(57)【要約】      （修正有）【課題】ＳｉＯ２膜による電極保護効果及び温度特性改善効果を有するだけでなく、挿入損失の劣化を抑制し得る弾性表面波装置を提供する。【解決手段】回転ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ３からなる圧電基板１２上に、ＡｌまたはＡｌを主成分とする金属からなる少なくとも１つのＩＤＴ１３ａ，１３ｂが形成されており、ＩＤＴ１３ａ，１３ｂを覆うようにＳｉＯ２膜１５が形成されており、ＳｉＯ２膜の規格化膜厚Ｈｓ及びＬｉＴａＯ３からなる圧電基板のカット角θとの組合せを所定の範囲となる様選択することにより、温度特性改善の効果を維持しつつ弾性表面波の減衰定数を小さくでき、それによって挿入損失を低減することができる。【選択図】図１
2006121743.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ3基板と、
前記ＬｉＴａＯ3基板上に形成されており、かつＡｌまたはＡｌを主成分とする金属からなる少なくとも１つのインターデジタルトランスデューサと、
前記インターデジタルトランスデューサを覆うように前記ＬｉＴａＯ3基板表面に形成されたＳｉＯ2膜とを備え、
前記ＳｉＯ2膜の表面波の波長λで規格化された膜厚をＨｓとし、ＬｉＴａＯ3基板のカット角をθとしたときに、規格化膜厚Ｈｓが下記の（１）〜（８）のいずれかの範囲にあることを特徴とする、表面波装置。
【数１】
2006121743.tif 000005
【請求項２】
上記インターデジタルトランスデューサの表面波の波長λで規格化された膜厚をＨａとしたときに、Ｈａが０．０４以下である、請求項１に記載の表面波装置。
【請求項３】
前記ＳｉＯ2膜の規格化膜厚Ｈｓが０．１５〜０．４の範囲にある、請求項１または２に記載の表面波装置。
【請求項４】
反射器をさらに備える、請求項１〜３のいずれかに記載の表面波装置。
【請求項５】
前記反射器が前記ＬｉＴａＯ3基板の端面により構成されている、端面反射型の表面波装置である、請求項４に記載の表面波装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、共振子や帯域フィルタなどに用いられる表面波装置に関し、より詳細には、ＬｉＴａＯ３基板上にＡｌまたはＡｌを主成分とする金属からなる電極が形成されており、かつＳｉＯ２膜からなる保護層を有する表面波装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、弾性表面波装置を表面波基板として、３６°及び３９．５°〜４６°回転Ｙ板ＬｉＴａＯ３基板が広く用いられている。また、この表面波基板を用いた高周波用表面波フィルタでは、電極材料としてＡｌまたはＡｌを主成分とする合金が用いられている。この種の表面波装置では、インターデジタルトランスデューサ（ＩＤＴ）などの電極の表面波の波長λで規格化された膜厚は、０．０８〜０．１０程度と比較的厚くされている。
【０００３】
また、このような表面波装置において、温度特性を改善するために、並びにＩＤＴなどの電極を保護するためにＳｉＯ２膜を形成した構造が知られている。ＳｉＯ２膜が形成された弾性表面波装置は、例えば、下記の特許文献１、特許文献２、特許文献３などに開示されている。
【０００４】
これらのうち、特許文献３に記載の表面波フィルタでは、複数のＩＤＴが設けられている領域の表面波伝搬方向両側に反射器が形成されている構造において、ＩＤＴ及び反射器を覆うようにＳｉＯ２膜が所定の膜厚となるように形成されている。この先行技術に記載の表面波フィルタでは、ＳｉＯ２膜の形成により、電極の保護だけでなく、帯域幅の拡大が図られるとされている。
【特許文献１】特開平２−３７８１５号公報
【特許文献２】特開平８−２６５０８８号公報
【特許文献３】特開平９−１８６５４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、表面波装置においてＳｉＯ２膜を形成した場合、ＳｉＯ２膜の付加により挿入損失が劣化するという問題があった。
【０００６】
本発明の目的は、上述した従来技術の欠点を解消し、回転Ｙ板Ｘ伝搬のＬｉＴａＯ３基板上にＡｌまたはＡｌを主成分とする金属からなるＩＤＴが形成されており、さらにＩＤＴを覆うようにＳｉＯ２膜が形成されている構成において、ＳｉＯ２膜による電極保護効果及び温度特性改善効果を有するだけでなく、挿入損失を効果的に低減し得る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】
【０００７】
本発明の広い局面によれば、回転ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ３基板と、前記ＬｉＴａＯ３基板上に形成されており、かつＡｌまたはＡｌを主成分とする金属からなる少なくとも１つのインターデジタルトランスデューサと、前記インターデジタルトランスデューサを覆うように前記ＬｉＴａＯ３基板表面に形成されたＳｉＯ２膜とを備え、前記ＳｉＯ２膜の表面波の波長λで規格化された膜厚をＨｓとし、ＬｉＴａＯ３基板のカット角をθとしたときに、規格化膜厚Ｈｓが下記（１）〜（８）のいずれかの範囲にあることを特徴とする表面波装置が提供される。なお、規格化膜厚Ｈｓは、ＳｉＯ２膜の膜厚をＡとしたときＡ／λで表わされる。
【０００８】
【数１】
2006121743.tif 000003
【０００９】
すなわち、本発明の表面波装置では、ＳｉＯ２膜の膜厚Ｈｓが上記特定の範囲とされているため、後述の具体的な実験例から明らかなように、ＳｉＯ２膜を形成した場合であっても、弾性表面波の減衰定数αを小さくでき、それによって挿入損失を低減することができる。
【００１０】
本発明に係る表面波装置のある特定の局面では、ＩＤＴの表面波の波長λで規格化された膜厚をＨａとしたときに、Ｈａが０．０４以下とされ、より好ましくは０．０３以下とされ、それによってＳｉＯ２膜表面の凹凸が小さくなり、減衰定数αがより一層小さくなる。従って、挿入損失をより一層効果的に低減することができる。
【００１１】
本発明に係る表面波装置の他の特定の局面では、ＳｉＯ２膜の規格化膜厚Ｈｓが０．１５〜０．４の範囲とされ、その場合には、温度特性ＴＣＦが−１５ｐｐｍ／℃〜＋１５ｐｐｍ／℃の範囲となり、良好な温度特性を実現することができる。
【００１２】
本発明に係る表面波装置は、反射器を有するものであってもよく、反射器を有しないものであってもよい。反射器を備える表面波装置では、反射器はＬｉＴａＯ３基板上に反射器用電極を形成することにより構成されてもよく、あるいはＬｉＴａＯ３基板の端面により反射器が構成されてもよい。後者の場合、本発明に従って端面反射型の表面波装置を提供することができる。そして、端面反射型の表面波装置では、帯域外にスプリアスが発生しがちであるが、本発明に従ってＳｉＯ２膜を上記特定の膜厚で形成することにより、該帯域外スプリアスを効果的に低減することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、回転ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ３基板からなる圧電基板上にＡｌまたはＡｌを主成分とする金属からなる少なくとも１つのＩＤＴ及びＳｉＯ２膜が形成されている表面波装置において、ＳｉＯ２膜の規格化膜厚Ｈｓ及びＬｉＴａＯ３のカット角θが、上述した（１）〜（８）のいずれかの範囲を満たすように構成されているため、表面波の減衰定数αを小さくすることができる。よって、温度特性の向上やＩＤＴなどの電極の保護のためにＳｉＯ２膜を形成した場合であっても、本発明によって挿入損失の劣化を効果的に抑制することができる。
【００１４】
従って、耐環境特性及び周波数温度特性が良好な表面波装置であって、低損失の表面波装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施例を説明することにより、本発明を明らかにする。
【００１６】
図１は、本発明の一実施例に係る弾性表面波装置としての縦結合共振子フィルタを説明するための平面図である。
【００１７】
弾性表面波装置１１では、ＬｉＴａＯ３基板１２の上面に、ＩＤＴ１３ａ、１３ｂ及び反射器１４ａ，１４ｂが形成されている。ＩＤＴ１３ａ，１３ｂ及び反射器１４ａ，１４ｂを覆うように、ＳｉＯ２膜１５が形成されている。
【００１８】
上記ＬｉＴａＯ３基板１２としては、回転Ｙ板Ｘ伝搬ＬｉＴａＯ３基板が用いられている。また、ＩＤＴ１３ａ，１３ｂ及び反射器１４ａ，１４ｂは、ＡｌまたＡｌを主成分とする金属により構成される。
【００１９】
そして、本実施例では、ＳｉＯ２膜の表面波の波長λで規格化された膜厚Ｈｓが、ＬｉＴａＯ３基板のカット角をθとしたときに、下記の範囲とされている。
【００２０】
【数２】
2006121743.tif 000004
【００２１】
以下に述べる実験例から明らかなように、ＳｉＯ２膜１５の膜厚Ｈｓが上記特定の範囲とされているため、本実施例の弾性表面波装置１１では、挿入損失が低減される。
【００２２】
本願発明者等は、３９．５°ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ３基板上に少なくとも１つのＩＤＴを形成し、周波数温度特性を改善するためにＳｉＯ２膜を形成した場合に挿入損失が劣化する原因について種々検討した結果、ＳｉＯ２膜の形成により表面波の減衰定数αが大きくなり、それによって挿入損失が劣化することを見出した。そこで、ＬｉＴａＯ３基板のカット角θ、ＡｌからなるＩＤＴなどの電極の規格化膜厚Ｈａ及びＳｉＯ２膜の規格化膜厚Ｈｓを種々の範囲で異ならせ、減衰定数αの変化を調べた。結果を図２〜図４に示す。
【００２３】
図２、図３及び図４には、それぞれ、ＩＤＴの規格化膜厚Ｈａが、０．０１、０．０２及び０．０３の場合の結果が示されている。また、図２〜図４においては、種々の規格化膜厚ＨｓのＳｉＯ２膜を形成した場合の基板のカット角θと減衰定数αとの関係が示されている。
【００２４】
図２から明らかなように、ＳｉＯ２膜の規格化膜厚Ｈｓ＝０の場合には、減衰定数αはカット角θ＝３６°付近で最小となるが、規格化膜厚Ｈｓが大きくなるに連れて、減衰定数αが大きくなることがわかる。しかしながら、ＬｉＴａＯ３基板の膜厚Ｈｓを厚くしていった場合、減衰定数αが最小となるカット角θが次第に小さくなることがわかる。図３及び図４においても図２と同じ傾向のあることがわかる。
【００２５】
すなわち、ＩＤＴの規格化膜厚Ｈａを変化させた場合であっても、ＳｉＯ２膜の形成により大きくなる減衰定数αは、従来に比べて小さなカット角θのＬｉＴａＯ３基板を用いることによりほぼ０とし得ることがわかる。そして、減衰定数αをほぼ０とし得るカット角θが、ＳｉＯ２膜の規格化膜厚Ｈｓに依存することがわかる。
【００２６】
図２〜図４に結果をふまえ、さらに、様々な規格化膜厚ＨａのＩＤＴを形成し、図２〜図４と同様にして調べた。これらの結果を図５に示す。
【００２７】
図５の太線で囲まれた範囲であれば、減衰定数αを０．００１Ｎｅｐｅｒ／λとすることができ、従って挿入損失を効果的に低下することができる。図５の太線で囲まれた領域は、前述した（１）〜（８）の範囲である。
【００２８】
すなわち、（１）〜（８）の範囲のいずれかを満たす範囲を選択することにより、減衰定数αを小さくでき、ＩＤＴなどの保護や温度特性ＴＣＦの改善のためにＳｉＯ２膜を形成してなる表面波装置において、挿入損失の悪化を低減することが可能となる。
【００２９】
さらに、本願発明者は、ＡｌまたはＡｌを主成分とするＩＤＴなどの電極の膜厚Ｈａの影響についても検討した。カット角３６°のＬｉＴａＯ３基板からなる圧電基板を用いて、１ポート型の表面波共振子を作製した。ここでは、ＩＤＴは、Ａｌで構成し、その規格化膜厚Ｈａを０．０１λ〜０．０８λ、ＳｉＯ２膜の規格化膜厚Ｈｓを０〜０．３λの範囲で変化させた。このようにして得られた種々の１ポート型表面波共振子の共振抵抗Ｒｒを評価した。表面波共振子の共振抵抗Ｒｒは、フィルタ特性における挿入損失の劣化と関係することが知られている。
【００３０】
規格化膜厚Ｈａが種々異なるＩＤＴを有する種々の表面波共振子におけるＳｉＯ２膜の規格化膜厚Ｈｓと共振抵抗Ｒｒの変化量との関係を図６に示す。
【００３１】
図６から明らかなように、ＩＤＴの規格化膜厚Ｈａが０．０４よりも厚い場合には、ＳｉＯ２膜の膜厚増による共振抵抗Ｒｒの変化量が非常に大きいことがわかる。従って、好ましくは、ＩＤＴの規格化膜厚Ｈａを０．０４以下、より好ましくは０．０３以下とすれば、ＳｉＯ２膜を形成した場合のその規格化膜厚Ｈｓの増加による共振抵抗Ｒｒの変動を抑制し得ることがわかる。従って、本発明においては、好ましくは、ＩＤＴの規格化膜厚Ｈａは０．０４以下、より好ましくは０．０３以下である。よって、（１）〜（８）のいずれかの範囲を満たすように圧電基板のカット角θ及びＳｉＯ２膜の規格化膜厚Ｈｓを選択し、さらにＩＤＴの規格化膜厚Ｈａを０．０３以下とすることにより、より一層特性の劣化の少ない表面波装置を提供し得ることがわかる。
【００３２】
次に、本願発明者は、ＳｉＯ２膜の膜厚Ｈｓを変化させた場合の温度特性ＴＣＦの変化を調べた。結果を図７に示す。
【００３３】
図７では、カット角θが２３°、２６°及び２９°の回転Ｙ板Ｘ伝搬ＬｉＴａＯ３基板を用いて構成された第１の実施例の表面波装置におけるＳｉＯ２膜の規格化膜厚Ｈｓと温度特性ＴＣＦの関係を示す。
【００３４】
図７から明らかなように、カット角θが２３°、２６°及び２９°のいずれの場合においても、ＳｉＯ２膜の規格化膜厚Ｈｓが、０．１５〜０．４０の範囲であれば、温度特性ＴＣＦを±１５°ｐｐｍ以内とし得ることがわかる。従って、（１）〜（８）のいずれかの範囲を満たすように構成された本発明の表面波装置において、挿入損失の劣化を抑制するだけでなく、良好な温度特性を得るには、ＳｉＯ２膜の規格化膜厚Ｈｓを０．１５〜０．４０の範囲とすればよいことがわかる。
【００３５】
図８は、本発明の第２の実施例としての端面反射型の縦結合型共振子フィルタを示す模式的平面図である。表面波フィルタ２１は、図１に示した表面波フィルタ１１における反射器１４ａ，１４ｂに代えて、ＬｉＴａＯ３基板の一対の端面を反射端面２２ａ，２２ｂとしたことを除いては同様に構成されている。すなわち、表面波フィルタ２１は、ＳＨタイプの表面波を利用した端面反射型の表面波フィルタである。
【００３６】
上記表面波フィルタ２１を試作し、その減衰量周波数特性を測定した。結果を図９に示す。なお、図９の実線が第２の実施例の表面波フィルタの減衰量周波数特性を示す。ここでは、ＬｉＴａＯ３基板として、３６°ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ３基板が用いられており、ＩＤＴは、Ａｌからなり、その膜厚Ｈａは０．０１７、ＳｉＯ２膜の膜厚Ｈｓは０．３とした。
【００３７】
また、図９の破線は、比較のために用意した端面反射型表面波フィルタの減衰量周波数特性を示す。この比較例は、ＳｉＯ２膜を形成しなかったことを除いては、第２の実施例と同様にして構成されている。
【００３８】
図９から明らかなように、ＳｉＯ２膜を形成した第２の実施例の表面波フィルタでは、挿入損失の劣化が小さいことがわかる。加えて、比較例では帯域外スプリアスが大きかったのに対し、第２の実施例の端面反射型表面波フィルタでは、帯域外スプリアスが効果的に抑圧されていることがわかる。これは、端面反射型の表面波装置で現れる帯域外スプリアスが、ＳｉＯ２膜の形成により、帯域外スプリアスが抑制されていることによる。なお、第２の実施例では、カット角θは３６°とされたが、他のカット角θでも同様の効果の得られることが確かめられている。
【００３９】
従って、本発明において、特に、端面反射型の表面波装置を構成した場合には、ＳｉＯ２膜の形成により端面反射型表面波装置特有の帯域外スプリアスを効果的に抑制することができる。
【００４０】
なお、本発明は、上述した縦結合共振子型表面波フィルタや１ポート型表面波共振子に限らず、反射器付きの様々な表面波装置、あるいは反射器を有しない様々な表面波装置に適用することができる。
【００４１】
また、ＩＤＴはＡｌのみからなるものである必要はなく、Ａｌを主成分とする合金により構成されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の第１の実施例に係る表面波装置としての縦結合型表面波フィルタを示す平面図。
【図２】ＩＤＴの規格化膜厚Ｈａ＝０．０１であり、種々の膜厚のＳｉＯ２膜を形成した場合のＬｉＴａＯ３基板のカット角θと減衰定数αとの関係を示す図。
【図３】ＩＤＴの規格化膜厚Ｈａ＝０．０２であり、種々の膜厚のＳｉＯ２膜を形成した場合のＬｉＴａＯ３基板のカット角θと減衰定数αとの関係を示す図。
【図４】ＩＤＴの規格化膜厚Ｈａ＝０．０３であり、種々の膜厚のＳｉＯ２膜を形成した場合のＬｉＴａＯ３基板のカット角θと減衰定数αとの関係を示す図。
【図５】減衰定数αが０．００１Ｎｅｐｅｒ／λ以下の範囲となるＳｉＯ２膜の規格化膜厚Ｈｓ及びカット角θの範囲を示す図。
【図６】種々の規格化膜厚ＨａのＡｌからなるＩＤＴを形成してなる１ポート型表面波共振子における、ＳｉＯ２膜の規格化膜厚Ｈｓと共振抵抗Ｒｒ変化量との関係を示す図。
【図７】カット角θが２３°、２６°及び２９°の角ＬｉＴａＯ３基板を用いた場合のＳｉＯ２膜の規格化膜厚Ｈｓと温度特性ＴＣＦとの関係を示す図。
【図８】本発明の第２の実施例としての端面反射型の縦結合型表面波フィルタを示す平面図。
【図９】第２の実施例の表面波フィルタと、比較のために用意した表面波フィルタの減衰量周波数特性を示す図。
【符号の説明】
【００４３】
１１…弾性表面波装置
１２…ＬｉＴａＯ３基板
１３ａ，１３ｂ…ＩＤＴ
１４ａ，１４ｂ…反射器
１５…ＳｉＯ２膜
２１…端面反射型縦結合共振子型表面波フィルタ
２２…ＬｉＴａＯ３基板
２２ａ，２２ｂ…端面
【図１】
2006121743.tif 000006
【図２】
2006121743.tif 000007
【図３】
2006121743.tif 000008
【図４】
2006121743.tif 000009
【図５】
2006121743.tif 000010
【図６】
2006121743.tif 000011
【図７】
2006121743.tif 000012
【図８】
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【図９】
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