JP2011166259A - Surface acoustic wave device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば帯域フィルタや共振子として用いられる弾性表面波装置に関し、ＬｉＮｂＯ３基板上に酸化ケイ素膜が積層されている構造を有する弾性表面波装置に関する。 The present invention relates to a surface acoustic wave device used as, for example, a bandpass filter or a resonator, and relates to a surface acoustic wave device having a structure in which a silicon oxide film is laminated on a LiNbO 3 substrate.
近年、通信機器において高周波化が進んでいる。そのため、通信機器に用いられる弾性表面波装置においても、高周波化が強く求められている。また、弾性表面波装置では、周波数温度特性に優れていることも求められている。 In recent years, high frequency has been advanced in communication devices. For this reason, there is a strong demand for higher frequencies in surface acoustic wave devices used in communication equipment. The surface acoustic wave device is also required to have excellent frequency temperature characteristics.
下記の特許文献１には、周波数温度特性に優れ、かつ高周波帯の挿入損失を低下させることを可能とする弾性表面波装置が開示されている。
図１８は、特許文献１に記載の弾性表面波装置の要部を示す模式的断面図である。弾性表面波装置１００１では、回転Ｙ板ＬｉＮｂＯ３基板１００２上にＳｉＯ２膜１００３が積層されている。図１８では図示されていないが、ＬｉＮｂＯ３基板１００２上にＩＤＴ電極が形成されている。ＳｉＯ２膜１００３は、ＩＤＴ電極を覆うように形成されている。
FIG. 18 is a schematic cross-sectional view showing a main part of the surface acoustic wave device described in
特許文献１では、上記ＬｉＮｂＯ３基板１００２の回転Ｙ板のカット角が−１０°から＋３０°の範囲とされている。また、ＳｉＯ２膜１００３の膜厚をＨ、弾性表面波の動作中心周波数の波長をλとしたときに、Ｈ／λが０．１１５〜０．３１の範囲とされている。それによって、レイリー波よりも速い速度の擬似弾性表面波の電気機械結合係数ｋ２を０．２０以上とすることが可能とされている。また、周波数温度特性ＴＣＦを−３０〜＋３０ｐｐｍの範囲内とすることができるとされている。
In
弾性表面波装置における弾性表面波の音速をｖ、周波数をｆ、弾性表面波の波長をλとする。ｖ＝ｆ×λであるため、高周波化を進めるには弾性表面波の音速ｖを速くするか、あるいは波長λを小さくしなければならない。しかしながら、波長λが小さくなると、ＩＤＴ電極の電極指間ピッチが小さくなる。従って、電極指間における短絡が生じやすくなる。さらに、狭い電極指間ピッチを有するＩＤＴ電極自体を形成することが非常に困難となる。加えて、ＩＤＴ電極における抵抗が大きくなるという問題も生じる。 In the surface acoustic wave device, the sound velocity of the surface acoustic wave is v, the frequency is f, and the wavelength of the surface acoustic wave is λ. Since v = f × λ, the sound velocity v of the surface acoustic wave must be increased or the wavelength λ must be decreased in order to increase the frequency. However, as the wavelength λ decreases, the pitch between the electrode fingers of the IDT electrode decreases. Therefore, a short circuit between the electrode fingers is likely to occur. Furthermore, it is very difficult to form an IDT electrode itself having a narrow electrode finger pitch. In addition, there is a problem that the resistance in the IDT electrode is increased.
これに対して、弾性表面波の音速を速くする、という手法も考えられる。 On the other hand, a method of increasing the sound speed of the surface acoustic wave is also conceivable.
しかしながら、特許文献１では、段落〔００４６〕及び図７から明らかなように、伝搬する擬似弾性表面波の音速は４０００ｍ／秒程度にすぎない。
However, in
他方、ＬｉＮｂＯ３基板の遅い横波音速は４０７０ｍ／秒である。そのため、特許文献１に記載の弾性表面波装置における擬似弾性表面波の音速は、ＬｉＮｂＯ３の遅い横波音速よりも遅かった。従って、弾性表面波の音速がさほど高くないため、高周波化を進めることが困難であった。
On the other hand, the slow shear wave speed of the LiNbO 3 substrate is 4070 m / sec. Therefore, the sound velocity of the pseudo surface acoustic wave in the surface acoustic wave device described in
本発明の目的は、弾性表面波の音速を高め、高周波化をより一層図ることができる弾性表面波装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a surface acoustic wave device that can increase the speed of sound of a surface acoustic wave and further increase the frequency.
本発明に係る弾性表面波装置は、ＬｉＮｂＯ３基板と、前記ＬｉＮｂＯ３基板上に形成されたＩＤＴ電極と、前記ＬｉＮｂＯ３基板と前記ＩＤＴ電極を覆うように形成された酸化ケイ素膜と、前記酸化ケイ素膜上に積層されており、ＬｉＮｂＯ３における遅い横波音速よりも速い横波音速を有する誘電体層とを備える。本発明の弾性表面波装置は、漏洩弾性表面波を用いている。前記誘電体層の膜厚をＨ３としたときに、前記漏洩弾性表面波の波長λで規格化してなる誘電体層の規格化膜厚Ｈ３／λは、０．２５〜０．６の範囲にある。 A surface acoustic wave device according to the present invention includes a LiNbO 3 substrate, an IDT electrode formed on said LiNbO 3 substrate, and the formed silicon oxide film so as to cover the IDT electrode and the LiNbO 3 substrate, the oxide And a dielectric layer that is laminated on the silicon film and has a faster shear wave speed than LiNbO 3 . The surface acoustic wave device of the present invention uses a leaky surface acoustic wave. When the thickness of the dielectric layer is H3, the normalized thickness H3 / λ of the dielectric layer obtained by normalizing with the wavelength λ of the leaky surface acoustic wave is in the range of 0.25 to 0.6. is there.
本発明に係る弾性表面波装置のある特定の局面では、前記誘電体層が、窒化ケイ素、アルミナ、窒化アルミニウム及びＳｉからなる群から選択された１種の誘電体材料からなる。 In a specific aspect of the surface acoustic wave device according to the present invention, the dielectric layer is made of one kind of dielectric material selected from the group consisting of silicon nitride, alumina, aluminum nitride, and Si.
本発明に係る弾性表面波装置の他の特定の局面では、前記ＬｉＮｂＯ３基板が、カット角５０°〜９０°のＹカットＬｉＮｂＯ３基板である。この場合には、スプリアスとなるレイリー波の応答を効果的に抑制することができる。 In another specific aspect of the surface acoustic wave device according to the present invention, the LiNbO 3 substrate is a Y-cut LiNbO 3 substrate having a cut angle of 50 ° to 90 °. In this case, the response of Rayleigh waves that become spurious can be effectively suppressed.
本発明に係る弾性表面波装置のさらに他の特定の局面では、前記酸化ケイ素膜の膜厚をＨ２としたときに、前記漏洩弾性表面波の波長λで規格化してなる酸化ケイ素膜の規格化膜厚Ｈ２／λが０．１５〜０．４の範囲にある。この場合には、周波数温度係数ＴＣＦの絶対値を小さくすることができる。従って、弾性表面波の温度特性を改善することができる。 In still another specific aspect of the surface acoustic wave device according to the present invention, when the film thickness of the silicon oxide film is H2, the silicon oxide film is normalized by the wavelength λ of the leaky surface acoustic wave. The film thickness H2 / λ is in the range of 0.15 to 0.4. In this case, the absolute value of the frequency temperature coefficient TCF can be reduced. Therefore, the temperature characteristics of the surface acoustic wave can be improved.
より好ましくは、Ｈ２／λは０．３以下の範囲とされる。その場合には、漏洩弾性表面波の音速をより一層高めることができる。 More preferably, H2 / λ is in the range of 0.3 or less. In that case, the sound velocity of the leaky surface acoustic wave can be further increased.
本発明に係る弾性表面波装置のさらに他の特定の局面では、前記ＩＤＴ電極がＣｕからなり、該ＩＤＴ電極の膜厚をＨ１としたときに、漏洩弾性表面波の波長λで規格化してなる規格化膜厚Ｈ１／λが、０．０１〜０．０５５の範囲にある。この場合には、ストップバンドの幅を十分に大きくすることができ、かつ弾性表面波の音速を効果的に高めることができる。 In still another specific aspect of the surface acoustic wave device according to the present invention, when the IDT electrode is made of Cu and the film thickness of the IDT electrode is H1, the surface acoustic wave device is normalized by the wavelength λ of the leaky surface acoustic wave. The normalized film thickness H1 / λ is in the range of 0.01 to 0.055. In this case, the width of the stop band can be sufficiently increased, and the sound velocity of the surface acoustic wave can be effectively increased.
本発明に係る弾性表面波のさらに別の特定の局面では、前記ＩＤＴ電極がＰｔからなり、該ＩＤＴ電極の膜厚をＨ１としたときに、漏洩弾性表面波の波長λで規格化してなる規格化膜厚Ｈ１／λが、０．００５〜０．０２２の範囲にある。 According to still another specific aspect of the surface acoustic wave according to the present invention, the IDT electrode is made of Pt, and the standardized by the wavelength λ of the leaky surface acoustic wave when the thickness of the IDT electrode is H1. The chemical thickness H1 / λ is in the range of 0.005 to 0.022.
本発明に係る弾性表面波装置のさらに他の特定の局面では、前記ＩＤＴ電極の密度をＤ１（ｇ／ｃｍ３）、前記酸化ケイ素膜の密度をＤ２（ｇ／ｃｍ３）、前記ＩＤＴ電極の膜厚をＨ１、漏洩弾性表面波の波長λで規格化してなる規格化膜厚をＨ１／λとしたときに、（（Ｄ１−Ｄ２）×（１００Ｈ１／λ））が９．５９〜３７ｇ／ｃｍ３の範囲にある。 In still another specific aspect of the surface acoustic wave device according to the present invention, the density of the IDT electrode is D1 (g / cm 3 ), the density of the silicon oxide film is D2 (g / cm 3 ), When the film thickness is H1, and the normalized film thickness obtained by normalizing with the wavelength λ of the leaky surface acoustic wave is H1 / λ, ((D1-D2) × (100H1 / λ)) is 9.59 to 37 g / It is in the range of cm 3 .
本発明に係る弾性表面波装置においては、ＩＤＴ電極は複数の金属層を積層してなる積層金属膜により形成されていてもよい。この場合、複数の金属層の内の少なくとも１つの金属層が、Ａｌからなる。それによって、ＩＤＴ電極の抵抗値を低めることができる。 In the surface acoustic wave device according to the present invention, the IDT electrode may be formed of a laminated metal film formed by laminating a plurality of metal layers. In this case, at least one metal layer of the plurality of metal layers is made of Al. Thereby, the resistance value of the IDT electrode can be lowered.
本発明に係る弾性表面波装置によれば、ＬｉＮｂＯ３における遅い横波音速よりも速い横波音速を有する上記誘電体層が酸化ケイ素膜上に積層されており、該誘電体層の規格化膜厚Ｈ３／λが０．２５〜０．６の範囲にあるため、伝搬する漏洩弾性表面波の音速を効果的に高めることができる。従って、弾性表面波装置の高周波化を容易に図ることができる。また、エネルギー集中度を高めることができる。加えて、ＬｉＮｂＯ３基板上に酸化ケイ素膜が積層されているため、弾性表面波装置の周波数温度係数の絶対値を小さくすることができる。よって、弾性表面波装置の温度特性を改善することができる。 According to the surface acoustic wave device of the present invention, the dielectric layer having a shear wave speed faster than the slow shear wave speed of LiNbO 3 is laminated on the silicon oxide film, and the normalized film thickness H3 of the dielectric layer is increased. Since / λ is in the range of 0.25 to 0.6, the speed of sound of the leaking surface acoustic wave can be effectively increased. Accordingly, it is possible to easily increase the frequency of the surface acoustic wave device. In addition, the energy concentration can be increased. In addition, since the silicon oxide film is laminated on the LiNbO 3 substrate, the absolute value of the frequency temperature coefficient of the surface acoustic wave device can be reduced. Therefore, the temperature characteristics of the surface acoustic wave device can be improved.
以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。 Hereinafter, the present invention will be clarified by describing specific embodiments of the present invention with reference to the drawings.
図１（ａ）は、本発明の一実施形態に係る弾性表面波装置の要部及び表面波のエネルギー分布を説明するための模式図であり、（ｂ）は該弾性表面波装置の正面断面図である。 FIG. 1A is a schematic diagram for explaining the main part of a surface acoustic wave device according to an embodiment of the present invention and the energy distribution of the surface wave, and FIG. 1B is a front sectional view of the surface acoustic wave device. FIG.
図１（ｂ）に示すように、弾性表面波装置１は、ＬｉＮｂＯ３基板２を有する。ＬｉＮｂＯ３基板として、本実施形態では、カット角７０°のＹカットＸ伝搬のＬｉＮｂＯ３基板が用いられている。
As shown in FIG. 1B, the surface
ＬｉＮｂＯ３基板２上に、ＩＤＴ電極３及び反射器４，５が形成されている。反射器４，５はＩＤＴ電極３の弾性表面波伝搬方向両側に配置されている。このＩＤＴ電極３及び反射器４，５からなる電極構造は、周知の１ポート型弾性表面波共振子の電極構造である。
An
ＩＤＴ電極３を覆うように、酸化ケイ素膜６が積層されている。酸化ケイ素膜６上に、誘電体層７として窒化ケイ素膜が積層されている。酸化ケイ素膜６は、正のＴＣＦ値を有する。他方、ＬｉＮｂＯ３基板２は、ＴＣＦが負の値を有する。従って、酸化ケイ素膜６を積層することにより、弾性表面波装置１では、全体としての周波数温度係数ＴＣＦの絶対値を小さくすることができる。よって、温度特性を改善することができる。
A
他方、弾性表面波装置１では、ＩＤＴ電極３に交流電圧を印加したとき表面波が励振されるが、表面波の中でも、音速が速い漏洩弾性表面波が強く励振される。本実施形態では、この漏洩弾性表面波を利用している。図１（ａ）において、要部の断面の右側に弾性表面波装置１の厚み方向に沿う表面波のエネルギー分布を示す。このエネルギー分布において、矢印Ａで示すエネルギー分布が、伝搬する漏洩弾性表面波のエネルギー分布である。
On the other hand, in the surface
前述した特許文献１に記載の弾性表面波装置１００１では、酸化ケイ素膜をＬｉＮｂＯ３上に積層した構造を有しているが、酸化ケイ素膜の横波音速は３７５０ｍ／秒程度と遅い。すなわち、酸化ケイ素の横波音速はＬｉＮｂＯ３の遅い横波音速である４０７０ｍ／秒よりも遅い。そのため、弾性表面波装置１００１では、酸化ケイ素膜の形成により音速が低下していた。
The surface
特に、ＬｉＮｂＯ３基板上にエネルギーを集中させて伝搬する、漏洩弾性表面波のようなＳＨ波では、酸化ケイ素膜の形成により音速が著しく低下する。 In particular, in an SH wave such as a leaky surface acoustic wave that propagates while concentrating energy on a LiNbO 3 substrate, the speed of sound is significantly reduced due to the formation of a silicon oxide film.
これに対して、本実施形態の弾性表面波装置１では、酸化ケイ素膜６上に、誘電体層７として窒化ケイ素膜が積層されている。窒化ケイ素膜の横波音速は５９５０ｍ／秒である。従って、窒化ケイ素膜の積層により、弾性表面波装置１では、漏洩弾性波の音速を十分に高めることができる。
On the other hand, in the surface
より具体的には、本実施形態では、ＬｉＮｂＯ３基板２がカット角７０°のＹカットＸ伝搬のＬｉＮｂＯ３基板である。ＩＤＴ電極３、酸化ケイ素膜６及び誘電体層７の厚みをそれぞれ、Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３とする。これらの厚みの漏洩弾性表面波の波長λで規格化してなる規格化膜厚は、それぞれ、Ｈ１／λ＝０．０４、Ｈ２／λ＝０．２及びＨ３／λ＝０．３である。この場合、弾性表面波装置を伝搬する漏洩弾性表面波の音速は、後述の実験例で示されているように、約４２５８ｍ／秒である。この構造において、共振周波数が２ＧＨｚの弾性表面波共振子を作製した場合、漏洩弾性表面波の波長λは、λ＝４２５８（ｍ／秒）／２０００（ＭＨｚ）＝２．１３（μｍ）となる。
More specifically, in this embodiment, the LiNbO 3 substrate 2 is a YN cut X propagation LiNbO 3 substrate having a cut angle of 70 °. The thicknesses of the
他方、特許文献１に記載の弾性表面波装置では、前述したように、擬似漏洩弾性表面波の音速は４０００ｍ／秒程度である。従って、この弾性表面波装置において、同様に２ＧＨｚの共振周波数を有する弾性表面波共振子を作製した場合、波長λは、λ＝４０００（ｍ／秒）／２０００（ＭＨｚ）＝２．００（μｍ）となる。
On the other hand, in the surface acoustic wave device described in
従って、上記実施形態によれば、例えば２ＧＨｚの共振周波数の弾性表面波装置を構成した場合、λを約７％程度大きくし得ることがわかる。よって、ＩＤＴ電極の電極指の精度を高めることなく高周波化を図ることができる。 Therefore, according to the above-described embodiment, it can be seen that, for example, when a surface acoustic wave device having a resonance frequency of 2 GHz is configured, λ can be increased by about 7%. Therefore, high frequency can be achieved without increasing the accuracy of the electrode fingers of the IDT electrode.
以下、より具体的な実験例に基づき、弾性表面波の音速を高め得ることを明らかにする。 Hereinafter, it will be clarified that the speed of sound of a surface acoustic wave can be increased based on a more specific experimental example.
（第１の実験例）
カット角が４０°〜１００°の範囲の複数種のＹカット−Ｘ伝搬のＬｉＮｂＯ３基板２を用意した。ＩＤＴ電極３をＣｕで形成し、その規格化膜厚Ｈ１／λ＝０．０４とした。また、酸化ケイ素膜６の規格化膜厚Ｈ２／λ＝０．２とした。窒化ケイ素膜の規格化膜厚をＨ３／λ＝０、０．１、０．２、０．３、０．４、０．５または０．６とした。
(First Experiment Example)
A plurality of Y cut-X propagation LiNbO 3 substrates 2 having a cut angle in the range of 40 ° to 100 ° were prepared. The
これらの弾性表面波装置について、ＬｉＮｂＯ３基板のカット角と、窒化ケイ素膜の規格化膜厚Ｈ３／λと音速との関係を図２に示す。なお、図２及び以下の図においては、規格化膜厚の値は、百分率で表すこととする。すなわち、窒化ケイ素膜の規格化膜厚Ｈ３／λが０．１の場合を例にとると、図中では、（Ｈ／λ）×１００（％）＝１０％で表すこととする。 FIG. 2 shows the relationship between the cut angle of the LiNbO 3 substrate, the normalized film thickness H3 / λ of the silicon nitride film, and the sound velocity for these surface acoustic wave devices. In FIG. 2 and the following figures, the value of the normalized film thickness is expressed as a percentage. That is, taking the case where the normalized film thickness H3 / λ of the silicon nitride film is 0.1 as an example, it is expressed as (H / λ) × 100 (%) = 10% in the drawing.
図２から明らかなように、窒化ケイ素の規格化膜厚が０％の場合に比べ、窒化ケイ素膜を成膜することにより、音速が高くなっている。また、窒化ケイ素膜の規格化膜厚が厚くなるほど音速がより一層高くなっている。これは、窒化ケイ素膜の横波音速が速いため、より厚い窒化ケイ素膜を積層することにより、音速をさらに高め得ることによる。 As is apparent from FIG. 2, the speed of sound is increased by forming the silicon nitride film as compared with the case where the normalized film thickness of silicon nitride is 0%. Further, the sound speed is further increased as the normalized film thickness of the silicon nitride film is increased. This is because the speed of sound of the transverse wave of the silicon nitride film is high, and thus the speed of sound can be further increased by laminating a thicker silicon nitride film.
図２では、窒化ケイ素膜の規格化膜厚が３０％の場合にのみカット角−９０°〜９０°の範囲の結果を示した。この結果から明らかなように、窒化ケイ素膜の規格化膜厚が３０％の場合、広いカット角範囲の全てにおいて、窒化ケイ素膜が形成されていない場合に比べて音速を高め得ることがわかる。 FIG. 2 shows the results in the range of the cut angle of −90 ° to 90 ° only when the normalized film thickness of the silicon nitride film is 30%. As is clear from this result, it can be seen that when the normalized film thickness of the silicon nitride film is 30%, the sound speed can be increased over the wide cut angle range as compared with the case where the silicon nitride film is not formed.
図２では、他の膜厚の窒化ケイ素膜を形成した場合については、カット角が−９０°〜＋９０°の全範囲についての結果を示していないが、他の膜厚の窒化ケイ素膜の場合も、窒化ケイ素膜が形成されていない場合に比べて、音速を高めることができる。なお、図２において、窒化ケイ素膜の規格化膜厚が１０、２０、４０、５０及び６０％の場合において、カット角が４０°または５０°以上の範囲しか示していないのは、後述するように、カット角が５０°以上、９０°以下の範囲の場合、漏洩弾性波のエネルギー集中度をより一層高め得ることによる。従って、望ましいカット角範囲の結果のみを示している。 FIG. 2 does not show the results for the entire range of the cut angle of −90 ° to + 90 ° when the silicon nitride film having other thickness is formed. However, the speed of sound can be increased as compared with the case where no silicon nitride film is formed. In FIG. 2, when the normalized film thickness of the silicon nitride film is 10, 20, 40, 50, and 60%, the cut angle is only shown in the range of 40 ° or 50 ° or more as described later. In addition, when the cut angle is in the range of 50 ° or more and 90 ° or less, the energy concentration of the leaky elastic wave can be further increased. Therefore, only the results for the desired cut angle range are shown.
図３は、窒化ケイ素膜の規格化膜厚（％）と、漏洩弾性表面波の上記エネルギー集中度との関係を示す図である。図３では、カット角が４０°、５０°、６０°、７０°、８０°、９０°及び１００°の場合の結果を示す。 FIG. 3 is a graph showing the relationship between the normalized film thickness (%) of the silicon nitride film and the energy concentration of the leaky surface acoustic wave. FIG. 3 shows the results when the cut angles are 40 °, 50 °, 60 °, 70 °, 80 °, 90 °, and 100 °.
図３から明らかなように、いずれのカット角においても、窒化ケイ素膜の膜厚が０．２以下においては、エネルギー集中度が悪化する傾向があるのに対し、０．２を超えると、エネルギー集中度が高くなっている。従って、窒化ケイ素膜の膜厚を０．２５以上の範囲とすれば、エネルギー集中度を高め得ることがわかる。 As apparent from FIG. 3, at any cut angle, the energy concentration tends to deteriorate when the film thickness of the silicon nitride film is 0.2 or less. The degree of concentration is high. Therefore, it can be seen that the energy concentration can be increased if the thickness of the silicon nitride film is in the range of 0.25 or more.
また、窒化ケイ素膜厚が０．６を超えると、膜応力が大きくなってしまい、ウェハ反りが起こる。この場合、ダイシングができなかったり、スパッタができないという問題が発生する。従って、窒化ケイ素膜厚は０．６以下とするのがよい。 On the other hand, when the silicon nitride film thickness exceeds 0.6, the film stress increases and wafer warpage occurs. In this case, there arises a problem that dicing cannot be performed or sputtering cannot be performed. Therefore, the silicon nitride film thickness is preferably 0.6 or less.
図４は、上記各弾性表面波装置におけるＬｉＮｂＯ３基板のカット角とスプリアスとなるレイリー波の帯域幅との関係を示す図である。ここでは、窒化ケイ素膜の規格化膜厚が、０．０１％、１０％、２０％、２５％、３０％、４０％、４５％、５０％及び６０％の場合の結果を示す。ここで、レイリー波の帯域幅とは、レイリー波の共振点と***振点の周波数差を共振点の周波数で除算したものである。 FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the cut angle of the LiNbO 3 substrate and the bandwidth of Rayleigh waves that become spurious in each of the surface acoustic wave devices. Here, the results when the normalized film thickness of the silicon nitride film is 0.01%, 10%, 20%, 25%, 30%, 40%, 45%, 50% and 60% are shown. Here, the bandwidth of the Rayleigh wave is obtained by dividing the frequency difference between the resonance point and the antiresonance point of the Rayleigh wave by the frequency of the resonance point.
また、図４の破線Ｂで囲まれた部分を拡大して図５に示す。 Moreover, the part enclosed with the broken line B of FIG. 4 is expanded and shown in FIG.
図４及び図５から明らかなように、カット角が４０°〜９０°の範囲において、窒化ケイ素膜の規格化膜厚Ｈ３／λ（％）が０．０１％及び１０％の場合、レイリー波による応答が比較的大きい。これに対して、窒化ケイ素膜の規格化膜厚Ｈ３／λ（％）が２０％、２５％、３０％、４０％、４５％、５０％及び６０％と厚い場合には、レイリー波による応答を著しく小さくし得ることがわかる。 As apparent from FIGS. 4 and 5, when the normalized film thickness H3 / λ (%) of the silicon nitride film is 0.01% and 10% in the range of the cut angle of 40 ° to 90 °, the Rayleigh wave The response by is relatively large. On the other hand, when the normalized film thickness H3 / λ (%) of the silicon nitride film is as thick as 20%, 25%, 30%, 40%, 45%, 50% and 60%, the response due to Rayleigh waves It can be seen that can be significantly reduced.
従って、レイリー波を抑圧するために、窒化ケイ素膜の規格化膜厚Ｈ３／λ（％）は２５％以上であることが望ましい。より好ましくは、カット角が８０°〜９０°とより大きい値の場合、窒化ケイ素膜の規格化膜厚Ｈ３／λ（％）を４０％以上とすることにより、レイリー波によるスプリアスをより効果的に抑圧し得ることがわかる。 Therefore, in order to suppress Rayleigh waves, it is desirable that the normalized film thickness H3 / λ (%) of the silicon nitride film is 25% or more. More preferably, when the cut angle is as large as 80 ° to 90 °, the normalized film thickness H3 / λ (%) of the silicon nitride film is set to 40% or more, so that spurious due to Rayleigh waves is more effective. It can be seen that it can be suppressed.
従って、レイリー波による応答を抑圧するには、窒化ケイ素膜の規格化膜厚Ｈ３／λは、０．２５以上、より好ましくは０．４以上であることが望ましい。 Therefore, in order to suppress the response due to the Rayleigh wave, the normalized film thickness H3 / λ of the silicon nitride film is desirably 0.25 or more, more preferably 0.4 or more.
（第２の実験例）
以下の構造の弾性表面波装置を用意した。カット角が−９０°〜１００°の範囲の複数種のＹカットＸ伝搬のＬｉＮｂＯ３基板２を用意した。ＩＤＴ電極３は、Ｃｕからなり、その規格化膜厚Ｈ１／λを０．０４とした。酸化ケイ素膜６の規格化膜厚Ｈ／λは０．２とした。誘電体層の規格化膜厚Ｈ／λは０．３とした。
(Second experiment example)
A surface acoustic wave device having the following structure was prepared. A plurality of types of Y-cut X-propagation LiNbO 3 substrates 2 having a cut angle in the range of −90 ° to 100 ° were prepared. The
誘電体層７を構成する誘電体材料として、窒化ケイ素だけでなく、窒化アルミニウム、Ｓｉ及びアルミナを用意し、これらの材料によりそれぞれ、誘電体層を形成し、複数種の弾性表面波装置を得た。
As the dielectric material constituting the
これらの誘電体材料の横波音速は以下の通りである。 The shear wave velocities of these dielectric materials are as follows.
窒化ケイ素の横波音速＝５９５０ｍ／秒、窒化アルミニウムの横波音速＝６０１６ｍ／秒、Ｓｉの横波音速＝５８４０ｍ／秒、アルミナの横波音速＝６０７３ｍ／秒。 Silicon nitride shear wave velocity = 5950 m / sec, aluminum nitride shear wave velocity = 6016 m / sec, Si shear wave velocity = 5840 m / sec, alumina shear wave velocity = 6073 m / sec.
上記の通り、これらの誘電体材料の横波音速は、いずれも、ＬｉＮｂＯ３の遅い横波音速＝４０７０ｍ／秒よりも速い。 As described above, the shear wave velocities of these dielectric materials are all faster than the slow shear wave velocities of LiNbO 3 = 4070 m / sec.
図６は、このようにして得られた弾性表面波装置におけるカット角と音速との関係を示す図である。図６から明らかなように、誘電体層７が窒化ケイ素、窒化アルミニウム、Ｓｉ及びアルミナのいずれからなる場合においても、カット角が−９０°〜−８３°の範囲及び＋３０°〜＋９０°の範囲で音速はＬｉＮｂＯ３の遅い横波音速である４０７０ｍ／秒よりも速くなることがわかる。
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the cut angle and the sound velocity in the surface acoustic wave device obtained as described above. As can be seen from FIG. 6, when the
従って、図６の結果から明らかなように、カット角を−９０°〜−８０°及び＋３０°〜＋９０°の範囲とすれば、ＬｉＮｂＯ３の遅い横波音速よりも音速を高め得ることがわかる。 Therefore, as is clear from the results of FIG. 6, it can be seen that the sound speed can be higher than the slow transverse wave sound speed of LiNbO 3 if the cut angles are in the range of −90 ° to −80 ° and + 30 ° to + 90 °.
（第３の実験例）
カット角１６０°のＹカットＸ伝搬のＬｉＮｂＯ３を用いた。ＩＤＴ電極をＣｕで形成し、規格化膜厚Ｈ１／λを０．０４とした。酸化ケイ素膜の規格化膜厚Ｈ２／λを０〜０．４内で変化させた。窒化ケイ素膜の規格化膜厚Ｈ３／λは０．３とした。このようにして構成された複数種の弾性表面波装置について、酸化ケイ素膜の規格化膜厚（％）による周波数温度係数ＴＣＦの変化及び音速の変化を測定した。結果を図７〜図９に示す。図７及び図８はそれぞれ、共振周波数及び***振周波数におけるＴＣＦの変化を示し、図９は音速の変化を示す。
(Third experimental example)
Y cut X propagation LiNbO 3 with a cut angle of 160 ° was used. The IDT electrode was made of Cu, and the normalized film thickness H1 / λ was 0.04. The normalized film thickness H2 / λ of the silicon oxide film was changed within the range of 0 to 0.4. The normalized film thickness H3 / λ of the silicon nitride film was 0.3. With respect to the plurality of types of surface acoustic wave devices configured as described above, changes in the frequency temperature coefficient TCF and changes in the sound speed due to the normalized film thickness (%) of the silicon oxide film were measured. The results are shown in FIGS. 7 and 8 show changes in TCF at the resonance frequency and antiresonance frequency, respectively, and FIG. 9 shows changes in the sound speed.
図７及び図８から明らかなように、酸化ケイ素膜の規格化膜厚Ｈ２／λ＝０の場合、ＴＣＦは−７０ｐｐｍ／℃程度である。これに対して、酸化ケイ素膜の規格化膜厚Ｈ２／λを厚くしていくと、ＴＣＦの絶対値が小さくなり、温度特性を改善し得ることがわかる。 As is apparent from FIGS. 7 and 8, when the normalized film thickness H2 / λ = 0 of the silicon oxide film, the TCF is about −70 ppm / ° C. On the other hand, it can be seen that as the normalized film thickness H2 / λ of the silicon oxide film is increased, the absolute value of TCF is reduced and the temperature characteristics can be improved.
さらに、酸化ケイ素膜の規格化膜厚（Ｈ２／λ）≧０．１５の場合、Ｈ２／λ＝０の場合に比べると、ＴＣＦを２０ｐｐｍ／℃程度改善し得ることがわかる。より具体的には、Ｈ２／λ≧０．１５であれば、ＴＣＦの絶対値を４０ｐｐｍ／℃以下とすることができる。実用上、弾性表面波装置のＴＣＦは、±４０ｐｐｍ／℃の範囲内であることが求められている。よって、Ｈ２／λ≧０．１５とすれば、温度特性が良好な弾性表面波装置を提供することができる。 Furthermore, it can be seen that when the normalized film thickness (H2 / λ) ≧ 0.15 of the silicon oxide film, the TCF can be improved by about 20 ppm / ° C. as compared with the case of H2 / λ = 0. More specifically, if H2 / λ ≧ 0.15, the absolute value of TCF can be 40 ppm / ° C. or less. In practice, the TCF of the surface acoustic wave device is required to be within a range of ± 40 ppm / ° C. Therefore, if H2 / λ ≧ 0.15, a surface acoustic wave device having excellent temperature characteristics can be provided.
また、Ｈ２／λ（％）が４０％以下の範囲であれば、図９から明らかなように、音速は４０７０ｍ／秒よりも速い。もっとも、より好ましくは、酸化ケイ素膜の規格化膜厚Ｈ２／λ（％）は、図９より３０％以下であることが望ましく、その場合には音速を４２００ｍ／秒とより一層高めることができる。すなわち、Ｈ３／λ＝０の場合の音速に比べ、１０％以上音速を高めることができる。 If H2 / λ (%) is in the range of 40% or less, the sound speed is faster than 4070 m / sec, as is apparent from FIG. However, more preferably, the normalized film thickness H2 / λ (%) of the silicon oxide film is desirably 30% or less from FIG. 9, and in that case, the speed of sound can be further increased to 4200 m / sec. . That is, the sound speed can be increased by 10% or more compared to the sound speed in the case of H3 / λ = 0.
（第４の実験例）
ＹカットＸ伝搬のＬｉＮｂＯ３基板のカット角を４０°〜１００°の範囲で変化させた。酸化ケイ素膜の規格化膜厚Ｈ２／λ＝０．２とした。窒化ケイ素膜の規格化膜厚Ｈ３／λ＝０．３とした。
(Fourth experimental example)
The cut angle of the YN cut X propagation LiNbO 3 substrate was changed in the range of 40 ° to 100 °. The normalized film thickness H2 / λ of the silicon oxide film was set to 0.2. The normalized film thickness H3 / λ of the silicon nitride film was set to 0.3.
ＩＤＴ電極としてＣｕまたはＰｔを用いた。ＣｕからなるＩＤＴ電極の場合、規格化膜厚Ｈ１／λが０．０１〜０．０８の範囲で変化させた。ＩＤＴ電極がＰｔの場合、規格化膜厚Ｈ１／λは０．００１〜０．０４の範囲で変化させた。 Cu or Pt was used as the IDT electrode. In the case of an IDT electrode made of Cu, the normalized film thickness H1 / λ was changed in the range of 0.01 to 0.08. When the IDT electrode was Pt, the normalized film thickness H1 / λ was changed in the range of 0.001 to 0.04.
さらに、ＩＤＴ電極を複数の積層金属膜で形成し、その密度を９．５９〜３７ｇ／ｃｍ３内で変化させた。 Furthermore, the IDT electrode was formed of a plurality of laminated metal films, and the density thereof was changed within 9.59 to 37 g / cm 3 .
これらの弾性表面波装置について、電極膜厚による音速の変化を求めた。結果を図１０〜図１７を参照して説明する。 For these surface acoustic wave devices, the change in sound speed due to the electrode film thickness was determined. The results will be described with reference to FIGS.
図１０〜図１２は、ＩＤＴ電極がＣｕ膜からなり、そのＣｕ膜の膜厚を変化させた場合の、共振周波数における音速の変化及び***振周波数における音速の変化並びにストップバンドの幅の変化を示す各図である。 FIGS. 10 to 12 show changes in the sound speed at the resonance frequency, changes in the sound speed at the anti-resonance frequency, and changes in the width of the stop band when the IDT electrode is made of a Cu film and the film thickness of the Cu film is changed. It is each figure shown.
なお、いわゆる第３世代の移動体通信システムでは、帯域幅／中心周波数は最大約３％である。従って、第３世代の移動通信システムであるＵＭＴＳ用の弾性表面波フィルタを構成する場合、ストップバンドの幅は３％以上あることが望ましい。ここでは、ストップバンドの幅は、ショートグレーティングが形成するストップバンドの上限と下限との間の幅を、下限の周波数で除算することにより計算した。 In a so-called third generation mobile communication system, the bandwidth / center frequency is about 3% at the maximum. Therefore, when configuring a surface acoustic wave filter for UMTS, which is a third generation mobile communication system, the width of the stop band is desirably 3% or more. Here, the width of the stop band was calculated by dividing the width between the upper limit and the lower limit of the stop band formed by the short grating by the lower limit frequency.
図１２から明らかなように、Ｃｕの規格化膜厚Ｈ１／λ（％）が１％〜８％の範囲、すなわちＨ１／λが０．０１以上、０．０８以下の場合、ストップバンドの幅を３％以上とし得ることがわかる。これに対して、Ｃｕの規格化膜厚（％）が１％未満の場合には、カット角が大きくなると、ストップバンドの幅が３％未満となる場合のあることがわかる。従って、ＣｕからなるＩＤＴ電極を用いる場合、規格化膜厚Ｈ／λは０．０１以上とするのが望ましい。 As apparent from FIG. 12, when the normalized film thickness H1 / λ (%) of Cu is in the range of 1% to 8%, that is, when H1 / λ is 0.01 or more and 0.08 or less, the width of the stop band It can be seen that can be 3% or more. On the other hand, when the normalized film thickness (%) of Cu is less than 1%, it can be seen that when the cut angle is increased, the width of the stop band may be less than 3%. Therefore, when using an IDT electrode made of Cu, it is desirable that the normalized film thickness H / λ is 0.01 or more.
また、図１０及び図１１から明らかなように、Ｈ１／λ（％）が５．５％より大きくなると、すなわち、Ｈ１／λが０．０５５より大きくなると、音速の低下が著しい。これに対して、Ｃｕの規格化膜厚（％）が５．５％以下の場合には、音速を高め得ることがわかる。特に、カット角が４０°〜９０°の範囲では、Ｃｕの規格化膜厚（％）を５．５％以下、すなわちＨ１／λを０．０５５以下とすることにより、音速をＬｉＮｂＯ３の遅い横波音速よりも速くし得ることがわかる。 As is apparent from FIGS. 10 and 11, when H1 / λ (%) is larger than 5.5%, that is, when H1 / λ is larger than 0.055, the sound speed is remarkably reduced. On the other hand, it can be seen that when the normalized film thickness (%) of Cu is 5.5% or less, the speed of sound can be increased. In particular, when the cut angle is in the range of 40 ° to 90 °, the normalized film thickness (%) of Cu is 5.5% or less, that is, H1 / λ is 0.055 or less, so that the sound speed is slower than that of LiNbO 3 . It can be seen that it can be faster than the shear wave speed.
従って、ＣｕからなるＩＤＴ電極を用いる場合、その規格化膜厚Ｈ／λは、０．０５５以下とすることが望ましい。 Therefore, when using an IDT electrode made of Cu, the normalized film thickness H / λ is preferably 0.055 or less.
図１３〜図１５は、ＩＤＴ電極はＰｔ膜からなる場合のＰｔの規格化膜厚（％）と共振周波数における音速、***振周波数における音速及びストップバンド幅の変化をそれぞれ示す図である。 FIGS. 13 to 15 are graphs showing the changes in the normalized film thickness (%) of Pt, the sound velocity at the resonance frequency, the sound velocity at the anti-resonance frequency, and the stop bandwidth when the IDT electrode is made of a Pt film.
図１５から明らかなように、Ｐｔ膜を用いた場合、ストップバンドの幅を３％以上とするには、カット角の如何にかかわらず、Ｐｔの規格化膜厚Ｈ１／λ（％）を０．５％以上、すなわちＨ１／λを０．００５以上とすれば、ストップバンドの幅を３％以上とすることができる。
As is apparent from FIG. 15, in the case of using a Pt film, the normalized film thickness H1 / λ (%) of Pt is set to 0 regardless of the cut angle in order to make the
しかしながら、図１３及び図１４から明らかなように、Ｈ１／λ（％）が２．２％より大きくなると、音速の低下が著しい。Ｈ１／λ（％）が２．２％以下では、カット角が１０°〜９０°のいずれにおいても、共振周波数における音速及び***振周波数における音速をＬｉＮｂＯ３の遅い横波音速よりも速くすることができる。 However, as is clear from FIGS. 13 and 14, when H1 / λ (%) is greater than 2.2%, the sound speed is significantly reduced. When H1 / λ (%) is 2.2% or less, the sound velocity at the resonance frequency and the sound velocity at the antiresonance frequency can be made faster than the slow transverse wave velocity of LiNbO 3 regardless of the cut angle of 10 ° to 90 °. it can.
従って、Ｐｔ膜からなるＩＤＴ電極を用いる場合、その規格化膜厚Ｈ／λは０．００５≦Ｈ１／λ≦０．０２２とすればよいことがわかる。 Therefore, it can be seen that when an IDT electrode made of a Pt film is used, the normalized film thickness H / λ should be 0.005 ≦ H1 / λ ≦ 0.022.
ところで、弾性表面波装置におけるストップバンドの幅及び音速は、電極の重量に依存する。従って、上記Ｃｕ及びＰｔの結果から下記の式で示される相対密度Ｃが好ましい範囲となるようにＩＤＴ電極を形成すれば、同様に音速を高め、ストップバンドの幅を３％以上とすることができる。 By the way, the width and sound velocity of the stop band in the surface acoustic wave device depend on the weight of the electrode. Therefore, if the IDT electrode is formed so that the relative density C represented by the following formula falls within a preferable range from the results of Cu and Pt, the sound speed can be similarly increased, and the width of the stop band can be set to 3% or more. it can.
相対密度Ｃ＝｛電極密度Ｄ１（ｇ／ｃｍ３）−酸化ケイ素の密度Ｄ２（ｇ／ｃｍ３）｝×ＩＤＴ電極の規格化膜厚（１００Ｈ１／λ（％）） Relative density C = {electrode density D1 (g / cm 3 ) −silicon oxide density D2 (g / cm 3 )} × IDT electrode normalized film thickness (100H1 / λ (%))
Ｃｕの密度は８．９３ｇ／ｃｍ３であり、Ｐｔの密度は２１．３７ｇ／ｃｍ３であり、Ａｌの密度は２．６９９ｇ／ｃｍ３である。酸化ケイ素の密度は２．２ｇ／ｃｍ３である。 Density of Cu is 8.93 g / cm 3, the density of Pt is 21.37g / cm 3, the density of Al is 2.699g / cm 3. The density of silicon oxide is 2.2 g / cm 3 .
従って、Ｃｕ膜を用いた場合の規格化膜厚Ｈ１／λが０．０１〜０．０５５の範囲は上記相対密度Ｃが６．７３〜３７ｇ／ｃｍ３の範囲となる。同様に、Ｐｔ膜についてのＨ１／λの上記好ましい範囲０．００５〜０．０２２は、相対密度Ｃが９．５９〜４２．１７ｇ／ｃｍ３の範囲となる。 Accordingly, when the Cu film is used, the normalized film thickness H1 / λ is in the range of 0.01 to 0.055, and the relative density C is in the range of 6.73 to 37 g / cm 3 . Similarly, the above preferable range 0.005 to 0.022 of H1 / λ for the Pt film is a range in which the relative density C is 9.59 to 42.17 g / cm 3 .
よって、相対密度Ｃが９．５９〜３７ｇ／ｃｍ３の範囲となるＩＤＴ電極を形成すれば、上記Ｃｕ及びＰｔの場合の結果と同様にカット角及びＩＤＴ電極の膜厚を設定することにより、音速の向上及びストップバンドの拡大を図ることができる。 Therefore, if an IDT electrode having a relative density C in the range of 9.59 to 37 g / cm 3 is formed, by setting the cut angle and the thickness of the IDT electrode in the same manner as in the case of Cu and Pt, The speed of sound can be improved and the stop band can be expanded.
なお、本発明においては、ＩＤＴ電極は複数の金属膜を積層してなる積層金属膜により形成されてもよい。この場合、上記電極密度Ｄ１は、積層金属膜を構成している複数種の金属の密度と複数種の金属層の厚みとに基づいて求めればよい。すなわち、複数の金属の密度をｄ１、ｄ２、………ｄｎ（ｎは自然数）、各金属層の厚みをｔ１、ｔ２、………ｔｎ（ｎは自然数）とした場合、ＩＤＴ電極の電極密度Ｄ１は、Ｄ＝（ｄ１×ｔ１＋ｄ２×ｔ２＋………ｄｎ×ｔｎ）／（ｔ１＋ｔ２＋………ｔｎ）で求めることができる。 In the present invention, the IDT electrode may be formed of a laminated metal film formed by laminating a plurality of metal films. In this case, the electrode density D1 may be obtained based on the density of the plurality of types of metals constituting the laminated metal film and the thickness of the plurality of types of metal layers. That is, when the density of a plurality of metals is d1, d2, ... dn (n is a natural number) and the thickness of each metal layer is t1, t2, ... tn (n is a natural number), the electrode density of the IDT electrode D1 can be obtained by D = (d1 × t1 + d2 × t2 +... Dn × tn) / (t1 + t2 +... Tn).
（第５の実験例）
前述したように、ＩＤＴ電極は複数の金属膜を積層した構造であってもよい。第５の実験例では、ＬｉＮｂＯ３基板のカット角を−９０°〜＋１００°の範囲で変化させた。酸化ケイ素膜の規格化膜厚Ｈ２／λ＝０．２とし、窒化ケイ素膜の規格化膜厚Ｈ３／λ＝０．３とした。
(Fifth experimental example)
As described above, the IDT electrode may have a structure in which a plurality of metal films are stacked. In the fifth experimental example, the cut angle of the LiNbO 3 substrate was changed in the range of −90 ° to + 100 °. The normalized film thickness H2 / λ = 0.2 of the silicon oxide film and the normalized film thickness H3 / λ = 0.3 of the silicon nitride film were set.
ＩＤＴ電極を、Ａｌ膜及びＰｔ膜を積層してなる積層金属膜により形成した。すなわち、ＬｉＮｂＯ３基板上にＰｔ膜を成膜し、次にＡｌ膜を成膜した。Ａｌ膜の規格化膜厚（％）を１０〜２５％の範囲で変化させ、Ｐｔ膜の規格化膜厚（％）を１０％とした。 The IDT electrode was formed of a laminated metal film formed by laminating an Al film and a Pt film. That is, a Pt film was formed on a LiNbO 3 substrate, and then an Al film was formed. The normalized film thickness (%) of the Al film was changed in the range of 10 to 25%, and the normalized film thickness (%) of the Pt film was 10%.
図１６及び図１７は、ＬｉＮｂＯ３基板のカット角と、Ａｌの規格化膜厚Ｈ／λ（％）と共振周波数における音速及び***振周波数における音速との関係をそれぞれ示す図である。図１６及び図１７から明らかなように、Ａｌ膜の規格化膜厚Ｈ／λ（％）が２０％より大きくなると、共振周波数における音速はＬｉＮｂＯ３の遅い横波音速である４０７０ｍ／秒よりも遅くなる。従って、Ａｌの規格化膜厚（％）は２０％以下、すなわちＨ／λは０．０２以下であることが望ましい。 FIGS. 16 and 17 are diagrams showing the relationship between the cut angle of the LiNbO 3 substrate, the normalized film thickness H / λ (%) of Al, and the sound speed at the resonance frequency and the sound speed at the anti-resonance frequency, respectively. As is apparent from FIGS. 16 and 17, when the normalized film thickness H / λ (%) of the Al film is greater than 20%, the sound velocity at the resonance frequency is slower than 4070 m / sec, which is the slow transverse wave velocity of LiNbO 3. Become. Therefore, it is desirable that the normalized film thickness (%) of Al is 20% or less, that is, H / λ is 0.02 or less.
また、Ａｌ膜とＰｔ膜を積層することにより、ＩＤＴ電極の抵抗を小さくすることができる。Ｐｔの抵抗は１．０４×１０−７（Ωｍ）であり、Ａｌの抵抗率は２．６５×１０−８（Ωｍ）である。従って、Ａｌ膜の積層により電気抵抗を小さくすることができる。もっとも、Ａｌ膜の規格化膜厚が上記のように０．２を超えると、抵抗は低くし得るものの、音速が低下する。よって、Ａｌ膜を積層金属膜の内の少なくとも１つの金属層として用いる場合、Ａｌ膜の厚みの合計は、規格化膜厚で０．２以下であることが望ましい。 In addition, the resistance of the IDT electrode can be reduced by laminating the Al film and the Pt film. The resistance of Pt is 1.04 × 10 −7 (Ωm), and the resistivity of Al is 2.65 × 10 −8 (Ωm). Therefore, the electrical resistance can be reduced by the lamination of the Al film. However, when the normalized film thickness of the Al film exceeds 0.2 as described above, although the resistance can be lowered, the sound speed is lowered. Therefore, when the Al film is used as at least one metal layer of the laminated metal film, it is desirable that the total thickness of the Al film is a normalized film thickness of 0.2 or less.
なお、本実験例では、低抵抗の金属膜としてＡｌ膜を用いた例を説明したが、Ａｌ膜に代えて、ＣｕやＰｔよりも抵抗率の低い様々な金属を用いて低抵抗金属膜を形成してもよい。このような金属としては、Ａｇ、Ａｕなどを挙げることができる。 In this experimental example, an example in which an Al film is used as a low-resistance metal film has been described. It may be formed. Examples of such a metal include Ag and Au.
また、本発明おいて、音速を高めるように作用する誘電体層を構成する誘電体材料については、上述した窒化ケイ素、アルミナ、窒化アルミニウム、Ｓｉが好適に用いられるが、そのほか、酸化窒化ケイ素、炭化ケイ素、ダイヤモンドなどを用いてもよい。もっとも、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、Ｓｉ及びアルミナは、横波音速が５８４４ｍ／秒以上と速いため、好ましい。 In the present invention, the dielectric material constituting the dielectric layer that acts to increase the speed of sound, the above-mentioned silicon nitride, alumina, aluminum nitride, Si is preferably used, but in addition, silicon oxynitride, Silicon carbide, diamond, or the like may be used. However, silicon nitride, aluminum nitride, Si, and alumina are preferable because the shear wave speed is as high as 5844 m / sec or more.
なお、本明細書において、オイラー角、結晶軸及び等価なオイラー角の意味は以下の通りとする。 In this specification, the meanings of Euler angles, crystal axes, and equivalent Euler angles are as follows.
（オイラー角）
本明細書において、基板の切断面と表面波の伝搬方向を表現するオイラー角（φ，θ，ψ）は、文献「弾性波素子技術ハンドブック」（日本学術振興会弾性波素子技術第１５０委員会、第１版第１刷、平成３年１月３０日発行、５４９頁）記載の右手系オイラー角を用いた。
(Euler angle)
In this specification, Euler angles (φ, θ, ψ) representing the cut surface of the substrate and the propagation direction of the surface wave are described in the document “Acoustic Wave Element Technology Handbook” (Japan Society for the Promotion of Science Elastic Wave Element Technology 150th Committee). The right-handed Euler angles described in the first edition, the first printing, published on January 30, 1991, page 549) were used.
すなわち、例えば、ＬｉＮｂＯ３の結晶軸Ｘ、Ｙ、Ｚに対し、Ｚ軸を軸としてＸ軸を反時計廻りにφ回転しＸａ軸を得る。次に、Ｘａ軸を軸としてＺ軸を反時計廻りにθ回転しＺ′軸を得る。Ｘａ軸を含み、Ｚ′軸を法線とする面を基板の切断面とした。そして、Ｚ′軸を軸としてＸａ軸を反時計廻りにψ回転した軸Ｘ′方向を表面波の伝搬方向とした。 That is, for example, with respect to the crystal axes X, Y, and Z of LiNbO 3, the X axis is rotated in the counterclockwise direction about the Z axis to obtain the Xa axis. Next, the Za axis is rotated θ around the Xa axis to obtain the Z ′ axis. A plane including the Xa axis and having the Z ′ axis as a normal line was a cut surface of the substrate. The axis X ′ direction obtained by rotating the Xa axis counterclockwise about the Z ′ axis is taken as the surface wave propagation direction.
（結晶軸）
また、オイラー角の初期値として与える結晶軸Ｘ、Ｙ、Ｚ軸をｃ軸と平行とし、Ｘ軸を等価な３方向のａ軸のうち任意の１つと平行とし、Ｙ軸はＸ軸とＺ軸を含む面の法線方向とする。
(Crystal axis)
Also, the crystal axes X, Y, and Z given as the initial values of Euler angles are parallel to the c axis, the X axis is parallel to any one of the equivalent three directions of the a axis, and the Y axis is the X axis and the Z axis. The normal direction of the surface including the axis.
（等価なオイラー角）
なお、本発明におけるオイラー角（φ，θ，ψ）は結晶学的に等価であればよい。
(Equivalent Euler angle)
In the present invention, the Euler angles (φ, θ, ψ) may be crystallographically equivalent.
例えば、文献（日本音響学会誌３６巻３号、１９８０年、１４０〜１４５頁）によれば、ＬｉＮｂＯ３やＬｉＴａＯ３は三方晶系３ｍ点群に属する結晶であるので、下記の〔１〕式が成り立つ。 For example, according to the literature (Journal of the Acoustical Society of Japan, Vol. 36, No. 3, 1980, pages 140 to 145), LiNbO 3 and LiTaO 3 are crystals belonging to the trigonal 3m point group. Holds.
Ｆ（φ，θ，ψ）＝Ｆ（６０°−φ，−θ，１８０°−ψ）
＝Ｆ（６０°＋φ，−θ，ψ）
＝Ｆ（φ，１８０°＋θ，１８０°−ψ）
＝Ｆ（φ，θ，１８０°＋ψ） ・・・〔１〕
F (φ, θ, ψ) = F (60 ° −φ, −θ, 180 ° −ψ)
= F (60 ° + φ, -θ, ψ)
= F (φ, 180 ° + θ, 180 ° −ψ)
= F (φ, θ, 180 ° + ψ) [1]
ここで、Ｆは、電気機械結合係数ｋｓ ２、伝搬損失、ＴＣＦ、ＰＦＡ、ナチュラル一方向性などの任意の表面波特性である。 Here, F is an arbitrary surface wave characteristic such as electromechanical coupling coefficient k s 2 , propagation loss, TCF, PFA, natural unidirectionality, and the like.
ＰＦＡのナチュラル一方向性は、例えば伝搬方向を正負反転してみた場合、符号は変わるものの絶対量は等しいので実用上等価であると考える。 The natural unidirectionality of PFA is considered to be practically equivalent because, for example, when the propagation direction is reversed between positive and negative, the sign changes but the absolute amount is the same.
例えば、オイラー角（３０°，θ，ψ）の表面波伝搬特性は、オイラー角（９０°，１８０°−θ，１８０°−ψ）の表面波伝搬特性と等価である。 For example, the surface wave propagation characteristics at Euler angles (30 °, θ, ψ) are equivalent to the surface wave propagation characteristics at Euler angles (90 °, 180 ° -θ, 180 ° -ψ).
また、例えば、オイラー角（３０°，９０°，４５°）の表面波伝搬特性は、表１に示すオイラー角の表面波伝搬特性と等価である。 For example, the surface wave propagation characteristics at Euler angles (30 °, 90 °, 45 °) are equivalent to the surface wave propagation characteristics at Euler angles shown in Table 1.
また、本発明において計算に用いた導体の材料定数は多結晶体の値であるが、エピ膜などの結晶体においても、膜自体の結晶方位依存性より基板の結晶方位依存性が表面波特性に対して支配的であるので、〔１〕式により、実用上問題ない程度に同等の表面波伝搬特性が得られる。 In addition, the material constant of the conductor used in the calculation in the present invention is a value of a polycrystal, but even in a crystal such as an epi film, the crystal orientation dependence of the substrate is more dependent on the surface wave characteristics than the crystal orientation dependence of the film itself. Therefore, according to the formula [1], the surface wave propagation characteristics equivalent to the practical level can be obtained.
１…弾性表面波装置
２…基板
３…ＩＤＴ電極
４，５…反射器
６…酸化ケイ素膜
７…誘電体層
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記ＬｉＮｂＯ３基板上に形成されたＩＤＴ電極と、
前記ＬｉＮｂＯ３基板と前記ＩＤＴ電極を覆うように形成された酸化ケイ素膜と、
前記酸化ケイ素膜上に積層されており、ＬｉＮｂＯ３における遅い横波音速よりも速い横波音速を有する誘電体層とを備え、
漏洩弾性表面波を用いており、
前記誘電体層の膜厚をＨ３としたときに、前記漏洩弾性表面波の波長λで規格化してなる誘電体層の規格化膜厚Ｈ３／λが、０．２５〜０．６の範囲にある、弾性表面波装置。 A LiNbO 3 substrate;
An IDT electrode formed on the LiNbO 3 substrate;
A silicon oxide film formed to cover the LiNbO 3 substrate and the IDT electrode;
A dielectric layer that is laminated on the silicon oxide film and has a faster shear wave speed than the slow shear wave speed in LiNbO 3 ;
Using leaky surface acoustic waves,
When the thickness of the dielectric layer is H3, the normalized thickness H3 / λ of the dielectric layer normalized by the wavelength λ of the leaky surface acoustic wave is in the range of 0.25 to 0.6. There is a surface acoustic wave device.
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Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015137090A1 (en) * | 2014-03-13 | 2015-09-17 | 株式会社村田製作所 | Elastic wave device |
| CN110289827A (en) * | 2018-03-19 | 2019-09-27 | 株式会社村田制作所 | Acoustic wave device |
| JPWO2018151147A1 (en) * | 2017-02-14 | 2019-12-12 | 京セラ株式会社 | Elastic wave element |
| CN111727565A (en) * | 2018-02-26 | 2020-09-29 | 京瓷株式会社 | Elastic wave element |
| CN111953309A (en) * | 2019-05-16 | 2020-11-17 | Ndk声表滤波器股份有限公司 | Surface acoustic wave element, filter circuit, and electronic component |
| JP2021503229A (en) * | 2017-11-14 | 2021-02-04 | 安徽▲雲▼塔▲電▼子科技有限公司 | Piezoelectric resonator and manufacturing method of piezoelectric resonator |
| CN112673570A (en) * | 2018-09-07 | 2021-04-16 | 株式会社村田制作所 | Elastic wave device, elastic wave filter, and composite filter device |
| CN112737537A (en) * | 2020-12-25 | 2021-04-30 | 广东广纳芯科技有限公司 | Double-layer POI structure surface acoustic wave resonator and manufacturing method thereof |
| CN113678371A (en) * | 2019-04-08 | 2021-11-19 | 株式会社村田制作所 | Elastic wave device |
| JP2021192523A (en) * | 2017-03-09 | 2021-12-16 | 株式会社村田製作所 | Acoustic wave device, acoustic wave device package, and multiplexer |
-
2010
- 2010-02-05 JP JP2010023952A patent/JP2011166259A/en active Pending
Cited By (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE112015001209B4 (en) * | 2014-03-13 | 2021-06-24 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Device for elastic waves |
| CN105981297A (en) * | 2014-03-13 | 2016-09-28 | 株式会社村田制作所 | Elastic wave device |
| JPWO2015137090A1 (en) * | 2014-03-13 | 2017-04-06 | 株式会社村田製作所 | Elastic wave device |
| US10177739B2 (en) | 2014-03-13 | 2019-01-08 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Elastic wave device |
| WO2015137090A1 (en) * | 2014-03-13 | 2015-09-17 | 株式会社村田製作所 | Elastic wave device |
| JPWO2018151147A1 (en) * | 2017-02-14 | 2019-12-12 | 京セラ株式会社 | Elastic wave element |
| JP7136293B2 (en) | 2017-03-09 | 2022-09-13 | 株式会社村田製作所 | Acoustic wave device, acoustic wave device package and multiplexer |
| JP2021192523A (en) * | 2017-03-09 | 2021-12-16 | 株式会社村田製作所 | Acoustic wave device, acoustic wave device package, and multiplexer |
| JP2021503229A (en) * | 2017-11-14 | 2021-02-04 | 安徽▲雲▼塔▲電▼子科技有限公司 | Piezoelectric resonator and manufacturing method of piezoelectric resonator |
| CN111727565A (en) * | 2018-02-26 | 2020-09-29 | 京瓷株式会社 | Elastic wave element |
| CN110289827A (en) * | 2018-03-19 | 2019-09-27 | 株式会社村田制作所 | Acoustic wave device |
| CN110289827B (en) * | 2018-03-19 | 2023-03-14 | 株式会社村田制作所 | Elastic wave device |
| CN112673570A (en) * | 2018-09-07 | 2021-04-16 | 株式会社村田制作所 | Elastic wave device, elastic wave filter, and composite filter device |
| CN112673570B (en) * | 2018-09-07 | 2023-10-10 | 株式会社村田制作所 | Elastic wave device, elastic wave filter, and composite filter device |
| CN113678371A (en) * | 2019-04-08 | 2021-11-19 | 株式会社村田制作所 | Elastic wave device |
| CN113678371B (en) * | 2019-04-08 | 2024-04-26 | 株式会社村田制作所 | Elastic wave device |
| CN111953309A (en) * | 2019-05-16 | 2020-11-17 | Ndk声表滤波器股份有限公司 | Surface acoustic wave element, filter circuit, and electronic component |
| CN111953309B (en) * | 2019-05-16 | 2023-08-18 | Ndk声表滤波器股份有限公司 | Surface acoustic wave element, filter circuit, and electronic component |
| CN112737537A (en) * | 2020-12-25 | 2021-04-30 | 广东广纳芯科技有限公司 | Double-layer POI structure surface acoustic wave resonator and manufacturing method thereof |
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