(57)【要約】  デューティ比の大小に関わらず挿入損失を低減することが可能な弾性境界波装置を提供する。  Ｙ軸を１５°±１０°回転した面を主面とするＬｉＮｂＯ３からなる圧電体２と、前記圧電体２に積層されており、酸化ケイ素からなる誘電体３と、前記圧電体２と誘電体３との境界に配置されており、ＩＤＴを含む電極構造４とを備え、該境界を伝搬する弾性境界波を利用した弾性境界波装置において、前記ＩＤＴの密度をρ（ｋｇ／ｍ３）、膜厚をＨ（μｍ）、ＩＤＴの電極指の周期により定まる波長をλ（μｍ）、デューティ比をｘとしたときに、Ｈ／λとρとの積と、ｘとが下記の式（１）を満たす範囲とされていることを特徴とする、弾性境界波装置１。    【数１】2008038493.tif 000013
2008038493.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｙ軸を１５°±１０°回転した面を主面とするＬｉＮｂＯ３からなる圧電体と、
前記圧電体に積層されており、酸化ケイ素からなる誘電体と、
前記圧電体と誘電体との境界に配置されており、ＩＤＴを含む電極構造とを備え、該境界を伝搬する弾性境界波を利用した弾性境界波装置において、
前記ＩＤＴの密度をρ（ｋｇ／ｍ３）、膜厚をＨ（μｍ）、ＩＤＴの電極指の周期により定まる波長をλ（μｍ）、デューティ比をｘとしたときに、Ｈ／λとρとの積と、ｘとが下記の式（１）を満たす範囲とされていることを特徴とする、弾性境界波装置。
【数１】
2008038493.tif 000010
【請求項２】
前記酸化ケイ素がＳｉＯ２であり、前記弾性境界波の音速が、ＳｉＯ２の横波音速である３７５７ｍ／秒の９３％以下である、請求項１に記載の弾性境界波装置。
【請求項３】
前記ＩＤＴが、ＡｕまたはＡｕを主成分とする合金からなり、ＡｕまたはＡｕを主成分とする合金の膜厚をＨＡｕとしたときに、膜厚ＨＡｕが下記の式（２）を満たす範囲とされている、請求項１または２に記載の弾性境界波装置。
【数２】
2008038493.tif 000011
【請求項４】
前記ＩＤＴが、ＣｕまたはＣｕを主成分とする合金からなり、ＣｕまたはＣｕを主成分とする合金の膜厚をＨＣｕとしたときに、膜厚ＨＣｕが下記の式（３）を満たす範囲とされている、請求項１または２に記載の弾性境界波装置。
【数３】
2008038493.tif 000012
【請求項５】
前記ＩＤＴが、複数の金属層を積層した積層金属膜からなり、積層されている各金属層の膜厚比に応じた平均密度を前記ρ（ｋｇ／ｍ３）とし、積層金属膜の合計膜厚を前記Ｈとしたときに、Ｈとρとの積が前記式（１）を満たす、請求項１または２に記載の弾性境界波装置。
【請求項６】
前記ＩＤＴが、ＡｕまたはＡｕを主成分とする合金からなるＡｕ系金属層を有し、かつ周波数調整用膜／Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ系金属層／Ｐｔ／Ｔｉからなる積層金属膜からなる、請求項１または５に記載の弾性境界波装置。
【請求項７】
前記Ｐｔの膜厚が３〜１０ｎｍの範囲にある、請求項６に記載の弾性境界波装置。
【請求項８】
前記ＩＤＴのデューティ比が０．３〜０．７の範囲である、請求項１〜７のいずれか１項に記載の弾性境界波装置。
【請求項９】
前記ＩＤＴのデューティ比が０．３〜０．４の範囲にある、請求項８に記載の弾性境界波装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音速が異なる第１，第２の媒質間の境界を伝搬する弾性境界波を利用した弾性境界波装置に関し、より詳細には、ＬｉＮｂＯ３からなる圧電体と、酸化ケイ素からなる誘電体とが積層された構造を有する弾性境界波装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話機のＲＦ段の帯域フィルタとして、弾性表面波フィルタ装置や弾性境界波フィルタ装置が種々提案されている。弾性境界波フィルタ装置では、圧電体と誘電体との間の境界を伝搬する弾性境界波が利用される。従って、空洞を有するパッケージを必要としないので、弾性境界波フィルタ装置では小型化を進めることができる。【０００３】
下記の特許文献１には、この種の弾性境界波装置の一例が開示されている。特許文献１に記載の弾性境界波装置では、圧電体と誘電体との境界にＩＤＴを含む電極が形成されており、該境界を伝搬するＳＨ型の弾性境界波が利用されている。【０００４】
ここでは、誘電体を伝搬する遅い横波の音速及び圧電体を伝搬する遅い横波の音速よりも、ＳＨ型弾性境界波の音速を低くするようにＩＤＴの厚みが決定されている。また、上記圧電体としてＬｉＮｂＯ３を用い、誘電体としてＳｉＯ２を用いた場合に、伝搬損失が０となる電極膜厚範囲及び不要スプリアスが小さくなるＬｉＮｂＯ３のカット角範囲が示されている。
【特許文献１】ＷＯ２００４／０７０９４６号公報
【発明の開示】
【０００５】
弾性境界波フィルタ装置においては、用途によって、温度変化による周波数特性の変化が非常に小さいこと、すなわちＴＣＦの絶対値がより小さいことが求められることがある。特許文献１に記載の弾性境界波装置では、圧電体としてＬｉＮｂＯ３を用い、誘電体としてＳｉＯ２を用いた構造が示されている。ＬｉＮｂＯ３の周波数温度係数ＴＣＦは負の値であり、ＳｉＯ２の周波数温度係数ＴＣＦは正の値である。従って、ＬｉＮｂＯ３とＳｉＯ２とを用いた場合、周波数温度係数ＴＣＦの絶対値を小さくすることができる。
【０００６】
一方、ＳＨ型弾性境界波の伝搬損失が０になる電極膜厚はＩＤＴのデューティ比によって異なる。例えば、デューティ比を小さくした場合、特許文献１に記載のＩＤＴの膜厚範囲では、伝搬損失が０にならず、比較的大きい場合もあった。このような場合、ＴＣＦを小さくすることはできたとしても、損失が増大せざるを得なかった。
【０００７】
他方、ＩＤＴのデューティ比を大きくした場合には、伝搬損失を０とすることは可能である。しかしながら、デューティ比を大きくした場合には、ＴＣＦの絶対値が大きくなり、周波数温度特性が損なわれることとなる。また、デューティ比が大きい場合には線幅ばらつきによる周波数の変動が小さくなり、歩留りが向上するメリットがある。
【０００８】
本発明の目的は、上述した従来技術の欠点を解消し、デューティ比が小さい場合には、周波数温度係数ＴＣＦ及び挿入損失が小さく、デューティ比が大きい場合には、歩留りの低下が生じ難く、かつ低損失の弾性境界波装置を提供することにある。
【０００９】
本発明によれば、Ｙ軸を１５°±１０°回転した面を主面とするＬｉＮｂＯ３からなる圧電体と、前記圧電体に積層されており、酸化ケイ素からなる誘電体と、前記圧電体と誘電体との境界に配置されており、ＩＤＴを含む電極構造とを備え、該境界を伝搬する弾性境界波を利用した弾性境界波フィルタ装置において、前記ＩＤＴの密度をρ（ｋｇ／ｍ３）、膜厚をＨ（μｍ）、ＩＤＴの電極指の周期により定まる波長をλ（μｍ）、デューティ比をｘとしたときに、Ｈ／λとρとの積と、ｘとが下記の式（１）を満たす範囲とされていることを特徴とする、弾性境界波装置が提供される。
【００１０】
【数１】
2008038493.tif 000003
【００１１】
なお、上記ＩＤＴの膜厚の上限については、本発明の課題を達成する上では特に限定されるものではないが、製造上の制約により、０．３５λ以下とすることが望ましい。
【００１２】
上記誘電体を構成している酸化ケイ素は、好ましくは、ＳｉＯ２であり、その場合、好ましくは、弾性境界波の音速が、ＳｉＯ２の横波の音速である３７５７ｍ／秒の９３％以下とされる。この場合には、挿入損失をより一層小さくすることができる。
【００１３】
また、本発明では、ＩＤＴは様々な金属もしくは合金により形成され得るが、本発明のある特定の局面では、前記ＩＤＴが、ＡｕまたはＡｕを主成分とする合金からなり、ＡｕまたはＡｕを主成分とする合金の膜厚をＨＡｕとしたときに、膜厚ＨＡｕが下記の式（２）を満たす範囲とされている。この場合には、膜厚ＨＡｕが式（２）を満たすため、小さいデューティ比を選んだ場合にＴＣＦの絶対値及び挿入損失を小さくすることができ、大きなデューティ比を選んだ場合には歩留りが良好であり、低損失化を図ることができる。
【００１４】
なお、本明細書において、小さなデューティ比とは、０．５より小さいデューティ比をいうものとし、大きなデューティ比とは、０．５より大きなデューティ比をいうものとする。すなわち、ＩＤＴのデューティは、通常０．５とされるのが普通であり、この０．５を基準とし、０．５より小さいデューティ比を小さなデューティ比、０．５を超えるデューティ比を大きなデューティ比とすることとする。
【００１５】
【数２】
2008038493.tif 000004
【００１６】
本発明の他の特定の局面では、前記ＩＤＴが、ＣｕまたはＣｕを主成分とする合金からなり、ＣｕまたはＣｕを主成分とする合金の膜厚をＨＣｕとしたときに、膜厚ＨＣｕが下記の式（３）を満たす範囲とされている。
【００１７】
【数３】
2008038493.tif 000005
【００１８】
この場合には、ＨＣｕが上記式（３）で示す範囲とされているので、小さなデューティ比を選んだ場合にはＴＣＦ絶対値及び挿入損失の低減を図ることができ、大きなデューティ比を選んだ場合には、歩留りの改善及び挿入損失の低減を図ることができる。
【００１９】
なお、ＨはＩＤＴの膜厚（μｍ）であり、λはＩＤＴの電極指の周期で定める波長（μｍ）である。従って、Ｈ／λはＩＤＴの規格化膜厚であり、ＨＡｕ／λ及びＨＣｕ／λは、それぞれ、ＩＤＴとしてＡｕまたはＣｕを用いた場合のＩＤＴの規格化膜厚を表すこととなる。
【００２０】
本発明においては、好ましくは、前記ＩＤＴが、複数の金属層を積層した積層金属膜からなり、積層されている各金属層の膜厚比に応じた平均密度を前記ρ（ｋｇ／ｍ３）とし、積層金属膜の合計膜厚を前記Ｈとしたときに、Ｈとρとの積が前記式（１）を満たすように構成される。このように、積層金属膜によりＩＤＴを形成してもよく、積層金属膜を構成する金属層の材料を種々選択することにより、圧電体や誘電体との密着性を高めたり、耐電力性を高めたりすることができる。
【００２１】
好ましくは、前記ＩＤＴが、ＡｕまたはＡｕを主成分とする合金からなるＡｕ系金属層を有し、かつ周波数調整用膜／Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ系金属層／Ｐｔ／Ｔｉからなる積層金属膜からなる。ＡｕとＴｉの拡散が抑制され、かつＴｉ膜により圧電体や誘電体に対する密着性が高められる。従って、弾性境界波フィルタ装置の信頼性を高めることができる。好ましくは、Ｐｔの膜厚は、３〜１０ｎｍの範囲とされる。その場合には、Ａｕ系金属層からのＡｕの拡散を確実に抑制することができ、かつ電極指抵抗が小さくなり、挿入損失をより一層小さくすることができる。
【００２２】
本発明においては、好ましくは、前記ＩＤＴのデューティ比が０．３〜０．７の範囲とされ、より好ましくは０．３〜０．４の範囲とされる。ＩＤＴのデューティ比を０．３〜０．７の範囲とした場合には、ＩＤＴの形成が容易であり、かつ０．３〜０．４の範囲とした場合には、ＩＤＴの形成が容易となり、かつＴＣＦ及び損失を低減することができる。
（発明の効果）
【００２３】
本発明に係る弾性境界波装置では、Ｙ軸を１５°±１０°回転した面を主面とするＬｉＮｂＯ３からなる圧電体と、酸化ケイ素からなる誘電体との境界にＩＤＴを含む電極構造が配置されており、該ＩＤＴにおいて、規格化膜厚Ｈ／λと密度ρの積と、デューティ比ｘとが上述した式（１）を満たす範囲内とされているため、損失の低減を図ることができる。
【００２４】
ＩＤＴのデューティ比が小さいほど、ＴＣＦの絶対値は小さくなり、周波数温度特性を改善することができる。
【００２５】
他方、デューティ比が大きいほど、周波数の線幅依存性は小さくなるので、線幅のばらつきによる周波数変動は小さくなる。従って、歩留りが改善される。
【００２６】
よって、デューティ比は、使用される用途に応じて最適な値を選べばよい。しかしながら、伝搬損失が十分に小さくなるＩＤＴの膜厚はデューティ比によって異なる。ＩＤＴの膜厚が、上記デューティ比ｘをも考慮して決定されているので、上記式（１）を満たす場合には、デューティ比が比較的小さい場合には、周波数温度係数ＴＣＦ及び挿入損失の双方を低減することかでき、周波数温度特性の改善と、低損失化を果たすことができる。また、比較的大きなデューティ比を選んだ場合には、歩留りが良好であり、かつ低損失の弾性境界波装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１（ａ）及び（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る弾性境界波フィルタ装置の模式的正面断面図及び電極構造を示す模式的平面図である。
【図２】図２は、デューティ比が０．３０、０．４０、０．５０及び０．６０の場合のＡｕ膜の厚みと弾性境界波の音速との関係を示す図である。
【図３】図３は、ＩＤＴのデューティ比と、弾性境界波が閉じ込められるＩＤＴの規格化膜厚ＨＡｕ／λとの関係を示す図である。
【図４】図４は、様々な厚みのＡｕ層を含むＮｉＣｒ／Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ／Ｐｔ／Ｔｉ積層金属膜からなるＩＤＴの規格化膜厚Ｈ／λと、周波数温度係数ＴＣＦとの関係を示す図である。
【図５】図５は、ＩＤＴを構成しているＡｕの膜厚と、シート抵抗との関係を示す図である。
【図６】図６は、弾性境界波が閉じ込められる場合の規格化膜厚Ｈ／λと密度ρとの積と、デューティ比との関係を示す図である。
【図７】図７は、弾性境界波が閉じ込められる場合の、デューティ比と、ＣｕからなるＩＤＴの規格化膜厚ＨＣｕ／λとの関係を示す図である。
【図８】図８は、ＮｉＣｒ／Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ／Ｐｔ／Ｔｉ積層金属膜からなり、かつ規格化膜厚Ｈ／λが６．６％であるＩＤＴのデューティ比と周波数温度係数ＴＣＦとの関係を示す図である。
【図９】図９は、デューティ比と弾性境界波の音速との関係を示す図である。
【図１０】図１０は、本発明の弾性境界波フィルタ装置に用いられるＩＤＴが積層金属膜からなる場合の電極構造を模式的に示す部分拡大断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１…弾性境界波フィルタ装置
２…圧電体
３…誘電体
４…電極構造
５…ＩＤＴ
６…反射器
１１…ＩＤＴ
１１ａ…Ｔｉ層
１１ｂ…Ｐｔ層
１１ｃ…Ａｕ層
１１ｄ…Ｐｔ層
１１ｅ…Ｔｉ層
１１ｆ…ＮｉＣｒ層
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
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。【００３０】
図１（ａ）は、本発明の一実施形態に係る弾性境界波フィルタ装置を模式的に示す正面断面図であり、（ｂ）はＩＤＴを含む電極構造を示す模式的平面図である。【００３１】
弾性境界波フィルタ装置１は、圧電体２と誘電体３とを有する。圧電体２は、Ｙ軸を１５°±１０°回転した面を主面とするＬｉＮｂＯ３からなる。また、誘電体３は酸化ケイ素からなり、本実施形態では、酸化ケイ素としてＳｉＯ２が用いられている。もっとも、誘電体３はＳｉＯ２以外の酸化ケイ素で形成されていてもよい。圧電体２と誘電体３との境界には、図１（ｂ）に示す電極構造４が形成されている。すなわち、複数のＩＤＴ５，５，５とＩＤＴ５，５，５の弾性境界波伝搬方向両側に配置された反射器６，６とが形成されている。それによって、縦結合共振子型の弾性境界波フィルタ装置が構成されている。【００３２】
本実施形態の弾性境界波フィルタ装置では、ＬｉＮｂＯ３からなる圧電体２と、ＳｉＯ２からなる誘電体３との境界に、密度の大きい金属を用いてＩＤＴ５を含む電極構造４が形成されている。それによって、境界部分を伝搬するＳＨ型境界波の音速を、圧電体２の横波の音速及び誘電体３の横波の音速以下とすることにより、ＳＨ型弾性境界波が境界に閉じ込められている。【００３３】
ＩＤＴ５の膜厚が薄い場合には、弾性境界波の音速は十分に低くならず、弾性境界波が閉じこもり難くなる。そのため、損失が増大する。従って、弾性境界波を閉じ込める上では、ＩＤＴ５の膜厚は一定の値以上とされねばならず、すなわちＩＤＴ５の膜厚に下限が存在する。この下限の膜厚をカットオフ膜厚ということとする。カットオフ膜厚は、弾性境界波の音速により決定することができる。図２は、ＳｉＯ２／Ａｕ／ＬｉＮｂＯ３構造の弾性境界波フィルタ装置におけるＳＨ型弾性境界波の音速とＡｕからなるＩＤＴの規格化膜厚ＨＡｕ／λとの関係を示す図である。なお、ＳｉＯ２／Ａｕ／ＬｉＮｂＯ３で示す積層構造とは、ＳｉＯ２とＬｉＮｂＯ３との境界にＡｕからなるＩＤＴが形成されている構造を表すものとする。【００３４】
図２に示したＳＨ型弾性境界波の音速は、有限要素法により求めた、ストップバンド下端の音速である。この音速は、弾性境界波フィルタ装置１の通過帯域の低周波数側の端部に相当することとなる。図２から明らかなように、ＩＤＴのデューティ比が０．３０、０．４０、０．５０及び０．６０のいずれの場合においても、Ａｕの膜厚が薄くなるにつれて、音速が上昇し、弾性境界波が閉じ籠もり難くなることがわかる。また、図２から、各デューティ比において、弾性境界波の音速が３２１０ｍ／秒となるＡｕ膜の膜厚値を得ることができる。同様にして、デューティ比が０．１〜０．９の場合に、弾性境界波の音速が３２１０ｍ／秒となるＡｕ膜の膜厚を求めた。図３に結果を示す。図３は、デューティ比０．１〜０．９において、弾性境界波の音速が３２１０ｍ／秒となるＡｕからなるＩＤＴ膜の規格化膜厚ＨＡｕ／λを示す。図２に示したように、各デューティ比において、ＡｕからなるＩＤＴの膜厚が３２１０ｍ／秒の音速となる膜厚よりも厚くなれば弾性境界波の音速が３２１０ｍ／秒よりも遅くなり、弾性境界波を境界部分に閉じ込めることができる。従って、図３の破線で示す膜厚以上の膜厚とすることにより、弾性境界波を境界に閉じ込めることができる。【００３５】
他方、図４は、様々な厚みのＡｕ層を含むＮｉＣｒ／Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ／Ｐｔ／Ｔｉ積層金属膜からなるＩＤＴの膜厚を種々変化させた場合の弾性境界波フィルタ装置１におけるＩＤＴの規格化膜厚Ｈ／λと周波数温度係数ＴＣＦ（ｐｐｍ／℃）の関係を示す図である。Ａｕ層以外のＮｉＣｒ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｐｔ、Ｔｉの各層の膜厚は１０ｎｍに固定されている。【００３６】
図４から明らかなように、ＩＤＴの膜厚が薄い領域では、すなわちＨ／λ×１００（％）が６．５％以下の領域では、Ａｕ層の膜厚が厚いほどＴＣＦが大きくなり、悪化する。しかしながら、Ａｕ層の膜厚が７．０％程度の膜厚になるとＴＣＦがもっとも悪い値となるが、Ａｕ層の膜厚がそれ以上増加すると逆にＴＣＦは小さくなり、良化することがわかる。【００３７】
他方、図５は、ＩＤＴをＡｕのみから形成し、Ａｕの膜厚（ｎｍ）を変化させた場合のシート抵抗値の変化を示す図である。図５から明らかなように、ＩＤＴの膜厚が厚くなるほど電極のシート抵抗は小さくなり、ＩＤＴの電極指の抵抗が小さくなることがわかる。そのため、挿入損失を小さくすることができる。従って、ＩＤＴの膜厚が厚いほど挿入損失及びＴＣＦが改善されるので、良好な特性を得る上では、ＩＤＴの膜厚の上限は特に限定されるものではないことがわかる。【００３８】
もっとも、プロセス上の制約からの上限は存在する。例えば、ＬｉＮｂＯ３上に、ＩＤＴを形成した後に、スパッタリングなどによりＳｉＯ２を成膜する場合、ＩＤＴの厚みが厚くなると、ＳｉＯ２内にボイドが生じたり、カバレッジ性が劣化したりすることがある。そのため、ＩＤＴの膜厚は、プロセス上の制約から、０．３５λ以下とすることが望ましい。【００３９】
上記のように、ＩＤＴの膜厚の下限は上記カットオフ膜厚で決定され、特性を改善する上で上限は特に存在しないことがわかる。そして、カットオフ膜厚は、デューティ比に依存し、デューティ比が小さいほど同一膜厚における質量負荷が小さくなるため、カットオフ膜厚が厚くなることがわかる。【００４０】
カットオフが起こるＩＤＴの膜厚は電極材料の密度でほぼ決定され、密度とカットオフ膜厚とは反比例の関係にある。従って、ＩＤＴの密度と膜厚の積がある一定値以上とする必要のあることがわかる。【００４１】
ＩＤＴとしてＡｕからなるＩＤＴを用いた場合のカットオフ膜厚のデューティ比による変化は前述した通り、図３に示されている。従って、図３で得られたカットオフ膜厚に、Ａｕの密度＝１９３００（ｋｇ／ｍ３）を乗じることにより得られた値が一般的な金属からなるＩＤＴを用いた場合のカットオフ膜厚にＩＤＴの密度ρを乗じた値となる。この値は、下記の式（１Ａ）に相当する。【００４２】
【数４】
2008038493.tif 000006
【００４３】
従って、式（１Ａ）で表される線よりも膜厚の厚い範囲、すなわち図６に斜線のハッチングを付して示す範囲がＴＣＦ及び損失を小さくし得る範囲であることがわかる。【００４４】
よって、本実施形態では、ＩＤＴの膜厚Ｈ／λとＩＤＴの密度との積が下記の式（１）を満たす範囲とされている。【００４５】
【数５】
2008038493.tif 000007
【００４６】
なお、式（１）では、ＩＤＴの密度をρとしたが、ＩＤＴがＡｕからなる場合には、ρ＝１９３００（ｋｇ／ｍ３）となるため、式（１）に代えて、下記の式（２）を満たす膜厚ＨＡｕ／λとなる。【００４７】
【数６】
2008038493.tif 000008
【００４８】
すなわち、図３に示す破線上の膜厚以上の膜厚範囲とすればよい。【００４９】
他方、ＩＤＴとしてＣｕを用いた場合には、Ｃｕの密度が８９３０（ｋｇ／ｍ３）であるため、式（１）をＣｕの密度の値で除算すればよい。従って、下記の式（３）を満たす範囲の膜厚ＨＣｕ／λとすればよい。【００５０】
【数７】
2008038493.tif 000009
【００５１】
すなわち、図７に示す破線上の膜厚以上の膜厚範囲とすればよい。【００５２】
図８は、ＩＤＴのデューティ比を変化させた場合の周波数温度係数ＴＣＦの変化を示し、ＩＤＴは、ＮｉＣｒ／Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ／Ｐｔ／Ｔｉの積層構造とし、膜厚は、規格化膜厚Ｈ／λを６．６％とした場合の結果が示されている。図８から明らかなように、デューティ比が０．５より小さいデューティ比の場合には、ＴＣＦの絶対値が小さくなり、良好な周波数温度特性を得ることができることがわかる。【００５３】
また、図９は、ＩＤＴをＡｕで構成した場合のデューティ比と、弾性境界波の音速との関係を示す図である。【００５４】
図９より、デューティ比が０．５より大きい、すなわちデューティ比が大きい範囲では、弾性境界波の音速のデューティ比の依存性が小さくなり、すなわち周波数特性の電極指線幅に対する依存性が小さくなることがわかる。従って、製造に際しての電極指の幅のばらつきによる特性のばらつきが生じ難く、歩留りを改善し得ることがわかる。よって、図８及び図９から明らかなように、本実施形態によれば、デューティ比を０．５より小さくした場合及び０．５より大きくした場合のいずれにおいても、それぞれにおいて、上記のような効果が得られるため、目的とする用途に応じてデューティ比を選択すればよいことがわかる。すなわち、デューティ比を０．５より小さくすることにより、ＴＣＦ及び損失の双方を低減することができ、他方、デューティ比を０．５より大きくした場合には、損失の低減と、歩留りの改善とを図り得ることがわかる。よって、本実施形態によれば、上述した式（１）、式（２）または式（３）を満たす範囲内において、使用する目的に応じてデューティ比を選べば、損失を低減することができる。【００５５】
なお、ＩＤＴ電極のデューティ比と膜厚を、密度ρの材料を用いて上述した（１）、Ａｕを用いて上述した（２）またはＣｕを用いて上述した（３）のいずれかにした場合、ＳｉＯ２とＬｉＮｂＯ３の境界を伝搬する弾性境界波の伝搬ロスがゼロになり、かつ、通過帯域の低周波数側の端部における弾性境界波の音速が３２１０ｍ／秒以下とされる。すなわち、通過帯域の低周波側において弾性境界波の音速がＳｉＯ２横波音速である３７５７ｍ／秒の８５．４％以下とされている。通過帯域の低周波端における弾性境界波の音速がＳｉＯ２横波音速である３７５７ｍ／秒の８５．４％以下とされる理由は以下の通りである。【００５６】
ＳｉＯ２とＬｉＮｂＯ３の境界に配置されるＩＤＴ電極の膜厚は、ＳＨ型弾性境界波の音速がＳｉＯ２を伝搬する遅い横波音速である３７５７ｍ／秒及びＬｉＮｂＯ３を伝搬する遅い横波音速４０３１ｍ／秒より十分遅くなるように、デューティ比が小さい場合はデューティ比が大きい場合より厚く設定されている。【００５７】
帯域フィルタの場合、通過帯域全体の弾性境界波の音速（波長×周波数）がＳｉＯ２を伝搬する遅い横波音速３７５７ｍ／秒にくらべて十分小さくされる必要がある。【００５８】
ところで、携帯電話に使用される帯域フィルタの通過帯域幅は大きいものでも中心周波数の７％程度である。一方、ＩＤＴ電極の電極指ピッチである波長は一定である。従って、通過帯域の低周波側の端部における弾性境界波の音速は通過帯域の高周波側の端部における弾性境界波の音速の７％以下となる。【００５９】
さらに、通過帯域の高周波数側の端部における弾性境界波の音速とＳｉＯ２を伝搬する遅い横波音速３７５７ｍ／秒との間に７％のマージンを設定する。このマージンによりＳｉＯ２とＬｉＮｂＯ３との境界に弾性境界波を十分閉じ込めることができる。【００６０】
従って、通過帯域の高周波側の端部における弾性境界波の音速を、ＳｉＯ２を伝搬する遅い横波音速の９３％である３４９５ｍ／秒以下にすればよい。また、通過帯域の低周波数側の端部における弾性境界波の音速をＳｉＯ２を伝搬する遅い横波音速の８５．４％である３２１０ｍ／秒以下に設定すればよい。【００６１】
なお、本発明の弾性境界波装置では、ＩＤＴは単一の金属層により形成される必要は必ずしもなく、複数の金属層を積層した積層金属膜であってもよい。例えば、図１０に示すＩＤＴ１１では、ＬｉＮｂＯ３からなる圧電体２上に、６層の金属層が積層されている。この６層の金属層は、ＬｉＮｂＯ３側から順に、Ｔｉ層１１ａ、Ｐｔ層１１ｂ、Ａｕ層１１ｃ、Ｐｔ層１１ｄ、Ｔｉ層１１ｅ及びＮｉＣｒ層１１ｆである。【００６２】
このように、複数の金属層を積層してＩＤＴ１１を形成してもよい。この場合に、ＩＤＴ１１の密度ρとしては、各金属層の膜厚と各金属層を構成している金属の密度との積の総和を各金属層の膜厚の総和で除算することにより求められた平均密度を用いればよい。【００６３】
ＩＤＴ１１のように、上記積層金属膜によりＩＤＴ１１が形成されている場合、ＬｉＮｂＯ３やＳｉＯ２に対する密着性を高めることができる。すなわち、ＡｕはＬｉＮｂＯ３やＳｉＯ２に対する密着性が十分でないおそれがある。これに対して、上記積層金属膜では、Ｔｉ層１１ａが設けられているので、ＬｉＮｂＯ３に対する密着性を高めることができる。また、Ｔｉ層１１ｅを設けることにより、上面に形成されるＮｉＣｒ層１１ｆとの密着性を高めることができる。Ｔｉ層１１ｅを直接ＳｉＯ２に密着させる場合、すなわちＮｉＣｒ層１１ｆが設けられていない場合には、それによって、ＳｉＯ２に対する密着性を高めることも可能である。【００６４】
また、最上部に設けられたＮｉＣｒ層１１ｆは周波数調整を行うために設けられている。ＮｉＣｒ膜を成膜した後に、この膜厚を薄くするように周波数調整したり、あるいはＮｉＣｒ層の膜厚を厚く成膜することにより周波数を調整することができる。すなわち、電極の線幅や膜厚に起因する周波数ばらつきを、ＮｉＣｒ層１１ｆの膜厚を調整することにより抑制することができる。【００６５】
なお、Ｐｔ層１１ｂ，１１ｄは、Ａｕの拡散を防止するために設けられている。すなわち、Ａｕ層１１ｃとＴｉ層１１ａ，１１ｅが直接接触していると、加熱などによりＡｕ及びＴｉが相互拡散をおこすおそれがある。そのため、拡散を防止するために、Ｐｔ層１１ｂ，１１ｄが挿入されている。【００６６】
なお、Ｐｔの密度は大きいのでＡｕ層の膜厚を変化させることなくＰｔ層を積層すると、ＩＤＴ１１の膜厚に対する影響が大きくなり、特性が変化する。従って、その分だけＡｕ層１１ｃの厚みを薄くすることが望ましい。【００６７】
もっとも、ＰｔはＡｕに比べて抵抗率が高いので、Ｐｔ層の厚みを厚くしてＡｕ層１１ｃを薄くすると、電極指の抵抗が増加し、損失が増大する。従って、Ｐｔ層１１ｂ，１１ｄの膜厚は、ＡｕとＴｉの拡散を防止し得る厚み以上とし、かつ損失が増大しない厚み以下とすることが望ましい。本願発明者の実験によれば、Ｐｔ層の厚みを３ｎｍ以上とすることにより、Ａｕ及びＴｉの拡散を防止でき、１０ｎｍ以下とすることにより挿入損失の増大をさほど招かないことが確かめられた。従って、好ましくは、Ｐｔ層１１ｂ，１１ｄの厚みは３〜１０ｎｍの範囲とすることが望ましい。【００６８】
また、好ましくは、ＩＤＴのデューティ比は０．３０〜０．７０、より好ましくは、０．３０〜０．４０の範囲とすることが望ましい。弾性境界波フィルタ装置を実際に製造するに際しては、ＩＤＴを電極指の線幅と電極指間のギャップの幅が近い方が容易である。すなわち、デューティ比は０．５０に近い方が、製造容易である。従って、デューティ比を０．５から近い範囲、すなわち０．３０〜０．７０の範囲とすることにより、ＩＤＴの製造工程の煩雑さを招くことなく、この発明に従って、損失の低減を図ることができる。【００６９】
より好ましくは、デューティ比を０．３０〜０．４０の範囲とすることにより、製造が容易であり、かつＴＣＦ及び損失の低減を果たすことができ、望ましい。【００７０】
なお、本発明においては、ＩＤＴは様々な金属材料により形成され得るが、好ましくは、ＡｕまたはＡｕを主体とする合金、すなわちＡｕ系金属層を含むように形成される。この場合、Ａｕ系金属のみからなる単一の金属膜によりＩＤＴが形成されてもよく、図１０に示したように、Ａｕ系金属層を含む積層金属膜によりＩＤＴが形成されてもよい。【００７１】
なお、本発明の弾性境界波フィルタ装置は、上述した図１（ｂ）に示した電極構造を有するフィルタ装置に限らず、様々な電極構造を有する弾性境界波フィルタ装置に適用することができる。
【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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【国際調査報告】
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