JP2008125131A - 表面波装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】周波数温度特性が良好であり、電気機械結合係数が大きく、かつ伝搬損失が小さい表面波装置を提供する。
【解決手段】オイラー角（０±２°，１０４〜１４１°，０±２°）のＬｉＴａＯ₃からなる圧電基板２と、圧電基板２上に形成されており、密度８７００〜１０３００ｋｇ／ｍ³、ヤング率１．８×１０¹¹〜４×１０¹¹Ｎ／ｍ²あるいは横波音速が３１７０〜３２９０ｍ／秒である、ＮｉやＭｏなどで代表される金属もしくは該金属を主体とする合金または前記金属もしくは合金からなり、かつ膜厚をＨ、表面波の波長をλとしたときに、規格化膜厚Ｈ／λが０．００８〜０．０６の範囲にあるＩＤＴ３と、ＩＤＴ３を覆うように圧電基板２上に形成されており、かつ規格化膜厚Ｈｓ／λが０．１０〜０．４０の範囲にあるＳｉＯ₂膜とを備える表面波装置１。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば表面波フィルタなどに用いられる表面波装置に関し、より詳細には、ＬｉＴａＯ₃基板を用いた表面波装置に関する。

従来、帯域フィルタとして、４０°〜４２°回転Ｙ板Ｘ伝搬ＬｉＴａＯ₃基板を用いた表面波装置が知られている（例えば、下記の非特許文献１）。ＲＦ帯の帯域フィルタでは、上記４０°〜４２°回転Ｙ板Ｘ伝搬ＬｉＴａＯ₃基板上に、波長λで規格化された膜厚Ｈ／λが０．０８〜０．１０であるＡｌ膜によりＩＤＴが形成されていた。

上記のように、４０°〜４２°回転Ｙ板Ｘ伝搬ＬｉＴａＯ₃基板を用いた従来の表面波装置では、周波数温度特性ＴＣＦが−３３ｐｐｍ／℃と比較的大きいため、より一層温度特性が良好である仕様を十分に満たすことができなかった。なお、従来、表面波装置の周波数温度特性ＴＣＦを改善する方法として、ＬｉＴａＯ₃基板上にＡｌからなるＩＤＴを形成した後に、ＳｉＯ₂層を形成する方法が知られている（下記の特許文献１）。
１９９７年電子情報通信学会総合大会論文集：ＳＡ−１０−６、第５００頁−５０１頁 特開平２−２９５２１２号公報

しかしながら、ＡｌからなるＩＤＴを用いた共振子やフィルタを形成する場合、大きな電気機械結合係数Ｋや反射係数を得るには、後述の図４や図５に示すように、ＩＤＴの電極膜厚Ｈ／λ（Ｈは膜厚、λは表面波の波長）は、０．０８〜０．１０とかなり厚くしなければならない。このように、ＡｌからなるＩＤＴがかなり厚くされているため、図１９（ａ）に示されているＩＤＴが形成されている部分において、周波数温度特性を改善するためにＳｉＯ₂膜がその上に形成されると、図１９（ｂ），（ｃ）に示すように、ＳｉＯ₂膜において大きな段差が生じ、ＳｉＯ₂膜にクラックが生じることがあった。そのため、クラックの発生により、弾性表面波フィルタのフィルタ特性が悪化しがちであった。

加えて、ＡｌからなるＩＤＴの電極膜厚が厚いため、ＳｉＯ₂膜の形成によるＩＤＴの電極表面の凹凸を被覆する効果が十分でなく、それによって、周波数温度特性が十分に改善されないことがあった。

本発明の目的は、上述した従来技術の現状に鑑み、回転Ｙ板Ｘ伝搬のＬｉＴａＯ₃基板を用いた弾性表面波装置において、ＳｉＯ₂膜の形成により周波数温度特性を改善し得るだけでなく、ＩＤＴの電極膜厚を薄くすることにより、ＳｉＯ₂膜におけるクラックを防止することができると共に減衰定数も大幅に低減でき、従って目的とするフィルタ特性などの電気的特性を得ることができ、かつＩＤＴにおける電気機械結合係数及び反射係数が十分な大きさとされる、弾性表面波装置及びその製造方法を提供することにある。

本願の第１の発明に係る表面波装置は、オイラー角（０±２°，１０４〜１４１°，０±２°）のＬｉＴａＯ₃からなる圧電基板と、前記圧電基板上に形成されており、膜厚をＨ、表面波の波長をλとしたときに、規格化膜厚Ｈ／λが０．００８〜０．０６の範囲にあり、密度が８７００〜１０３００ｋｇ／ｍ³、ヤング率が１．８×１０¹¹〜４×１０¹¹Ｎ／ｍ²あるいは横波音速が３１７０〜３２９０ｍ／秒である金属もしくは該金属を主体とする合金からなるＩＤＴと、前記ＩＤＴを覆うように前記圧電基板上に形成されており、膜厚をＨｓとしたときに、表面波の波長で規格化された膜厚Ｈｓ／λが０．１０〜０．４０の範囲にあるＳｉＯ₂膜とを備えることを特徴とする。

第２の発明に従う表面波装置は、オイラー角（０±２°，１０４〜１４１°，０±２°）のＬｉＴａＯ₃からなる圧電基板と、前記圧電基板上に形成されており、膜厚をＨ、表面波の波長をλとしたときに、規格化膜厚Ｈ／λが０．００８〜０．０６の範囲にあり、平均密度が６０９０〜１３９９０ｋｇ／ｍ³、ヤング率が１．８×１０¹¹〜４×１０¹¹Ｎ／ｍ²あるいは横波音速が３１７０〜３２９０ｍ／秒であり、主たる第１の電極層と、第１の電極層とは異なる金属からなる従たる第２の電極層との積層膜からなるＩＤＴと、前記ＩＤＴを覆うように前記圧電基板上に形成されており、膜厚をＨｓとしたときに、表面波の波長で規格化された膜厚Ｈｓ／λが０．１０〜０．４０の範囲にあるＳｉＯ₂膜とを備えることを特徴とする。

第１，第２の発明のある特定の局面では、上記ＩＤＴの規格化膜厚Ｈ／λは、０．０１７〜０．０６の範囲、より好ましくは、０．０２３〜０．０６の範囲にあるとされる。ＩＤＴの規格化膜厚Ｈ／λが０．０１７以上とすることにより、電気機械結合係数をより一層高めることができる。また、Ｈ／λが０．０２３以上の場合には、十分な反射係数を得ることができる。

第１，第２の発明に係る表面波装置のさらに別の特定の局面では、上記圧電基板のオイラー角と、ＳｉＯ₂膜の規格化膜厚Ｈｓ／λとが、下記の表１に示す組み合わせのいずれかとされる。この場合には、減衰定数を小さくすることができ、かつ大きな電気機械結合係数及び反射係数を得ることができ、さらに周波数温度特性が良好とされる。

第１，第２の発明では、上記特定の密度、ヤング率及び横波音速を有する金属からなる電極、すなわちＡｌよりも密度が高い電極を用いることにより、薄い電極膜厚で大きな電気機械結合係数と反射係数を得ることができる。このような金属としては、ニッケルやモリブデンを挙げることができる。

本願の第３の発明は、オイラー角（０±２°，１０４〜１４１°，０±２°）のＬｉＴａＯ₃からなる圧電基板と、前記圧電基板上に形成されており、膜厚をＨ、表面波の波長をλとしたときに、規格化膜厚Ｈ／λが０．００９５〜０．０６の範囲にあり、ニッケルもしくはニッケルを主体とする合金、またはニッケルもしくはニッケルを主体とする合金からなる主たる第１の電極層と他の金属からなる第２の電極層との積層膜からなるＩＤＴと、前記ＩＤＴを覆うように前記圧電基板上に形成されており、膜厚をＨｓとしたときに、表面波の波長で規格化された膜厚Ｈｓ／λが０．１０〜０．４０の範囲にあるＳｉＯ₂膜とを備えることを特徴とする、表面波装置である。

第３の発明のある特定の局面では、上記ＩＤＴの規格化膜厚Ｈ／λは、０．０２〜０．０６、より好ましくは０．０２７〜０．０６の範囲とされる。Ｈ／λが０．０２以上の場合には、電気機械結合係数を大きくすることができ、０．０２７以上の場合にはさらに反射係数を高めることができる。

第３の発明のさらに別の特定の局面では、上記圧電基板のオイラー角と、ＳｉＯ₂膜の規格化膜厚Ｈｓ／λとが下記の表２に示す組み合わせのいずれかとされる。この場合には、減衰定数αを小さくすることができ、かつ大きな電気機械結合係数及び反射係数を得ることができ、さらに良好な周波数温度特性を実現することができる。

本願の第４の発明は、オイラー角（０±２°，１０４〜１４１°，０±２°）のＬｉＴａＯ₃からなる圧電基板と、前記圧電基板上に形成されており、膜厚をＨ、表面波の波長をλとしたときに、規格化膜厚Ｈ／λが０．００８〜０．０６の範囲にあり、モリブデンもしくはモリブデンを主体とする合金、またはモリブデンもしくはモリブデンを主体とする合金からなる主たる第１の電極層と他の金属からなる第２の電極層との積層膜からなるＩＤＴと、前記ＩＤＴを覆うように前記圧電基板上に形成されており、膜厚をＨｓとしたときに、表面波の波長で規格化された膜厚Ｈｓ／λが０．１０〜０．４０の範囲にあるＳｉＯ₂膜とを備えることを特徴とする、表面波装置である。

第４の発明のある特定の局面では、上記ＩＤＴの規格化膜厚Ｈ／λが０．０１７〜０．０６の範囲、より好ましくは０．０２３〜０．０６の範囲とされる。Ｈ／λが０．０１７以上の場合には、電気機械結合係数を高めることができ、０．０２３以上の場合には、反射係数を十分な大きさとすることができる。

第４の発明の別の特定の局面では、上記圧電基板のオイラー角と、ＳｉＯ₂膜の規格化膜厚Ｈｓ／λとが、下記の表３に示す組み合わせのいずれかである。この場合には、減衰定数αを小さくすることができ、かつ大きな電気機械結合係数及び反射係数を得ることができ、さらに良好な周波数温度特性を実現することができる。

第１〜４の発明のさらに別の特定の局面では、上記第１の電極層と、第２の電極層とが積層されてＩＤＴが構成されており、かつＩＤＴ全体の平均密度が６０９０〜１３９９０ｋｇ／ｍ³の範囲とされる。

本願の第５の発明は、オイラー角（０±２°，１０４〜１４１°，０±２°）のＬｉＴａＯ₃からなる圧電基板を用意する工程と、前記圧電基板上に、少なくとも１つのＩＤＴを形成する工程と、前記ＩＤＴを形成した後に周波数調整を行う工程と、前記周波数調整後に、前記ＩＤＴを被覆するように、ＬｉＴａＯ₃基板上にＳｉＯ₂膜を形成する工程とを備える、本発明に係る表面波装置の製造方法である。

第１，第３，第４の発明に係る表面波装置では、オイラー角（０±２°，１０４〜１４１°，０±２°）、すなわち１４°〜５１°回転Ｙ板Ｘ伝搬ＬｉＴａＯ₃からなる圧電基板上に、規格化膜厚Ｈ／λが０．００８〜０．０６であり、かつＮｉやＭｏなどに代表される、密度が８７００〜１０３００ｋｇ／ｍ²及びヤング率が１．８×１０¹¹〜４×１０¹¹Ｎ／ｍ²あるいは横波音速が３１７０〜３２９０ｍ／秒である金属もしくは該金属を主体とする合金からなるＩＤＴが形成されており、ＩＤＴを覆うように、Ｈｓ／λ＝０．１０〜０．４０のＳｉＯ₂膜が形成されている。従って、ＳｉＯ₂膜により周波数温度係数ＴＣＦが改善され、上記特定の金属からなるＩＤＴの膜厚Ｈ／λが上記特定の範囲とされているため、電気機械結合係数と反射係数が大きく、さらにＬｉＴａＯ₃基板の回転角が上記特定の範囲とされているため、減衰定数が小さくされる。よって、周波数温度特性に優れ、大きな電気機械結合係数を有し、かつ伝搬損失が少ない表面波装置を提供することが可能となる。

同様に第２の発明においても、ＩＤＴの平均密度が６０９０〜１３９９０ｋｇ／ｍ³であることを除いては、同様であるため、周波数温度特性に優れ、大きな電気機械結合係数を有し、かつ伝搬損失が少ない表面波装置を提供することが可能となる。

また、上記特定の金属からなるＩＤＴが薄いため、ＩＤＴ上にＳｉＯ₂が成膜されても、ＳｉＯ₂に大きな段差やクラックができないため、Ａｌ電極の場合に生じるそれらに起因した挿入損失等の特性の劣化もない。

特に、ＩＤＴの膜厚Ｈ／λが０．０１７〜０．０６の範囲にある場合には、電気機械結合係数を効果的に高めることができ、０．０２３〜０．００６の範囲にある場合には、反射係数を高めることができる。

また、上記ＬｉＴａＯ₃からなる圧電基板の回転角が１８°〜４５°の範囲である場合には、減衰定数をより一層小さくすることができる。この場合には、減衰定数αを小さくすることができ、かつ大きな電気機械結合係数及び反射係数を得ることができ、さらに良好な周波数温度特性を実現することができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施例を説明することにより本発明を詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る表面波装置の模式的平面図である。表面波装置１は、縦結合共振子型表面波フィルタであり、オイラー角（０±２°，１０４〜１４１°，０±２°）、すなわち１４°〜５１°回転Ｙ板Ｘ伝搬ＬｉＴａＯ₃からなる圧電基板２を有する。圧電基板２上に、ＩＤＴ３ａ，３ｂ及び反射器５ａ，５ｂが形成されている。

ＩＤＴ３ａ，３ｂ及び反射器５ａ，５ｂは、密度が８７００〜１０３００ｋｇ／ｍ³及びヤング率が１．８×１０¹¹〜４×１０¹¹Ｎ／ｍ²あるいは横波音速が３１７０〜３２９０ｍ／秒である金属により構成されている。このような金属としては、ニッケルやモリブデンまたはこれらを主体とする合金が挙げられる。

ＩＤＴ３ａ，３ｂの規格化膜厚Ｈ／λ（ＨはＩＤＴの厚み、λは表面波の波長を示す）は０．００８〜０．０６の範囲とされている。また、ＩＤＴ３ａ，３ｂを覆うように、圧電基板２上に、ＳｉＯ₂膜４が形成されている。ＳｉＯ₂膜４の規格化膜厚Ｈｓ／λ（ＨｓはＳｉＯ₂膜の厚み、λは表面波の波長）は０．１０〜０．４０の範囲とされている。

本実施例では上記のように、オイラー角（０±２°，１０４〜１４１°，０±２°）、すなわち１４°〜５１°回転Ｙ板Ｘ伝搬ＬｉＴａＯ₃からなる圧電基板２と、Ｈ／λ＝０．００８〜０．０６であり、上記特定の金属よりなるＩＤＴ３ａ，３ｂと、Ｈｓ／λ＝０．１０〜０．４０の範囲にあるＳｉＯ₂膜４とを用いているため、周波数温度係数ＴＣＦが小さく、電気機械結合係数Ｋ²が大きく、かつ伝搬損失が小さい表面波装置を提供することができる。これを、以下の具体的な実験例に基づき説明する。

ＬｉＴａＯ₃基板を伝搬する表面波としては、レイリー波の他に、漏洩弾性表面波が存在する。漏洩弾性表面波は、レイリー波に比べて音速が速く、電気機械結合係数が大きい。しかしながら、漏洩弾性表面波は、エネルギーを基板内部に放射しながら伝搬する波である。従って、漏洩弾性表面波は、伝搬損失の原因となる減衰定数を有する。

図２は、回転Ｙ板Ｘ伝搬ＬｉＴａＯ₃におけるオイラー角（０，θ，０）のθと、基板表面が電気的に短絡された場合の減衰定数（伝搬損失）αとの関係を示す。なお、回転角＝θ−９０度である。

図２から明らかなように、オイラー角のθが１２４〜１２６°の範囲で減衰定数は小さい。θがこの範囲を外れると、減衰定数は大きくなる。

また、比較的膜厚が厚いＡｌからなるＩＤＴを形成した場合には、θ＝１３０°〜１３２°で減衰定数が小さくなることが知られている（例えば、前述した非特許文献１）。従って、従来、ＡｌからなるＩＤＴと、ＬｉＴａＯ₃基板とを組み合わせた構成では、θ＝１３０°〜１３２°の回転Ｙ板Ｘ伝搬のＬｉＴａＯ₃基板が用いられていた。

図３は、回転Ｙ板Ｘ伝搬ＬｉＴａＯ₃基板におけるオイラー角（０，θ，０）のθと電気機械結合係数Ｋ²との関係を示す。オイラー角のθが１００°〜１２０°の範囲で大きな電気機械結合係数Ｋ²が得られることがわかる。しかしながら、θ＝１００°〜１２０°の範囲では、前述の図２から明らかなように減衰定数が大きい。従って、このようなオイラー角のＬｉＴａＯ₃基板を用いることはできないことがわかる。

図４は、３６°回転Ｙ板Ｘ伝搬［オイラー角で（０°，１２６°，０°）］のＬｉＴａＯ₃基板上に、電極膜として、Ｍｏ膜、Ｎｉ膜またはアルミニウム膜を形成した場合の該電極膜の規格化膜厚Ｈ／λ（Ｈは膜厚を、λは表面波の波長を示す）と、電気機械結合係数Ｋ²との関係を示す。Ｍｏ膜やＮｉ膜の規格化膜厚Ｈ／λが０．００８以上では、電気機械結合係数Ｋ²は、Ｈ／λ＝０（成膜しなかった場合）の場合の電気機械結合係数の１．２倍以上となり、Ｈ／λが０．０１７以上では、１．３５倍以上となり、Ｈ／λが０．０２６以上では、１．４５倍以上となることがわかる。

他方、後述するように、温度特性を改善するために、ＳｉＯ₂膜が電極上に形成される場合には、電極膜厚Ｈ／λが０．０６を超えるとフィルタの挿入損失や温度特性が劣化する。従って、電極の規格化膜厚Ｈ／λは０．０６以下が望ましいことがわかる。

従って、Ｍｏ膜やＮｉ膜からなる電極を形成した場合、Ｈ／λ＝０．００８〜０．０６の範囲とすることにより、フィルタ特性の劣化や温度特性の劣化を招くことなく、電気機械結合係数Ｋ²を高めることができる。

また、図５は、オイラー角（０°，１２６°，０°）のＬｉＴａＯ₃基板上に、様々な厚みのＮｉ膜、Ｍｏ膜またはＡｌ膜からなる電極を形成した場合の電極の規格化膜厚Ｈ／λと、電極指１本当りの反射係数を示す図である。すなわち、５から明らかなように、Ａｌからなる電極の場合には、十分な反射係数を得るには、規格化Ｈ／λは０．０８以上であることが求められていた。これに対して、Ｎｉ膜やＭｏ膜からなる電極の場合には、十分な反射係数を得るには、規格化膜厚Ｈ／λは０．０２３以上でよいことがわかる。

よって、本発明においては、電極膜の規格化膜厚Ｈ／λは、０．００８〜０．０６、好ましくは０．０１７〜０．０６、さらに好ましくは０．０２３〜０．０６の範囲とすればよいことがわかる。

次に、ＳｉＯ₂膜をＬｉＴａＯ₃基板上に形成した場合の周波数温度係数ＴＣＦの改善効果を説明する。図６は、θ＝１１３°、１２６°及び１２９°の（０，θ，０）の各ＬｉＴａＯ₃基板上にＳｉＯ₂膜を成膜した場合の周波数温度係数ＴＣＦの変化を示す図である。

図６から明らかなように、θが１１３°，１２６°及び１２９°のいずれの場合においても、ＳｉＯ₂の規格化膜厚Ｈｓ／λ（ＨｓはＳｉＯ₂膜の膜厚を、λは表面波の波長を示す）が０．１０〜０．４５の範囲において、ＴＣＦが−２４〜＋１７ｐｐｍ／℃の範囲にはいることがわかる。もっとも、ＳｉＯ₂膜の成膜には時間を要するため、ＳｉＯ₂膜の規格化膜厚Ｈｓ／λは０．４０以下であることが望ましい。従って、好ましくは、ＳｉＯ₂膜の規格化膜厚Ｈｓ／λは、０．１０〜０．４０の範囲であり、それによって、短時間で成膜でき、かつＴＣＦを−２０〜＋１７ｐｐｍ／℃の範囲とすることができる。

従来、ＬｉＴａＯ₃基板上に、Ａｌ電極を形成し、さらにＳｉＯ₂膜を形成することにより、レイリー波などのＴＣＦが改善されるという報告がいくつか存在する（例えば、特許文献１など）。しかしながら、ＬｉＴａＯ₃基板−上記特定の密度、ヤング率及び横波音速範囲の金属からなる電極−ＳｉＯ₂膜の積層構造において、電極の膜厚や漏洩弾性表面波の減衰定数を考慮にいれて実験が行われた報告は存在しない。

図７及び図８は、オイラー角（０°，１２０°，０°）と、（０°，１４０°，０°）の各ＬｉＴａＯ₃基板上に、種々の膜厚のＮｉからなるＩＤＴと、種々の膜厚のＳｉＯ₂膜とを形成した場合の減衰定数を示す図である。

図７から明らかなように、θ＝１２０°では、ＳｉＯ₂の膜厚Ｈｓ／λが０．１〜０．４０かつＮｉよりなる電極の規格化膜厚Ｈ／λが０．００８〜０．０８の範囲において、減衰定数が小さいことがわかる。他方、図８から明らかなように、θ＝１４０°では、Ｎｉからなる電極の規格化膜厚Ｈ／λが０．００８〜０．０８の範囲では、ＳｉＯ₂膜の膜厚の如何に係わらず、減衰定数が大きくなっていることがわかる。

図９及び図１０は、オイラー角（０°，１２０°，０°）と（０°，１４０°，０°）の各ＬｉＴａＯ₃基板上に、種々の膜厚のＭｏからなるＩＤＴと、種々の膜厚のＳｉＯ₂膜とを形成した場合の減衰定数の変化を示す図である。

図９から明らかなように、θ＝１２０°では、ＳｉＯ₂の膜厚Ｈｓ／λが０．１〜０．４０かつＭｏよりなる電極の規格化膜厚Ｈ／λが０．００８〜０．０８の範囲において、減衰定数が小さいことがわかる。他方、図１０から明らかなように、θ＝１４０°では、Ｍｏからなる電極の規格化膜厚Ｈ／λが０．００８〜０．０８の範囲では、ＳｉＯ₂膜の膜厚の如何に係わらず、減衰定数が大きくなっていることがわかる。

すなわち、ＴＣＦの絶対値を小さくし、大きな電気機械結合係数を得、かつ減衰定数を小さくするには、ＬｉＴａＯ₃基板のカット角、ＳｉＯ₂膜の厚み及び上記特定の密度、ヤング率及び横波音速範囲の金属からなる電極の膜厚の３つの条件を考慮しなければならないことがわかる。

図１１〜図１４は、ＳｉＯ₂膜の規格化膜厚Ｈｓ／λ及びＮｉからなる電極膜の規格化膜厚Ｈ／λを変化させた場合の、θ（度）と減衰定数との関係を示す。

図１５〜図１８は、ＳｉＯ₂膜の規格化膜厚Ｈｓ／λ及びＭｏからなる電極膜の規格化膜厚Ｈ／λを変化させた場合の、θ（度）と減衰定数との関係を示す。

図１１〜図１８から明らかなように、ＮｉまたはＭｏからなる電極の規格化膜厚Ｈ／λが０．００８〜０．０６、０．０１７〜０．０６及び０．０２３〜０．０６において、ＳｉＯ₂膜の膜厚と、最適なθとの関係は、下記の表４に示す通りとなる。なお、この最適θは、電極の電極指幅のばらつきや単結晶基板のばらつきにより−２°〜＋４°程度ばらつくことがある。

また、図９〜図１４で示したＮｉからなる電極の最適膜厚Ｈ／λ＝０．００８〜０．０６、０．０２〜０．０６及び０．０２７〜０．０６におけるＳｉＯ₂膜の膜厚と最適なθとの関係は下記の表５に示す通りとなる。

また、図１５〜図１８に示したＭｏからなる電極の最適膜厚Ｈ／λ＝０．００８〜０．０６、０．０１７〜０．０６及び０．０２３〜０．０６におけるＳｉＯ₂膜の膜厚と、最適なθとの関係は下記の表６に示す通りとなる。

すなわち、表４から明らかなように、上記特定の密度、ヤング率及び横波音速範囲の金属からなる電極の膜厚Ｈ／λが、０．００８〜０．０６、０．０１７〜０．０６及び０．０２３〜０．０６で、温度特性を改善するために、ＳｉＯ₂膜の膜厚を０．１〜０．４の範囲とした場合、ＬｉＴａＯ₃のオイラー角におけるθは、１０４°〜１４１°の範囲、すなわち、回転角で１４°〜５１°の範囲、より好ましくは、表４に示すオイラー角を選択すればよいことがわかる。

同様に、Ｎｉ膜からなる電極の規格化膜厚Ｈ／λが０．０９５〜０．０６、０．０２〜０．０６及び０．０２７〜０．０６の場合において、周波数温度特性を改善するために、Ｈｓ／λが０．１〜０．４のＳｉＯ₂膜の膜厚に応じて、ＬｉＴａＯ₃基板のオイラー角におけるθは１０４°〜１４１°の範囲とすればよく、より好ましくはＳｉＯ₂膜の膜厚に応じて表５に示したオイラー角を選択すればよいことがわかる。

同様に、Ｍｏ膜からなる電極の規格化膜厚Ｈ／λが０．００９５〜０．０６、０．０２〜０．０６及び０．０２７〜０．０６の場合において、周波数温度特性を改善するために、Ｈｓ／λが０．１〜０．４のＳｉＯ₂膜の膜厚に応じて、ＬｉＴａＯ₃基板のオイラー角におけるθは１０４°〜１４１°の範囲とすればよく、より好ましくはＳｉＯ₂膜の膜厚に応じて表６に示したオイラー角を選択すればよいことがわかる。

ここで、表４〜表６における「ＬｉＴａＯ₃のオイラー角」の範囲は、減衰定数αが０．１ｄＢ／λ以下の範囲を規定したものである。また、表４〜表６におけるＬｉＴａＯ₃のオイラー角の「より好ましい」範囲は、減衰定数が０．０５ｄＢ／λ以下の範囲を規定したものである。また、上記電極膜の規格化膜厚が０．０９５、０．０１７、０．０２３である場合のＳｉＯ₂膜の膜厚とオイラー角の関係は、図１１〜図１８に示すＮｉもしくはＭｏからなる電極膜の規格化膜厚から換算して求めたものであり、それによって、表４〜表６のＳｉＯ₂膜の膜厚とオイラー角の値を求めている。

また、図２０（ａ），（ｂ），（ｃ）は、上記実施例の弾性表面波フィルタにおける表面の走査型電子顕微鏡写真である。ここでは、Ｈ／λ＝０．０２５の規格化膜厚のＭｏからなるＩＤＴ上に、規格化膜厚Ｈｓ／λ＝０．３のＳｉＯ₂膜が形成されている前後の場合の結果が示されている。図２０（ｂ）の成膜後の写真から明らかなように、ＳｉＯ₂膜の表面にクラックは見られず、従って、クラックによる特性の劣化も生じ難いことがわかる。Ａｌ電極指に比べＭｏやＮｉからなる電極は薄い膜厚で大きな電気機械結合係数と反射係数が得られる。そのため、薄いＭｏやＮｉからなる電極の上にＳｉＯ₂が成膜されていても、図２０（ｂ），（ｃ）に示すように、ＳｉＯ₂に大きな段差やクラックが生じないという利点がある。

本発明に係る弾性表面波装置の製造に際しては、回転Ｙ板Ｘ伝搬ＬｉＴａＯ₃基板上にＮｉやＭｏなどの上記特定の金属からなるＩＤＴを形成した後、その状態において周波数調整を行い、しかる後減衰定数αを小さくし得る範囲の膜厚のＳｉＯ₂膜を成膜することが望ましい。これを、図２１〜図２４を参照して説明する。図２１及び図２３は、オイラー角（０°，１２６°，０°）の回転Ｙ板Ｘ伝搬ＬｉＴａＯ₃基板上に、種々の厚みＨ／λのＮｉまたはＭｏからなるＩＤＴ及び種々の膜厚Ｈｓ／λのＳｉＯ₂膜を形成した場合の電極膜厚に対する漏洩弾性表面波の音速の変化を示す。また、図２２及び図２４は、同じオイラー角のＬｉＴａＯ₃基板上に、種々の膜厚Ｈ／λのＮｉまたはＭｏからなるＩＤＴを形成した場合、その上に形成されるＳｉＯ₂膜の規格化膜厚Ｈｓ／λを変化させた場合のＳｉＯ₂膜厚に対する漏洩弾性表面波の音速の変化を示す。図２１と図２２、及び図２３と図２４とを比較すれば明らかなように、電極の膜厚を変化させた場合の方が、ＳｉＯ₂膜の膜厚を変化させた場合よりも表面波の音速の変化がはるかに大きい。従って、ＳｉＯ₂膜の形成に先立ち、周波数調整が、行われることが望ましく、例えば、レーザーエッチングやイオンエッチングなどによりＮｉやＭｏからなるＩＤＴを形成した後に周波数調整を行うことが望ましい。

なお、本発明は、上記のように、オイラー角（０±２°，１０４〜１４１°，０±２°）、すなわち１４°〜５１°回転Ｙ板Ｘ伝搬ＬｉＴａＯ₃からなる圧電基板、Ｈ／λ＝０．００８〜０．０６であるＮｉやＭｏなどの上記特定の密度、ヤング率及び横波音速範囲の金属よりなるＩＤＴと、Ｈｓ／λ＝０．１０〜０．４０であるＳｉＯ₂膜とを有することを特徴とするものであり、従って、ＩＤＴの数及び構造等については特に限定されない。すなわち、本発明は、図１に示した表面波装置だけでなく、上記条件を満たす限り、様々な表面波共振子や表面波フィルタあるいは弾性体波等のデバイスに適用することができる。

また、ＮｉやＭｏなどの上記特定の金属からなる主たる第１の電極層の下や上に電極の密着強度を向上させるためやボンディングを容易とするために、他の金属からなる従たる第２の電極層を積層してもよい。このような他の金属としては、ＴｉやＣｒ，Ａｌが挙げられる。

上記ＮｉまたはＭｏなどを含む、上記特定の密度及びヤング率あるいは横波音速範囲の金属からなる第１の電極層に、他の金属からなる第２の電極層が積層されている場合には、上記特定の金属からなる電極層が主たる電極層であればよく、その場合、電極全体の平均密度が６０９０〜１３９９０ｋｇ／ｍ²の範囲にあればよい。

本発明の一実施例に係る表面波装置を示す模式的平面図。 オイラー角（０，θ，０）のＬｉＴａＯ₃基板のθと、減衰定数αとの関係を示す図。 オイラー角（０，θ，０）のＬｉＴａＯ₃基板におけるθと電気機械結合係数Ｋ²との関係を示す図。 オイラー角（０°，１２６°，０°）のＬｉＴａＯ₃基板上にニッケル、モリブデンまたはアルミニウムからなる電極膜を形成した構造における電極膜の規格化膜厚Ｈ／λと、電気機械結合係数Ｋ²との関係を示す図。 オイラー角（０°，１２６°，０°）のＬｉＴａＯ₃基板上に、様々な厚みのニッケル、モリブデンまたはアルミニウムよりなる電極を形成した場合の電極の規格化膜厚と、電極指の１本当りの反射係数との関係を示す図。 オイラー角（０°，１１３°，０°）、（０°，１２６°，０°）及び（０°，１２９°，０°）の各ＬｉＴａＯ₃基板上にＳｉＯ₂膜を形成した場合のＳｉＯ₂膜の規格化膜厚Ｈｓ／λと、周波数温度係数ＴＣＦとの関係を示す図。 オイラー角（０°，１２０°，０°）のＬｉＴａＯ₃基板上に、様々な厚みのＳｉＯ₂膜及び様々な厚みのニッケルからなるＩＤＴを形成した構造における減衰定数αの変化を示す図。 オイラー角（０°，１４０°，０°）のＬｉＴａＯ₃基板上に、様々な厚みのＳｉＯ₂膜及び様々な厚みのニッケルからなるＩＤＴを形成した構造における減衰定数αの変化を示す図。 オイラー角（０°，１２０°，０°）のＬｉＴａＯ₃基板上に、様々な厚みのＳｉＯ₂膜及び様々な厚みのモリブデンからなるＩＤＴを形成した構造における減衰定数αの変化を示す図。 オイラー角（０°，１４０°，０°）のＬｉＴａＯ₃基板上に、様々な厚みのＳｉＯ₂膜及び様々な厚みのモリブデンからなるＩＤＴを形成した構造における減衰定数αの変化を示す図。 オイラー角（０°，θ，０°）のＬｉＴａＯ₃基板上に、様々な厚みのニッケルよりなる電極膜を形成し、さらに規格化膜厚Ｈｓ／λ＝０．１のＳｉＯ₂膜を形成した表面波装置におけるθと、ニッケルよりなる電極膜の規格化厚みＨ／λと、減衰定数αとの関係を示す図。 オイラー角（０°，θ，０°）のＬｉＴａＯ₃基板上に、様々な厚みのニッケルよりなる電極膜を形成し、さらに規格化膜厚Ｈｓ／λ＝０．２のＳｉＯ₂膜を形成した表面波装置におけるθと、ニッケルよりなる電極膜の規格化厚みＨ／λと、減衰定数αとの関係を示す図。 オイラー角（０°，θ，０°）のＬｉＴａＯ₃基板上に、様々な厚みのニッケルよりなる電極膜を形成し、さらに規格化膜厚Ｈｓ／λ＝０．３のＳｉＯ₂膜を形成した表面波装置におけるθと、ニッケルよりなる電極膜の規格化厚みＨ／λと、減衰定数αとの関係を示す図。 オイラー角（０°，θ，０°）のＬｉＴａＯ₃基板上に、様々な厚みのニッケルよりなる電極膜を形成し、さらに規格化膜厚Ｈｓ／λ＝０．４のＳｉＯ₂膜を形成した表面波装置におけるθと、ニッケルよりなる電極膜の規格化厚みＨ／λと、減衰定数αとの関係を示す図。 オイラー角（０°，θ，０°）のＬｉＴａＯ₃基板上に、様々な厚みのモリブデンよりなる電極膜を形成し、さらに規格化膜厚Ｈｓ／λ＝０．１のＳｉＯ₂膜を形成した表面波装置におけるθと、モリブデンよりなる電極膜の規格化厚みＨ／λと、減衰定数αとの関係を示す図。 オイラー角（０°，θ，０°）のＬｉＴａＯ₃基板上に、様々な厚みのモリブデンよりなる電極膜を形成し、さらに規格化膜厚Ｈｓ／λ＝０．２のＳｉＯ₂膜を形成した表面波装置におけるθと、モリブデンよりなる電極膜の規格化厚みＨ／λと、減衰定数αとの関係を示す図。 オイラー角（０°，θ，０°）のＬｉＴａＯ₃基板上に、様々な厚みのモリブデンよりなる電極膜を形成し、さらに規格化膜厚Ｈｓ／λ＝０．３のＳｉＯ₂膜を形成した表面波装置におけるθと、モリブデンよりなる電極膜の規格化厚みＨ／λと、減衰定数αとの関係を示す図。 オイラー角（０°，θ，０°）のＬｉＴａＯ₃基板上に、様々な厚みのモリブデンよりなる電極膜を形成し、さらに規格化膜厚Ｈｓ／λ＝０．４のＳｉＯ₂膜を形成した表面波装置におけるθと、モリブデンよりなる電極膜の規格化厚みＨ／λと、減衰定数αとの関係を示す図。 （ａ）は、オイラー角（０°，１２６°，０°）のＬｉＴａＯ₃基板上に、膜厚Ｈ／λ＝０．０８のアルミニウム電極からなるＩＤＴが形成された表面、（ｂ）は、その上に厚みＨｓ／λ＝０．３のＳｉＯ₂が成膜された表面、（ｃ）は、その断面を示す各走査型電子顕微鏡写真を示す図。 （ａ）は、オイラー角（０°，１２６°，０°）のＬｉＴａＯ₃基板上に、厚みＨ／λ＝０．０２５のモリブデンからなるＩＤＴが形成された表面、（ｂ）は、その上に厚みＨｓ／λ＝０．３のＳｉＯ₂が成膜された表面、（ｃ）は、その断面を示す各走査型電子顕微鏡写真を示す図。 オイラー角（０°，１２６°，０°）のＬｉＴａＯ₃基板上にニッケルからなるＩＤＴが形成されており、さらに様々な厚みのＳｉＯ₂膜が形成された場合のニッケル膜の膜厚と、ニッケル膜の膜厚と、音速との関係を示す図。 オイラー角（０°，１２６°，０°）のＬｉＴａＯ₃基板上に、様々な膜厚のニッケルからなるＩＤＴが形成されており、その上にＳｉＯ₂膜が形成されてい構造における、ＳｉＯ₂膜の膜厚と、音速との関係を示す図。 オイラー角（０°，１２６°，０°）のＬｉＴａＯ₃基板上にモリブデンからなるからなるＩＤＴが形成されており、その上に様々な膜厚のＳｉＯ₂膜が形成された構造におけるモリブデンの規格化膜厚と、音速との関係を示す図。 オイラー角（０°，１２６°，０°）のＬｉＴａＯ₃基板上に様々な膜厚のモリブデンからなるＩＤＴを形成し、さらにＳｉＯ₂膜を形成した構造における、ＳｉＯ₂膜の規格化膜厚と、音速との関係を示す図。

符号の説明

１…表面波装置
２…圧電基板
３ａ，３ｂ…ＩＤＴ
４…ＳｉＯ_２膜
５ａ，５ｂ…反射器

Claims (15)

1. オイラー角（０±２°，１０４〜１４１°，０±２°）のＬｉＴａＯ₃からなる圧電基板と、
   前記圧電基板上に形成されており、膜厚をＨ、表面波の波長をλとしたときに、規格化膜厚Ｈ／λが０．００８〜０．０６の範囲にあり、密度が８７００〜１０３００ｋｇ／ｍ³、ヤング率が１．８×１０¹¹〜４×１０¹¹Ｎ／ｍ²あるいは横波音速が３１７０〜３２９０ｍ／秒である金属もしくは該金属を主体とする合金からなるＩＤＴと、
   前記ＩＤＴを覆うように前記圧電基板上に形成されており、膜厚をＨｓとしたときに、表面波の波長で規格化された膜厚Ｈｓ／λが０．１０〜０．４０の範囲にあるＳｉＯ₂膜とを備えることを特徴とする、表面波装置。
2. オイラー角（０±２°，１０４〜１４１°，０±２°）のＬｉＴａＯ₃からなる圧電基板と、
   前記圧電基板上に形成されており、膜厚をＨ、表面波の波長をλとしたときに、規格化膜厚Ｈ／λが０．００８〜０．０６の範囲にあり、平均密度が６０９０〜１３９９０ｋｇ／ｍ³、ヤング率が１．８×１０¹¹〜４×１０¹¹Ｎ／ｍ²あるいは横波音速が３１７０〜３２９０ｍ／秒であり、主たる第１の電極層と、第１の電極層とは異なる金属からなる従たる第２の電極層との積層膜からなるＩＤＴと、
   前記ＩＤＴを覆うように前記圧電基板上に形成されており、膜厚をＨｓとしたときに、表面波の波長で規格化された膜厚Ｈｓ／λが０．１０〜０．４０の範囲にあるＳｉＯ₂膜とを備えることを特徴とする、表面波装置。
3. 前記ＩＤＴの規格化膜厚Ｈ／λが０．０１７〜０．０６の範囲にある、請求項１または２に記載の表面波装置。
4. 前記ＩＤＴの規格化膜厚Ｈ／λが０．０２３〜０．０６の範囲にある、請求項１または２に記載の表面波装置。
5. 前記圧電基板のオイラー角と、ＳｉＯ₂膜の規格化膜厚Ｈｓ／λとが、下記の表１に示す組み合わせのいずれかである、請求項１〜４のいずれかに記載の表面波装置。
   
6. オイラー角（０±２°，１０４〜１４１°，０±２°）のＬｉＴａＯ₃からなる圧電基板と、
   前記圧電基板上に形成されており、膜厚をＨ、表面波の波長をλとしたときに、規格化膜厚Ｈ／λが０．００９５〜０．０６の範囲にあり、ニッケルもしくはニッケルを主体とする合金、またはニッケルもしくはニッケルを主体とする合金からなる主たる第１の電極層と他の金属からなる第２の電極層との積層膜からなるＩＤＴと、
   前記ＩＤＴを覆うように前記圧電基板上に形成されており、膜厚をＨｓとしたときに、表面波の波長で規格化された膜厚Ｈｓ／λが０．１０〜０．４０の範囲にあるＳｉＯ₂膜とを備えることを特徴とする、表面波装置。
7. 前記ＩＤＴの規格化膜厚Ｈ／λが０．０２〜０．０６の範囲にある、請求項６に記載の表面波装置。
8. 前記ＩＤＴの規格化膜厚Ｈ／λが０．０２７〜０．０６の範囲にある、請求項６に記載の表面波装置。
9. 前記圧電基板のオイラー角と、前記ＳｉＯ₂膜の規格化膜厚Ｈｓ／λとが下記の表２に示す組み合わせのいずれかである、請求項６に記載の表面波装置。
   
10. オイラー角（０±２°，１０４〜１４１°，０±２°）のＬｉＴａＯ₃からなる圧電基板と、
    前記圧電基板上に形成されており、膜厚をＨ、表面波の波長をλとしたときに、規格化膜厚Ｈ／λが０．００８〜０．０６の範囲にあり、モリブデンもしくはモリブデンを主体とする合金、またはモリブデンもしくはモリブデンを主体とする合金からなる主たる第１の電極層と他の金属からなる第２の電極層との積層膜からなるＩＤＴと、
    前記ＩＤＴを覆うように前記圧電基板上に形成されており、膜厚をＨｓとしたときに、表面波の波長で規格化された膜厚Ｈｓ／λが０．１０〜０．４０の範囲にあるＳｉＯ₂膜とを備えることを特徴とする、表面波装置。
11. 前記ＩＤＴの規格化膜厚Ｈ／λが０．０１７〜０．０６の範囲にある、請求項１０に記載の表面波装置。
12. 前記ＩＤＴの規格化膜厚Ｈ／λが０．０２３〜０．０６の範囲にある、請求項１０に記載の表面波装置。
13. 前記圧電基板のオイラー角と、前記ＳｉＯ₂膜の規格化膜厚Ｈｓ／λとが下記の表３に示す組み合わせのいずれかである、請求項１０に記載の表面波装置。
    
14. 前記ＩＤＴが、前記第１の電極層と、第２の電極層とを積層した構造を有し、ＩＤＴ全体の平均密度が６０９０〜１３９９０ｋｇ／ｍ³の範囲にある、請求項１〜１３のいずれかに記載の表面波装置。
15. オイラー角（０±２°，１０４〜１４１°，０±２°）のＬｉＴａＯ₃からなる圧電基板を用意する工程と、
    前記圧電基板上に、少なくとも１つのＩＤＴを形成する工程と、
    前記ＩＤＴを形成した後に周波数調整を行う工程と、
    前記周波数調整後に、前記ＩＤＴを被覆するように、ＬｉＴａＯ₃基板上にＳｉＯ₂膜を形成する工程とを備える、請求項１〜１４のいずれかに記載の表面波装置の製造方法。