DE112017005984T5 - Akustische Wellenvorrichtungen - Google Patents

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Abstract

Es wird eine akustische Wellenvorrichtung vorgestellt, die einen besseren TCF aufweist und einen Resonator Q Wert oder ein Impedanzverhältnis verbessern kann. Die akustische Wellenvorrichtung beinhaltet ein Substrat (11), das 70 Massen-% oder mehr Siliziumdioxid (SiO) enthält, einen piezoelektrischen Dünnfilm (12), der LiTaO-Kristall oder LiNbO-Kristall beinhaltet und auf dem Substrat (11) angeordnet ist, und eine interdigitale Wandlerelektrode (13), die in Kontakt mit dem piezoelektrischen Dünnfilm (12) angeordnet ist.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine akustische Wellenvorrichtung (auch als Akustikwellenvorrichtung bezeichnet).
  • Hintergrund der Erfindung
  • In den vergangenen Jahren haben sich Mobiltelefone und Smartphones durchgesetzt, und so viele Bänder wie fast fünfzig sind bei 2,4 GHz oder niedriger zusammengefasst worden, so dass benachbarte Bänder sehr eng voneinander entfernt sind. Dementsprechend besteht ein großer Bedarf an Filtern und Duplexern mit steilen Frequenzeigenschaften und besseren Temperatureigenschaften, damit sich das benachbarte Band nicht gegenseitig stört. Darüber hinaus besteht ein Bedarf an Resonatoren mit größeren Impedanzverhältnissen und höheren Qs (Gütefaktoren), um derartige Filter und Duplexer mit steilen Frequenzeigenschaften zu realisieren. Hier wirkt Q, ein Parameter, der die Steilheit eines Filters angibt, nicht nur auf die Steilheit, sondern auch auf die Einfügungsdämpfung (auch als Einfügedämpfung bezeichnet) des Filters. Je höher der Q-Wert wird, desto geringer kann die Einfügedämpfung werden und der Batterieverbrauch für Mobiltelefone und Smartphones kann reduziert werden. Daher müssen derartige Filter eine bessere Einfügungsdämpfung, eine bessere Temperaturcharakteristik und eine größere Steilheit aufweisen, und die Resonatoren müssen höhere Qs und größere Impedanzverhältnisse aufweisen. Es sei darauf hingewiesen, dass die Werte von Qs proportional zu den Impedanzverhältnissen und umgekehrt proportional zu den Bandbreiten sind, so dass in einem Fall, bei dem die Bandbreiten im Wesentlichen gleich sind, der Q und das Impedanzverhältnis in einem proportionalen Verhältnis stehen.
  • Die Bandbreite eines akustischen Oberflächenwellenfilters (SAW) hängt vom elektromechanischen Kopplungskoeffizienten (Koppelfaktor) eines im SAW-Filter verwendeten piezoelektrischen Substrats ab. Dementsprechend wurde eine größere Anzahl von piezoelektrischen Substraten, die jeweils aus einem LT (LiTaO3-Kristall) oder einem LN (LiNbO3-Kristall) mit einem für die Bandbreite des Filters erforderlichen Kopplungsfaktor gebildet sind, herkömmlicherweise verwendet. Diese Substrate können jedoch einen thermischen Frequenzkoeffizienten (TCFs) von -40 ppm/°C bis -120 ppm/°C aufweisen, der nicht als günstig angesehen werden kann. Es sei darauf hingewiesen, dass eine theoretische Formel für einen thermischen Frequenzkoeffizienten (TCF) wie folgt definiert werden kann: T C F = ( V ( 35 ° C ) V ( 15 ° C ) ) 20 × ( V ( 25 ° C ) ) − α
    Figure DE112017005984T5_0001
    wobei α = ein linearer Ausdehungskoeffizient
    und V(T) eine Erregungsphasengeschwindigkeit ist. Weiterhin kann eine tatsächliche Messung TCF = (f(45°C) - f(25°C))/(20 × f(25°C)) anzeigen, wobei f(T) eine gemessene Frequenz ist, und eine Resonanzfrequenz und/oder Antiresonanzfrequenz für einen Resonator gemessen werden kann, während eine Mittenfrequenz für ein Filter gemessen werden kann. Es sei darauf hingewiesen, dass, wenn eine Frequenz tatsächlich gemessen, aber nicht linear verändert wird, eine maximale Frequenzvariation innerhalb des gemessenen Temperaturbereichs durch den gemessenen Temperaturbereich dividiert werden kann, um eine Frequenzvariation pro Grad zu erhalten.
  • Um einen erforderlichen Kopplungsfaktor und einen besseren TCF zu erhalten, haben die vorliegenden Erfinder und dergleichen deshalb ein akustisches Oberflächenfilter entwickelt, das hergestellt wird, indem zunächst ein LT/LN-Substrat mit einem negativen TCF mit einem SiO2-Dünnfilm mit einem positiven TCF zu einer SiO2-Dünnfilm/Hochdichteelektroden/LT- oder LN-Substratstruktur kombiniert und dann Vorsprünge auf dem von der Elektrode stammenden SiO2-Dünnfilm entfernt werden, um die Oberfläche zu planarisieren (z.B. siehe Nicht-Patent-Literatur 1). Diese Struktur kann zu einem TCF von -10 ppm/°C führen, was relativ besser ist, und ferner zu einer Charakteristik wie einem Impedanzverhältnis und einem Q, das dem eines einzelnen LT/LN-Substrats entspricht. Das Impedanzverhältnis und der Q-Wert dieses Resonators können etwa 60 dB bzw. 800 betragen.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass ein Quarzsubstrat einen besseren thermischen Frequenzkoeffizienten hat; sein Koppelfaktor, der eine piezoelektrische Art anzeigt, kann jedoch kleiner sein und würde nicht den Bandbreitenbedarf des Filters decken, das für ein Smartphone oder Mobiltelefon erforderlich ist. Weiterhin kann nach einem Filter mit einer Volumenwelle eines AIN (Aluminiumnitrid)-Films der Q Wert des Resonators 2000 sein, was in der Filtercharakteristik steiler sein kann als bei einem SAW-Filter, während der thermische Frequenzkoeffizient -30 ppm/°C betragen kann, was möglicherweise nicht so günstig ist.
  • Literaturverzeichnis
  • Nicht- Patentliteratur
  • Nicht-Patentliteratur 1: Michio Kadota, Takeshi Nakao, Kenji Nishiyama, Norio Taniguchi und Toshiyuki Fuyutsume, „“Small Surface Acoustic Wave Duplexer Having Good Temperature Characteristics“, Institute of Electronics, Information and Communication Engineers (IEICE), TRANSACTIONS A, 2013, Vol. J96-A, Nr. 6, S. 301-3088
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Technisches Problem
  • Das in der Nicht-Patentliteratur 1 beschriebene akustische Wellenfilter kann zu einem relativ besseren TCF führen; jedoch bestanden Probleme, dass die Größe des Q und des Impedanzverhältnisses seines Resonators denen eines einzelnen LT- oder LN-Substrats ähnlich sind und die Steilheit der Frequenzkennlinie bei weitem nicht ausreichend war, da der SiO2-Dünnfilm ein polykristalliner Film mit Säulenstruktur ist.
  • Die vorliegende Erfindung wurde angesichts derartiger Probleme durchgeführt und hat die Aufgabe, eine akustische Wellenvorrichtung bereitzustellen, die einen besseren TCF aufweist und das Q und Impedanzverhältnis seines Resonators verbessern kann.
  • Lösung des Problems
  • Um die vorstehend beschriebene Aufgabe zu lösen, kann eine akustische Wellenvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung eine akustische Wellenvorrichtung unter Verwendung einer akustischen Oberflächenwelle sein, wobei die akustische Wellenvorrichtung ein Substrat mit 70 Massen-% oder mehr Siliziumdioxid (SiO2), einen piezoelektrischen Dünnfilm, der aus LiTaO3- oder LiNbO3-Kristall gebildet und auf dem Substrat angeordnet ist, und eine interdigitale Wandlerelektrode, die in Kontakt mit dem piezoelektrischen Dünnfilm angeordnet ist, in der der piezoelektrische Dünnfilm eine piezoelektrische dünne Platte beinhalten kann, beinhaltet.
  • In einer akustischen Wellenvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann das Substrat vorzugsweise eine Scherwellen-Phasengeschwindigkeit einer Massen- oder Volumenwelle im Bereich von 3.400 m/s bis 4.800 m/s aufweisen, die nahe der Scherwellengeschwindigkeit von LT oder LN liegt. Die meisten dieser Substrate sind isotrop und nicht anisotrop in den x-, y- und z-Achsen, während ein Quarzsubstrat, das ein piezoelektrischer Einkristall ist, anisotrop sein kann und eine andere Eigenschaft aufweisen kann. Aus diesem Grund ist es bei Verwendung eines derartigen Quarzsubstrats vorzuziehen, das Quarzsubstrat so zu konfigurieren, dass die Phasengeschwindigkeit der sich entlang des Quarzsubstrats ausbreitenden akustischen Oberflächenwelle größer ist als die Phasengeschwindigkeit der sich entlang des piezoelektrischen Dünnfilms ausbreitenden akustischen Oberflächenwelle. Darüber hinaus kann die Differenz zwischen den Phasengeschwindigkeiten vorzugsweise 300 m/s oder mehr und mehr bevorzugt 600 m/s oder mehr betragen. Weiterhin kann in einer akustischen Wellenvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung die akustische Oberflächenwelle vorzugsweise eine akustische Leckoberflächenwelle (Leaky Surface Acoustic Wave; LSAW) sein. Darüber hinaus kann eine SH (Shear Horizontal; Scher-horizontale) Komponente der LSAW vorzugsweise 50% oder größer und vorzugsweise 65% oder größer sein. Weiterhin kann die akustische Oberflächenwelle eine S-Welle mit einer Phasengeschwindigkeit von 4.500 m/s oder mehr sein. Es sei darauf hingewiesen, dass, ob die verwendete akustische Oberflächenwelle eine akustische Leckoberflächenwelle ist oder nicht, theoretisch durch die Euler-Winkel des Substrats bestimmt werden kann.
  • Ein Substrat, das 70 Massen-% oder mehr Siliziumdioxid (SiO2) enthält, kann zu einem positiven TCF für eine akustische Oberflächenwelle (SAW) führen. So kann in einer akustischen Wellenvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung durch die Anordnung eines piezoelektrischen Dünnfilms, der aus LiTaO3 (LT) oder LiNbO3 (LN) Kristall mit einem negativen TCF auf einem Substrat mit einem positiven TCF gebildet ist, ein besserer TCF nahe Null ppm/°C ermöglicht werden. Weiterhin kann die Konfiguration des piezoelektrischen Dünnfilms, der aus LT oder LN gebildet ist, so dass er Euler-Winkel zum Anregen einer akustischen Leckoberflächenwelle (LSAW) aufweist, während die Konfiguration des piezoelektrischen Substrats so vorgenommen wird, dass es Euler-Winkel für eine Phasengeschwindigkeit ähnlich oder größer als die für die LSAW von LT oder LN aktivierte Phasengeschwindigkeit aufweist, es ermöglichen, einen LSAW-Modus ohne Leckkomponente in dem piezoelektrischen Dünnfilm zu verwenden. Dementsprechend kann beispielsweise ein Impedanzverhältnis von 15 bis 20 dB größer als die Charakteristik eines LT- oder LN-Einzelsubstrats erreicht werden. Darüber hinaus kann dieses Impedanzverhältnis bei gleichen Bandbreiten dem 6-fachen bis 10-fachen in Q entsprechen und somit zu hervorragenden Steilheits- und Einfügungsdämpfungseigenschaften führen. Darüber hinaus kann der Koppelfaktor so konfiguriert werden, dass er größer ist als derjenige der piezoelektrischen Dünnfilm selbst, obwohl der Unterschied klein sein kann.
  • Die akustische Wellenvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung kann eine geerdete Shunt-Elektrode (Nebenschlusselektrode) und/oder einen isolierenden Verbindungsfilm zwischen dem Substrat und dem piezoelektrischen Dünnfilm beinhalten. In diesem Fall kann die Vorrichtung eine Struktur aufweisen, wie beispielsweise: eine interdigitale Wandlerelektrode/piezoelektrische Dünnfilm-/Substratstruktur; eine interdigitale Wandlerelektrode/piezoelektrische Dünnfilm-/Bondierfilm/Substratstruktur; eine interdigitale Wandlerelektrode/piezoelektrische Dünnfilm-/Shunt-Elektrode/Substratstruktur; eine interdigitale Wandlerelektrode/piezoelektrische Dünnfilm/Shunt-Elektrode/Bondierfilm/Substratstruktur; oder eine interdigitale Wandlerelektrode/piezoelektrische Dünnfilm/Bondierfilm/Shunt-Elektrode/Substratstruktur. In diesem Fall kann die Vorrichtung einen besseren TCF und ein höheres Q- und Impedanzverhältnis erreichen, ohne ihre überlegenen Eigenschaften zu verlieren, selbst wenn sie eine Shunt-Elektrode oder einen Bondierfilm (Bondungsfilm) beinhaltet. Insbesondere bei einer Shunt-Elektrode kann der Koppelfaktor erhöht und der Ausbreitungsverlust der akustischen Leckoberflächenwelle reduziert werden. Es sei darauf hingewiesen, dass der Bondierfilm vorzugsweise keine Schallabsorption aufweisen kann und aus einem harten Material gebildet sein kann. So kann beispielsweise der Bondierfilm aus einem Si-Film oder SiO2-Film gebildet werden.
  • In der akustischen Wellenvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann die interdigitale Wandlerelektrode konfiguriert sein, um mindestens einen unteren Abschnitt in den piezoelektrischen Dünnfilm eingebettet zu haben und/oder um mindestens einen oberen Abschnitt zu haben, der aus dem piezoelektrischen Dünnfilm herausragt. In diesem Fall kann die Vorrichtung bessere Eigenschaften aufweisen und ein höheres Impedanzverhältnis auch in jeder Struktur erreichen. Insbesondere in einer Struktur, bei der der gesamte Abschnitt oder der untere Abschnitt der interdigitalen Wandlerelektrode in den piezoelektrischen Dünnfilm eingebettet ist, kann die Phasengeschwindigkeit schneller und damit für höhere Frequenzen vorteilhaft werden. Es sei darauf hingeweisen, dass in diesem Fall ein elektrischer Nebenschluss zwischen dem piezoelektrischen Dünnfilm und dem Substrat bestehen kann.
  • In einer akustischen Wellenvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung kann das Substrat vorzugsweise 80 Massen-% oder mehr Siliziumdioxid (SiO2) und vorzugsweise 99 Massen-% oder mehr und weniger als 100 Massen-% enthalten. Das Substrat kann vorzugsweise ein Quarzglas sein, das 100 Massen-% SiO2 enthält und weitaus bevorzugter aus einem Quarzsubstrat gebildet sein, das ein piezoelektrischer Einkristall ist. Weiterhin kann das Substrat der sich ausbreitenden akustischen Oberflächenwelle eine Phasengeschwindigkeit im Bereich von 3.400 m/s bis 4.800 m/s ermöglichen. Weiterhin kann das Substrat aus einem anderen isotropen Substrat als einem Quarzsubstrat gebildet sein, und der piezoelektrische Dünnfilm kann eine Dicke von 0,001 mm oder mehr und weniger als 0,01 mm aufweisen. Weiterhin kann das Substrat aus einem Quarzsubstrat gebildet sein und der sich ausbreitenden akustischen Oberflächenwelle eine Phasengeschwindigkeit von 4.500 m/s oder mehr, 4.800 m/s oder mehr oder 5.000 m/s oder mehr ermöglichen. Jede dieser Konfigurationen kann hervorragende Eigenschaften aufweisen und zu einem besseren TCF, einem höheren Q und einem besseren Impedanzverhältnis führen. Es sei darauf hingewiesen, dass, da ein Quarzsubstrat einen positiven TCF aufweist, der größer ist als der eines isotropen Substrats, jede Dicke in dem piezoelektrischen Dünnfilm akzeptiert werden kann.
  • Es besteht keine Abhängigkeit von der Ausbreitungsrichtung einer akustischen Welle in einem isotropen Substrat mit Ausnahme eines Quarzsubstrats, während in einem Substrat mit anisotropem Quarz die Eigenschaften des Quarzsubstrats je nach Orientierungswinkel oder Ausbreitungsrichtung (Euler-Winkel) variieren können und es daher wichtig ist, geeignete Euler-Winkel zu wählen. Erstens kann es für eine akustische Welle nach der vorliegenden Erfindung wünschenswert sein, Euler-Winkel so zu wählen, dass der Leistungsflusswinkel (Power Flow Angle; PFA) Null sein kann. Denn wenn die Euler-Winkel stark von Null verschoben sind, kann sich eine akustische Welle in einer Richtung ausbreiten, die schräg zu einer interdigitalen Wandlerelektrode verläuft. Beispielhafte Euler-Winkel, die es dem PFA ermöglichen, etwa Null aufzuweisen, können (0°±5°, 0°-180°, 40°±12°), (10°±5°, 0°-180°, 42°±8°), (20°±5°, 0°-180°, 50°±8°), (0°±5°, 0°-180°, 0°±5°), (10°±5°, 0°-180°, 0°±5°), (20°±5°, 0°-180°, 0°±5°), (0°±5°, 0°-180°, 90°:t5°), (10°±5°, 0°-180°, 90°±5°), (20°±5°, 0°-180°, 90°±5°) und dazu äquivalente Orientierungswinkel beinhalten.
  • Weiterhin kann das Substrat in einer akustischen Wellenvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung Euler-Winkel wie (0°±5°, 0°-125°, 0°±5°), (0°±5°, 0°-36°, 90°±5°), (0°±5°, 172°-180°, 90°±5°), (0°±5°, 120°-140°, 30°-49°), (0°±5°, 25°-105°, 0°±5°), , (0°±5°, 0°-45°, 15°-35°), (0°±5°, 10°-20°, 60°-70°), (0°±5°, 90°-180°, 30°-45°), (0°±5°, 0°±5°, 85°-95°), (90°±5°, 90°±5°-31°) und (0°±5°, 90°±5°, -3°-3°) aufweisen. Darüber hinaus kann das Substrat Euler-Winkel wie (20°±5°, 120°±10°, 115°±10°), (0°±5°, 90°±5°, 0°±10°), (0°±5°, 90°±5°, 75°±10°), (0°±5°, 0°±5°, 0°±10°) und (0°±5°, 0°±5°, 60°±10°) aufweisen. Diese Fälle können zu einem besseren TCF führen.
  • Weiterhin können die folgenden Phasengeschwindigkeiten, Euler-Winkel und Filmdicken bevorzugt sein, um Eigenschaften von höheren Qs und Impedanzverhältnissen zu erhalten. In einer akustischen Wellenvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann das Substrat die akustische Welle mit einer Phasengeschwindigkeit von 4.500 m/s oder mehr ausbreiten und Euler-Winkel von (0°±5°, 70°-165°, 0°±5°) oder (0°±5°, 95°-155°, 90°±5°) aufweisen. Vorzugsweise kann das Substrat die akustische Welle aufweisen, die sich in einer Phasengeschwindigkeit von 4.800 m/s oder mehr ausbreitet, und kann Euler-Winkel von (0°±5°, 90°-150°, 0°±5°) oder (0°±5°, 103°-140°, 90°±5°) aufweisen und kann ferner bewirken, dass sich die akustische Welle in einer Phasengeschwindigkeit von 5.000 m/s oder mehr ausbreitet, und kann Euler-Winkel von (0°±5°, 100°-140°, 0°±5°) oder (0°±5°, 110°-135°, 90°±5°) aufweisen.
  • Weiterhin kann das Substrat in einer akustischen Wellenvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung Euler-Winkel von (0°±5°, 0°-132°, 0°±5°), (0°±5°, 0°-18°, 0°±5°), (0°±5°, 42°-65°, 0°±5°) oder (0°±5°, 126°-180°, 0°±5°) aufweisen, die einen positiven TCF für eine Rayleigh-Welle oder LSAW bereitstellen können, und der piezoelektrische Dünnfilm kann aus LiTaO2-Kristall gebildet sein und kann Euler-Winkel von (0°±5°, 82°-148°, 0°±5°) aufweisen. In diesem Fall kann das Substrat vorzugsweise Euler-Winkel von (0°±5°, 0°-12°, 0°±5°), (0°±5°, 44°-63°, 0°±5°) oder (0°±5°, 135°-180°, 0°±5°) aufweisen. Weiterhin kann der piezoelektrische Dünnfilm vorzugsweise Euler-Winkel von (0°±5°, 90°-140°, 0±5°) aufweisen. Diese Kombination kann zu einem besonders guten TCF führen.
  • Weiterhin kann das Substrat in einer akustischen Wellenvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung Euler-Winkel von (0°±5°, 0°-42°, 90°±5°), (0°±5°, 170°-190°, 90°±5°), (0°±5°, 0°-45°, 90°±5°), oder (0°±5°, 123°-180°, 90°±5°), die ein positives TCF für einen Rayleigh oder eine LSAW liefern können, und der piezoelektrische Dünnfilm kann aus LiTaO3-Kristall gebildet sein und Euler-Winkel von (0°±5°, 80°-148°, 0°±5°) aufweisen. In diesem Fall kann das Substrat vorzugsweise Euler-Winkel von (0°±5°, 0°-34°, 90°±5°) oder (0°±5°, 126°-180°, 90°±5°) aufweisen. Weiterhin kann der piezoelektrische Dünnfilm vorzugsweise Euler-Winkel von (0°±5°, 90°-140°, 0°, 0°±5°), bevorzugter von (0°±5°, 95°-143°, 0°±5°) und ferner bevorzugter von (0°±5°, 103°-125°, 0°±5°) aufweisen.
  • Weiterhin kann das Substrat in einer akustischen Wellenvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung Euler-Winkel mit einer hohen Phasengeschwindigkeit LSAW von (1°-39°, 100°-150°, 0°-20° oder 70°-120° oder 160°-180°) aufweisen, und der piezoelektrische Dünnfilm kann aus LiTaO3-Kristall gebildet sein und Euler-Winkel von (0°±5°, 80°-148°, 0°±5°) haben. Darüber hinaus kann das Substrat Euler-Winkel mit einer schnellen Scherwelle mit hoher Phasengeschwindigkeit von etwa 5.000 m/s (20°±5°, 120°±10°, 115°±10°), (0°±5°, 90°±5°, 0°±10°), (0°±5°, 90°, 75°±10°), (0°±5°, 0°, 0°±10°) oder (0°±5°, 0°, 60°±10°) aufweisen.
  • Weiterhin kann das Substrat in einer akustischen Wellenvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung Euler-Winkel von (0°±5°, 0°-23°, 0°±5°), (0°±5°, 32°-69°, 0°±5°), (0°±5°, 118°-180°, 0°±5°), (0°±5°, 0°-62°, 90°±5°), (0°±5°, 118°-180°, 90°±5°), (0°±5°, 0°-72°, 30°-60°) oder (0°±5°, 117°-180°, 30°-60°) aufweisen, und der piezoelektrische Dünnfilm kann aus LiTaO3-Kristall gebildet sein und Euler-Winkel von (0°±5°, 80°-148°, 0°±5°) aufweisen. In diesem Fall können die Euler-Winkel des Substrats vorzugsweise (0°±5°, 0°-12°, 0°±5°), (0°±5°, 37°-66°, 0°±5°), (0°±5°, 132°-180°, 0°±5°), (0°±5°, 0°-50°, 90°±5°), (0°±5°, 126°-180°, 90°±5°), (0°±5°, 0°-17°, 30°-60°), (0°±5°, 35°-67°, 30°-60°), oder (0°±5°, 123°-180°, 30°-60°) sein.
  • Weiterhin kann in einer akustischen Wellenvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung der piezoelektrische Dünnfilm aus LiTaO3-Kristall gebildet sein und Euler-Winkel von (90°±5°, 90°±5°, 33°-55°) oder (90°±5°, 90°±5°, 125°-155°) aufweisen. Weiterhin kann der piezoelektrische Dünnfilm aus LiNbO3-Kristall gebildet sein und Euler-Winkel von (90°±5°, 90°±5°, 38°-65°) oder (90°±5°, 90°±5°, 118°-140°) aufweisen.
  • Weiterhin kann in einer akustischen Wellenvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung der piezoelektrische Dünnfilm aus einem LiTaO3-Kristall gebildet sein und eine Dicke zwischen dem 0,001-fachen und dem 2-fachen der Wellenlänge der akustischen Welle aufweisen. In diesem Fall kann die Dicke des piezoelektrischen Dünnfilms vorzugsweise zwischen dem 0,01- und 0,6-fachen der Wellenlänge der akustischen Welle, weiter vorzugsweise zwischen dem 0,02- und 0,6-fachen, weitaus bevorzugter zwischen dem 0,03- und 0,4-fachen oder noch viel bevorzugter zwischen dem 0,3- und 0,3-fachen liegen.
  • Weiterhin kann das Substrat in einer akustischen Wellenvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung Euler-Winkel von (0°±5°, 0°-132°, 0°±5°), (0°±5°, 0°-18°, 0°±5°), (0°±5°, 42°-65°, 0°±5°) oder (0°±5°, 126°-180°, 0°±5°) aufweisen, die einen positives TCF für eine Rayleigh-Welle oder LSAW bereitstellen können, und der piezoelektrische Dünnfilm kann aus LiNbO3-Kristall gebildet sein und Euler-Winkel von (0°±5°, 75°-165°, 0°±5°) aufweisen, und kann vorzugsweise Euler-Winkel von (0°±5°, 100°-160°, 0°±5°) aufweisen. In diesem Fall kann das Substrat vorzugsweise Euler-Winkel von (0°±5°, 0°-12°, 0°±5°), (0°±5°, 44°-63°, 0°±5°) oder (0°±5°, 135°-180°, 0°±5°) aufweisen. Weiterhin kann in diesem Fall der piezoelektrische Dünnfilm vorzugsweise eine Dicke zwischen dem 0,001-fachen und dem 2-fachen der Wellenlänge der akustischen Oberflächenwelle, vorzugsweise zwischen dem 0,01-fachen und dem 0,6-fachen, viel bevorzugter zwischen dem 0,012-fachen und dem 0,6-fachen, noch viel bevorzugter zwischen dem 0,02-fachen und dem 0,5-fachen, oder aber noch viel bevorzugter zwischen dem 0,03-fachen und dem 0,33-fachen aufweisen.
  • Weiterhin kann das Substrat in einer akustischen Wellenvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung Euler-Winkel von (0°±5°, 0°-42°, 90°±5°), (0°±5°, 90°-155°, 90°±5°), (0°±5°, 0°-45°, 90°±5°) aufweisen, oder (0°±5°, 123°-180°, 90°±5°), die einen positiven TCF für eine Rayleigh-Welle oder ein LSAW bereitstellen können, und der piezoelektrische Dünnfilm kann aus LiNbO3-Kristall gebildet sein und Euler-Winkel von (0°±5°, 70°-170°, 0°±5°) aufweisen. In diesem Fall kann das Substrat vorzugsweise Euler-Winkel von (0°±5°, 0°-34°, 90°±5°) oder (0°±5°, 126°-180°, 90°±5°) aufweisen. Weiterhin kann in diesem Fall der piezoelektrische Dünnfilm vorzugsweise eine Dicke zwischen dem 0,001-fachen und dem 2-fachen der Wellenlänge der akustischen Oberflächenwelle, vorzugsweise zwischen dem 0,01-fachen und dem 0,5-fachen, viel bevorzugter zwischen dem 0,02-fachen und dem 0,33-fachen, noch viel bevorzugter zwischen dem 0,06-fachen und dem 0,3-fachen aufweisen.
  • Weiterhin kann das Substrat in einer akustischen Wellenvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung Euler-Winkel von (1°-39°, 100°-150°, 0°-20° oder 70°-120° oder 160°-180°) aufweisen, und der piezoelektrische Dünnfilm kann aus LiNbO3-Kristall gebildet sein und Euler-Winkel von (0°±5°, 95°-160°, 0°±5°) aufweisen. Weiterhin kann das Substrat in einer akustischen Wellenvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung Euler-Winkel von (1°-39°, 70°-150°, 0°-20° oder 70°-120° oder 160°-180°) aufweisen, und der piezoelektrische Dünnfilm kann aus LiNbO3-Kristall gebildet sein und Euler-Winkel von (0°±5°, 25°-51°, 0°±5°) aufweisen.
  • Weiterhin kann das Substrat in einer akustischen Wellenvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung Euler-Winkel von (0°±5°, 90°-178°, 0°±5°) oder (0°±5°, 80°-160°, 90°±5°) aufweisen, und der piezoelektrische Dünnfilm kann aus LiNbO3-Kristall gebildet sein und Euler-Winkel zum Anregen einer Rayleigh-Welle von (0°±5°, 35°-70°, 0°±5°), vorzugsweise (0°±5°, 45°-63°, 0°±5°), oder weiter vorzugsweise (0°±5°, 48°-60°, 0°±5°) aufweisen. Weiterhin kann in diesem Fall das Substrat, das einen positiven TCF für eine LSAW- und eine Rayleigh-Welle bereitstellt, vorzugsweise Euler-Winkel von (0°±5°, 90°-178°, 0°±5°) oder (0°±5°, 125°-160°, 90°±5°) aufweisen.
  • Weiterhin kann das Substrat in einer akustischen Wellenvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung Euler-Winkel von (0°±5°, 0°-16°, 0°±5°), (0°±5°, 42°-64°, 0°±5°), (0°±5°, 138°-180°, 0°±5°), (0°±5°, 0°-30°, 90°±5°), (0°±5°, 130°-180°, 90°±5°), (0°±5°, 0°-28°, 30°-60°), (0°±5°, 42°-70°, 30°-60°), oder (0°±5°, 132°-180°, 30°-60°) aufweisen, und der piezoelektrische Dünnfilm kann aus LiNbO3-Kristall gebildet sein und Euler-Winkel von (0°±5°, 75°-165°, 0°±5°), oder weiter vorzugsweise (0°±5°, 90°-160°, 0°±5°) aufweisen. In diesem Fall können die Euler-Winkel des Substrats mehr vorzugsweise (0°±5°, 43°-61°, 0°±5°), (0°±5°, 147°-180°, 0°±5°), (0°±5°, 0°-15°, 90°±5°), (0°±5°, 134°-180°, 90°±5°), (0°±5°, 0°-23°, 30°-60°), (0°±5°, 43°-67°, 30°-60°), oder (0°±5°, 137°-180°, 30°-60°) sein.
  • Weiterhin kann das Substrat in einer akustischen Wellenvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung Euler-Winkel von (0°±5°, 32°-118°, 0°±5°), (0°±5°, 0°-30°, 90°±5°), (0°±5°, 173°-180°, 90°±5°), oder (0°±5°, 0°-142°, 30°-60°) aufweisen, und der piezoelektrische Dünnfilm kann aus LiNbO3-Kristall gebildet sein und Euler-Winkel von (0°±5°, 35°-70°, 0°±5°) oder vorzugsweise (0°±5°, 45°-63°, 0°±5°) aufweisen. In diesem Fall können die Euler-Winkel des Substrats vorzugsweise (0°±5°, 40°-102°, 0°±5°), (0°±5°, 0°-17°, 90°±5°), (0°±5°, 175°-180°, 90°±5°) oder (0°±5°, 13°-130°, 30°-60°) sein.
  • Darüber hinaus kann in einer akustischen Wellenvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung eine zu verwendende akustische Oberflächenwelle entweder in einem Grund- oder 0-Mode oder in einem Mode höherer Ordnung sein. In einem Fall, bei dem ein Mode höherer Ordnung verwendet wird, kann ein piezoelektrischer Dünnfilm vorzugsweise eine Dicke zwischen dem 0,35-fachen und dem 9,3-fachen der Wellenlänge einer akustischen Oberflächenwelle aufweisen. Weiterhin kann in einem Fall, in dem eine Shunt-Elektrode zwischen einem Substrat und einem piezoelektrischen Dünnfilm vorgesehen ist, der piezoelektrische Dünnfilm eine Dicke zwischen dem 0,5- und 9-fachen der Wellenlänge einer akustischen Oberflächenwelle aufweisen. In diesen Fällen kann ein höheres Impedanzverhältnis erreicht werden.
  • Hier sind die Euler-Winkel (φ, θ, ψ) im Rechtssystem und stellen eine Schnittfläche des Substrats oder des piezoelektrischen Dünnfilms und eine Ausbreitungsrichtung der akustischen Oberflächenwelle dar. Mit anderen Worten, für die Kristallachsen X, Y und Z des Kristalls oder LT oder LN, die das Substrat bilden, kann eine X'-Achse erhalten werden, indem φ die X-Achse im Gegenuhrzeigersinn um die Z-Achse als Drehachse φ-gedreht wird. Als nächstes kann eine Z'-Achse erhalten werden, indem die Z-Achse im Gegenuhrzeigersinn um die X'-Achse als Drehwinkel θ-gedreht wird. Dann wird die Z'-Achse als normale Linie definiert und eine Ebene mit der X'-Achse wird als Schnittfläche des Substrats oder der piezoelektrischen Dünnfilm definiert. Weiterhin wird eine Richtung, die durch ψ-Drehen der X'-Achse im Gegenuhrzeigersinn um die Z'-Achse als Drehachse erhalten wird, als Ausbreitungsrichtung einer akustischen Oberflächenwelle definiert. Weiterhin führen diese Drehungen zur Bewegung der Y-Achse und stellen eine Achse bereit, die als Y'-Achse senkrecht zur X'-Achse und zur Z'-Achse definiert ist.
  • Gemäß diesen Definitionen der Euler-Winkel kann eine Ausbreitung mit 40°-Drehung-Y-Platte-X-Richtung als Euler-Winkel von (0°, 130°, 0°) ausgedrückt werden und eine Ausbreitung mit 40°-Drehung-Y-Platte-90°-X-Richtung kann beispielsweise als Euler-Winkel von (0°, 130°, 90°) ausgedrückt werden.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass in einer akustischen Wellenvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung das Substrat und der piezoelektrische Dünnfilm nicht nur die oben beschriebenen Euler-Winkel aufweisen können, sondern auch kristallographisch äquivalente Euler-Winkel aufweisen. Auch in diesem Fall kann ein besserer TCF und eine Charakteristik mit höherem Q und Impedanzverhältnis erreicht werden. Wenn das Substrat oder der piezoelektrische Dünnfilm bei gewünschten Euler-Winkeln ausgeschnitten wird, kann für jede Komponente der Euler-Winkel ein Fehler von maximal etwa ±0,5° enthalten sein. Die Form eines IDT kann einen Fehler von etwa ±3° für die Ausbreitungsrichtung ψ beinhalten. Die Eigenschaften der akustischen Welle beinhalten im Wesentlichen keine charakteristische Differenz, die durch eine Verschiebung von etwa ±5° für φ und ψ Komponenten der Euler-Winkel verursacht wird (φ, θ, ψ).
  • Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
  • Nach der vorliegenden Erfindung kann es möglich sein, eine akustische Wellenvorrichtung bereitzustellen, die einen besseren TCF aufweist und es einem Resonator ermöglicht, ein Q- und Impedanzverhältnis aufzuweisen.
  • Figurenliste
  • Sofern nicht anders angegeben, kann sich ein Al-IDT auf eine interdigitale Wandlerelektrode beziehen, die eine Aluminiumelektrode mit einer Dicke von 0,08 Wellenlänge beinhaltet. In den Figuren ist folgendes gezeigt:
    • 1(a), 1(b) und 1(c) sind perspektivische Ansichten, die eine herkömmliche akustische Wellenvorrichtung, die ein AI-IDT/piezoelektrisches Substrat aufweist, eine akustische Wellenvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bzw. ein alternatives Beispiel mit einem Bondierfilm (Bindungsfilm) der akustischen Wellenvorrichtung der vorliegenden Erfindung besteht, darstellen;
    • 2(a) und 2(b) sind Diagramme, die die Frequenzeigenschaften der Impedanz (Z) von einem Al-IDT/(0°, 110°, 0°) LT-Substrat eines herkömmlichen akustischen Wellenresonators bzw. einem AI-IDT/(0°, 132°, 0°) LT-Substrat eines herkömmlichen akustischen Wellenresonators veranschaulichen. In den Diagrammen werden die Frequenzen für das minimale Z und das maximale Z als Resonanzfrequenz (fr) bzw. Antiresonanz (fa) bezeichnet, und die entsprechenden Zs werden als Zr bzw. Za bezeichnet. Die Bandbreite wird als (fa - fa)/fr ausgedrückt und das Impedanzverhältnis wird als 20 x Log (Za/Zr) ausgedrückt;
    • 3(a) und 3(b) sind Diagramme, die die Frequenzeigenschaften der Impedanz (Z) eines akustischen Wellenresonators mit einer Struktur aus einem Al-IDT/(0°, 110°, 0°) LT-Dünnfilm (Dicke von 0,15 Wellenlängen)/(0°, 130°, 90°) Quarzsubstrat und eines akustischen Wellenresonators mit einer Struktur aus einem Al-IDT/(0°, 120°, 0°) LT-Dünnfilm (Dicke von 0,15 Wellenlängen)/(0°, 130°, 0°) Quarzsubstrat darstellen;
    • 4(a) und 4(b) sind Diagramme, die die Frequenzeigenschaften der Impedanz (Z) eines akustischen Wellenresonators mit einer Struktur aus Al-IDT/(0°, 110°, 0°) LT-Dünnfilm (Dicke 0,15 Wellenlänge)/(0°, 130°, 30°) Quarzsubstrat und eines akustischen Wellenresonators mit einer Struktur aus Al-IDT/(0°, 110°, 0°) LT-Dünnfilm (Dicke 0,15 Wellenlänge)/(0°, 130°, 60°) Quarzsubstrat darstellen;
    • 5 ist ein Diagramm, das veranschaulicht, dass die Rayleighwellen- und LSAW-Phasengeschwindigkeiten von einer Ausbreitungsrichtung ψ auf einem (0°, 130°, ψ) Quarzsubstrat abhängen können;
    • 6(a) und 6(b) sind Diagramme, die die Frequenzeigenschaften der Impedanz (Z) eines akustischen Wellenresonators mit einer Struktur aus Al-IDT/(0°, 132°, 0°) LT-Dünnschicht/(110)Si-Substrat und eines akustischen Wellenresonators mit einer Struktur aus Al-IDT/(0°, 132°, 0°) LT-Dünnschicht/c-Saphirsubstrat darstellen;
    • 7(a), 7(b) und 7(c) sind Diagramme, die veranschaulichen, dass Rayleighwellen- und LSAW-Phasengeschwindigkeiten, Rayleighwellen- und LSAW-TCFs und Verschiebungsverhältnisse zwischen einer LSAW-Längswellenverschiebungskomponente U1, einer SH-Komponente U2 bzw. einer Schervertikal- (shear vertikal; SV) Komponente U3 auf einer Substratoberfläche von θ bei einem (0°, θ, 0°) Quarzsubstrat abhängig sein können;
    • 8(a), 8(b) und 8(c) sind Diagramme, die veranschaulichen, dass Rayleighwellen- und LSAW-Phasengeschwindigkeiten, Rayleighwellen- und LSAW-TCFs und Verschiebungsverhältnisse zwischen einer LSAW-Längswellenverschiebungskomponente U1, SH-Komponente U2 und Schervertikal- (SV) Komponente U3 auf einer Substratoberfläche von θ bei einem (0°, θ, 90°) Quarzsubstrat abhängig sein können;
    • 9 ist ein Diagramm, das veranschaulicht, dass die Phasengeschwindigkeiten für verschiedene φs und θs von ψ auf einem (φ, θ, ψ) Quarzsubstrat abhängen können;
    • 10(a), 10(b) und 10(c) sind Diagramme, die veranschaulichen, dass Rayleighwellen- und LSAW-Phasengeschwindigkeiten (die durchgezogene Linie (vf ) und die gestrichelte Linie (vm ) im Diagramm entsprechen den Phasengeschwindigkeiten in einem Fall, bei dem die LT-Substratoberfläche elektrisch offen ist und bei dem das LT-Substrat kurzgeschlossen ist), Rayleighwellen- und LSAW elektromechanische Leitwerte (Koppelfaktoren) bzw. ein LSAW TCF von θ bei einem (0°, θ, 0°) LT-Substrat abhängen können;
    • 11(a) und 11(b) sind Diagramme, die veranschaulichen, dass eine Bandbreite bzw. ein Impedanzverhältnis eines akustischen Wellenresonators mit einer Struktur aus Al-IDT/(0°, θ, 0°) LT-Dünnfilm (0,15 Wellenlängendicke)/(0°, 115°-145°, 0°) Quarzsubstrat von θ abhängig sein kann (θ in jedem Diagramm entspricht θ des Quarzsubstrats);
    • 12(a) und 12(b) sind Diagramme, die veranschaulichen, dass die Impedanzverhältnisse, wenn die Al-Dicke 0,08 Wellenlänge beträgt bzw. wenn die Al-Dicke 0,2 Wellenlänge beträgt, bei einem akustischen Wellenresonator mit einer Struktur aus Al-IDT/(0°, 110°, 0°) LT-Dünnfilm (0,15 Wellenlänge)/(0°, θ, 0°) Quarzsubstrat von θ abhängig sein können (die durchgezogene Linie zeigt eine Eigenschaft ohne Welligkeit und die gestrichelte Linie zeigt eine Eigenschaft mit einer Welligkeit zwischen der Resonanz- und Antiresonanz-Frequenz);
    • 13(a) und 13(b) sind Diagramme, die veranschaulichen, dass eine Bandbreite bzw. ein Impedanzverhältnis eines akustischen Wellenresonators mit Al-IDT/(0°, 110°, 0°) LT-Dünnfilm (0,15 Wellenlängendicke)/(0°, 130°, 0°) Quarzsubstrat von der LT-Filmdicke abhängen kann, wenn die Al-Dicke 0,08 Wellenlänge und 0,2 Wellenlänge beträgt;
    • 14(a) und 14(b) sind Diagramme, die veranschaulichen, dass eine Bandbreite bzw. ein Impedanzverhältnis eines akustischen Wellenresonators mit einer Struktur aus Al-IDT/(0°, θ, 0°) LT-Dünnfilm (0,15 Wellenlängendicke)/(0°, 100°-175°, 90°) Quarzsubstrat von θ abhängig sein kann (θ in jedem Diagramm angegeben entspricht θ des Quarzsubstrats);
    • 15(a) und 15(b) sind Diagramme, die veranschaulichen, dass die Impedanzverhältnisse eines akustischen Wellenresonators mit einer Struktur aus Al-IDT/(0°, 110°, 0°) LT-Dünnschicht/(0°, θ, 90°) Quarzsubstrat, wenn die LT-Dicke 0,15 Wellenlängen beträgt und die Al-Dicke 0,08 Wellenlängen beträgt (15(a)) und wenn die LT-Dicke 0,15 Wellenlängen beträgt und die Al-Dicke 0,1 Wellenlängen und die LT-Dicke 1,25 Wellenlänge und 2 Wellenlänge ist und die Al-Dicke 0,2 Wellenlänge (15(b)) ist, von θ abhängen kann (die durchgezogene Linie zeigt eine Eigenschaft ohne Welligkeit und die gestrichelte Linie zeigt eine Eigenschaft mit einer Welligkeit zwischen der Resonanz- und Antiresonanz-Frequenz), und 15(c) ist ein Diagramm, das eine Frequenzcharakteristik der Impedanz (Z) veranschaulicht, wenn θ = 125,25° am Quarzsubstrat in 15(b) ist;
    • 16(a) und 16(b) sind Diagramme, die veranschaulichen, dass eine Bandbreite bzw. ein Impedanzverhältnis eines akustischen Wellenresonators mit einer Struktur aus Al-IDT/(0°, 110°, 0°) LT-Dünnschicht/(0°, 128°, 90°) Quarzsubstrat von der LT-Schichtdicke abhängen kann, wenn die Al-Dicke 0,08 Wellenlänge und 0,2 Wellenlänge beträgt;
    • 17(a) ist ein Diagramm, das veranschaulicht, dass eine Frequenzkennlinie der Impedanz (Z) eines akustischen Wellenresonators mit einer Struktur aus Al-IDT/(0°, 110°, 0°) LT-Dünnfilm (0,15 Wellenlängendicke)/(0°, 45°, 0°) Quarzsubstrat von der LT-Schichtdicke abhängen kann, und 17(b) ist ein Diagramm, das veranschaulicht, dass Impedanzverhältnisse, wenn die Al-Dicke 0,12 Wellenlänge und 0,2 Wellenlänge beträgt, von der LT-Schichtdicke abhängen können;
    • 18 ist ein Diagramm, das veranschaulicht, dass die Impedanzverhältnisse von akustischen Wellenresonatoren mit Strukturen aus Al-IDT/(0°, 110°, 0°, 0°) LT-Dünnfilm/(20°, 120°, 115°) Quarzsubstrat und Al-IDT/(0°, 110°, 0°) LT-Dünnfilm/(0°, 130°, 0°) Quarzsubstrat von der LT-Schichtdicke abhängen können;
    • 19(a), 19(b) und 19(c) sind Diagramme, die veranschaulichen, dass eine (0°, θLT, 0°) LT-Dünnfilm (0,15 Wellenlängendicke)/(0°, θquartz , 0°) Quarzsubstrat Struktur, eine (0°, θLT, 0°) LT-Dünnfilm (0,15 Wellenlängendicke)/(0°, θquartz , 90°) Quarzsubstrat Struktur und eine (0°, θLT, 0°) LT-Dünnfilm (0,15 Wellenlängendicke)/(0°, θquartz , 30°-60°) Quarzsubstrat - Struktur von θquartz von TCFs abhängen können, wenn θLT = 80°, 125° und 148° ist;
    • 20(a), 20(b) und 20(c) sind Diagramme, die veranschaulichen, dass die Rayleighwellen- und LSAW-Phasengeschwindigkeiten, wenn die Oberfläche des (0°, θ, 0°) LN-Substrats elektrisch offen (Vf) und kurzgeschlossen (Vm) ist, Rayleigh-Welle und LSAW elektromechanische Koppelkoeffizienten (Koppelfaktoren), und Rayleighwellen- bzw. LSAW TCFs von θ abhängig sein können;
    • 21 ist ein Diagramm, das einen Frequenzgang der Impedanz (Z) eines akustischen Wellenresonators mit einer Struktur aus Al-IDT/(0°, 131°, 0°) LN-Dünnfilm (0,15 Wellenlängendicke)/(0°, 115°, 90°) Quarzsubstrat darstellt;
    • 22(a) ist ein Diagramm, das veranschaulicht, dass die Wellenimpedanzverhältnisse von LSAW und Rayleigh eines akustischen Wellenresonators mit einer Struktur aus Al-IDT/(0°, θ, 0°) LN-Dünnfilm (0,15 Wellenlängendicke)/(0°, 130°, 0°) Quarzsubstrat von θ abhängen können, und 22(b) ist ein Diagramm, das veranschaulicht, dass ein LSAW-Impedanzverhältnis eines akustischen Wellenresonators mit einer Struktur aus Al-IDT/(0°, 131°, 0°) LN-Dünnfilm (0,15 Wellenlänge Dicke)/(0°, θ, 0°) Quarzsubstrat, wenn die Al-Dicke 0, 08 Wellenlänge und 0,2 Wellenlänge ist, von θ abhängen können, und dass ein Rayleighwellen-Impedanzverhältnis eines akustischen Wellenresonators mit einer Struktur aus Al-IDT/(0°, 55°, 0°) LN-Dünnfilm (0,15 Wellenlängendicke)/(0°, θ, 0°) Quarzsubstrat von θ abhängen kann, wenn die Al-Dicke 0,08 Wellenlänge beträgt (die durchgezogene Linie zeigt eine Eigenschaft ohne Welligkeit und die gestrichelte Linie zeigt eine Eigenschaft mit einer Welligkeit zwischen der Resonanz- und der Antiresonanz-Frequenz);
    • 23(a) und 23(b) sind Diagramme, die veranschaulichen, dass eine Bandbreite bzw. ein Impedanzverhältnis eines akustischen Wellenresonators mit einer Struktur aus AI-IDT/(0°, 131°, 0°) LT-Dünnfilm/(0°, 130°, 0°) Quarzsubstrat von der LT-Schichtdicke abhängen kann, wenn die Al-Dicke 0,08 Wellenlänge und 0,2 Wellenlänge beträgt;
    • 24(a) ist ein Diagramm, das veranschaulicht, dass die LSAW und Rayleighwellen-Impedanzverhältnisse eines akustischen Wellenresonators mit einer Struktur aus Al-IDT/(0°, θ, 0°) LN-Dünnfilm (0,15 Wellenlängendicke)/(0°, 130°, 90°) Quarzsubstrat von θ abhängig sein können, und 24(b) ist ein Diagramm, das veranschaulicht, dass ein LSAW-Impedanzverhältnis eines akustischen Wellenresonators mit einer Struktur aus Al-IDT/(0°, 131°, 0°) LN-Dünnfilm (0,15 Wellenlängendicke)/(0°, θ, 90°) Quarzsubstrat von θ abhängig sein kann, wenn die Al-Dicke 0,08 Wellenlänge und 0,2 Wellenlänge beträgt, und dass ein Rayleighwellen-Impedanzverhältnis eines akustischen Wellenresonators mit einer Struktur aus Al-IDT/(0°, 38°, 0°) LN-Dünnfilm (0,15 Wellenlänge)/(0°, θ, 90°) Quarzsubstrat von θ abhängig sein kann, wenn die Al-Dicke 0,08 Wellenlänge beträgt (die durchgezogene Linie zeigt eine Eigenschaft ohne Welligkeit und die gestrichelte Linie zeigt eine Eigenschaft mit einer Welligkeit zwischen der Resonanz- und Antiresonanz-Frequenz);
    • 25(a) und 25(b) sind Diagramme, die veranschaulichen, dass eine Bandbreite bzw. ein Impedanzverhältnis eines akustischen Wellenresonators mit einer Struktur aus Al-IDT/(0°, 131°, 0°) LT-Dünnschicht/(0°, 115°, 90°) Quarzsubstrat von der LT-Schichtdicke abhängen kann, wenn die Al-Dicke 0,08 Wellenlänge und 0,2 Wellenlänge beträgt;
    • 26(a), 26(b) und 26(c) sind Diagramme, die veranschaulichen, dass eine (0°, θLN, 0°) LN-Dünnfilm (0,15 Wellenlänge Dicke)/(0°, θquartz , 0°) Quarzsubstratstruktur, eine (0°, θLN, 0°) LN-Dünnfilm (0,15 Wellenlängendicke)/(0°, θquartz , 90°) Quarzsubstratstruktur und eine (0°, θLN, 0°) LN-Dünnfilm (0,15 Wellenlängendicke)/(0°, θquartz, 30°-60°) Quarzsubstrat Struktur jeweils von θquartz von TCFs abhängen können, wenn θLN = 38°, 85° und 154° ist;
    • 27 ist ein Diagramm, das veranschaulicht, dass die Impedanzverhältnisse von längswelligen akustischen Leckoberflächenwellenresonatoren mit Strukturen aus Al-IDT/(90°, 90°, ψ) LT-Dünnfilm (0,15 Wellenlängendicke)/(0°, 132,75°, 90°) Quarzsubstrat und Al-IDT/(90°, 90°, ψ) LN-Dünnfilm (0,15 Wellenlängendicke)/(0°, 132,75°, 90°) Quarzsubstrat von ψ abhängig sein können;
    • 28 ist ein Diagramm, das eine Frequenzkennlinie der Impedanz (Z) eines akustischen Wellenresonators mit einer Struktur aus Al-IDT/(0°, 110°, 0°) LT-Dünnfilm (0,15 Wellenlängendicke)/Quarzglassubstrat darstellt;
    • 29 ist ein Diagramm, das veranschaulicht, dass die Impedanzverhältnisse von akustischen Wellenresonatoren mit Strukturen aus Al-IDT/(0°, 110°, 0°) LT-Dünnfilm (0,15 Wellenlängendicke)/verschiedenen Substraten von der LT-Schichtdicke abhängen können.
    • 30 ist ein Diagramm, das veranschaulicht, dass die Impedanzverhältnisse von akustischen Wellenresonatoren mit Strukturen aus Al-IDT/(0°, 110°, 0°) LT-Dünnschicht/SiO2-Film/Hochphasengeschwindigkeitssubstrat und Al-IDT/(0°, 131°, 0°) LN-Dünnschicht/SiO2-Film/Hochphasengeschwindigkeitssubstrat von der SiO2-Schichtdicke abhängen können;
    • 31(a) und 31(b) sind Diagramme, die veranschaulichen, dass eine Bandbreite bzw. ein Impedanzverhältnis von akustischen Wellenresonatoren mit Strukturen verschiedener IDTs/(0°, 110°, 0°) LT-Dünnfilm (0,15 Wellenlängendicke)/(0°, 132,75°, 90°) Quarzsubstraten von der Dicke der interdigitalen Wandlerelektroden (Elektrodendicke) aus verschiedenen Materialien abhängen kann;
    • 32(a) und 32(b) sind Diagramme, die veranschaulichen, dass eine Bandbreite bzw. ein Impedanzverhältnis von akustischen Wellenresonatoren mit Strukturen verschiedener IDTs/(0°, 110°, 0°) LT-Dünnfilm (0,15 Wellenlängendicke)/(0°, 132,75°, 90°) Quarzsubstraten von einem Metallisierungsverhältnis von interdigitalen Wandlerelektroden aus verschiedenen Materialien (Metallisierungsverhältnis = 2 x Elektrodenbreite / Wellenlänge) abhängen kann;
    • 33(a), 33(b), 33(c) und 33(d) sind Elevationsansichten von akustischen Wellenvorrichtungen mit einer IDT/piezoelektrischen Dünnschicht-/Substratstruktur, einer IDT/piezoelektrischen Dünnschicht-/Shunt-Elektroden/Substratstruktur, einer piezoelektrischen Dünnschicht/IDT/Substratstruktur (ein oberer Abschnitt veranschaulicht den in das Substrat eingebettete IDT, und der untere Abschnitt veranschaulicht den in den piezoelektrischen Dünnfilm eingebetteten IDT) und eine Shunt-Elektroden/Piezoelektrische Dünnschicht/IDT/Substratstruktur (der obere Abschnitt veranschaulicht den in das Substrat eingebetteten IDT, und der untere Abschnitt veranschaulicht den in den piezoelektrischen Dünnfilm eingebetteten IDT);
    • 34(a) und 34(b) sind Diagramme, die veranschaulichen, dass eine Bandbreite bzw. ein Impedanzverhältnis eines akustischen Wellenresonators einschließlich jeder in den 33(a) bis 33(d) dargestellten Struktur mit einem (0°, 110°, 0°) LT-Dünnfilm und einem (0°, 132,75°, 90°) Quarzsubstrat von der LT-Schichtdicke abhängig sein kann;
    • 35 ist ein Diagramm, das veranschaulicht, dass die Impedanzverhältnisse von akustischen Wellenresonatoren, die einen (0°, 110°, 0°) LT-Dünnfilm und ein (0°, 132,75°, 90°) Quarzsubstrat beinhalten und eine Struktur von Al-IDT aufweisen, die ganz oder teilweise in den LT-Dünnfilm eingebettet ist, und eine Struktur von Al-IDT, die nicht in den LT-Dünnfilm eingebettet ist, von der LT-Schichtdicke abhängen können;
    • 36(a), 36(b) und 36(c) sind Diagramme, die veranschaulichen, dass eine Phasengeschwindigkeit, eine Bandbreite bzw. ein Impedanzverhältnis eines akustischen Wellenresonators mit einer Struktur aus Al-IDT/(0°, 110°, 0°) LT-Dünnfilm (0,15 Wellenlängendicke)/Grenzfilm/(0°, 132,75°, 90°) Quarzsubstrat von der Grenzfilmdicke abhängig sein kann;
    • 37(a), 37(b), 37(c) und 37(d) sind Diagramme, die die Impedanzverhältnisse von akustischen Wellenresonatoren mit Strukturen aus Al-IDT/(0°, 110°, 0°) LT-Dünnfilm (0,15 Wellenlängendicke)/SiO2/SixNy/(0°, 132,75°, 90°) Quarzsubstrat, Al-IDT/(0°, 110°, 0°) LT-Dünnfilm (0,15 Wellenlängendicke)/SixNy/SiO2/(0°, 132,75°, 90°) Quarzsubstrat, Al-IDT/(0°, 110°, 0°) LT-Dünnfilm (0,15 Wellenlängendicke)/ZnO/SiO2/(0°, 132,75°, 90°) Quarzsubstrat und Al-IDT/(0°, 110°, 0°) LT-Dünnfilm (0,15 Wellenlängendicke)/Ta2O5/SiO2/(0°, 132,75°, 90°) Quarzsubstrat jeweils von der SiO2-Schichtdicke abhängen können;
    • 38(a) und 38(b) sind Diagramme, die veranschaulichen, dass die Impedanzverhältnisse von akustischen Wellenresonatoren mit Strukturen aus Al-IDT/(0°, 110°, 0°) LT-Dünnfilm (0,15 Wellenlängendicke)/SiO2/SixNy/dritte Schicht aus Grenzfilm/(0°, 132,75°, 90°) Quarzsubstrat und Al-IDT/(0°, 110°, 0°) LT-Dünnfilm (0,15 Wellenlängendicke)/SixNy/SiO2/dritte Schicht des Grenzfilms/(0°, 132,75°, 90°) Quarzsubstrat, bei dem die dritte Schicht des Grenzfilms (dritter Schichtfilm) aus verschiedenen Materialien besteht, von der Dicke des dritten Schichtfilms abhängen kann;
    • 39 ist ein Diagramm, das einen Frequenzgang der Impedanz (Z) eines akustischen Wellenresonators mit einer Struktur aus Al-IDT/(0°, 110°, 0°) LN-Dünnfilm (0,15 Wellenlängendicke)/(0°, 132,75°, 90°) Quarzsubstrat darstellt;
    • 40 ist ein Diagramm, das veranschaulicht, dass die Impedanzverhältnisse in Moden höherer Ordnung von akustischen Wellenresonatoren mit Strukturen verschiedener IDTs/(0°, 110°, 0°) LT-Dünnfilm (0,15 Wellenlängendicke)/(0°, 132,75°, 90°) Quarzsubstrat von der Dicke der interdigitalen Wandlerelektroden (Elektrodendicke) aus verschiedenen Materialien abhängen können;
    • 41 ist ein Diagramm, das veranschaulicht, dass die Impedanzverhältnisse von akustischen Wellenresonatoren mit Strukturen aus Au-IDT/(0°, 110°, 0°, 0°) LT-Dünnfilm/(0°, 132,75°, 90°) Quarzsubstrat und Au-IDT/(0°, 110°, 0°) LT-Dünnfilm/Shunt-Elektrode/(0°, 132,75°, 90°) Quarzsubstrat von der LT-Schichtdicke abhängen können;
    • 42(a) und 42(b) sind Diagramme, die veranschaulichen, dass die Impedanzverhältnisse von akustischen Wellenresonatoren mit Strukturen aus Al-IDT/(0°, 110°, 0°) LT-Dünnschicht/(0°, θ, 0°) Quarzsubstrat und Al-IDT/(0°, 110°, 0°) LT-Dünnschicht/(0°, θ, 90°) Quarzsubstrat jeweils von θ in einem höheren Mode (1-sten) für verschiedene LT-Schichtdicken abhängen können; und
    • 43 veranschaulicht Seitenansichten, die ein Verfahren zum Herstellen einer akustischen Wellenvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellen.
  • Beschreibung der Ausführungsformen
  • Anhand der Zeichnungen werden im Folgenden die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die 1 bis 43 veranschaulichen akustische Wellenvorrichtungen gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Wie in 1(b) veranschaulicht, beinhaltet eine akustische Wellenvorrichtung 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Substrat 11, einen piezoelektrischen Dünnfilm 12, der auf dem Substrat 11 angeordnet ist, und eine Interdigitalwandler (IDT)-Elektrode 13, die auf dem piezoelektrischen Dünnfilm 12 angeordnet ist.
  • Das Substrat 11 enthält 70 Massen-% oder mehr SiO2. Das Substrat 11 ist beispielsweise aus Quarz, Pyrex (eingetragene Marke) Glas, Quarzglas, Borosilikatglas, synthetischem Quarz, Quarzglas oder dergleichen gebildet. Der piezoelektrische Dünnfilm 12 ist aus LiTaO3-Kristall (LT) oder LiNbO3-Kristall (LN) gebildet. Weiterhin können im Falle eines akustischen Wellenresonators Reflektoren 14, die aus mehreren Elektrodenfingern gebildet sind, angeordnet werden, um die interdigitale Wandlerelektrode 13 zu umschließen bzw. einzubetten.
  • Die Interdigital-Wandler(IDT)-Elektrode 13 beinhaltet ein Paar Elektrodenfinger 21, von denen jeder eine Stromschiene und eine Vielzahl von Elektrodenfingern 21 beinhaltet, die mit der Stromschiene verbunden sind und sich senkrecht zur Längsrichtung der Stromschiene erstrecken. Jeder IDT 13 beinhaltet die Vielzahl der Elektrodenfinger 21, die so angeordnet sind, dass sie sich miteinander abwechseln (interdigitieren). Jeder IDT 13 hat einen annähernd konstanten Abstand zwischen den Elektrodenfingern 21. In einem Fall, in dem die Anzahl der Elektrodenfinger 21 m ist, kann (m - 1)/2 = N als Paarnummer bezeichnet werden. Wenn die Länge zwischen den (fder Mitte der) benachbarten Elektrodenfingern 21 als I definiert ist, kann 2I = λ eine Periode sein und der Wellenlänge einer von der akustischen Wellenvorrichtung angeregten akustischen Welle entsprechen.
  • Jeder Reflektor 14 ist entlang der Ausbreitungsrichtung einer akustischen Oberflächenwelle angeordnet und ist von der interdigitalen Wandlerelektrode 13 beabstandet, um die interdigitale Wandlerelektrode 13 von beiden Seiten einzubetten. Jeder Reflektor 14 beinhaltet ein Paar Stromschienen und eine Vielzahl von Elektrodenfingern, die zwischen den Stromschienen überbrückt sind und sich dazwischen erstrecken. Jeder Reflektor 14 hat ungefähr den gleichen Abstand der jeweiligen Elektrodenfinger wie jeder Elektrodenfingerabstand der interdigitalen Wandlerelektrode 13 und der Abstand wird konstant gehalten.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass 1(a) eine herkömmliche akustische Wellenvorrichtung 50 zum Vergleich darstellt. Wie in 1(a) dargestellt, weist die konventionelle akustische Welle 50 eine Struktur auf, in der eine interdigitale Wandlerelektrode (IDT) 52 auf einem piezoelektrischen Substrat 51 gebildet wird, das aus LT oder LN hergestellt ist. Weiterhin ist ein Paar Reflektoren 53 vorgesehen, um die interdigitale Wandlerelektrode 52 einzubetten.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass Euler-Winkel (φ, θ, ψ) lediglich als (φ, θ, ψ) dargestellt werden können. Weiterhin kann die Dicke des piezoelektrischen Dünnfilms 12 oder der interdigitalen Wandlerelektroden 13 und 52 als Vergrößerung der Wellenlänge λ einer zu verwendenden akustischen Wellenvorrichtung dargestellt werden. Weiterhin wird, sofern nichts anders angegeben ist, ein Quarzsubstrat 11 als Substrat 11 verwendet. Weiterhin können die nachstehend angegebenen Euler-Winkel des Substrats 11 oder des piezoelektrischen Dünnfilms 12 kristallographisch äquivalente Euler-Winkel sein.
  • [Spezifische Beispiele für die Eigenschaften der jeweiligen LT-, LN- und Quarzsubstrate]
  • Die 2(a) und 2(b) veranschaulichen die Frequenzeigenschaften der Impedanz (Z), die von einem SAW-Resonator erhalten werden, der auf der Grundlage der in 1(a) dargestellten herkömmlichen akustischen Wellenvorrichtung hergestellt wird, bei der eine interdigitale Wandlerelektrode 52 aus Al mit einer Dicke von 0,08 Wellenlänge auf einem piezoelektrischen Substrat 51, das ein (0°, 110°, 0°) LT-Substrat aufweist, und einem piezoelektrischen Substrat 51, das ein (0°, 132°, 0°) LT-Substrat aufweist, gebildet ist.
  • Wie in 2(a) dargestellt, gibt es bei Verwendung des (0°, 110°, 0°) LT-Substrats größere Welligkeiten zwischen einer Resonanzfrequenz fa und einer Antiresonanzfrequenz fa. Die Bandbreite BW zwischen fr und fa (BW = (fa - fr)/fr) betrug 5,2% und das Verhältnis zwischen Resonanzwiderstand und Anti-Resonanzwiderstand (Z-Verhältnis) betrug 53 dB. Weiterhin wurden, wie in 2(b) dargestellt, die Welligkeiten zwischen fr und fa im (0°, 132°, 0°) LT-Substrat reduziert. Die BW betrug 3,8% und das Impedanzverhältnis betrug 63 dB.
  • Die 3(a) und 3(b) veranschaulichen die Frequenzeigenschaften der Impedanz (Z), die durch Kombinieren eines piezoelektrischen LT-Dünnfilms 12 mit einem Quarzsubstrat 11 in der in 1(b) dargestellten akustischen Wellenvorrichtung 10 erhalten werden, bei der eine interdigitale Wandlerelektrode 13 aus Al mit einer Dicke von 0.08 Wellenlänge auf einer (0°, 110°, 0°) LT-Dünnfilm 12 (0,15 Wellenlänge Dicke)/(0°, 130°, 90°) Quarzsubstrat 11 Struktur und einer (0°, 120°, 0°) LT-Dünnfilm 12 (0,15 Wellenlänge Dicke)/(0°, 130°, 0°) Quarzsubstrat 11 Struktur gebildet ist.
  • Wie in 3(a) dargestellt, gibt es keine Welligkeit, obwohl die Euler-Winkel von LT mit denen von 2(a) bei (0°, 110°, 0°) LT-Dünnfilm 12 (0,15 Wellenlängendicke)/(0°, 130°, 90°) Quarzsubstrat 11 identisch sind, so dass eine wesentliche Verbesserung erreicht wurde. Insbesondere beträgt die Bandbreite (BW) 6,1%, die um ca. 20% breiter ist, und das Impedanzverhältnis ist 77,5 dB, das um 24,5 dB größer ist. Eine derartige Erhöhung des Impedanzverhältnisses entspricht dem Zehnfachen oder mehr Q. Weiterhin beträgt die BW, wie in 3(b) dargestellt, 5,5% und das Impedanzverhältnis ist 77,0 dB, wobei die BW breiter geworden ist und das Impedanzverhältnis um 15 dB gegenüber denen von 2(b) in der (0°, 120°, 0°) LT-Dünnfilm 12 (0,15 Wellenlänge Dicke)/(0°, 130°, 0°) Quarzsubstrat 11 Struktur wesentlich verbessert wurde. Diese Erhöhungen des Impedanzverhältnisses entsprechen dem 10-fachen oder höheren Q. Infolgedessen ist festgestellt worden, dass die Verwendung des Quarzsubstrats 11 im Vergleich zu einem einzelnen LT-Substrat allein extrem gute Eigenschaften der Steilheit und Einfügungsdämpfung bereitstellen kann. Darüber hinaus kann der Koppelfaktor erhöht werden, obwohl die Differenz gering sein kann.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass das (0°, 130°, 90°) Quarzsubstrat 11 oder das (0°, 130°, 0°) Quarzsubstrat 11 sowohl eine LSAW- als auch eine Rayleigh-Welle anregen kann (siehe 5, 7 und 8); die Eigenschaften von 3 wurden jedoch mit einem LSAW erhalten. Bei der Verwendung der Rayleigh-Welle wurde keine oder nur eine geringe Reaktion im SAW bestätigt.
  • Die 4(a) und 4(b) veranschaulichen die Frequenzeigenschaften der Impedanz (Z), die durch Bilden einer interdigitalen Wandlerelektrode 13 aus Al und mit einer Dicke von 0,08 Wellenlänge auf einer (0°, 110°, 0°) LT-Dünnfilm 12 (0,15 Wellenlänge)/(0°, 130°, 30°) Quarzsubstrat 11 Struktur und einer (0°, 110°, 0°) LT-Dünnfilm 12 (0,15 Wellenlänge)/(0°, 130°, 60°) Quarzsubstrat 11 Struktur erhalten werden. Wie in den 4(a) und 4(b) zu sehen ist, gibt es innerhalb der Bandbreite größere Welligkeiten und es kann keine bessere Charakteristik erreicht werden. Wenn der ψ von Quarz jedoch 85°, 95°, -5° und 5° beträgt, können ähnliche Eigenschaften wie in den 3(a) und 3(b) erhalten werden. Wie oben beschrieben, können größere Welligkeiten auftreten, abhängig von der Al-Dicke und den Euler-Winkeln, und daher kann es wichtig sein, wie die Al-Dicke und die Euler-Winkel gewählt werden sollen.
  • 5 veranschaulicht, dass die Rayleighwellen- und LSAW-Phasengeschwindigkeiten von einer Ausbreitungsrichtung ψ bei einem (0°, 130°, ψ) Quarzsubstrat 11 abhängen können. Wie in 5 zu sehen ist, sind die LSAW-Phasengeschwindigkeiten am Quarzsubstrat 11 bei ψ = 0° und 90° so hoch wie etwa 5.000 m/s, während die LSAW-Phasengeschwindigkeiten bei ψ = 30° und 60° so niedrig wie etwa 3.800 m/s sind. Es ist zu beachten, dass ein Leistungsflusswinkel ((Power Flow Angle; PFA) = 0 erreicht werden kann, wenn die Tangente δV/δψ einer Phasengeschwindigkeit V gegenüber einer Ausbreitungsrichtung ψ Null ist. Der PFA = 0 bei ψ = 0°, 35° und 90° durch die Rayleigh-Welle von 5 und in der Nähe von ψ = 0°, 42° und 90° durch eine akustische Leckoberflächenwelle.
  • Wie in den 3 bis 5 dargestellt, beträgt die LSAW-Phasengeschwindigkeit durch den verwendeten LT-Dünnfilm 12 4100 m/s, während bei Verwendung der (0°, 130°, 30°) und (0°, 130°, 60°) Quarzsubstrate 11 mit der LSAW-Phasengeschwindigkeit von nur 3.800 m/s keine bessere Charakteristik bei der Al-Dicke der 0,08 Wellenlänge erreicht werden kann. Im Gegensatz dazu kann eine bessere Charakteristik erreicht werden, wenn die (0°, 130°, 0°) und (0°, 130°, 90°) Quarzsubstrate 11 mit der LSAW-Phasengeschwindigkeit von bis zu 5.000 m/s verwendet werden. Weiterhin kann, wie in den 2 und 3 dargestellt, das (0°, 110°, 0°) LT-Substrat, das eine größere Leckkomponente aufweisen kann, eine größere Verbesserung der Eigenschaften im Vergleich zum (0°, 132°, 0°) LT-Substrat bereitstellen. Als Maßnahmengrund für die charakteristische Verbesserung wird daher angenommen, dass eine Leckkomponente der LSAW des LT-Dünnfilms 12 durch Bonden des Quarzsubstrats 11, das ermöglicht, dass die LSAW größer als diejenige des LT-Dünnfilm 12 ist, Null wird.
  • Die 6(a) und 6(b) veranschaulichen die Frequenzeigenschaften der Impedanz (Z), die in SAW-Resonatoren erhalten werden, bei denen ein (0°, 132°, 0°) LT-Dünnfilm (0,15 Wellenlängendicke) auf ein (110) Oberflächen-(001) Richtungsausbreitungssubstrat Si und ein c-Saphirsubstrat mit jeweils einer höheren Phasengeschwindigkeit gebonded wird und dann eine interdigitale Wandlerelektrode aus Al mit einer Dicke von 0,08 Wellenlänge darauf gebildet wird. Wie in 6(a) dargestellt, betrug die BW 4,4% und das Impedanzverhältnis betrug 69 dB, wenn das Si-Substrat verwendet wurde. Wie in 6(b) dargestellt, betrug die BW 5,7% und das Impedanzverhältnis war 68 dB, wenn das Saphirsubstrat verwendet wurde.
  • Die in den 6(a) und 6(b) dargestellten Eigenschaften deuten darauf hin, dass die BW breiter ist und das Impedanzverhältnis von 5 bis 6 dB besser ist als die Eigenschaften des SAW-Resonators eines einzelnen LT-Substrats in 2(b); jedoch sind die der in 3 dargestellten LT-Dünnfilm 12/Quarz-Substrat 11-Struktur weitaus besser. Nicht nur eine Rayleighwelle, sondern auch eine LSAW wird mit einem piezoelektrischen Substrat aus Quarz, LT, LN und dergleichen angeregt, während nur eine Rayleigh-Welle der SAW-Moden mit dem Si-Substrat oder dem Saphirsubstrat angeregt werden kann, das keine Piezoelektrizität aufweist. Dementsprechend wird angenommen, dass im Gegensatz zum verwendeten Quarzsubstrat 11, das die gleiche LSAW wie der LT-Dünnfilm 12 verwendet, das Si-Substrat oder das Saphirsubstrat eine höhere Scherwellengeschwindigkeit einer Volumenwelle aufweist als der LT-Dünnfilm und eine Rayleigh-Welle verwendet, die sich von der LSAW des verwendeten LT-Dünnfilms unterscheidet.
  • Dadurch können bessere Eigenschaften erreicht werden, indem als ein Basissubstrat ein Substrat mit einer höheren Phasengeschwindigkeit, die nahe der Scherwellengeschwindigkeit der Volumenwelle ist und hauptsächlich eine SH-Komponente beinhaltet, als die Scherwellenphasengeschwindigkeit verwendet wird und das Basissubstrat auf dem zu verwendenden piezoelektrischen Dünnfilm 12 aus LT, LN und dergleichen gebunden wird. Je größer die LSAW-Geschwindigkeitsdifferenz zwischen dem piezoelektrischen Dünnfilm 12 und dem Substrat ist, desto besser. So ist beispielsweise die Differenz vorzugsweise 300 m/s oder größer und mehr bevorzugt 600 m/s oder größer.
  • Die 7(a) und 7(b) veranschaulichen die θ-Abhängigkeit von Phasengeschwindigkeiten und TCFs für Rayleigh-Welle und LSAW eines (0°, θ, 0°) Quarzsubstrats 11. Weiterhin veranschaulicht 7(c) die Verschiebungsverhältnisse auf der Substratoberfläche zwischen einer Verschiebekomponente U1, einer SH-Komponente U2 und einer SV-Komponente U3 der Längswelle der LSAW. Wie in 7(a) dargestellt, können höhere Phasengeschwindigkeiten von 4.500 m/s oder mehr, 4.800 m/s oder mehr und 5.000 m/s oder mehr bei θ = 70°-165°, θ = 90°-150° bzw. θ = 100°-140° erreicht werden. Weiterhin sind die TCFs, wie in 7(b) dargestellt, positiv bei θ = 0°-132° für die Rayleigh-Welle und positiv bei θ = 0°-18°, 43°-66° und 132°-180° für die LSAW. Das Quarzsubstrat 11 mit Euler-Winkeln, die es der Rayleigh-Welle oder LSAW ermöglichen, positive TCFs zu haben, wird vorzugsweise mit LT und LN mit negativen TCFs für die LSAW kombiniert, so dass bessere TCFs nahe Null ppm/°C erhalten werden können. Vorzugsweise können bessere TCFs in Kombination mit dem Quarzsubstrat 11 mit TCFs von +5 ppm/°C unter θ = 0°-130° für Rayleigh-Welle oder unter θ = 0°-16°, 44°-65° und 135°-180° für LSAW erhalten werden. Weiterhin wird, wie in 7(c) veranschaulicht, festgestellt, dass die SH-Komponente (U2-Komponente) in etwa 50% oder größer bei θ = 70°-165°, bei dem die LSAW-Phasengeschwindigkeit größer ist, zunimmt.
  • Die 8(a) und 8(b) veranschaulichen die Abhängigkeit von Phasengeschwindigkeiten bzw. TCFs für die Rayleigh-Welle und die LSAW eines (0°, θ, 90°) Quarzsubstrats 11. Weiterhin veranschaulicht 8(c) die Verschiebungsverhältnisse auf der Substratoberfläche zwischen einer Verschiebekomponente U1, einer SH-Komponente U2 und einer SV-Komponente U3 der Längswelle von der LSAW. Wie in 8(a) dargestellt, werden höhere Phasengeschwindigkeiten von 4.500 m/s oder mehr, 4.800 m/s oder mehr und 5.000 m/s oder mehr bei θ = 90°-150°, θ = 103°-143° und θ = 110°-135° erreicht. Weiterhin sind die TCFs, wie in 8(b) dargestellt, positiv bei θ = 0°-42° und 170°-180° für die Rayleigh-Welle und positiv bei θ = 0°-41° und 123°-180° für die LSAW. Das Quarzsubstrat 11 mit Euler-Winkeln, die es der Rayleigh-Welle oder LSAW ermöglichen, positive TCFs zu haben, wird vorzugsweise mit LT und LN mit negativen TCFs für die LSAW kombiniert, so dass bessere TCFs nahe Null ppm/°C erhalten werden können. Vorzugsweise können bessere TCFs in Kombination mit dem Quarzsubstrat 11 mit TCFs von + 5 ppm/°C bei θ = 0°-39° und 172°-180° für die Rayleigh-Welle oder bei θ = 0°-39° und 126°-180° für die LSAW erhalten werden. Weiterhin wird, wie in 8(c) veranschaulicht, festgestellt, dass die SH-Komponente (U2-Komponente) in etwa in 65% oder mehr bei θ = 85°-165°, bei dem die LSAW-Phasengeschwindigkeit größer ist, zunimmt.
  • 9 veranschaulicht die Phasengeschwindigkeiten von Quarzsubstraten 11 mit unterschiedlichen Euler-Winkeln. Gemäß den Quarzsubstraten 11 mit Euler-Winkeln, wie in 9 angegeben, können bei ψ = 0°-20°, 70°-120° und 160°-180° höhere Phasengeschwindigkeiten wie 4.500 m/s oder mehr erreicht werden. Weiterhin können LSAWs mit höheren Phasengeschwindigkeiten, obwohl nicht veranschaulicht, durch Euler-Winkel von (1°-39°, 100°-150°, 0°-20°), (1°-39°, 100°-150°, 70°-120°) und (1°-39°, 100°-150°, 160°-180°) erhalten werden.
  • Akustische Wellenvorrichtungen können vorzugsweise ein Substrat mit einer Richtung nahe Null in einem Leistungsflusswinkel (eine Ausbreitungsrichtung mit Null an einer tangentialen Linie in der LSAW-Ausbreitungsrichtung) verwenden, um eine schräge Ausbreitung der LSAW zu verhindern. Gemäß den Quarzsubstraten 11 mit Euler-Winkeln, wie in 9 angegeben, sind Richtungen nahe Null im Leistungsflusswinkel bei (0°±5°, θ, 35°±8°), (10°±5°, θ, 42°±8°), (20°±5°, θ, 50°±8°), (0°±5°, θ, 0°±5°), (10°±5°, θ, 0°±5°), (20°±5°, θ, 0°±5°), (0°±5°, θ, 90°±5°), (10°±5°, θ, 90°±5°) und (20°±5°, θ, 90°±5°) und die Substrate mit diesen Euler-Winkeln können vorzugsweise verwendet werden.
  • [Spezifische Beispiele für akustische Wellenvorrichtungen mit einer Struktur aus LT-Dünnschicht/Quarzsubstrat]
  • Die 10(a) und 10(b) veranschaulichen die θ-Abhängigkeit von Phasengeschwindigkeiten und elektromechanischen Kopplungskoeffizienten (Koppelfaktoren) jeweils für eine Rayleigh-Welle und eine LSAW eines (0°, θ, 0°) LT-Substrats. Außerdem veranschaulicht 10(c) die θ-Abhängigkeit von TCFs für das (0°, θ, 0°) LT-Substrat. Wie in den 10(a) und 10(b) dargestellt, wird eine LSAW bei θ = 120°-146° mit einer kleinen Leckkomponente und einem Kopplungsfaktor von 4% oder mehr im Allgemeinen in einem LT-Substrat verwendet. In diesem Fall liegt die Phasengeschwindigkeit Vm (Phasengeschwindigkeit bei elektrisch kurzgeschlossener Substratoberfläche) im Bereich von 4.000 bis 4.100 m/s. Die Bandbreite des Filters hängt jedoch vom Kopplungsfaktor des verwendeten Substrats ab, so dass der Kopplungsfaktor gewählt werden muss, um die gewünschte Bandbreite zu erreichen. Gemäß einer akustischen Wellenvorrichtung 10 einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das LT mit einem unterhalb des LT angeordneten Substrats mit einer Phasengeschwindigkeit ähnlich oder höher als die des LT verwendet, so dass eine Leckkomponente reduziert werden kann und somit können bessere Eigenschaften unter Verwendung von θ = 65°-148°, der einen größeren Kopplungsfaktor erlaubt, und dann unter Verwendung eines Quarzsubstrats 11 mit einer Phasengeschwindigkeit von etwa 3.700 bis 4.100 m/s oder einer höheren Phasengeschwindigkeit erzielt werden.
  • Weiterhin ist, wie in 10(c) dargestellt, jeder TCF für LSAW des LT-Substrats negativ und liegt zwischen -30 und -70 ppm/°C. Obwohl die TCFs für LSAW bei θ = 120°-146°, die von einem einzelnen LT-Substrat verwendet werden, etwa -33 ppm/°C betragen, kann die Kombination des LT-Substrats mit einem Quarzsubstrat 11 mit einem positiven TCF für die Rayleigh-Welle oder LSAW, d.h, ein (0°, 0°-130°, 0°) Substrat für Rayleighwellen und ein (0°, 132°-180°, 0°) Substrat für LSAW, wie in 7 dargestellt, sowie (0°, 0°-39°, 90°) und (0°, 172°-180°) Substrate für Rayleigh-Welle und (0°, 0°-41°, 90°) und (0°, 123°-180°, 90°) Substrate für LSAW, wie in 8 dargestellt, können zu besseren TCFs wie 1/3 oder weniger des TCF des einzelnen LT-Substrats führen.
  • Die 11(a) und 11(b) veranschaulichen die θ-Abhängigkeit bei LT von Resonatorbandbreiten bzw. Impedanzverhältnisse, erhalten durch eine akustische Wellenvorrichtung 10, in der eine interdigitale Wandlerelektrode 13 aus Al mit einer Dicke von 0,08 Wellenlänge auf einer (0°, θ, 0°) LT-Dünnfilm 12 (0,15 Wellenlängendicke)/(0°, 115°-145°, 0°) Quarzsubstrat 11-Struktur gebildet ist. Es sei darauf hingewiesen, dass θ, das in den Diagrammen der 11(a) und 11(b) angegeben ist, θ des Quarzsubstrats 11 entspricht. Wie in 11(a) dargestellt, wird die Bandbreite von 3,5% bei θ = 82°-148° in LT erreicht. Weiterhin werden, wie in 11(b) dargestellt, Impedanzverhältnisse von 70 dB oder mehr, 73 dB oder mehr und 75 dB oder mehr erhalten bei θ = 85°-148° in LT, θ = 90°-140° in LT und θ = 95°-135° in LT.
  • Die 12(a) und 12(b) veranschaulichen die θ-Abhängigkeit von Impedanzverhältnissen, die durch akustische Wellenvorrichtungen 10 erhalten werden, bei denen eine interdigitale Wandlerelektrode 13 aus Al auf einer (0°, 110°, 0°) LT-Dünnfilm 12 (0,15 Wellenlängendicke)/(0°, θ, 0°) Quarzsubstrat 11-Struktur gebildet wird, wenn die Al-Dicke 0,08 Wellenlänge beträgt (12(a)) und wenn die Al-Dicke 0,2 Wellenlänge beträgt (12(b)). In 12(a) zeigt eine durchgezogene Linie eine Charakteristik ohne Welligkeit an und gestrichelte Linien zeigen Charakteristiken mit einer Welligkeit innerhalb einer Bandbreite zwischen fr und fa des Resonators. Bessere Impedanzverhältnisse können bei (0°, 115°-145°, 0°) in Quarz erreicht werden, während bei anderen Winkeln eine Welligkeit beobachtet werden kann. In 12(b) wird jedoch fast keine Welligkeit beobachtet und eine größere Impedanz kann bei jedem Orientierungswinkel erreicht werden. Dementsprechend kann die θ-Abhängigkeit des Impedanzverhältnisses aufgrund der Al-Elektrodendicke variieren. Es sei darauf hingewiesen, dass, obwohl nicht veranschaulicht, eine Charakteristik nahe der der Al-Elektrodendicke von 0,2 Wellenlänge durch die Al-Elektrodendicke von 0,08 Wellenlänge oder mehr erreicht werden kann. In Anbetracht des Bereichs, der es ermöglicht, dass die LSAW von Quarz positiv ist, wie in 7(b) dargestellt, wenn die Al-Elektrode eine Dicke von 0,08 Wellenlänge aufweist, kann das Quarzsubstrat 11 vorzugsweise bei (0°, 132°-145°, 0°) und bevorzugter bei (0°, 135°-145°, 0°) sein. In diesem Fall kann die Kombination des LT-Dünnfilm 12 mit einem negativen TCF mit dem Quarzsubstrat 11 mit einem positiven TCF, den TCF der akustischen Wellenvorrichtung 10 erheblich verbessern. Insbesondere wenn das Quarzsubstrat 11 bei (0°, 135°-145°, 0°) liegt, kann ein besserer TCF erhalten werden.
  • 13(a) und 13(b) veranschaulichen, dass die Bandbreiten bzw. Impedanzverhältnisse von LT-Schichtdicken abhängen können, für akustische Wellenvorrichtungen 10, bei denen eine interdigitale Wandlerelektrode 13 aus Al mit Dicken von 0,08 Wellenlänge und 0,2 Wellenlänge auf einer (0°, 110°, 0°) LT-Dünnfilm 12/(0°, 130°, 0°) Quarzsubstrat 11-Struktur ist. Wie in 13(a) dargestellt, werden bei der LT-Filmdicke von 0,02 Wellenlänge bis 2 Wellenlänge Bandbreiten von 3% oder mehr erhalten. Weiterhin werden, wie in 13(b) dargestellt, Impedanzverhältnisse von 70 dB oder mehr, 73 dB oder mehr und 75 dB erhalten, wenn die Al-Dicke 0,08 Wellenlänge bei den LT-Filmdicken von 0,01 bis 0,6 Wellenlänge, 0,02 bis 0,4 Wellenlänge und 0,03 bis 0,3 Wellenlänge beträgt. Andererseits, wenn die Al-Dicke 0,2 Wellenlängen beträgt, können Impedanzverhältnisse von 70 dB, 73 dB oder mehr und 75 dB bei den LT-Schichtdicken von 2 Wellenlängen oder weniger, 0,02 bis 0,043 Wellenlängen bzw. 0,03 bis 0,33 Wellenlängen erreicht werden. Es sei darauf hingewiesen, dass die Werte, wenn die Al-Dicke 0,1 bis 0,3 Wellenlänge beträgt, ungefähr die gleichen Werte wie die Al-Dicke von 2 Wellenlängen sind.
  • 14(a) und 14(b) veranschaulichen, dass die Bandbreiten und Impedanzverhältnisse von akustischen Wellenresonatoren von θ bei LT abhängen können, für eine akustische Wellenvorrichtung 10, bei der eine interdigitale Wandlerelektrode 13 aus Al mit einer Dicke von 0,08 Wellenlänge auf einem (0°, θ, 0°) LT-Dünnfilm 12 (0,15 Wellenlängendicke)/(0°, 100°-175°, 90°) Quarzsubstrat 11 ausgebildet ist. Es sei darauf hingewiesen, dass θ, das in den Diagrammen der 14(a) und 14(b) angegeben ist, θ des Quarzsubstrats 11 entspricht. Wie in 14(a) dargestellt, wird bei θ = 75°-155° in LT eine Bandbreite von 3,5% erreicht, mit Ausnahme der Fälle von θ = 165° und θ = 175° im Quarzsubstrat 11. Weiterhin werden, wie in 14(b) veranschaulicht, Impedanzverhältnisse von 70 dB oder mehr, 73 dB oder mehr, 75 dB oder mehr und etwa 77 dB erhalten bei θ = 80°-152° in LT, θ = 90°-140°, θ = 95°-135° und θ = 103°-125° in LT.
  • 15(a) veranschaulicht, dass die Impedanzverhältnisse von akustischen Wellenresonatoren von θ an einem Quarzsubstrat 11 abhängen können, für eine akustische Wellenvorrichtung 10, bei der eine interdigitale Wandlerelektrode 13 aus Al mit einer Dicke von 0,08 Wellenlänge auf einer (0°, 120°, 0°) LT-Dünnfilm 12 (0,15 Wellenlänge Dicke)/(0°, θ, 90°) Quarzsubstrat 11 Struktur gebildet ist. In der Figur zeigt eine durchgezogene Linie eine Kennlinie ohne Welligkeit und gestrichelte Linien zeigen Kennlinien mit einer Welligkeit innerhalb einer Bandbreite des Resonators. Andererseits veranschaulicht 15(b) eine Beziehung zwischen den Impedanzverhältnissen und Euler-Winkeln, wenn die LT-Dicke 0,15 Wellenlänge und die Al-Dicke 0,1 Wellenlänge beträgt und die LT-Dicke 1,25 Wellenlänge und 2 Wellenlänge beträgt und die Al-Dicke 0,2 Wellenlänge beträgt.
  • In den 15(a) der Al-Dicke von 0,08 Wellenlänge wird ein besseres Impedanzverhältnis bei (0°, 100°-165°, 90°) Quarz erreicht. Im Hinblick auf 8(b) liegen die Euler-Winkel des Quarzsubstrats 11, die der Quarz-Rayleigh-Welle oder LSAW einen positiven TCF ermöglichen, vorzugsweise (0°, 123°-165°, 90°±5°) in der Nähe der Al-Dicke von 0.08 Wellenlänge, bevorzugter die Euler-Winkel (0°, 126°-165°, 90°±5°) von Quarz, die es ermöglichen, dass der TCF +5 ppm/°C oder mehr beträgt, und weitaus bevorzugter (0°, 127°-165°, 90°±5°), wodurch der TCF +7 ppm/°C oder mehr beträgt. In diesem Fall kann die Kombination des LT-Dünnfilms 12 mit einem negativen TCF mit dem Quarzsubstrat 11 mit einem positiven TCF den TCF der akustischen Wellenvorrichtung 10 erheblich verbessern. Insbesondere wenn das Quarzsubstrat 11 bei (0°, 127°-165°, 0°) liegt, kann ein besserer TCF erreicht werden.
  • 15(c) veranschaulicht die Frequenzeigenschaften einer (0°, 120°, 0°) LT-Dünnfilm 12 (0,15 Wellenlängendicke)/(0°, 125,25°, 90°) Quarzsubstrat 11 Struktur, wenn die Al-Dicke 0,1 Wellenlänge beträgt. In diesem Quarzorientierungswinkel tritt innerhalb der Bandbreite bei einer bestimmten Al-Dicke eine Welligkeit auf, so dass das Impedanzverhältnis von 15(b) kleiner ist als der andere Orientierungswinkel. Weil die Kombination mit einem (0°, 126°, 0°) LT-Dünnfilm 12 leicht zu einer größeren Welligkeit führen kann, kann es insbesondere wünschenswert sein, die Kombination des (0°, 126°, 0°) LT-Dünnfilms 12 mit dem (0°, 125,25°, 90°) Quarzsubstrat 11 zu vermeiden.
  • 16(a) und 16(b) veranschaulichen, dass die Bandbreiten bzw. Impedanzverhältnisse von LT-Schichtdicken abhängen können, für akustische Wellenvorrichtungen 10, bei denen interdigitale Wandlerelektroden 13 aus Al mit Dicken von 0,08 Wellenlänge und 0,2 Wellenlänge auf einer (0°, 110°, 0°) LT-Dünnfilm 12/(0°, 128°, 90°) Quarzsubstrat 11-Struktur sind. Wie in 16(a) veranschaulicht, werden im Wesentlichen die gleichen Eigenschaften wie in 13(a) erhalten und eine Bandbreite von 3% oder mehr kann bei einer LT-Schichtdicke von 0,04 Wellenlängen oder mehr und 2 Wellenlängen oder weniger erreicht werden. Weiterhin können, wie in 16(b) veranschaulicht, im Wesentlichen die gleichen Eigenschaften wie in 13(b) erhalten werden und Impedanzverhältnisse von 70 dB oder mehr, 73 dB oder mehr und 75 dB oder mehr können erhalten werden, wenn die Al-Dicke 0,08 Wellenlänge bei den LT-Schichtdicken von 0,01 bis 0,6 Wellenlänge, 0,02 bis 0,4 Wellenlänge bzw. 0,03 bis 0,3 Wellenlänge beträgt. Andererseits, wenn die Al-Dicke 2 Wellenlängen beträgt, können Impedanzverhältnisse von 70 dB, 73 dB oder mehr und 75 dB oder mehr bei den LT-Schichtdicken von 2 Wellenlängen oder weniger, 0,02 bis 0,043 Wellenlängen bzw. 0,03 bis 0,33 Wellenlängen erreicht werden. Es sei darauf hingewiesen, dass die Werte, wenn die Al-Dicke 0,1 Wellenlänge oder weniger beträgt, denen der Wellenlänge 0,08 ähnlich sind und die Werte, wenn die Al-Dicke von 0,1 bis 0,3 Wellenlänge reicht, im Wesentlichen dieselben sind wie die der Al-Dicke von 0,2 Wellenlänge.
  • Die 17(a) und 17(b) veranschaulichen, dass die Frequenzeigenschaften der Impedanz (Z) bzw. der Impedanzverhältnisse von den LT-Schichtdicken abhängen, wenn der LT-Dünnfilm 12 eine Dicke von 0,15 Wellenlänge aufweist, durch akustische Wellenvorrichtungen 10, in denen interdigitale Wandlerelektroden 13 aus Al mit Dicken von 0,12 Wellenlänge und 0,2 Wellenlänge auf einer (0°, 110°, 0°) LT-Dünnfilm 12/(0°, 45°, 0°) Quarzsubstrat 11 Struktur gebildet werden. Hier weist das verwendete (0°, 45°, 0°) Quarzsubstrat 11 einen positiven TCF der Rayleigh-Welle von 25 ppm/°C, eine Rayleigh-Wellen-Phasengeschwindigkeit von 3270 m/s und eine LSAW-Phasengeschwindigkeit von 3950 m/s auf. Wie in 17(a) veranschaulicht, ist die Frequenz so niedrig wie 3GHz; jedoch wird ein besseres Impedanzverhältnis von 75 dB erreicht. Weiterhin können, wie in 17(b) dargestellt, Impedanzverhältnisse von 70 dB oder mehr bei der LT-Schichtdicke von 0,43 Wellenlänge erreicht werden. Wie vorstehend, kann eine leicht erhöhte Al-Elektrodendicke auch bei einem Substrat mit einer niedrigen LSAW-Phasengeschwindigkeit zu besseren Eigenschaften führen.
  • 18 veranschaulicht, dass Impedanzverhältnisse von LT-Schichtdicken abhängig sein können, für akustische Wellenvorrichtungen 10, bei denen eine interdigitale Wandlerelektrode 13 aus Al mit einer Dicke von 0,08 Wellenlänge auf einer (0°, 110°, 0°) LT-Dünnfilm 12/(20°, 120°, 115°) Quarzsubstrat 11-Struktur und einer (0°, 110°, 0°) LT-Dünnfilm 12/(0°, 130°, 0°) Quarzsubstrat 11-Struktur gebildet wird. Hier weist das verwendete (20°, 120°, 115°) Quarzsubstrat 11 einen Orientierungswinkel zum Anregen einer S-Welle (schnelle Scherwelle) mit einer hohen Phasengeschwindigkeit um 5.000 m/s auf, und das (0°, 130°, 0°) Quarzsubstrat 11 weist einen Orientierungswinkel zum Anregen einer LSAW mit einer hohen Phasengeschwindigkeit auf. Wie in 18 dargestellt, lässt das (0°, 130°, 0°) Quarzsubstrat 11 nur dann ein Impedanzverhältnis von 70 dB oder mehr zu, wenn die LT-Dicke 0,8 Wellenlänge oder weniger beträgt, während das (20°, 120°, 115°) Quarzsubstrat 11 mit einer S Welle mit hoher Phasengeschwindigkeit ein Impedanzverhältnis von 72 dB auch bei der LT-Dicke von 10 Wellenlänge ermöglicht und, obwohl nicht dargestellt, ein Impedanzverhältnis von 70 dB kann sogar bei der LT-Dicke von 20 Wellenlänge erreicht werden kann. Derartige Euler-Winkel einer S-Welle mit hoher Phasengeschwindigkeit sind zum Beispiel (20°±5°, 120°±10°, 115°±10°), (0°±5°, 90°±5°, 0°±10°), (0°±5°, 90°, 75°±10°), (0°±5°, 0°, 0°±10°) oder (0°±5°, 0°, 60°±10°).
  • Die 19(a) bis 19(c) veranschaulichen die θquarz -Abhängigkeit von TCFs, die durch eine (0°, θLT , 0°) LT-Dünnfilm 12 (0,15 Wellenlängendicke)/(0°, θquartz , 0°) Quarzsubstrat 11 Struktur, eine (0°, θLT , 0°) LT-Dünnfilm 12 (0.15 Wellenlänge Dicke)/(0°, θquartz , 90°) Quarzsubstrat 11 Struktur bzw. eine (0°, θLT , 0°) LT Dünnfilm 12 (0,15 Wellenlänge Dicke)/(0°, θquartz , 30°-60°) Quarzsubstrat 11 Struktur erhalten werden. Der Ausdruck „30-60°“ des Quarzsubstrats 11 in 19(c) bezieht sich auf eine Ausbreitungsrichtung. Die Ausbreitungsrichtung bei PFA = 0 kann nach und nach variieren, jedoch liegt jede Ausbreitungsrichtung bei PFA = 0 im Bereich zwischen 30° und 60°. Illustrierte Euler-Winkel für den LT-Dünnfilm 12 zwischen den optimalen Orientierungswinkeln (0°, 80°-148°, 0°) sind (0°, 125°, 0°), die einen im Wesentlichen maximalen Absolutwert der in 10(c) dargestellten TCS anzeigen, und (0°, 80°, 0°) und (0°, 148°, 0°), die den Minimalwert anzeigen. Wie in den 19(a) bis 19(c) dargestellt, sind Orientierungswinkel, die einen praktischen Bereich zwischen -20 ppm/°C und +20 ppm/°C bei einer Hälfte der TCFs des LT-Dünnfilms 12 realisieren können, (0°±5°, 0°-23°, 0°±5°), (0°±5°, 32°-69°, 0°±5°), (0°±5°, 118°-180°, 0°±5°), (0°±5°, 0°-62°, 90°±5°), (0°±5°, 118°-180°, 90°±5°), (0°±5°, 0°-72°, 30°-60°) und (0°±5°, 117°-180°, 30°-60°). Orientierungswinkel des Quarzsubstrats 11, die einen besseren Bereich zwischen -10 ppm/°C und +10 ppm/°C realisieren können, sind (0°±5°, 0°-12°, 0°±5°), (0°±5°, 37°-66°, 0°±5°), (0°±5°, 132°-180°, 0°±5°), (0°±5°, 0°-50°, 90°±5°), (0°±5°, 126°-180°, 90°±5°), (0°±5°, 0°-17°, 30°-60°), (0°±5°, 35°-67°, 30°-60°) und (0°±5°, 123°-180°, 30°-60°).
  • [Spezifische Beispiele für akustische Wellenvorrichtungen mit einer Struktur aus LN-Dünnfilm/Quarz-Substrat]
  • Die 20(a) und 20(b) veranschaulichen die θ-Abhängigkeit von Phasengeschwindigkeiten und elektromechanischen Kopplungskoeffizienten für eine Rayleigh-Welle und eine LSAW eines (0°, θ, 0°) LN-Substrats. Weiterhin veranschaulicht 20(c) die θ-Abhängigkeit von TCFs für eine Rayleigh-Welle und eine LSAW eines (0°, θ, 0°) LN-Substrats. Wie in den 20(a) und 20(b) dargestellt, verwenden LN-Substrate im Allgemeinen eine LSAW bei θ = 131°-154°, was eine kleinere Leckkomponente und einen größeren Kopplungsfaktorfaktor ermöglicht, eine LSAW in der Nähe von θ = 90°, was einen größeren Koppelfaktor ermöglicht, oder eine Love Welle ohne Leckkomponente durch eine Elektrode, was ermöglicht, dass Phasengeschwindigkeiten auf einer Substratoberfläche langsam sind. Die Phasengeschwindigkeit Vm der LSAW im Einsatz liegt zwischen 4.150 und 4.450 m/s.
  • Weiterhin ist, wie in 20(c) dargestellt, jeder TCF der LSAW des LN-Substrats negativ und TCFs der LSAW bei θ = 131°-154° oder in der Nähe von θ = 90°, wie sie in einem einzelnen LN-Substrat verwendet werden, sind so schlecht wie ein Bereich zwischen -73 und -93 ppm/°C.
  • 21 veranschaulicht die Frequenzeigenschaften der Impedanz (Z), die durch einen akustischen Wellenresonator erhalten wird, bei dem eine (0°, 131°, 0°) LN-Dünnfilm 12 (0,15 Wellenlängendicke) mit einer LSAW-Phasengeschwindigkeit von 4.250 m/s mit einem (0°, 115°, 90°) Quarzsubstrat 11 mit einer LSAW-Phasengeschwindigkeit von 5.040 m/s kombiniert wird (siehe 8(a)), und dann eine interdigitale Wandlerelektrode 13 aus Al mit einer Dicke von 0,08 Wellenlänge auf dem LN-Dünnfilm 12 ausgebildet wird. Wie in 21 dargestellt, beträgt das Impedanzverhältnis 79,3 dB und ist um 19 dB größer als die herkömmliche SAW-Charakteristik eines einzelnen LN-Substrats. Wie oben beschrieben, können auch mit LN bessere Eigenschaften ähnlich dem Fall von LT erreicht werden. Mit anderen Worten, bessere Eigenschaften können mit einem LN-Dünnfilm 12 mit einem größeren Kopplungsfaktor und dann mit einem Quarzsubstrat 11 mit einer Phasengeschwindigkeit von um die LSAW herum oder einer höheren Phasengeschwindigkeit erreicht werden.
  • 22(a) veranschaulicht, dass die Impedanzverhältnisse von akustischen Wellenresonatoren, die für eine LSAW- und eine Rayleigh-Welle erhalten wurden, von θ bei LN abhängen können, für akustische Wellenvorrichtungen 10, bei denen interdigitale Wandlerelektroden aus Al mit einer Dicke von 0,08 Wellenlänge und 0,2 Wellenlänge auf einer (0°, θ, 0°) LN-Dünnfilm 12 (0,15 Wellenlänge Dicke)/(0°, 130°, 0°) Quarzsubstrat 11 Struktur gebildet werden. In 22(a) sind für den Fall von LSAW die Impedanzverhältnisse der Resonatoren mit der Al-Dicke von 0,08 Wellenlänge und 0,2 Wellenlänge dargestellt, und durchgezogene Linien, die sich um das Zentrum und oberhalb des Impedanzverhältnisses von 70 dB erstrecken, zeigen bessere Eigenschaften ohne Welligkeit an, während gestrichelte Linien, die auf beiden Seiten und unterhalb von 70 dB angeordnet sind, Eigenschaften mit Welligkeit anzeigen. Größere Impedanzverhältnisse ergeben sich, wenn die Al-Dicke 0,8 Wellenlänge beträgt und θ = 100°-160° für LN ist und wenn die Al-Dicke 0,2 Wellenlänge beträgt und θ = 70°-165° für LN ist. Die Al-Dicke im Bereich von 0,06 bis 0,09 Wellenlängen kann die gleichen Impedanzverhältnisse wie die der Al-Dicke von 0,08 Wellenlängen aufweisen. Die Al-Dicke im Bereich von 0,09 bis 0,22 Wellenlängen kann die gleichen Impedanzverhältnisse aufweisen wie die der Al-Dicke von 0,2 Wellenlängen. Andererseits werden bei der Rayleigh-Welle Impedanzverhältnisse der Resonatoren mit der Al-Dicke von 0,08 Wellenlänge angegeben, und größere Impedanzverhältnisse können beispielsweise als 70 dB oder mehr bei θ = 35°-70° für LN und 75 dB oder mehr bei θ = 45°-63° erreicht werden.
  • 22(b) veranschaulicht die θ-Abhängigkeit für das Quarzsubstrat 11 von: Impedanzverhältnissen von akustischen Wellenresonatoren, die für LSAW durch akustische Wellenvorrichtungen 10 erhalten wurden, bei denen interdigitale Wandlerelektroden 13 aus Al mit Dicken von 0,08 Wellenlänge und 0,2 Wellenlänge auf einer (0°, 131°, 0°) LN-Dünnfilm 12 (0.15 Wellenlängendicke)/(0°, θ, 0°) Quarzsubstrat 11 Struktur gebildet werden; und Impedanzverhältnissen von akustischen Wellenresonatoren, die für eine Rayleigh-Welle durch eine akustische Wellenvorrichtung 10 erhalten wurden, bei der eine interdigitale Wandlerelektrode aus Al mit einer Dicke von 0,08 Wellenlänge auf einer (0°, 55°, 0°) LN-Dünnfilm 12 (0,15 Wellenlängendicke)/(0°, θ, 0°) Quarzsubstrat 11 Struktur gebildet ist. In der Figur ist das, was die Impedanzverhältnisse angibt, die auf beiden Seiten unterhalb von 75 dB getrennt sind, eine Eigenschaft, die Welligkeiten innerhalb der Bandbreite beinhaltet, während das, was die Werte oberhalb des Impedanzverhältnisses von 75 dB angibt, eine bessere Eigenschaft ohne Welligkeit ist. Wie in 22(b) dargestellt, kann der (0°, 131°, 0°) LN-Dünnfilm 12 zu größeren Impedanzverhältnissen bei θ = 120°-145° für Quarz auch bei der Al-Dicke von 0,08 Wellenlänge führen, während bei einer Al-Dicke von 0,2 Wellenlänge bei allen Orientierungswinkeln größere Impedanzverhältnisse erreicht werden können. Es sei darauf hingewiesen, dass die Al-Dicke im Bereich von 0,06 bis 0,09 Wellenlängen die gleichen Impedanzverhältnisse aufweisen kann wie die Al-Dicke von 0,08 Wellenlänge. Die Al-Dicke im Bereich von 0,09 bis 0,22 Wellenlängen kann die gleichen Impedanzverhältnisse aufweisen wie die der Al-Dicke von 0,2 Wellenlängen. Wenn die Al-Dicke 0,08 Wellenlänge beträgt, können die Euler-Winkel, die es ermöglichen, dass der TCF von LSAW für das Quarzsubstrat 11 positiv ist, aus 7(b) als (0°, 132°-180°, 0°±5°) ermittelt werden und die Euler-Winkel für den TCF von +5 ppm/°C können als (0°, 135°-180°, 0°±5°) ermittelt werden. In diesem Fall kann die Kombination des LT-Dünnfilms 12 mit einem negativen TCF mit dem Quarzsubstrat 11 mit einem positiven TCF den TCF der akustischen Wellenvorrichtung 10 erheblich verbessern. Unter Berücksichtigung der TCFs und der Impedanzverhältnisse aus den Ergebnissen der 7(b) und 22(b) können die Euler-Winkel des Quarzsubstrats 11 vorzugsweise (0°, 132°-145°, 0°±5°) und weiter vorzugsweise (0°, 135°-145°, 0°±5°) sein. Andererseits kann der (0°, 55°, 0°) LN-Dünnfilm 12, wie in 22(b) dargestellt, zu einem Impedanzverhältnis von 70 dB bei den Euler-Winkeln des Quarzsubstrats 11 von (0°, 90°-178°, 0°±5°), wie als durchgezogene Linie angegeben, führen. Außerdem zeigt der gestrichelte Linienabschnitt das Vorhandensein einer Welligkeit an und zeigt ganz charakteristisch das Impedanzverhältnis von 70 dB oder weniger an. In den Orientierungswinkeln dieses Quarzsubstrats 11 zeigt entweder eine LSAW- oder Rayleigh-Welle einen positiven TCF an.
  • 23(a) und 23(b) veranschaulichen, dass die Bandbreiten bzw. Impedanzverhältnisse eines akustischen Wellenresonators von LN-Schichtdicken abhängen können, für akustische Wellenvorrichtungen 10, bei denen eine interdigitale Wandlerelektrode 13 aus Al mit Dicken von 0,08 Wellenlänge und 0,2 Wellenlänge auf einer (0°, 131°, 0°) LN-Dünnfilm 12/(0°, 130°, 0°) Quarzsubstrat 11-Struktur ist. Wie in 23(a) dargestellt, wird bei der LN-Filmdicke von 0,03 Wellenlänge bis 2 Wellenlänge eine Bandbreite von 7% oder mehr erhalten. Weiterhin können, wie in 23(b) dargestellt, Impedanzverhältnisse von 70 dB oder mehr, 73 dB oder mehr und 75 dB erhalten werden, wenn die Al-Dicke 0,08 Wellenlänge bei den LN-Filmdicken von 0,012 bis 0,6 Wellenlänge, 0,02 bis 0,5 Wellenlänge und 0,03 bis 0,33 Wellenlänge beträgt. Wenn die Al-Dicke 0,2 Wellenlänge beträgt, können Impedanzverhältnisse von 70 dB oder mehr, 73 dB oder mehr und 75 dB oder mehr bei einer LN-Schichtdicke von 0,012 bis 2 Wellenlängen, 0,02 bis 0,7 Wellenlängen und 0,03 bis 0,4 Wellenlängen erreicht werden.
  • 24(a) veranschaulicht, dass die Impedanzverhältnisse von akustischen Wellenresonatoren, die für eine LSAW- und eine Rayleigh-Welle erhalten wurden, von θ bei LN abhängen können, für akustische Wellenvorrichtungen 10, bei denen interdigitale Wandlerelektroden aus Al mit einer Dicke von 0,08 Wellenlänge und 0,2 Wellenlänge auf einer (0°, θ, 0°) LN-Dünnfilm 12 (0,15 Wellenlänge Dicke)/(0°, 130°, 90°) Quarzsubstrat 11 Struktur gebildet werden. In 24(a) sind für den Fall von LSAW die Impedanzverhältnisse der Resonatoren mit den Al-Dicken von 0,08 Wellenlänge und 0,2 Wellenlänge dargestellt, und durchgezogene Linien in der Mitte und oberhalb des Impedanzverhältnisses von 70 dB zeigen Eigenschaften ohne Welligkeit innerhalb der Bandbreite an, während gestrichelte Linien auf beiden Seiten und unterhalb von 70 dB Eigenschaften mit Welligkeit anzeigen. Größere Impedanzverhältnisse können erreicht werden, wenn die Al-Dicke 0,8 Wellenlänge beträgt und θ = 95°-155° für LN ist, und wenn die Al-Dicke 0,2 Wellenlänge beträgt und θ = 95°-155° für LN ist. Es sei darauf hingewiesen, dass die Al-Dicke im Bereich von 0,06 bis 0,09 Wellenlängen die gleichen Impedanzverhältnisse aufweisen kann wie die Al-Dicke von 0,08 Wellenlänge. Die Al-Dicke im Bereich von 0,09 bis 0,22 Wellenlängen kann die gleichen Impedanzverhältnisse aufweisen wie die der Al-Dicke von 0,2 Wellenlängen. Andererseits werden bei der Rayleigh-Welle Impedanzverhältnisse der Resonatoren mit der Al-Dicke von 0,08 Wellenlänge angegeben, und größere Impedanzverhältnisse können beispielsweise als 70 dB oder mehr bei θ = 25°-51° für LN und 75 dB oder mehr unter θ = 29°-47° erreicht werden.
  • 24(b) veranschaulicht die θ-Abhängigkeit für Quarzsubstrat 11 von: Impedanzverhältnissen von akustischen Wellenresonatoren, die für LSAW durch akustische Wellenvorrichtungen 10 erhalten wurden, bei denen interdigitale Wandlerelektroden 13 aus Al mit Dicken von 0,08 Wellenlänge und 0,2 Wellenlänge auf einem (0°, 131°, 0°) LN-Dünnfilm 12 (0,15 Wellenlängendicke)/(0°, θ, 90°) Quarzsubstrat 11 gebildet wurde; und Impedanzverhältnissen von akustischen Wellenresonatoren, die für eine Rayleigh-Welle durch eine akustische Wellenvorrichtung 10 erhalten wurden, in der eine interdigitale Wandlerelektrode aus Al mit einer Dicke von 0,08 Wellenlänge auf einem (0°, 38°, 0°) LN-Dünnfilm 12 (0,15 Wellenlängendicke)/(0°, θ, 90°) Quarzsubstrat 11 gebildet ist. Wie in 24(b) dargestellt, zeigen bei LSAW durchgezogene Linien in der Mitte und oberhalb des Impedanzverhältnisses von 70 dB Merkmale ohne Welligkeit innerhalb der Bandbreite an, während gestrichelte Linien auf beiden Seiten und unterhalb von 70 dB Merkmale bzw. Charakteristiken mit Welligkeit anzeigen. Größere Impedanzverhältnisse können erreicht werden, wenn die Al-Dicke 0,8 Wellenlänge und θ = 90°-155° für Quarz beträgt und wenn die Al-Dicke 0,2 Wellenlänge und alle Orientierungswinkel beträgt. Es sei darauf hingewiesen, dass die Al-Dicke im Bereich von 0,06 bis 0,09 Wellenlängen die gleichen Impedanzverhältnisse aufweisen kann wie die Al-Dicke von 0,08 Wellenlänge. Die Al-Dicke im Bereich von 0,09 bis 0,22 Wellenlängen kann die gleichen Impedanzverhältnisse aufweisen wie diejenigen der Al-Dicke von 0,2 Wellenlängen. Andererseits lassen sich die Euler-Winkel, die es ermöglichen, dass der TCF von LSAW für das Quarzsubstrat 11 positiv ist, aus 8(b) als (0°, 123°-180°, 90°±5°) auffinden und die Euler-Winkel für den TCF von +5 ppm/°C können als (0°, 126°-180°, 90°±5°) gefunden werden. In diesem Fall kann die Kombination des LT-Dünnfilms 12 mit einem negativen TCF mit dem Quarzsubstrat 11 mit einem positiven TCF den TCF der akustischen Wellenvorrichtung 10 erheblich verbessern. Unter Berücksichtigung der TCFs und der Impedanzverhältnisse aus den Ergebnissen der 8(b) und 24(b) können die Euler-Winkel des Quarzsubstrats 11 vorzugsweise (0°, 123°-155°, 90°±5°) und vorzugsweise (0°, 126°-155°, 90°±5°) sein. Weitaus besser ist es (0°, 127°-155°, 90°±5°), dass der TCF der LSAW für Quarz +7 ppm/°C oder mehr beträgt. Andererseits können im Falle der Rayleigh-Welle Impedanzverhältnisse von 70 dB und 75 dB bei Euler-Winkeln von (0°, 80°-160°, 90°±5°) bzw. (0°, 115°-145°, 90°±5°) erreicht werden. In Anbetracht der Orientierungswinkel, die es der LSAW- oder Rayleigh-Welle ermöglichen, einen positiven TCF anzuzeigen, können die Euler-Winkel des Quarzsubstrats 11 wünschenswert (0°, 125°-160°, 90°±5°) sein.
  • 25(a) und 25(b) veranschaulichen, dass die Bandbreiten bzw. Impedanzverhältnisse des akustischen Wellenresonators jeweils von LN-Filmdicken abhängen können, für akustische Wellenvorrichtungen 10, bei denen eine interdigitale Wandlerelektrode 13 aus Al mit Dicken von 0,08 Wellenlänge und 0,2 Wellenlänge auf einem (0°, 131°, 0°) LN-Dünnfilm 12/(0°, 115°, 90°) Quarzsubstrat 11 vorhanden ist. Wie in 25(a) dargestellt, wird bei der LN-Filmdicke von 0,012 Wellenlänge bis 2 Wellenlänge eine Bandbreite von 5% oder mehr erhalten. Weiterhin können, wie in 25(b) dargestellt, Impedanzverhältnisse von 70 dB oder mehr, 73 dB oder mehr und 75 dB erhalten werden, wenn die Al-Dicke 0,08 Wellenlänge bei den LN-Schichtdicken von 0,01 bis 0,5 Wellenlänge, 0,02 bis 0,33 Wellenlänge bzw. 0,06 bis 0,3 Wellenlänge beträgt. Andererseits, wenn die Al-Dicke 0,2 Wellenlängen beträgt, können bei der LN-Schichtdicke von 0,01 bis 2 Wellenlängen, 0,02 bis 0,43 Wellenlängen und 0,06 bis 0,36 Wellenlängen Impedanzverhältnisse von 70 dB oder mehr, 73 dB oder mehr und 75 dB oder mehr erhalten werden.
  • Die 26(a) bis 26(c) veranschaulichen die θquartz Abhängigkeit von TCFs, die durch eine (0°, θLN , 0°) LN-Dünnfilm 12 (0,15 Wellenlänge Dicke)/(0°, θquartz , 90°) Quarzsubstrat 11 Struktur, eine (0°, θLN , 0°) LN-Dünnfilm 12 (0.15 Wellenlängendicke)/(0°, θquartz , 90°) Quarzsubstrat 11 Struktur und eine (0°, θLN , 0°) LN Dünnfilm 12 (0,15 Wellenlängendicke)/(0°, θquartz , 30°-60°) Quarzsubstrat 11 Struktur erhalten werden. Der Ausdruck „30-60°“ des Quarzsubstrats 11 in 26(c) bezieht sich auf eine Ausbreitungsrichtung. Die Ausbreitungsrichtung bei PFA = 0 kann nach und nach variieren, jedoch liegt jede Ausbreitungsrichtung bei PFA = 0 im Bereich zwischen 30° und 60°. Illustrierte Euler-Winkel für den LN-Dünnfilm 12 zwischen den optimalen Ausrichtungswinkeln (0°±5°, 75-165°, 0°±5°) sind (0°, 154°, 0°), die den Minimalwert der Absolutwerte der in 20(c) dargestellten TCSs angeben, (0°, 85°, 0°), die den Maximalwert angeben, und (0°, 38°, 0°), die eine optimale Ausrichtung der Rayleigh-Welle angeben. Wie in den 26(a) bis 26(c), sind Orientierungswinkel, die einen praktischen Bereich zwischen -20 ppm/°C und + 20 ppm/°C realisieren können, (0°±5°, 0°-16°, 0°±5°), (0°±5°, 42°-64°, 0°±5°), (0°±5°, 138°-180°, 0°±5°), (0°±5°, 0°-30°, 90°±5°), (0°±5°, 130°-180°, 90°±5°), (0°±5°, 0°-28°, 30°-60°), (0°±5°, 42°-70°, 30°-60°), (0°±5°, 132°-180°, 30°-60°) für LSAW. Für Rayleigh-Wellen sind die Orientierungsswinkel (0°±5°, 32°-118°, 0°±5°), (0°±5°, 0°-30°, 90°±5°), (0°±5°, 173°-180°, 90°±5°) und (0°±5°, 0°-142°, 30-60°). Orientierungswinkel des Quarzsubstrats 11, die einen besseren Bereich zwischen -10 ppm/°C und +10 ppm/°C realisieren können, sind (0°±5°, 43°-61°, 0°±5°), (0°±5°, 147°-180°, 0°±5°), (0°±5°, 0°-15°, 90°±5°), (0°±5°, 134°-180°, 90°±5°), (0°±5°, 0°-23°, 30°-60°), (0°±5°, 43°-67°, 30°-60°) und (0°±5°, 137°-180°, 30°-60°) für LSAW. Für Rayleigh-Wellen sind die Orientierungswinkel (0°±5°, 40°-102°, 0°±5°), (0°±5°, 0°-17°, 90°±5°), (0°±5°, 175°-180°, 90°±5°), (0°±5°, 13°-130°, 30-60°).
  • 27 veranschaulicht, dass die Impedanzverhältnisse von ψ bei LT abhängen können, für akustische Wellenvorrichtungen 10 von längswelligen akustischen Leckoberflächenwellenresonatoren, bei denen eine interdigitale Wandlerelektrode 13 aus Al mit einer Dicke von 0.08 Wellenlänge auf einer (90°, 90°, ψ) LT-Dünnfilm 12 (0,15 Wellenlänge Dicke)/(0°, 132,75°, 90°) Quarzsubstrat 11 Struktur und einem (90°, 90°, ψ) LN-Dünnfilm 12 (0,15 Wellenlänge Dicke)/(0°, 132,75°, 90°) Quarzsubstrat 11 gebildet. Wie in 27 dargestellt, können Impedanzverhältnisse von 70 dB oder mehr für den LT-Dünnfilm 12 unter ψ=33°-55° und 125°-155° und für den LN-Dünnfilm 12 unter ψ=38°-65° und 118°-140° erreicht werden.
  • [Diskussion über andere Substrate als ein Quarzsubstrat]
  • Andere Materialien als Quarz, die für das Substrat 11 verwendet werden sollen, werden im Folgenden erläutert. 28 veranschaulicht die Frequenzeigenschaften der Impedanz (Z) für eine akustische Wellenvorrichtung 10, bei der ein Schmelzquarzsubstrat als Substrat 11 verwendet wird und eine interdigitale Wandlerelektrode 13 aus Al mit einer Dicke von 0,08 Wellenlänge auf einer (0°, 110°, 0°) LT-Dünnfilm 12 (0,15 Wellenlänge Dicke)/Schmelzquarz-Substratstruktur ausgebildet ist. Tabelle 7 zeigt auch Konstanten verschiedener Materialien, die für einen Dünnfilm des Substrats 11 verwendet werden, wie beispielsweise Schmelzglas (engl. „fused quartz“). Wie in Tabelle 7 aufgeführt, enthält der verwendete Schmelzquarz 100 Gew.-% SiO2 und weist eine Phasengeschwindigkeit der Scherwelle einer Volumenwelle von etwa 3.757 m/s auf. Wie in 28 dargestellt, kann in einem Schmelzquarz-Substrat ein besseres Impedanzverhältnis von 76 dB erreicht werden. Wie in Tabelle 7 aufgeführt, sind die Konstanten eines SiO2-Films die gleichen wie bei Schmelzquarz. Ein Film, der SiO enthält, ist ein Beispiel eines Films aus SiOF, SiON oder dergleichen und zeigt einen Film an, der eine Verbindung der Formel SiOxZy enthält, wobei Z eine andere Komponente als SiO ist, x/(x+y) 30% oder mehr beträgt. Dieser Film kann die gleichen Eigenschaften wie der SiO2-Film aufweisen. Tabelle 7:
    Material Dichte (kg/m3) C33E (Pa) Längswellen Phasengeschw. (m/s) Akustische Impandanz C44E (Pa) Scherwellen-Phasengeschwind. (m/s) Akustische Impandanz Linearer Ausdehnungskoeffizient (/°C) SiO2 Komponente
    TeO2 5990 1.058E+11 4202.71 2.517E+07 2.650E+10 2103.34 1.260E+07 0
    Ta2O5 8015 2.148E+11 5176.85 4.149E+07 5.690E+10 2664.43 2.136E+07 0
    TaN 14300 4.570E+11 5653.14 8.084E+07 1.056E+11 2717.46 3.886E+07 0
    ZnO 5665 2.096E+11 6082.69 3.446E+07 4.230E+10 2732.56 1.548E+07 0
    Silikatglas 2400 7.100E+10 5439.06 1.305E+07 2.500E+10 3227.49 7.746E+06 6096
    Pyrex 2230 7.270E+10 5709.72 1.273E+07 2.72E+10 3494.39 7.792E+06 81%
    Borosilikatglas 2365 7.470E+10 5620.11 1.329E+07 2.930E+10 3519.80 8.324E+06 82%
    LN 4640 2.424E+11 7227.82 3.354E+07 5.94E+10 3577.95 1.660E+07 1.54E-05 0
    LT 7454 2.80E+11 6126.74 4. 567E+07 9.68E+10 3603.65 2.686E+07 1.61E-05 0
    Synthetikquarz 2200 7.820E+10 5962.00 1.312E+07 2.900E+10 3630.68 7.987E+06 4.70E-07 99%
    Schmelzquarz 2210 7.850E+10 5959.90 1.317E+07 3.120E+10 3757.35 8.304E+06 5.90E-07 100%
    SiO2:Film (gleich wie diejenigen von Schmelzquarz)
    Film vorwiegend aus SiO 2000-2200 7.2-7.9E+10 5500-6000 1.26-1.32E+07 2.6-3.2E+10 3490-3760 7.7-8.4E+07 >30%
    Quarzglas 2200 7.860E+10 5977.23 1.315E+07 3.130E+10 3771.91 8.298E+06 4.70E-07 98%
    Quarz 2650 1.07E+11 6360.25 1.685E+07 5.79E+10 4675.91 1.239E+07 1.04E-05 100%
    polykristallines Si 2331 1.865E+11 8944.75 2.085E+07 6.650E+10 5341.21 1.245E+07 0
    TiO2 4249 4.790E+11 10617.55 4.511E+07 1.232E+11 5384.71 2.288E+07 6.90E-06 0
    Einzelkristall-Si 2331 1.657E+11 8431.21 1.965E+07 7.960E+10 5843.67 1.362E+07 3.35E-06 0
    SixNy 3200 3.710E+11 10767.43 3.446E+07 1.130E+11 5942.43 1.902E+07 0
    AlN 3260 3.950E+11 11007.53 3.588E+07 1.180E+11 6016.34 1.961E+07 0
    Saphir 3986 4.980E+11 11177.53 4.455E+07 1.470E+11 6072.81 2.421E+07 7.10E-06 0
    Al2O3 (Aluminiumoxid) 3800 4.170E+11 10475.54 3.981E+07 1.460E+11 6198.47 2. 355E+07 0
    SiC 3200 4.580E+11 11963.49 3.828E+07 1.85E+11 7603.45 2.433E+07 0
  • 29 veranschaulicht, dass die Impedanzverhältnisse von LT-Schichtdicken abhängen können, für akustische Wellenvorrichtungen 10, in denen Pyrexglas, Borosilikatglas, synthetischer Quarz, Schmelzquarz und Quarzglas als Substrat 11 verwendet werden und eine interdigitale Wandlerelektrode 13 aus Al mit einer Dicke von 0,08 Wellenlänge auf einem (0°, 110°, 0°, 0°) LT-Dünnfilm 12 (0,15 Wellenlänge Dicke) /jedes Substrat 11 ausgebildet ist. Wie in 29 dargestellt, kann ein besseres Impedanzverhältnis von 70 dB oder mehr in Substraten aus Schmelzglas, synthetischem Quarz und Quarzglas erreicht werden, die einen höheren SiO2-Gehalt aufweisen, wenn die LT-Schichtdicke 0,52 Wellenlänge oder weniger beträgt, sowie in Substraten aus Pyrexglas und Borosilikatglas, die einen SiO2-Gehalt von etwa 70 bis 80 Massen-% aufweisen, wenn die LT-Schichtdicke 0,34 Wellenlänge oder weniger beträgt. Es wird bestätigt, dass selbst bei Verwendung eines LN-Dünnfilms anstelle des LT-Dünnfilms ähnliche Eigenschaften erreicht werden können.
  • 30 veranschaulicht, dass die Impedanzverhältnisse für LSAW von der SiO2-Schichtdicke abhängen können, für akustische Wellenvorrichtungen 10, bei denen eine interdigitale Wandlerelektrode 13 aus Al mit einer Dicke von 0,08 Wellenlänge auf einem (0°, 110°, 0°) LT-Dünnfilm 12/SiO2-Film/Hochphasengeschwindigkeitssubstrat und einem (0°, 131°, 0°) LN-Dünnfilm 12/SiO2-Film/Hochphasengeschwindigkeitssubstrat ausgebildet ist. Das bloße Bilden eines LT- oder LN-Dünnfilms auf einem Hochgeschwindigkeitssubstrat aus Saphir, Aluminiumoxid (Al2O3) oder dergleichen, wie in Tabelle 7 aufgeführt, mit einer Scherwellengeschwindigkeit von 5.900 m/s oder mehr, kann zu einem schlechten Impedanzverhältnis wie 70 dB oder weniger führen, das dem in 6(b) dargestellten Beispiel eines C-Saphirsubstrats ähnlich ist. Die weitere Bildung eines SiO2-Films mit einer Wellenlänge von 0,15 an einer Grenze bzw. einem Übergang zwischen dem Hochgeschwindigkeitssubstrat und dem Dünnfilm kann jedoch zu größeren Impedanzverhältnissen von 73 dB für den LT-Dünnfilm und 78 dB für den LN-Dünnfilm führen. Darüber hinaus können größere Impedanzverhältnisse von 75 dB für den LT-Dünnfilm und 79 dB für den LN-Dünnfilm erreicht werden, wenn die Dicke der SiO2-Schicht 0,3 Wellenlänge oder mehr beträgt. Eine zu dicke SiO2-Schicht ist nicht vorzuziehen, da ein Substrat, auf dem ein dickerer SiO2-Film vorhanden ist, gewölbt werden kann. Dementsprechend ist es wünschenswert, dass die Dicke des SiO2-Films 1 Wellenlänge oder weniger und nach Möglichkeit 0,5 Wellenlänge oder weniger beträgt.
  • [Diskussion über interdigitale Wandlerelektroden]
  • Optimale Dicken und Metallisierungsverhältnisse einer interdigitalen Wandlerelektrode 13 werden im Folgenden erläutert. 31(a) und 31(b) veranschaulichen, dass die Bandbreiten und Impedanzverhältnisse von akustischen Wellenresonatoren von der Dicke der Interdigital-Wandlerelektrode 13 abhängen können, für akustische Wellenvorrichtungen 10, bei denen Interdigital-Wandlerelektroden 13 aus verschiedenen Materialien auf einer (0°, 110°, 0°) LT-Dünnschicht-12 (0,15 Wellenlängendicke)/(0°, 132,75°, 90°) Quarzsubstrat-11-Struktur gebildet sind. Es werden interdigitale Wandlerelektroden 13 aus Al, Cu, Mo und Pt verwendet. Weiterhin wird das Metallisierungsverhältnis der interdigitalen Wandlerelektroden 13 auf 0,5 eingestellt.
  • Wie in 31(a) dargestellt, kann bei einer Elektrodendicke von 0,005 bis 0,2 Wellenlängen eine Bandbreite von 4% oder mehr erreicht werden, auch wenn die Interdigital-Wandlerelektrode 13 aus einem der Materialien besteht. Weiterhin können, wie in 31(b) dargestellt, Impedanzverhältnisse von 70 dB oder mehr bei der Elektrodendicke von 0,005-0,32 Wellenlänge und 75 dB oder mehr bei 0,005-0,25 Wellenlänge erhalten werden, wenn die interdigitale Wandlerelektrode 13 aus Al mit einer Dichte von 2.699 kg/m3 besteht. Darüber hinaus können Impedanzverhältnisse von 70 dB oder mehr bei der Elektrodendicke von 0,005-0,20 Wellenlänge, 73 dB oder mehr bei 0,005-0,19 Wellenlänge und 75 dB oder mehr bei 0,005-0,18 Wellenlänge erhalten werden, wenn die interdigitale Wandlerelektrode 13 aus Cu mit einer Dichte von 8.930 kg/m3 besteht.
  • Noch weiter können Impedanzverhältnisse von 70 dB oder mehr bei der Elektrodendicke von 0,005-0,28 Wellenlänge, 73 dB oder mehr bei 0,005-0,27 Wellenlänge und 75 dB oder mehr bei 0,005-0,20 Wellenlänge erhalten werden, wenn die interdigitale Wandlerelektrode 13 aus Mo mit einer Dichte von 10.219 kg/m3 besteht. Noch weiter können Impedanzverhältnisse von 70 dB oder mehr bei der Elektrodendicke von 0,005-0,20 Wellenlänge, 73 dB oder mehr bei 0,005-0,13 Wellenlänge und 75 dB oder mehr bei 0,005-0,11 Wellenlänge erhalten werden, wenn die interdigitale Wandlerelektrode 13 aus Pt mit einer Dichte von 21.400 kg/m3 besteht.
  • Wie oben erwähnt, kann eine optimale Dicke je nach Elektrodentyp variieren, und je niedriger die Dichte ist, desto breiter ist der Bereich der optimalen Dicke, um größere Impedanzverhältnisse zu gewährleisten. Das bedeutet, dass der optimale Dickenbereich von der Elektrodendichte abhängen kann. Tabelle 8 zeigt Zusammenhänge zwischen dem optimalen Dickenbereich und der Elektrodendichte. In der Tabelle 8 gibt „A“ die Bedingungen für das Erreichen von Impedanzverhältnissen von 70 dB oder mehr an, „B“ zeigt die Bedingungen für das Erreichen von Impedanzverhältnissen von 73 dB oder mehr an und „A“ zeigt die Bedingungen für das Erreichen von Impedanzverhältnissen von 75 dB oder mehr an. Bei Verwendung einer Legierung oder eines mehrschichtigen Elektrodenfilms wird aus der Elektrodendicke und der theoretischen Elektrodendichte eine mittlere Dichte abgeleitet, und aus Tabelle 8 kann dann eine optimale Elektrodendicke basierend auf der mittleren Dichte abgeleitet werden. Es sei darauf hingewiesen, dass die in Tabelle 8 aufgeführten Beziehungen angewendet werden können, wenn der piezoelektrische Dünnfilm 12 aus LN besteht.
  • Tabelle 8
    Dicke der Elektrode [Wellenlänge (λ)]
    Dichtebereich (kg/m3) A B C
    2000-5000 0,005-0,32 0,005-0,28 0,005-0,25
    5001-9500 0,005-0.20 0,005-0,19 0,005-0,18
    9501-15000 0,005-0,28 0,005-0,27 0,005-0,20
    15001-220000 0,005-0,20 0,005-0,13 0,005-0,11
  • 32(a) und 32(b) veranschaulichen, dass die Bandbreiten und Impedanzverhältnisse von akustischen Wellenresonatoren von den Metallisierungsverhältnissen der Elektroden abhängen können, für akustische Wellenvorrichtungen 10, bei denen interdigitale Wandlerelektroden 13 aus entsprechenden Materialien auf einer (0°, 110°, 0°) LT-Dünnfilm 12 (0,15 Wellenlängendicke)/(0°, 132,75°, 90°) Quarzsubstrat 11-Struktur gebildet sind. Für die jeweiligen interdigitalen Wandlerelektroden 13 werden die aus 31(b) abgeleiteten optimalen Schichtdicken eingestellt. Mit anderen Worten, die Elektrodendicken werden auf 0,08 Wellenlänge eingestellt, wenn die interdigitale Wandlerelektrode 13 aus Al besteht, 0,045 Wellenlänge für Cu, 0,05 Wellenlänge für Mo und 0,03 Wellenlänge für Pt.
  • Wie in 32(a) dargestellt, wird die breiteste Bandbreite erreicht, wenn der Metallisierungsgrad etwas unter 0,5 liegt, selbst wenn die interdigitale Wandlerelektrode 13 aus einem der Materialien besteht. Darüber hinaus kann sich, wie in 32(b) dargestellt, ein Metallisierungsverhältnis, das ermöglicht, dass das Metallisierungsverhältnis höher ist, d.h. das optimale Metallisierungsverhältnis, je nach Elektrodentyp verändern. Tabelle 9 zeigt Zusammenhänge zwischen dem optimalen Metallisierungsverhältnis und der Elektrodendichte. In Tabelle 9 gibt „A“ die Bedingungen für das Erreichen höherer Impedanzverhältnisse (ca. 75,5 dB oder höher) an, „B“ zeigt die Bedingungen für das Erreichen weitaus höherer Impedanzverhältnisse (ca. 76,5 dB oder höher) an, und „C“ zeigt die Bedingungen für das Erreichen der höchsten Impedanzverhältnisse (ca. 77,5 dB oder höher) and. Wenn eine Legierung oder ein mehrschichtiger Metallisierungsverhältnisfilm verwendet wird, wird aus der Elektrodendicke und der theoretischen Elektrodendichte eine Durchschnittsdichte abgeleitet, und dann kann aus Tabelle 9 basierend auf der Durchschnittsdichte ein optimales Metallisierungsverhältnis abgeleitet werden. Es wird bestätigt, dass die in Tabelle 9 aufgeführten Beziehungen angewendet werden können, wenn der piezoelektrische Dünnfilm 12 aus LN besteht. Tabelle 9
    Elektrodenmetallisierungsverhältnis
    Dichtebereich (kg/m3) A B C
    2000-5000 0,15-0,63 0,27-0,58 0,32-0,48
    5001-9500 0,15-0,63 0,24-0,53 0,3-0,48
    9501-15000 0,15-0,71 0,20-0,6 0,32-0,48
    15001-220000 0,15-0,65 0,21-0,54 0,27-0,48
  • [Alternative Beispiele für die Anordnung von Quarzsubstrat, piezoelektrischem Dünnfilm, interdigitaler Wandlerelektrode und Shunt-Elektrode]
  • Obwohl 1(b) die akustische Wellenvorrichtung 10 einer Struktur mit einer IDT (interdigitalen Wandlerelektrode) 13/piezoelektrischer Dünnfilm-12/Quarz-Substrat 11 - Struktur veranschaulicht, können andere Strukturen als in den 33(a) bis 33(d) dargestellt betrachtet werden, die eine Shunt-Elektrode 32 beinhalten. Es sei darauf hingewiesen, dass die 33(a) bis 33(d) Beispiele veranschaulichen, bei denen der piezoelektrische Dünnfilm 12 aus LiTaO3-Kristall (LT) und das Substrat 11 aus Quarz besteht. 33(a) veranschaulicht eine Struktur bzw. einen Aufbau, die bzw. der ein IDT 13/piezoelektrischer Dünnfilm 12 (LT)/Substrat 11 und die gleiche Struktur wie die von 1(b) aufweist. 33(b) veranschaulicht eine IDT 13/piezoelektrischer Dünnfilm 12 (LT)/Shunt-Elektrode 32/Substrat 11 Struktur. 33(c) veranschaulicht piezoelektrischer Dünnfilm 12 (LT)/IDT 13/Substrat 11 Strukturen, bei denen die IDT 13 in das Substrat 11 (oberer Abschnitt) und in den piezoelektrischen Dünnfilm 12 (unterer Abschnitt) eingebettet ist. 33(d) veranschaulicht piezoelektrische Dünnfilm 12 (LT)/IDT 13/Substrat 11 Strukturen, in denen die IDT 13 in das Substrat 11 (oberer Abschnitt) und in den piezoelektrischen Dünnfilm 12 (unterer Abschnitt) eingebettet ist.
  • Die 34(a) und 34(b) veranschaulichen, dass die Bandbreiten und Impedanzverhältnisse von akustischen Wellenresonatoren, die jeweils von akustischen Wellenvorrichtungen 10 mit Strukturen von vier Typen, wie in den 33(a) bis 33(d) dargestellt, erhalten werden, von LT-Schichtdicken abhängen können. Hier ist der piezoelektrische Dünnfilm 12 ein (0°, 110°, 0°) LT-Dünnfilm, das Quarzsubstrat 11 ein (0°, 132,75°, 90°) Quarzsubstrat und die IDT 13 ist eine Al-Elektrode mit einer Dicke von 0,08 Wellenlänge. Es ist zu beachten, dass die Shunt-Elektrode 31 als dünne Elektrodenflächen vorgesehen ist, um die gesamte Oberfläche des Quarzsubstrats 11 und des piezoelektrischen Dünnfilms 12 abzudecken, und alle Elektrodenflächen elektrisch kurzgeschlossen sind. Weiterhin kann die Shunt-Elektrode 31 eine schwebende Elektrode sein, die keine Verbindung mit der IDT 13 hat.
  • Wie in 34(a) dargestellt, wird die breiteste Bandbreite durch die IDT/LT/Quarzstruktur von 33(a) erhalten, unabhängig von der LT-Schichtdicke. Darüber hinaus werden, wie in 34(b) veranschaulicht, größere Impedanzverhältnisse durch die IDT/LT/Quarzstruktur von 33(a) und die IDT/LT/Shuntelektrode/Quarzstruktur von 33(b) erreicht. Es sei darauf hingewiesen, dass, obwohl eine erforderliche Bandbreite je nach Anwendung variiert, ein größeres Impedanzverhältnis besser wäre, da ein derartiges Impedanzverhältnis den mechanischen Q Wert weitgehend beeinflussen kann. Dementsprechend wird davon ausgegangen, dass selbst die in 33(b) dargestellte Struktur zu einem Effekt führen kann, der ähnlich zu demjenigen ist, was unter den gleichen strukturellen Bedingungen wie in 33(a) erreicht wird.
  • Weiterhin kann die akustische Wellenvorrichtung 10, wie in 35 dargestellt, entweder die Struktur aufweisen, bei der die IDT 13 vollständig in den piezoelektrischen Dünnfilm 12 eingebettet ist, oder die Struktur, bei der untere Abschnitt in den piezoelektrischen Dünnfilm 12 eingebettet ist und der obere Abschnitt aus dem piezoelektrischen Dünnfilm 12 herausragt. 35 veranschaulicht, dass die Impedanzverhältnisse, die durch die beiden oben genannten Strukturen und die Struktur von 33(a) erhalten werden, von den Schichtdicken der piezoelektrischen Dünnfilm 12 abhängen können. Hier ist der piezoelektrische Dünnfilm 12 ein (0°, 110°, 0°) LT-Dünnfilm, das Quarzsubstrat 11 ein (0°, 132,75°, 90°) Quarzsubstrat und die IDT 13 ist eine Al-Elektrode mit einer Dicke von 0,08 Wellenlänge. Wie in 35 dargestellt, werden die Impedanzverhältnisse in jeder der Strukturen bei einer LT-Filmdicke von 0,5 Wellenlängen oder weniger erhalten. Weiterhin kann, wie in 35 veranschaulicht, die Struktur, bei der die IDT 13 in den piezoelektrischen Dünnfilm 12 eingebettet ist, eine höhere Phasengeschwindigkeit erlauben und wird für höhere Frequenzen als vorteilhaft gegenüber der Struktur ohne Einbettung angesehen.
  • [Alternative Beispiele mit Grenzfilmen]
  • Wie in 1(c) dargestellt, kann die akustische Wellenvorrichtung 10 einen isolierenden Grenzfilm (auch als Übergangsfilm bezeichnet) 32 zwischen dem Quarzsubstrat 11 und dem piezoelektrischen Dünnfilm 12 beinhalten. Der Grenzfilm 32 kann vorzugsweise aus einem harten Material mit geringerer Schallabsorption wie Tantalpentoxid (Ta2O5), Zinkoxid (ZnO), Siliziumdioxid (SiO2), polykristallinem Si, Siliziumnitrid (SixNy, wobei x und y ganze Zahlen sind) und dergleichen bestehen.
  • Die 36(a) bis 36(c) veranschaulichen, dass die Phasengeschwindigkeiten, Bandbreiten und Impedanzverhältnisse von den Schichtdicken des Grenzfilms 32 abhängen können, für akustische Wellenvorrichtungen 10, bei denen eine interdigitale Wandlerelektrode 13 aus Al mit einer Dicke von 0,08 Wellenlänge auf einem (0°, 110°, 0°) LT-Dünnfilm 12 (0,15 Wellenlänge)/Grenzfilm 32/(0°, 132,75°, 90°) Quarzsubstrat 11 gebildet ist. Für den Grenzfilm 32 werden Tantalpentoxid (Ta2O5), Zinkoxid (ZnO), Siliziumdioxid (SiO2), polykristallines Si und Siliziumnitrid (SixNy, wobei x und y ganze Zahlen sind) verwendet. Tabelle 7 zeigt die Materialkonstanten der verwendeten Grenzfilme 32. Es sei darauf hingewiesen, dass Tabelle 7 auch Materialkonstanten enthält, die hier nicht behandelt werden, aber für die Grenzfilme 32 verwendet werden können.
  • Wie in den 36(a) bis 36(c) veranschaulicht, wenn der Grenzfilm 32 aus Ta2O5 oder ZnO besteht, bei denen eine Volumenscherwellen-Phasengeschwindigkeit [(C44 E/Dichte)1/2] wesentlich langsamer ist als die Phasengeschwindigkeit von Quarz, nimmt die Phasengeschwindigkeit von SAW drastisch ab, die Bandbreite verengt sich drastisch und das Impedanzverhältnis nimmt mit zunehmender Filmdicke des Grenzfilms 32 drastisch ab. Weiterhin, wenn der Grenzfilm 32 aus SixNy besteht, bei dem die Scherwellen-Phasengeschwindigkeit schneller ist, erhöht sich die Phasengeschwindigkeit von SAW, die Bandbreite nimmt leicht ab, und das Impedanzverhältnis nimmt leicht ab, wenn die Filmdicke des Grenzfilms 32 zunimmt. Weiterhin, wenn der Grenzfilm 32 aus polykristallinem Si oder SiO2 besteht, bei denen die Scherwellen-Phasengeschwindigkeit nahe der Phasengeschwindigkeit von Quarz liegt, variiert die Phasengeschwindigkeit von SAW geringfügig und die Bandbreite nimmt mit zunehmender Dicke des Grenzfilms 32 leicht ab, während das Impedanzverhältnis nicht als groß variierend angesehen wird, bis der Grenzfilm 32 eine Dicke von drei Wellenlängen erreicht. Insbesondere ween wer aus SiO2 mit einem positiven TCF gebildet ist, ist der Grenzfilm 32 wirksam zur Verbesserung des TCF. Der TCF wird um +5 ppm/°C bei dem SiO2-Film mit einer Wellenlänge von 0,1 oder mehr und um +10 ppm/°C bei dem SiO2-Film mit einer Wellenlänge von 0,2 oder mehr verbessert. Weiterhin kann der gleiche TCF erreicht werden, auch wenn der Orientierungswinkel θ von Quarz um etwa ±10° verschoben ist. Darüber hinaus gibt es, wie in 36(c) dargestellt, keine Verschlechterung des Impedanzverhältnisses, wenn der SiO2-Film unter 1,2 Wellenlänge ist. Weiterhin, wie in 36(b) dargestellt, stellt die Bandbreite keine Abnahme dar und somit kann die Bandbreite von 94% auch bei 0,5 Wellenlängen gewährleistet werden, wenn der SiO2-Film unter 0,3 Wellenlängen liegt. Darüber hinaus können die gleichen Eigenschaften wie bei SiO2 auch durch einen SiOxZy-Film erreicht werden, der hauptsächlich aus SiO gebildet ist, wie vorstehend erwähnt.
  • Tabelle 7 und 36 zeigen, dass die Beziehung zwischen dem Grenzfilm 32 und seiner optimalen Dicke von der Phasengeschwindigkeit der Volumenscherwellen abhängt. Gemäß den Eigenschaften der akustischen Wellenvorrichtung 10 unter Verwendung des Begrenzungsfilms 32 kann ein größeres Impedanzverhältnis im Wesentlichen unabhängig von der Phasengeschwindigkeit der Volumenscherwellen erreicht werden, wenn der Grenzfilm 32 eine Dicke von 0,34 Wellenlänge oder weniger aufweist, wie in 36(c) dargestellt. Wenn die Dicke jedoch größer als der obige Wert ist, hängt die optimale Dicke des Grenzfilms 32 weitgehend von der Phasengeschwindigkeit der Volumenscherwellen des Grenzfilms 32 ab. Weiterhin kann ein größeres Impedanzverhältnis erreicht werden, wenn die Dicke des Grenzfilms 32 0,13 Wellenlänge oder weniger beträgt, und ein weitaus größeres Impedanzverhältnis, wenn die Dicke des Grenzfilms 32 0,04 Wellenlänge oder weniger beträgt.
  • Tabelle 10 zeigt Zusammenhänge zwischen der Scherwellen-Phasengeschwindigkeit des Grenzfilms 32 und der optimalen Filmdicke des Grenzfilms 32. In Tabelle 10 gibt „A“ die Bedingungen für das Erreichen höherer Impedanzverhältnisse (ca. 70 dB oder höher) an, „B“ gibt die Bedingungen für das Erreichen weitaus höherer Impedanzverhältnisse (ca. 73 dB oder höher) an und „C“ gibt die Bedingungen für das Erreichen der höchsten Impedanzverhältnisse (ca. 75 dB oder höher) an. Es wird bestätigt, dass die in Tabelle 10 aufgeführten Beziehungen angewendet werden können, wenn die piezoelektrische Dünnschicht 12 aus LN besteht. Tabelle 10
    Schwerwellen-Phasengeschwindigkeit Vs (m/s) Dicke T (Wellenlänge)
    A B C
    1500 <= Vs1 <= 2200 0 < T <= 0,5 0 < T <= 0,22 0 < T <= 0,12
    2200 < Vs2 <= 3400 0 < T <= 0,67 0 < T <= 0,54 0 < T <= 0,23
    3400 < Vs3 <= 5900 0 < T <=3 0 < T <= 3 0 < T <= 3
    5900 < Vs4 <= 13000 0 < T <= 0,6 0 < T <= 0,22 0 < T <= 0,12
  • [Alternative Beispiele mit mehreren Grenzfilmen]
  • Der Fall, dass die Grenzschicht 32 zwei Schichten aufweist, wird im Folgenden erläutert. Für eine akustische Wellenvorrichtung 10, bei der eine interdigitale Wandlerelektrode 13 aus Al mit einer Dicke von 0,08 Wellenlänge auf eine (0°, 110°, 0°) LT-Dünnfilm 12 (0,15 Wellenlänge)/erste Schicht des Grenzfilms 32/'zweite Schicht des Grenzfilms 32/(0°, 132,75°, 90°) Quarzsubstrat 11 gebildet wird, wird ausgewertet, wie das Resonatorimpedanzverhältnis von den Filmdicken der ersten und zweiten Schicht des Grenzfilms 32 abhängen kann. Anschließend werden Materialien von vier Typen mit unterschiedlichen in Tabelle 10 aufgeführten Scherwellenphasengeschwindigkeiten jeweils als Vs1, Vs2, Vs3 und Vs4 klassifiziert und die Bewertung an zwei von ihnen vorgenommen, die als erste und zweite Schichten des Grenzfilms 32 unterschiedlich kombiniert sind. Auch Fälle, bei denen Vs1 Ta2O5 ist, Vs2 ZnO ist, Vs3 SiO2 ist und Vs4 SixNy ist, werden untersucht.
  • Unter den Untersuchungsergebnissen veranschaulichen die 37(a) bis 37(d) die Ergebnisse der Schichtdickenabhängigkeit des Vs3(SiO2)-Films, wobei die erste und zweite Schicht als Vs3- und Vs4-Film, Vs4 und Vs3-Film, Vs2 und Vs3-Film, Vs2 und Vs3-Film sowie Vs1 und Vs3-Film angenommen werden. Jeder der in jeder Abbildung dargestellten Zahlenwerte bezeichnet eine Filmdicke (Wellenlänge) der anderen als Vs3 der Schichten des Grenzfilms 32. Tabelle 11 zeigt auch Zusammenhänge zwischen der Kombination der ersten und zweiten Schichten des Grenzfilms 32 und einer aus diesen Untersuchungsergebnissen abgeleiteten optimalen Gesamtfilmdicke. In Tabelle 11 gibt „A“ die Bedingungen für das Erreichen höherer Impedanzverhältnisse (ca. 70 dB oder höher) an, „B“ gibt die Bedingungen für das Erreichen weitaus höherer Impedanzverhältnisse (ca. 73 dB oder höher) an und „C“ gibt die Bedingungen für das Erreichen der höchsten Impedanzverhältnisse (ca. 75 dB oder höher) an. Um bessere Impedanzverhältnisse zu erhalten, muss die erste Schicht der Grenzfolie 32 die in Tabelle 10 aufgeführten Bedingungen erfüllen und die Gesamtfilmdicke der ersten und zweiten Schicht die in Tabelle 11 aufgeführten Bedingungen. Es sei darauf hingewiesen, dass, wie in den 37(a) bis 37(d) dargestellt, Impedanzverhältnisse von 75 dB oder mehr erreicht werden können, wenn der SiO2-Film 1,5 Wellenlängen oder weniger beträgt, indem der Typ und die Dicke der ersten Schicht entsprechend ausgewählt werden, wenn die zweite Schicht der SiO2-Film ist.
  • Tabelle 11
    Fälle von zwei Schichten
    Kombination aus erster und zweiter Schicht Gesamtfilmdicke T [Wellenlänge]
    A B C
    Vs1 Vs2 0 < T <= 1,17 0 < T <= 0,76 0 < T <= 0,35
    Vs1 Vs3 0 < T <= 3,5 0 < T <= 3,22 0 < T <= 3,12
    Vs1 Vs4 0 < T <= 1.1 0 < T <= 0,44 0 < T <= 0,24
    Vs2 Vs3 0 < T <= 3,67 0 < T <= 3,54 0 < T <= 3,23
    Vs2 Vs4 0 < T <= 1,27 0 < T <= 0,76 0 < T <= 0,35
    Vs3 Vs4 0 < T <= 3,6 0 < T <= 3,22 0 < T <= 3,12
  • Als nächstes wird der Fall, dass die Grenzschicht 32 drei Schichten aufweist, erläutert. Für eine akustische Wellenvorrichtung 10, bei der eine interdigitale Wandlerelektrode 13 aus Al mit einer Dicke von 0,08 Wellenlänge auf einer (0°, 110°, 0°) LT-Dünnfilm 12 (0,15 Wellenlänge)/erste Schicht des Grenzfilms 32/zweite Schicht des Grenzfilms 32/dritte Schicht des Grenzfilms 32/(0°, 132,75°, 90°) Quarzsubstrat 11 gebildet ist, wird ausgewertet, wie das Resonatorimpedanzverhältnis von der Filmdicke der dritten Schicht des Grenzfilms 32 abhängig sein kann. Anschließend werden Materialien von vier Typen mit unterschiedlichen in Tabelle 10 aufgeführten Scherwellenphasengeschwindigkeiten jeweils als Vs1, Vs2, Vs3 und Vs4 klassifiziert und die Bewertung wird an drei von ihnen vorgenommen, die als erste, zweite und dritte Schicht des Grenzfilms 32 unterschiedlich kombiniert sind. Auch Fälle, bei denen Vs1 Ta2O5 ist, Vs2 ZnO ist, Vs3 SiO2 ist und Vs4 SixNy ist, werden untersucht.
  • Unter den Untersuchungsergebnissen veranschaulicht 38(a) die Ergebnisse, bei dene die erste Schicht des Grenzfilms 32 Vs3 (0,1 Wellenlänge Dicke), die zweite Schicht Vs4 (0,1 Wellenlänge Dicke) und die dritte Schicht Vs1, Vs2, Vs3 oder Vs4 ist. Wie in 38(a) dargestellt, können Impedanzverhältnisse von 70 dB oder mehr erreicht werden, wenn die dritte Schicht ein Vs1 (Ta2O5)-Film oder ein Vs2 (ZnO)-Film ist und eine Dicke von 1 Wellenlänge oder weniger aufweist, und Impedanzverhältnisse von etwa 75 dB können erreicht werden, wenn die dritte Schicht ein Vs3 (SiO2)-Film oder ein Vs4 (SixNy)-Film ist und eine Dicke von 5 Wellenlängen oder weniger aufweist.
  • Unter den Untersuchungsergebnissen veranschaulicht 38(b) auch die Ergebnisse, bei denen die erste Schicht des Grenzfilms 32 Vs4 (0,01 Wellenlänge Dicke), die zweite Schicht Vs3 (0,1 Wellenlänge Dicke) und die dritte Schicht Vs1, Vs2, Vs3 oder Vs4 ist. Wie in 38(b) dargestellt, können Impedanzverhältnisse von 70 dB oder mehr erreicht werden, wenn die dritte Schicht ein Vs1 (Ta2O5)-Film oder ein Vs2 (ZnO)- Film ist und eine Dicke von 1 Wellenlänge oder weniger aufweist, und Impedanzverhältnisse von etwa 73 dB können erreicht werden, wenn die dritte Schicht ein Vs3 (SiO2)-Film oder ein Vs4 (SixNy) - Film ist und eine Dicke von 5 Wellenlängen oder weniger aufweist.
  • Tabelle 12 zeigt auch Zusammenhänge zwischen der Kombination der ersten bis dritten Schichten der Grenzfolie 32 und einer aus diesen Untersuchungsergebnissen abgeleiteten optimalen Gesamtfilmdicke. In Tabelle 12 gibt „A“ die Bedingungen für das Erreichen höherer Impedanzverhältnisse (ca. 70 dB oder höher) an, und „B“ die Bedingungen für das Erreichen wesentlich höherer Impedanzverhältnisse (ca. 73 dB oder höher). Um bessere Impedanzverhältnisse zu erhalten, muss die erste Schicht des Grenzfilms 32 die in Tabelle 10 aufgeführten Bedingungen erfüllen und die Gesamtfilmdicke der ersten bis dritten Schichten muss die in Tabelle 12 aufgeführten Bedingungen erfüllen. Es sei darauf hingewiesen, dass selbst wenn der Grenzfilm 32 vier oder mehr Schichten beinhaltet, die erste Schicht die Bedingungen der Tabelle 10 erfüllen muss.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass die Konstanten der Materialien zur Ableitung der Phasengeschwindigkeit und dergleichen auf öffentlich veröffentlichten Konstanten basieren. Darüber hinaus kann bei Mischfilmen, bei denen der Dünnfilm zwei oder mehr Schichten aufweist, das arithmetische Mittel der jeweiligen Schichten verwendet werden.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass, wie in den 38(a) und 38(b) dargestellt, Impedanzverhältnisse von 75 dB oder mehr erreicht werden können, wenn der SiO2-Film 1,5 Wellenlängen oder weniger beträgt, indem der Typ und die Dicke der anderen Schicht als der SiO2-Film angemessen ausgewählt werden, wenn die erste oder zweite Schicht der SiO2-Film ist. Tabelle 12
    Fälle von drei Schichten
    Kombination aus erster, zweiter und dritter Schicht Gesamtfilmdicke der ersten, zweiten und dritten Schicht T [Wellenlänge]
    A B
    Vs1 Vs2 Vs1 0 < T <= 1,67 0 < T <= 0,98
    Vs1 Vs2 Vs3 0 < T <= 4,17 0 < T <= 3,76
    Vs1 Vs2 Vs4 0 < T <= 1,77 0 < T <= 0,98
    Vs1 Vs3 Vs1 0 < T <= 4,00 0 < T < = 3,44
    Vs1 Vs3 Vs4 0 < T <= 4,17 0 < T <= 3,44
    Vs1 Vs4 Vs1 0 < T <= 1,6 0 < T <= 0,66
    Vs2 Vs1 Vs2 0 < T <= 1,84 0 < T <= 1,3
    Vs2 Vs3 Vs2 0 < T <= 4,34 0 < T <= 4,08
    Vs2 Vs3 Vs4 0 < T <= 4,27 0 < T <= 3,76
    Vs3 Vs1 Vs3 0 < T <= 6,5 0 < T <= 6,22
    Vs3 Vs2 Vs3 0 < T <= 6,67 0 < T <= 6,54
    Vs3 Vs4 Vs3 0 < T <= 6,6 0 < T <= 6,22
    Vs4 Vs1 Vs4 0 < T <= 1,70 0 < T <= 0,66
    Vs4 Vs2 Vs4 0 < T <= 1,87 0 < T <= 0,98
    Vs4 Vs3 Vs4 0 < T <= 4,20 0 < T <= 3,44
  • [Diskussion von Fällen, bei denen Moden höherer Ordnung von Oberflächenwellen verwendet werden]
  • Der Fall, bei dem Moden höherer Ordnung von akustiscen Oberflächenwellen verwendet werden, wird im Folgenden erläutert. 39 veranschaulicht die Frequenzeigenschaften der Impedanz (Z) für eine akustische Wellenvorrichtung 10, bei der eine interdigitale Wandlerelektrode 13 aus Al mit einer Dicke von 0,6 Wellenlängen auf einer (0°, 110°, 0°) LT-Dünnfilm 12 (0,15 Wellenlängendicke)/(0°, 132,75°, 90°) Quarzsubstrat 11 Struktur gebildet ist. Wie in 39 dargestellt, wird bestätigt, dass ein Grundmode (der 0-te) bei 1,25 GHz exisitert und sein höherer Mode (der 1-ste) bei 3,6 GHz vorhanden ist.
  • 40 veranschaulicht die Zusammenhänge zwischen den Impedanzverhältnissen und den Elektrodendicken von akustischen Wellenvorrichtungen 10 in Moden höherer Ordnung für interdigitale Wandlerelektroden 13 aus verschiedenen Materialien. In diesem Fall verwenden die akustischen Wellenvorrichtungen 10 interdigitale Wandlerelektroden 13 verschiedener Art mit einer Dicke von 0,6 Wellenlänge, die auf einer (0°, 110°, 0°) LT-Dünnfilm 12 (0,15 Wellenlängendicke)/(0°, 132,75°, 90°) Quarzsubstrat 11 Struktur gebildet sind. Wie in 40 dargestellt, kann die optimale Dicke je nach Elektrodentyp variieren, und je niedriger die Elektrodendichte ist, desto breiter sind die optimalen Dickenbereiche, um größere Impedanzverhältnisse zu ermöglichen, und desto größer ist die optimale Dicke. Tabelle 13 zeigt Zusammenhänge zwischen dem optimalen Dickenbereich und der Elektrodendichte. Tabelle 13 bezieht sich auf den Fall, dass das Metallisierungsverhältnis der interdigitalen Wandlerelektrode 13 0,5 beträgt. Tabelle 13
    Dichtebereich (kg/m3) Relevantes Elektroden beispiel Geeignete Elektrodendicke [Wellenlänge]
    2000-5000 Al, Ti 0,17-0,8
    5001-9500 Cu, Ni 0,08-0,44
    9501-15000 Mo, Ag 0,08-0,43
    15000-220000 Au, Pt 0,06-0,4
  • Wenn eine Legierung oder ein mehrschichtiger Elektrodenfilm als interdigitale Wandlerelektrode 13 verwendet wird, wird eine mittlere Dichte aus der Elektrodendicke und der theoretischen Elektrodendichte abgeleitet, und dann kann aus Tabelle 13 eine optimale Elektrodendicke basierend auf der mittleren bzw. durchschnittlichen Dichte abgeleitet werden. Wenn der Metallisierungsgrad beispielsweise 0,25 beträgt, kann zusätzlich die zu berücksichtigende Elektrodendicke doppelt so hoch sein wie in Tabelle 13, da sich Tabelle 13 auf den Fall bezieht, bei dem der Metallisierungsgrad 0,5 beträgt und die Elektrodendicke als 0,5/0,25 = 2 berechnet werden kann.
  • Die Dicke des piezoelektrischen Dünnfilms 12 wird für den Fall diskutiert, dass ein Mode höherer Ordnung der akustischen Oberflächenwelle verwendet wird. 41 veranschaulicht, dass die Impedanzverhältnisse von den Filmdicken der piezoelektrischen Dünnschicht 12 für akustische Wellenvorrichtungen 10 mit einer IDT 13/piezoelektrischer Dünnfilm 12/Quarzsubstrat 11 Struktur, wie in 33(a) dargestellt, und einer IDT 13/piezoelektrischer Dünfilm 12/Shunt-Elektrode 31/Quarzsubstrat 11 Struktur abhängen können. Hier ist der piezoelektrische Dünnfilm 12 ein (0°, 110°, 0°) LT-Dünnfilm, das Quarzsubstrat 11 ein (0°, 132,75°, 90°) Quarzsubstrat und die IDT 13 ist eine Au-Elektrode mit einer Dicke von 0,2 Wellenlänge. Wie in 41 veranschaulicht, können Impedanzverhältnisse von 70 dB oder mehr bei der LT-Schichtdicke von 0,35-9,3 Wellenlänge erreicht werden, wenn die Struktur von 33(a) ohne Shunt-Elektrode 31 und bei der LT-Filmdicke von 0,5-9 Wellenlänge, wenn die Struktur von 33(b) mit der Shunt-Elektrode 31 verwendet wird. Es wird bestätigt, dass selbst bei Verwendung einer LN-Dünnschicht anstelle der LT-Dünnschicht ähnliche Eigenschaften erreicht werden.
  • Die 42(a) und 42(b) veranschaulichen, dass die Impedanzverhältnisse von akustischen Wellenresonatoren in einem Mode höherer Ordnung (1-ster) von θ am Quarzsubstrat 11 für akustische Wellenvorrichtungen 10 abhängen können, bei denen eine interdigitale Wandlerelektrode 13 aus Au auf einem (0°, 110°, 0°) LT-Dünnfilm 12/(0°, θ, 0°) Quarzsubstrat 11 (42(a)) bzw. einer (0°, 110°, 0°) LT-Dünnfilm 12/(0°, θ, 90°) Quarz 11 (42(b)) gebildet ist. Hier wird die LT-Dicke auf vier Typen eingestellt, d.h. 0,5 Wellenlänge (λ), 1λ, 2λ und 4λ. Weiterhin wird die Dicke der interdigitalen Wandlerelektrode 13 auf 0,2λ eingestellt.
  • Wie in den 42(a) und 42(b) dargestellt, können Impedanzverhältnisse von ca. 70 dB oder mehr über fast alle Winkel von erreicht werden, wenn die LT-Filmdicke 0,5-4λ beträgt. Dies liegt vermutlich daran, dass die Au-Dicke der interdigitalen Wandlerelektrode 13 ähnlich wie im Grundmode 0,2λ und relativ dick ist, auch wenn die LT-Schichtdicke dicker ist.
  • [Verfahren zur Herstellung von akustischen Wellenvorrichtungen gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung]
  • Wie in 43 dargestellt, kann die akustische Wellenvorrichtung 10 wie folgt hergestellt werden. Zunächst wird ein piezoelektrisches Substrat 12a, das LT oder LN aufweist, hergestellt (siehe 43(a)), und das piezoelektrische Substrat 12a wird auf ein Quarzsubstrat 11 gebunden bzw. gebonded (siehe linker Abschnitt von 43(b)). Alternativ, wenn eine Shunt-Elektrode 31 oder ein Grenzfilm 32 zwischen dem piezoelektrischen Substrat 12a und dem Quarzsubstrat 11 gebildet wird, wird die Shunt-Elektrode 31 oder der Grenzfilm 32 auf das Quarzsubstrat 11 gebunden und dann das piezoelektrische Substrat 12a darauf gebunden (siehe rechter Abschnitt von 43(b)). Entsprechende Substrate und Schichten können unter Verwendung von Klebmitteln verklebt werden, während diese durch ein Verfahren zur Aktivierung einer Bondungsfläche mit Plasma oder dergleichen, das als direktes Bondungsverfahren bezeichnet wird, gebonded bzw. gebunden werden können.
  • Nach dem Bondungsprozess wird das piezoelektrische Substrat 12a zu einem dünnen Film (piezoelektrischer Dünnfilm 12) poliert (siehe 43(c)). Auf der Oberfläche des piezoelektrischen Dünnfilms 12 wird ein Elektrodenfilm aus Al oder dergleichen gebildet und darauf ein Resist (Fotolack) aufgebracht. Anschließend wird der Resist über ein Strukturierungs- (Belichtungs- und Entwicklungs-) und Ätzverfahren entfernt, so dass eine interdigitale Wandlerelektrode 13 und Reflektoren 14 gebildet werden (siehe 43(d)). Danach werden unnötige Teile entfernt und die akustische Wellenvorrichtung 10 ist hergestellt (siehe 43(e)). Es sei darauf hingewiesen, dass, obwohl die 43(c) bis 43(e) die Prozesse veranschaulichen, die dem linksseitigen Abschnitt von 43(b) entsprechen, die akustische Wellenvorrichtung 10 mit der Shunt-Elektrode 31 oder dem Grenzfilm 32 zwischen dem Quarzsubstrat 11 und dem piezoelektrischen Dünnfilm 12 hergestellt werden kann.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    akustische Wellenvorrichtung
    11
    Substrat (Quarzsubstrat)
    12
    piezoelektrischer Dünnfilm (LT-Dünnfilm oder LN-Dünnfilm)
    12a
    piezoelektrisches Substrat
    13
    interdigitale Wandlerelektrode (IDT)
    21
    Elektrodenfinger
    14
    Reflektor
    31
    Shunt-Elektrode
    32
    Grenzfilm
    50
    herkömmliche akustische Wellenvorrichtung
    51
    piezoelektrisches Substrat
    52
    interdigitale Wandlerelektrode (IDT)
    53
    Reflektor

Claims (49)

  1. Akustische Wellenvorrichtung unter Verwendung einer akustischen Oberflächenwelle, umfassend: ein Substrat, das 70 Massen-% oder mehr Siliziumdioxid (SiO2) enthält; einen auf dem Substrat angeordneten piezoelektrischen Dünnfilm, gebildet aus LiTaO3-Kristall oder LiNbO3-Kristall; und eine interdigitale Wandlerelektrode, die in Kontakt mit dem piezoelektrischen Dünnfilm angeordnet ist.
  2. Akustische Wellenvorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Shunt-Elektrode und/oder einen isolierenden Grenzfilm zwischen dem Substrat und dem piezoelektrischen Dünnfilm.
  3. Akustische Wellenvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Phasengeschwindigkeit der sich entlang des Substrats ausbreitenden akustischen Oberflächenwelle größer ist als eine Phasengeschwindigkeit der sich entlang des piezoelektrischen Dünnfilms ausbreitenden akustischen Oberflächenwelle.
  4. Akustische Wellenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die interdigitale Wandlerelektrode so angeordnet ist, dass mindestens ein unterer Abschnitt in den piezoelektrischen Dünnfilm eingebettet ist und/oder mindestens ein oberer Abschnitt aus dem piezoelektrischen Dünnfilm herausragt.
  5. Akustische Wellenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Substrat ein Quarzsubstrat beinhaltet.
  6. Akustische Wellenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Substrat eine Scherwellenphasengeschwindigkeit einer Volumenwelle von 3,400 bis 4,800 m/s aufweist.
  7. Akustische Wellenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 und 6, wobei das Substrat ein isotropes Substrat beinhaltet und der piezoelektrische Dünnfilm eine Dicke von 0,001 mm oder mehr und weniger als 0,01 mm aufweist.
  8. Akustische Wellenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Substrat ein Quarzsubstrat beinhaltet und eine Phasengeschwindigkeit der sich ausbreitenden akustischen Oberflächenwelle 4.500 m/s oder mehr beträgt.
  9. Akustische Wellenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Substrat ein Quarzsubstrat beinhaltet und eine Phasengeschwindigkeit der sich ausbreitenden akustischen Oberflächenwelle 4.800 m/s oder mehr beträgt.
  10. Akustische Wellenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Substrat ein Quarzsubstrat beinhaltet und eine Phasengeschwindigkeit der sich ausbreitenden akustischen Oberflächenwelle 5.000 m/s oder mehr beträgt.
  11. Akustische Wellenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Substrat ein Quarzsubstrat beinhaltet und die auszubreitende akustische Oberflächenwelle eine akustische Leckwelle ist, die hauptsächlich eine SH-Komponente oder eine S-Welle mit einer Phasengeschwindigkeit von 4.500 m/s oder mehr beinhaltet.
  12. Akustische Wellenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Substrat die akustische Oberflächenwelle in 4.500 m/s oder mehr ausbreitet und Euler-Winkel von (0°±5°, 70°-165°, 0°±5°), (0°±5°, 95°-155°, 90°±5°) oder kristallographisch äquivalente Euler-Winkel davon aufweist.
  13. Akustische Wellenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Substrat Euler-Winkel von (0°±5°, 0°-125°, 0°±5°), (0°±5°, 0°-36°, 90°±5°), (0°±5°, 172°-180°, 90°±5°), (0°±5°, 120°-140°, 30°-49°), (0°±5°, 25°-105°, 0°±5°), (0°±5°, 0°-45°, 15°-35°), (0°±5°, 10°-20°, 60°-70°), (0°±5°, 90°-180°, 30°-45°), (0°±5°, 0°±5°, 85°-95°), (90°±5°, 90°±5°, 25°-31°), (0°±5°, 90°±5°, -3° bis 3°) oder kristallographisch äquivalente Eulerwinkel davon aufweist.
  14. Akustische Wellenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Substrat Euler-Winkel von (20°±5°, 120°±10°, 115°±10°), (0°±5°, 90°±5°, 0°±10°), (0°±5°, 90°±5°, 75°±10°), (0°±5°, 0°±5°, 0°±5°, 0°±10°), (0°±5°, 0°±5°, 60°±10°) oder kristallographisch äquivalente Eulerwinkel davon aufweist.
  15. Akustische Wellenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei der piezoelektrische Dünnfilm LiTaO3-Kristall beinhaltet und Euler-Winkel von (90°±5°, 90°±5°, 33°-55°), (90°±5°, 90°±5°, 125°-155°) oder kristallographisch äquivalente Euler-Winkel davon aufweist.
  16. Akustische Wellenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei der piezoelektrische Dünnfilm LiNbO3-Kristall beinhaltet und Euler-Winkel von (90°±5°, 90°±5°, 38°-65°), (90°±5°, 90°±5°, 118°-140°) oder kristallographisch äquivalente Euler-Winkel davon aufweist.
  17. Akustische Wellenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Substrat Euler-Winkel von (0°±5°, 0°-132°, 0°±5°), (0°±5°, 0°-18°, 0°±5°), (0°±5°, 42°-65°, 0°±5°), (0°±5°, 126°-180°, 0°±5°), oder kristallographisch äquivalente Euler-Winkel davon aufweist, der piezoelektrische Dünnfilm LiTaO3-Kristall beinhaltet und Euler-Winkel von (0°±5°, 82°-148°, 0°±5°) oder kristallographisch äquivalente Euler-Winkel davon aufweist.
  18. Akustische Wellenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Substrat Euler-Winkel von (0°±5°, 0°-42°, 90°±5°), (0°±5°, 170°-190°, 90°±5°), (0°±5°, 0°-45°, 90°±5°), (0°±5°, 123°-180°, 90°±5°) oder kristallographisch äquivalente Euler-Winkel davon aufweist,, der piezoelektrische Dünnfilm LiTaO3-Kristall beinhaltet und Euler-Winkel von (0°±5°, 80°-148°, 0°±5°) oder kristallographisch äquivalente Euler-Winkel davon aufweist.
  19. Akustische Wellenvorrichtung nach Anspruch 18, wobei das Substrat Euler-Winkel von (0°±5°, 126°-180°, 90°±5°) oder kristallographisch äquivalente Euler-Winkel davon aufweist.
  20. Akustische Wellenvorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, wobei der piezoelektrische Dünnfilm Euler-Winkel von (0°±5°, 103°-125°, 0°±5°) oder kristallographisch äquivalente Euler-Winkel davon aufweist.
  21. Akustische Wellenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Substrat Euler-Winkel von (1°-39°, 100°-150°, 0°-20° oder 70°-120° oder 160°-180°) oder kristallographisch äquivalente Euler-Winkel davon aufweist, und der piezoelektrische Dünnfilm LiTaO3-Kristall beinhaltet und Euler-Winkel von (0°±5°, 80°-148°, 0°±5°) oder kristallografisch äquivalente Euler-Winkel davon aufweist.
  22. Akustische Wellenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Substrat Euler-Winkel von (0°±5°, 0°-23°, 0°±5°), (0°±5°; 32°-69°, 0°±5°), (0°±5°, 118°-180°, 0°±5°), (0°±5°, 0°-62°, 90°±5°), (0°±5°, 118°-180°, 90°±5°), (0°±5°, 0°-72°, 30°-60°), (0°±5°, 117°-180°, 30°-60°) oder kristallographisch äquivalente Euler-Winkel davon aufweist und der piezoelektrische Dünnfilm LiTaO3-Kristall beinhaltet und Euler-Winkel von (0°±5°, 80°-148°, 0°±5°) oder kristallographisch äquivalente Euler-Winkel davon aufweist.
  23. Akustische Wellenvorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 22, wobei der piezoelektrische Dünnfilm eine Dicke von 0,001 mal bis 2 mal einer Wellenlänge der akustischen Oberflächenwelle aufweist.
  24. Akustische Wellenvorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 22, wobei der piezoelektrische Dünnfilm eine Dicke von 0,01 mal bis 0,6 mal einer Wellenlänge der akustischen Oberflächenwelle aufweist.
  25. Akustische Wellenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Substrat Euler-Winkel von (0°±5°, 0°-132°, 0°±5°), (0°±5°, 0°-18°, 0°±5°), (0°±5°, 42°-65°, 0°±5°), (0°±5°, 126°-180°, 0°±5°), oder kristallographisch äquivalente Euler-Winkel davon aufweist und der piezoelektrische Dünnfilm LiNbO3-Kristall beinhaltet und Euler-Winkel von (0°±5°, 75°-165°, 0°±5°) oder kristallographisch äquivalente Euler-Winkel davon aufweist.
  26. Akustische Wellenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Substrat Euler-Winkel von (0°±5°, 0°-42°, 90°±5°), (0°±5°, 90°-155°, 90°±5°), (0°±5°, 0°-45°, 90°±5°), (0°±5°, 123°-180°, 90°±5°), oder kristallographisch äquivalente Euler-Winkel davon aufweist, wobei der piezoelektrische Dünnfilm LiNbO3-Kristall beinhaltet und Euler-Winkel von (0°±5°, 70°-170°, 0°±5°) oder kristallographisch äquivalente Euler-Winkel davon aufweist.
  27. Akustische Wellenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Substrat Euler-Winkel von (1°-39°, 100°-150°, 0°-20° oder 70°-120° oder 160°-180°) oder kristallographisch äquivalente Euler-Winkel davon aufweist und der piezoelektrische Dünnfilm LiNbO3-Kristall beinhaltet und Euler-Winkel von (0°±5°, 95°-160°, 0°±5°) oder kristallografisch äquivalente Euler-Winkel davon aufweist.
  28. Akustische Wellenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Substrat Euler-Winkel von (0°±5°, 90°-178°, 0°±5°), (0°±5°, 80°-160°, 90°±5°) oder kristallographisch äquivalente Euler-Winkel davon aufweist und der piezoelektrische Dünnfilm LiNbO3-Kristall beinhaltet und Euler-Winkel von (0°±5°, 35°-70°, 0°±5°) oder kristallographisch äquivalente Euler-Winkel davon aufweist.
  29. Akustische Wellenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Substrat Euler-Winkel von (0°±5°, 0°-16°, 0°±5°), (0°±5°, 42°-64°; 0°±5°), (0°±5°, 138°-180°, 0°±5°), (0°±5°, 0°-30°, 90°±5°), (0°±5°, 130°-180°, 90°±5°), (0°±5°, 0°-28°, 30°-60°), (0°±5°, 42°-70°, 30°-60°), (0°±5°, 132°-180°, 30°-60°) oder kristallographisch äquivalente Euler-Winkel davon aufweist und der piezoelektrische Dünnfilm LiNbO3-Kristall beinhaltet und Euler-Winkel von (0°±5°, 75°-165°, 0°±5°) oder kristallographisch äquivalente Euler-Winkel davon aufweist.
  30. Akustische Wellenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Substrat Euler-Winkel von (0°±5°, 32°-118°, 0°±5°), (0°±5°, 0°-30°, 90°±5°), (0°±5°, 173°-180°, 90°±5°), (0°±5°, 0°-142°, 30°-60°), oder kristallographisch äquivalente Euler-Winkel davon aufweist und der piezoelektrische Dünnfilm LiNbO3-Kristall beinhaltet und Euler-Winkel von (0°±5°, 35°-70°, 0°±5°) oder kristallographisch äquivalente Euler-Winkel davon aufweist.
  31. Akustische Wellenvorrichtung nach einem der Ansprüche 25, 27, 28, 29 und 30, wobei der piezoelektrische Dünnfilm eine Dicke von 0,001 mal bis 2 mal einer Wellenlänge der akustischen Oberflächenwelle aufweist.
  32. Akustische Wellenvorrichtung nach einem der Ansprüche 25, 27, 28, 29 und 30, wobei der piezoelektrische Dünnfilm eine Dicke von 0,012 mal bis 0,6 mal einer Wellenlänge der akustischen Oberflächenwelle aufweist.
  33. Akustische Wellenvorrichtung nach einem der Ansprüche 26, 27, 28, 29 und 30, wobei der piezoelektrische Dünnfilm eine Dicke von 0,01 mal bis 0,5 mal einer Wellenlänge der akustischen Oberflächenwelle aufweist.
  34. Akustische Wellenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 33, ferner umfassend einen Si-enthaltenden Film, der zwischen dem Substrat und dem piezoelektrischen Dünnfilm angeordnet ist, wobei der Si-enthaltende Film 30% oder mehr SiO2 oder SiO enthält, das Substrat eine Scherwellenphasengeschwindigkeit einer Volumenwelle von 5.900 m/s oder mehr aufweist und der Si-enthaltende Film eine Dicke von 0,15 mal bis 1 mal einer Wellenlänge der Oberflächenwellen aufweist.
  35. Akustische Wellenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 33, ferner umfassend einen Si-enthaltenden Film, der zwischen dem Substrat und dem piezoelektrischen Dünnfilm angeordnet ist, wobei der Si- enthaltende Film 30% oder mehr SiO2 oder SiO enthält, das Substrat eine Scherwellenphasengeschwindigkeit einer Volumenwelle von 5.900 m/s oder mehr aufweist, und der Si- enthaltenden Film eine Dicke von 0,3 mal bis 0,5 mal einer Wellenlänge der akustischen Oberflächenwelle aufweist.
  36. Akustische Wellenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 35, wobei die interdigitale Wandlerelektrode eine in Tabelle 1 angegebene Dicke in Abhängigkeit von ihrer Dichte aufweist. Tabelle 1 Dichtebereich (kg/m3) Elektrodendicke [Wellenlänge (λ)] 2000-5000 0,005-0,32 5001-9500 0,005-0,20 9501-15000 0,005-0,28 15001-220000 0,005-0,20
  37. Akustische Wellenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 36, wobei die interdigitale Wandlerelektrode ein in Tabelle 2 angegebenes Metallisierungsverhältnis in Abhängigkeit von ihrer Dichte aufweist. Tabelle 2 Dichtebereich (kg/m3) Elektrodenmetallisierungsverhältnis 2000-5000 0,15-0,63 5001-9500 0,15-0,63 9501-15000 0,15-0,71 15001-220000 0,15-0,65
  38. Akustische Wellenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 37, ferner umfassend einen isolierenden Grenzfilm, der zwischen dem Substrat und dem piezoelektrischen Dünnfilm angeordnet ist und eine Dicke von 0,34 Wellenlänge oder mehr aufweist.
  39. Akustische Wellenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 37, ferner umfassend einen isolierenden Grenzfilm, der zwischen dem Substrat und dem piezoelektrischen Dünnfilm angeordnet ist und eine oder mehrere Schichten aufweist, mit einer Schicht, die dem piezoelektrischen Dünnfilm am nächsten liegt und eine Dicke aufweist, die in Tabelle 3 abhängig von dessen Volumenscherwellen-Phasengeschwindigkeit angegeben ist. Tabelle 3 Schwerwellen-Phasengeschwindigkeit Dicke T [Wellenlänge] Vs (m/s) 1500 <= Vs1 <= 2200 0 < T <= 0,5 2200 < Vs2 <= 3400 0 < T <= 0,67 3400 < Vs3 <= 5900 0 < T <= 3 5900 < Vs4 <= 13000 0 < T <= 0,6
  40. Akustische Wellenvorrichtung nach Anspruch 39, wobei der Grenzfilm zwei Schichten aufweist, mit einer Schicht näher an dem piezoelektrischen Dünnfilm und einer Dicke, die in Tabelle 3 abhängig von der Volumenscherwellen-Phasengeschwindigkeit jeder Schicht angegeben ist, mit einer Gesamtfilmdicke der jeweiligen Schichten mit einer in Tabelle 4 angegebenen Dicke. Tabelle 4 Kombination aus erster und zweiter Schicht Gesamtfilmdicke T [Wellenlänge] Vs1 Vs2 0 < T <= 1,17 Vs1 Vs3 0 < T <= 3,5 Vs1 Vs4 0 < T <= 1,1 Vs2 Vs3 0 < T <= 3,67 Vs2 Vs4 0 < T <= 1,27 Vs3 Vs4 0 < T <= 3,6
  41. Akustische Wellenvorrichtung nach Anspruch 39, wobei der Grenzfilm drei Schichten aufweist, mit einer Schicht, die dem piezoelektrischen Dünnfilm am nächsten liegt und eine Dicke aufweist, die in Tabelle 3 abhängig von der Volumenscherwellen-Phasengeschwindigkeit jeder Schicht angegeben ist, mit einer Gesamtfilmdicke der jeweiligen Schichten mit einer in Tabelle 5 angegebenen Dicke. Tabelle 5 Kombination aus erster, zweiter und dritter Schicht Gesamtfilmdicke T [Wellenlänge] Vs1 Vs2 Vs1 0 < T <= 1,67 Vs1 Vs2 Vs3 0 < T <= 4,17 Vs1 Vs2 Vs4 0 < T <= 1,77 Vs1 Vs3 Vs1 0 < T <= 4,00 Vs1 Vs3 Vs4 0 < T <= 4,17 Vs1 Vs4 Vs1 0 < T <= 1,6 Vs2 Vs1 Vs2 0 < T <= 1,84 Vs2 Vs3 Vs2 0 < T <= 4,34 Vs2 Vs3 Vs4 0 < T <= 4,27 Vs3 Vs1 Vs3 0 < T <= 6,5 Vs3 Vs2 Vs2 0 < T <= 6,67 Vs3 Vs4 Vs3 0 < T <= 6,6 Vs4 Vs1 Vs4 0 < T < = 1,70 Vs4 Vs2 Vs4 0 < T < = 1,87 Vs4 Vs3 Vs4 0 < T <= 4,20
  42. Akustische Wellenvorrichtung nach einem der Ansprüche 38 bis 40, wobei eine Schicht des Grenzfilms, der dem piezoelektrischen Dünnfilm am nächsten oder zweitnächsten liegt, 30 % oder mehr SiO2 oder SiO beinhaltet und eine Dicke von 0,001 mal bis 1,2 mal einer Wellenlänge der akustischen Oberflächenwelle aufweist.
  43. Akustische Wellenvorrichtung nach einem der Ansprüche 38 bis 40, wobei eine Schicht des Grenzfilms, der dem piezoelektrischen Dünnfilm am nächsten oder zweitnächsten liegt, 30 % oder mehr SiO2 oder SiO beinhaltet und eine Dicke von 0,001 mal bis 0,3 mal einer Wellenlänge der akustischen Oberflächenwelle aufweist.
  44. Akustische Wellenvorrichtung nach Anspruch 39, wobei der Grenzfilm vier Schichten beinhaltet, wobei eine Schicht, die dem piezoelektrischen Dünnfilm am nächsten liegt, eine Dicke aufweist, die in Tabelle 3 abhängig von einer Volumenscherwellen-Phasengeschwindigkeit angegeben ist.
  45. Akustische Wellenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 44, wobei die akustische Oberflächenwelle einen Mode höherer Ordnung aufweist und die interdigitale Wandlerelektrode eine in Tabelle 6 angegebene Dicke in Abhängigkeit von ihrer Dichte aufweist. Tabelle 6 Dichtebereich (kg/m3) Elektrodendicke [Wellenlänge] 2000-5000 0,17-0,8 5001-9500 0,08-0,44 9501-15000 0,08-0,43 15000-220000 0,06-0,4
  46. Akustische Wellenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 45, wobei die akustische Oberflächenwelle einen Mode höherer Ordnung aufweist und der piezoelektrische Dünnfilm eine Dicke von 0,35 mal bis 9,3 mal einer Wellenlänge der akustischen Oberflächenwelle aufweist.
  47. Akustische Wellenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 46, wobei die akustische Oberflächenwelle eine akustische Leckoberflächenwelle ist.
  48. Akustische Wellenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei die akustische Oberflächenwelle eine akustische Leckoberflächenwelle eines Längswellentyps ist.
  49. Akustische Wellenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15 und 25 bis 46, wobei der piezoelektrische Dünnfilm LiNbO3-Kristall beinhaltet und die akustische Oberflächenwelle eine Rayleigh-Welle ist.
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DE (1) DE112017005984T5 (de)
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SG (1) SG10202010325SA (de)
TW (1) TW201826580A (de)
WO (1) WO2018097016A1 (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3796555A1 (de) * 2019-09-18 2021-03-24 Frec|N|Sys Wandlerstruktur für eine akustikwellenvorrichtung
EP3796556A1 (de) * 2019-09-18 2021-03-24 Frec|N|Sys Wandlerstruktur für eine akustikwellenvorrichtung
WO2021053399A3 (en) * 2019-09-18 2021-04-29 Frec'n'sys Transducer structure for an acoustic wave device

Families Citing this family (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6998650B2 (ja) 2016-08-10 2022-01-18 株式会社日本製鋼所 接合基板、弾性表面波素子、弾性表面波デバイスおよび接合基板の製造方法
WO2018163842A1 (ja) * 2017-03-09 2018-09-13 株式会社村田製作所 弾性波装置、高周波フロントエンド回路及び通信装置
JP6963423B2 (ja) 2017-06-14 2021-11-10 株式会社日本製鋼所 接合基板、弾性表面波素子および接合基板の製造方法
JP7073392B2 (ja) * 2017-10-23 2022-05-23 京セラ株式会社 弾性波素子
JP7080671B2 (ja) * 2018-02-27 2022-06-06 ＮＤＫ ＳＡＷ ｄｅｖｉｃｅｓ株式会社 弾性表面波デバイス
SG10201905013VA (en) 2018-06-11 2020-01-30 Skyworks Solutions Inc Acoustic wave device with spinel layer
US11848663B2 (en) 2018-07-27 2023-12-19 Frec'n'sys Resonant cavity surface acoustic wave (SAW) filters
WO2020081573A2 (en) * 2018-10-16 2020-04-23 Tohoku University Acoustic wave devices
WO2020121976A1 (ja) * 2018-12-13 2020-06-18 株式会社村田製作所 弾性波装置
US11876501B2 (en) 2019-02-26 2024-01-16 Skyworks Solutions, Inc. Acoustic wave device with multi-layer substrate including ceramic
JP7403960B2 (ja) * 2019-03-13 2023-12-25 太陽誘電株式会社 弾性波デバイスおよびその製造方法、フィルタ並びにマルチプレクサ
JP7078000B2 (ja) * 2019-03-22 2022-05-31 株式会社村田製作所 弾性波装置
JP7292100B2 (ja) * 2019-05-16 2023-06-16 ＮＤＫ ＳＡＷ ｄｅｖｉｃｅｓ株式会社 弾性表面波素子、フィルタ回路及び電子部品
CN113940002A (zh) 2019-07-05 2022-01-14 株式会社村田制作所 弹性波装置、高频前端电路以及通信装置
CN113924727A (zh) * 2019-07-05 2022-01-11 株式会社村田制作所 弹性波装置、高频前端电路以及通信装置
JP7401999B2 (ja) * 2019-09-12 2023-12-20 京セラ株式会社 弾性波素子
WO2021065684A1 (ja) * 2019-09-30 2021-04-08 株式会社村田製作所 弾性波装置
FR3105894B1 (fr) * 2019-12-30 2023-11-03 Frecnsys Structure de transducteur pour résonateur à accès unique
CN112272015B (zh) * 2020-11-09 2021-11-02 中国科学院上海微***与信息技术研究所 一种声波谐振器
WO2022168797A1 (ja) * 2021-02-04 2022-08-11 株式会社村田製作所 弾性波装置
CN116584039A (zh) * 2021-02-04 2023-08-11 株式会社村田制作所 弹性波装置
CN116615866A (zh) * 2021-02-04 2023-08-18 株式会社村田制作所 弹性波装置
WO2022168796A1 (ja) * 2021-02-04 2022-08-11 株式会社村田製作所 弾性波装置
WO2022264933A1 (ja) * 2021-06-16 2022-12-22 株式会社村田製作所 弾性波装置
WO2022269721A1 (ja) * 2021-06-21 2022-12-29 国立大学法人東北大学 弾性表面波デバイス
WO2023048191A1 (ja) * 2021-09-24 2023-03-30 株式会社村田製作所 フィルタ装置
JP7438510B2 (ja) 2021-10-29 2024-02-27 オムロン株式会社 俯瞰データ生成装置、俯瞰データ生成プログラム、俯瞰データ生成方法、及びロボット
WO2023162594A1 (ja) * 2022-02-22 2023-08-31 京セラ株式会社 弾性波装置および通信装置
FR3135175A1 (fr) * 2022-04-29 2023-11-03 Frec'n'sys Dispositif a ondes élastiques de surface a electrodes encastrées dans une couche piezoelectrique, conception et fabrication de celui-ci
US20230396235A1 (en) * 2022-05-30 2023-12-07 Skyworks Solutions, Inc. Surface acoustic wave devices with high velocity higher-order mode
WO2023235311A1 (en) * 2022-05-30 2023-12-07 Skyworks Solutions, Inc. Surface acoustic wave devices having reduced size
FR3136326A1 (fr) * 2022-06-02 2023-12-08 Soitec Filtre dispositif a ondes elastiques de surface
WO2023232562A1 (fr) * 2022-06-02 2023-12-07 Soitec Procédé de fabrication d'un dispositif à ondes élastiques de surface
FR3136327A1 (fr) * 2022-06-02 2023-12-08 Soitec Dispositif a ondes elastiques de surface
WO2024106123A1 (ja) * 2022-11-14 2024-05-23 株式会社村田製作所 弾性波装置

Family Cites Families (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5797214A (en) * 1980-12-08 1982-06-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd Transducer for surface wave
JPH0786866A (ja) 1993-09-17 1995-03-31 Matsushita Electric Ind Co Ltd 複合単結晶圧電基板とその製造方法
JPH0969751A (ja) * 1995-08-30 1997-03-11 Murata Mfg Co Ltd 弾性表面波フィルタ
JPH10178331A (ja) * 1996-12-19 1998-06-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd 弾性表面波素子
JP3196678B2 (ja) * 1997-02-07 2001-08-06 株式会社村田製作所 表面波装置
JP3485833B2 (ja) * 1999-03-25 2004-01-13 三洋電機株式会社 弾性表面波デバイス
JP3485832B2 (ja) * 1999-03-25 2004-01-13 三洋電機株式会社 弾性表面波デバイス
JP4003434B2 (ja) * 2001-10-31 2007-11-07 株式会社村田製作所 表面波装置
JP4297137B2 (ja) * 2002-07-24 2009-07-15 株式会社村田製作所 弾性表面波装置及びその製造方法
JP3885785B2 (ja) * 2002-12-18 2007-02-28 セイコーエプソン株式会社 弾性表面波装置、その製造方法、および電子機器
JP2004254291A (ja) 2003-01-27 2004-09-09 Murata Mfg Co Ltd 弾性表面波装置
JP4345329B2 (ja) * 2003-03-13 2009-10-14 セイコーエプソン株式会社 弾性表面波デバイス
WO2005060094A1 (ja) * 2003-12-16 2005-06-30 Murata Manufacturing Co., Ltd. 弾性境界波装置
JP2006025396A (ja) * 2004-06-09 2006-01-26 Seiko Epson Corp 弾性表面波装置、その製造方法、および電子機器
JP2007225546A (ja) * 2006-02-27 2007-09-06 Seiko Epson Corp 弾性表面波センサ
EP2099129A4 (de) * 2006-12-27 2014-03-26 Murata Manufacturing Co Oberflächenwellenbauelement
US7408286B1 (en) 2007-01-17 2008-08-05 Rf Micro Devices, Inc. Piezoelectric substrate for a saw device
JP2009027671A (ja) * 2007-07-24 2009-02-05 Seiko Epson Corp Ｓｈ型バルク波共振子
JP5120461B2 (ja) * 2008-11-18 2013-01-16 株式会社村田製作所 チューナブルフィルタ
JP2010283807A (ja) 2009-05-08 2010-12-16 Murata Mfg Co Ltd 弾性表面波装置
US8417115B2 (en) * 2009-07-09 2013-04-09 Finisar Corporation Quantifying link quality in an optoelectronic module
JP2011066492A (ja) * 2009-09-15 2011-03-31 Murata Mfg Co Ltd 弾性境界波装置
WO2011037145A1 (ja) * 2009-09-25 2011-03-31 株式会社村田製作所 弾性表面波装置
CN102577120B (zh) 2009-10-13 2015-04-01 株式会社村田制作所 声表面波装置
CN103891138B (zh) * 2011-09-30 2016-12-07 株式会社村田制作所 弹性波装置
WO2013061926A1 (ja) * 2011-10-24 2013-05-02 株式会社村田製作所 弾性表面波装置
JP5850137B2 (ja) 2012-03-23 2016-02-03 株式会社村田製作所 弾性波装置及びその製造方法
JP6288760B2 (ja) * 2013-11-20 2018-03-07 日本電波工業株式会社 弾性表面波デバイス、共振子及び発振回路
CN106105031B (zh) * 2014-04-11 2018-12-21 株式会社村田制作所 弹性波滤波器装置
JP6464735B2 (ja) * 2014-12-25 2019-02-06 株式会社村田製作所 弾性波装置及びその製造方法
JP6497435B2 (ja) * 2015-03-13 2019-04-10 株式会社村田製作所 弾性波装置及びその製造方法
US10812038B2 (en) * 2015-08-25 2020-10-20 Avago Technologies International Sales Pte. Limited Acoustic wave resonator
US20180241374A1 (en) * 2015-09-25 2018-08-23 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd Acoustic wave resonator having antiresonant cavity
JP6998650B2 (ja) * 2016-08-10 2022-01-18 株式会社日本製鋼所 接合基板、弾性表面波素子、弾性表面波デバイスおよび接合基板の製造方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3796555A1 (de) * 2019-09-18 2021-03-24 Frec|N|Sys Wandlerstruktur für eine akustikwellenvorrichtung
EP3796556A1 (de) * 2019-09-18 2021-03-24 Frec|N|Sys Wandlerstruktur für eine akustikwellenvorrichtung
WO2021053399A3 (en) * 2019-09-18 2021-04-29 Frec'n'sys Transducer structure for an acoustic wave device
WO2021053401A3 (en) * 2019-09-18 2021-04-29 Frec'n'sys Transducer structure for an acoustic wave device

Also Published As

Publication number Publication date
CN117792334A (zh) 2024-03-29
US11258427B2 (en) 2022-02-22
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US20190319603A1 (en) 2019-10-17
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CN110114974A (zh) 2019-08-09
JP2023053032A (ja) 2023-04-12
TW201826580A (zh) 2018-07-16
WO2018097016A1 (ja) 2018-05-31
US20220173720A1 (en) 2022-06-02
JP7229574B2 (ja) 2023-02-28

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