundary acoustic wave device.
  • Fig.19 shows the Euler angles when using Euler angles (0 °, ⁇ , 0) LiTaO.
  • Fig.20 shows the embedded type of LiTaO with Euler angles (0 °, 126 °, 0 °)
  • the normalized film thickness ⁇ / ⁇ of SiO and A1 And the normalized film thickness is a diagram showing the relationship between the electromechanical coupling factor k 2.
  • Fig.21 shows the embedding of Au in LiTaO with Euler angles (0 °, 126 °, 0 °)
  • Fig.22 shows Cu embedded in LiTaO with Euler angles (0 °, 126 °, 0 °)
  • Type electrode and the standardized film thickness ⁇ / ⁇ of Cu in the structure where SiO is laminated, Cu
  • Fig.23 shows Ta embedded in LiTaO with Euler angles (0 °, 126 °, 0 °)
  • Figure 24 shows the embedded type made of Pt in LiTaO with Euler angles (0 °, 126 °, 0 °)
  • the normalized film thickness is a diagram showing the relationship between the electromechanical coupling factor k 2.
  • a boundary acoustic wave device according to an embodiment of the present invention is manufactured.
  • the structure of the boundary acoustic wave device will be clarified by explaining the manufacturing method.
  • a LiNbO substrate is prepared as a piezoelectric substrate.
  • a photoresist layer 2 is formed on the entire upper surface la of the LiNbO substrate 1.
  • an appropriate photoresist material that can withstand reactive ion etching (RIE) to be performed later can be used.
  • RIE reactive ion etching
  • the thickness of the photoresist layer 2 was 2 m.
  • the photoresist layer was exposed and developed to pattern the photoresist layer 2 to form a photoresist pattern 2A, as shown in FIG. 1 (b).
  • the photoresist layer is removed in a portion where an IDT electrode is formed later.
  • etching was performed to form a plurality of grooves lb having a desired depth on the upper surface la of the LiNbO substrate 1 as shown in FIG. 1 (c).
  • This desired depth is the same dimension as the film thickness of an IDT electrode to be formed later.
  • the etching depth may be slightly larger or smaller than the film thickness dimension of the IDT electrode.
  • an A1 film was formed by vapor deposition or sputtering. As a result, as shown in FIG. 1 (d), the A1 film, that is, the electrode film 3 was filled in the groove lb. Note that the A1 film remains
  • the LiNbO substrate was immersed in a stripping solution such as acetone, and the A1 film on the photoresist pattern 2A and the photoresist pattern 2A was removed.
  • the electrode film 3 is filled in the groove lb, and the upper surface is almost flush with the LiNbO substrate.
  • an SiO film 4 was formed as a dielectric layer on the upper surface to obtain an elastic boundary wave device 5.
  • the surface of the SiO film 4 is planarized. This is because the upper surface la of the underlying LiNb O substrate 1 and the upper surface of the electrode film 3 are almost flush with each other and are almost flattened. This is because the surface of the SiO film 4 can be surely flattened.
  • the method of forming the SiO film 4 is not particularly limited, and is a printing method, vapor deposition, or sputtering. It can be performed by an appropriate method such as.
  • the electrode film 3 forms an electrode structure including an IDT electrode.
  • the electrode structure is not particularly limited.
  • a 1-port boundary acoustic wave resonator 11 shown in a plan view in FIG. 2 may be configured.
  • reflectors 12 and 13 force S are also formed by the electrode film on both sides of boundary acoustic wave propagation of the electrode film 3 constituting the IDT electrode.
  • the upper surface of the SiO film 4 as the dielectric layer can be easily flattened.
  • the metal material forming the electrode film 3 is composed of one kind of metal material selected from Al, Ti, Ni, Cr, Cu, W, Ta, Pt, Ag, and Au.
  • a 1 and Ti are the first group
  • Ni and Cr are the second group
  • Cu, W, Ta, Pt, Ag and Au are the third group
  • the electrode film made of a metal material belonging to each group The thickness of the LiNbO substrate 1 and the Euler angle ⁇ and the thickness of the dielectric layer are shown in Table 5 below.
  • Non-patent document 1 mentioned above has a laminated structure of SiO Z electrode ZY cut X propagation LiNbO.
  • the thickness of the SH type boundary acoustic wave does not leak is 0.16 ⁇ or more, and in the case of an electrode made of Au, Cu or Ag, the thickness is 0. 04 ⁇ It was supposed to be above.
  • the film thickness is smaller.
  • the fact that the SH type boundary acoustic wave can be made non-leakage is a force. This will be described with reference to FIGS.
  • Fig. 3 shows the first Gunnole using a LiNbO substrate with Euler angles (0 °, 103 °, 0 °).
  • FIG. 3 is a graph showing the relationship between the thickness of the electrode film when the electrode film 3 is formed of a single metal material and the attenuation constant of the boundary acoustic wave device 5.
  • FIG. 4 and FIG. 6 is a graph showing the relationship between the thickness of the electrode film 3 when the electrode film 3 is formed using the metal material of the group 2 and the third group and the attenuation constant ⁇ of the inertial boundary wave device 5. Note that FIG. In this case, the electrode film 3 has an electrode structure constituting the 1-port boundary acoustic wave resonator shown in FIG.
  • the thickness of the electrode film 3 made of A or Ti is formed. If the IDT electrode is made of 0.03 ⁇ or more and the second group, that is, ⁇ or Cr, the metal belonging to the third group is further increased by setting the thickness to 0.01 ⁇ or more.
  • the IDT electrode is made of materials such as Cu, W, Ta, Pt, Ag, or Au, the SH type boundary wave attenuation constant ⁇ is 0.1 dB if the film thickness is 0.005 ⁇ or more. / ⁇ or less, it can be seen that the SH-type inertial boundary wave is non-leakage.
  • Figure 8 shows the relationship between the Euler angle ⁇ and the damping constant ⁇ when the IDT electrodes are made of the first to third groups of metal materials.
  • the dielectric layer is formed of the SiO film 4, and the boiler Wavelength of dielectric layer made of SiO film 4 using a single corner (0 °, 103 °, 0 °) LiNbO substrate
  • the electromechanical coefficient k 2 of the SH type boundary wave tends to decrease.
  • the magnitude of the electromechanical coupling coefficient k 2 in the range of 9 to 11, the range needed for the electromechanical coupling coefficient k 2 of the SH type boundary acoustic wave It can be seen that a dielectric layer made of SiO film 4 having a suitable thickness should be selected!
  • FIGS. 9 to 11 show the results for the electrode film 3 made of Al, Ni, and Cu. In this case, the values are almost the same as A1, and Cr is Ni. It is confirmed that Cu, W, Ta, Pt or Ag is almost the same as Au.
  • FIG. 12 and FIG. 13 show that a groove lb is formed on the LiNbO-substrate 1 to fill the IDT electrode.
  • FIG. 2 2 is a schematic diagram showing energy distributions of elastic waves when the normalized film thickness ⁇ / ⁇ of the dielectric layer 2 2 is less than 0.8 and when it is 0.8 or more.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing energy distributions of elastic waves when the normalized film thickness ⁇ / ⁇ of the dielectric layer 2 2 is less than 0.8 and when it is 0.8 or more.
  • Elastic wave energy is also distributed on the top surface of the dielectric layer made of SiO film 4,
  • the energy distribution of the elastic wave is confined inside, and therefore, it can be used as a boundary acoustic wave device.
  • the propagation loss can be further reduced by setting it within one of the ranges shown in Table 12 below.
  • the electrode thickness and the dielectric layer thickness are both normalized acoustic wave lengths.
  • the upper surface of the LiNbO substrate 1 is formed as described above.
  • the electrode film 3 including the IDT electrode was formed by filling the provided groove lb with a metal material. According to this structure, the groove is not filled with metal material on the LiNbO substrate.
  • the absolute value of the frequency temperature coefficient TCF can be made smaller, and the frequency temperature characteristics can be improved.
  • FIG. Figure 14 shows the formation of grooves on a EuN angle (0 °, 103 °, 0 °) LiNbO substrate and filling the grooves with Au.
  • the frequency temperature coefficient TCF of the elastic boundary wave apparatus of the embodiment is shown.
  • an IDT electrode made of Au with the same film thickness is formed on the same LiNbO substrate without forming a groove.
  • Figure 14 shows the frequency temperature coefficient TCF of the wave device.
  • the normalized film thickness ⁇ / ⁇ of the dielectric layer also having SiO force is 1 ⁇ or
  • the absolute value of the frequency temperature coefficient TCF can be reduced according to the above embodiment at any of 2 ⁇ , which can be improved by about 5 ppm / ° C compared to the comparative example.
  • the dielectric layer is formed of the SiO film 4 by the force S, other than SiO.
  • LiTaO substrate was used. In the same way as shown in Fig. 1, there are multiple wires on the upper surface of the LiTaO substrate.
  • the groove lb was formed, filled with various metal materials to form the electrode film 3, and an SiO film was further laminated as a dielectric layer.
  • Figures 15 to 19 show the boundary acoustic wave device thus obtained.
  • Fig. 15 shows the case where A1 is used as the electrode material
  • Fig. 16 shows the result when Cu is used as the electrode material
  • Fig. 17 uses Au as the metal material constituting the electrode. The result is shown.
  • LiTaO substrate LiTaO with Euler angles (0 °, 126 °, 0 °) was used, and the electrodes
  • the electromechanical coupling coefficient was obtained by changing the film thickness and type of the metal material.
  • the results are shown in FIGS. 20 to 24 show the results when Al, Au, Cu, Ta, and Pt are used as the metal materials constituting the electrodes, respectively.
  • the electromechanical coupling coefficient k 2 decreases as the film thickness increases.
  • the film thickness of the SiO film may be selected so as to obtain the electromechanical coupling coefficient k 2 according to the application.
  • the angle ⁇ , electrode thickness, and SiO film thickness are any of those shown in Table 13 to Table 22 below.
  • the SiO boundary acoustic wave is used to reduce the loss.
  • the electrode thickness and dielectric layer thickness are both normalized thickness and elastic boundary; skin wavelength. )
  • Electrode Thickness Dielectric Layer Thickness Electrode Thickness> Dielectric Layer Thickness
  • Electrode thickness Dielectric layer thickness Electrode thickness Dielectric layer thickness
  • Electrode S and dielectric layer thickness are both normalized film thickness ⁇ / ⁇ (where S is the wavelength of the boundary acoustic wave)
  • the IDT electrode is composed of a single metal such as A1 or Au, and the IDT electrode is an electrode layer mainly composed of these metals. In addition to this, it has a multilayer structure in which electrode layers made of other metal materials are stacked!
  • the dielectric layer may be formed of another dielectric material as long as it is a material that has a faster acoustic velocity than the electrodes.
  • dielectrics include glass, SiN, SiC,
  • Examples include Al 2 O. When these materials are used to form a dielectric layer, the optimum
  • the appropriate thickness may be a film thickness that is inversely proportional to the shear wave velocity of SiO.

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Description

明 細 書
弾性境界波装置
技術分野
[0001] 本発明は、例えば共振子や帯域フィルタとして用いられる弾性境界波装置に関し、 より詳細には、圧電体と、圧電体の上面に金属を埋め込むことにより形成された電極 と、圧電体及び電極を覆うように設けられた誘電体とを有する弾性境界波装置に関 する。
背景技術
[0002] 移動体通信システムに用いられるデュプクレサ（DPX)や RFフィルタでは、広帯域 かつ良好な温度特性の双方が満たされることが求められている。従来、 DPXや RFフ ィルタに使用されてきた弾性表面波装置では、 36° 50° 回転 Y板 X伝搬 LiTaO 力、らなる圧電基板が用いられている。この圧電基板は、周波数温度係数が 45 35ppm/°C程度であった。温度特性を改善するために、圧電基板上において IDT 電極を被覆するように、正の周波数温度係数を有する SiO膜を成膜する方法が知ら れている。
[0003] しかしながら、 SiO膜が IDT電極を被覆するように形成された構造では、 IDT電極 の電極指が存在する部分と存在しな!/、ところにお!/、て段差が生じて!/、た。すなわち、 IDT電極が存在する部分と、存在しない部分とで、 SiO膜の表面の高さが異ならざ るを得な力 た。そのため、上記 SiO膜表面の凹凸により、揷入損失が劣化するとい う問題があった。
[0004] また、 IDT電極の膜厚が大きくなるにつれて、上記凹凸が大きくならざるを得なかつ た。従って、 IDT電極の膜厚を厚くすることができな力、つた。
[0005] 近年、弾性表面波フィルタ装置に代えて、パッケージの小型化を図り得るため、弹 性境界波装置が注目されている。下記の非特許文献 1には、 LiNbO基板上に、 ID
3
T電極及び誘電体としての SiO膜をこの順序で形成してなる弾性境界波フィルタ装
2
置が開示されている。ここでは、 IDT電極の膜厚を厚くすることにより、 LiNbO基板
3 と SiO膜との境界を伝搬する SH型弾性境界波の音速を SiO膜の遅い横波よりも低 くし、 SH型境界波が非漏洩とされている。 SH型境界波が非漏洩となる IDT電極の 厚みは、この非特許文献 1の Fig. 3より、 A もなる IDT電極の場合には、 0. 15 λ 以上、 Cu、 Agまたは Auからなる IDT電極の場合には、 0. 04 λ以上とされている。 なお、 λは、 SH型境界波の波長を示す。
非特許文献 1 :「弾性境界波を用いた RFフィルタ」（Proc. Symp. Ultrason. Electr on. , Vol. 26, pp. 25— 26 (2005/11) )
発明の開示
[0006] しかしながら、非特許文献 1に記載の弾性境界波フィルタ装置のように、 Auからな る IDT電極を 0. 04 λ以上の厚みとなるように形成した場合、電極の厚みばらつきに より、弾性境界波フィルタの周波数特性が大きくばらつきがちであった。そのため、良 好な周波数特性を有する弾性境界波装置を安定に製造することが困難であった。
[0007] 本発明の目的は、上述した従来技術の現状に鑑み、電極の厚みを薄くした場合で あっても、 SH型の弾性境界波を効果的に圧電体と誘電体との境界に閉じ込めること ができ、かつ低損失の弾性境界波装置を提供することにある。
[0008] 本願の第 1の発明によれば、複数本の溝が上面に形成された、オイラー角（0° , θ , -45° 〜+ 45° )の LiNbO基板と、前記溝に金属材料が充填されて形成され
3
ている電極と、前記 LiNbO基板及び電極を覆うように形成されている誘電体層とを
3
備え、該誘電体層の上面が平坦とされており、前記電極を形成する金属材料が Al、 Ti、 Ni、 Cr、 Cu、 W、 Ta、 Pt、 Ag及び Auから選択された 1種の金属材料であり、前 記 A1及び Tiを第 1のグループ、 Ni及び Crを第 2のグループ、 Cu、 W、 Ta、 Pt、 Ag及 び Auを第 3のグループとし、各グループに属する金属材料からなる電極の厚みと、 前記 LiNbO基板のオイラー角の Θと、前記誘電体層の厚みとが、下記の表 1に示さ
3
れているいずれかの範囲にあることを特徴とする、弾性境界波装置が提供される。
[0009] [表 1] オイラー角〔 。 ）の
第 グループ電担厚く 誘¾体層厚 第 グループ電極厚く 誘電体履厚 第 グループ ¾棰厚≤ひ 誘電体層厚 ≤第 グループ ¾極厚く 誘電体層厚 第 グループ髦極厚く 誘電体層厚 第 グループ電極厚 誘電体層厚 第 グループ電極厚≤ 誘¾体層厚 ≤第 グループ電極厚く 誘重体層厚 第グループ電梗厚ぐ 誘電体層厚 第 グループ髦極厚く 誘髦体層厚 第 グループ電極厚 誘電体層厚 電極 J?及び誘電体層厚はいずれも規格化瞋 SHZ Α ( λは弾性境界波の波長である。）
[0010] 第 1の発明の弾性境界波装置では、好ましくは、前記電極の厚み、前記 LiNbO基
3 板のオイラー角の Θ及び前記誘電体層の厚みが、下記の表 2に示されているいずれ かの範囲内とされている。
[0011] [表 2]
Figure imgf000005_0001
[0012] 本願の第 2の発明によれば、複数本の溝が上面に形成された、オイラー角（0° , θ , -45° + 45° )の LiTaO基板と、前記溝に金属材料が充填されて形成され
3
ている電極と、前記 LiTaO基板及び電極を覆うように形成されている誘電体層とを
3
備え、該誘電体層の上面が平坦とされており、前記電極を形成する金属材料が Al、 Cu、 Au、 Ta、及び Ptの内 1種の金属材料であり、前記電極の厚み、前記 LiTaO基
3 板のオイラー角の Θ及び誘電体層の厚みが下記の表 3に示されているいずれかの 範囲にあることを特徴とする、弾性境界波装置が提供される。
[0013] [表 3] オイラー角 〜 。 ）の
電極厚く 誘電体層厚
電極！？く 誘電体層厚
¾ISH 锈電体層 電極厚 誘電体層厚
髦極厚 誘置体層厚
極厚 誘電体履厚
極!？ 锈¾体層厚
電極厚く 锈電体層 電極厚 誘電体層厚
髦極厚 誘¾体層厚
極厚く 誘 S体層厚
電極厚 誘¾体層厚
桎15 誘髦体層厚
極厚く 誘電体層！？
電極厚 誘¾体屬厚
電極厚及び誘電体層犀はいずれも規格化瞜 は弾性境界波の波 である。）
[0014] 第 2の発明に係る弾性境界波装置では、前記電極の厚み、前記 LiTaO基板のォ
3
イラ一角の Θ及び前記誘電体層の厚みが、下記の表 4に示すいずれかの範囲内とさ 丄 ：
れている。
[0015] [表 4]
Figure imgf000006_0001
電極厚及び誘電体層!？はいずれも規格化膜厚 は 性境界波の波畏である。 )
[0016] 本発明に係る弾性境界波装置では、好ましくは、誘電体層は酸化ケィ素からなる。
酸化ケィ素の周波数温度係数 TCFは正の値であり、 LiNbO及び LiTaOの周波数
3 3
温度係数 TCFは負の値であるため、周波数温度係数の絶対値が小さぐ温度特性 が良好な弾性境界波装置を提供することができる。
(発明の効果）
[0017] 第 1の発明に係る弾性境界波装置では、 LiNbO基板の上面に形成された溝に金
3
属材料が充填されて電極がされており、該 LiNbO基板及び電極を覆うように誘電体
3
層が形成されているので、溝の深さを調整することにより、電極の厚みを調整すること ができる。従って、電極が存在する部分と電極が存在しない部分との段差が生じ難い ため、誘電体層の上面を容易に平坦化することができ、揷入損失の低減を図ることが できる。
[0018] 加えて、上記電極を形成する金属材料は、第 1のグループ、第 2のグループ及び第
3のグループの各金属材料の内の 1種からなり、 LiNbO基板のオイラー角の Θと、
3
誘電体層の厚みと、電極の厚みとが表 1に示されて!/、る!/、ずれかの範囲内とされて いるので、後述の具体的な実験例から明らかなように、電極の厚みを薄くした場合で あっても、 SH型境界波を非漏洩とすることができ、それによつて、 SH型境界波を利 用した低損失の弾性境界波装置を提供することが可能となる。
[0019] また、電極の厚み、オイラー角の Θ及び誘電体層の厚みが前述した表 2に示されて V、る 、ずれとされて!/、る場合には、弾性境界波装置の損失をより一層小さくすること ができる。
[0020] 第 2の発明によれば、 LiTaO基板の上面に形成された溝に金属材料が充填され
3
て電極が形成されており、 LiTaO基板及び電極を覆うように誘電体層が形成されて
3
いるので、電極存在部分と、電極が存在しない部分との間の段差が生じ難いので、 誘電体層の上面が平坦とされ、それによつて揷入損失の低減を果たすことができる。 加えて、電極形成材料が、 Al、 Cu、 Au、 Ta、及び Ptの内の金属材料の内の 1種の 金属材料であり、電極の厚み、 LiTaO基板のオイラー角の Θ及び誘電体層の厚み
3
が表 2に示されて!/、る!/、ずれかの範囲とされて!/、るので、電極の厚みを薄くした場合 であっても、 SH型境界波を非漏洩とすることができ、それによつて、 SH型境界波を 利用した低損失の弾性境界波装置を提供することが可能となる。
[0021] 特に、電極の厚み、オイラー角の Θ及び誘電体層の厚みが表 4に示すいずれかの 範囲内とされている場合には、弾性境界波装置の損失をより一層小さくすることがで きる。
図面の簡単な説明
[0022] [図 1]図 l (a)〜(f)は、本発明の一実施形態に係る弾性境界波装置の製造方法及 び構造を説明するための各正面断面図である。
[図 2]図 2は、図 1に示した実施形態の弾性境界波装置の電極構造を模式的に示す 平面図である。 園 3]図 3は、本実施形態の弾性境界波装置において、オイラー角（0° , 103° , 0 ° )の LiNbO基板上に溝を形成し、溝に Aほたは Tiを充填して電極を形成した構
3
造の弾性境界波装置の電極の規格化膜厚 H/ λと、減衰定数 αとの関係を示す図 である。
[図 4]図 4は、本実施形態の弾性境界波装置において、オイラー角（0° , 103° , 0 ° )の LiNbO基板上に溝を形成し、溝に Nほたは Crを充填して電極を形成した構
3
造の弾性境界波装置の電極の規格化膜厚 H/ λと、減衰定数 αとの関係を示す図 である。
園 5]図 5は、本実施形態の弾性境界波装置において、オイラー角（0° , 103° , 0 ° )の LiNbO基板上に溝を形成し、溝に第 3のグループの各金属材料を充填して
3
電極を形成した構造の弾性境界波装置の電極の規格化膜厚 H/ λと、減衰定数 α との関係を示す図である。
[図 6]図 6は、 LiNbO基板のオイラー角の Θと、 A 、らなる電極の規格化膜厚を変
3
化させた場合の減衰定数 αの変化を示す図である。
[図 7]図 7は、 LiNbO基板のオイラー角の Θと、 Niからなる電極の規格化膜厚を変
3
化させた場合の減衰定数 αの変化を示す図である。
[図 8]図 8は、 LiNbO基板のオイラー角の Θと、 Cuからなる電極の規格化膜厚を変
3
化させた場合の減衰定数 αの変化を示す図である。
[図 9]図 9は、オイラー角（0° , 103。 , 0° )の LiNbO基板に設けられた溝に A1力、
3
らなる IDT電極を形成し、 SiO膜を誘電体層として積層した構造において、 A1からな
2
る電極の膜厚と、 SiO膜の膜厚を変化させた場合の電気機械結合係数 k2の変化を
2
示す図である。
[図 10]図 10は、オイラー角（0° , 103。 , 0° )の LiNbO基板に設けられた溝に Ni
3
からなる IDT電極を形成し、 SiO膜を誘電体層として積層した構造において、 Niか
2
らなる電極の膜厚と、 SiO膜の膜厚を変化させた場合の電気機械結合係数 k2の変
2
化を示す図である。
[図 11]図 11は、オイラー角（0° , 103。 , 0° )の LiNbO基板に設けられた溝に Cu
3
からなる IDT電極を形成し、 SiO膜を誘電体層として積層した構造において、 Cuか らなる電極の膜厚と、 SiO膜の膜厚を変化させた場合の電気機械結合係数 k2の変
2
化を示す図である。
[図 12]図 12は、 SiO /埋め込み IDT電極/ LiNbOの積層構造における SiO膜の
2 3 2 規格化膜厚 Η/ λが 0. 8未満の場合の弾性波のエネルギー分布を模式的に示す 模式図である。
[図 13]図 13は、 SiO /埋め込み IDT電極/ LiNbOの積層構造における SiO膜の
2 3 2 規格化膜厚 Η/ λが 0. 8以上の場合の弾性波のエネルギー分布を模式的に示す 模式図である。
[図 14]図 14は、第 1の実施形態の弾性境界波装置及び埋め込み型ではない IDT電 極を有する比較例の弾性境界波装置において、 SiO力、らなる誘電体層の膜厚を 1
2
λまたは 2 λとした場合の周波数温度係数 TCFをそれぞれ示す図である。
[図 15]図 15は、オイラー角（0° , θ , 0。 )の LiTaOを用いた場合のオイラー角の
3
Θと、 IDT電極を構成している A1の膜厚と、弾性境界波装置の減衰定数 αとの関係 を示す図である。
[図 16]図 16は、オイラー角（0° , θ , 0。 )の LiTaOを用いた場合のオイラー角の
3
Θと、 IDT電極を構成している Cuの膜厚と、弾性境界波装置の減衰定数 αとの関係 を示す図である。
[図 17]図 17は、オイラー角（0° , θ , 0。 )の LiTaOを用いた場合のオイラー角の
3
Θと、 IDT電極を構成している Auの膜厚と、弾性境界波装置の減衰定数 αとの関係 を示す図である。
[図 18]図 18は、オイラー角（0° , θ , 0。 )の LiTaOを用いた場合のオイラー角の
3
Θと、 IDT電極を構成している Taの膜厚と、弾性境界波装置の減衰定数 αとの関係 を示す図である。
[図 19]図 19は、オイラー角（0° , θ , 0。 )の LiTaOを用いた場合のオイラー角の
3
Θと、 IDT電極を構成している Ptの膜厚と、弾性境界波装置の減衰定数 αとの関係 を示す図である。
[図 20]図 20は、オイラー角（0° , 126° , 0° )の LiTaOに、 Α 、らなる埋め込み型
3
の電極を形成し、 SiOを積層した構造における SiOの規格化膜厚 Η/ λと、 A1の 規格化膜厚と、電気機械結合係数 k2との関係を示す図である。
[図 21]図 21は、オイラー角（0° , 126° , 0° )の LiTaOに、 Auからなる埋め込み
3
型の電極を形成し、 SiOを積層した構造における SiOの規格化膜厚 Η/λと、 Au
2 2
の規格化膜厚と、電気機械結合係数 k2との関係を示す図である。
[図 22]図 22は、オイラー角（0° , 126° , 0° )の LiTaOに、 Cuからなる埋め込み
3
型の電極を形成し、 SiOを積層した構造における SiOの規格化膜厚 Η/λと、 Cu
2 2
の規格化膜厚と、電気機械結合係数 k2との関係を示す図である。
[図 23]図 23は、オイラー角（0° , 126° , 0° )の LiTaOに、 Taからなる埋め込み
3
型の電極を形成し、 SiOを積層した構造における SiOの規格化膜厚 Η/λと、 Ta
2 2
の規格化膜厚と、電気機械結合係数 k2との関係を示す図である。
[図 24]図 24は、オイラー角（0° , 126° , 0° )の LiTaOに、 Ptからなる埋め込み型
3
の電極を形成し、 SiOを積層した構造における SiOの規格化膜厚 Η/λと、 Ptの
2 2
規格化膜厚と、電気機械結合係数 k2との関係を示す図である。
符号の説明
[0023] l---LiNbO基板
3
la…上面
lb…溝
2···フォトレジスト層
2Α· ··フォトレジストパターン
3···電極膜
4···誘電体層
11…弾性境界波装置
12, 13···反射器
発明を実施するための最良の形態
[0024] 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。
[0025] (第 1の実験例）
先ず、図 l(a)〜(f)を参照して、本発明の一実施形態に係る弾性境界波装置の製 造方法を説明することにより、弾性境界波装置の構造を明らかにする。
[0026] 図 1 (a)及び (b)に示すように、先ず、圧電基板として、 LiNbO基板を用意する。
[0027] 次に、 LiNbO基板 1の上面 la上に、全面にフォトレジスト層 2を形成する。フオトレ ジスト層 2としては、後で行われる反応性イオンエッチング (RIE)に耐えられる適宜の フォトレジスト材料を用いることができる。本実施例では、タリアラントジャパン社製、ポ ジレジスト、品番: AZ— 1500を用いた。また、本実施例では、上記フォトレジスト層 2 の厚みを 2 mとした。
[0028] 次に、フォトレジスト層を感光し、現像することにより、図 1 (b)に示すように、フオトレ ジスト層 2をパターユングし、フォトレジストパターン 2Aを形成した。このフォトレジスト パターン 2Aでは、後で IDT電極が形成される部分においてフォトレジスト層が除去さ れている。
[0029] しかる後、反応性イオンエッチングを行い、図 1 (c)に示すように、 LiNbO基板 1の 上面 laに所望の深さの複数本の溝 lbを形成した。この所望の深さは、後で形成され る IDT電極の膜厚と同一の寸法である。もっとも、このエッチングの深さは、 IDT電極 の膜厚の寸法よりも若干大きくともよぐ小さくともよい。
[0030] 次に、蒸着またはスパッタリングにより、 A1膜を成膜した。その結果、図 1 (d)に示す ように、溝 lb内に、 A1膜すなわち、電極膜 3が充填された。なお、 A1膜は、残存して
V、るフォトレジストパターン 2Aの上面にも成膜されて!/、る。
[0031] しかる後、 LiNbO基板をアセトン等の剥離溶液に浸漬し、上記フォトレジストパター ン 2A及びフォトレジストパターン 2A上の A1膜を除去した。このようにして、図 1 (e)に 示すように、電極膜 3が溝 lbに充填されており、上面がほぼ面一である LiNbO基板
1を得た。
[0032] しかる後、図 1 (f)に示すように、上面に誘電体層として、 SiO膜 4を成膜し、弾性境 界波装置 5を得た。 SiO膜 4の表面は、平坦化されている。これは、下地となる LiNb O基板 1の上面 laと電極膜 3の上面とがほぼ面一であり、ほぼ平坦化されているた め、通常の成膜方法で SiO膜 4を成膜すると、 SiO膜 4の表面が確実に平坦化され 得るからである。
[0033] なお、 SiO膜 4の成膜方法は、特に限定されず、印刷法、蒸着またはスパッタリング などの適宜の方法により行われ得る。
[0034] なお、図 1 (a)〜（f)では、電極部分のみを代表して説明することにより、本実施形 態の弾性境界波装置 5の製造方法を説明したが、より具体的には、上記電極膜 3に より、 IDT電極を含む電極構造が形成される。この電極構造は、特に限定されず、例 えば、図 2に平面図で示す 1ポート型の弾性境界波共振子 11を構成してもよい。この 場合には、 IDT電極を構成している電極膜 3の弾性境界波伝搬両側に、同じく電極 膜により反射器 12, 13力 S形成されることになる。
[0035] 本実施例では、上記のように、電極存在部分と電極存在しな!/、部分との段差が生じ 難いので、誘電体層としての SiO膜 4の上面を容易に平坦化することができ、それに
2
よって揷入損失の低減を図ることができる。
[0036] のみならず、電極膜 3の厚みを厚くせずとも、低損失の弾性境界波装置を提供する こと力 Sできる。すなわち、電極膜 3を形成する金属材料が、 Al、 Ti、 Ni、 Cr、 Cu、 W、 Ta、 Pt、 Ag及び Auから選択された 1種の金属材料により構成されている。そして、 A 1及び Tiを第 1のグループ、 Ni及び Crを第 2のグループ、 Cu、 W、 Ta、 Pt、 Ag及び A uを第 3のグループとして、各グループに属する金属材料からなる電極膜の厚みと、 L iNbO基板 1のオイラー角 Θと誘電体層の厚みとが、下記の表 5に示されているいず
3
れかの範囲内とされているので、電極膜の厚みが薄いにも関わらず、低損失の弾性 境界波装置を提供することができる。これを具体的な実施例に基づき説明する。
[0037] [表 5]
Figure imgf000012_0001
S極厚及び誘電体 S厚はいずれも規格化膜厚 λ は弾性境界波の波長である。 )
[0038] 前述した非特許文献 1には、 SiO Z電極 ZYカット X伝搬の LiNbOの積層構造で
2 3
は、 SH型弾性境界波の漏洩が生じなくなるのは、 A なる電極の場合には、厚み が 0. 16 λ以上であり、 Au、 Cuまたは Agからなる電極の場合には、厚みが 0. 04 λ 以上であるとされていた。
[0039] しかしながら、本願発明者の実験によれば、上記実施形態の弾性境界波装置 5の ように、電極膜 3を溝 lbに金属材料を埋め込んで形成した場合には、より薄い膜厚で SH型弾性境界波を非漏洩とし得ることがわ力、つた。これを、図 3〜図 5を参照して説 明する。
[0040] 図 3は、オイラー角（0° , 103° , 0° )の LiNbO基板を用い、上記第 1のグノレ
3 一 プの金属材料により電極膜 3を形成した場合の電極膜の膜厚と、弾性境界波装置 5 の減衰定数"との関係を示す図である。また、図 4及び図 5は、第 2のグループ及び 第 3のグループの金属材料を用いて電極膜 3を形成した場合の電極膜の厚みと、弹 性境界波装置 5の減衰定数 αとの関係を示す図である。なお、実験にあたっては、 電極膜 3は、図 3に示した 1ポート型弾性境界波共振子を構成する電極構造とした。
[0041] 図 3〜図 5から、伝搬損失 αが 0. ldB/ λ以下及びほぼ 0となる第 1〜第 3のダル ープの金属材料を用いた電極膜の厚みとオイラー角の Θと、 Si〇膜との組み合わせ は、以下の表 6〜表 11の範囲内となることがわかる。
[0042] [表 6]
≤ 0 . 1
Figure imgf000013_0001
[0043] [表 7]
α = 0
Figure imgf000013_0002
[0044] [表 8]
a≤ 0 . 1
N i , C r Θ (度） S i O,
0. 01〜0. 02 71〜101 0. 8〜3. 0
0. 02〜0. 06 68〜1 03 0. 8〜3· 0
0. 06〜0. 08 66〜1 09 0. 8〜3. 0
0. 08~ 0. 1 6 61〜1 23 0. 8〜3. 0 [0045] [表 9]
α = 0
Figure imgf000014_0001
[0046] [表 10]
≤0 . 1
Figure imgf000014_0002
[0047] [表 11]
a = 0
Figure imgf000014_0003
[0048] 図 3〜図 5から明らかなように、電極膜 3が金属材料を溝 lbに埋め込んで形成した 場合には、 Aほたは Tiからなる電極膜 3を形成した場合には、厚みが 0. 03 λ以上、 第 2のグループ、すなわち Νほたは Crからなる IDT電極を形成した場合には、 0. 01 λ以上の厚みとすることにより、さらに、第 3のグループに属する金属材料、すなわち Cu、 W、 Ta、 Pt、 Agまたは Auにより IDT電極を形成した場合には、膜厚を 0. 005 λ以上とすれば、 SH型の境界波の減衰定数 αが 0. l dB/ λ以下となり、 SH型弹 性境界波が非漏洩となることがわかる。
[0049] さらに、上記弾性境界波装置 5において、 LiNbO基板のオイラー角（0° ， Θ ， 0°
3
)の Θを種々変化させ、第 1〜第 3のグループの金属材料により、 IDT電極をそれぞ れ形成した場合のオイラー角 Θと、減衰定数 αとの関係を図 6〜図 8に示す。
[0050] 図 6〜図 8から明らかなように、第 1〜第 3のグループの金属材料により、それぞれ I DT電極を形成し、オイラー角 Θ及び電極の膜厚を変化させた場合、特定の範囲で は、減衰定数 αが非常に小さくなり、弾性境界波が非漏洩となることがわかる。
[0051] 次に、上記弾性境界波装置 5において、誘電体層を SiO膜 4により形成し、ォイラ 一角（0° , 103° , 0° )の LiNbO基板を用い、 SiO膜 4からなる誘電体層の波長
3 2
を規格化膜厚 Η/ λと、 SH型規格化の電気機械結合係数 k2との関係を求めた。結 果を図 9〜図 11に示す。図 9〜図 11から明らかなように、 SiO膜 4の膜厚が厚くなる
2
につれて、 SH型境界波の電気機械結合係数 k2が小さくなる傾向のあることがわかる 。もっとも、用途に応じて、電気機械結合係数 k2の大きさを選択すればよいため、図 9 〜図 11に示す範囲で、 SH型弾性境界波の電気機械結合係数 k2に求められる範囲 に応じた膜厚の SiO膜 4からなる誘電体層を選択すればよ!/、ことがわかる。
2
[0052] 結果を、図 9〜図 11では、 Al、 Ni及び Cuからなる電極膜 3についての結果をそれ ぞれ示したが、その場合には、 A1とほぼ同じ値を示し、 Crは Niとほぼ同じ値を示し、 Cu、 W、 Ta、 Ptまたは Agは Auとほぼ近い値を示すことが確かめられている。
[0053] 他方、図 12及び図 13は、 LiNbO-基板 1上に、溝 lbを形成して IDT電極を埋め
3
込みにより形成し、誘電体層として SiO膜 4を積層した構造において、 SiO膜 4から
2 2 なる誘電体層の規格化膜厚 Η/ λが 0. 8未満の場合及び 0. 8以上の場合の弾性 波のエネルギー分布を示す各模式図である。
[0054] 図 12から明らかなように、 SiO膜 4の規格化膜厚 Η/ λが 0. 8未満の場合には、
2
弾性波のエネルギーが SiO膜 4からなる誘電体層の上面にも分布しており、従って、
2
弾性境界波装置として用いることができないことがわかる。これに対して、図 13に示 すように、 SiO膜 4からなる誘電体層の規格化膜厚 Η/ λが 0. 8以上の場合には、
2
弾性波のエネルギー分布は、内部に閉じ込められ、従って、弾性境界波装置として 禾 IJ用し得ること力 Sわ力、る。
[0055] よって、上述した図 3〜図 5、図 6〜図 8、図 9〜図 11及び図 12,図 13の結果から、 弾性境界波として利用する最適な電極材料の種類、電極の規格化膜厚 Η/ λ、 Si Oからなる誘電体層の規格化膜厚とオイラー角 Θとの関係は、前述した表 5に示した
2
いずれかの範囲とすればよいことがわかる。なお、前述した表 5において、オイラー角 は、（0° , θ , —45° 〜+ 45° )と表現されており、上記実験例は、 φ =0であるの に対し、 Φがー 45° 〜45° の範囲とされていた。これは、 LiNbO基板のオイラー
3
角において、 Θが上記特定の範囲であれば、 φは 0° だけでなく 45° 〜45° の 範囲において、上記と同様に小さな伝搬損失を示すことによる。また、 LiNbOだけ でなぐ後述の第 2の実験例に用いた LiTaOにおいても、オイラー角（0° , θ ,
3
の範囲における は、 45° + 45° の範囲内であれば、 =0° の場合と同様 の結果を示す。
[0056] より好ましくは、下記の表 12に示すいずれかの範囲内とすることにより、伝搬損失を より一層低減することができる。
[0057] [表 12]
Figure imgf000016_0001
電極厚及び誘電体層厚はいずれも規格化膜厚 は弾性境界波の波長である。 )
[0058] なお、本実施形態の弾性境界波装置 5では、上記のように LiNbO基板 1の上面に
3
設けられた溝 lbに金属材料を充填することにより、 IDT電極を含む電極膜 3が形成さ れていた。この構造によれば、溝に金属材料を充填するのではなぐ LiNbO基板上
3 に IDT電極を形成した比較例に比べて、周波数温度係数 TCFの絶対値をより小さく でき、周波数温度特性を改善することができる。これを、図 14に示す。図 14は、オイ ラー角（0° , 103° , 0° )の LiNbO基板上に、溝を形成し、溝に Auを充填するこ
3
とにより、 0· 04 λの厚みの IDT電極を形成し、 1 λまたは 2 λの Si〇膜を積層した上
2
記実施形態の弾性境界波装置の周波数温度係数 TCFを示す。比較のために、同じ LiNbO基板上に、溝を形成せずに、同じ膜厚の Auからなる IDT電極を形成し、 Si
3
O膜を上記実施形態と同様に 1 λまたは 2 λとなるように形成して得られた弾性境界
2
波装置の周波数温度係数 TCFを図 14に示す。
[0059] 図 14から明らかなように、 SiO力もなる誘電体層の規格化膜厚 Η/ λが 1 λまたは
2
2 λのいずれにおいても、上記実施形態によれば、周波数温度係数 TCFの絶対値 を小さくすることができ、 5ppm/°C程度比較例に比べて改善し得ることがわかる。
[0060] なお、本実験例では、誘電体層は SiO膜 4により形成されていた力 S、 SiO以外の
2 2 酸化ケィ素により形成してもよレ、。 [0061] (第 2の実験例）
第 1の実験例では、圧電基板として、 LiNbO基板を用いたが、第 2の実験例では、
3
LiTaO基板を用いた。 LiTaO基板の上面に、図 1に示した場合と同様に、複数本
3 3
の溝 lbを形成し、様々な金属材料を充填して電極膜 3を形成し、さらに誘電体層とし て SiO膜を積層した。図 15〜図 19は、このようにして得られた弾性境界波装置にお
2
ける LiTaO基板のオイラー角（0° , θ , 0° )の Θと電極膜の膜厚と、弾性境界波
3
装置の減衰定数 αとの関係を示す図である。
[0062] 図 15は、電極材料として、 A1を用いた場合を示し、図 16は、電極材料として Cuを 用いた場合の結果を示し、図 17は、電極を構成する金属材料として Auを用いた場 合の結果を示す。
[0063] また、 LiTaO基板として、オイラー角（0° , 126° , 0° )の LiTaOを用い、電極
3 3
を構成して!/、る金属材料の膜厚及び種類を変化させ、電気機械結合係数を求めた。 結果を図 20〜図 24に示す。図 20〜図 24は、電極を構成する金属材料として、それ ぞれ、 Al、 Au、 Cu、 Ta及び Ptを用いた場合の結果を示す。
[0064] 図 20〜図 24から明らかなように、 LiTaO基板を用いた場合においても、 SiO膜の
3 2 膜厚が厚くなるにつれて、電気機械結合係数 k2が小さくなることがわかる。もっとも、 用途に応じた電気機械結合係数 k2を得るように、 SiO膜の膜厚を選択すればよい。
2
[0065] そして、図 15〜図 19及び図 20〜図 24の結果から、 LiTaO基板を用いた場合に
3
は、オイラー角（0° , θ , —45° 〜+ 45° )の LiTaO基板を用いた場合、オイラー
3
角の Θと、電極の厚みと、 SiO膜の厚みとは下記の表 13〜表 22に示すいずれかの
2
範囲とすれば、 LiNbO基板の場合と同様に、 SiO型弾性境界波を用い、低損失の
3
弾性境界波装置の得られることがわかる。
[0066] [表 13]
a≤ 0 .
Figure imgf000017_0001
[0067] [表 14] α = 0
Figure imgf000018_0001
[0068] [表 15] ≤0 . 1
Figure imgf000018_0002
[0069] [表 16]
a = 0
Figure imgf000018_0003
[0070] [表 17] a≤ 0 . 1
Figure imgf000018_0004
[0071] [表 18] a = 0
Figure imgf000018_0005
[0072] [表 19] ≤ 0 . 1
Figure imgf000018_0006
[0073] [表 20] α = 0
Figure imgf000019_0001
[0074] [表 21]
≤ 0 . 1
Figure imgf000019_0002
[0075] [表 22]
a = 0
Figure imgf000019_0003
[0076] 上記表 13〜表 22の内容をまとめると、以下の表 23及び表 24に示すにいずれかの 範囲にすれば、低下損失の弾性境界波装置の得られることがわかる。特に、好ましく は、下記の表 24に示されているいずれかの範囲とすることにより、より一層損失を低 減させ、好ましいことがわかる。
[0077] [表 23]
Figure imgf000019_0004
電極厚及び誘電体層厚はいずれも規格化碟厚 は弾性境界;皮の波長である。 )
[0078] [表 24] ォ 角 〕の
電極厚く議 誘電体層厚 電極厚く 〉 誘電体層厚
電極厚 誘電体層厚 電極厚く 誘電体層厚
罨極厚く 誘！:体層厚
電極厚 誘電体層厚
罨極厚く ≤誘電体層厚
琶極厚く 誘¾体層厚 電極厚 体展厚
鴛極厚く 誘電体層厚 電極厚 锈電体層厚 電極厚 誘¾体層厚
電極厚く 誘電体層厚 電極厚く 誘電体層厚 電極厚 誘罨体層厚
電極 S及び誘電体層厚はいずれも規格化膜厚 Η/ λ (スは弾性境界波の波長である。 )
[0079] なお、第 1 ,第 2の実験例では、 IDT電極は、 A1や Auなどの単一の金属により構成 されていた力 S、 IDT電極は、これらの金属を主成分とする電極層以外に、他の金属 材料からなる電極層を積層した多層構造を有して!/、てもよ!/、。
[0080] また、誘電体層は、電極よりも早!/、横波音速を有する材料であれば、他の誘電体に より形成されていてもよい。このような誘電体としては、例えば、ガラス、 Si N 、 SiC、
x y
Al Oなどが挙げられる。これらの材料により、誘電体層を形成した場合、その最適
2 3
な厚みは、 SiOの横波音速と逆比例した膜厚とすればよい。

Claims

請求の範囲 複数本の溝が上面に形成された、オイラー角（0° , Θ , — 45° 〜+ 45° )の LiN bO基板と、 前記溝に金属材料が充填されて形成されている電極と、 前記 LiNbO基板及び電極を覆うように形成されている誘電体層とを備え、該誘電 体層の上面が平坦とされており、 前記電極を形成する金属材料が Al、 Ti、 Ni、 Cr、 Cu、 W、 Ta、 Pt、 Ag及び Auか ら選択された 1種の金属材料であり、前記 A1及び Tiを第 1のグループ、 Ni及び Crを 第 2のグループ、 Cu、 W、 Ta、 Pt、 Ag及び Auを第 3のグループとし、各グループに 属する金属材料からなる電極の厚みと、前記 LiNbO基板のオイラー角の Θと、前記 誘電体層の厚みとが、下記の表 1に示されて!/、る!/、ずれかの範囲にあることを特徴と する、弾性境界波装置。
[表 1]
Figure imgf000021_0001
い は 界波の波長である。 ) 前記電極の厚み、前記 LiNbO基板のオイラー角の Θ及び前記誘電体層の厚み ヽ下記の表 2に示されているいずれかの範囲にある、請求項 1に記載の弾性境界 波装置。
[表 2] a—0
オイラー角 e 。 ）の
第 グループ ¾接厚く 誘電体層厚
第 グループ電搔厚く 誘電体層厚
第 グループ電極厚 誘電体層厚
第 グループ電極厚く 〜 ） 誘電体層厚
第 ゲループ電極厚く 誘電体層厚
第 グループ電極厚 誘¾体層厚
第 グル一プ電極？ 誘電体層厚
第 グループ ¾極厚く 誘電体層厚
第 グループ罨極 誘電体層!？
第 グループ電極厚 誘！:体層 (5
第 グループ ¾極厚 誘電体層!？ 複数本の溝が上面に形成された、オイラー角（0° Θ , — 45° + 45° )の LiTa O基板と、
3
前記溝に金属材料が充填されて形成されている電極と、
前記 LiTaO基板及び電極を覆うように形成されている誘電体層とを備え、該誘電
3
体層の上面が平坦とされており、
前記電極を形成する金属材料が Al、 Cu、 Au、 Ta、及び Ptの内 1種の金属材料で あり、
前記電極の厚み、前記 LiTaO基板のオイラー角の Θ及び誘電体層の厚みが下
3
記の表 3に示されているいずれかの範囲にあることを特徴とする、弾性境界波装置。
[表 3]
Figure imgf000022_0001
境界波の波長である。
前記電極の厚み、前記 LiTaO基板のオイラー角の Θ及び前記誘電体層の厚み
3
1S 下記の表 4に示すいずれかの範囲にあることを特徴とする請求項 3に記載の弾性
[表 4] ォイラ一角 )の
誘電体層厚
電極厚 誘琶体層厚
誘電体層厚
電極厚く 誘電体層厚
電極厚く 誘電体履厚
誘電体層厚
鼋極厚く 誘電体層厚
電極厚く 誘髦休層厚
電極厚 〜 - 誘¾体層厚
電極厚く 誘電体
電極厚く 誘電体暦厚
電極厚 誘電体層厚
電極)！ぐ 誘電体層厚
電極！？く 誘電体層厚
電極厚 誘電体層厚
電極厚及び誘電体層!？はいずれも規格化膜 if は弾性境界波の波長である。 ) 前記誘電体層が酸化ケィ素からなる、請求項;!〜 4のいずれか 1項に記載の弾性境 界波装置。
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