(57)【要約】【課題】表面弾性波が等方的に伝搬し、ＩＤＴの配置方向によって表面弾性波の伝搬速度に差が生ずることがなく、広帯域特性の劣化の少ないラダー型ＳＡＷフィルタを提供する。【解決手段】基板２上に、平面視等方的な形状の結晶粒が多数集合して圧電層３が形成され、圧電層３上にそれぞれ一配列方向を有する櫛歯状電極４…が形成され、櫛歯状電極のうちの少なくとも一つ４ａの配列方向が、他の櫛歯状電極４ｂ、４ｃの配列方向と異なっていることを特徴とするラダー型ＳＡＷフィルタ１を採用する。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、平面視等方的な形状の結晶粒が多数集合して圧電層が形成され、該圧電層上にそれぞれ一配列方向を有する櫛歯状電極が形成され、前記櫛歯状電極のうちの少なくとも一つの配列方向が、他の櫛歯状電極の配列方向と異なっていることを特徴とするラダー型ＳＡＷフィルタ。
【請求項２】
前記基板がＡ面サファイア基板であることを特徴とする請求項１に記載のラダー型ＳＡＷフィルタ。
【請求項３】
前記圧電層が、ＲＦバイアスを印加したスパッタリング法により成膜された層であることを特徴とする請求項１に記載のラダー型ＳＡＷフィルタ。
【請求項４】
前記結晶粒の長手方向の粒径をｃとし、短手方向の粒径をａとしたとき、前記結晶粒が１．０≦ｃ／ａ≦２．０の範囲のものであることを特徴とする請求項２または請求項３に記載のラダー型ＳＡＷフィルタ。
【請求項５】
前記圧電層が、ＺｎＯであることを特徴とする請求項４に記載のラダー型ＳＡＷフィルタ。
【請求項６】
前記圧電層が、ペロブスカイト型金属酸化物またはイルメナイト型金属酸化物からなることを特徴とする請求項４に記載のラダー型ＳＡＷフィルタ。
【請求項７】
Ａ面サファイア基板上に圧電層と複数の櫛歯状電極が順次形成されてなるラダー型ＳＡＷフィルタの製造方法であり、
前記基板上に、スパッタリング法により前記圧電層を形成し、該圧電層上に複数の前記櫛歯状電極を、少なくともその一つが他のものの配列方向と異なるように形成することを特徴とするラダー型ＳＡＷフィルタの製造方法。
【請求項８】
基板上に圧電層と複数の櫛歯状電極が順次形成されてなるラダー型ＳＡＷフィルタの製造方法であり、
前記基板に対してＲＦバイアスを印加しつつ、該基板上にスパッタリング法により前記圧電層を形成し、該圧電層上に複数の前記櫛歯状電極を、少なくともその一つが他のものの配列方向と異なるように形成することを特徴とするラダー型ＳＡＷフィルタの製造方法。
【請求項９】
前記ＲＦバイアスが、０Ｗ／ｃｍ２を超えて５．０Ｗ／ｃｍ２以下の範囲であることを特徴とする請求項８に記載のラダー型ＳＡＷフィルタの製造方法。
【請求項１０】
前記基板が、Ｒ面サファイア基板であることを特徴とする請求項８に記載のラダー型ＳＡＷフィルタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ラダー型ＳＡＷフィルタ及びその製造方法に関するものであり、特に、移動体通信機器等に用いて好適なラダー型ＳＡＷフィルタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に弾性波表面素子は、圧電層及び電気機械結合を目的としたＩＤＴと呼ばれる櫛歯状電極により構成される。圧電層上に一対の櫛歯状電極を設けることで共振器が構成され、この共振器を複数配列することによってＳＡＷフィルタ（表面弾性波フィルタ）を構成することができる。このとき、共振器を構成するＩＤＴの一つを、他のＩＤＴと直交するように配列することで、ラダー型ＳＡＷフィルタを構成できる。このようなラダー型ＳＡＷフィルタは、高い電気機械結合係数を有し、表面弾性波の伝搬速度が速いため、広帯域のフィルタとして好適に用いられている。
【０００３】
従来、Ｒ面サファイア基板上に、圧電層としてＺｎＯ薄膜を成膜し、このＺｎＯ薄膜上にＩＤＴを複数配列して構成されたラダー型ＳＡＷフィルタが提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記構成のラダー型ＳＡＷフィルタにおいて、単にＲ面サファイア基板上にＺｎＯ薄膜を成膜すると、ＺｎＯ薄膜を構成する結晶粒の形状が異方的な形状を示す場合があり、この結晶粒の異方性の影響で、発振側ＩＤＴから発した表面弾性波の伝搬速度が伝搬方向によって異なることが予想される。このため、ＩＤＴの配置方向によって表面弾性波の伝搬速度が大きく異なる場合があり、フィルタの特性、特に広帯域フィルタとしての特性が低下するといった問題があった。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、表面弾性波がどの方向に対しても等方的に伝搬し、ＩＤＴの配置方向によって表面弾性波の伝搬速度に差が生ずることがなく、広帯域特性に優れたラダー型ＳＡＷフィルタを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。
本発明のラダー型ＳＡＷフィルタは、基板上に、平面視等方的な形状の結晶粒が多数集合して圧電層が形成され、該圧電層上にそれぞれ一配列方向を有する櫛歯状電極が形成され、前記櫛歯状電極のうちの少なくとも一つの配列方向が、他の櫛歯状電極の配列方向と異なっていることを特徴とする。
特に、前記櫛歯状電極のうちの少なくとも一つの配列方向が、他の櫛歯状電極の配列方向と直交していることが好ましい。
【０００７】
係るラダー型ＳＡＷフィルタによれば、弾性波伝搬層としての圧電層が平面視等方的な形状の結晶粒が多数集合して形成されるので、表面弾性波の伝搬速度が圧電層表面のどの方向についてもほぼ同じ速度になり、表面弾性波が圧電層上を等方的に伝搬するので、櫛歯状電極の配置方向によって表面弾性波の伝搬速度に差が生ずることがなく、広帯域特性を向上させることができる。
また、櫛歯状電極のうちの少なくとも一つの配列方向が、他の櫛歯状電極の配列方向と異なっているので、広帯域において伝搬ロスを少なくすることができる。
【０００８】
また、本発明のラダー型ＳＡＷフィルタは、先に記載のラダー型ＳＡＷフィルタであり、前記基板がＡ面サファイア基板であることを特徴とする。
【０００９】
係るラダー型ＳＡＷフィルタにおいて、Ａ面サファイア基板はサファイア単結晶の（１　１　２　０）の面方位で示される面（Ａ面）が露出するものであり、このＡ面上に圧電層を形成することによって、サファイア基板と圧電層の結晶粒との格子不整合を小さくすることができ、優れた結晶面を有する圧電層を形成できる。
【００１０】
また、本発明のラダー型ＳＡＷフィルタは、先に記載のラダー型ＳＡＷフィルタであり、前記圧電層が、ＲＦバイアスを印加したスパッタリング法により成膜された層であることを特徴とする。
【００１１】
係るラダー型ＳＡＷフィルタによれば、成膜された圧電層の結晶粒が、平面視等方的な形状の結晶粒となり、表面弾性波を等方的に伝搬させることができ、広帯域特性を向上させることができる。
【００１２】
また、本発明のラダー型ＳＡＷフィルタは、先に記載のラダー型ＳＡＷフィルタであり、前記結晶粒の長手方向の粒径をｃとし、短手方向の粒径をａとしたとき、前記結晶粒が１．０≦ｃ／ａ≦２．０の範囲のものであることを特徴とする。
【００１３】
係るラダー型ＳＡＷフィルタによれば、圧電層を形成する結晶粒の形状が上記の範囲であるので、表面弾性波を等方的に伝搬させることができ、広帯域特性を向上させることができる。
【００１４】
また、本発明のラダー型ＳＡＷフィルタにおいては、前記圧電層が、ＺｎＯであることが好ましく、ペロブスカイト型金属酸化物またはイルメナイト型金属酸化物からなるものでもよい。
【００１５】
次に、本発明のラダー型ＳＡＷフィルタの製造方法は、Ａ面サファイア基板上に圧電層と複数の櫛歯状電極が順次形成されてなるラダー型ＳＡＷフィルタの製造方法であり、前記基板上に、スパッタリング法により前記圧電層を形成し、該圧電層上に複数の前記櫛歯状電極を、少なくともその一つが他のものの配列方向と異なるように形成することを特徴とする。
【００１６】
係るラダー型ＳＡＷフィルタの製造方法によれば、スパッタリング法で圧電層を形成することにより、圧電層を構成する結晶粒を平面視等方的な形状にすることができ、これにより表面弾性波の伝搬速度を圧電層のどの方向に対してもほぼ同じ速度にすることができ、広帯域特性に優れたラダー型ＳＡＷフィルタを製造することができる。
【００１７】
また、本発明のラダー型ＳＡＷフィルタの製造方法は、基板上に圧電層と複数の櫛歯状電極が順次形成されてなるラダー型ＳＡＷフィルタの製造方法であり、前記基板に対してＲＦバイアスを印加しつつ、該基板上にスパッタリング法により前記圧電層を形成し、該圧電層上に複数の前記櫛歯状電極を、少なくともその一つが他のものの配列方向と異なるように形成することを特徴とする。
【００１８】
係るラダー型ＳＡＷフィルタの製造方法によれば、ＲＦバイアスを印加しつつスパッタリングして圧電層を形成することにより、圧電層を構成する結晶粒を平面視等方的な形状にすることができ、これにより表面弾性波の伝搬速度を圧電層のどの方向に対してもほぼ同じ速度にすることができ、広帯域特性に優れたラダー型ＳＡＷフィルタを製造することができる。
【００１９】
また、本発明のラダー型ＳＡＷフィルタの製造方法は、先に記載のラダー型ＳＡＷフィルタの製造方法であり、前記ＲＦバイアスが、０Ｗ／ｃｍ２を超えて５．０Ｗ／ｃｍ２以下の範囲であることを特徴とする。
【００２０】
係るラダー型ＳＡＷフィルタの製造方法によれば、ＲＦバイアスを上記の範囲で印加することにより、圧電層を構成する結晶粒を平面視等方的な形状にすることができる。
【００２１】
また、本発明のラダー型ＳＡＷフィルタの製造方法は、先に記載のラダー型ＳＡＷフィルタの製造方法であり、前記基板が、Ｒ面サファイア基板であることを特徴とする。
【００２２】
係るラダー型ＳＡＷフィルタの製造方法によれば、Ｒ面サファイア基板に対してＲＦバイアスを印加しつつスパッタリングすることで、圧電層を構成する結晶粒を平面視等方的な形状にすることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１に、本発明の実施形態であるラダー型ＳＡＷフィルタの平面図を示し、図２に図１のＡＡ線に対応する断面模式図を示す。
図１及び図２に示すように、このラダー型ＳＡＷフィルタ１は、基板２と、基板２上に積層された圧電層３と、圧電層３上に形成された３つ（複数）のＩＤＴ電極（櫛歯状電極）４（４ａ、４ｂ、４ｃ）並びに各ＩＤＴ電極４…を挟むように配置された反射器５…とを具備して構成されている。
また図１に示すように、このラダー型ＳＡＷフィルタ１は、ＩＤＴ電極４ｂ、４ｃを直列に接続し、ＩＤＴ電極４ｂ、４ｃ間に他のＩＤＴ電極４ａを並列に接続し、一方の端子１１，１１を入力側、他方の端子１２、１２を出力側としたものである。
【００２４】
ＩＤＴ電極４及び反射器５の配置については、並列接続されたＩＤＴ電極４ａを例に説明すると、図１に示すように、各電極指がかみ合うように配置された一対の櫛歯電極６ａ、７ａからなるＩＤＴ電極４ａの両側方に、ストライプ状の反射器５、５がそれぞれ配置されている。反射器５，５は、ＩＤＴ電極４ａにより励起された表面弾性波を多重反射させて定在波を生じさせるもので、ＩＤＴ電極４ａを挟むように配置されている。
他のＩＤＴ電極４ｂ、４ｃと反射器５…についても上記のＩＤＴ電極４ａの場合とほぼ同じ構成である。
【００２５】
また、図１に示すように、３つのＩＤＴ電極４ａ、４ｂ、４ｃのうち、１つのＩＤＴ電極４ａの配列方向が、他の２つのＩＤＴ電極４ｂ、４ｃの配列方向と異なった方向に配列されている。より具体的に説明すると、ＩＤＴ電極４ａの配列方向が、他の２つのＩＤＴ電極の配列方向に対して９０°で直交している。
ここでＩＤＴ電極の配列方向とは、例えばＩＤＴ電極４ａを例にすると、一対の櫛歯電極６ａ、７ａの各電極指の幅方向と定義できる。
【００２６】
また、図２に示すように、各ＩＤＴ電極４…及び反射器５…を覆うように圧電層３上には、シリコン酸化膜８が積層されている。上記構成において、シリコン酸化膜８はフィルタの温度特性を安定化させるものである。
【００２７】
基板２には、Ａ面サファイア基板またはＲ面サファイア基板を用いることができる。Ａ面サファイア基板は、六角柱形状のサファイア単結晶の（１　１　２　０）の面方位で示される面（Ａ面）が露出するものであり、この面方位は６回対称で、１つの６角柱にて形成される単結晶において６箇所ある。このＡ面上にスパッタリング法により圧電層３を形成することにより、基板２と圧電層３の結晶粒との格子不整合を小さくすることができ、後述するように優れた結晶面を有する圧電層３を形成できる。
また、Ｒ面サファイア基板は、サファイア単結晶の（０　１　１　２）の面方位で示される面（Ｒ面）が露出するものであり、このＲ面上にＲＦバイアスを印加しつつスパッタリング法により圧電層３を形成することにより、基板２と圧電層３の結晶粒との格子不整合を小さくし、後述するように優れた結晶面を有する圧電層３を形成できる。
【００２８】
圧電層３は、ＺｎＯ、ペロブスカイト型金属酸化物またはイルメナイト型金属酸化物を用いることができ、その中でも特にＺｎＯを用いることが好ましい。圧電層３は、Ａ面またはＲ面サファイア基板上にスパッタリング法などによりエピタキシャル成長して形成されるものであり、平面視等方的な形状の結晶粒が多数集合して構成されている。
尚、ペロブスカイト型金属酸化物としては、ＰｂＴｉＯ３，ＢａＴｉＯ３を例示することができ、またイルメナイト型金属酸化物としてはＬｉＮｂＯ３，ＬｉＴｉＯ３，ＫＮｂＯ３等を例示できる。
【００２９】
また、圧電層３を構成する平面視等方的な形状の結晶粒は、その長手方向の粒径をｃとし、短手方向の粒径をａとしたとき、ａとｃの関係が１．０≦ｃ／ａ≦２．０の範囲のものである。このような圧電層３上を表面弾性波が伝搬すると、圧電層３のどの方向に対する伝搬であってもその伝搬速度がほぼ同一になる。このため、表面弾性波の伝搬ロスが少なくなって、広帯域におけるフィルタ特性に優れたラダー型ＳＡＷフィルタを構成できる。ｃ／ａが１未満またはｃ／ａが２を超えると、結晶粒の形状が異方的、即ち結晶粒の平面視形状が細長い形状になるので好ましくない。また圧電層３の厚さは０．２〜２μｍの範囲がよい。
【００３０】
ＩＤＴ電極４ａ、４ｂ、４ｃをそれぞれ構成する櫛歯電極６ａ、６ｂ、６ｃは、櫛形を構成するために所定の間隔で配列された複数本の短冊状の電極指６ｄと、これらを一体に接続するために複数本の電極指６ｄ…と直角方向に配置された帯状の端子部６ｅとからなり、櫛歯電極７ａ、７ｂ、７ｃも同様に複数本の電極指７ｄとこれら電極指７ｄを一体に接続するための端子部７ｅとからなる。
そして、これらの櫛歯電極６ａ…、７ａ…は、各電極指６ｄ…、７ｄ…同士を所定間隔で離間しつつ噛み合わせた状態で相互に接触しないように対向配置されてＩＤＴ電極４…とされる。これら櫛歯電極６ａ…、７ａ…は、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｌ−Ｃｕ合金等の良導電性の金属薄膜からなる。
【００３１】
また反射器５…は、格子状に配置された複数の反射エレメントを具備して構成されている。これら反射器５…は、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｌ−Ｃｕ合金等の良導電性の金属薄膜から、あるいは誘電体薄膜からなる。また、これらの薄膜を省略し、圧電層３のストリップ部の形成位置に相当する部分に細長い溝部を複数形成し、これら溝部を反射器として用いても良い。
【００３２】
次に本発明のラダー型ＳＡＷフィルタ１の製造方法について説明する。
まず、基板２としてＡ面サファイア基板を用いる場合について説明する。
まず、予めＡ面を露出させた基板２を用意し、この基板２を例えばターゲットが内蔵されたチャンバ内に設置し、チャンバ内を１０−６〜１０−８Ｐａの真空雰囲気に一時保持した後に、アルゴンガスを導入して圧力を０．０１〜８Ｐａとする。
そして、基板２を１５０〜４００℃に保った状態で、高周波スパッタリング法により、高周波によるプラズマを発生させ、このプラズマによりターゲット表面をスパッタリングしてスパッタ粒子を叩き出し、基板２の表面に堆積させる。ターゲットと基板に印加する高周波は、ターゲット側に周波数１３．５６ＭＨｚで０．５〜８Ｗ／ｃｍ２とし、基板側に周波数４０．６８ＭＨｚで０〜５Ｗ／ｃｍ２とすることが望ましい。
また基板２に対するスパッタ粒子の入射角度は、基板面に対して３０°〜９０°の範囲とすると良い。
係るスパッタリング法を行うことで、基板２上に圧電層３がエピタキシャル成長しながら成膜される。
Ａ面サファイア基板上に高周波スパッタリング法により形成された圧電層３は、平面視等方的な形状の多数の結晶粒により構成される。
更に、上記の高周波スパッタリング法の他に、イオンビームスパッタリング法を行っても良い。
【００３３】
また、Ａ面サファイア基板に対してスパッタリングを行う際に、基板２に対してＲＦバイアスを印加しながらスパッタリングを行っても良い。ＲＦバイアスを印加することで、圧電層の表面状態を良好なものにできる。
【００３４】
また、基板２としてＲ面サファイア基板を用いる場合は、まず、予めＲ面を露出させた基板２を用意し、この基板２を例えばターゲットが内蔵されたチャンバ内に設置し、チャンバ内を１０−６〜１０−８Ｐａの真空雰囲気に一時保持した後に、アルゴンガスを導入して圧力を０．０１〜１Ｐａとする。
そして、基板２を１５０〜３５０℃に保った状態で、高周波スパッタリング法により、高周波によるプラズマを発生させ、このプラズマによりターゲット表面をスパッタリングしてスパッタ粒子を叩き出し、基板２の表面に堆積させる。ターゲットと基板に印加する高周波は、ターゲット側に周波数１３．５６ＭＨｚで０．５〜８Ｗ／ｃｍ２とし、基板側に周波数４０．６８ＭＨｚで０〜５Ｗ／ｃｍ２とすることが望ましい。
また、基板２に対するスパッタ粒子の入射角度は、基板面に対して３０〜９０°の範囲とすると良い。
【００３５】
尚、このとき基板２には、０Ｗ／ｃｍ２を超えて５．０Ｗ／ｃｍ２以下の範囲のＲＦバイアスを印加しておくことが好ましい。その理由は、Ｒ面サファイア基板に対してＲＦバイアスを印加しないで高周波スパッタリング法により圧電層を形成すると、Ａ面サファイア基板の場合と異なり、異方性に富む形状の結晶粒からなる圧電層が形成されてしまうが、ＲＦバイアスを基板２に印加しながら高周波スパッタリングを行うと、圧電層３がエピタキシャル成長しながら基板２上に成膜され、このようにして形成された圧電層３は、平面視等方的な形状の多数の結晶粒により構成されたものとなる。以上の理由から、ＲＦバイアスは０Ｗ／ｃｍ２を超えて印加することが好ましい。
また、ＲＦバイアスは５．０Ｗ／ｃｍ２以下であることが好ましい。ＲＦバイアスが５．０Ｗ／ｃｍ２を超えると、過剰なイオン衝撃によりエピタキシャル成長が阻害されるので好ましくない。
またＡ面サファイア基板の場合、ＲＦバイアスを５．０Ｗ／ｃｍ２以下にすると、基板側にＲＦバイアスを印加することによって、ターゲットから放出される酸素負イオンを基板から遠ざける効果がある。尚、この酸素負イオンはエピタキシャル成長の妨げになることが知られている。
【００３６】
係るスパッタリング法を行うことで、基板２上に圧電層３がエピタキシャル成長しながら成膜される。
Ｒ面サファイア基板にＲＦバイアスを印加しつつ高周波スパッタリング法により形成された圧電層３は、平面視等方的な形状の多数の結晶粒により構成される。
更に、上記の高周波スパッタリング法の他に、イオンビームスパッタリング法を行っても良い。
【００３７】
また、上記のスパッタリングで用いるターゲットは、形成しようとする圧電層の材質に対応するものを用いることが好ましく、例えば、ＺｎＯ、ペロブスカイト型金属酸化物（ＰｂＴｉＯ３，ＢａＴｉＯ３等）、またイルメナイト型金属酸化物（ＬｉＮｂＯ３，ＬｉＴｉＯ３，ＫＮｂＯ３等）を例示できる。
【００３８】
圧電層３の形成後、フォトリソグラフィープロセスにより、ＩＤＴ電極４…及び反射器５を形成する。ＩＤＴ電極４…を形成する際には、少なくともその一つの配列方向が他のものの配列方向と異なるように形成する。このように、複数のＩＤＴ電極の少なくとも一つの配列方向を他のものと異なるように配列することで、ラダー型ＳＡＷフィルタを構成することができる。
【００３９】
尚、各ＩＤＴ電極４…の配列方向を決める際には、圧電層３の結晶粒の特定の結晶方位軸に一致させる等の特別の配慮は必要とせず、圧電層３の結晶方位軸に対して任意の方向に配列させることができる。これは、圧電層を構成する結晶粒の平面視形状が等方的であるため、圧電層３表面を伝搬する表面弾性波の伝搬速度が圧電層３上のどの方向に対しても均一となり、各ＩＤＴ電極４ａ、４ｂ、４ｃの配列方向をどのように定めても、表面弾性波の伝搬速度の差によるフィルタ特性の低下が生じないからである。
【００４０】
次に、ＩＤＴ電極４…及び反射器５の形成後、各ＩＤＴ電極４…及び反射器５…を覆うように圧電層３上に保護膜８を積層する。
このようにして、図１及び図２に示すようなラダー型ＳＡＷフィルタ１が製造される。
【００４１】
係るラダー型ＳＡＷフィルタの製造方法によれば、スパッタリング法で圧電層を形成することにより、圧電層を構成する結晶粒を平面視等方的な形状にすることができ、これにより表面弾性波の伝搬速度を圧電層のどの方向に対してもほぼ同じ速度にすることができ、広帯域特性に優れたラダー型ＳＡＷフィルタを製造することができる。
【００４２】
【実施例】
「実験例１：Ａ面サファイア基板の場合」
まず、予めＡ面を露出させた直径１００ｍｍの円板形状の基板を用意し、この基板をスパッタリング装置のチャンバ内に設置し、チャンバ内を１０−６〜１０−８Ｐａの真空雰囲気に一時保持した後、アルゴンガスを導入して圧力を４〜６Ｐａとした。
次に、基板を３５０℃に保った状態で、高周波スパッタリング法により、直径３００ｍｍのＺｎＯターゲットからスパッタ粒子を叩き出して基板に堆積させた。ターゲットには周波数１３．５６ＭＨｚ、１．０ｋＷの高周波を印加した。また、基板に対するスパッタ粒子の入射角度は基板面に対して９０°とした。このとき、基板側にもＲＦバイアスを１０Ｗ程度印加することが好ましい。
このようにして、厚さ０．８μｍのＺｎＯからなる圧電層を形成した。図３に、得られた圧電層の電子顕微鏡写真を示す。
【００４３】
図３の電子顕微鏡写真から明らかなように、圧電層を構成する結晶粒は、いずれも等方的な形状を示しており、極端に細長いとか、針状であるといった異方的な形状ではない。図３に示す結晶粒のｃ／ａの値を計測すると、いずれも１．０≦ｃ／ａ≦２．０の範囲内であり、数値上からも平面視等方的な形状であることがわかる。
【００４４】
次に、図３に示した圧電層上に、ＩＤＴ電極及びＩＤＴ電極を挟む一対の反射器を設けることにより共振器を形成し、ＩＤＴ電極に電力を印加して表面弾性波を発生させ、圧電層上を伝搬する表面弾性波の伝搬速度を測定した。
図４に、圧電層を構成する結晶粒のｃ軸方向を０°とした場合の表面弾性波の伝搬速度と伝搬方向との関係を示す。尚、図４において、グラフの周囲に記載した０°〜±１８０°の数値が、結晶粒のｃ軸方向を０°とした場合の表面弾性波の伝搬方向を示すものであり、またグラフの中心から放射状に離れるに従って伝搬速度が向上することを示している。例えば図４に示すプロットにおいては、０°の方向の表面弾性波の伝搬速度が約４８００（任意単位）であり、４５°の方向の表面弾性波の伝搬速度が約４８５０（任意単位）であることが示されている。
【００４５】
図４に示すように、表面弾性波の伝搬速度は、いずれの方向においても４７００〜４８００（任意単位）の範囲であり、どの方向に対しても一定であることが分かる。
【００４６】
「実験例２：Ｒ面サファイア基板の場合」
予めＲ面を露出させた直径１００ｍｍの円板形状の基板を用意し、この基板をスパッタリング装置のチャンバ内に設置し、チャンバ内を１０−６〜１０−８Ｐａの真空雰囲気に一時保持した後、アルゴンガスを導入して圧力を０．２〜０．３Ｐａとした。
次に、基板を３００℃に保った状態で、周波数４０．６８ＭＨｚのＲＦバイアスを基板に印加しつつ、高周波スパッタリング法により、直径３００ｍｍのＺｎＯターゲットからスパッタ粒子を叩き出して基板に堆積させた。ターゲットと基板に印加する高周波は、ターゲットに対して周波数１３．５６ＭＨｚ、ＲＦ電力１．２ｋＷとし、基板側のＲＦ電力を１００Ｗとした。また、基板に対するスパッタ粒子の入射角度は基板面に対して９０°とした。
このようにして、厚さ０．７μｍのＺｎＯからなる圧電層を形成した。図５に、得られた圧電層の電子顕微鏡写真を示す。図５Ａは基板へのＲＦバイアスなしの場合、図５Ｂは基板へのＲＦバイアスが１０Ｗの場合、図５Ｃは基板へのＲＦバイアスが１００Ｗの場合である。
【００４７】
図５Ａから明らかなように、ＲＦバイアスが０Ｗ／ｃｍ２の場合は、細長い結晶粒が形成されていることが分かる。各結晶粒の長手方向に対する直交方向、即ち結晶粒の短手方向がＺｎＯのｃ軸方向になっている。各結晶粒のｃ／ａの値を計測すると、いずれもｃ／ａが２．０を超えていることがわかる。このように、Ｒ面サファイア上にＲＦバイアスなしでＺｎＯ圧電層を形成すると、平面視形状が異方的な結晶粒が形成されることが分かる。
【００４８】
これに対し、図５Ｂ及び図５Ｃに示すように、ＲＦバイアスを高くするに従って、圧電層を構成する結晶粒が等方的な形状となり、極端に細長いとか、針状であるといった異方的な形状にならないことが分かる。特に、図５Ｃに示す結晶粒のｃ／ａの値を計測すると、いずれも１．０≦ｃ／ａ≦２．０の範囲内であり、数値上からも平面視等方的な形状であることがわかる。このように、Ｒ面サファイア上にＲＦバイアスを印加しつつＺｎＯ圧電層を形成すると、平面視形状が等方的な結晶粒が形成されることが分かる。
【００４９】
次に、図５Ａ及び図５Ｃに示した圧電層上に、ＩＤＴ電極及びＩＤＴ電極を挟む一対の反射器を設けることにより共振器を形成し、ＩＤＴ電極に電力を印加して表面弾性波を発生させ、圧電層上を伝搬する表面弾性波の伝搬速度を測定した。
図６に、圧電層を構成する結晶粒のｃ軸方向を０°とした場合の表面弾性波の伝搬速度と伝搬方向との関係を示す。尚、図６において、グラフの周囲に記載した０°〜±１８０°の数値が、結晶粒のｃ軸方向を０°とした場合の表面弾性波の伝搬方向を示すものであり、またグラフの中心から放射状に離れるに従って伝搬速度が向上することを示している。
【００５０】
図６に示すように、バイアスなしの場合は、ｃ軸方向と平行な方向（０°と±１８０°の方向）に対する表面弾性波の伝搬速度が極大を示しており、伝搬速度が方向によって変化していることが分かる。
一方、バイアス有りの場合は、表面弾性波の伝搬速度が、いずれの方向においても４５００（任意単位）程度であり、どの方向に対しても一定であることが分かる。
このように、表面弾性波の伝搬速度は、圧電層の結晶粒の平面視形状に大きく依存し、結晶中の形状が等方的であるほど伝搬速度がどの方向に対しても均一になることがわかる。
【００５１】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明のラダー型ＳＡＷフィルタによれば、弾性波伝搬層としての圧電層が平面視等方的な形状の結晶粒が多数集合して形成されるので、表面弾性波の伝搬速度が圧電層表面のどの方向についてもほぼ同じ速度になり、表面弾性波が圧電層上を等方的に伝搬するので、櫛歯状電極の配置方向によって表面弾性波の伝搬速度に差が生ずることがなく、広帯域特性を向上させることができる。
また、櫛歯状電極のうちの少なくとも一つの配列方向が、他の櫛歯状電極の配列方向と異なっているので、広帯域において伝搬ロスを少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態であるラダー型ＳＡＷフィルタの平面図。
【図２】図１のＡ−Ａ線に対応する断面図。
【図３】実験例１の圧電層を構成する結晶粒を示す電子顕微鏡写真。
【図４】図３に示す圧電層を構成する結晶粒のｃ軸方向を０°とした場合の表面弾性波の伝搬速度と伝搬方向との関係を示すグラフ。
【図５】実験例２の圧電層を構成する結晶粒を示す電子顕微鏡写真であり、ＡはＲＦバイアスなしの場合、ＢはＲＦバイアスが１０Ｗの場合、ＣはＲＦバイアスが１００Ｗの場合の電子顕微鏡写真。
【図６】図５Ａ及び図５Ｃに示す圧電層を構成する結晶粒のｃ軸方向を０°とした場合の表面弾性波の伝搬速度と伝搬方向との関係を示すグラフ。
【符号の説明】
１　ラダー型ＳＡＷフィルタ
２　基板
３　圧電層
４　４ａ、４ｂ、４ｃ　ＩＤＴ電極（櫛歯状電極）
【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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