(57)【要約】  高音速であり、使用するモード以外の他のモードによるスプリアスの影響を抑制することができる、板波を利用した弾性波装置を提供する。  上面に開いた凹部２ａまたは貫通孔が形成されている支持層２と、前記支持層２の前記凹部２ａまたは貫通孔上に至るように前記支持層２上に形成された圧電薄膜４と、該圧電薄膜４の前記凹部２ａまたは貫通孔上に至っている領域において、前記圧電薄膜４の上面及び下面の内の少なくとも一方の面に形成されたＩＤＴ電極５とを備え、Ｕ１成分を主成分とする板波の二次モードを用いており、前記圧電薄膜４がＬｉＴａＯ３からなり、該ＬｉＴａＯ３のオイラー角（φ，θ，ψ）が、図４〜図１０の実線で囲んである領域Ｒ１〜Ｒ７のいずれの範囲内にある、弾性波装置１。
2012073871.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に開いた凹部または貫通孔が形成されている支持層と、
前記支持層の前記凹部または貫通孔上に至るように前記支持層上に形成された圧電薄膜と、
該圧電薄膜の前記凹部または貫通孔上に至っている領域において、前記圧電薄膜の上面及び下面の内の少なくとも一方の面に形成されたＩＤＴ電極とを備え、
Ｕ１成分を変位の主成分とする板波の二次モードを用いており、前記圧電薄膜がＬｉＴａＯ３からなり、該ＬｉＴａＯ３のオイラー角（φ，θ，ψ）が、図４〜図１０において実線で囲んである領域Ｒ１〜Ｒ７のいずれかの範囲内にある、弾性波装置。
【請求項２】
前記ＩＤＴ電極がＡｌまたはＡｌを主成分とする合金からなり、ＩＤＴ電極の膜厚をＨとしたとき、Ｈ≦０．０８λ（但し、λはＵ１成分を主成分とする板波の二次モードの波長）である、請求項１に記載の弾性波装置。
【請求項３】
前記圧電薄膜の上面及び下面の内の少なくとも一方面に積層された誘電体膜をさらに備え、該誘電体膜の線膨張係数が、ＬｉＴａＯ３の線膨張係数よりも小さい、請求項１または２に記載の弾性波装置。
【請求項４】
前記誘電体膜が酸化ケイ素からなる、請求項３に記載の弾性波装置。
【請求項５】
前記圧電薄膜の上面に前記ＩＤＴ電極が形成されており、前記圧電薄膜の下面に前記誘電体膜が形成されており、前記誘電体膜が前記圧電薄膜に対して引っ張り方向応力を与える誘電体材料からなる、請求項３または４に記載の弾性波装置。
【請求項６】
前記ＩＤＴ電極間の電気抵抗が、弾性波装置を接続する電気回路の終端インピーダンスの５０倍以上であり、かつ１ＭΩ以下である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の弾性波装置。
【請求項７】
前記圧電薄膜の厚みが５０ｎｍ以上、０．３λ（但し、λはＵ１成分を主成分とする板波の二次モードの波長）以下の範囲にある、請求項１〜６のいずれか１項に記載の弾性波装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の弾性波装置を複数備える、弾性波装置。
【請求項９】
前記複数の弾性波装置の内の少なくとも１つの弾性波装置における伝搬方位ψが、残りの少なくとも１つの弾性波装置の伝搬方位ψと異なっている、請求項８に記載の弾性波装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の弾性波装置の製造方法であって、
ＬｉＴａＯ３基板の表面からイオンを注入し、イオン注入部分をＬｉＴａＯ３基板の片面側に形成する工程と、
前記イオン注入した側の面の一部に犠牲層を形成する工程と、
前記イオン注入した側の面及び前記犠牲層を覆うように絶縁体を形成して支持層とする工程と、
加熱により、前記ＬｉＴａＯ３基板を前記イオン注入部分で分離し、ＬｉＴａＯ３基板から分離された圧電薄膜構造体を形成する工程と、
前記犠牲層を消失させて、前記圧電薄膜の下方に前記支持層の凹部を形成する工程と、
前記圧電薄膜の上面または下面の内少なくとも一方の面にＩＤＴ電極を形成する工程とを備える、弾性波装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電薄膜を用いた弾性波装置及びその製造方法に関し、より詳細には、ラム波と称されている板波の高次モードを用いた弾性波装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、通信機器等の高周波化に伴って圧電薄膜を用いた弾性波装置が提案されている。高周波化を進めるためには、圧電基板における弾性波の音速が高いことが必要である。そのため、音速の高い、板波を用いた弾性波装置が注目されている。【０００３】
板波とは、２つの自由境界面に挟まれた媒質中を伝搬する弾性波である。板波としては、下記の非特許文献１に記載のように、ＳＨ波やラム波が知られている。非特許文献１に記載のように、ＳＨ波は、Ｕ２成分主体の波であり、ラム波はＵ１成分及びＵ３成分を主体とする。もっとも、圧電単結晶は異方性結晶である。そのため、圧電単結晶を伝搬する板波は、ＳＨ波であっても、若干のＵ１成分やＵ３成分を含む。同様に、ラム波の場合には、Ｕ１成分またはＵ３成分を主体とするが、若干のＵ２成分を含む。【０００４】
なお、板波を励振した場合、いずれのモードでもＵ１成分、Ｕ２成分及びＵ３成分が伝搬するが、主体となる成分の変位が厚み方向に複数の節を持つ高次モードもそれぞれ伝搬する。節の無い最低次のモードを基本モードとすると、高次モードは次数の低いものから２次モード、３次モード、・・と区別できる。【０００５】
他方、下記の特許文献１には、圧電薄膜を用いており、かつラム波を利用した弾性波装置が開示されている。特許文献１に記載の実施例では、圧電薄膜がＬｉＴａＯ３からなり、該ＬｉＴａＯ３のオイラー角は（０°，１２６°±２０°，０°）とされている。ここでは、伝搬する板波の音速は３３００ｍ／秒〜４１００ｍ／秒程度であるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−３６８５７６号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】水谷，戸田：”回転ＹカットＸ伝搬ＬｉＮｂＯ３平板におけるラム波伝搬特性の解析”，信学論（Ａ），Ｊ６８−Ａ，５，ｐｐ．４９６−５０３（１９８５−０５）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前述のように、高周波化を図るには、弾性波の音速が高いことが強く求められる。特許文献１に記載の板波を利用した弾性波装置では、音速は３３００〜４１００ｍ／秒程度であり、音速が十分に高くない。このため、高周波帯である４ＧＨｚ付近の帯域で使用する弾性波装置を構成した場合、ＩＤＴ電極の電極指幅を０．２μｍ程度としなければならなかった。従って、ＩＤＴ電極の形成に際し、非常に高い加工精度が要求されるという問題があった。また、電極指幅が非常に狭いため、配線抵抗が劣化したり、耐電力性が低下したりするという問題もあった。【０００９】
本発明の目的は、板波を利用しており、より高音速であり、使用するモード以外のモードによるスプリアスの影響が小さい弾性波装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る弾性波装置は、上面に開いた凹部または貫通孔を有する支持層と、支持層の凹部または貫通孔上に位置する部分を有するように、支持層上に形成された圧電薄膜と、圧電薄膜の前記凹部または貫通孔上に至っている領域において、圧電薄膜の上面及び下面の内の少なくとも一方の面に形成されたＩＤＴ電極とを備える。本発明の弾性波装置は、Ｕ１成分を変位の主成分とする板波の二次モードを用いている。本発明では、圧電薄膜は、ＬｉＴａＯ３からなり、そのオイラー角（φ，θ，ψ）が、添付の図４〜図１０において実線で囲んである領域Ｒ１〜Ｒ７の範囲内にある。【００１１】
本発明に係る弾性波装置のある特定の局面では、ＩＤＴ電極が、ＡｌもしくはＡｌを主成分とする合金からなり、かつ膜厚をＨとしたときに、Ｈ≦０．０８λとされている。なお、λは、利用する板波の二次モードの波長を示す。ＩＤＴ電極がＡｌもしくはＡｌを主成分とする合金からなる場合には、電極の電気抵抗を低めることができる。従って、弾性波装置の共振特性やフィルタ特性を高めることができる。また、膜厚Ｈが０．０８λ以下の場合には、使用する二次モードの電気機械結合係数ｋ２を６％以上とより一層高くすることができる。【００１２】
本発明に係る弾性波装置の他の特定の局面では、圧電薄膜の上面及び下面の内の少なくとも一方の面に積層された誘電体膜をさらに備える。この誘電体膜の線膨張係数は、ＬｉＴａＯ３の線膨張係数よりも小さい。この場合には、弾性波装置の温度特性を改善することができる。【００１３】
特に、上記誘電体膜としては、酸化ケイ素が好適に用いられ、その場合には、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、温度特性をより効果的に改善することができる。【００１４】
本発明に係る弾性波装置のさらに他の特定の局面では、前記圧電薄膜の上面にＩＤＴ電極が形成されており、圧電薄膜の下面に誘電体膜が形成されている。そして、誘電体膜は、ＬｉＴａＯ３からなる圧電薄膜に対して、引っ張り方向の応力を与えるように構成されている。この場合には、誘電体膜が圧電薄膜に引っ張り方向の応力を与えるので、ＩＤＴ電極が形成されている面側が凸状となる。それによって、板波の二次モードの伝搬性が阻害され難い。【００１５】
本発明に係る弾性波装置のさらに別の特定の局面では、ＩＤＴ電極間の電気抵抗が弾性波装置を接続する電気回路の終端インピーダンスの５０倍以上であり、かつ１ＭΩ以下とされている。この場合には、共振特性やフィルタ特性などの電気的特性の劣化を抑制でき、さらに焦電破壊を効果的に抑制することができる。【００１６】
本発明に係る弾性波装置のさらに別の特定の局面では、上記圧電薄膜の厚みが５０ｎｍ以上、０．３λ以下の範囲とされている。圧電薄膜の厚みを５０ｎｍ以上とすることにより、圧電薄膜を安定に形成することができる。また、０．３λ以下の場合には、Ｕ１成分を変位の主成分とする板波の二次モードの音速を十分高くすることができる。【００１７】
本発明に係る弾性波装置では、本発明の弾性波装置が複数組み合わされていてもよい。好ましくは、少なくとも１つの弾性波装置における伝搬方位ψが、他の少なくとも１つの弾性波装置の伝搬方位ψと異ならされる。この場合には、少なくとも１つの弾性波素子における電気機械結合係数ｋ２を独立に設定することができる。従って、複数の弾性波装置を組み合わせた弾性波装置の設計の自由度を高めることができる。【００１８】
本発明に係る弾性波装置の製造方法は、ＬｉＴａＯ３基板の表面からイオンを注入し、イオン注入部分をＬｉＴａＯ３基板の片面側に形成する工程と、前記イオン注入した側の面の一部に犠牲層を形成する工程と、前記イオン注入した側の面及び前記犠牲層を覆うように絶縁体を形成して支持層とする工程と、加熱により、前記ＬｉＴａＯ３基板を前記イオン注入部分で分離し、ＬｉＴａＯ３基板から分離された圧電薄膜構造体を形成する工程と、前記犠牲層を消失させて、前記圧電薄膜の下方に前記支持層の凹部を形成する工程と、前記圧電薄膜の上面または下面の内少なくとも一方の面にＩＤＴ電極を形成する工程とを備える。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る弾性波装置によれば、圧電薄膜の下方に凹部または貫通孔由来の空間が形成されている構造の弾性波装置において、ＬｉＴａＯ３からなる圧電薄膜のオイラー角が上記特定の範囲内とされているため、Ｕ１成分を変位の主成分とする板波の二次モードを効率良く伝搬させることができる。このＵ１成分を変位の主成分とする板波の二次モードの伝搬速度は、７０００ｍ／秒以上と高い。そのため、従来の弾性波装置に比べて、小型化及び高周波化を容易に図ることができる。【００２０】
また、主モードである上記二次モードのパワーフロー角ＰＦＡが小さいため弾性波装置の電極設計を容易に行うことができる。さらに主モード以外のスプリアスとなる伝搬モードの電気機械結合係数ｋ２を小さくし得るので、共振特性やフィルタ特性上にスプリアスが生じ難い。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る弾性波装置の要部を示す正面断面図であり、（ｂ）は、その模式的平面図である。
【図２】図２は、本発明の第２の実施形態に係る弾性波装置の要部を示す模式的正面断面図である。
【図３】図３（ａ）は本発明の第３の実施形態に係る弾性波装置の要部を示す模式的正面断面図であり、（ｂ）はその変形例を示す模式的正面断面図である。
【図４】図４は、オイラー角（０°〜２．５°，θ，ψ）のＬｉＴａＯ３薄膜を用いた場合に、スプリアスとなる他のモードの電気機械結合係数ｋ２が２％以下であり、かつ利用する板波の二次モードのパワーフロー角の絶対値が２°以下である範囲を示す図である。
【図５】図５は、オイラー角（２．５°超、７．５°以下，θ，ψ）のＬｉＴａＯ３薄膜を用いた場合に、スプリアスとなる他のモードの電気機械結合係数ｋ２が２％以下であり、かつ利用する板波の二次モードのパワーフロー角の絶対値が２°以下である範囲を示す図である。
【図６】図６は、オイラー角（７．５°超、１２．５°以下，θ，ψ）のＬｉＴａＯ３薄膜を用いた場合に、スプリアスとなる他のモードの電気機械結合係数ｋ２が２％以下であり、かつ利用する板波の二次モードのパワーフロー角の絶対値が２°以下である範囲を示す図である。
【図７】図７は、オイラー角（１２．５°超、１７．５°以下，θ，ψ）のＬｉＴａＯ３薄膜を用いた場合に、スプリアスとなる他のモードの電気機械結合係数ｋ２が２％以下であり、かつ利用する板波の二次モードのパワーフロー角の絶対値が２°以下である範囲を示す図である。
【図８】図８は、オイラー角（１７．５°超、２２．５°以下，θ，ψ）のＬｉＴａＯ３薄膜を用いた場合に、スプリアスとなる他のモードの電気機械結合係数ｋ２が２％以下であり、かつ利用する板波の二次モードのパワーフロー角の絶対値が２°以下である範囲を示す図である。
【図９】図９は、オイラー角（２２．５°超、２７．５°以下，θ，ψ）のＬｉＴａＯ３薄膜を用いた場合に、スプリアスとなる他のモードの電気機械結合係数ｋ２が２％以下であり、かつ利用する板波の二次モードのパワーフロー角の絶対値が２°以下である範囲を示す図である。
【図１０】図１０は、オイラー角（２７．５°超、３０°以下，θ，ψ）のＬｉＴａＯ３薄膜を用いた場合に、スプリアスとなる他のモードの電気機械結合係数ｋ２が２％以下であり、かつ利用する板波の二次モードのパワーフロー角の絶対値が２°以下である範囲を示す図である。
【図１１】図１１は、オイラー角（０°，θ，ψ）のＬｉＴａＯ３を用いた場合のＵ３−１モードの音速と、θ及びψとの関係を示す図である。
【図１２】図１２は、オイラー角（０°，θ，ψ）のＬｉＴａＯ３を用いた場合のＵ２−１モードの音速と、θ及びψとの関係を示す図である。
【図１３】図１３は、オイラー角（０°，θ，ψ）のＬｉＴａＯ３を用いた場合のＵ１−１モードの音速と、θ及びψとの関係を示す図である。
【図１４】図１４は、オイラー角（０°，θ，ψ）のＬｉＴａＯ３を用いた場合のＵ２−２モードの音速と、θ及びψとの関係を示す図である。
【図１５】図１５は、オイラー角（０°，θ，ψ）のＬｉＴａＯ３を用いた場合のＵ１−２モードの音速と、θ及びψとの関係を示す図である。
【図１６】図１６は、オイラー角（０°，θ，ψ）のＬｉＴａＯ３を用いた場合のＵ３−２モードの音速と、θ及びψとの関係を示す図である。
【図１７】図１７は、オイラー角（０°，θ，ψ）のＬｉＴａＯ３を用いた場合のＵ２−３モードの音速と、θ及びψとの関係を示す図である。
【図１８】図１８は、オイラー角（０°，θ，ψ）のＬｉＴａＯ３を用いた場合のＵ１−３モードの音速と、θ及びψとの関係を示す図である。
【図１９】図１９は、オイラー角（０°，θ，ψ）のＬｉＴａＯ３を用いた場合のＵ３−１モードのＴＣＦと、θ及びψとの関係を示す図である。
【図２０】図２０は、オイラー角（０°，θ，ψ）のＬｉＴａＯ３を用いた場合のＵ２−１モードのＴＣＦと、θ及びψとの関係を示す図である。
【図２１】図２１は、オイラー角（０°，θ，ψ）のＬｉＴａＯ３を用いた場合のＵ１−１モードのＴＣＦと、θ及びψとの関係を示す図である。
【図２２】図２２は、オイラー角（０°，θ，ψ）のＬｉＴａＯ３を用いた場合のＵ２−２モードのＴＣＦと、θ及びψとの関係を示す図である。
【図２３】図２３は、オイラー角（０°，θ，ψ）のＬｉＴａＯ３を用いた場合のＵ１−２モードのＴＣＦと、θ及びψとの関係を示す図である。
【図２４】図２４は、オイラー角（０°，θ，ψ）のＬｉＴａＯ３を用いた場合のＵ３−２モードのＴＣＦと、θ及びψとの関係を示す図である。
【図２５】図２５は、オイラー角（０°，θ，ψ）のＬｉＴａＯ３を用いた場合のＵ２−３モードのＴＣＦと、θ及びψとの関係を示す図である。
【図２６】図２６は、オイラー角（０°，θ，ψ）のＬｉＴａＯ３を用いた場合のＵ１−３モードのＴＣＦと、θ及びψとの関係を示す図である。
【図２７】図２７は、オイラー角（０°，θ，ψ）のＬｉＴａＯ３を用いた場合のＵ３−１モードのパワーフロー角ＰＦＡ（°）と、θ及びψとの関係を示す図である。
【図２８】図２８は、オイラー角（０°，θ，ψ）のＬｉＴａＯ３を用いた場合のＵ２−１モードのパワーフロー角ＰＦＡ（°）と、θ及びψとの関係を示す図である。
【図２９】図２９は、オイラー角（０°，θ，ψ）のＬｉＴａＯ３を用いた場合のＵ１−１モードのパワーフロー角ＰＦＡ（°）と、θ及びψとの関係を示す図である。
【図３０】図３０は、オイラー角（０°，θ，ψ）のＬｉＴａＯ３を用いた場合のＵ２−２モードのパワーフロー角ＰＦＡ（°）と、θ及びψとの関係を示す図である。
【図３１】図３１は、オイラー角（０°，θ，ψ）のＬｉＴａＯ３を用いた場合のＵ１−２モードのパワーフロー角ＰＦＡ（°）と、θ及びψとの関係を示す図である。
【図３２】図３２は、オイラー角（０°，θ，ψ）のＬｉＴａＯ３を用いた場合のＵ３−２モードのパワーフロー角ＰＦＡ（°）と、θ及びψとの関係を示す図である。
【図３３】図３３は、オイラー角（０°，θ，ψ）のＬｉＴａＯ３を用いた場合のＵ２−３モードのパワーフロー角ＰＦＡ（°）と、θ及びψとの関係を示す図である。
【図３４】図３４は、オイラー角（０°，θ，ψ）のＬｉＴａＯ３を用いた場合のＵ１−３モードのパワーフロー角ＰＦＡ（°）と、θ及びψとの関係を示す図である。
【図３５】図３５は、オイラー角（０°，θ，ψ）のＬｉＴａＯ３を用いた場合のＵ３−１モードの電気機械結合係数ｋ２と、θ及びψとの関係を示す図である。
【図３６】図３６は、オイラー角（０°，θ，ψ）のＬｉＴａＯ３を用いた場合のＵ２−１モードの電気機械結合係数ｋ２と、θ及びψとの関係を示す図である。
【図３７】図３７は、オイラー角（０°，θ，ψ）のＬｉＴａＯ３を用いた場合のＵ１−１モードの電気機械結合係数ｋ２と、θ及びψとの関係を示す図である。
【図３８】図３８は、オイラー角（０°，θ，ψ）のＬｉＴａＯ３を用いた場合のＵ２−２モードの電気機械結合係数ｋ２と、θ及びψとの関係を示す図である。
【図３９】図３９は、オイラー角（０°，θ，ψ）のＬｉＴａＯ３を用いた場合のＵ１−２モードの電気機械結合係数ｋ２と、θ及びψとの関係を示す図である。
【図４０】図４０は、オイラー角（０°，θ，ψ）のＬｉＴａＯ３を用いた場合のＵ３−２モードの電気機械結合係数ｋ２と、θ及びψとの関係を示す図である。
【図４１】図４１は、オイラー角（０°，θ，ψ）のＬｉＴａＯ３を用いた場合のＵ２−３モードの電気機械結合係数ｋ２と、θ及びψとの関係を示す図である。
【図４２】図４２は、オイラー角（０°，θ，ψ）のＬｉＴａＯ３を用いた場合のＵ１−３モードの電気機械結合係数ｋ２と、θ及びψとの関係を示す図である。
【図４３】図４３は、オイラー角（０°，θ，０°）のＬｉＴａＯ３におけるθが、３０°付近にある場合の板波の各モードの音速とθとの関係を示す図である。
【図４４】図４４は、オイラー角（０°，θ，０°）のＬｉＴａＯ３におけるθが、３０°付近にある場合の板波の各モードのＴＣＦとθとの関係を示す図である。
【図４５】図４５は、オイラー角（０°，θ，０°）のＬｉＴａＯ３におけるθが、３０°付近にある場合の板波の各モードの電気機械結合係数ｋ２とθとの関係を示す図である。
【図４６】図４６は、オイラー角（０°，３３°，０°）のＬｉＴａＯ３からなる圧電薄膜の規格化膜厚Ｈ／λと音速との関係を示す図である。
【図４７】図４７は、オイラー角（０°，３３°，０°）のＬｉＴａＯ３からなる圧電薄膜の規格化膜厚Ｈ／λと電気機械結合係数ｋ２との関係を示す図である。
【図４８】図４８は、オイラー角（０°，３３°，０°）のＬｉＴａＯ３からなる圧電薄膜の規格化膜厚Ｈ／λとＴＣＦとの関係を示す図である。
【図４９】図４９は、オイラー角（０°，０°，０°）のＬｉＴａＯ３からなる圧電薄膜の規格化膜厚Ｈ／λと音速との関係を示す図である。
【図５０】図５０は、オイラー角（０°，０°，０°）のＬｉＴａＯ３からなる圧電薄膜の規格化膜厚Ｈ／λと電気機械結合係数ｋ２との関係を示す図である。
【図５１】図５１は、オイラー角（０°，０°，０°）のＬｉＴａＯ３からなる圧電薄膜の規格化膜厚Ｈ／λとＴＣＦとの関係を示す図である。
【図５２】図５２は、オイラー角（０°，１５°，０°）のＬｉＴａＯ３からなる圧電薄膜の規格化膜厚Ｈ／λと音速との関係を示す図である。
【図５３】図５３は、オイラー角（０°，１５°，０°）のＬｉＴａＯ３からなる圧電薄膜の規格化膜厚Ｈ／λと電気機械結合係数ｋ２との関係を示す図である。
【図５４】図５４は、オイラー角（０°，１５°，０°）のＬｉＴａＯ３からなる圧電薄膜の規格化膜厚Ｈ／λとＴＣＦとの関係を示す図である。
【図５５】図５５は、オイラー角（０°，５５°，０°）のＬｉＴａＯ３からなる圧電薄膜の規格化膜厚Ｈ／λと音速との関係を示す図である。
【図５６】図５６は、オイラー角（０°，５５°，０°）のＬｉＴａＯ３からなる圧電薄膜の規格化膜厚Ｈ／λと電気機械結合係数ｋ２との関係を示す図である。
【図５７】図５７は、オイラー角（０°，５５°，０°）のＬｉＴａＯ３からなる圧電薄膜の規格化膜厚Ｈ／λとＴＣＦとの関係を示す図である。
【図５８】図５８は、オイラー角（０°，３３°，０°）のＬｉＴａＯ３におけるＬｉＴａＯ３からなる圧電薄膜の規格化膜厚Ｈ／λと音速との関係と、板波の各モードにおける厚み方向の変位分布とを模式的に示す図である。
【図５９】図５９は、オイラー角（０°，３３°，０°）のＬｉＴａＯ３の周波数温度特性を示す図である。
【図６０】図６０は、オイラー角（０°，３３°，０°）のＬｉＴａＯ３圧電薄膜の一方面にＬｉＴａＯ３からなるＩＤＴ電極を形成した場合のＡｌの厚みと音速との関係を示す図である。
【図６１】図６１は、オイラー角（０°，３３°，０°）のＬｉＴａＯ３圧電薄膜の一方面にＬｉＴａＯ３からなるＩＤＴ電極を形成した場合のＡｌの厚みとＴＣＶとの関係を示す図である。
【図６２】図６２は、オイラー角（０°，３３°，０°）のＬｉＴａＯ３圧電薄膜の一方面にＬｉＴａＯ３からなるＩＤＴ電極を形成した場合のＡｌの厚みと電気機械結合係数ｋ２との関係を示す図である。
【図６３】図６３は、オイラー角（０°，１５°，０°）のＬｉＴａＯ３圧電薄膜の一方面にＬｉＴａＯ３からなるＩＤＴ電極を形成した場合のＡｌの厚みと音速との関係を示す図である。
【図６４】図６４は、オイラー角（０°，１５°，０°）のＬｉＴａＯ３圧電薄膜の一方面にＬｉＴａＯ３からなるＩＤＴ電極を形成した場合のＡｌの厚みとＴＣＶとの関係を示す図である。
【図６５】図６５は、オイラー角（０°，１５°，０°）のＬｉＴａＯ３圧電薄膜の一方面にＬｉＴａＯ３からなるＩＤＴ電極を形成した場合のＡｌの厚みと電気機械結合係数ｋ２との関係を示す図である。
【図６６】図６６は、オイラー角（０°，５５°，０°）のＬｉＴａＯ３圧電薄膜の一方面にＬｉＴａＯ３からなるＩＤＴ電極を形成した場合のＡｌの厚みと音速との関係を示す図である。
【図６７】図６７は、オイラー角（０°，５５°，０°）のＬｉＴａＯ３圧電薄膜の一方面にＬｉＴａＯ３からなるＩＤＴ電極を形成した場合のＡｌの厚みとＴＣＶとの関係を示す図である。
【図６８】図６８は、オイラー角（０°，５５°，０°）のＬｉＴａＯ３圧電薄膜の一方面にＬｉＴａＯ３からなるＩＤＴ電極を形成した場合のＡｌの厚みと電気機械結合係数ｋ２との関係を示す図である。
【図６９】図６９は、種々の材料からなる誘電体膜を圧電薄膜に積層した構造及び誘電体膜を積層していない構造における圧電薄膜の規格化膜厚と、周波数温度係数ＴＣＦとの関係を示す図である。
【図７０】図７０（ａ）〜（ｉ）は、本発明の第１の実施形態の弾性波装置の製造方法を説明するための各模式的断面図である。
【図７１】図７１は、本発明の変形例に係る弾性波装置の模式的正面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
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。
【００２３】
図１（ａ）は、本発明の第１の実施形態にかかる弾性波装置の要部を示す模式的正面断面図であり（ｂ）中のＺ−Ｚ線に沿う部分を示し、（ｂ）はその平面図である。
【００２４】
弾性波装置１は、支持層２を有する。支持層２は、上面に開いた凹部２ａを有する。凹部２ａ上に一部が位置するように、圧電薄膜４が積層されている。本実施形態では、圧電薄膜４はＬｉＴａＯ３からなる。圧電薄膜４上に、ＩＤＴ電極５が形成されている。
【００２５】
図１（ｂ）に示すように、本実施形態では、圧電薄膜４上に上記ＩＤＴ電極５を有する弾性波共振子が構成されている。なお、上記凹部２ａは、図１（ｂ）の破線で示す平面形状を有する。また、図１（ｂ）の開口部６，７は、図１（ａ）に示すように、圧電薄膜４の一部を切り欠くことにより形成されている。従って、開口部６，７に挟まれた圧電薄膜部分の下方には、凹部２ａに由来する空間が形成されている。本発明の弾性波装置１は、このような圧電薄膜４の下方に空間を有する形式の弾性波装置である。
【００２６】
上記支持層２は、酸化ケイ素や窒化アルミニウム、アルミナなどの適宜の誘電体あるいは高抵抗Ｓｉウエハにより形成することができる。ＬｉＴａＯ３は負の周波数温度係数ＴＣＦを有する。
【００２７】
ＩＤＴ電極５は、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ、Ｃｒ、Ｎｉなどの適宜の金属もしくは合金により形成することができる。本実施形態では、ＩＤＴ電極５はＡｌからなる。ＩＤＴ電極５は好ましくはＡｌもしくはＡｌを主体とする合金からなることが望ましい。それによって、ＩＤＴ電極５における電極抵抗を小さくすることができ、弾性波装置１の電気的特性を高めることができる。ただし、後述するように、ＡｌからなるＩＤＴ電極５の膜厚を、０．０８λ以下とすることが望ましく、それによって、板波の二次モードの電気機械結合係数ｋ２を６％以上と高くすることができる。
【００２８】
本実施形態の弾性波装置１の特徴は、上記圧電薄膜４が、特定のオイラー角範囲のＬｉＴａＯ３からなることにある。それによって、板波のＵ１成分を主体とする二次モードを効率よく励振させることができ、かつ他のモードによるスプリアスの影響を抑制し得ることにある。これを、以下において詳述する。
【００２９】
本実施形態の弾性波装置１では、ＬｉＴａＯ３のオイラー角（φ，θ，ψ）が、図４〜図１０に実線で囲んである領域Ｒ１〜Ｒ７の範囲内にある。なお、Ｒ１を代表して説明すると、図４においては、実線で囲んである複数の部分が示されているが、領域Ｒ１はこの複数の実線で囲んである部分からなるものとする。言い換えれば、実線で囲んである複数の部分が分散されているが、領域Ｒ１はこれらの複数の部分の合計をいうものとする。領域Ｒ２〜Ｒ７も同様である。
【００３０】
オイラー角（φ，θ，ψ）が上記領域Ｒ１〜Ｒ７内にある場合、利用するモードすなわちＵ１成分を主要成分とする板波の二次モードのパワーフロー角ＰＦＡの絶対値を２°以下とすることができ、かつスプリアスとなる他のモードの電気機械結合係数ｋ２を２％以下とすることができる。これを領域Ｒ１を代表例として、図１１〜図４２を参照して説明する。図１１〜図４２の結果は、ＬｉＴａＯ３からなる圧電薄膜４の厚みを０．１５λとした場合のオイラー角（φ，θ，ψ）のＬｉＴａＯ３におけるφ，θ及びψと、各モードの音速、ＴＣＦ、パワーフロー角ＰＦＡ及び電気機械結合係数ｋ２との関係を示す。すなわち、図１１〜図１８は、それぞれ、Ｕ３−１、Ｕ２−１、Ｕ１−１、Ｕ２−２、Ｕ１−２、Ｕ３−２、Ｕ２−３及びＵ１−３モードの音速と、オイラー角（０°，θ，ψ）におけるθ及びψとの関係を示す図である。ここで、Ｕ３−１、Ｕ２−１、Ｕ１−１、Ｕ２−２、等における「Ｕ３」、「Ｕ２」及び「Ｕ１」は、それぞれ、主体となる変位成分がＵ３のＵ３モード、主体となる変位成分がＵ２のＵ２モード、主体となる変位成分がＵ１のＵ１モードであることを示す。また、「Ｕ３−１」における「−１」は、Ｕ３モードの基本波であることを示し、「Ｕ２−２」における「−２」は、Ｕ２モードの二次モードであることを示す。
【００３１】
本実施形態の弾性波装置では、Ｕ１成分を主体とする板波の二次モードすなわちＵ１−２モードを利用する。従って、Ｕ１−２モード以外の他のモードかスプリアスとなるモードである。
【００３２】
各モードの詳細については、後述する。
【００３３】
図１１〜図１８における領域Ａ１〜Ａ１２は、音速が下記の表１の範囲内であることを示す。
【００３４】
【表１】
2012073871.tif 000003
【００３５】
図１９〜図２６は、それぞれ、Ｕ３−１、Ｕ２−１、Ｕ１−１、Ｕ２−２、Ｕ１−２、Ｕ３−２、Ｕ２−３及びＵ１−３モードのＴＣＦと、オイラー角（０°，θ，ψ）のθ及びψとの関係を示す図である。同様に、図２７〜図３４は、Ｕ３−１、Ｕ２−１、Ｕ１−１、Ｕ２−２、Ｕ１−２、Ｕ３−２、Ｕ２−３及びＵ１−３の各モードのＰＦＡと、オイラー角（０°，θ，ψ）のθ及びψとの関係を示す図である。
【００３６】
図３５〜図４２は、Ｕ３−１、Ｕ２−１、Ｕ１−１、Ｕ２−２、Ｕ１−２、Ｕ３−２、Ｕ２−３及びＵ１−３の各モードと、電気機械結合係数ｋ２と、オイラー角（０°，θ，ψ）のθ及びψとの関係を示す図である。
【００３７】
また、図１９〜図２６の領域Ｂ１〜Ｂ１２は、ＴＣＦが下記の表２に示す各範囲内にあることを示す。
【００３８】
【表２】
2012073871.tif 000004
【００３９】
同様に、図２７〜図３４の領域Ｃ１〜Ｃ１２は、ＰＦＡの値が下記の表３に示す各範囲内にあることを示す。
【００４０】
【表３】
2012073871.tif 000005
【００４１】
図３５〜図４２における領域Ｄ１〜Ｄ１２は、電気機械結合係数ｋ２が下記の表４に示す各範囲内にあることを示す。
【００４２】
【表４】
2012073871.tif 000006
【００４３】
まず、図１５から明らかなように、Ｕ１−２モードすなわちＵ１成分が主体の板波の二次モードの音速は、オイラー角（０°，θ，ψ）において、θ及びψが広い範囲にわたり、その音速は１２７５０ｍ／秒以上と早いことがわかる。従って、特許文献１に記載の３０００〜４０００ｍ／秒の音速に比べ、高音速化を図り得ることがわかる。これは、Ｕ１−２モードの音速が高いことによる。
【００４４】
そして、図３１から明らかなように、Ｕ１−２モードを利用した場合、パワーフロー角ＰＦＡをオイラー角のθ及びψを選択することによりパワーフロー角ＰＦＡの絶対値を小さくし得ることがわかる。より具体的には、オイラー角（０°，θ，ψ）において、θ及びψを選択することにより、パワーフロー角を２°以下とし得る領域の存在することがわかる。他方、図３５〜図４２から、上記各モードの電気機械結合係数ｋ２がオイラー角（０°，θ，ψ）のθ及びψにより大きく変化することがわかる。Ｕ１−２モードを利用するため、これ以外の他のモードはスプリアスとなる。従って、他のモードの電気機械結合係数ｋ２は小さいことが望ましい。
【００４５】
なお、各モードのうち、Ｕ２−１、Ｕ１−１、Ｕ２−２及びＵ３−２の各モードはＵ１−２と音速が近いため、スプリアスとしての影響が大きく、従って、これらのモードの電気機械結合係数ｋ２が小さいことが求められる。他方、Ｕ２−３、Ｕ１−３の各モードは、電気機械結合係数ｋ２が非常に小さいため、問題とはならない。また、Ｕ３−１モードの電気機械結合係数ｋ２は比較的大きいが、音速が遅いため、圧電薄膜の厚みを限定することにより、電気機械結合係数ｋ２を小さくし、利用するモードであるＵ１−２モードから隔てることができる。この点については、後述のＬｉＴａＯ３の厚みによる各モードの伝搬特性を説明することにより、明らかにする。
【００４６】
図４の領域Ｒ１は、Ｕ１−２モードを利用した場合のパワーフロー角ＰＦＡの絶対値が２°以下であり、かつＵ１−２以外の他のモードの電気機械結合係数ｋ２が２％以下である範囲を図３１と図３５〜図４２に基づき求めたものである。すなわち、図３１と図３５〜図４２とから上記範囲を求め、プロットした結果が、図４である。なお、上記図３１及び図３５〜図４２は、オイラー角（０°，θ，ψ）の場合の結果であるが、φが０°〜２．５°の範囲内であれば、同様の結果が得られた。
【００４７】
図５〜図１０の結果も、上記図４の場合と同様にして求めた結果である。
【００４８】
従って、図４〜図１０から明らかなように、ＬｉＴａＯ３のオイラー角を図４〜図１０のハッチングを付して示した領域Ｒ１〜Ｒ７の範囲内とすれば、利用するモードであるＵ１−２モードのパワーフロー角の絶対値を２°以下とし、かつスプリアスとなる他のモードの電気機械結合係数ｋ２を２％以下と小さくし得ることがわかる。また、図３８から明らかなように、利用するモードの電気機械結合係数ｋ２を５％以上と充分に大きくし得ることがわかる。それによって、共振特性やフィルタ特性におけるスプリアスの特性を図ることができ、かつ広い帯域の共振子やフィルタを提供し得ることがわかる。また、高音速化を図り得るので、弾性波装置１の高周波化を図ることができる。
【００４９】
上記図４〜図１０の結果をまとめるにあたって、前提条件は以下の通りとした。
【００５０】
圧電薄膜は機械的に拘束されてない。各変位成分を主体とするモードを基本モード及び高次モードに分類し、各モードについて、（１）音速Ｖ、（２）電気機械結合係数ｋ２、（３）パワーフロー角ＰＦＡ及び（４）周波数温度係数ＴＣＦを以下のようにして求めた。
【００５１】
（１）音速Ｖ：圧電薄膜の一方面を電気的に短絡し、残りの面を電気的に開放した短絡状態の音速Ｖｍと、圧電薄膜の両面が電気的に開放されている開放状態の音速Ｖｆとを求めた。
【００５２】
（２）電気機械結合係数ｋ２（％）：ｋ２＝２×（Ｖｆ−Ｖｍ）／Ｖｍにより求めた。
【００５３】
（３）パワーフロー角ＰＦＡ（°）：ＰＦＡ＝ｔａｎ−１｛（Ｖｍ（ψ＋０．５）−Ｖｍ（ψ−０．５））／Ｖｍ（ψ）｝
【００５４】
なお、パワーフロー角は、弾性波の位相速度の方向と、弾性波のエネルギーが進む群速度の方向との差を表わす角度である。パワーフロー角が大きいと、ＩＤＴ電極をパワーフロー角に合わせて傾斜させて配置しなければならない。従って、電極設計が煩雑となる。また、角度ずれによる損失が発生しやすくなる。
【００５５】
（４）周波数温度係数ＴＣＦ（ｐｐｍ／℃）：ＴＣＦ＝（Ｖｍ（３０℃）−Ｖｍ（２５℃）／Ｖｍ（２５℃）−α）で求めた。なお、Ｖｍ（３０℃）は、３０℃におけるＶｍを、Ｖｍ（２５℃）は２５℃におけるＶｍを示し、αは弾性波伝搬角方向における圧電薄膜の線膨張係数を示す。
【００５６】
なお、本発明におけるＬｉＴａＯ３のオイラー角（φ，θ，ψ）は、結晶学的に等価なオイラー角をも含む。例えば、日本音響学会誌（３６巻第３号、１９８４年、第１４０〜１４５頁）によれば、ＬｉＴａＯ３は、三方晶系３ｍ点群に属する結晶であるので、以下の式が成り立つ。
【００５７】
Ｆ（φ、θ、ψ）＝Ｆ（６０°＋φ,−θ,ψ）＝Ｆ（６０°−φ,−θ,１８０°−ψ）＝Ｆ（φ,１８０°＋θ,１８０°−ψ）＝Ｆ（φ,θ,１８０°＋ψ）
【００５８】
ここで、Ｆは、音速、電気機械結合係数ｋ２、ＴＣＦ又はＰＦＡなどの弾性波特性である。ＰＦＡは、伝搬方向を正負反転した場合、符号は変わるが絶対量は等しい。従って、ＰＦＡの絶対値を問題とすればよい。
【００５９】
〔好ましい実施例〕
次に、本発明の好ましい実施例として、オイラー角（０°，θ，０°）のＬｉＴａＯ３において、オイラー角のθが３３°付近の構造の結果を図４３〜図４５及び図５８を参照してより詳細に説明する。
【００６０】
図４３〜図４５は、オイラー角（０°，θ，０°）のθが３０°付近の範囲にある場合のオイラー角θと、音速Ｖ、ＴＣＦ及び電気機械結合係数ｋ２との関係を示す図である。図４３から明らかなように、Ｕ１−２モードの音速は、オイラー角θが２０°〜４０°すなわち３０°±１０°の範囲内において、１４０００ｍ／秒程度と非常に高音速であることがわかる。また、図４４から明らかなように、ＴＣＦは、θが３０°±１０°の範囲内において、−２５〜−１５ｐｐｍ／℃、すなわち絶対値が２５以下であり、ＴＣＦの絶対値が比較的小さいことがわかる。さらに、図４５より、オイラー角θが３０°±１０°の範囲内において、電気機械結合係数ｋ２は１２％〜１２．５％程度と非常に高いことがわかる。特に、θ＝３３°では、Ｕ１−２モードの音速は１４０７０ｍ／秒、ＴＣＦは−１７．９ｐｐｍ／℃、電気機械結合係数ｋ２は１２．２％と高いことがわかる。
【００６１】
他方、例えばＵ２−１モードの電気機械結合係数ｋ２は０であることがわかる。すなわち、図４５より、他のモードの電気機械結合係数ｋ２は全て２．０％以下と低いことがわかる。なお、Ｕ３−１モードの電気機械結合係数ｋ２は、θ＝３３°において１．９％と若干高い。しかしながら、２％以下であり、かつＵ３−１モードは、音速が遅いため、音速差を利用してフィルタにより容易に除去することができる。
【００６２】
次に、オイラー角（０°，３３°，０°）のＬｉＴａＯ３におけるＬｉＴａＯ３の板波の各モードの音速と各モードのエネルギー分布を図５８を参照して代表例として説明する。図５８においては、ＬｉＴａＯ３の規格化膜厚Ｈ／λと音速との関係を示す。そして、図５８において、音速と規格化膜厚との関係を示すグラフの両側に、各モードにおける厚み方向の変位分布を模式的に示す。図中の変位は大きさの絶対値であり、変位が零になっている点は節であり、この厚みの前後で変位の方向が異なることを示している。本発明で用いるＵ１−２モードは、前述したようにオイラー角（０°，３３°，０°）において、その音速は１４０７０ｍ／秒と高音速である。そして、このモードを利用する場合、Ｕ１成分を主体とする弾性波で、Ｕ２成分やＵ３成分も含んでいることがわかる。また主となるＵ１成分は厚み方向に対して1つの節を持っていることから、２次の高次モードであることがわかる。なお、Ｕ１−２モードは、前述した非特許文献１におけるモードＡ１に相当する。また、参考までに説明すると、図５８におけるＵ１−１モードは、非特許文献１に記載のモードＳ０に相当し、Ｕ３−１モードは、非特許文献１におけるモードＡ０に相当する。非特許文献１では、基本波の実数を０とし、Ｓ０をＡ０と表現しているが、本明細書においては、基本波を一次モードとし、Ｕ１−１あるいはＵ３−１などと表示している。
【００６３】
また、非特許文献１では、二次モードをＡ１のように次数１で表現しているが、本明細書においては、Ｕ１−２のように、二次モードについては「−２」で表現している。
【００６４】
次に、図４６〜図４８に、オイラー角（０°，３３°，０°）のＬｉＴａＯ３におけるＬｉＴａＯ３膜の規格化膜厚Ｈ／λと、音速、電気機械結合係数ｋ２及びＴＣＦとの関係をそれぞれ示す。
【００６５】
図４６〜図４８から明らかなように、ＬｉＴａＯ３膜の規格化膜厚を０．３以下とすれば、利用するＵ１−２モードの音速８４００ｍ／秒以上、電気機械結合係数ｋ２を５．８％以上と高くでき、かつＴＣＦの絶対値を４２ｐｐｍ／℃以下とし得ることがわかる。従って、好ましくは、ＬｉＴａＯ３膜の規格化膜厚を０．３以下とすることが望ましい。
【００６６】
他方、比較例のために、オイラー角（０°，０°，０°）のＬｉＴａＯ３を用いた場合のＬｉＴａＯ３膜の規格化膜厚と、音速、電気機械結合係数ｋ２及びＴＣＦとの関係を図４９〜図５１に示す。
【００６７】
図４９から明らかなように、オイラー角（０°，０°，０°）の場合においても、利用するＵ１−２モードの音速は規格化膜厚が０．３以下の範囲で８０００ｍ／秒と高い。しかしながら、図５０から明らかなように、オイラー角（０°，０°，０°）では、規格化膜厚が０．３以下の場合、特に０．１５以下では、Ｕ２−１モードの電気機械結合係数ｋ２が４％以上と高くなることがわかる。従って、オイラー角（０°，０°，０°）では、スプリアスとなるモードの電気機械結合係数ｋ２を２％以下とすることはできない。
【００６８】
〔オイラー角（０°，１５°，０°）の場合〕
次に、オイラー角が（０°，１５°，０°）のＬｉＴａＯ３の場合のＬｉＴａＯ３の規格化膜厚と、各モードの速度、電気機械結合係数ｋ２及びＴＣＦとの関係を、図５２〜図５４に示す。
【００６９】
図５２から明らかなように、ＬｉＴａＯ３の規格化膜厚が０．３以下の範囲において、利用するＵ１−２モードの音速は８２００ｍ／秒以上と高い。また、電気機械結合係数ｋ２においても、規格化膜厚が０．３以下の場合、Ｕ１−２モードの電気機械結合係数ｋ２は５．８％以上と高く、スプリアスとなる他のモードの電気機械結合係数ｋ２は２％以下と小さい。そして、ＴＣＦについては、図５４から明らかなように、規格化膜厚が０．３以下の場合に、Ｕ１−２モードのＴＣＦの絶対値は５２ｐｐｍ／℃以下と小さい。従って、オイラー角（０°，１５°，０°）の場合においても、ＬｉＴａＯ３膜の規格化膜厚を０．３以下とすることにより、（０°，３３°，０°）の場合と同様に、高音速であり、スプリアスの影響を抑制することができる。さらに温度特性に優れた弾性波装置を提供し得ることがわかる。
【００７０】
〔オイラー角（０°，５５°，０°）の場合〕
次に、オイラー角（０°，５５°，０°）のＬｉＴａＯ３を用いた場合のＬｉＴａＯ３膜の規格化膜厚と、各モードの速度、電気機械結合係数ｋ２及びＴＣＦとの関係を図５５〜図５７に示す。
【００７１】
図５５〜図５７から明らかなように、オイラー角（０°，５５°，０°）の場合には、ＬｉＴａＯ３膜の規格化膜厚を０．３以下とすることにより、Ｕ１−２モードの音速を８５００ｍ／秒以上と高めることができ、さらに電気機械結合係数ｋ２を５％以上、ＴＣＦの絶対値を３５ｐｐｍ／℃未満とし得ることがわかる。なお、図５６より、他のモードのＵ３−１モードを除けば、規格化膜厚を０．３以下とすることにより、これらの他のモードの電気機械結合係数ｋ２を２％以下とし得ることがわかる。Ｕ３−１モードにおいては、前述したように、音速差を利用してフィルタにより容易に除去をすることができる。
【００７２】
〔周波数温度係数〕
図５９は、オイラー角（０°，３３°，０°）のＬｉＴａＯ３の規格化膜厚と、周波数温度特性ＴＣＦとの関係を示す図である。
【００７３】
ＬｉＴａＯ３膜の規格化膜厚が、０．０８、０．１０、０．１２、０．１４の場合の各結果を示す。図５９から明らかなように、ＬｉＴａＯ３膜の規格化膜厚が０．０８〜０．１０の場合には、−４０℃〜＋１００℃の広い温度範囲にわたり、周波数の変化が小さいことがわかる。これらの範囲では、周波数の変化量の絶対値が１０００ｐｐｍ以下となり、従って、二次の温度係数を考慮したとしても、ＴＣＦの絶対値を効果的に小さくすることができる。よって、ＬｉＴａＯ３の厚みは、温度特性をより一層高めるためには、規格化膜厚Ｈ／λで０．０８〜０．１０の範囲であることが望ましい。
【００７４】
〔電極の厚みの影響〕
ＩＤＴ電極５を構成する金属をＡｌとした場合のＡｌ膜の厚みによる影響を求めた。前提として、オイラー角（０°，３３°，０°）のＬｉＴａＯ３を用いて規格化膜厚を０．１５とした。ＩＤＴ電極のＤｕｔｙは０．５とした。図６０〜図６２は、この構造におけるアルミニウム膜の厚みと、音速、ＴＣＶ：ＴＣＶ＝（Ｖ（３０℃）−Ｖ（２５℃）／Ｖ（２５℃））及び２５℃における電気機械結合係数ｋ２との関係を示す図である。なお、図６０及び図６１におけるＶＳ２は共振点に相当する短絡状態における音速を、ＶＯ２は反共振点に相当する開放状態における音速を示す。また、図６１におけるＴＣＶＳ２は共振点に相当する短絡状態におけるＴＣＶを、ＴＣＶＯ２は反共振点に相当する開放状態におけるＴＣＶを示す。
【００７５】
図６０〜図６２から明らかなように、アルミニウム膜の規格化膜厚を０．０８以下とした場合、電気機械結合係数ｋ２を６％以上と高くすることができ、かつＶＳ２及びＶＯ２をいずれも１１４００ｍ／秒以上と高めることができる。また、ＴＣＶＳ２及びＴＣＶＯ２の絶対値を、それぞれ、７０ｐｐｍ／℃以下及び１１８ｐｐｍ／℃以下とし得ることがわかる。
【００７６】
図６３〜図６５は、オイラー角を（０°，１５°，０°）としたことを除いては、図６０〜図６２と同様にして速度、ＴＣＶ及び２５℃における電気機械結合係数ｋ２とＡｌ膜の膜厚との関係を示す図であり、図６６〜図６８は、オイラー角を（０°，５５°，０°）に変更したことを除いては、図６０〜図６２と同様にして求めた結果を示す。
【００７７】
図６３〜図６５及び図６６〜図６８から明らかなように、オイラー角が（０°，１５°，０°）及び（０°，５５°，０°）の場合においても、Ａｌ膜の規格化膜厚を０．０８以下とすることにより、高音速であり、ＴＣＶＳ２及びＴＣＶＯ２の絶対値を小さくでき、さらに電気機械結合係数ｋ２を高め得ることがわかる。
【００７８】
従って、オイラー角を変更した場合においても、Ａｌ膜の規格化膜厚は０．０８以下であることが望ましいことがわかる。
【００７９】
〔電極金属の影響〕
次に、ＩＤＴ電極５を形成する金属を種々変更し、金属膜の膜厚を０．０２λとし、各モードの音速、電気機械結合係数ｋ２及びパワーフロー角を求めた。なお、ＬａＴｉＯ３のオイラー角は（０°，３３°，０°）及び膜厚は０．１５λとした。結果を下記の表５に示す。
【００８０】
【表５】
2012073871.tif 000007
【００８１】
なお、パワーフロー角ＰＦＡは、表５に示したいずれの例においても０°であった。表５から明らかなように、Ａｌ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｔａ、Ａｕ、Ｗ及びＰｔのいずれを用いた場合においても、Ｕ２−１、Ｕ１−２、Ｕ２−２、Ｕ３−１の各モードの電気機械結合係数ｋ２は２％以下と低いことがわかる。従って、電極材料は特に限定されず、上記いずれの金属を用いても、スプリアスとなる他のモードの影響を効果的に抑制でき、かつＰＦＡの絶対値を小さくし得ることがわかる。
【００８２】
〔第２の実施形態〕
図２は、本発明の第２の実施形態に係る弾性波装置の要部を示す模式的正面断面図である。図２は、第１の実施形態において示した図１（ａ）の模式的断面図に相当する図である。
【００８３】
弾性波装置２１では、圧電薄膜４の上面に誘電体膜３が形成されている。すなわち、ＩＤＴ電極５を覆うように、誘電体膜３が形成されている。このように、本発明においては、誘電体膜３が、圧電薄膜４の上面に形成されていてもよい。
【００８４】
図３（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第３の実施形態及びその変形例に係る弾性波装置の模式的正面断面図である。図３（ａ）及び（ｂ）は、第１の実施形態について示した図１（ａ）に相当する図である。
【００８５】
第３の実施形態の弾性波装置３１では、誘電体膜３が圧電薄膜４の下面側に形成されている。また、図３（ｂ）の変形例の弾性波装置３１Ａのように、圧電薄膜４の下面にＩＤＴ電極５が形成されていてもよい。すなわち、ＩＤＴ電極５は、凹部２ａにより形成されている空間に臨むように形成されている。このように、ＩＤＴ電極５は、圧電薄膜４の下面に形成されていてもよい。
【００８６】
また、図３（ｂ）では、圧電薄膜４上に誘電体膜３が積層されている。
【００８７】
なお、第２〜第３の実施形態では、誘電体膜３が圧電薄膜４の上面または下面に形成されているが、上面及び下面の双方に形成されていてもよい。さらに、本発明では、誘電体膜３は、必須ではなく、誘電体膜３を設けずともよい。誘電体膜３は、酸化ケイ素、窒化ケイ素、窒化アルミニウムなどの適宜の誘電体材料により形成することができる。
【００８８】
また、誘電体膜３を形成した構造では、誘電体膜３をイオンミリングなどにより削ることにより、周波数調整を行うことができる。この場合、周波数調整を容易に行い得るため、誘電体膜３が上面に露出している第２の実施形態及び第３の実施形態の変形例である図３（ｂ）場合、周波数調整をより一層容易に行うことができる。
【００８９】
加えて、誘電体膜３を圧電薄膜４に積層することにより、周波数温度係数ＴＣＦの絶対値を小さくすることができる。これを、図６９を参照して説明する。
【００９０】
図６９は、本発明に従って構成された種々の弾性波装置における圧電薄膜４の規格化膜厚と、周波数温度係数ＴＣＦとの関係を示す図である。
【００９１】
圧電薄膜４としては、オイラー角（０°，３３°，０°）のＬｉＴａＯ３薄膜を用いた。また、ＩＤＴ電極５については、２０ｎｍのＴｉ膜及び２００ｎｍの厚みのＡｌ膜を順に成膜することにより形成した。また、伝搬する弾性波の波長λは３．５μｍである。誘電体膜３の膜厚は、１７５ｎｍとした。なお、Ｔｉ膜はＡｌ膜をＬｉＴａＯ３に密着させる役割を担う。
【００９２】
ＬｉＴａＯ３からなる圧電薄膜４の規格化膜厚を種々異ならせ、弾性波装置を作製し、その周波数温度係数ＴＣＦを測定した。用意したサンプルは以下の通りである。
【００９３】
実施例１：第１の実施形態と同様とした弾性波装置。
【００９４】
実施例２：図３（ａ）に示した第３の実施形態に従って、但し、誘電体膜３として、厚み０．０５λのＳｉＯ２膜を形成した。
【００９５】
実施例３：図３（ａ）に示した第３の実施形態と同様にして、但し、誘電体膜３として、厚み０．０５λのＳｉＮ膜を形成した。
【００９６】
実施例４：図３（ａ）に示した第３の実施形態と同様にして、但し、誘電体膜３として、厚み０．０５λのＡｌＮ膜を形成した。
【００９７】
図６９から明らかなように、圧電薄膜４の規格化膜厚が、０．３０を超えると、誘電体膜３を形成していない実施例１では、ＴＣＦの絶対値が６０ｐｐｍ／℃以上と大きくなる。これに対して、誘電体膜３を形成してなる実施例２〜４では、圧電薄膜４の広い膜厚範囲において、ＴＣＦの絶対値自体を小さくすることができる。しかも、圧電薄膜４の膜厚が厚くなったとしても、ＴＣＦの絶対値を３２ｐｐｍ／℃以下と小さくし得ることがわかる。
【００９８】
また、図２に示した第２の実施形態に従って、弾性波装置を作製し、その周波数温度係数ＴＣＦを測定した。圧電薄膜４としては、オイラー角（０°，３３°，０°）、厚み０.１８λのＬｉＴａＯ３薄膜を用いた。また、伝搬する弾性波の波長λは３．５μｍで、ＩＤＴ電極５については、２０ｎｍのＴｉ膜及び３５ｎｍのＰｔ、３５ｎｍの厚みのＡｌ膜を順に成膜することにより形成した。さらに、ＩＤＴ上部に誘電体膜３を形成しない構造と、形成した構造を作製した。誘電体膜３を形成した構造では誘電体膜３はＳｉＯ２とし、膜厚は１０５ｎｍとした。誘電体膜３のない構造のＴＣＦは−８．６[ｐｐｍ／℃]であり、誘電体膜３を形成した構造のＴＣＦは−１．４［ｐｐｍ／℃］であった。ＩＤＴ上に誘電体を形成した場合でもＴＣＦの絶対値を小さくし得ることがわかる。
【００９９】
ＬｉＴａＯ３の弾性定数Ｃｉｊの一次の温度係数（１／ｘ）（δｘ／δＴ）はマイナスの値である。これに対して、ＳｉＯ２の弾性定数の一次の温度係数はプラスの値である。従って、ＳｉＯ２を積層することにより、弾性定数の温度係数のプラスとマイナスが打ち消しあい、結果としてＴＣＦの絶対値を小さくすることができる。加えて、ＬｉＴａＯ３の線膨張係数に比べて、ＳｉＯ２、ＳｉＮ及びＡｌＮなどの誘電体の線膨張係数は小さい。さらに、ＬｉＴａＯ３からなる圧電薄膜４の膜厚が非常に小さい。従って、誘電体膜３の線膨張係数の影響を大きく受けることになり、実質的な弾性波伝搬方向の線膨張係数が小さくなると考えられる。それによっても、誘電体膜３の形成により、ＴＣＦの絶対値が小さくなっていると考えられる。
【０１００】
なお、ＬｉＴａＯ３の線膨張係数は１６ｐｐｍ／℃である。ＳｉＯ２の線膨張係数は０．６ｐｐｍ／℃、ＳｉＮの線膨張係数は３ｐｐｍ／℃、ＡｌＮの線膨張係数は４〜５ｐｐｍ／℃程度である。
【０１０１】
なお、図３（ａ）の弾性波装置３１では、圧電薄膜４の下面に誘電体膜３が形成されており、上面にＩＤＴ電極５が形成されている。この構造では、好ましくは、誘電体膜３が、ＬｉＴａＯ３からなる圧電薄膜４に引っ張り応力を与えるように形成されることが望ましい。それによって、ＩＤＴ電極５が突出されている上面側が凸状となる。この場合には、凹部２ａ上に位置している板波が伝搬する部分が凹部２ａの下方の支持層２に接触したり、接着剤層などの他の部分に接触するおそれを低減することができる。従って、板波が安定に伝搬する。上記誘電体膜３と圧電薄膜４とからなる積層膜がＩＤＴ電極５側において、凹状となった場合には、板波が伝搬する部分が凹部２ａの下方の支持層２の一部に接触したり、図示しない接着剤層に接触したりするおそれがある。また、静電力により、宙に浮いている板波が伝搬する部分が支持層２に接触したりするおそれもある。
【０１０２】
なお、引っ張り応力とは、誘電体膜３による応力が、ＬｉＴａＯ３からなる圧電薄膜４と誘電体膜３との界面において、ＬｉＴａＯ３からなる圧電薄膜４を圧縮するように働く方向の応力である。
【０１０３】
特に、誘電体膜３がＡｌＮからなる場合、成膜時の圧力を調整することにより、誘電体膜３のＬｉＴａＯ３に対する応力を、圧縮応力から引っ張り応力までの広い範囲で容易に調整することができる。従って、ＡｌＮ膜を誘電体膜３として用いることが好ましい。
【０１０４】
ＬｉＴａＯ３は、強誘電体であるため、焦電性を有している。従って、温度変化や圧力変化が与えられると、圧電薄膜４の表面に焦電荷が発生するおそれがある。焦電荷により、ＩＤＴ電極５が破壊されないように、圧電薄膜４にある程度の導電性を持たせることが望ましい。ＩＤＴ電極の絶縁抵抗Ｒが１ＭΩ以下であると、圧電薄膜４上の焦電荷が効果的に中和され、ＩＤＴ電極５の破壊を抑制することができる。
【０１０５】
他方、ＩＤＴ電極の絶縁抵抗が、弾性波装置１を接続する電気回路の終端インピーダンスの５０倍よりも小さくなると、ＬｉＴａＯ３からなる圧電薄膜４を介して振動エネルギーの漏洩が生じやすくなる。従って、絶縁抵抗は、終端インピーダンスの５０倍よりも大きいことが望ましい。
【０１０６】
また、ＬｉＴａＯ３からなる圧電薄膜４の厚みは特に限定されない。もっとも、圧電薄膜４の厚みが５０ｎｍ以下であると、中空構造としての強度が弱くなり、実用上信頼性に問題がある。従って、ＬｉＴａＯ３からなる圧電薄膜の厚みは５０ｎｍ以上であることが望ましい。なお、圧電薄膜４の上限はＵ１成分を変位の主成分とする板波の二次モードの音速を十分高くするため、０．３λ以下であることが望ましい。
【０１０７】
第１の本実施形態の弾性波装置１では、凹部２ａ上に圧電薄膜４及びＩＤＴ電極５が配置され、ＩＤＴ電極５の左右に反射器を配置した１つの弾性波共振子が構成されている。もっとも、本発明においては、図７１に示すように、複数の弾性波装置１，１Ａが組み合わされていてもよい。特に、好ましくは、支持層２上において、複数の凹部２ａを形成し、各凹部２ａが設けられている位置において、本実施形態と同様に、弾性波共振子などの弾性波素子を形成することが望ましい。この場合、圧電薄膜４としては、同一のカット角の圧電薄膜４を用いることが望ましく、それによって製造工程の簡略化を図ることができる。
【０１０８】
なお、複数の弾性波素子としては、本実施形態のように、弾性波共振子を複数用いてもよく、あるいは共振子型フィルタなどの複数の弾性波素子を組み合わせてフィルタを構成してもよい。さらに、これらの弾性波素子と他の素子を組み合わせてデュプレクサなどを構成してもよい。
【０１０９】
上記のような複数の弾性波共振子を組み合わせて構成してなるフィルタとしては、ラダー型フィルタやラチス型フィルタなどを挙げることができる。
【０１１０】
また、図７１における弾性波装置１における伝搬方位ψを、弾性波装置１Ａの伝搬方位ψと異ならせてもよい。板波は非漏洩タイプの伝搬モードであるため、伝搬方位ψを異ならせた場合でも、減衰しない。従って、弾性波共振子のＱが劣化しない。
【０１１１】
３以上の弾性波素子を組み合わせる場合には、少なくとも１つの弾性波素子の伝搬方位を、残りの内の少なくとも１つの弾性波素子の伝搬方位と異ならせてもよい。
【０１１２】
また、同一カット角の圧電薄膜４を用い、該圧電薄膜４内において、伝搬方位ψを変更することにより、電気機械結合係数ｋ２を異ならせることができる。
【０１１３】
よって、複数の弾性波素子を構成した場合、それぞれにおいて、最適な電気機械結合係数ｋ２を容易に設定することができる。従って、フィルタなどの設計の自由度を大幅に高めることができる。
【０１１４】
〔製造方法〕
本発明に係る弾性波装置の製造方法は、特に限定されないが、図７０を参照してその一例を説明する。
【０１１５】
図７０（ａ）〜（ｉ）は、本発明のさらに他の第１の実施形態の弾性波装置の製造方法の一例を示す各模式的正面断面図である。
【０１１６】
また、図７０（ａ）に示すように、ＬｉＴａＯ３ウエハ４１を用意する。次に、ＬｉＴａＯ３ウエハ４１の上面に、１００ｋｅＶで加速したＨ＋イオンを８×１０１６ａｔ／ｃｍ２の濃度で注入する。上記水素イオンを注入すると、ＬｉＴａＯ３ウエハ４１において水素イオン濃度が厚み方向において分布を有する。最も水素イオン濃度が高い部分を、水素イオン高濃度注入部分４１ａとして、破線で示す。水素イオン高濃度注入部分４１ａが形成される深さは、ＬｉＴａＯ３ウエハ４１の上面から一定の深さとされている。この水素イオン高濃度注入部分４１ａの深さは、最終的に形成したい圧電薄膜４の厚みより少し深い位置とする。
【０１１７】
後述するように、水素イオン高濃度注入部分４１ａにおいて、加熱により、圧電薄膜４Ａと、残りのＬｉＴａＯ３ウエハ部分４１ｂとが分離する。そして、上記水素イオン高濃度注入部分４１ａから水素イオン注入側のウエハ表面までの少なくとも一部が圧電薄膜として用いられるものとなる。よって、このような分離実験を予め行うことにより、最終的に形成したい圧電薄膜４の厚みに応じて、水素イオン高濃度注入部分４１ａの深さを制御することができる。あるいは、水素イオン注入後にＬｉＴａＯ３ウエハ４１の内部の水素イオン濃度を測定することにより、水素イオン高濃度注入部分４１ａの位置を確かめてもよい。
【０１１８】
なお、水素イオン高濃度注入部分４１ａの深さは、最終的に形成したい圧電薄膜４の厚みより少し深い位置とすることが好ましい。そのため、本実施形態では、上記のように、水素イオン高濃度注入部分４１ａの深さを、圧電薄膜４の厚みよりも少し深くしている。この場合、圧電性回復工程後に、上記水素イオン高濃度注入部分４１ａ側から研磨等により厚みを減らす加工工程を実施する。それによって、圧電性が優れ、かつ圧電性が均一な圧電薄膜４を得ることができる。
【０１１９】
次に、圧電薄膜４Ａ側のＬｉＴａＯ３ウエハ表面に、図７０（ｃ）に示すように、犠牲層４２としてＣｕを蒸着法により２μｍの厚さで形成する。犠牲層４２は、例えばエッチングにより消失する適宜の材料により形成することができる。犠牲層４２を形成した後に、支持層２としてＳｉＯ２をスパッタ法により５μｍほど形成する。
【０１２０】
次に、図７０（ｄ）に示すように、支持層２の下面に、支持ウエハ２Ａとして、圧電層と同じオイラー角のＬｉＴａＯ３ウエハを接合する。この支持ウエハ２Ａは、ＬｉＴａＯ３ウエハだけでなく、例えば誘電体セラミックウエハや高抵抗Ｓｉウエハでもよいし、形成せずともよい。しかる後、５００℃の加熱下で、図７０（ｅ）に示すように、水素イオン高濃度注入部分４１ａを境にして、圧電薄膜４ＡとＬｉＴａＯ３ウエハ４１の残りの部分４１ｂとを分離する。上記水素イオン高濃度注入部分４１ａでは、加熱により分離を容易に行うことができる。このような技術は、例えば、特開２０１０−１０９９４９号公報に開示されている。それによって、図７０（ｆ）に示すように、支持層２上に、任意のオイラー角で厚みの薄い圧電薄膜４Ａをウエハからスライシングでき、均一な厚みで形成することができる。
【０１２１】
しかる後、分離した圧電薄膜４Ａの表面を０．１μｍ研磨し、かつ加熱により圧電性を回復させる。それによって、最終的な圧電薄膜４を得る。そして、圧電薄膜４上に、図７０（ｇ）に示すように、ＩＤＴ電極５を形成する。さらに、圧電薄膜４Ａを図７０（ｈ）に示すように、パターニングし、犠牲層４２の一部を露出させる開口部６，７を形成する。次に、図７０（ｉ）に示すように、開口部を通じてエッチングにより犠牲層４２を消失させる。このようにして、第１の実施形態と同様の弾性波装置を得ることができる。また、前記製造方法において、イオン注入後の圧電薄膜４Ａの表面に誘電体膜３を形成し、その後犠牲層を形成し、同様の加工を行えば、圧電膜の下面に誘電体膜のある図３（ａ）に示した第３の実施形態と同様の弾性波装置を得ることができる。
【符号の説明】
【０１２２】
１，１Ａ…弾性波装置
２…支持層
２Ａ…支持ウエハ
２ａ…凹部
３…誘電体膜
４…圧電薄膜
４Ａ…圧電薄膜
５…ＩＤＴ電極
６，７…開口部
２１…弾性波装置
３１，３１Ａ…弾性波装置
４１…ＬｉＴａＯ３ウエハ
４１ａ…水素イオン高濃度注入部分
４１ｂ…部分
４２…犠牲層
Ａ１〜Ａ１２…領域
Ｂ１〜Ｂ１２…領域
Ｃ１〜Ｃ１２…領域
Ｄ１〜Ｄ１２…領域
Ｒ１〜Ｒ７…領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
2012073871.tif 000043
【図３７】
2012073871.tif 000044
【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６１】
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【図６２】
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【図６３】
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【図６４】
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【図６５】
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【図６６】
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【図６７】
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【図６８】
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【図６９】
2012073871.tif 000076
【図７０】
2012073871.tif 000077
【図７１】
2012073871.tif 000078
【手続補正書】
【提出日】平成25年4月25日(2013.4.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
【図１】図１（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る弾性波装置の要部を示す正面断面図であり、（ｂ）は、その模式的平面図である。
【図２】図２は、本発明の第２の実施形態に係る弾性波装置の要部を示す模式的正面断面図である。
【図３】図３（ａ）は本発明の第３の実施形態に係る弾性波装置の要部を示す模式的正面断面図であり、（ｂ）はその変形例を示す模式的正面断面図である。
【図４】図４は、オイラー角（０°〜２．５°，θ，ψ）のＬｉＴａＯ３薄膜を用いた場合に、スプリアスとなる他のモードの電気機械結合係数ｋ２が２％以下であり、かつ利用する板波の二次モードのパワーフロー角の絶対値が２°以下である範囲を示す図である。
【図５】図５は、オイラー角（２．５°超、７．５°以下，θ，ψ）のＬｉＴａＯ３薄膜を用いた場合に、スプリアスとなる他のモードの電気機械結合係数ｋ２が２％以下であり、かつ利用する板波の二次モードのパワーフロー角の絶対値が２°以下である範囲を示す図である。
【図６】図６は、オイラー角（７．５°超、１２．５°以下，θ，ψ）のＬｉＴａＯ３薄膜を用いた場合に、スプリアスとなる他のモードの電気機械結合係数ｋ２が２％以下であり、かつ利用する板波の二次モードのパワーフロー角の絶対値が２°以下である範囲を示す図である。
【図７】図７は、オイラー角（１２．５°超、１７．５°以下，θ，ψ）のＬｉＴａＯ３薄膜を用いた場合に、スプリアスとなる他のモードの電気機械結合係数ｋ２が２％以下であり、かつ利用する板波の二次モードのパワーフロー角の絶対値が２°以下である範囲を示す図である。
【図８】図８は、オイラー角（１７．５°超、２２．５°以下，θ，ψ）のＬｉＴａＯ３薄膜を用いた場合に、スプリアスとなる他のモードの電気機械結合係数ｋ２が２％以下であり、かつ利用する板波の二次モードのパワーフロー角の絶対値が２°以下である範囲を示す図である。
【図９】図９は、オイラー角（２２．５°超、２７．５°以下，θ，ψ）のＬｉＴａＯ３薄膜を用いた場合に、スプリアスとなる他のモードの電気機械結合係数ｋ２が２％以下であり、かつ利用する板波の二次モードのパワーフロー角の絶対値が２°以下である範囲を示す図である。
【図１０】図１０は、オイラー角（２７．５°超、３０°以下，θ，ψ）のＬｉＴａＯ３薄膜を用いた場合に、スプリアスとなる他のモードの電気機械結合係数ｋ２が２％以下であり、かつ利用する板波の二次モードのパワーフロー角の絶対値が２°以下である範囲を示す図である。
【図１１】図１１は、オイラー角（０°，θ，ψ）のＬｉＴａＯ３を用いた場合のＵ３−１モードの音速と、θ及びψとの関係を示す図である。
【図１２】図１２は、オイラー角（０°，θ，ψ）のＬｉＴａＯ３を用いた場合のＵ２−１モードの音速と、θ及びψとの関係を示す図である。
【図１３】図１３は、オイラー角（０°，θ，ψ）のＬｉＴａＯ３を用いた場合のＵ１−１モードの音速と、θ及びψとの関係を示す図である。
【図１４】図１４は、オイラー角（０°，θ，ψ）のＬｉＴａＯ３を用いた場合のＵ２−２モードの音速と、θ及びψとの関係を示す図である。
【図１５】図１５は、オイラー角（０°，θ，ψ）のＬｉＴａＯ３を用いた場合のＵ１−２モードの音速と、θ及びψとの関係を示す図である。
【図１６】図１６は、オイラー角（０°，θ，ψ）のＬｉＴａＯ３を用いた場合のＵ３−２モードの音速と、θ及びψとの関係を示す図である。
【図１７】図１７は、オイラー角（０°，θ，ψ）のＬｉＴａＯ３を用いた場合のＵ２−３モードの音速と、θ及びψとの関係を示す図である。
【図１８】図１８は、オイラー角（０°，θ，ψ）のＬｉＴａＯ３を用いた場合のＵ１−３モードの音速と、θ及びψとの関係を示す図である。
【図１９】図１９は、オイラー角（０°，θ，ψ）のＬｉＴａＯ３を用いた場合のＵ３−１モードのＴＣＦと、θ及びψとの関係を示す図である。
【図２０】図２０は、オイラー角（０°，θ，ψ）のＬｉＴａＯ３を用いた場合のＵ２−１モードのＴＣＦと、θ及びψとの関係を示す図である。
【図２１】図２１は、オイラー角（０°，θ，ψ）のＬｉＴａＯ３を用いた場合のＵ１−１モードのＴＣＦと、θ及びψとの関係を示す図である。
【図２２】図２２は、オイラー角（０°，θ，ψ）のＬｉＴａＯ３を用いた場合のＵ２−２モードのＴＣＦと、θ及びψとの関係を示す図である。
【図２３】図２３は、オイラー角（０°，θ，ψ）のＬｉＴａＯ３を用いた場合のＵ１−２モードのＴＣＦと、θ及びψとの関係を示す図である。
【図２４】図２４は、オイラー角（０°，θ，ψ）のＬｉＴａＯ３を用いた場合のＵ３−２モードのＴＣＦと、θ及びψとの関係を示す図である。
【図２５】図２５は、オイラー角（０°，θ，ψ）のＬｉＴａＯ３を用いた場合のＵ２−３モードのＴＣＦと、θ及びψとの関係を示す図である。
【図２６】図２６は、オイラー角（０°，θ，ψ）のＬｉＴａＯ３を用いた場合のＵ１−３モードのＴＣＦと、θ及びψとの関係を示す図である。
【図２７】図２７は、オイラー角（０°，θ，ψ）のＬｉＴａＯ３を用いた場合のＵ３−１モードのパワーフロー角ＰＦＡ（°）と、θ及びψとの関係を示す図である。
【図２８】図２８は、オイラー角（０°，θ，ψ）のＬｉＴａＯ３を用いた場合のＵ２−１モードのパワーフロー角ＰＦＡ（°）と、θ及びψとの関係を示す図である。
【図２９】図２９は、オイラー角（０°，θ，ψ）のＬｉＴａＯ３を用いた場合のＵ１−１モードのパワーフロー角ＰＦＡ（°）と、θ及びψとの関係を示す図である。
【図３０】図３０は、オイラー角（０°，θ，ψ）のＬｉＴａＯ３を用いた場合のＵ２−２モードのパワーフロー角ＰＦＡ（°）と、θ及びψとの関係を示す図である。
【図３１】図３１は、オイラー角（０°，θ，ψ）のＬｉＴａＯ３を用いた場合のＵ１−２モードのパワーフロー角ＰＦＡ（°）と、θ及びψとの関係を示す図である。
【図３２】図３２は、オイラー角（０°，θ，ψ）のＬｉＴａＯ３を用いた場合のＵ３−２モードのパワーフロー角ＰＦＡ（°）と、θ及びψとの関係を示す図である。
【図３３】図３３は、オイラー角（０°，θ，ψ）のＬｉＴａＯ３を用いた場合のＵ２−３モードのパワーフロー角ＰＦＡ（°）と、θ及びψとの関係を示す図である。
【図３４】図３４は、オイラー角（０°，θ，ψ）のＬｉＴａＯ３を用いた場合のＵ１−３モードのパワーフロー角ＰＦＡ（°）と、θ及びψとの関係を示す図である。
【図３５】図３５は、オイラー角（０°，θ，ψ）のＬｉＴａＯ３を用いた場合のＵ３−１モードの電気機械結合係数ｋ２と、θ及びψとの関係を示す図である。
【図３６】図３６は、オイラー角（０°，θ，ψ）のＬｉＴａＯ３を用いた場合のＵ２−１モードの電気機械結合係数ｋ２と、θ及びψとの関係を示す図である。
【図３７】図３７は、オイラー角（０°，θ，ψ）のＬｉＴａＯ３を用いた場合のＵ１−１モードの電気機械結合係数ｋ２と、θ及びψとの関係を示す図である。
【図３８】図３８は、オイラー角（０°，θ，ψ）のＬｉＴａＯ３を用いた場合のＵ２−２モードの電気機械結合係数ｋ２と、θ及びψとの関係を示す図である。
【図３９】図３９は、オイラー角（０°，θ，ψ）のＬｉＴａＯ３を用いた場合のＵ１−２モードの電気機械結合係数ｋ２と、θ及びψとの関係を示す図である。
【図４０】図４０は、オイラー角（０°，θ，ψ）のＬｉＴａＯ３を用いた場合のＵ３−２モードの電気機械結合係数ｋ２と、θ及びψとの関係を示す図である。
【図４１】図４１は、オイラー角（０°，θ，ψ）のＬｉＴａＯ３を用いた場合のＵ２−３モードの電気機械結合係数ｋ２と、θ及びψとの関係を示す図である。
【図４２】図４２は、オイラー角（０°，θ，ψ）のＬｉＴａＯ３を用いた場合のＵ１−３モードの電気機械結合係数ｋ２と、θ及びψとの関係を示す図である。
【図４３】図４３は、オイラー角（０°，θ，０°）のＬｉＴａＯ３におけるθが、３０°付近にある場合の板波の各モードの音速とθとの関係を示す図である。
【図４４】図４４は、オイラー角（０°，θ，０°）のＬｉＴａＯ３におけるθが、３０°付近にある場合の板波の各モードのＴＣＦとθとの関係を示す図である。
【図４５】図４５は、オイラー角（０°，θ，０°）のＬｉＴａＯ３におけるθが、３０°付近にある場合の板波の各モードの電気機械結合係数ｋ２とθとの関係を示す図である。
【図４６】図４６は、オイラー角（０°，３３°，０°）のＬｉＴａＯ３からなる圧電薄膜の規格化膜厚Ｈ／λと音速との関係を示す図である。
【図４７】図４７は、オイラー角（０°，３３°，０°）のＬｉＴａＯ３からなる圧電薄膜の規格化膜厚Ｈ／λと電気機械結合係数ｋ２との関係を示す図である。
【図４８】図４８は、オイラー角（０°，３３°，０°）のＬｉＴａＯ３からなる圧電薄膜の規格化膜厚Ｈ／λとＴＣＦとの関係を示す図である。
【図４９】図４９は、オイラー角（０°，０°，０°）のＬｉＴａＯ３からなる圧電薄膜の規格化膜厚Ｈ／λと音速との関係を示す図である。
【図５０】図５０は、オイラー角（０°，０°，０°）のＬｉＴａＯ３からなる圧電薄膜の規格化膜厚Ｈ／λと電気機械結合係数ｋ２との関係を示す図である。
【図５１】図５１は、オイラー角（０°，０°，０°）のＬｉＴａＯ３からなる圧電薄膜の規格化膜厚Ｈ／λとＴＣＦとの関係を示す図である。
【図５２】図５２は、オイラー角（０°，１５°，０°）のＬｉＴａＯ３からなる圧電薄膜の規格化膜厚Ｈ／λと音速との関係を示す図である。
【図５３】図５３は、オイラー角（０°，１５°，０°）のＬｉＴａＯ３からなる圧電薄膜の規格化膜厚Ｈ／λと電気機械結合係数ｋ２との関係を示す図である。
【図５４】図５４は、オイラー角（０°，１５°，０°）のＬｉＴａＯ３からなる圧電薄膜の規格化膜厚Ｈ／λとＴＣＦとの関係を示す図である。
【図５５】図５５は、オイラー角（０°，５５°，０°）のＬｉＴａＯ３からなる圧電薄膜の規格化膜厚Ｈ／λと音速との関係を示す図である。
【図５６】図５６は、オイラー角（０°，５５°，０°）のＬｉＴａＯ３からなる圧電薄膜の規格化膜厚Ｈ／λと電気機械結合係数ｋ２との関係を示す図である。
【図５７】図５７は、オイラー角（０°，５５°，０°）のＬｉＴａＯ３からなる圧電薄膜の規格化膜厚Ｈ／λとＴＣＦとの関係を示す図である。
【図５８】図５８は、オイラー角（０°，３３°，０°）のＬｉＴａＯ３におけるＬｉＴａＯ３からなる圧電薄膜の規格化膜厚Ｈ／λと音速との関係と、板波の各モードにおける厚み方向の変位分布とを模式的に示す図である。
【図５９】図５９は、オイラー角（０°，３３°，０°）のＬｉＴａＯ３の周波数温度特性を示す図である。
【図６０】図６０は、オイラー角（０°，３３°，０°）のＬｉＴａＯ３圧電薄膜の一方面にＡｌからなるＩＤＴ電極を形成した場合のＡｌの厚みと音速との関係を示す図である。
【図６１】図６１は、オイラー角（０°，３３°，０°）のＬｉＴａＯ３圧電薄膜の一方面にＡｌからなるＩＤＴ電極を形成した場合のＡｌの厚みとＴＣＶとの関係を示す図である。
【図６２】図６２は、オイラー角（０°，３３°，０°）のＬｉＴａＯ３圧電薄膜の一方面にＡｌからなるＩＤＴ電極を形成した場合のＡｌの厚みと電気機械結合係数ｋ２との関係を示す図である。
【図６３】図６３は、オイラー角（０°，１５°，０°）のＬｉＴａＯ３圧電薄膜の一方面にＡｌからなるＩＤＴ電極を形成した場合のＡｌの厚みと音速との関係を示す図である。
【図６４】図６４は、オイラー角（０°，１５°，０°）のＬｉＴａＯ３圧電薄膜の一方面にＡｌからなるＩＤＴ電極を形成した場合のＡｌの厚みとＴＣＶとの関係を示す図である。
【図６５】図６５は、オイラー角（０°，１５°，０°）のＬｉＴａＯ３圧電薄膜の一方面にＡｌからなるＩＤＴ電極を形成した場合のＡｌの厚みと電気機械結合係数ｋ２との関係を示す図である。
【図６６】図６６は、オイラー角（０°，５５°，０°）のＬｉＴａＯ３圧電薄膜の一方面にＡｌからなるＩＤＴ電極を形成した場合のＡｌの厚みと音速との関係を示す図である。
【図６７】図６７は、オイラー角（０°，５５°，０°）のＬｉＴａＯ３圧電薄膜の一方面にＡｌからなるＩＤＴ電極を形成した場合のＡｌの厚みとＴＣＶとの関係を示す図である。
【図６８】図６８は、オイラー角（０°，５５°，０°）のＬｉＴａＯ３圧電薄膜の一方面にＡｌからなるＩＤＴ電極を形成した場合のＡｌの厚みと電気機械結合係数ｋ２との関係を示す図である。
【図６９】図６９は、種々の材料からなる誘電体膜を圧電薄膜に積層した構造及び誘電体膜を積層していない構造における圧電薄膜の規格化膜厚と、周波数温度係数ＴＣＦとの関係を示す図である。
【図７０】図７０（ａ）〜（ｉ）は、本発明の第１の実施形態の弾性波装置の製造方法を説明するための各模式的断面図である。
【図７１】図７１は、本発明の変形例に係る弾性波装置の模式的正面断面図である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４８】
従って、図４〜図１０から明らかなように、ＬｉＴａＯ３のオイラー角を図４〜図１０のハッチングを付して示した領域Ｒ１〜Ｒ７の範囲内とすれば、利用するモードであるＵ１−２モードのパワーフロー角の絶対値を２°以下とし、かつスプリアスとなる他のモードの電気機械結合係数ｋ２を２％以下と小さくし得ることがわかる。また、図３９から明らかなように、利用するモードの電気機械結合係数ｋ２を５％以上と充分に大きくし得ることがわかる。それによって、共振特性やフィルタ特性におけるスプリアスの特性を図ることができ、かつ広い帯域の共振子やフィルタを提供し得ることがわかる。また、高音速化を図り得るので、弾性波装置１の高周波化を図ることができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６２】
次に、オイラー角（０°，３３°，０°）のＬｉＴａＯ３におけるＬｉＴａＯ３の板波の各モードの音速と各モードのエネルギー分布を図５８を参照して代表例として説明する。図５８においては、ＬｉＴａＯ３の規格化膜厚Ｈ／λと音速との関係を示す。そして、図５８において、音速と規格化膜厚との関係を示すグラフの両側に、各モードにおける厚み方向の変位分布を模式的に示す。図中の変位は大きさの絶対値であり、変位が零になっている点は節であり、この厚みの前後で変位の方向が異なることを示している。本発明で用いるＵ１−２モードは、前述したようにオイラー角（０°，３３°，０°）において、その音速は１４０７０ｍ／秒と高音速である。そして、このモードを利用する場合、Ｕ１成分を主体とする弾性波で、Ｕ２成分やＵ３成分も含んでいることがわかる。また主となるＵ１成分は厚み方向に対して1つの節を持っていることから、２次の高次モードであることがわかる。なお、Ｕ１−２モードは、前述した非特許文献１におけるモードＡ１に相当する。また、参考までに説明すると、図５８におけるＵ１−１モードは、非特許文献１に記載のモードＳ０に相当し、Ｕ３−１モードは、非特許文献１におけるモードＡ０に相当する。非特許文献１では、基本波の次数を０とし、Ｓ０をＡ０と表現しているが、本明細書においては、基本波を一次モードとし、Ｕ１−１あるいはＵ３−１などと表示している。
【国際調査報告】
2012073871.tif 000079
2012073871.tif 000080