CN101584115A - 声表面波装置 - Google Patents

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Abstract

本发明得到一种不易产生温度变化带来的特性的变动、每一根IDT电极指的反射系数高、窄频带化容易的声表面波装置。声表面波装置(1)的构成为：在由欧拉角为(0°±5°，0°～140°，0°±40°)的水晶构成的压电基板(2)上形成有IDT电极(3)，以覆盖IDT电极(3)的方式形成有由沿c轴取向的ZnO构成的压电膜(4)，在压电膜(4)的表面形成有与IDT电极(3)的厚度对应的凸部，并利用瑞利波作为声表面波，所述IDT电极由以Al、Au、Ta、W、Pt、Cu、Ni或Mo为主体的金属材料构成，当设定声表面波的波长λ时，在IDT电极中作为主体的金属、IDT电极的按照声表面波的波长标准化后的标准化膜厚、压电膜的按照声表面波的波长标准化后的标准化膜厚被设定在下述的表1所示的各组合的范围内。(表1见图下)。

Description

声表面波装置
技术领域
本发明涉及一种带通滤波器或谐振器所使用的声表面波装置，更详细地说，涉及具有在由水晶构成的压电基板上层叠由IDT电极及ZnO构成的压电膜的结构的声表面波(弹性表面波)装置。
背景技术
目前，已提出采用各式各样的压电材料的种种声表面波装置。例如，下述的非专利文献1中公开了一种具有将ZnO和水晶层叠而成的结构的小型声表面波滤波器。在此表示的是在由27°Y切割X传输的水晶构成的压电基板上形成有由Al构成的IDT电极，且以覆盖IDT电极的方式层叠有由ZnO构成的压电膜的横向型的声表面波滤波器。设IDT电极的按照声表面波的波长标准化后的膜厚H/λ为0.02。设由ZnO构成的压电膜的标准化膜厚H/λ为0.3，由此，构成WCDNA式携带电话机的IF段的380MHz波段的带通滤波器。
非专利文献1：“ZnO膜/采用了水晶结构的小型、低损失滤波器”第31章EM论丛，pp、87-94(2002/5)
如非专利文献1所记载，目前，关于由ZnO/IDT电极/水晶构成的层叠结构，研究了在横向型的声表面波滤波装置中的应用。
另一方面，作为表面波装置，除横向型的声表面波滤波器以外，公知的有利用电极的表面波的反射的声表面波谐振器、及声表面波谐振器型滤波器等谐振器型的声表面波装置。进一步，对在由ZnO/IDT电极/水晶构成的层叠结构的谐振器型的声表面波滤波装置中的应用进行了充分研究。
近年来，作为携带电话机的带通滤波器，要求相对带宽为约1％窄频带、并且选择性优良的带通滤波器。例如，在向携带电话图像传输服务中，要求中心频率为700MHz，并且带宽为6MHz(相对带宽为0.85％)的带通滤波器。这种窄频带、选择性优良的带通滤波器在横向型的声表面波滤波器中难以实现。另外，在将LiTaO3、LiNbO3或水晶等用作压电基板的纵耦合谐振器型的声表面波滤波器中也难以得到这样的带宽。
另外，就谐振器型的声表面波滤波器而言，设按照IDT电极的周期确定的波长为λ、压电基板中的IDT部电开放时的相位速度为V、IDT部电短路时的相位速度为Vm时的V-Vm为ΔV、中心频率为F、带宽为ΔF的情况下，机电耦合系数K2满足下式(1)。
K2/2＝|ΔV|/V
＝|ΔV/λ|/(V/λ)α|ΔF|/F...式(1)
在确保上述相对带宽为0.85％方面，为了将谐振器型的声表面波滤波器小型化，要求提高IDT电极的电极指的反射系数。但是，目前，就谐振器型的声表面波滤波器而言，将反射系数提高到足够高比较困难，因而，不能实现适应如上所述的要求的谐振器型的声表面波滤波装置。
发明内容
本发明是鉴于上述现有技术的现状而开发的，其目的在于，提供一种能够提高IDT电极的电极指的反射系数，从而能够实现窄的相对带宽的谐振器型的声表面波装置。
根据本发明，提供一种声表面波装置，其具有：由欧拉角为(0°±5°，0°～140°，0°±40°)的水晶构成的压电基板、形成于所述压电基板上且具有多根电极指的IDT电极、以覆盖所述IDT电极的方式形成于所述压电基板上且由沿c轴取向的ZnO构成的压电膜，在所述压电膜的表面形成有与所述IDT电极的厚度对应的凸部，并利用瑞利波作为声表面波，其特征为，所述IDT电极由以选自Al、Au、Ta、W、Pt、Cu、Ni及Mo组成的组中的至少一种金属为主体的金属材料构成，当设定声表面波的波长λ时，在所述IDT电极中作为主体的金属、所述IDT电极的按照声表面波的波长标准化后的标准化膜厚、所述压电膜的按照声表面波的波长标准化后的标准化膜厚被设定在下述的表1所示的各组合的范围内。在这种情况下，可以将IDT电极的每一根电极指的声表面波的反射系数的绝对值设定为0.025以上。
[表1]
 作为IDT电极的主体的金属   IDT电极标准化膜厚   ZnO标准化膜厚
 Al   0.02≤h/λ≤0.2   0.03≤h/λ≤0.3
 Au   0.005≤h/λ≤0.2   0.03≤h/λ≤0.3
 Ta   0.005≤h/λ≤0.2   0.03≤h/λ≤0.3
 W   0.005≤h/λ≤0.2   0.03≤h/λ≤0.3
 Pt   0.005≤h/λ≤0.2   0.03≤h/λ≤0.3
 Cu   0.02≤h/λ≤0.2   0.03≤h/λ≤0.3
 Ni   0.02≤h/λ≤0.2   0.03≤h/λ≤0.3
 Mo   0.01≤h/λ≤0.2   0.03≤h/λ≤0.3
在本发明的声表面波装置中，优选的是，作为所述IDT电极的主体的金属、所述IDT电极的按照声表面波的波长λ标准化后的标准化膜厚、所述压电膜的按照声表面波的波长λ标准化后的标准化膜厚在下述的表2所示的各组合的范围内。在这种情况下，可以将IDT电极的每一根电极指的声表面波的反射系数的绝对值进一步提高到0.05以上。
[表2]
 作为IDT电极的主体的金属   IDT电极标准化膜厚   ZnO标准化膜厚
 Al   0.06≤h/λ≤0.2   0.03≤h/λ≤0.3
 Au   0.02≤h/λ≤0.2   0.03≤h/λ≤0.3
 Ta   0.04≤h/λ≤0.2   0.03≤h/λ≤0.3
 W   0.04≤h/λ≤0.2   0.03≤h/λ≤0.3
 Pt   0.02≤h/λ≤0.2   0.03≤h/λ≤0.3
 Cu   0.06≤h/λ≤0.2   0.03≤h/λ≤0.2
 Ni   0.06≤h/λ≤0.2   0.03≤h/λ≤0.2
 Mo   0.06≤h/λ≤0.2   0.03≤h/λ≤0.2
更优选的是，作为所述IDT电极的主体的金属、所述IDT电极的按照声表面波的波长λ标准化后的标准化膜厚、所述压电膜的按照声表面波的波长λ标准化后的标准化膜厚在下述的表3所示的各组合的范围内。在这种情况下，可以将IDT电极的每一根电极指的声表面波的反射系数的绝对值进一步提高到0.1以上。
[表3]
 作为IDT电极的主体的金属   IDT电极标准化膜厚   ZnO标准化膜厚
 Al   0.1≤h/λ≤0.075   0.03≤h/λ≤0.3
 Au   0.06≤h/λ≤0.075   0.03≤h/λ≤0.3
 Ta   0.06≤h/λ≤0.075   0.03≤h/λ≤0.3
 W   0.06≤h/λ≤0.075   0.03≤h/λ≤0.3
 Pt   0.06≤h/λ≤0.075   0.03≤h/λ≤0.3
 Cu   0.06≤h/λ≤0.075   0.03≤h/λ≤0.1
 Ni   0.06≤h/λ≤0.075   0.03≤h/λ≤0.1
 Mo   0.06≤h/λ≤0.075   0.03≤h/λ≤0.1
另外，上述压电基板的欧拉角优选在(0°±5°，105°～140°，0°±40°)范围内，在这种情况下，可以利用由ZnO构成的压电薄膜的负的频率温度系数有效地抵消由水晶构成的正的频率温度系数TCF，可以提供一种频率温度系数的绝对值小的声表面波装置。
另外，根据本发明的其它宽广的局面，提供一种声表面波装置，其具有：由欧拉角为(0°±5°，105°～140°，0°±40°)的水晶构成的压电基板、形成于所述压电基板上且具有多根电极指的IDT电极、以覆盖所述IDT电极的方式形成于所述压电基板上且由沿c轴取向的ZnO构成的压电膜，在所述压电膜的表面形成有与所述IDT电极的厚度对应的凸部，并利用瑞利波作为声表面波，其特征为，所述IDT电极由选自Al、Au、Ta、W、Pt、Cu、Ni及Mo组成的组中的多种金属的层叠金属膜构成，当设定用构成所述层叠金属膜的各金属膜的膜厚T的总和去除构成所述层叠金属膜的各金属膜的膜厚T和构成各金属膜的金属的密度的乘积的总和的商为平均密度，且设定弹性边界波的波长为λ时，所述平均密度、所述IDT电极的标准化膜厚及所述ZnO膜的标准化膜厚在下述的表4所示的各组合的范围内。
[表4]
  平均密度(Kg/m3)   IDT电极标准化膜厚   ZnO标准化膜厚
  2699   0.1≤h/λ≤0.075   0.03≤h/λ≤0.3
  8845   0.06≤h/λ≤0.075   0.03≤h/λ≤0.1
  8930   0.06≤h/λ≤0.075   0.03≤h/λ≤0.1
  10219   0.06≤h/λ≤0.075   0.03≤h/λ≤0.1
  16678   0.06≤h/λ≤0.075   0.03≤h/λ≤0.3
  19265   0.06≤h/λ≤0.075   0.03≤h/λ≤0.3
  19300   0.06≤h/λ≤0.075   0.03≤h/λ≤0.3
  21400   0.06≤h/λ≤0.075   0.03≤h/λ≤0.3
本发明的声表面波装置的结构为：在由上述特定的欧拉角的水晶构成的压电基板上形成有IDT电极，且以覆盖IDT电极的方式形成有由ZnO构成的压电膜，在这种结构中，IDT电极由以上述特定的金属为主体的金属材料构成，在IDT电极中作为主体的金属、IDT电极的标准化膜厚、压电膜的标准化膜厚被设定在表1所示的各组合的范围内，因此，能够将IDT的每一根电极指的声表面波的反射系数的绝对值提高到0.025以上。因而，可以提供具有ZnO/IDT电极/水晶的层叠结构的谐振器型的声表面波装置，即窄频带且高选择性的声表面波装置。
另外，如上所述，在本发明中，就由层叠金属膜构成的IDT电极而言，当设定用构成层叠金属膜的各金属膜的膜厚T的总和去除构成层叠金属膜的各金属膜的膜厚T和构成各金属膜的金属的密度的乘积的总和的值为平均密度，且设定声表面波的波长为λ时，只要平均密度、IDT电极的标准化膜厚及ZnO的标准化膜厚在下述的表4所示的范围内，同样地，能够将IDT的每一根电极指的声表面波的反射系数的绝对值提高到0.025以上，从而可以提供谐振器型的声表面波装置，即窄频带且高选择性的声表面波装置。
附图说明
图1(a)、(b)是表示本发明一实施方式的声表面波装置的局部剖切示意性主视断面图及电极结构的示意性俯视图；
图2是表示所述结构中的由Al构成的IDT电极的标准化膜厚及ZnO膜的标准化膜厚和IDT的电极指的反射系数的关系的图，其中所述结构是在由欧拉角(0°，117°，0°)的水晶构成的压电基板上层叠由Al构成的IDT电极及ZnO膜的结构；
图3是表示所述结构中的由Au构成的IDT电极的标准化膜厚及ZnO膜的标准化膜厚和IDT的电极指的反射系数的关系的图，其中所述结构是在由欧拉角(0°，117°，0°)的水晶构成的压电基板上层叠由Au构成的IDT电极及ZnO膜的结构；
图4是表示所述结构中的由Ta构成的IDT电极的标准化膜厚及ZnO膜的标准化膜厚和IDT的电极指的反射系数的关系的图，其中所述结构是在由欧拉角(0°，117°，0°)的水晶构成的压电基板上层叠由Ta构成的IDT电极及ZnO膜的结构；
图5是表示所述结构中的由W构成的IDT电极的标准化膜厚及ZnO膜的标准化膜厚和IDT的电极指的反射系数的关系的图，其中所述结构是在由欧拉角(0°，117°，0°)的水晶构成的压电基板上层叠由W构成的IDT电极及ZnO膜的结构；
图6是表示所述结构中的由Ni构成的IDT电极的标准化膜厚及ZnO膜的标准化膜厚和IDT的电极指的反射系数的关系的图，其中所述结构是在由欧拉角(0°，117°，0°)的水晶构成的压电基板上层叠由Ni构成的IDT电极及ZnO膜的结构；
图7是表示所述结构中的由Pt构成的IDT电极的标准化膜厚及ZnO膜的标准化膜厚和IDT的电极指的反射系数的关系的图，其中所述结构是在由欧拉角(0°，117°，0°)的水晶构成的压电基板上层叠由Pt构成的IDT电极及ZnO膜的结构；
图8是表示所述结构中的由Cu构成的IDT电极的标准化膜厚及ZnO膜的标准化膜厚和IDT的电极指的反射系数的关系的图，其中所述结构是在由欧拉角(0°，117°，0°)的水晶构成的压电基板上层叠由Cu构成的IDT电极及ZnO膜的结构；
图9是表示所述结构中的由Mo构成的IDT电极的标准化膜厚及ZnO膜的标准化膜厚和IDT的电极指的反射系数的关系的图，其中所述结构是在由欧拉角(0°，117°，0°)的水晶构成的压电基板上层叠由Mo构成的IDT电极及ZnO膜的结构；
图10是表示所述结构中的由Al构成的IDT电极的标准化膜厚及ZnO膜的标准化膜厚和IDT电极的反射系数的关系的图，其中所述结构是在由欧拉角(0°，117°，35°)的水晶构成的压电基板上层叠由Al构成的IDT电极及ZnO膜的结构；
图11是表示所述结构中的由Au构成的IDT电极的标准化膜厚及ZnO膜的标准化膜厚和IDT电极的反射系数的关系的图，其中所述结构是在由欧拉角(0°，117°，35°)的水晶构成的压电基板上层叠由Au构成的IDT电极及ZnO膜的结构；
图12是表示所述结构中的由Cu构成的IDT电极的标准化膜厚及ZnO膜的标准化膜厚和IDT电极的反射系数的关系的图，其中所述结构是在由欧拉角(0°，117°，35°)的水晶构成的压电基板上层叠由Cu构成的IDT电极及ZnO膜的结构；
图13是表示由欧拉角(0°，θ，0°)的水晶构成的压电基板的欧拉角θ和频率温度系数TCF的关系的图；
图14是表示使用欧拉角(0°，119°45’，
Figure A20078004792900111
)的水晶或(0°，132°45’，)的水晶时的欧拉角
Figure A20078004792900113
和频率温度系数TCF的关系的图；
图15是表示在由欧拉角(0°，132°45’，
Figure A20078004792900114
)的水晶构成的压电基板上层叠由Al构成的IDT电极及ZnO膜的结构中，IDT电极的标准化膜厚、ZnO膜的标准化膜厚和IDT电极的电极指的反射系数的关系的图；
图16是表示在由欧拉角(0°，132°45’，
Figure A20078004792900115
)的水晶构成的压电基板上层叠由Au构成的IDT电极及ZnO膜的结构中，IDT电极的标准化膜厚、ZnO膜的标准化膜厚和IDT电极的电极指的反射系数的关系的图；
图17是表示在由欧拉角(0°，132°45’，
Figure A20078004792900116
)的水晶构成的压电基板上层叠由Cu构成的IDT电极及ZnO膜的结构中，IDT电极的标准化膜厚、ZnO膜的标准化膜厚和IDT电极的电极指的反射系数的关系的图；
图18是表示在由欧拉角(0°，132°45’，)的水晶构成的压电基板上层叠由Pt构成的IDT电极及ZnO膜的结构中，IDT电极的标准化膜厚、ZnO膜的标准化膜厚和IDT电极的电极指的反射系数的关系的图；
图19是表示在由欧拉角(0°，65°，0°)的水晶构成的压电基板上层叠由Al构成的IDT电极及ZnO膜的结构中，IDT电极的标准化膜厚、ZnO膜的标准化膜厚和IDT电极的电极指的反射系数的关系的图；
图20是表示在由欧拉角(0°，65°，0°)的水晶构成的压电基板上层叠由Au构成的IDT电极及ZnO膜的结构中，IDT电极的标准化膜厚、ZnO膜的标准化膜厚和IDT电极的电极指的反射系数的关系的图；
图21是表示在由欧拉角(0°，65°，0°)的水晶构成的压电基板上层叠由Cu构成的IDT电极及ZnO膜的结构中，IDT电极的标准化膜厚、ZnO膜的标准化膜厚和IDT电极的电极指的反射系数的关系的图；
图22是表示在由欧拉角(0°，65°，0°)的水晶构成的压电基板上层叠由Pt构成的IDT电极及ZnO膜的结构中，IDT电极的标准化膜厚、ZnO膜的标准化膜厚和IDT电极的电极指的反射系数的关系的图。
附图标号说明
1声表面波装置
2压电基板
3IDT电极
4压电膜
5，6反射器
具体实施方式
下面通过参照附图对本发明的具体实施方式进行说明来理解本发明。
图1(a)、(b)是表示本发明一实施方式的声表面波装置的局部剖切主视断面图及电极结构的示意性俯视图。
声表面波装置1具有由欧拉角为(0°±5°，0°～140°，0°±40°)的水晶构成的压电基板2。在压电基板2上形成有IDT电极3。IDT电极3具有多根电极指。以覆盖IDT电极的方式在压电基板2上形成有由c轴取向的ZnO构成的压电膜4。
由图1(a)可知，在压电膜4的表面形成有对应于IDT电极3的厚度的凸部。另外，如图1(b)所示，在IDT电极3的表面波传播方向两侧配置有反射器5、6。
本实施方式的声表面波装置为具有上述电极结构的多层模式谐振器型的声表面波滤波器或藤(ラタン)式谐振器型的声表面波滤波器，且使用瑞利波作为声表面波。
而且，上述IDT电极3由以选自Al、Au、Ta、W、Pt、Cu、Ni及Mo组成的组中的至少一种金属为主体的金属材料构成。其特征为：当设声表面波的波长为λ时，在IDT电极3中作为主体的金属、上述IDT电极的按照声表面波的波长标准化后的标准化膜厚、上述压电膜的按照声表面波的波长标准化后的标准化膜厚被设定在下述的表5所示的各组合的范围内。
[表5]
 作为IDT电极的主体的金属   IDT电极标准化膜厚   ZnO标准化膜厚
 Al   0.02≤h/λ≤0.2   0.03≤h/λ≤0.3
 Au   0.005≤h/λ≤0.2   0.03≤h/λ≤0.3
 Ta   0.005≤h/λ≤0.2   0.03≤h/λ≤0.3
 W   0.005≤h/λ≤0.2   0.03≤h/λ≤0.3
 Pt   0.005≤h/λ≤0.2   0.03≤h/λ≤0.3
 Cu   0.02≤h/λ≤0.2   0.03≤h/λ≤0.3
 Ni   0.02≤h/λ≤0.2   0.03≤h/λ≤0.3
 Mo   0.01≤h/λ≤0.2   0.03≤h/λ≤0.3
根据本实施方式，能够提供一种可以使IDT电极3的每一根电极指的声表面波的反射系数的绝对值达到0.025以上，且相对带宽较窄的窄频带的谐振器型的声表面波滤波器。
即，本发明人对在水晶基板上形成IDT电极且层叠由ZnO构成的压电薄膜的结构，将水晶基板的欧拉角设定在上述的特定范围内，使构成IDT电极的金属材料及其厚度以及ZnO膜的厚度进行各种变化，这样研究的结果发现，通过将它们设定在上述的特定范围内，可以将声表面波的反射系数的绝对值提高到0.025以上，直到完成了本发明。即，本发明是被实验证明了的发明。
图2～图9是表示在上述声表面波装置中，使用欧拉角为(0°，117°，0°)的水晶基板作为由水晶构成的压电基板，并分别使用Al、Au、Ta、W、Pt、Cu、Ni或Mo作为构成IDT电极的金属材料，使由其中的一种金属构成的IDT电极的按照声表面波的波长标准化后的标准化膜厚及ZnO膜的按照声表面波的波长标准化后的标准化膜厚变化时的IDT的每一根电极指的反射系数的变化的图。
例如，由图2可知，就由ZnO/Al/水晶构成的的层叠结构而言，由Al构成的IDT电极的标准化膜厚整体上在0.02以上、0.2以下的范围，ZnO的标准化膜厚在0.03～0.3的范围，由此可以使反射系数的绝对值达到0.025以上。
由图3～图9可知，使用欧拉角为(0°，117°，0°)的水晶时，构成IDT电极的金属为Al、Au、Ta、W、Pt、Cu、Ni或Mo时，各自的IDT电极的标准化膜厚及ZnO膜的标准化膜厚都在上述的表5记载的范围，由此可以使反射系数的绝对值达到0.025以上。
另外，图10～图12是表示在由欧拉角为(0°，117°，35°)的水晶构成的压电基板上，同样地以各种厚度形成由Al、Au或Cu构成的IDT电极，且使ZnO薄膜的厚度进行各种变化时的IDT电极的标准化膜厚及ZnO的标准化膜厚和反射系数的关系的图。
在除变更为欧拉角为(0°，117°，35°)的水晶基板以外同样地构成的声表面波装置中，由图10～图12可知，和图2、图3及图8的情况一样，IDT电极的标准化膜厚范围及ZnO膜的标准化膜厚范围的组合在上述的表5所示的范围内，由此可以使反射系数的绝对值达到0.025以上。
另外，由图2～图12可知，要使反射系数的绝对值达到0.05以上，只要在下述的表6所示的各组合的范围内即可，更优选在下述表7所示的各组合的范围内，由此可以使反射系数的绝对值达到0.1以上。
[表6]
 作为IDT电极的主体的金属   IDT电极标准化膜厚   ZnO标准化膜厚
 Al   0.06≤h/λ≤0.2   0.03≤h/λ≤0.3
 Au   0.02≤h/λ≤0.2   0.03≤h/λ≤0.3
 Ta   0.04≤h/λ≤0.2   0.03≤h/λ≤0.3
 W   0.04≤h/λ≤0.2   0.03≤h/λ≤0.3
  Pt   0.02≤h/λ≤0.2   0.03≤h/λ≤0.3
  Cu   0.06≤h/λ≤0.2   0.03≤h/λ≤0.2
  Ni   0.06≤h/λ≤0.2   0.03≤h/λ≤0.2
  Mo   0.06≤h/λ≤0.2   0.03≤h/λ≤0.2
[表7]
 作为IDT电极的主体的金属   IDT电极标准化膜厚   ZnO标准化膜厚
 Al   0.1≤h/λ≤0.075   0.03≤h/λ≤0.3
 Au   0.06≤h/λ≤0.075   0.03≤h/λ≤0.3
 Ta   0.06≤h/λ≤0.075   0.03≤h/λ≤0.3
 W   0.06≤h/λ≤0.075   0.03≤h/λ≤0.3
 Pt   0.06≤h/λ≤0.075   0.03≤h/λ≤0.3
 Cu   0.06≤h/λ≤0.075   0.03≤h/λ≤0.1
 Ni   0.06≤h/λ≤0.075   0.03≤h/λ≤0.1
 Mo   0.06≤h/λ≤0.075   0.03≤h/λ≤0.1
另外，当在ZnO压电膜的表面对应IDT电极的厚度所形成的凸部的高度大于0.08λ时，声表面波装置的特性就会变差。因而，优选将IDT电极的厚度的上限设定在0.08λ以下。
图13是表示上述声表面波装置1的改变由水晶构成的压电谐振器的欧拉角(0°，θ，0°)的θ时的瑞利波的频率温度系数TCF的变化的图。由图13可知，欧拉角(0°，θ，0°)的θ在0°～140°范围，TCF为正值。
ZnO膜的频率温度系数TCF为负值。因而，由图13可知，只要欧拉角θ在0°～140°范围，水晶的频率温度系数TCF就会被ZnO膜的频率温度系数TCF抵消，就可以提供频率温度系数TCF的绝对值小的声表面波装置。因而，优选由水晶构成的压电基板2的欧拉角为(0°，0°～140°，0°)。
此外，图14是表示欧拉角和频率温度系数TCF的关系的图。在此，用实线表示使用欧拉角(0°，119°45’，
Figure A20078004792900152
)的水晶时的结果，用虚线表示使用欧拉角(0°，132°45’，)的水晶时的结果。由图14可知，欧拉角
Figure A20078004792900154
在0°±40°的范围，TCF为正值。因而，只要欧拉角
Figure A20078004792900155
在0°±40°的范围，水晶的频率温度系数TCF就会被ZnO膜的负的频率温度系数TCF抵消，
据此，由图13及图14可知，要想得到频率温度系数TCF的绝对值小的、温度变化时的特性稳定的声表面波装置，由水晶构成的压电基板的欧拉角应在(0°，0°～140°，0°±40°)的范围。
另外确认，关于欧拉角只要其在0°±5°的范围，就可以得到和0°时大致相同的结果。因而，只要使用由欧拉角为(0°±5°，0°～140°，0°±40°)的水晶构成的压电基板2即可。更优选欧拉角为(0°±5°，105°～140°，0°±40°)，由此，可以提供温度变化时的特性更加稳定的声表面波装置。
图15～图18是表示在由欧拉角(0°，132°45’，0°)的水晶构成的压电基板上以各种厚度形成由Al、Au、Cu或Pt构成的IDT且以各种厚度形成由ZnO构成的压电膜3的结构的反射系数的变化的图。
由图15～图18可知，在由欧拉角(0°，132°45’，0°)的水晶构成的压电基板2上以各种厚度形成IDT电极及ZnO膜的结构中，可以得到和欧拉角为(0°，117°，0°)的图2、图3及图8的结果同样的反射系数。即，如上所述，要得到温度特性稳定的声表面波装置，即使欧拉角θ从117°变更为132°45’，也可以得到同样的反射系数。
图19～图22是表示在由欧拉角
Figure A20078004792900162
的水晶构成的压电基板上以各种厚度形成由Al、Au、Cu或Pt构成的IDT电极且以各种厚度形成由ZnO构成的压电膜3的结构的反射系数的变化的图。
由图19～图22可知，在由欧拉角的水晶构成的压电基板2上以各种厚度形成IDT电极及ZnO膜的结构中，可以得到和欧拉角
Figure A20078004792900164
的图2、图3及图8的结果大致同样的反射系数。即，如上所述，要得到温度特性稳定的声表面波装置，即使欧拉角θ从117°变更为65°，也可以得到大致同样的反射系数。
据此，根据本发明，使用由欧拉角(0°±5°，0°～140°，0°±40°)、优选(0°±5°，105°～140°，0°±40°)的水晶构成的压电基板2，用上述Al、Au、Ta、W、Pt、Cu、Ni或Mo形成IDT电极，将该IDT电极的标准化膜厚和ZnO膜的标准化膜厚设定在如上所述的表5的各组合的范围内，更优选在表6所示的各组合的范围内，进一步优选在表7所示的各组合的范围内，由此，频率温度系数TCF的绝对值小、温度特性良好，并且可以提高IDT电极的电极指的反射系数，因而，能够提供窄带宽的声表面波装置。
另外，上述实施方式中，IDT电极由Al、Au、Ta、W、Pt、Cu、Ni或Mo形成，但IDT电极不一定必须用上述纯金属形成。即，也可以由以选自Al、Au、Ta、W、Pt、Cu、Ni及Mo组成的组中的至少一种金属为主体的金属材料形成IDT电极。
在这种情况下，所谓以上述金属为主体的金属材料也可以为上述各金属或以上述金属为主成分的合金。另外，上述金属材料也可以是由多个金属膜层叠而成的层叠金属膜构成的材料，这种情况下，层叠金属膜整体中的主要成分只要是选自Al、Au、Ta、W、Pt、Cu、Ni及Mo组成的组中的至少一种金属或以该金属为主成分的合金即可。
另外，本发明中，上述IDT电极也可以是将由选自Al、Au、Ta、W、Pt、Cu、Ni及Mo构成的组中的多种金属形成的多个金属膜层叠而成的层叠金属膜。这种情况下，对于IDT电极的标准化膜厚来说，只要考虑层叠金属膜的平均密度来确定即可。
将用层叠金属膜的整个膜厚即多种金属膜的膜厚T的总和去除构成层叠金属膜的各金属膜的膜厚T、和构成各金属膜的金属的下述表8所示的密度ρ的乘积的总和的值作为平均密度。而且，当设声表面波的波长为λ时，只要平均密度、IDT电极的标准化膜厚及ZnO的标准化膜厚在下述表9的范围内即可。
[表8]
  金属   密度ρ(Kg/m3)
  Al   2699
  Ni   8845
  Cu   8930
  Mo   10219
  Ta   16678
  W   19265
  Au   19300
  Pt   21400
[表9]
  平均密度(Kg/m3)   IDT电极标准化膜厚   ZnO标准化膜厚
  2699   0.1≤h/λ≤0.075   0.03≤h/λ≤0.3
  8845   0.06≤h/λ≤0.075   0.03h≤h/λ≤0.1
  8930   0.06≤h/λ≤0.075   0.03≤h/λ≤0.1
  10219   0.06≤h/λ≤0.075   0.03≤h/λ≤0.1
  16678   0.06≤h/λ≤0.075   0.03≤h/λ≤0.3
  19265   0.06≤h/λ≤0.075   0.03≤h/λ≤0.3
  19300   0.06≤h/λ≤0.075   0.03≤h/λ≤0.3
  21400   0.06≤h/λ≤0.075   0.03≤h/λ≤0.3
即，在由层叠金属膜构成的情况下，且以其层叠金属膜的平均密度与Al、Au、Ta、W、Pt、Cu、Ni或Mo的密度相等的方式构成的情况下，根据密度的大小选择和表9同样的IDT电极的标准化膜厚范围及ZnO膜的标准化膜厚范围，由此可以使每一根电极指的反射系数达到0.1以上。
而且，在由层叠金属膜构成的IDT电极的平均密度和上述的表9所示的平均密度不一致的情况下，只要用表9中最为接近的平均密度时的组合代替即可。例如，设由Ta、Pt、W、Au或Mo构成的五层金属膜的厚度分别为a、b、c、d、e，设各金属膜的密度为ρ(Ta)、ρ(Pt)、ρ(W)、ρ(Au)、ρ(Mo)，那么，平均密度ρav成为{a×ρ(Ta)+b×ρ(Pt)+c×ρ(W)+d×ρ(Au)+e×ρ(Mo)}/(a+b+c+d+e)。总厚度t为：t＝a+b+c+d+e。
上述标准化膜厚a～e分别为0.01、0.02、0.03、0.04及0.05时，ρav＝(2455.68)/0.15＝16371.2kg/m3。该值与Ta的密度ρ(Ta)最为接近，因此，只要用表9中的平均密度为16678kg/m3时的组合代替，就可以将反射系数提高到大约0.1以上。
另外，本发明的声表面波装置不限定于谐振器型，纵向耦合型等各种谐振器型的声表面波滤波器及单口型(1ポ一ト)声表面波谐振器等都可以应用本发明。
另外，由ZnO构成的压电膜的凸部的截面形状不限定于图1(a)的形状，例如也可以为梯形状。

Claims (7)

1、一种声表面波装置，具有：
由欧拉角为0°±5°、0°～140°、0°±40°的水晶构成的压电基板、
形成于所述压电基板上且具有多根电极指的IDT电极、
以覆盖所述IDT电极的方式形成于所述压电基板上且由c轴取向的ZnO构成的压电膜，
其中，在所述压电膜的表面形成有与所述IDT电极的厚度对应的凸部，并利用瑞利波作为声表面波，所述声表面波装置的特征在于，
所述IDT电极由以选自Al、Au、Ta、W、Pt、Cu、Ni及Mo组成的组中的至少一种金属为主体的金属材料构成，当设定声表面波的波长λ时，在所述IDT电极中作为主体的金属、所述IDT电极的按照声表面波的波长标准化后的标准化膜厚、所述压电膜的按照声表面波的波长标准化后的标准化膜厚被设定在下述的表1所示的各组合的范围内，
[表1]
 作为IDT电极的主体的金属   IDT电极标准化膜厚   ZnO标准化膜厚   Al   0.02≤h/λ≤0.2   0.03≤h/λ≤0.3   Au   0.005≤h/λ≤0.2   0.03≤h/λ≤0.3   Ta   0.005≤h/λ≤0.2   0.03≤h/λ≤0.3   W   0.005≤h/λ≤0.2   0.03≤h/λ≤0.3   Pt   0.005≤h/λ≤0.2   0.03≤h/λ≤0.3   Cu   0.02≤h/λ≤0.2   0.03≤h/λ≤0.3   Ni   0.02≤h/λ≤0.2   0.03≤h/λ≤0.3   Mo   0.01≤h/λ≤0.2   0.03≤h/λ≤0.3
。
2、如权利要求1所述的声表面波装置，其特征在于，
作为所述IDT电极的主体的金属、所述IDT电极的按照声表面波的波长λ标准化后的标准化膜厚、所述压电膜的按照声表面波的波长λ标准化后的标准化膜厚在下述的表2所示的各组合的范围内，
[表2]
 作为IDT电极的主体的金属   IDT电极标准化膜厚   ZnO标准化膜厚   Al   0.06≤h/λ≤0.2   0.03≤h/λ≤0.3   Au   0.02≤h/λ≤0.2   0.03≤h/λ≤0.3   Ta   0.04≤h/λ≤0.2   0.03≤h/λ≤0.3   W   0.04≤h/λ≤0.2   0.03≤h/λ≤0.3   Pt   0.02≤h/λ≤0.2   0.03≤h/λ≤0.3   Cu   0.06≤h/λ≤0.2   0.03≤h/λ≤0.2   Ni   0.06≤h/λ≤0.2   0.03≤h/λ≤0.2   Mo   0.06≤h/λ≤0.2   0.03≤h/λ≤0.2
。
3、如权利要求1所述的声表面波装置，其特征在于，
作为所述IDT电极的主体的金属、所述IDT电极的按照声表面波的波长λ标准化后的标准化膜厚、所述压电膜的按照声表面波的波长λ标准化后的标准化膜厚在下述的表3所示的各组合的范围内，
[表3]
 作为IDT电极的主体的金属   IDT电极标准化膜厚   ZnO标准化膜厚   Al   0.1≤h/λ≤0.075   0.03≤h/λ≤0.3   Au   0.06≤h/λ≤0.075   0.03≤h/λ≤0.3   Ta   0.06≤h/λ≤0.075   0.03≤h/λ≤0.3   W   0.06≤h/λ≤0.075   0.03≤h/λ≤0.3   Pt   0.06≤h/λ≤0.075   0.03≤h/λ≤0.3   Cu   0.06≤h/λ≤0.075   0.03≤h/λ≤0.1   Ni   0.06≤h/λ≤0.075   0.03≤h/λ≤0.1   Mo   0.06≤h/λ≤0.075   0.03≤h/λ≤0.1
。
4、如权利要求1～3中任一项所述的声表面波装置，其特征在于，
由所属水晶构成的压电基板的欧拉角在0°±5°、105°～140°、0°±40°的范围内。
5、如权利要求1～4中任一项所述的声表面波装置，其特征在于，
所述金属材料为选自Al、Au、Ta、W、Pt、Cu、Ni及Mo组成的组中的至少一种金属或以该金属为主成分的合金。
6、如权利要求1～5中任一项所述的声表面波装置，其特征在于，
所述金属材料为由将多个金属膜层叠而成的层叠金属膜构成，
层叠金属膜整体的主要成分为选自Al、Au、Ta、W、Pt、Cu、Ni及Mo组成的组中的至少一种金属或以该金属为主成分的合金。
7、一种声表面波装置，具有：
由欧拉角为0°±5°、105°～140°、0°±40°的水晶构成的压电基板、
形成于所述压电基板上且具有多根电极指的IDT电极、
以覆盖所述IDT电极的方式形成于所述压电基板上且由c轴取向的ZnO构成的压电膜，
其中，在所述压电膜的表面形成有与所述IDT电极的厚度对应的凸部，并利用瑞利波作为声表面波，所述声表面波装置的特征在于，
所述IDT电极由选自Al、Au、Ta、W、Pt、Cu、Ni及Mo组成的组中的多种金属的层叠金属膜构成，
当设定用构成所述层叠金属膜的各金属膜的膜厚T的总和去除构成所述层叠金属膜的各金属膜的膜厚T和构成各金属膜的金属的密度的乘积的总和的商作为平均密度，且设定弹性边界波的波长为λ时，所述平均密度、所述IDT电极的标准化膜厚及所述ZnO膜的标准化膜厚在下述的表4所示的各组合的范围内，
[表4]
  平均密度(Kg/m3)   IDT电极标准化膜厚   ZnO标准化膜厚   2699   0.1≤h/λ≤0.075   0.03≤h/λ≤0.3   8845   0.06≤h/λ≤0.075   0.03≤h/λ≤0.1   8930   0.06≤h/λ≤0.075   0.03≤h/λ≤0.1   10219   0.06≤h/λ≤0.075   0.03≤h/λ≤0.1   16678   0.06≤h/λ≤0.075   0.03≤h/λ≤0.3   19265   0.06≤h/λ≤0.075   0.03≤h/λ≤0.3   19300   0.06≤h/λ≤0.075   0.03≤h/λ≤0.3   21400   0.06≤h/λ≤0.075   0.03≤h/λ≤0.3
。
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