(57)【要約】  三媒質構造を有し、所望でない横モードリップルを抑圧することが可能とされている弾性境界波装置を提供する。  ＬｉＴａＯ３単結晶からなる圧電基板と、前記圧電基板上に積層されており、誘電体からなる第１の媒質層と、前記第１の媒質上に積層されており、第１の媒質層を形成している前記誘電体とは音速が異なる誘電体からなる第２の媒質層と、前記圧電基板と前記第１の媒質層との境界に配置された少なくとも１つのインターデジタル電極とを備え、前記第１の媒質層の膜厚Ｈ、前記インターデジタル電極の膜厚をｈ、インターデジタル電極における電極指の周期をλ、インターデジタル電極を形成している金属の密度のＡｕの密度に対する比をａとしたときに、第１の媒質層の音速がＬｉＴａＯ３の音速よりも遅く、第２の媒質層の音速がＬｉＴａＯ３の音速よりも早く、（ｈ／λ）×ａ≦０．０５とされている弾性境界波装置。
2009133655.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬｉＴａＯ３単結晶からなる圧電基板と、
前記圧電基板上に積層されており、誘電体からなる第１の媒質層と、
前記第１の媒質層上に積層されており、第１の媒質層を形成している前記誘電体とは音速が異なる誘電体からなる第２の媒質層と、
前記圧電基板と前記第１の媒質層との境界に配置された少なくとも１つのインターデジタル電極とを備え、
前記第１の媒質層の膜厚Ｈ、前記インターデジタル電極の膜厚をｈ、インターデジタル電極における電極指の周期をλ、インターデジタル電極を形成している金属の密度のＡｕの密度に対する比をａとしたときに、第１の媒質層の音速がＬｉＴａＯ３の音速よりも遅く、第２の媒質層の音速がＬｉＴａＯ３の音速よりも早く、（ｈ／λ）×ａ≦０．０５とされていることを特徴とする、弾性境界波装置。
【請求項２】
前記第１の媒質層を形成している前記誘電体が、ＳｉＯ２を主体とする、請求項１に記載の弾性境界波装置。
【請求項３】
前記第２の媒質層を形成している前記誘電体が、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、ＡｌＮ、ＡｌＯ、Ｓｉ、ＳｉＣ、ダイヤモンドライクカーボン及びポリシリコンからなる群から選択された１種の材料を主体とする、請求項１または２に記載の弾性境界波装置。
【請求項４】
前記ＬｉＴａＯ３のオイラー角を（０°±５°，θ，０°±２５°）とした場合、Ｈ／λ及びθの値に対し、インターデジタル電極の規格化膜厚（ｈ／λ）×ａが、下記の表１〜表１０の範囲にある、請求項１〜３のいずれか１項に記載の弾性境界波装置。
【表１】
2009133655.tif 000045
【表２】
2009133655.tif 000046
【表３】
2009133655.tif 000047
【表４】
2009133655.tif 000048
【表５】
2009133655.tif 000049
【表６】
2009133655.tif 000050
【表７】
2009133655.tif 000051
【表８】
2009133655.tif 000052
【表９】
2009133655.tif 000053
【表１０】
2009133655.tif 000054
【請求項５】
前記ＬｉＴａＯ３のオイラー角を（０°±５°，θ，０°±２５°）とした場合、Ｈ／λ及びθの値に対し、インターデジタル電極の規格化膜厚（ｈ／λ）×ａが、下記の表１１〜表２０の範囲にある、請求項１〜３のいずれか１項に記載の弾性境界波装置。
【表１１】
2009133655.tif 000055
【表１２】
2009133655.tif 000056
【表１３】
2009133655.tif 000057
【表１４】
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【表１５】
2009133655.tif 000059
【表１６】
2009133655.tif 000060
【表１７】
2009133655.tif 000061
【表１８】
2009133655.tif 000062
【表１９】
2009133655.tif 000063
【表２０】
2009133655.tif 000064
【請求項６】
前記ＬｉＴａＯ３のオイラー角が、下記の式（Ａ）により、弾性境界波特性が実質上等価であるオイラー角とされている、請求項４または５に記載の弾性境界波装置。
式（Ａ）
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）
【請求項７】
前記インターデジタル電極がＰｔを主体とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の弾性境界波装置。
【請求項８】
前記インターデジタル電極が、第１の媒質層側に設けられたＡｌ膜と、前記圧電基板側に設けられたＰｔ膜とを備え、Ｐｔ膜及びＡｌ膜を主体とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の弾性境界波装置。
【請求項９】
前記インターデジタル電極が、前記第１の媒質層側に設けられたＰｔ膜と、前記圧電基板側に設けられたＡｌ膜とを有し、Ｐｔ膜及びＡｌ膜を主体とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の弾性境界波装置。
【請求項１０】
前記インターデジタル電極が、複数の金属膜を積層した積層金属膜からなり、該積層金属膜の内、前記圧電基板に接する層、前記第１の媒質層に接する層、及び金属膜間の層の少なくとも１箇所に、Ｔｉ、Ｎｉ及びＮｉＣｒからなる群から選択された少なくとも１種の金属からなる金属膜を有する、請求項１〜９のいずれか１項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、例えば共振子やフィルタなどに用いられる弾性境界波装置に関し、より詳細には、ＬｉＴａＯ３からなる圧電基板上に、第１，第２の媒質層が積層された三媒質構造の弾性境界波装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、弾性表面波装置に代わり、弾性境界波装置が注目されている。弾性境界波装置では、空洞を有するパッケージを必要としない。そのため、弾性境界波装置を用いることにより、共振子やフィルタの小型化を図ることができる。【０００３】
下記の特許文献１には、弾性境界波装置の一例として、圧電基板上に、第１，第２の媒質層が積層された、三媒質構造の弾性境界波装置が開示されている。図３１に示すように、ここでは、圧電基板１００１上にインターデジタル電極（図示せず）が形成されており、該圧電基板１００１上に、多結晶酸化ケイ素膜が第１の媒質層１００２として積層され、第２の媒質層１００３として多結晶ケイ素膜が積層されている。ＩＤＴ電極は、上記圧電基板と多結晶酸化ケイ素膜との界面に配置されている。【０００４】
多結晶ケイ素膜の形成により、ＩＤＴ電極で励振される弾性境界波のエネルギーが、図３１に示すように、多結晶酸化ケイ素膜からなる第１の媒質層１００２に閉じ込めることができるとされている。【０００５】
また、多結晶ケイ素膜の膜質が劣化した場合であっても、電気特性の劣化が生じ難いこと、並びに多結晶酸化ケイ素膜及び多結晶ケイ素膜によりＩＤＴ電極が保護されるため、信頼性が高められるとされている。さらに、三媒質構造を利用することにより、高周波化を進めることができるとされている。
【特許文献１】ＷＯ９８／５２２７９
【発明の開示】
【０００６】
特許文献１では、ＩＤＴ電極の膜厚による特性の変化等については特に言及されていない。しかしながら、特許文献１に記載のような従来の弾性境界波装置において、ＩＤＴ電極の膜厚を厚くした場合や、密度の大きい金属からなるＩＤＴ電極を形成した場合には、所望でない横モードリップルが励振されることがわかった。また、特許文献１に記載のようなＬｉＴａＯ３を用いた三媒質構造において、良好な特性が得られる構成は具体的には明らかではなかった。
【０００７】
本発明の目的は、上述した従来技術の現状に鑑み、ＬｉＴａＯ３単結晶からなる圧電基板を用いた三媒質構造の弾性境界波装置であって、周波数特性上に現れる横モードリップルを抑圧することが可能な弾性境界波装置を提供することにある。また、伝搬定数αを小さくすることにある。さらに、電気機械結合係数Ｋ２を大きくして広帯域化することにある。
【０００８】
本発明によれば、ＬｉＴａＯ３単結晶からなる圧電基板と、前記圧電基板上に積層されており、誘電体からなる第１の媒質層と、前記第１の媒質層上に積層されており、第１の媒質層を形成している前記誘電体とは音速が異なる誘電体からなる第２の媒質層と、前記圧電基板と前記第１の媒質層との境界に配置された少なくとも１つのインターデジタル電極とを備え、前記第１の媒質層の膜厚Ｈ、前記インターデジタル電極の膜厚をｈ、インターデジタル電極における電極指の周期をλ、インターデジタル電極を形成している金属の密度のＡｕの密度に対する比をａとしたときに、第１の媒質層の音速がＬｉＴａＯ３の音速よりも遅く、第２の媒質層の音速がＬｉＴａＯ３の音速よりも早く、（ｈ／λ）×ａ≦０．０５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。
【０００９】
本発明に係る弾性境界波装置において、上記第１の媒質層を形成している誘電体としては、特に限定されないが、好ましくは、ＳｉＯ２を用いることができる。この場合には、ＬｉＴａＯ３が負の周波数温度係数を有するのに対し、ＳｉＯ２が正の周波数温度係数を有するため、弾性境界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。それによって、温度変化による特性の変化を小さくすることができる。
【００１０】
本発明に係る弾性境界波装置では、上記第２の媒質層を形成するための誘電体は特に限定されてないが、好ましくは、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、ＡｌＮ、ＡｌＯ、Ｓｉ、ＳｉＣ、ダイヤモンドライクカーボン及びポリシリコンからなる群から選択された１種の材料が用いられる。この場合には、導波路効果により弾性境界波をＳｉＯ２層に閉じ込めることができる。
【００１１】
本発明に係る弾性境界波装置では、好ましくは、前記ＬｉＴａＯ３のオイラー角が（０°±５°，θ，０°±２５°）である場合、Ｈ／λ及びθの値に対し、インターデジタル電極の規格化膜厚（ｈ／λ）×ａが、下記の表１〜表１０の範囲にある。
【００１２】
【表１】
2009133655.tif 000003
【００１３】
【表２】
2009133655.tif 000004
【００１４】
【表３】
2009133655.tif 000005
【００１５】
【表４】
2009133655.tif 000006
【００１６】
【表５】
2009133655.tif 000007
【００１７】
【表６】
2009133655.tif 000008
【００１８】
【表７】
2009133655.tif 000009
【００１９】
【表８】
2009133655.tif 000010
【００２０】
【表９】
2009133655.tif 000011
【００２１】
【表１０】
2009133655.tif 000012
【００２２】
それによって、減衰定数αを０．０６ｄＢ／λ以下と小さくすることができる。
【００２３】
本発明に係る弾性境界波装置では、好ましくは、前記ＬｉＴａＯ３のオイラー角が（０°±５°，θ，０°±２５°）である場合、Ｈ／λ及びθの値に対し、インターデジタル電極の規格化膜厚（ｈ／λ）×ａが、下記の表１１〜表２０の範囲にある。
【００２４】
【表１１】
2009133655.tif 000013
【００２５】
【表１２】
2009133655.tif 000014
【００２６】
【表１３】
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【００２７】
【表１４】
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【００２８】
【表１５】
2009133655.tif 000017
【００２９】
【表１６】
2009133655.tif 000018
【００３０】
【表１７】
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【００３１】
【表１８】
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【００３２】
【表１９】
2009133655.tif 000021
【００３３】
【表２０】
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【００３４】
この場合には、電気機械結合係数Ｋ２を０．０２以上とすることができ、広帯域化を図ることができる。
【００３５】
本発明において、上記オイラー角（φ，θ，ψ）については、上記好ましいオイラー角範囲について、下記の式（Ａ）によって境界波特性が実質上等価であるオイラー角が用いられてもよい。
【００３６】
式（Ａ）
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）
本発明に係る弾性境界波装置における電極材料は特に限定されないが、好ましくは、ＩＤＴ電極がＰｔ膜を主体とし、それによって、信頼性を高めることができる。
【００３７】
また、上記ＩＤＴ電極は、第１の媒質層側に設けられたＡｌ膜と、圧電基板側に設けられたＰｔ膜とを主体としてもよく、その場合には、挿入損失を小さくすることができる。
【００３８】
また、上記ＩＤＴ電極は、第１の媒質層側に設けられたＰｔ膜と、圧電体層側に設けられたＡｌ膜を主体としてもよく、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、さらにＰｔ膜のみを用いた場合に比べて挿入損失を小さくすることができる。
【００３９】
また、上記ＩＤＴ電極は、複数の金属膜を積層した積層金属膜からなり、該積層金属膜の内、前記圧電基板に接する層、前記第１の媒質層に接する層、及び金属膜間の少なくとも１箇所に、Ｔｉ、Ｎｉ及びＮｉＣｒからなる群から選択された少なくとも１種の金属からなる金属膜を有することが好ましい。この場合には、ＩＤＴ電極の圧電基板に対する密着性、第１の媒質に対する密着性または金属膜からなる密着性を効果的に高めることができる。従って、弾性境界波装置の信頼性を高めることができる。
（発明の効果）
【００４０】
本発明に係る弾性境界波装置によれば、第１，第２の媒質が圧電基板上に積層された三媒質構造を有するため、高周波化に対応でき、かつ信頼性を高め得るだけでなく、第１の媒質層の音速がＬｉＴａＯ３の音速よりも遅く、第２の媒質層の音速がＬｉＴａＯ３の音速よりも早く、（ｈ／λ）×ａが０．０５以下とされているため、横モードリップルを効果的に抑圧することができる。また、ＬｉＴａＯ３のオイラー角が（０°±５°，θ，０°±２５°）である場合、Ｈ／λ及びθの値に対し、インターデジタル電極の規格化膜厚（ｈ／λ）×ａが、上記の表１〜表１０の範囲とされているため、減衰定数αを０．０６ｄＢ／λ以下と小さくすることができる。また、Ｈ／λ及びθの値に対し、インターデジタル電極の規格化膜厚（ｈ／λ）×ａが、上記の表１１〜表２０の範囲とされているため、電気機械結合係数Ｋ２を０．０２以上とすることができ、広帯域化を図ることができる。従って、良好な共振特性やフィルタ特性を有する弾性境界波装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】図１（ａ），（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る弾性境界波装置の模式的正面断面図及び模式的平面断面図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態における第１の媒質層の膜厚Ｈ、ＩＤＴ電極の膜厚ｈ及び電極指の周期λを説明するための部分切欠正面断面図である。
【図３】図３は、実施例１において、ＩＤＴの電極膜厚を変化させた場合の伝播損失αの変化を示す図である。
【図４】図４は、ＡｕからなるＩＤＴ電極の規格化膜厚（％）を４．０％及び２．５％とした場合の周波数特性の変化を示す図である。
【図５】図５は、ＩＤＴ電極の規格化膜厚がｈ／λ（％）と、電気機械結合係数Ｋ２との関係を示す図である。
【図６】図６は、ＩＤＴ電極の規格化膜厚として、Ａｕ膜の規格化膜厚を２．５％及び３．０％とした場合のインピーダンス特性の各インピーダンス特性を示す図である。
【図７】図７は、オイラー角（０°，１３２°，０°）ＳｉＯ２からなる第１の媒質層の規格化膜厚Ｈ／λ＝４０％、ＰｔからなるＩＤＴ電極の規格化膜厚（ｈ／λ）×ａが３．０％である場合の１ポート型弾性境界波共振子のインピーダンススミスチャートを示す図である。
【図８】図８は、オイラー角（０°，１３２°，０°）ＳｉＯ２からなる第１の媒質層の規格化膜厚Ｈ／λ＝４０％、ＰｔからなるＩＤＴ電極の規格化膜厚（ｈ／λ）×ａが５．０％である場合の１ポート型弾性境界波共振子のインピーダンススミスチャートを示す図である。
【図９】図９は、オイラー角（０°，１３２°，０°）ＳｉＯ２からなる第１の媒質層の規格化膜厚Ｈ／λ＝４０％、ＰｔからなるＩＤＴ電極の規格化膜厚（ｈ／λ）×ａが６．０％である場合の１ポート型弾性境界波共振子のインピーダンススミスチャートを示す図である。
【図１０】図１０は、第１の媒質層としてのＳｉＯ２膜の規格化膜厚Ｈ／λが１０％であり、ＬｉＴａＯ３のオイラー角（０°，θ，０°）のθとＩＤＴ電極の規格化膜厚ｈ／λとが変化した場合の伝播損失αの分布を示す図である。
【図１１】図１１は、第１の媒質層としてのＳｉＯ２膜の規格化膜厚Ｈ／λが２０％であり、ＬｉＴａＯ３のオイラー角（０°，θ，０°）のθとＩＤＴ電極の規格化膜厚ｈ／λとが変化した場合の伝播損失αの分布を示す図である。
【図１２】図１２は、第１の媒質層としてのＳｉＯ２膜の規格化膜厚Ｈ／λが３０％であり、ＬｉＴａＯ３のオイラー角（０°，θ，０°）のθとＩＤＴ電極の規格化膜厚ｈ／λとが変化した場合の伝播損失αの分布を示す図である。
【図１３】図１３は、第１の媒質層としてのＳｉＯ２膜の規格化膜厚Ｈ／λが４０％であり、ＬｉＴａＯ３のオイラー角（０°，θ，０°）のθとＩＤＴ電極の規格化膜厚ｈ／λとが変化した場合の伝播損失αの分布を示す図である。
【図１４】図１４は、第１の媒質層としてのＳｉＯ２膜の規格化膜厚Ｈ／λが５０％であり、ＬｉＴａＯ３のオイラー角（０°，θ，０°）のθとＩＤＴ電極の規格化膜厚ｈ／λとが変化した場合の伝播損失αの分布を示す図である。
【図１５】図１５は、第１の媒質層としてのＳｉＯ２膜の規格化膜厚Ｈ／λが６０％であり、ＬｉＴａＯ３のオイラー角（０°，θ，０°）のθとＩＤＴ電極の規格化膜厚ｈ／λとが変化した場合の伝播損失αの分布を示す図である。
【図１６】図１６は、第１の媒質層としてのＳｉＯ２膜の規格化膜厚Ｈ／λが７０％であり、ＬｉＴａＯ３のオイラー角（０°，θ，０°）のθとＩＤＴ電極の規格化膜厚ｈ／λとが変化した場合の伝播損失αの分布を示す図である。
【図１７】図１７は、第１の媒質層としてのＳｉＯ２膜の規格化膜厚Ｈ／λが８０％であり、ＬｉＴａＯ３のオイラー角（０°，θ，０°）のθとＩＤＴ電極の規格化膜厚ｈ／λとが変化した場合の伝播損失αの分布を示す図である。
【図１８】図１８は、第１の媒質層としてのＳｉＯ２膜の規格化膜厚Ｈ／λが９０％であり、ＬｉＴａＯ３のオイラー角（０°，θ，０°）のθとＩＤＴ電極の規格化膜厚ｈ／λとが変化した場合の伝播損失αの分布を示す図である。
【図１９】図１９は、第１の媒質層としてのＳｉＯ２膜の規格化膜厚Ｈ／λが１００％であり、ＬｉＴａＯ３のオイラー角（０°，θ，０°）のθとＩＤＴ電極の規格化膜厚ｈ／λとが変化した場合の伝播損失αの分布を示す図である。
【図２０】図２０は、第１の媒質層としてのＳｉＯ２膜の規格化膜厚Ｈ／λが２０％であり、ＬｉＴａＯ３のオイラー角（０°，θ，０°）のθとＩＤＴ電極の規格化膜厚ｈ／λとが変化した場合の電気機械結合係数Ｋ２の分布を示す図である。
【図２１】図２１は、第１の媒質層としてのＳｉＯ２膜の規格化膜厚Ｈ／λが３０％であり、ＬｉＴａＯ３のオイラー角（０°，θ，０°）のθとＩＤＴ電極の規格化膜厚ｈ／λとが変化した場合の電気機械結合係数Ｋ２の分布を示す図である。
【図２２】図２２は、第１の媒質層としてのＳｉＯ２膜の規格化膜厚Ｈ／λが４０％であり、ＬｉＴａＯ３のオイラー角（０°，θ，０°）のθとＩＤＴ電極の規格化膜厚ｈ／λとが変化した場合の電気機械結合係数Ｋ２の分布を示す図である。
【図２３】図２３は、第１の媒質層としてのＳｉＯ２膜の規格化膜厚Ｈ／λが５０％であり、ＬｉＴａＯ３のオイラー角（０°，θ，０°）のθとＩＤＴ電極の規格化膜厚ｈ／λとが変化した場合の電気機械結合係数Ｋ２の分布を示す図である。
【図２４】図２４は、第１の媒質層としてのＳｉＯ２膜の規格化膜厚Ｈ／λが６０％であり、ＬｉＴａＯ３のオイラー角（０°，θ，０°）のθとＩＤＴ電極の規格化膜厚ｈ／λとが変化した場合の電気機械結合係数Ｋ２の分布を示す図である。
【図２５】図２５は、第１の媒質層としてのＳｉＯ２膜の規格化膜厚Ｈ／λが７０％であり、ＬｉＴａＯ３のオイラー角（０°，θ，０°）のθとＩＤＴ電極の規格化膜厚ｈ／λとが変化した場合の電気機械結合係数Ｋ２の分布を示す図である。
【図２６】図２６は、第１の媒質層としてのＳｉＯ２膜の規格化膜厚Ｈ／λが８０％であり、ＬｉＴａＯ３のオイラー角（０°，θ，０°）のθとＩＤＴ電極の規格化膜厚ｈ／λとが変化した場合の電気機械結合係数Ｋ２の分布を示す図である。
【図２７】図２７は、第１の媒質層としてのＳｉＯ２膜の規格化膜厚Ｈ／λが９０％であり、ＬｉＴａＯ３のオイラー角（０°，θ，０°）のθとＩＤＴ電極の規格化膜厚ｈ／λとが変化した場合の電気機械結合係数Ｋ２の分布を示す図である。
【図２８】図２８は、第１の媒質層としてのＳｉＯ２膜の規格化膜厚Ｈ／λが１００％であり、ＬｉＴａＯ３のオイラー角（０°，θ，０°）のθとＩＤＴ電極の規格化膜厚ｈ／λとが変化した場合の電気機械結合係数Ｋ２の分布を示す図である。
【図２９】図２９は、オイラー角（０°，１３２°，ψ）のＬｉＴａＯ３上に、ＡｕからなるＩＤＴ電極を形成した弾性境界波装置におけるψとＩＤＴ電極の規格化膜厚（％）と、電気機械結合係数Ｋ２との関係を示す図である。
【図３０】図３０は、図２９の結果の内、ＩＤＴ電極の規格化膜厚が３．０％である場合のみを取り出して示す図である。
【図３１】図３１は、従来の弾性境界波装置におけるエネルギー分布を示す模式図である。
【符号の説明】
【００４２】
１…弾性境界波装置
２…圧電基板
３…第１の媒質層
４…第２の媒質層
５…ＩＤＴ電極
６，７…反射器
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
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。【００４４】
図１（ａ）及び（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る弾性境界波装置を説明するための模式的正面断面図及び電極構造を示す模式的平面断面図である。【００４５】
弾性境界波装置１は、ＬｉＴａＯ３単結晶からなる圧電基板２を有する。圧電基板２上に、第１の媒質層３及び第２の媒質層４がこの順序で積層されている。すなわち、実施形態の弾性境界波装置１は、三媒質構造を有する。【００４６】
第１の媒質層３は、本実施形態ではＳｉＯ２からなる。ＳｉＯ２の音速は、約３７５０〔ｍ／ｓ〕である。なお、第１の媒質層３に用いられる誘電体としては、特に限定されないが、好ましくは、ＳｉＯ２が用いられる。ＳｉＯ２は、正の周波数温度係数を有し、ＬｉＴａＯ３が負の周波数温度係数を有するため、周波数温度係数の絶対値を小さくすることができる。従って、温度変化による特性の変化を小さくすることができる。【００４７】
他方、第２の媒質層４は、本実施形態では、ＳｉＮからなる。ＳｉＮの音速は約６０００〔ｍ／ｓ〕である。第２の媒質層４を構成する材料としては、第１の媒質層３を形成している誘電体とは音速が異なる適宜の材料を用いることができる。このような誘電体としては、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、ＡｌＮ、ＡｌＯ、Ｓｉ、ＳｉＣ、ダイヤモンドライクカーボン及びポリシリコンからなる群から選択された１種の材料を用いることが好ましい。上記群から選択された１種の材料を用いることにより、高い導波路効果により波を閉じ込めることができる。【００４８】
圧電基板２と第１の媒質層３との界面に、ＩＤＴ電極５及び反射器６，７が形成されている。すなわち、弾性境界波装置１は、電極構造として、ＩＤＴ電極５及び反射器６，７を有する。【００４９】
図１（ｂ）に示すように、ＩＤＴ電極５の境界波伝播方向両側に反射器６，７が配置されており、それによって、１ポート型の弾性境界波共振子が構成されている。【００５０】
もっとも、本発明の弾性境界波装置は、上述した弾性境界波共振子に限らず、弾性境界波フィルタなどの様々な弾性境界波装置に適用することができる。従って、電極構造は、実現する弾性境界波装置の機能に応じて適宜変形され得る。【００５１】
前述したように、特許文献１に記載の三媒質構造を有する従来の弾性境界波装置では、ＩＤＴ電極の膜厚が厚くなったり、密度の大きい金属によりＩＤＴ電極を形成した場合、横モードリップルが生じるという問題があった。そこで、本願発明者らは、三媒質構造の弾性境界波装置における横モードリップルを抑圧する構造につき鋭意検討した。その結果、図２に部分切欠正面断面図で示すように、第１の媒質層３の膜厚をＨ、ＩＤＴ電極の膜厚をｈ、ＩＤＴ電極における電極指の周期をλとし、ＩＤＴ電極の密度のＡｕの密度に対する比をａとしたときに、第１の媒質層３の音速がＬｉＴａＯ３の音速よりも遅く、第２の媒質層４の音速がＬｉＴａＯ３の音速よりも早く、（ｈ／λ）×ａが０．０５以下、すなわち％表示では５％以下、とされれば、横モードリップルを効果的に抑圧し得ることを見出し、本発明をなすに至った。以下、具体的な実験例に基づき、本発明をより詳細に説明する。【００５２】
（実験例１）
ＬｉＴａＯ３からなる圧電基板として、オイラー角が（０°，１３２°，０°）のＬｉＴａＯ３を用いた。第１の媒質層３として、規格化膜厚Ｈ／λが０．４であるＳｉＯ２膜を用いた。そして、ＩＤＴ電極５については、規格化膜厚ｈ／λが０．００５〜０．０５であるＡｕ膜を用いた。第２の媒質層４は、３０００ｎｍ、すなわち規格化膜厚が１．５８（波長の１．５８倍、％表示で１５８％）であるＳｉＮ膜とした。【００５３】
このようにして得られた弾性境界波装置のＩＤＴ電極の電極膜厚（ｈ／λ）（％）と、伝播損失αとの関係を求めた。ｈ／λ（％）は（ｈ／λ）×１００の意味の割合をいう。結果を図３に示す。【００５４】
図３から明らかなように、ｈ／λが４．０％から２．５％、すなわち０．０４から０．０２５と小さくなると、伝播損失αが０．０２４から０．０１１と、０．０１３（ｄＢ／λ）改善することがわかる。【００５５】
そこで、ＩＤＴ電極としてＡｕ膜を用い、その規格化膜厚ｈ／λ（％）を、２．５％及び４．０％とした場合の縦結合共振子型フィルタの周波数特性を測定した。結果を図４に示す。図４から明らかなよう、得られた縦結合共振子型弾性境界波フィルタの最小挿入損失は、ＩＤＴ電極を形成しているＡｕ膜の規格化膜厚が４．０％の場合２．５５ｄＢであったのに対し、規格化膜厚が２．５％と小さくなると、２．３５ｄＢに改善していることがわかる。【００５６】
すなわち、本実施形態から、ＩＤＴ電極を比較的重い金属であるＡｕにより形成した場合その規格化膜厚ｈ／λを４．０％以下とし、その規格化膜厚ｈ／λを小さくすればするほど、伝播損失αが改善されることがわかる。【００５７】
（実験例２）
実験例１で用意した媒質構造の弾性境界波装置１において、実験例１と同様にしてＡｕからなるＩＤＴ電極の規格化膜厚ｈ／λ（％）を０．５〜５％の範囲で変化させた場合の電気機械結合係数Ｋ２の変化を求めた。結果を図５に示す。図５から明らかなように、ＩＤＴ電極の規格化膜厚ｈ／λ（％）が３．０％から２．５％に薄くなると、電気機械結合係数Ｋ２は、６．４５％から６．３％と小さくなることがわかる。すなわち、ＩＤＴ電極５の規格化膜厚ｈ／λ（％）を調整することにより、電気機械結合係数Ｋ２をコントロールし得ることがわかる。図６は、ＡｕからなるＩＤＴ電極５を形成し、その規格化膜厚ｈ／λ（％）を２．５％及び３．０％としたことを除いては、上記と同様にして形成された弾性境界波装置のインピーダンス特性を示す図である。【００５８】
図６から明らかなように、ＩＤＴ電極の規格化膜厚ｈ／λ（％）を３．０％から２．５％に変更したことにより、比帯域幅が０．２％改善していることがわかる。なお、比帯域幅と電気機械結合係数との間には、電気機械結合係数＝（比帯域幅）×２の関係がほぼ成り立つことがわかっている。従って、電気機械結合係数Ｋ２を大きくすることにより比帯域幅を広げ得ることがわかる。【００５９】
（実験例３）
上記実験例１，２の結果を踏まえて、実験例３では、使用するＬｉＴａＯ３のオイラー角（０°，θ，０°）のθと、ＩＤＴ電極の規格化膜厚ｈ／λを変化させ、伝播損失α及び電気機械結合係数Ｋ２のＩＤＴ電極の規格化膜厚比ｈ／λに対する依存性を求めた。結果を図１０〜図２８に示す。【００６０】
図１０〜図１９は、第１の媒質層としてのＳｉＯ２の規格化膜厚Ｈ／λ（％）が、それぞれ、１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％及び１００％である場合のθと、ＩＤＴ電極の規格化膜厚比ｈ／λと伝播損失αとの関係を示す図である。【００６１】
図１０〜図１９における等高線で囲まれた領域を示す記号は、その領域の伝播損失の範囲を示す。例えば、図１０のＡ領域Ａ１３〜Ａ２０における伝播損失αは、下記の表２１に示すＡ１３〜Ａ２０に対応している。すなわち、領域Ａ１３では、伝播損失αは０．０７〜０．０８（ｄＢ／λ）である。図１０から明らかなように、領域Ａ１３において、伝播損失が０．０７〜０．０８と最も大きく、Ａ１３から、領域Ａ１４、領域Ａ１５、領域Ａ１６、領域Ａ１７、領域Ａ１８、領域Ａ１９、領域Ａ２０になるに従って、伝播損失αが小さくなることがわかる。【００６２】
また、図１０において、伝播損失αを０．０６ｄＢ／λ以下とするには、領域Ａ１５〜領域Ａ２０を用いればよいことがわかる。すなわち、領域Ａ１５〜領域Ａ２０となるように、オイラー角のθと、ＩＤＴ電極の規格化膜厚比ｈ／λを選択すればよいことがわかる。【００６３】
同様に、図１１〜図１９においても、上述した第１の媒質層３としてのＳｉＯ２の規格化膜厚Ｈ／λ（％）にそれぞれ応じて、オイラー角のθと、ＩＤＴ電極の規格化膜厚比ｈ／λを選択することにより、伝播損失αを０．０６（ｄＢ／λ）以下とし得ることがわかる。【００６４】
なお、図１２及び１３において、ｈ／λが０．０５よりも大きい場合には、弾性境界波が非漏洩になるため、伝播損失αは０となる。同様に、図１４〜図１８において、ｈ／λが０．０４５よりも大きい場合及び図１９においてｈ／λが０．０４より大きい場合は非漏洩型弾性境界波になり、伝播損失αは０となる。すなわち、図３では電極膜厚６％以上で非漏洩になったが、ＳｉＯ２層の規格化膜厚が大きくなるに従い、小さな電極膜厚で非漏洩になる。【００６５】
【表２１】
2009133655.tif 000023
【００６６】
従って、図１０〜図１９から、伝播損失αを０．０６ｄＢ／λ以下と小さくし得る、ＳｉＯ２膜の規格化膜厚Ｈ／λに応じて、上記オイラー角のθと、ＩＤＴ電極の規格化膜厚比ｈ／λを表２３〜表３２の範囲に選択すればよいことがわかる。【００６７】
図２０〜図２８は、ＳｉＯ２膜の規格化膜厚Ｈ／λ（％）を、それぞれ、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％及び１００％としたときに、電気機械結合係数Ｋ２がオイラー角（０°，θ，０°）のθと、ＩＤＴ電極の規格化膜厚比ｈ／λとによりどのように変化するかを示す図である。図２０〜図２８における各領域Ｂ２１〜Ｂ１００及びＣ１１〜Ｃ３０は、下記の表２２に示す電気機械結合係数Ｋ２の範囲であることを示す。例えば、表２２の領域Ｂ２１は、図２０における領域Ｂ２１に相当し、この場合、電気機械結合係数Ｋ２は、０．０９〜０．１の範囲にあることを示す。【００６８】
従って、図２０〜図２８から、電気機械結合係数Ｋ２を２％以上得るのに必要なオイラー角のθと、ＩＤＴ電極の規格化膜厚比ｈ／λとを、ＳｉＯ２膜の規格化膜厚比Ｈ／λに応じて選択すればよいことがわかる。【００６９】
【表２２】
2009133655.tif 000024
【００７０】
つぎに、ＬｉＴａＯ３のオイラー角を（０°，１３２°，ψ）とし、このオイラー角のψと、ＩＤＴ電極の規格化膜厚ｈ／λとを変化させた場合の電気機械結合係数Ｋ２の変化を求めた。【００７１】
図２９は、オイラー角のψと、電気機械結合係数Ｋ２と、ＩＤＴ電極の規格化膜厚（ｈ／λ）（％）との関係をグラフにまとめた図である。図２９より、電気機械結合係数Ｋ２を２％以上とするには、ψと、ＩＤＴ電極の規格化膜厚ｈ／λを図２９のＫ２＝０．０２以上の領域とすればよいことがわかる。【００７２】
なお、図３０は、図２９の複数の曲線のうち、ＩＤＴ電極の規格化膜厚が３．０％である曲線のみを取り出して示す図である。すなわち、図２９では、ＩＤＴ電極の規格化膜厚が０．５％から５．０％の範囲の結果が示され不明確であるため、ＩＤＴ電極の規格化膜厚が３％である場合のみを取り出して図３０に図示した。【００７３】
図３０よりオイラー角のψが０°±２５°の範囲内であればＫ２＝０．０２以上とすることができることがわかる。【００７４】
上記図１０〜図１９の結果より、ＳｉＯ２の規格化膜厚Ｈ／λの値が、０．０５以上、０．１５未満の場合には、下記の表２３に示すように、オイラー角のθと、ＩＤＴ電極の規格化膜厚ｈ／λを選択すれば、伝播損失αを０．０６以下とすることができる。【００７５】
【表２３】
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【００７６】
同様に、ＳｉＯ２膜の規格化膜厚Ｈ／λが、０．１５以上、０．２５未満の場合、０．２５以上、０．３５未満の場合、０．３５以上、０．４５未満の場合、０．４５以上、０．５５未満の場合、０．５５以上、０．６５未満の場合、０．６５以上、０．７５未満の場合、０．７５以上、０．８５未満の場合、０．８５以上、０．９５未満の場合、０．９５以上、１．００未満の場合には、下記の表２４〜表３２に示すように、オイラー角のθと、ＩＤＴ電極の規格化膜厚ｈ／λを選択すれば、伝播損失αを０．０６以下とすることができる。【００７７】
【表２４】
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【００７８】
【表２５】
2009133655.tif 000027
【００７９】
【表２６】
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【００８０】
【表２７】
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【００８１】
【表２８】
2009133655.tif 000030
【００８２】
【表２９】
2009133655.tif 000031
【００８３】
【表３０】
2009133655.tif 000032
【００８４】
【表３１】
2009133655.tif 000033
【００８５】
【表３２】
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【００８６】
また、上記図２０〜図２８の結果より、電気機械結合係数Ｋ２を２％以上とするには、ＳｉＯ２膜の規格化膜厚Ｈ／λの値に応じ、オイラー角のθ及びＩＤＴ電極の規格化膜厚ｈ／λを表３３〜表４２に示す組み合わせとすればよいことがわかる。【００８７】
【表３３】
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【００８８】
【表３４】
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【００８９】
【表３５】
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【００９０】
【表３６】
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【００９１】
【表３７】
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【００９２】
【表３８】
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【００９３】
【表３９】
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【００９４】
【表４０】
2009133655.tif 000042
【００９５】
【表４１】
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【００９６】
【表４２】
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【００９７】
なお、上記実験例１〜３では、ＩＤＴ電極がＡｕにより形成されていたが、他の金属を用いてＩＤＴ電極が形成されてもよい。もっとも、ＩＤＴ電極はＡｕ以外の金属からなる場合には、ＩＤＴ電極の規格化膜厚ｈ／λに対し、（ｈ／λ）×ａの範囲を上記ＡｕからなるＩＤＴ電極の場合のｈ／λの範囲として選択すればよい。すなわち、前述した表１〜表２０に示すように、（ｈ／λ）×ａの範囲を選択すればよい。ここで、ａは、ＩＤＴ電極を形成している金属の密度のＡｕの密度に対する比をいうものとする。【００９８】
上記のように、Ａｕ以外の金属によりＩＤＴ電極を形成した場合に、Ａｕにおけるｈ／λの範囲に代えて、（ｈ／λ）×ａを同じ範囲とすればよいのは、金属の密度に対応した規格化膜厚とすることにより、ＡｕからなるＩＤＴ電極の場合の境界波音速と略同一の境界波音速が得られるためである。【００９９】
従って、Ａｕ以外の金属によりＩＤＴ電極を形成する場合には、Ａｕにおけるｈ／λに代えて、（ｈ／λ）×ａを用いればよい。また、ＩＤＴ電極を含む電極は、複数の金属膜を積層した積層金属膜により形成されていてもよく、その場合には、Ｐｔ及びＡｌを主体とすることが好ましい。好ましくは、積層金属膜の場合、Ｐｔ膜と、Ａｌ膜と、主たる電極層として含むことが望ましく、その場合には、電極指抵抗を下げて特性を良化することができる。Ｐｔ膜が圧電基板側に設けられていてもよく、Ｐｔ膜が第１の媒質側に設けられていてもよい。また、２つのＡｌ膜の間にＰｔ膜が設けられていてもよい。【０１００】
また、複数の金属膜を積層した積層金属膜からなる場合、圧電基板に接する層を、第１の媒質に接する層及び金属膜間の少なくとも１箇所に、Ｔｉ、Ｎｉ及びＮｉＣｒからなる群から選択された少なくとも１種の金属からなる金属膜を有することが望ましい。このような金属膜は、密着性に優れているため、圧電基板に対する密着性、第１の媒質層に対する密着性あるいは金属膜同士の密着性を高めることができる。【０１０１】
なお、本願発明者らの実験によれば、（０°，θ，０°）のオイラー角に対し、オイラー角のφ及びψは、０°から若干ずれていたとしても、同様の結果が得られることが確かめられている。すなわち、φが０°±５°の範囲内、ψが０°±２５°の範囲内であれば、同様の結果が得られる。【０１０２】
また、ＬｉＴａＯ３のオイラー角は、下記の式（Ａ）により、弾性境界波特性が実質上等価であるオイラー角であってもよい。【０１０３】
式（Ａ）
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）
（実験例４）
実験例１と同じく、但し、ＩＤＴ電極をＰｔで形成し、Ｐｔ膜からなるＩＤＴ電極の規格化膜厚ｈ／λを、（ｈ／λ）×ａが３．０％、５．０％及び６．０％となるようにして、弾性境界波共振子を作製した。なお、ＳｉＯ２の規格化膜厚Ｈ／λ（％）は、実施例１と同様に４０％とし、ＬｉＴａＯ３のオイラー角は（０°，１３２°，０°）とした。このようにして得られたＰｔ膜の規格化膜厚が３．０、５．０または６．０％とされた各弾性境界波装置のインピーダンススミスチャートを図７〜図９に示す。【０１０４】
図７〜図９から明らかなように、（ｈ／λ）×ａを６．０％から５．０％以下とすることにより横モードリップルが効果的に抑圧されることがわかる。【０１０５】
従って、ＬｉＴａＯ３上に、第１，第２の媒質層を積層した構造において、ＩＤＴ電極の規格化膜厚（ｈ／λ）×ａを、５％以下、すなわち０．０５以下とすれば、横モードリップルを効果的に抑圧し得ることがわかる。【０１０６】
なお、上記実験例１〜４では、第１の媒質層３をＳｉＯ２で形成し、第２の媒質層４をＳｉＮで形成したが、ＳｉＮに代えて、ＳｉＯＮ、ＡｌＮを用いた場合にも同様の結果が得られた。【０１０７】
従って、第２の媒質層４については、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、ＡｌＮ、ＡｌＯ、Ｓｉ、ＳｉＣ、ダイヤモンドライクカーボン及びポリシリコンからなる群から選択された１種の材料を用いて形成することができる。
【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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【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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【国際調査報告】
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