JPWO2007097186A1 - 弾性表面波装置 - Google Patents

Abstract

周波数特性上に現れるリップルを抑圧することができ、良好な温度特性を有するだけでなく、レイリー波を利用しており、ＳＨ波スプリアスによる影響を効果的に抑圧することができる、良好な周波数特性を有する弾性表面波装置を提供する。（０°±５°，θ，０°±１０°）のＬｉＮｂＯ３基板２上に、Ｃｕを主体とし、かつＩＤＴ電極３を含む電極が形成されており、ＩＤＴ電極３を含む電極が形成されている領域を除いた残りの領域に、電極と同じ膜厚の第１の酸化ケイ素膜６が形成されており、電極及び第１の酸化ケイ素膜６を覆うように、第２の酸化ケイ素膜７が形成されており、下記の式（１）または（２）を満たす範囲となるように、オイラー角のθ及び第２の酸化ケイ素膜７の規格化膜厚Ｈが選択されている、弾性表面波装置１。【数１】【数２】

Description

本発明は、例えば共振子や帯域フィルタとして用いられる弾性表面波装置に関し、より詳細には、ＬｉＮｂＯ_３基板上にＩＤＴ電極及び酸化ケイ素膜が形成されている構造を有し、かつレイリー波を利用した弾性表面波装置に関する。

携帯電話機のＲＦ段などに用いられている帯域フィルタでは、広帯域でありかつ良好な温度特性を有することが求められている。そのため、従来、回転Ｙ板Ｘ伝搬のＬｉＴａＯ_３基板や回転Ｙ板Ｘ伝搬のＬｉＮｂＯ_３基板からなる圧電性基板上に、ＩＤＴ電極が形成されており、かつＩＤＴ電極を被覆するように、酸化ケイ素膜を形成した弾性表面波装置が用いられている。この種の圧電性基板は、周波数温度係数が負の値を有し、温度特性を改善するために、正の周波数温度特性を有する酸化ケイ素膜がＩＤＴ電極を被覆するように形成されている。

しかしながら、このような構造において、ＩＤＴ電極を汎用されているＡｌまたはＡｌを主成分とする合金などにより形成した場合、ＩＤＴ電極において、十分な反射係数を得ることができなかった。そのため、共振特性にリップルが生じがちであるという問題があった。

このような問題を解決するものとして、下記の特許文献１には、電気機械結合係数Ｋ^２が０．０２５以上のＬｉＮｂＯ_３からなる圧電性基板上に、Ａｌよりも密度の大きい金属を主体とするＩＤＴ電極が形成されており、該ＩＤＴ電極が形成されている残りの領域に第１の酸化ケイ素膜が電極と等しい膜厚に形成されており、該電極及び第１の酸化ケイ素膜を被覆するように第２の酸化ケイ素膜を積層した弾性表面波装置が開示されている。

特許文献１に記載の弾性表面波装置では、上記ＩＤＴ電極の密度が、第１の酸化ケイ素膜の密度の１．５倍以上とされており、それによってＩＤＴ電極の反射係数が十分に高められ、共振特性に現れるリップルを抑圧することができるとされている。
ＷＯ２００５−０３４３４７

しかしながら、特許文献１に記載の弾性表面波装置では、共振周波数近傍におけるリップルを抑圧することができるものの、***振周波数よりも高い周波数領域において、比較的大きなスプリアスが現れることがわかった。すなわち、レイリー波の応答を利用しようとした場合、レイリー波の***振周波数よりも高い周波数領域であって、該***振周波数近傍にＳＨ波の応答による大きなスプリアスが現れることがわかった。

また、上記弾性表面波装置においては、実使用時に、電力を投入した時に、共振周波数及び***振周波数が高域側に大きくシフトすることがあった。発熱による周波数シフトを超える、この異常な周波数シフトは、電力投入時に現れ、電力投入を終えると共振周波数は、設計通りの共振周波数に復帰する。しかしながら、電力投入時のこの異常な周波数シフトの抑圧が強く求められている。

本発明の目的は、上述した従来技術の欠点を解消し、温度特性を改善するために、ＩＤＴ電極を被覆するように酸化ケイ素膜が形成されている弾性表面波装置において、ＩＤＴ電極の反射係数を高めて、共振特性に現れるリップルを抑圧し得るだけでなく、レイリー波の応答の***振周波数よりも高い周波数域に現れるスプリアスを効果的に抑圧することができ、より一層良好な周波数特性を得ることを可能とする、弾性表面波装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、さらに、電力投入時の異常な共振周波数のシフトを低減することが可能とされている弾性表面波装置を提供することにある。

本発明によれば、オイラー角（０°±５°，θ，０°±１０°）のＬｉＮｂＯ_３基板と、前記ＬｉＮｂＯ_３基板上に形成されており、Ｃｕを主体とし、少なくとも１つのＩＤＴ電極を含む電極と、前記電極が形成されている領域を除いた残りの領域において、前記電極と等しい厚みとなるように形成されている第１の酸化ケイ素膜と、前記電極および第１の酸化ケイ素膜を被覆するように形成された第２の酸化ケイ素膜とを備え、前記電極の密度が、前記第１の酸化ケイ素膜の密度の１．５倍以上である、レイリー波を利用した弾性表面波装置であって、前記第２の酸化ケイ素膜の規格化膜厚Ｈと、前記オイラー角（０°±５°，θ，０°±１０°）のθとが、下記の式（１）または（２）を満たす範囲とされていることを特徴とする、弾性表面波装置が提供される。

本発明に係る弾性表面波装置のある特定の局面では、前記第２の酸化ケイ素膜の膜厚が、０．１６λ〜０．４０λの範囲とされている。この場合には、利用するメインの応答であるレイリー波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＡＷ ^２が６％以上となり、弾性表面波装置の帯域幅を拡げることが可能となる。

本発明の他の特定の局面では、上記ＬｉＮｂＯ_３基板のオイラー角のθが３４．５〜３７．５°の範囲とされている。この場合には、電力投入後の異常な周波数シフトを効果的に低減することができる。

本発明のさらに他の特定の局面では、上記ＩＤＴ電極を被覆している第２の酸化ケイ素膜の膜厚が０．１６λ〜０．３０λの範囲とされており、それによって、レイリー波の高次モードの電気機械結合係数Ｋ_ＳＡＷ ^２が０．５％以下とされる。従って、高次モードによるスプリアスを抑圧することができる。

本発明のさらに他の特定の局面では、上記ＩＤＴ電極のデューティ比が．０．５未満とされており、それによって、電力投入後の異常な周波数シフトをより効果的に低減することができる。

本発明に係る弾性表面波装置のさらに別の特定の局面では、上記ＩＤＴ電極の膜厚が０．０４λ以下とされている。この場合には、電力投入後の異常な周波数シフトを低減することができる。

本発明に係る弾性表面波装置のさらに別の特定の局面では、ＩＤＴ電極の交叉幅の対数に対する比である交叉幅／対数が０．０７５λ以上０．２５λ以下とされており、それによって、電力投入後の異常な周波数シフトを効果的に低減することが可能となる。
（発明の効果）

本発明に係る弾性表面波装置では、（０°±５°，θ，０°±１０°）のオイラー角のＬｉＮｂＯ_３基板上に、少なくとも１つのＩＤＴ電極を含む電極と、第１の酸化ケイ素膜とが等しい膜厚で形成されており、かつ第１の酸化ケイ素膜及び電極を被覆するように第２の酸化ケイ素膜が形成されている。従って、第１，第２の酸化ケイ素膜により、周波数温度特性が改善されている。

しかも、上記ＩＤＴ電極がＣｕを主体とし、その密度が第１の酸化ケイ素膜の密度の１．５倍以上とされているので、特許文献１に記載の弾性表面波装置の場合と同様に共振特性上に現れるリップルを抑圧することができる。

加えて、上記オイラー角のθと、第２の酸化ケイ素膜の規格化膜厚Ｈとが、上述した式（１）または（２）の範囲とされているため、後述の実験例から明らかなように、レイリー波の基本波による応答の***振周波数よりも高域に現れるＳＨ波スプリアスを効果的に抑圧することができる。これは、上記θと、第２の酸化ケイ素膜の規格化膜厚Ｈを上記特定の範囲とすることにより、ＳＨ波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＡＷ ^２が０．１％以下と小さくされることによる。

従って、本発明によれば、ＳＨ波スプリアスの影響が生じ難い、良好な共振特性やフィルタ特性を有する弾性表面波装置を提供することが可能となる。

図１（ａ），（ｂ）は本発明の一実施形態に係る弾性表面波装置の模式的平面図及びその要部を拡大して示す部分切欠拡大正面断面図である。 図２は、第１の実施形態において、オイラー角（０°，θ，０°）のθと、第２の酸化ケイ素膜の膜厚を変化させた場合のレイリー波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＡＷ ^２の変化を示す図である。 図３は、第１の実施形態において、オイラー角（０°，θ，０°）のθと、第２の酸化ケイ素膜の膜厚を変化させた場合のスプリアスとなるＳＨ波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＡＷ ^２の変化を示す図である。 図４は、第２の酸化ケイ素膜の膜厚と、オイラー角（０°，θ，０°）のθとを変化させた場合に、ＳＨ波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＡＷ ^２が０．１％以下となる領域を示す図である。 図５（ａ）は、ＩＤＴ電極のデューティ比を０．５、第２の酸化ケイ素膜の膜厚を０．３λとした場合のＬｉＮｂＯ_３基板のオイラー角のθと、ＣｕからなるＩＤＴ電極の膜厚を変化させた場合の電気機械結合係数Ｋ_ＳＡＷ ^２の変化を示す図であり、（ｂ）は、ＩＤＴ電極のデューティ比を０．５、第２の酸化ケイ素膜の膜厚を０．４λとした場合のＬｉＮｂＯ３基板のオイラー角のθと、ＣｕからなるＩＤＴ電極の膜厚を変化させた場合の電気機械結合係数Ｋ_ＳＡＷ ^２の変化を示す図である。 図６は、本発明の一実施形態の弾性表面波装置において、第２の酸化ケイ素膜の膜厚を０．２４λ、０．２９λまたは０．３４λとした場合のインピーダンス及び位相周波数特性を示す図である。 図７は、本発明の他の実施形態として用意されたＰＣＳ用表面波デュプレクサ及び比較のために用意した表面波デュプレクサの減衰量周波数特性を示す図である。 図８は、電力投入時の周波数シフト量を示す乖離率のオイラー角（０°，θ，０°）のθに対する依存性を示す図である。 図９は、電力投入時の異常周波数シフト量を示す乖離率のＩＤＴ電極のデューティ比に対する依存性を示す図である。 図１０は、ＣｕからなるＩＤＴ電極の膜厚による乖離率の変化を示す図である。 図１１は、周波数調整膜としてのＳｉＮ膜の膜厚を変化させた場合の乖離率の変化を示す図である。 図１２は、ＩＤＴ電極の電極指交叉幅／対数を変化させた場合の乖離率の変化を示す図である。 図１３は、ＰＣＳ用表面波デュプレクサの高周波領域における減衰量周波数特性を示す図である。 図１４は、図１３に示した表面波デュプレクサにおいて、第２の酸化ケイ素膜の膜厚を変化させた場合のレイリー波の高次モードの電気機械結合係数Ｋ_ＳＡＷ ^２の変化を示す図である。

符号の説明

１…弾性表面波装置
２…ＬｉＮｂＯ_３基板
３…ＩＤＴ電極
４，５…反射器
６…第１の酸化ケイ素膜
７…第２の酸化ケイ素膜

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。

図１（ａ）は、本発明の一実施形態に係る弾性表面波装置の模式的平面図であり、（ｂ）はその要部を示す部分切欠拡大正面断面図である。

弾性表面波装置１は、回転Ｙ板Ｘ伝搬のＬｉＮｂＯ_３基板２を用いて構成されている。ＬｉＮｂＯ_３基板２の結晶方位は、オイラー角で（０°，θ，０°）とされている。

また、ＬｉＮｂＯ_３基板２上には、図１（ｂ）に示すように、ＩＤＴ電極３が形成されている。図１（ａ）に示すように、ＩＤＴ電極３の表面波伝搬方向両側には、反射器４，５が形成されている。

これらの電極が形成されている領域の残りの領域には、第１の酸化ケイ素膜６が形成されている。第１の酸化ケイ素膜６の膜厚は、ＩＤＴ電極３及び反射器４，５の膜厚と等しくされている。そして、これらの電極及び第１の酸化ケイ素膜６を覆うように第２の酸化ケイ素膜７が形成されている。

弾性表面波装置１では、ＬｉＮｂＯ_３基板は、負の周波数温度係数を有する。これに対して、酸化ケイ素膜６，７は、正の周波数温度係数を有する。従って、周波数特性を改善することができる。

加えて、ＩＤＴ電極３を含む電極の密度が、第１の酸化ケイ素膜６の密度の１．５倍以上とされている。すなわち、本実施形態では、ＩＤＴ電極３は、Ｃｕにより形成されている。従って、ＩＤＴ電極３の密度は８．９３ｇ／ｃｍ^３であり、他方第１の酸化ケイ素膜の密度は２．２１ｇ／ｃｍ^３である。

従って、前述した特許文献１に開示されているように、ＩＤＴ電極３の反射係数を高めることができる。それによって、共振特性上に現れるリップルを抑圧することが可能とされている。

本実施形態の弾性表面波装置１の特徴は、さらに、上記ＬｉＮｂＯ_３基板２のオイラー角のθと、第２の酸化ケイ素膜７の規格化膜厚Ｈとが、下記の式（１）または（２）を満たす範囲とされていることにある。それによって、レイリー波を利用した場合のレイリー波の応答の***振周波数の高域側に現れる不要スプリアスを効果的に抑圧することができる。これを、具体的な実験例に基づき説明する。

（第１の実験例）
上記弾性表面波装置１として、オイラー角（０°，θ，０°）のθが異なる複数種のＬｉＮｂＯ_３基板を用意した。このＬｉＮｂＯ_３基板２上に、Ｃｕからなり、膜厚が０．０４λ、デューティ比が０．５０のＩＤＴ電極３を形成した。ＩＤＴ電極３の電極指の対数は１２０対、交叉幅は３２．３μｍとした。また、上記ＩＤＴ電極３の表面波伝搬方向両側に、ＩＤＴ電極３と同じ電極材料で、同じ膜厚の反射器４，５を形成した。反射器４，５における電極指の本数はそれぞれ２０本とした。

なお、製造に際しては、ＬｉＮｂＯ_３基板上に、第１の酸化ケイ素膜をスパッタリングにより成膜し、しかる後酸化ケイ素膜上にレジストパターンを形成した後、反応性イオンエッチングにより酸化ケイ素膜をエッチングし、電極形成部分に溝を形成してＬｉＮｂＯ_３基板を露出させた。この溝に、Ｃｕを埋め込むことにより、ＩＤＴ電極３及び反射器４，５を形成した。

なお、第２の酸化ケイ素膜は、スパッタリング法により、形成した。第２の酸化ケイ素膜の膜厚を、０．１５λ、０．２０λ、０．２５λ、０．３０λ、０．３５λまたは０．４０λとして、複数種の弾性表面波装置１を作製した。

これらの弾性表面波装置１におけるオイラー角のθと、レイリー波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＡＷ ^２と、第２の酸化ケイ素膜の膜厚との関係を図２に示す。

図２から明らかなように、第２の酸化ケイ素膜の膜厚が薄くなるほど電気機械結合係数Ｋ_ＳＡＷ ^２が高くなる傾向のあることがわかる。また、オイラー角のθが３０〜４５°の範囲で高くなり、特に３５〜４０°付近で高くなることがわかる。

すなわち、レイリー波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＡＷ ^２は、オイラー角のθ及び第２の酸化ケイ素膜の膜厚により変化することがわかる。

他方、図３は、上記複数の弾性表面波装置１におけるオイラー角のθと、第２の酸化ケイ素膜７の膜厚とスプリアスとなるＳＨ波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＡＷ ^２との関係を示す図である。

図３から明らかなように、第２の酸化ケイ素膜７の膜厚が薄くなるにつれて、ＳＨ波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＡＷ ^２も高くなる傾向のあることがわかる。もっとも、ＳＨ波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＡＷ ^２は、オイラー角のθが３０〜４０°付近で小さく、３５°付近でもっとも小さくなることがわかる。

図２及び図３の結果を基にスプリアスとなるＳＨ波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＡＷ ^２が０．１％以下となるオイラー角のθ及び第２の酸化ケイ素膜の規格化膜厚Ｈを求めると、図４に示すハッチングで付した領域となる。すなわち、図４に斜線のハッチングを付した領域内では、ＳＨ波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＡＷ ^２が０．１％以下となり、弾性表面波装置１を使用する際に、ＳＨ波によるスプリアスがほとんど無視され得る範囲となることがわかる。

そして、図４の斜線のハッチングを付して示した領域とは、前述した式（１）または式（２）を満たす範囲内である。

従って、上記式（１）または式（２）を満たすように、ＬｉＮｂＯ_３基板２のオイラー角のθと、第２の酸化ケイ素膜７の膜厚を選択することにより、スプリアスとなるＳＨ波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＡＷ ^２を０．１％以下とし得ることがわかる。

（第２の実験例）
上記弾性表面波装置１と同様にして、ただし、第２の酸化ケイ素膜の膜厚を０．３λまたは０．４λとし、ＩＤＴ電極の膜厚を０．０２λ、０．０４λまたは０．０６λとした弾性表面波装置を種々作製した。これらの弾性表面波装置１におけるオイラー角のθと、ＩＤＴ電極の膜厚と、ＳＨ波の電気機械結合係数との関係を図５（ａ），（ｂ）に示す。図５（ａ）は、第２の酸化ケイ素膜７の膜厚が０．３λの場合の結果を示し、（ｂ）は０．４λの場合の結果を示す。

図５（ａ），（ｂ）から明らかなように、第２の酸化ケイ素膜７の膜厚が０．３λあるいは０．４λのいずれの場合においても、ＩＤＴ電極３の膜厚を０．０２λ〜０．０６λの範囲で変化させたとしても、電気機械結合係数Ｋ_ＳＡＷ ^２を０．１％以下とし得るオイラー角のθと、第２の酸化ケイ素膜７の膜厚Ｈとの関係はさほど大きく変化しないことがわかる。

他方、実際に弾性表面波装置１を使用する際に、利用するレイリー波の電気機械結合係数Ｋ_ＳＡＷ ^２は５％以上とすることが求められる。従って、第２の酸化ケイ素膜の膜厚は、図２より、０．４λ以下とすることが望ましい。また、図４より、第２の酸化ケイ素膜の膜厚は０．１６λ以上であることが好ましい。

（第３の実験例）
次に、上記図４に示した結果を確認するために、具体的な弾性表面波装置を作製し、その周波数特性を測定した。オイラー角（０°，３４°，０°）のＬｉＮｂＯ_３基板を用いて、１．９ＧＨｚ帯の共振周波数を有する１ポート型弾性表面波共振子を作製した。なお、λ＝２．０７μｍとなる。

すなわち、上記ＬｉＮｂＯ_３基板２上に、第１の酸化ケイ素膜を全面に０．０３９λの厚みとなるように成膜した。しかる後、レジストパターンを形成し、反応性イオンエッチングにより第１の酸化ケイ素膜を選択的にエッチングし、電極形成部分に溝を形成した。この溝に、Ｃｕを埋め込み、厚み０．０３９λ＝８０ｎｍのＣｕからなるＩＤＴ電極３及び反射器４，５を形成した。しかる後、ＩＤＴ電極を覆うように第２の酸化ケイ素膜７を成膜し、弾性表面波装置を得た。この場合、第２の酸化ケイ素膜７の膜厚は、５００ｎｍ（０．２４λ）、６００ｎｍ（０．２９λ）または７００ｎｍ（０．３４λ）とした。

このようにして得られた３種類の弾性表面波装置１のインピーダンス−周波数特性及び位相−周波数特性を測定した。結果を図６に示す。

図６から明らかなように、第２の酸化ケイ素膜７の膜厚が５００ｎｍすなわち０．２４λである場合、矢印Ａで示すように、***振周波数の高域側に非常に大きなＳＨ波によると思われるスプリアスが生じていることがわかる。これに対して、第２の酸化ケイ素膜の膜厚が６００ｎｍ（０．２９λ）または７００ｎｍ（０．３４λ）である場合には、***振周波数の高域側にこのような大きなスプリアスの現れていないことがわかる。

すなわち、θが３４°であるため、上記第２の酸化ケイ素膜の膜厚が０．２９λ及び０．３４λである場合には、式（２）を満たすことになるため、ＳＨ波スプリアスを小さくすることができる。これに対して、第２の酸化ケイ素膜の膜厚が５００ｎｍすなわち０．２４λである場合には、式（１）及び式（２）のいずれをも満たさないことになるため、大きなＳＨ波スプリアスが現れていることがわかる。

（第４の実験例）
次に、上記１ポート型弾性表面波共振子の製造方法と同様にして、ＰＣＳ用のデュプレクサを作製し、その帯域フィルタ部の波形を測定した。なお、電極材料としてＣｕを用い、電極厚み及び第１の酸化ケイ素膜６の厚みは０．０５λ（９８ｎｍ）とし、第２の酸化ケイ素膜７の膜厚は０．２７λ（５３１ｎｍ）とした。さらに、第２の酸化ケイ素膜７上に、周波数調整を行うために、周波数調整膜を成膜した。ＳｉＮを成膜し、成膜時の厚みを調整したり、あるいは成膜後に反応性イオンエッチングやイオンミリングなどによりエッチングし膜厚を薄くしたりするようにして所望の周波数となるように周波数調整を行った。なお、周波数調整膜は、ＳｉＣやＳｉなどの他の材料からなるものであってもよい。

図７は、上記のようにして得られたＰＣＳ用表面波デュプレクサの帯域フィルタ部の減衰量周波数特性を示す図である。なお、図７においては、オイラー角のθが３２°であり、上記式（１），（２）の双方を満たさない場合とオイラー角のθが３６°であり、上記式（１）を満たす場合との特性を示した。図７において、実線がθ＝３６°の場合の結果を示し、破線がθ＝３２°の場合を示す。また、図７において、下方の周波数特性は、縦軸の減衰量のスケールを縦軸の右側に示した拡大スケールで示した周波数特性である。

図７から明らかなように、θが３２°の場合には、通過帯域内において、ＳＨ波の大きなスプリアスが矢印Ｂで示すように現れていることがわかる。これに対して、θが３６°であり、上記式（１）を満たす場合には、このような大きなスプリアスが現れていないことがわかる。

（第５の実験例）
上記実施形態と同様の弾性表面波装置１を作製し、電力投入時の周波数変動量を測定した。すなわち、第１の実施形態の弾性表面波装置１と同様にして、ただし、ＣｕからなるＩＤＴ電極の膜厚を０．０５λ、第１の酸化ケイ素膜の膜厚を０．０５λ、第２の酸化ケイ素膜７の膜厚を０．３０λとし、さらに第２の酸化ケイ素膜の表面に周波数調整膜として膜厚１５ｎｍのＳｉＮ膜を形成した。ＩＤＴ電極３のデューティ比は０．５５とした。使用したＬｉＮｂＯ_３基板２のオイラー角のθは、３０°、３４°、３６°及び３８°とした。このようにして得られた複数種の弾性表面波装置１におけるオイラー角のθと、電力投入時の周波数シフト量を示す乖離率との関係を図８に示す。なお、乖離率とは下記の式で求められる値である。

乖離率＝（０．９Ｗの電力を投入した際の投入時の周波数変動量）／（６０℃発熱時のＴＣＦから求めた周波数変動量）
すなわち、弾性表面波装置では、電力を投入した際に、室温から６０℃程度の温度まで温度が上昇する。従って、上記電力投入時の発熱により、幾分かは周波数が変動する。この温度上昇による周波数変動量に対する、実際に０．９Ｗの電力を投入した際の周波数変動量の割合を乖離率として求めた。従って、乖離率が１である場合には、上記温度上昇による周波数変動のみが生じていることになる。そして、乖離率が大きいほど温度上昇に基づく周波数変動以外に、異常な周波数シフトが起こっていることがわかる。

従って、ＴＣＦが−５ｐｐｍ／℃の弾性表面波装置では、６０℃の発熱により生じる周波数変動量は−３００ｐｐｍであると考えられるが、０．９Ｗの電力を投入した際に−９００ｐｐｍの変動量が生じた場合の乖離率は、（−９００）／（−３００）＝３となる。

図８から明らかなように、オイラー角のθが３６°近傍において、乖離率が１に非常に近づき、異常な周波数シフトがほとんど起こっていないことがわかる。他方、θが３６°より小さくなったり、大きくなったりするにつれて、上記乖離率が大きくなっていくことがわかる。

上記乖離率は１が理想であるが、図８から乖離率を２．５以下とするには、オイラー角のθを３４．５°〜３７．５°の範囲とすればよいことがわかる。

従って、本発明においては好ましくは、オイラー角のθは、３４．５°〜３７．５°の範囲とされる。

なお、乖離率が２．５を超えると、上記周波数変動が大きくなりすぎ、電力投入直後の特性の安定性が大きく損なわれることになる。

（第６の実験例）
次に、θ＝３４°であるＬｉＮｂＯ_３基板を用い、上記第５の実験例と同様にして弾性表面波装置１を作製し、ただし、第２の酸化ケイ素膜７の膜厚は０．３０λとし、ＩＤＴ電極３のデューティ比を０．２から０．６５の範囲で変化させ、複数種の弾性表面波装置１を作製し、乖離率を求めた。結果を図９に示す。

図９から明らかなように、ＩＤＴ電極のデューティ比が小さくなるほど、乖離率が小さくなり好ましいことがわかる。そして、乖離率を２．５以下とするには、ＩＤＴ電極のデューティ比を０．５以下とすればよいことがわかる。

もっとも、ＩＤＴのデューティ比が小さくなりすぎると、電極抵抗が高くなりすぎ、弾性表面波装置として使用することが困難になる。従って、ＩＤＴ電極のデューティ比は０．２５以上であることが望ましい。よって、好ましくは、ＩＤＴ電極のデューティ比は０．２５〜０．５の範囲とされる。

（第７の実験例）
次に、上記第５，第６の実験例と同様にして、ただし、ＬｉＮｂＯ_３基板２のオイラー角のθを３４°、ＣｕからなるＩＤＴ電極３のデューティ比を０．５５、第２の酸化ケイ素膜７の膜厚を０．３０λとし、最上部に膜厚１５ｎｍのＳｉＮからなる周波数調整膜を形成した構造において、ＩＤＴ電極３であるＣｕ膜の厚みを、０．０３λ〜０．０５λの間で変化させ、複数種の弾性表面波装置１を作製した。このようにして得られた弾性表面波装置１のＣｕからなるＩＤＴ電極３の膜厚と、乖離率との関係を図１０に示す。

図１０から明らかなように、ＩＤＴ電極３の膜厚が薄くなるほど乖離率は小さくなり、Ｃｕの膜厚が０．０４λ以下であれば、乖離率が２．５以下と小さくなることがわかる。従って、好ましくは、ＩＤＴ電極３の膜厚は、０．０４λ以下とすることが望ましい。

（第８の実験例）
次に、上記第７の実験例と同様にして、ただし、周波数調整膜としてのＳｉＮ膜の膜厚を、１５ｎｍまたは２５ｎｍとした。さらに、比較のためにＳｉＮ膜を設けなかった弾性表面波装置も作製した。他の構成については上記第７の実験例と同様に、オイラー角のθを３４°とし、ＩＤＴ電極はＣｕからなり、その膜厚を０．０５λとし、第２の酸化ケイ素膜の膜厚は０．３０λとした。結果を図１１に示す。図１１から明らかなように、ＳｉＮ膜厚を厚くするほど、乖離率が低下するので、ＳｉＮは厚い方が望ましい。

（第９の実験例）
次に、ＩＤＴ電極３の交叉幅／対数を種々変更し、複数種の弾性表面波装置１を作製し、交叉幅と対数との関係を求めた。ＬｉＮｂＯ_３基板２のオイラー角のθは３４°とし、ＣｕからなるＩＤＴ電極３の膜厚は０．０５λ、第２の酸化ケイ素膜７の膜厚は０．３０λ、周波数調整膜としてのＳｉＮ膜の膜厚は１５ｎｍとし、ＩＤＴ電極３のデューティ比を０．５５とした。交叉幅／対数については、０．０５８λ、０．０７７λ、０．１１λまたは０．２３λと変化させた。

なお、交叉幅とは、ＩＤＴ電極３の隣接する異なる電位に接続される電極指通しが表面波伝搬方向において重なり合っている部分の電極指の延びる方向の寸法をいうものとする。

図１２から明らかなように、交叉幅／対数が０．０７５λ以上、０．２５λ以下の範囲であれば、乖離率が４以下と小さくなり、好ましいことがわかる。より好ましくは、交叉幅／対数を０．１２λ〜０．２λの範囲とすれば、乖離率を２．５以下とし得ることがわかる。

（第１０の実験例）
次に、前述したＰＣＳ用表面波デュプレクサについての１５００ＭＨｚ以上の高周波領域における周波数特性を図１３に示す。なお、この特性は、前述した図７に示した周波数特性の高域側を示しているものである。

図１３から明らかなように、利用する応答であるレイリー波の応答よりも高い周波数、すなわち、２３００ＭＨｚ付近に、矢印Ｃで示すスプリアスの現れていることがわかる。この矢印Ｃで示すスプリアスは、使用するレイリー波の高次モードによるスプリアスである。このスプリアスは、レイリー波による基本波の応答から幾分離れているものの、小さいことが望ましい。そして、本願発明者は、第２の酸化ケイ素膜７の膜厚を変化させた場合に、この高次モードによるスプリアスを抑圧し得ることを見出した。

図１４は、上記表面波デュプレクサにおける第２の酸化ケイ素膜７の膜厚を変化させた場合の上記レイリー波の高次モードの電気機械結合係数Ｋ_ＳＡＷ ^２の変化を示す図である。なお、使用したＬｉＮｂＯ_３基板２のオイラー角のθは３６°であり、ＩＤＴ電極３はＣｕからなり、その膜厚は０．０５λ、デューティ比は０．５０とした。

図１４から明らかなように、第２の酸化ケイ素膜７の膜厚が薄くなるほど、上記レイリー波の高次モードによるスプリアスを抑圧することができ、特に、この高次モードの電気機械結合係数は、特性上必要な減衰特性を得るには０．５％以下が望ましいとされている。従って、上記第２の酸化ケイ素膜７の膜厚は０．３λ以下とすることが好ましい。

なお、上述してきた実施形態及び実験例では、ＩＤＴ電極３を含む電極はＣｕにより構成されていたが、本発明においては、電極はＣｕを主体とする限り、様々に変形することができる。すなわち、上記のようにＣｕ単層からなる電極膜を用いてもよく、あるいはＣｕ膜とＣｕ以外の他の金属もしくは合金膜とを積層した積層膜により電極を形成してもよい。積層膜の場合には、Ｃｕ膜が電極の主体となる厚みに形成されておればよい。また、Ｃｕに限らず、Ｃｕを主成分とする合金によりＩＤＴ電極を形成してもよく、Ｃｕを主体とする合金からなる電極膜を主たる電極層として有する積層膜により電極を形成してもよい。

さらに、前述した１ポート型弾性表面波共振子やデュプレクサの帯域フィルタ部に限らず、様々な共振子や様々な回路構成の表面波フィルタに本発明を適用することができる。

Claims (7)

1. オイラー角（０°±５°，θ，０°±１０°）のＬｉＮｂＯ_３基板と、
   前記ＬｉＮｂＯ_３基板上に形成されており、Ｃｕを主体とし、少なくとも１つのＩＤＴ電極を含む電極と、
   前記電極が形成されている領域を除いた残りの領域において、前記電極と等しい厚みとなるように形成されている第１の酸化ケイ素膜と、
   前記電極及び第１の酸化ケイ素膜を被覆するように形成された第２の酸化ケイ素膜とを備え、
   前記電極の密度が、前記第１の酸化ケイ素膜の密度の１．５倍以上である、レイリー波を利用した弾性表面波装置であって、
   前記第２の酸化ケイ素膜の規格化膜厚Ｈと、前記オイラー角（０°±５°，θ，０°±１０°）のθとが、下記の式（１）または（２）を満たす範囲とされていることを特徴とする、弾性表面波装置。
   

   

   
2. 前記第２の酸化ケイ素膜の膜厚が、０．１６λ〜０．４０λの範囲とされている、請求項１に記載の弾性表面波装置。
3. 前記オイラー角のθが３４．５°〜３７．５°の範囲にある、請求項１または２に記載の弾性表面波装置。
4. 前記第２の酸化ケイ素膜の膜厚が０．１６λ〜０．３０λの範囲にある、請求項１〜３のいずれか１項に記載の弾性表面波装置。
5. 前記ＩＤＴ電極のデューティ比が０．５未満である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の弾性表面波装置。
6. 前記電極の厚みが、０．０４λ以下である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の弾性表面波装置。
7. 前記ＩＤＴ電極の電極指の対数に対する交叉幅の比である交叉幅／対数が０．０７５λ〜０．２５λの範囲にある、請求項１〜６のいずれか１項に記載の弾性表面波装置。

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