(57)【要約】  従来の弾性表面波装置に比べて大きな音速を得ることができ、かつ電極の膜厚を厚くして抵抗損失を小さくすることができるだけでなく、伝搬損失を低減することが可能な弾性表面波装置を提供する。  圧電基板２の第１の主面２ａ上に、複数本の電極指６，７を有するＩＤＴ電極３〜５が形成されており、電極指６と電極指７との間のギャップに電極指６，７の厚みよりも厚みの薄い誘電体膜１０が形成されている、弾性表面波装置１。
2010100967.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向し合う第１，第２の主面を有する圧電基板と、
前記圧電基板の第１の主面上に設けられており、互いに間挿し合う複数本の電極指を有するＩＤＴ電極と、
前記圧電基板の第１の主面上において、ＩＤＴ電極の電極指の上面を覆わずに、少なくとも電極指間の領域に設けられており、かつ前記電極指の厚みよりも薄い誘電体膜とを備える、弾性表面波装置。
【請求項２】
前記誘電体膜の音速が、前記圧電基板の音速よりも速い、請求項１に記載の弾性表面波装置。
【請求項３】
前記弾性表面波装置のＩＤＴ電極で励振される弾性表面波の波長をλとしたときに、前記誘電体膜の厚みがλの１〜５％の範囲内にある、請求項１または２に記載の弾性表面波装置。
【請求項４】
前記電極指及び電極指間の領域に設けられている前記誘電体膜の双方を覆うように設けられた保護膜をさらに備える、請求項１〜３のいずれか１項に記載の弾性表面波装置。
【請求項５】
前記ＩＤＴ電極がＡｌまたはＡｌを主体とする合金からなる電極層をＩＤＴ電極全体の主たる電極層として含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の弾性表面波装置。
【請求項６】
前記圧電基板がＬｉＴａＯ３からなり、該ＬｉＴａＯ３基板のオイラー角（φ，θ，ψ）において、θが１２０°〜１４０°の範囲内にある、請求項１〜５のいずれか１項に記載の弾性表面波装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば共振子や帯域フィルタなどに用いられる弾性表面波装置に関し、より詳細には、圧電基板上に誘電体膜が形成されている構造を備えた弾性表面波装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、弾性表面波装置が共振子や帯域フィルタなどに広く用いられている。例えば下記の特許文献１には、ＬｉＴａＯ３基板上にＡｌからなるＩＤＴ電極が形成されている弾性表面波装置が開示されている。特許文献１では、図１５に示すように、上記弾性表面波装置において、ＬｉＴａＯ３基板の回転角と、弾性表面波装置の伝搬損失及びＩＤＴ電極の電極膜厚との関係が記載されている。図１５から明らかなように、ＬｉＴａＯ３の回転角を４０°〜４２°付近とすることにより伝搬損失を小さくし得ることが示されている。なお、この回転角は、カット角と称されている角度であり、回転角＝オイラー角のθ−９０°との関係がある。【０００３】
また、特許文献１では、図１６に示すように、ＩＤＴ電極の電極膜厚と回転角とを変化させた場合に伝搬損失が変化することも示されている。図１６では、ＬｉＴａＯ３の回転角の大きさにもよるが、ＩＤＴ電極の膜厚は波長の８〜１０％程度が望ましいとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−１６７９３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、携帯電話機などの移動体通信システムで用いられている周波数は高くなってきている。ＵＭＴＳのＢＡＮＤ−１では、２．１ＧＨｚ帯が用いられており、ＵＭＴＳのＢＡＮＤ−７では２．６ＧＨｚ帯が用いられている。【０００６】
また、無線ＬＡＮにおいても、２．５ＧＨｚ帯の周波数が用いられている。さらに、第４世代の携帯電話機では、３ＧＨｚ以上の周波数が利用されることが検討されてきている。ところで、弾性表面波装置を高周波化するには、ＩＤＴ電極の電極指ピッチを狭くすればよい。しかしながら、ＩＤＴ電極の電極指ピッチを狭くすると、電極指の幅もそれにつれて狭くなる。そのため、電極指の抵抗が高くなり、帯域フィルタや共振子において損失が大きくなる。【０００７】
ＩＤＴの電極膜厚を厚くすると、電極指の抵抗を小さくすることは可能である。しかしながら、特許文献１に示されているように、伝搬損失を考慮すると、電極膜厚の最適値は波長の８〜１０％程度である。この範囲よりも電極膜厚を大きくすると、ＳＳＢＷの励振強度が増大し、伝搬損失が大きくなる。【０００８】
さらに、電極膜厚が厚くなると、圧電単結晶の回転角によらず音速が低下することがわかっている。音速が低下すると、波長が一定であれば、周波数ｆも低下することとなる。周波数を低下させないためには、波長を音速に比例して短くしなければならない。しかしながら、波長を短くすると、電極の波長規格化膜厚は同じであっても、電極の膜厚の絶対値が小さくなり、やはり電極指の抵抗は増大することとなる。また、波長が短くなると、製造コストが高くなり、耐サージ性や耐電力性も低下することとなる。【０００９】
本発明の目的は、上述した従来技術の欠点を解消し、従来の弾性表面波装置に比べて大きな音速を得ることができ、かつ電極の膜厚を厚くして抵抗損失を小さくすることができるだけでなく、伝搬損失を低減することが可能な弾性表面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】
本発明によれば、対向し合う第１，第２の主面を有する圧電基板と、前記圧電基板の第１の主面上に設けられており、互いに間挿し合う複数本の電極指を有するＩＤＴ電極と、前記圧電基板の第１の主面上において、ＩＤＴ電極の電極指の上面を覆わずに、少なくとも電極指間の領域に設けられており、かつ前記電極指の厚みよりも薄い誘電体膜とを備える、弾性表面波装置が提供される。【００１１】
本発明に係る弾性表面波装置のある特定の局面では、前記誘電体膜の音速が、前記圧電基板の音速よりも速くされている。この場合には、弾性表面波のエネルギーをより確実に圧電基板表面付近に集中させることができる。【００１２】
本発明に係る弾性表面波装置では、好ましくは、前記弾性表面波装置のＩＤＴ電極で励振される弾性表面波の波長をλとしたときに、前記誘電体膜の厚みがλの１〜５％の範囲内である。この場合には、高音速化を図り、さらに反射係数をより一層適度な大きさとすることができる。【００１３】
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、前記電極指及び電極指間の領域に設けられている前記誘電体膜の双方を覆うように設けられた保護膜がさらに備えられている。このように、本発明においては、上記誘電体膜以外に電極指及び誘電体膜を覆うように保護膜が形成されていてもよく、それによって、耐湿性や耐汚染性等を高めることができる。【００１４】
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、前記ＩＤＴ電極がＡｌまたはＡｌを主体とする合金からなる電極層をＩＤＴ電極全体の主たる電極層として含む。Ａｌを主体とする材料によりＩＤＴ電極が形成されている場合には、弾性表面波の音速をより一層高めることができ、かつ伝搬損失の低減をより一層確実に図ることが可能となる。【００１５】
本発明に係る弾性表面波装置では、好ましくは、圧電基板がＬｉＴａＯ３からなり、該ＬｉＴａＯ３基板のオイラー角（φ，θ，ψ）におけるθが１２０°〜１４０°の範囲内にある。この場合には、弾性表面波の音速をより一層確実に高めることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る弾性表面波装置では、ＩＤＴ電極の電極指間の領域に電極指の厚みよりも薄い誘電体膜が形成されているので、従来の弾性表面波装置に比べて弾性表面波の音速を高めることができる。そのため、ＩＤＴの電極指ピッチを大きくすることができ、波長により規格化された電極膜厚が同じであっても、電極の膜厚の絶対値を大きくすることができる。従って、電極の抵抗損失を小さくすることができる。また、電極指ピッチを大きくすることができるので、耐サージ性や耐電力性を高めることができる。【００１７】
さらに、ＩＤＴ電極の膜厚を増大したとしても、誘電体膜の一部が電極指の側面を覆っているため、反射係数を適度な大きさとすることが可能となる。従って、設計の自由度を高めることができ、かつ反射係数不足によるリップルを抑制することができる。【００１８】
加えて、前記誘電体膜の形成により、ＩＤＴ電極の膜厚を厚くした場合であっても、弾性表面波の圧電基板表面へのエネルギー集中度を高めることができる。そのため、ＩＤＴ電極の膜厚を厚くした場合であっても、伝搬損失を低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１（ａ），（ｂ）は、本発明の第１の実施形態の弾性表面波装置の要部を示す部分切欠拡大正面断面図及び平面図である。
【図２】図２は、第１の実施形態のＩＤＴ電極であるＡｌ膜の規格化膜厚（ｈ／λ）（％）と、ＳｉＯ２膜の規格化膜厚と弾性表面波の音速との関係を示す図である。
【図３】図３は、第１の実施形態のＩＤＴ電極であるＡｌ膜の規格化膜厚（ｈ／λ）（％）と、ＳｉＯ２膜の規格化膜厚と電極指１本あたりの反射係数との関係を示す図である。
【図４】図４は、第１の実施形態のＩＤＴ電極であるＡｌ膜の規格化膜厚（ｈ／λ）（％）と、ＳｉＯ２膜の規格化膜厚と基板表面から１波長の深さに閉じこもる表面波エネルギーの割合（％）との関係を示す図である。
【図５】図５は、第１の実施形態において、ＬｉＴａＯ３基板のオイラー角（０°，θ，０°）のθと、ＳｉＯ２膜の規格化膜厚と、Ａｌ膜の規格化膜厚と、基板表面から１波長の深さに閉じこもる表面波エネルギーの割合（％）との関係を示す図である。
【図６】図６は、第２の実施形態のＩＤＴ電極であるＡｌ膜の規格化膜厚（ｈ／λ）（％）と、ＳｉＮ膜の規格化膜厚と弾性表面波の音速との関係を示す図である。
【図７】図７は、第２の実施形態のＩＤＴ電極であるＡｌ膜の規格化膜厚（ｈ／λ）（％）と、ＳｉＮ膜の規格化膜厚と電極指１本あたりの反射係数との関係を示す図である。
【図８】図８は、第２の実施形態のＩＤＴ電極であるＡｌ膜の規格化膜厚（ｈ／λ）（％）と、ＳｉＮ膜の規格化膜厚と基板表面から１波長の深さに閉じこもる表面波エネルギーの割合（％）との関係を示す図である。
【図９】図９は、第３の実施形態のＩＤＴ電極であるＡｌ膜の規格化膜厚（ｈ／λ）（％）と、ＳｉＣ膜の規格化膜厚と弾性表面波の音速との関係を示す図である。
【図１０】図１０は、第３の実施形態のＩＤＴ電極であるＡｌ膜の規格化膜厚（ｈ／λ）（％）と、ＳｉＣ膜の規格化膜厚と電極指１本あたりの反射係数との関係を示す図である。
【図１１】図１１は、第３の実施形態のＩＤＴ電極であるＡｌ膜の規格化膜厚（ｈ／λ）（％）と、ＳｉＣ膜の規格化膜厚と基板表面から１波長の深さに閉じこもる表面波エネルギーの割合（％）との関係を示す図である。
【図１２】図１２は、第４の実施形態のＩＤＴ電極であるＡｌ膜の規格化膜厚（ｈ／λ）（％）と、Ａｌ２Ｏ３膜の規格化膜厚と弾性表面波の音速との関係を示す図である。
【図１３】図１３は、第４の実施形態のＩＤＴ電極であるＡｌ膜の規格化膜厚（ｈ／λ）（％）と、Ａｌ２Ｏ３膜の規格化膜厚と電極指１本あたりの反射係数との関係を示す図である。
【図１４】図１４は、第４の実施形態のＩＤＴ電極であるＡｌ膜の規格化膜厚（ｈ／λ）（％）と、Ａｌ２Ｏ３膜の規格化膜厚と基板表面から１波長の深さに閉じこもる表面波エネルギーの割合（％）との関係を示す図である。
【図１５】図１５は、従来の弾性表面波装置において、圧電基板の回転角と伝搬損失との関係を示す図である。
【図１６】図１６は、従来の弾性表面波装置における電極の規格化膜厚（ｈ／λ）と伝搬損失とＬｉＴａＯ３の回転角（カット角）との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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。
【００２１】
図１（ａ）及び（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る弾性表面波装置の要部を示す部分切欠正面断面図及び平面図である。
【００２２】
弾性表面波装置１は、ＬｉＴａＯ３基板からなる圧電基板２を有する。圧電基板２は、対向し合う第１の主面２ａ及び第２の主面２ｂを有する。第１の主面２ａ上に、ＩＤＴ電極３〜５が弾性表面波伝搬方向に沿って配置されている。ＩＤＴ電極４を例にとると、ＩＤＴ電極４は、複数本の電極指を有する櫛歯電極４ａと、複数本の電極指を有する櫛歯電極４ｂとを有する。櫛歯電極４ａの複数本の電極指と、櫛歯電極４ｂの複数本の電極指とが互いに間挿し合っている。
【００２３】
図１（ａ）では、ＩＤＴ電極４の櫛歯電極４ａの電極指６と、櫛歯電極４ｂの電極指７とが間挿し合う部分が拡大して示されている。
【００２４】
他方、ＩＤＴ電極３〜５が設けられている領域の弾性表面波が伝搬方向両側には、反射器８，９が配置されている。ＩＤＴ電極３〜５及び反射器８，９により、縦結合共振子型の弾性表面波フィルタが構成されている。
【００２５】
本実施形態では、図１（ａ）に示すように、電極指６と電極指７との間のギャップに誘電体膜１０が形成されている。誘電体膜１０は、反射器８，９が設けられている部分においても、反射器の電極指間のギャップに設けられている。
本明細書においては、電極指間の領域を上記のようにギャップと呼ぶ。
【００２６】
本実施形態では、IＤＴ電極３〜５及び反射器８，９以外の圧電基板２上のすべての領域を覆うように誘電体膜１０が形成されている。しかし、誘電体膜１０は、圧電基板２の上面の内少なくともＩＤＴ電極３〜５及び反射器８，９が設けられている領域において、ＩＤＴ電極３〜５及び反射器８，９上以外の部分に設けられてもよい。
【００２７】
さらに、誘電体膜１０は、ＩＤＴ電極３〜５の電極指間のギャップに設けられており、ＩＤＴ電極の電極指の上面を覆わないように形成されておれば、その形成領域は特に限定されない。すなわち、ＩＤＴ電極３〜５が設けられている領域の外側に誘電体膜１０は必ずしも形成されずともよい。言い換えれば、誘電体膜１０は、ＩＤＴ電極の電極指の表面を覆わずに、圧電基板２の第１の主面２ａ上において、少なくともＩＤＴ電極３〜５の電極指間の領域を覆うように形成されておればよい。
【００２８】
反射器８，９の電極膜厚は、ＩＤＴ電極３〜５の電極膜厚と等しくされており、他方、誘電体膜１０の厚みは、電極指６，７の厚みよりも薄くされている。
【００２９】
上記ＩＤＴ電極３〜５及び反射器８，９を形成するための電極材料としては、本実施形態では、Ａｌが用いられている。もっとも、Ａｌを主体とする合金が用いられてもよい。あるいは、ＩＤＴ電極３〜５及び反射器８，９は、複数の電極膜を積層した積層電極膜により形成されていてもよい。この場合、複数の電極膜の内、ＡｌまたはＡｌを主体とする合金からなる１以上の電極膜が積層電極膜において主たる部分として含まれていることが望ましい。
【００３０】
上記Ａｌを主体とする合金としては、ＡｌＣｕ合金やＡｌＭｇ合金などを上げることができる。
【００３１】
複数の電極膜を積層した積層電極膜において、ＡｌまたはＡｌ合金以外の金属からなる電極膜としては、密着性を高めるためのＴｉ膜、Ｎｉ膜またはＣｕ膜などを挙げることができる。
【００３２】
上記誘電体膜１０は、本実施形態では、ＳｉＯ２からなるが、ＳｉＯ２以外の酸化ケイ素により形成されてもよい。さらに、酸化ケイ素以外の誘電体材料、後述の変形例のように、例えば、ＳｉＮ、ＳｉＣまたはＡｌ２Ｏ３などの様々な誘電体により誘電体膜１０を形成してもよい。
【００３３】
本実施形態の特徴は、上記誘電体膜１０が設けられているため、（ａ）従来の弾性表面波装置に比べて弾性表面波の音速を高めることができ、（ｂ）電極膜厚を厚くしたとしても、反射係数が大きくなりすぎず、反射係数が適度な大きさとされ、（ｃ）さらに、電極膜厚を厚くしても、弾性表面波の圧電基板表面へのエネルギー集中度の低下が生じ難く、伝搬損失を低減することができることにある。これを、具体的な実験例に基づき説明する。
【００３４】
（第１の実施形態）
第１の実施形態では、オイラー角（０°，１３２°，０°）のＬｉＴａＯ３基板からなる圧電基板２を用いた。この圧電基板２上に、ＡｌからなるＩＤＴ電極３〜５及び反射器８，９を形成した。ＩＤＴ電極３〜５及び反射器８，９の電極膜厚及び誘電体膜１０の厚みを種々異ならせ、数種の弾性表面波装置を形成した。電極膜厚及び誘電体膜１０の厚みは、いずれも、弾性表面波の波長をλとしたときに、λに対する割合ｈ／λである規格化膜厚で示した。なお、ｈは厚みを示す。規格化膜厚は適宜１００×ｈ／λ（％）で示した。具体的には、電極規格化膜厚は、７％、８％、９％、１０％、１１％、１２％、１３％、１４％、１５％、１６％、１７％または１８％とし、ＳｉＯ２からなる誘電体膜１０の規格化膜厚は０％、１％、２％、３％、４％または５％とした。ＩＤＴ電極の電極指の対数は６８とした。弾性表面波の波長λは２μｍとした。
【００３５】
なお、ＳｉＯ２膜の規格化膜厚が０％は、誘電体膜を有しない従来例に相当する。
【００３６】
上記のようにして得られた複数の弾性表面波装置のＩＤＴ電極としてのＡｌ膜の規格化膜厚と、弾性表面波の音速との関係を図２に、Ａｌ膜の規格化膜厚と電極指１本あたりの反射係数との関係を図３に、Ａｌ膜の規格化膜厚と圧電基板表面から１波長の深さに閉じこもるエネルギーの割合との関係を図４に示す。
【００３７】
図２から明らかなように、ＩＤＴ電極の電極膜であるＡｌ膜の規格化膜厚の如何に関わらず、ＳｉＯ２からなる誘電体膜１０が形成されている場合には、誘電体膜１０の厚みが厚いほど、音速が高められていることがわかる。すなわち、所望の周波数に対して必要な電極指ピッチを大きくすることができることがわかる。そのため、誘電体膜１０の形成により抵抗損失を小さくすることができる。また、電極指ピッチが大きくなるため、耐電力性も高められる。
【００３８】
他方、図３から明らかなように、Ａｌ膜の膜厚が増加するにつれて、反射係数は高くなっている。反射係数が小さいと、周波数特性上に所望でないリップルが生じる。もっとも、反射係数が大きすぎると、ＩＤＴ電極内で表面波が閉じ籠もり反射器まで伝搬しないため、ＩＤＴ電極の設計の自由度が小さくなる。
【００３９】
また、縦結合共振子型弾性表面波フィルタでは、反射係数が大きくなりすぎると、通過帯域低周波側における急峻性が悪化する。そのため、反射係数は適度な大きさであることが望ましい。
【００４０】
上記誘電体膜１０を有しない従来の弾性表面波装置では、Ａｌ膜の規格化膜厚は１０％付近とされているのが普通である。この場合の反射係数は、０．１程度である。従って、反射係数が０．１程度であれば、従来の設計技術を活用することができ、望ましい。
【００４１】
図３から明らかなように、反射係数の大きさは、誘電体膜１０の厚みによっても変化すること、並びに、誘電体膜の厚みが厚くなるほど、反射係数が小さくなっていくことがわかる。これは、電極指６，７の一部が誘電体膜１０に埋まることとなり、それによって誘電体膜１０の厚みが増加すると反射係数が小さくなっていくためと考えられる。
【００４２】
従って、本実施形態のように、電極膜厚すなわちＡｌ膜の規格化膜厚を厚くした場合であっても、誘電体膜１０を有しない構造に比べて、反射係数を抑えることができる。すなわち、反射係数を適度な値に設定することができる。従って、設計の自由度を高めることができ、かつ所望でないリップルを抑制することができる。
【００４３】
他方、図４の縦軸は、前述した通り、圧電基板の表面から１波長分の深さに閉じ籠もる表面波のエネルギーの割合Ａを示す。このエネルギー割合Ａは、Ａ＝Ｂ／Ｃ（％）で求めた値である。ここで、Ａ＝基板表面から１波長の深さに閉じこもるエネルギーの割合であり、Ｂ＝基板表面から１波長の深さに閉じこもるエネルギー、Ｃ＝表面波の全エネルギーであり、これらは有限要素法によって計算により求めたものである。
【００４４】
割合Ａは、圧電基板表面への表面波のエネルギーの集中の程度を示し、Ａ（％）が高いほど、表面への集中度が高いことを意味し、基板深さ方向への漏洩成分が小さいことを意味する。
【００４５】
図４から明らかなように、Ａｌ膜の規格化膜厚を厚くしていった場合、誘電体膜１０を有しない従来例では、Ａｌ膜の規格化膜厚が１０％程度において、割合Ａがピークを示し、それよりもＡｌ膜の規格化膜厚が厚くなると、急激にエネルギー集中度合Ａが低下している。従って、従来、Ａｌ膜の規格化膜厚が１０％程度とされているのが普通であった。
【００４６】
そして、誘電体膜１０を有しない従来例の構造では、Ａｌ膜の規格化膜厚が１１％から１６％と増大するにつれて、エネルギーの割合Ａが急速に小さくなり、漏洩成分が大きくなることがわかる。すなわち、伝搬損失が大きくなっていくことがわかる。
【００４７】
これに対して、本発明の実施例に相当する、誘電体膜としてのＳｉＯ２膜を形成した構造では、Ａｌの規格化膜厚が１０％を越えて高められたとしても、エネルギーの集中度合いを示す割合Ａはさほど低下しないことがわかる。従って、電極膜厚を厚くしたとしても、伝搬損失の低減が小さくなり、伝搬損失の低減と抵抗損失の抑制とを両立し得ることがわかる。よって、より一層低損失の弾性表面波装置を提供することができる。
【００４８】
なお、図４では、オイラー角のθが１３２°、言い換えればカット角が４２°であるＬｉＴａＯ３基板を用いたが、他のカット角のＬｉＴａＯ３を用いた場合においても同様の結果が得られる。これを図５に示す。
【００４９】
図５の横軸は、オイラー角（０°，θ，０°）のθを示し、縦軸は図４と同様に、基板表面から１波長の深さに閉じこもるエネルギーの割合（％）を示す。
【００５０】
図５から明らかなよう、オイラー角のθが１２０°〜１４０°の範囲内であれば、ＳｉＯ２膜を形成した構造において、基板表面へのエネルギーの集中度が電極膜厚を厚くしたとしても、さほど劣化しないことがわかる。
【００５１】
特に、基板深さ方向の１波長以内に９５％以上の割合のエネルギーが閉じこもるので、θは、より好ましくは、１２６°〜１４０°である。
【００５２】
第１の実施形態では、図２〜図４から明らかなように、圧電基板表面から１波長の深さ以内に９０％以上の表面波エネルギーが閉じこもる条件はＳｉＯ２膜の規格化膜厚に応じて、以下の通りである。
【００５３】
ＳｉＯ２膜の規格化膜厚が１％の場合、Ａｌ膜の規格化膜厚＝８％以上、１８％以下。
ＳｉＯ２膜の規格化膜厚が２％の場合、Ａｌ膜の規格化膜厚＝８％以上、１８％以下。
ＳｉＯ２膜の規格化膜厚が３％の場合、Ａｌ膜の規格化膜厚＝８％以上、１８％以下。
ＳｉＯ２膜の規格化膜厚が４％の場合、Ａｌ膜の規格化膜厚＝８％以上、１８％以下。
ＳｉＯ２膜の規格化膜厚が５％の場合、Ａｌ膜の規格化膜厚＝８％以上、１８％以下。
【００５４】
すなわち、ＳｉＯ２の規格化膜厚が１〜５％のいずれの場合においても、Ａｌ膜の規格化膜厚は、８％以上、１８％以下であることが好ましい。
【００５５】
１８％を越えると、Ａｌ膜の膜厚が厚くなりすぎ、製造が困難となる。逆に、８％未満では、圧電基板表面から１波長の深さに９０％以上の弾性表面波のエネルギーが閉じこもり難い。
【００５６】
（第２の実施形態）
第１の実施形態では、誘電体膜１０がＳｉＯ２で形成されていたが、第２の実施形態は、誘電体膜１０がＳｉＮ膜からなることを除いては、第１の実施形態と同様とされている。
【００５７】
ＳｉＮからなる誘電体膜１０の規格化膜厚を１％、２％、３％、４％または５％とし、第１の実施形態と同様に、Ａｌ膜の規格化膜厚が種々異ならされた複数の弾性表面波装置を作製した。
【００５８】
図６は、Ａｌ膜の規格化膜厚と、ＳｉＮ膜の規格化膜厚と、弾性表面波の音速との関係を示し、図７は、Ａｌ膜の規格化膜厚及びＳｉＮ膜の規格化膜厚と電極指１本あたりの反射係数との関係を示し、図８は、Ａｌ膜の規格化膜厚及びＳｉＮ膜の規格化膜厚と、基板表面から１波長の深さに閉じこもるエネルギーの割合（％）との関係を示す。すなわち、図６〜図８は、図２〜図４に相当する図である。
【００５９】
図６から明らかなように、ＳｉＮ膜を用いた場合も、第１の実施形態の場合と同様に、誘電体膜を有しない従来の弾性表面波装置に比べて音速を高め得ることがわかる。また、ＳｉＮ膜の膜厚が厚いほど、音速が高められていることがわかる。
【００６０】
なお、ＳＨ成分の音速は、ＬｉＴａＯ３は４２２７ｍ／秒であるのに対し、ＳｉＮは５８７８ｍ／秒と、ＬｉＴａＯ３よりも高音速である。
【００６１】
図７から明らかなように、ＳｉＮ膜が誘電体膜１０として形成されている第２の実施形態においても、電極指１本あたりの反射係数は従来例よりも小さくなる。また、ＳｉＮ膜の規格化膜厚が厚くなるにつれて、当然のことながら、反射係数が低くなることがわかる。
【００６２】
さらに、図８から明らかなように、ＳｉＮ膜の形成により、基板表面から１波長の深さに閉じこもるエネルギーの割合Ａがピークを示す電極膜厚は、従来例の場合の電極膜厚＝１０％よりも電極膜厚が厚い側にシフトしていることがわかる。従って、電極膜厚を従来例よりも厚くすることができ、それによって、伝搬損失の低減と、抵抗損失の抑制とを両立し得ることがわかる。
【００６３】
よって、第２の実施形態においても、従来の弾性表面波装置よりも、より一層伝搬損失を低減することができる。
【００６４】
誘電体膜１０がＳｉＮである場合、図６〜８から明らかなように、圧電基板表面から１波長の深さ以内に９０％以上の表面波エネルギーが閉じこもる条件は以下の通りである。
【００６５】
ＳｉＮの規格化膜厚が１％のとき、Ａｌ膜の規格化膜厚は８％以上、１５％以下。
ＳｉＮの規格化膜厚が２％のとき、Ａｌ膜の規格化膜厚は８．５％以上、１７％以下。
ＳｉＮの規格化膜厚が３％のとき、Ａｌ膜の規格化膜厚は１０．５％以上、１８％以下。
ＳｉＮの規格化膜厚が４％のとき、Ａｌ膜の規格化膜厚は１２％以上、１８％以下。
ＳｉＮの規格化膜厚が５％のとき、Ａｌ膜の規格化膜厚は１３．５％以上、１８％以下。
【００６６】
（第３の実施形態）
第１の実施形態では、誘電体膜１０がＳｉＯ２で形成されていたが、第３の実施形態は、誘電体膜１０がＳｉＣ膜からなることを除いては、第１の実施形態と同様とされている。
【００６７】
ＳｉＣからなる誘電体膜１０の規格化膜厚を１％、２％、３％、４％または５％とし、第１の実施形態と同様に、Ａｌの規格化膜厚が種々異ならされた複数の弾性表面波装置を作製した。
【００６８】
図９は、Ａｌ膜の規格化膜厚と、ＳｉＣ膜の規格化膜厚と、弾性表面波の音速との関係を示し、図１０は、Ａｌ膜の規格化膜厚及びＳｉＣ膜の規格化膜厚と電極指１本あたりの反射係数との関係を示し、図１１は、Ａｌ膜の規格化膜厚及びＳｉＣ膜の規格化膜厚と、基板表面から１波長の深さに閉じこもるエネルギーの割合（％）との関係を示す。すなわち、図９〜図１１は、図２〜図４に相当する図である。
【００６９】
図９から明らかなように、ＳｉＣ膜を用いた場合も、第１の実施形態の場合と同様に、誘電体膜を有しない従来の弾性表面波装置に比べて音速を高め得ることがわかる。また、ＳｉＣ膜の膜厚が厚いほど、音速が高められていることがわかる。
【００７０】
なお、ＳＨ成分の音速は、ＬｉＴａＯ３基板は４２２７ｍ／秒であるのに対し、ＳｉＣは７６０３ｍ／秒と、ＬｉＴａＯ３基板よりも高音速である。
【００７１】
図１０から明らかなように、ＳｉＣ膜が誘電体膜１０として形成されている第３の実施形態においても、電極指１本あたりの反射係数は、従来例よりも小さくされている。またＳｉＣ膜の規格化膜厚が厚くなるにつれて、反射係数が低いことがわかる。さらに、図１１から明らかなように、ＳｉＣ膜の形成により、基板表面から１波長の深さに閉じこもるエネルギーの割合Ａがピークを示す電極膜厚が、従来例における電極膜厚＝１０％よりも電極膜厚が厚い側にシフトしていることがわかる。従って、電極膜厚を従来例よりも厚くすることができ、それによって、伝搬損失の低減と、抵抗損失の抑制とを両立し得ることがわかる。
【００７２】
よって、第３の実施形態においても、従来の弾性表面波装置よりも、より一層損失を低減することができる。
【００７３】
図９〜１１から明らかなように誘電体膜１０がＳｉＣからなる場合、圧電基板表面から１波長の深さ以内に弾性表面波エネルギーの９０％以上が閉じこもるのは以下の電極膜厚の場合である。
【００７４】
ＳｉＣの規格化膜厚が１％のときは、Ａｌ膜の規格化膜厚は８．５％以上、１５．５％以下。
【００７５】
ＳｉＣの規格化膜厚が２％のときは、Ａｌ膜の規格化膜厚は１０％以上、１８％以下。
ＳｉＣの規格化膜厚が３％のときは、Ａｌ膜の規格化膜厚は１１％以上、１８％以下。
ＳｉＣの規格化膜厚が４％のときは、Ａｌ膜の規格化膜厚は１３％以上、１８％以下。
ＳｉＣの規格化膜厚が５％のときは、Ａｌ膜の規格化膜厚は１４．５％以上、１８％以下。
【００７６】
（第４の実施形態）
第１の実施形態では、誘電体膜１０がＳｉＯ２で形成されていたが、第３の実施形態は、誘電体膜１０がＡｌ２Ｏ３膜からなることを除いては、第１の実施形態と同様とされている。
【００７７】
Ａｌ２Ｏ３からなる誘電体膜１０の規格化膜厚を１、２、３、４または５％とし、第１の実施形態と同様に、Ａｌの規格化膜厚が種々異ならされた複数の弾性表面波装置を作製した。
【００７８】
図１２は、Ａｌ膜の規格化膜厚と、Ａｌ２Ｏ３膜の規格化膜厚と、弾性表面波の音速との関係を示し、図１３は、Ａｌ膜の規格化膜厚及びＡｌ２Ｏ３膜の規格化膜厚と電極指１本あたりの反射係数との関係を示し、図１４は、Ａｌ膜の規格化膜厚及びＡｌ２Ｏ３膜の規格化膜厚と、基板表面から１波長の深さに閉じこもるエネルギーの割合（％）との関係を示す。すなわち、図１２〜図１４は、図２〜図４に相当する図である。
【００７９】
図１２から明らかなように、Ａｌ２Ｏ３膜を用いた場合も、第１の実施形態の場合と同様に、誘電体膜を有しない従来の弾性表面波装置に比べて音速を高め得ることがわかる。また、Ａｌ２Ｏ３膜の膜厚が厚くなるほど、音速を高めることがわかる。
【００８０】
なお、ＳＨ成分の音速は、ＬｉＴａＯ３基板は４２２７ｍ／秒であるのに対し、Ａｌ２Ｏ３は６０７７ｍ／秒と、ＬｉＴａＯ３基板よりも高音速である。
【００８１】
図１３から明らかなように、Ａｌ２Ｏ３膜が誘電体膜１０として形成されている第３の実施形態においても、電極指１本あたりの反射係数は、従来例よりも小さくされている。またＡｌ２Ｏ３膜の規格化膜厚が厚くなるにつれて、反射係数が低いことがわかる。さらに、図１４から明らかなように、Ａｌ２Ｏ３膜の形成により、基板表面から１波長の深さに閉じこもるエネルギーの割合Ａがピークを示す電極膜厚が、従来例における電極膜厚＝１０％よりも電極膜厚が厚い側にシフトしていることがわかる。従って、電極膜厚を従来例よりも厚くすることができ、それによって、伝搬損失の低減と、抵抗損失の抑制とを両立し得ることがわかる。
【００８２】
よって、第４の実施形態においても、従来の弾性表面波装置よりも、より一層伝搬損失を低減することができる。
【００８３】
図１２〜１４から明らかなように、誘電体膜がＡｌ２Ｏ３膜の場合、圧電基板表面から１波長の深さ以内に９０％以上の弾性表面波エネルギーが閉じこもるのは、以下の電極膜厚の場合である。
【００８４】
Ａｌ２Ｏ３が１％の場合には、Ａｌ膜の規格化膜厚は９．５％以上、１５．５％以下。
Ａｌ２Ｏ３が２％の場合には、Ａｌ膜の規格化膜厚は１１．５％以上、１５．５％以下。
Ａｌ２Ｏ３が３％の場合には、Ａｌ膜の規格化膜厚は１３％以上、１８％以下。
Ａｌ２Ｏ３が４％の場合には、Ａｌ膜の規格化膜厚は１４％以上、１８％以下。
Ａｌ２Ｏ３が５％の場合には、Ａｌ膜の規格化膜厚は１４．５％以上、１８％以下。
【００８５】
上述した第１〜第４の実施形態から明らかなように、電極指の厚みよりも薄い誘電体膜を、電極指間の領域に設けられているギャップに形成することにより、音速を高めることができ、電極指１本あたりの反射係数を適度な値とすることができ、さらにＡｌからなる電極の膜厚を厚くしても、弾性表面波の基板表面へのエネルギー集中度の低下が生じ難いことがわかる。反射係数が抑制されるのは、前述した通り、電極指の一部が誘電体膜に埋まり、電極指側面の反射に寄与する面積が小さくなるためと考えられる。もっとも、弾性表面波の音速が大きくなる理由、並びに、Ａｌ膜の膜厚を厚くしても、圧電基板表面へのエネルギー集中度の低下が生じ難い理由については必ずしも明確ではないが、第１〜第４の実施形態の実験例により裏付けられる。
【００８６】
そして、本発明では、上記の通り、弾性表面波の音速を高めることができるので、電極指ピッチを大きくすることができる。従って、弾性表面波の波長で規格化した電極膜厚が同じ場合であっても、電極の実際の厚みは大きくなるため、抵抗損失を小さくでき、さらに耐サージ性や耐電力性を高めることができる。
【００８７】
また、反射係数が適度な値に抑制されるので、反射係数不足によるリップルが生じ難いだけでなく、設計の自由度を高めることができる。加えて、電極膜厚を厚くしても、基板表面への弾性表面波のエネルギー集中度の低下が生じ難いので、電極膜厚を厚くしたとしても、伝搬損失を小さくすることができる。
【００８８】
なお、上述してきた実施形態では、上記誘電体膜は、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、ＳｉＣまたはＡｌ２Ｏ３により形成されていたが、他の酸化ケイ素、窒化ケイ素、炭化ケイ素または酸化アルミにより形成されてもよい。さらに、これら以外のＡｌＮやＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）などにより誘電体膜を形成してもよい。
【００８９】
従って、上記誘電体膜１０は、酸化ケイ素、窒化ケイ素、炭化ケイ素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム及びＤＬＣからなる群から選択された１種の誘電体からなることが好ましい。
【００９０】
好ましくは、誘電体膜１０の弾性表面波の波長λで規格化してなる規格化膜厚は、１％〜５％の範囲とされる。その場合には、上記各実施形態から明らかなように、本発明の効果をより一層高めることができる。なお、誘電体膜の厚みが１％未満では、従来例と同様に、高周波化を図ると、抵抗損失が増大し、耐電力性が低下し、さらに伝搬損失が低下するおそれがある。誘電体膜１０の厚みが５％を越えると、反射係数の増大は抑制し得るものの膜応力の増加によるウエハの反りが顕著となり、歩留りが悪くなるおそれがある。
【００９１】
なお、本発明では、上記電極指の上面には誘電体膜１０が形成されていないことが必要である。それによって、前述のように、電極膜厚を厚くした場合にも、損失の低減を果たすことができる。もっとも、耐湿性や耐汚染性を高めるために、誘電体膜１０及び電極指６，７の表面を覆うように、図１（ａ）で一点鎖線で示す保護膜１１を形成してもよい。このような保護膜を形成する絶縁性材料としては、例えば、ポリイミドなどの合成樹脂、ガラスなどのアモルファスなどを挙げることができ、これらの保護膜材料は、上記誘電体膜１０とは異なる材料である。なお、保護膜を形成する絶縁材料としては、酸化膜や窒化膜などの無機材料からなる膜であってもよく、さらに誘電体膜１０と同じ材料であってもよい。このような保護膜の膜厚は誘電体膜１０よりもかなり薄い膜であり、例えば０．０
２μｍ程度である。
【００９２】
保護膜１１は、少なくともＩＤＴ電極３〜５及び反射器８，９が設けられている領域において、設けられておればよい。
【００９３】
また、周波数調整を図るために、誘電体膜１０及び電極指６，７の上面を覆うように絶縁膜を形成してもよい。このような絶縁膜は、周波数調整を図るために形成されるものであり、電極指の上面に至り、電極指上にダンピング効果を与えるものであるため、上記誘電体膜１０とは異なるものである。なお、上記周波数調整用の絶縁膜については、上記保護膜１１と同様に形成することができ、また同様の材料で形成することができる。
【符号の説明】
【００９４】
１…弾性表面波装置
２…圧電基板
２ａ…第１の主面
２ｂ…第２の主面
３〜５…ＩＤＴ電極
４ａ…櫛歯電極
４ｂ…櫛歯電極
６，７…電極指
８，９…反射器
１０…誘電体膜
１１…保護膜
【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】
2010100967.tif 000007
【図６】
2010100967.tif 000008
【図７】
2010100967.tif 000009
【図８】
2010100967.tif 000010
【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】
2010100967.tif 000015
【図１４】
2010100967.tif 000016
【図１５】
2010100967.tif 000017
【図１６】
2010100967.tif 000018
【国際調査報告】
2010100967.tif 000019
2010100967.tif 000020
2010100967.tif 000021
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