(57)【要約】【課題】  従来の多層膜技術の観点は耐電力性向上にあり、その特性、特に損失特性からの着眼は無く、むしろ多少の特性劣化が見込まれる場合も多かった。本願の目的は、従来とは異なり、多層膜化により積極的な特性向上、特に低損失化に好適な多層膜構造を提供する。【解決手段】  弾性表面波基板上にすだれ状電極が形成され、そのすだれ状電極は、ALまたはCuを主材料とする主電極から形成され、さらに主電極の上に主材料とは異なる上部薄膜を配置し、上記主電極の膜厚を弾性表面波波長の7.7〜9.7%とする。【選択図】  図１（ａ）
2013005000.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性表面波基板を有する弾性表面波装置であって、
前記弾性表面波基板上にすだれ状電極が形成され、
前記すだれ状電極は、ALまたはCuを主材料とする主電極から形成され、
前記主電極上に主材料とは異なる上部薄膜を配置し、
前記主電極の主材料がAlの場合は膜厚を弾性表面波波長の7.7〜9.7%とし、
主材料がCuの場合は膜厚を弾性表面波波長の3.8〜4.9%とすることを特徴とする弾性表面波装置。
【請求項２】
請求項１記載の弾性表面波装置であって、
前記主電極と前記上部薄膜はそれぞれ複数層に分離され、
前記主電極の主材料がAlの場合は、複数層の主電源の合計厚さは弾性表面波波長の7.7〜9.7%であり、
前記主電極の主材料がCuの場合は、複数層の主電源の合計厚さは弾性表面波波長の3.8〜4.9%であることを特徴とする弾性表面波装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の弾性表面波装置であって、
前記上部薄膜の材料をTiとしたことを特徴とする弾性表面波装置。
【請求項４】
請求項１又は２記載の弾性表面波装置であって、
前記上部薄膜の膜厚を300Å以下としたことを特徴とする弾性表面波装置。
【請求項５】
請求項１又は２記載の弾性表面波装置であって、
前記主電極の下に該主電極の材料とは異なる材料からなる下部薄膜を形成としたことを特徴とする弾性表面波装置。
【請求項６】
請求項５記載の弾性表面波装置であって、
前記下部薄膜の材料をTiとしたことを特徴とする弾性表面波装置。
【請求項７】
請求項１又は２記載の弾性表面波装置であって、
前記主電極と前記上部薄膜を覆うように電極保護膜層が形成されていることを特徴とする弾性表面波装置。
【請求項８】
請求項１又は２記載の弾性表面波装置であって、
前記上部薄膜は前記主電極を覆うように電極側面にも形成され、さらに電極保護膜層が前記主電極及び前記上部薄膜の全体を覆うように形成されていることを特徴とする弾性表面波装置。
【請求項９】
請求項８記載の弾性表面波装置であって、
さらに前記主電極の下に該主電極とは異なる材料を用いて前記下部薄膜を形成したことを特徴とする弾性表面波装置。
【請求項１０】
前記請求項１又は２記載の弾性表面波装置であって、
分波器型の弾性表面波デバイスである事を特徴とする弾性表面波装置。
【請求項１１】
請求項１０記載の弾性表面波装置であって、
前記電極は、送信電極側はラダー型の電極であり、受信電極側はダブルモード型の電極であることを特徴とする弾性表面波装置。
【請求項１２】
請求項１０記載の弾性表面波装置であって、
3GPP規格のBand5またはBand8またはBand1の分波器であることを特徴とする弾性表面波装置。
【請求項１３】
請求項１又は２記載の弾性表面波装置であって、
弾性表面波フィルタであることを特徴とする弾性表面波装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は高性能、特に低損失特性の弾性表面波装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本技術分野の背景技術として、特開2005-304066号公報（特許文献１）がある。この公報には、「ＬｉＮｂＯ3 またはＬｉＴａＯ3 の単結晶からなる圧電基板の表面の加工変質層を取り除いた後、ＴｉおよびＣｒの少なくとも一方を主成分とする下地電極層を１００℃以下の温度で真空蒸着法によって形成し、その上にＡｌからなるまたはＡｌを主成分とするＡｌ電極層を形成する。Ａｌ電極層は、その結晶構造が双晶構造であり、Ａｌ結晶の（１１１）面の法線方向と圧電基板の結晶のＺ軸とが実質的に一致するように一定方向に配向する結晶方位を有する。」と記載されている。
【０００３】
また、特開2002-26685号公報（特許文献２）がある。この公報には、「圧電基板２上に、ＴｉまたはＴｉ合金からなる第１の電極層を形成した上で、この第１の電極層上に、ＣｕまたはＣｕ合金からなる第２の電極層を形成する。そして、第２の電極層の上面および側面を被覆するように、Ａｌもしくはこれを主成分とする合金またはＡｕもしくはこれを主成分とする合金からなる第３の電極層を形成する。」と記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2005-304066号公報
【特許文献２】特開2002-26685号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１、２にあるように、従来の多層膜技術の観点は耐電力性向上にあり、その特性、特に損失特性からの着眼は無く、むしろ多少の特性劣化が見込まれる場合も多かった。本願の目的は、従来とは異なり、多層膜化により積極的な特性向上、特に低損失化に好適な多層膜構造を提供する事にある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、「弾性表面波基板上にすだれ状電極が形成され、すだれ状電極は、ALまたはCuを主材料とする主電極から形成され、主電極上に主材料とは異なる上部薄膜を配置し、主電極の主材料がAlの場合は膜厚を弾性表面波波長の7.7〜9.7%とし、主材料がCuの場合は膜厚を弾性表面波波長の3.8〜4.9%とすることを特徴とする弾性表面波装置」による。
【発明の効果】
【０００７】
発明者らは種々の構造を実験的に検討した結果、上記構造をとる事により、特性、特に損失特性が改善される事を見出した。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１（ａ）】本発明の第１実施例の電極の断面構造を示している。
【図１（ｂ）】本発明の第１実施例の電極を基板面方向から見た上面図を示している。
【図２】第１従来例の電極の断面構造を示している。
【図３】第２従来例の電極の断面構造を示している。
【図４】本発明の第１実施例のBand5分波器構成を示している。
【図５】本発明の第１実施例のBand5分波器と従来例の分波器の帯域内特性を比較して示している。
【図６】本発明の第１実施例のBand5分波器特性を示している。
【図７】主電極の膜厚と送信側損失特性の関係を本発明と従来構造を比較して示している。
【図８】主電極の膜厚と受信側損失特性の関係を本発明と従来構造を比較して示している。
【図９】上部薄膜層の膜厚と送信側損失特性の関係を本発明と従来構造を比較して示している。
【図１０】上部薄膜層の膜厚と受信側損失特性の関係を本発明と従来構造を比較して示している。
【図１１】本発明の第２実施例の電極の断面構造を示している。
【図１２】本発明の第２実施例と従来例の帯域内特性を比較して示している。
【図１３】本発明の第３実施例の電極の断面構造を示している。
【図１４】本発明の第３実施例と従来例の帯域内特性を比較して示している。
【図１５】本発明の第４実施例の電極の断面構造を示している。
【図１６】本発明の第４実施例と従来例の帯域内特性を比較して示している。
【図１７】本発明の第５実施例の電極の断面構造を示している。
【図１８】本発明の第５実施例と従来例の帯域内特性を比較して示している。
【図１９】本発明の第６実施例の電極の断面構造を示している。
【図２０】本発明の第６実施例と従来例の帯域内特性を比較して示している。
【図２１】本発明の第７実施例のBand8分波器と従来例のB8分波器の帯域内特性を比較して示している。
【図２２】本発明の第８実施例のBand1分波器と従来例のB１分波器の帯域内特性を比較して示している。
【図２３】本発明の第９実施例の分波器構成を示している。
【図２４】本発明の第１０実施例のラダーフィルタ構成を示している。
【図２５】本発明の第１１実施例のダブルモードフィルタ構成を示している。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、実施例を図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００１０】
本実施例では、上記構造の多層膜化による損失低減例をBand5分波器を例に取り説明する。
【００１１】
図１（a）は、本実施例の電極断面構造を示している。弾性表面波基板１上に主材料を用いて作成された主電極２上に上部薄膜３が形成されている。第１実施例では、弾性表面波基板１として42度回転Y軸カットX軸伝播のLiTaO3を用い、主電極２はAl-0.5wt%Cuの電極とし、上部薄膜３としてはTi膜を形成している。また主電極２の膜厚は、弾性表面波波長の比で8.7%、上部薄膜３の厚さは、100Åである。図１（ｂ）は図１（a）を基板面方向から見た上面図である。電極はすだれ状電極型に配置されている。尚、主電極２は上面から見ているため、ここでは現れない。
【００１２】
図２は、第１従来例の電極断面構造であり、上部薄膜層は形成されていない。膜厚条件は上記と同一とした。
【００１３】
図３は、第２従来例の電極断面構造であり、下部薄膜４形成後に主電極２が形成されている。膜厚条件は上記と同一とした。また下部薄膜４の厚さは50Åとした。第２従来例は第１従来例の耐電力性向上を意図したもので、主電極２は下部薄膜４の影響で配向性が向上し、耐電力性が向上する。下部薄膜４の膜厚を充分薄くする事により特性はほとんど第１従来例と同等とする事ができる。
【００１４】
図４は本実施例の分波器の構成を示す。送信（Tx）側の電極は、ラダー型電極構成で、弾性表面波共振子5〜〜11が接続され、受送信（Rx）側の電極は、弾性表面波共振12とダブルモード型フィルタ13〜16で形成されている。本実施例の構成を用いることによりRxの出力を平衡出力とする事ができる。
【００１５】
図５は得られたBand5分波器の帯域内特性の比較である。実線１７が本願発明のTx側の特性、実線１８が第１、第２従来例のTx特性である (第１、第２従来例はほとんど同特性のため、１つの実線で示している)。明らかに、本願発明による損失向上効果がみられる。また実線１９が本願発明のRx側の特性、実線２０が第１、第２従来例のRx特性である。(第１、第２従来例はほとんど同特性のため、１つの実線で示している)。受信側でも、本願発明による損失向上効果がみられる。
【００１６】
図６は本願発明による分波器特性を示している。また実線２１が本願発明のTx側の特性、また実線２２が本願発明のRx側の特性である。従来に比べ、帯域外特性を劣化させる事無く、損失が改善されている。
【００１７】
上記の損失改善効果を得る条件を主電極２の膜厚と上部薄膜３の膜厚をパラメータにして特性変化を調べた。比較のために、同条件の第１従来例の素子も作成した。図７がTx損失に対する、主電極２の膜厚依存性、図８がRx損失に対する、主電極２の膜厚依存性
である。Tx側の特性では実験範囲のすべての条件で本発明の効果が見られ、Rx側の特性では実験範囲のすべての条件（7.7〜9.7%）で本発明の効果が見られ、主電極２の膜厚が弾性表面波波長の8.2%以上で効果が見られた。同様の実験を主電極２の材料をCuとした場合、Tx側では、3.8〜4.9%で本発明の効果が見られ、Rx側では、4.0%以上で本発明の効果が見られた。
【００１８】
また図９がTx損失に対する、上部薄膜３の膜厚依存性、図１０がRx損失に対する、上部薄膜３の膜厚依存性である。Tx側でもRx側でも、上部薄膜３が薄い程損失が小さい事が分った。この結果は主電極２の材料をCuとした場合も同様の結果であった。
【実施例２】
【００１９】
本実施例でも、Band5分波器を例に取り説明する。
【００２０】
図１１は、本実施例の電極断面構造を示している。第１実施例の構成に加えて、下部薄膜２３が形成されている。本実施例では、下部薄膜２３はTi薄膜とし、膜厚は５０Åとした。実施例１と同一の構成については説明を省略する。また、それぞれの膜厚条件も実施例１と同等とした。
【００２１】
図１２が得られたBand5分波器の帯域内特性の比較である。比較のため、第１従来例の特性も合わせて示している。実線２４が本願発明のTx側の特性、実線２５が第１従来例のTx特性である。明らかに、本願発明による損失向上効果がみられる。また実線２６が本願発明のRx側の特性、実線２７が第１従来例のRx特性である。(第１、第２従来例はほとんど同特性のため、１つの実線で示している)。受信側でも、本願発明による損失向上効果がみられる。
【００２２】
本実施例では、下部薄膜２３を設ける事による耐電力性向上に効果がある。
【実施例３】
【００２３】
本実施例でも、Band5分波器を例に取り説明する。
【００２４】
図１３は、本実施例の電極断面構造を示している。第１実施例の構成に加えて、電極全面に保護薄膜２８が形成されている。本実施例では、保護薄膜２８はSiO2とし、膜厚は１００Åとした。実施例１と同一の構成については、説明を省略する。また、それぞれの膜厚条件も実施例１と同等とした。
【００２５】
図１４が得られたBand5分波器の帯域内特性の比較である。比較のため、第１従来例の特性も合わせて示している。実線２９が本願発明のTx側の特性、実線３０が第１従来例のTx特性である。明らかに、本願発明による損失向上効果がみられる。また実線３１が本願発明のRx側の特性、実線３２が第１従来例のRx特性である。受信側でも、本願発明による損失向上効果がみられる。
【００２６】
本実施例では、保護薄膜２８を設ける事により、電極上に付着する水分、パーティクル等からの保護に効果がある。
【実施例４】
【００２７】
本実施例でも、Band5分波器を例に取り説明する。
【００２８】
図１５は、本実施例の電極断面構造を示している。第１実施例の構成に加えて、電極前面に保護薄膜２８が形成され、また、上部電極３は複数層（例えば２層）に分けて形成されている。本実施例でも、保護薄膜２８はSiO2とし、膜厚は１００Åとした。また、２つに分けられた主電極２の層はそれぞれ、弾性表面波波長の比で4.35%、上部薄膜３の厚さは、それぞれ50Åである。実施例１と同一の構成については説明を省略する。
【００２９】
図１６が得られたBand5分波器の帯域内特性の比較である。比較のため、第１従来例の特性も合わせて示している。実線３３が本願発明のTx側の特性、実線３４が第１従来例のTx特性である。明らかに、本願発明による損失向上効果がみられる。また実線３５が本願発明のRx側の特性、実線３６が第１従来例のRx特性である。受信側でも、本願発明による損失向上効果がみられる。
【００３０】
本実施例では、保護薄膜２８を設ける事により、電極上に付着する水分、パーティクル等からの保護に効果があり、さらに、上部薄膜３を２層とする事により、耐電力性に効果がある。
【実施例５】
【００３１】
本実施例でも、Band5分波器を例に取り説明する。
【００３２】
図１７は、本実施例の電極断面構造を示している。第１実施例の構成に加えて、主電極２にテーパを付けて形成し、主電極２の側面にも上部薄膜３の層を配置した。また、電極全面に保護薄膜２８が形成されている。実施例１と同一の構成については説明を省略する。
【００３３】
図１８が得られたBand5分波器の帯域内特性の比較である。比較のため、第１従来例の特性も合わせて示している。実線３７が本願発明のTx側の特性、実線３８が第１従来例のTx特性である。明らかに、本願発明による損失向上効果がみられる。また実線３９が本願発明のRx側の特性、実線４０が第１従来例のRx特性である。受信側でも、明らかに本願発明による損失向上効果がみられる。また、その効果は実施例１より大きい。
【００３４】
本実施例では、本実施例の構成とする事により、一層の損失低減に効果がある。
【実施例６】
【００３５】
本実施例でも、Band5分波器を例に取り説明する。
【００３６】
図１９は、本実施例の電極断面構造を示している。第５実施例の構成に加えて、主電極２の下に下部薄膜２３の層が形成されている。また、電極全面に保護薄膜２８が形成されている。実施例１と同一の構成については説明を省略する。
【００３７】
図２０が得られたBand5分波器の帯域内特性の比較である。比較のため、第１従来例の特性も合わせて示している。実線４１が本願発明のTx側の特性、実線４２が第１従来例のTx特性である。明らかに、本願発明による損失向上効果がみられる。また実線４３が本願発明のRx側の特性、実線４４が第１従来例のRx特性である。受信側でも、明らかに本願発明による損失向上効果がみられる。また、その効果は実施例１より大きい。
【００３８】
本実施例では、本実施例の構成とする事により、一層の損失低減に効果があり、また下部薄膜２３を形成する事により、耐電力向上の効果もある。
【実施例７】
【００３９】
本実施例は、Band8分波器の例である。
【００４０】
電極断面構成及び、分波器構成も 図１と同一である。弾性表面波基板１として、46度回転Y軸カットX軸伝播のLiTaO3を用いた。
【００４１】
図２１が得られたBand８分波器の帯域内特性の比較である。比較のため、第１従来例の特性も合わせて示している。第１従来例の条件も、図２と同じである。実線４５が本願発明のTx側の特性、実線４６が第１従来例のTx特性である。明らかに、本願発明による損失向上効果がみられる。また実線４７が本願発明のRx側の特性、実線４８が第１従来例のRx特性である。受信側でも、明らかに本願発明による損失向上効果がみられる。
【００４２】
本実施例では、Band8分波器の例を示したが、上述のようにBand8分波器に本願の構成を適用しても損失特性の向上に効果がある。
【実施例８】
【００４３】
本実施例は、Band１分波器の例である。
【００４４】
電極断面構成及び、分波器構成も 図１と同一である。弾性表面波基板１として、46度回転Y軸カットX軸伝播のLiTaO3を用いた。
【００４５】
図２２が得られたBand１分波器の帯域内特性の比較である。比較のため、第１従来例の特性も合わせて示している。第１従来例の条件も、図２と同じである。実線４９が本願発明のTx側の特性、実線５０が第１従来例のTx特性である。明らかに、本願発明による損失向上効果がみられる。また実線５１が本願発明のRx側の特性、実線５２が第１従来例のRx特性である。明らかに本願発明による損失向上効果がみられる。また受信側では送信側の特性より向上効果が大きい。
【００４６】
本実施例では、Band１分波器の例を示したが、上述のようにBand１分波器に本願の構成を適用しても損失特性の向上に効果がある。
【００４７】
尚、上述の実施例はすべて図４に示したRx側がダブルモード型フィルタとなっているが、図２３に示すように、Rx側も弾性表面波共振子53〜60が接続されたラダー構成とした場合でもTxと同様の損失向上効果が得られる。また本実施例では分波器を用いて説明を行ったが、Tx、Rxを分離した、図２４、図２５のようなフィルタでも同様の効果が得られる。図２４はラダー型フィルタの例であり、弾性表面波共振子61〜67がラダー型に接続されている。図２５は縦続接続型ダブルモードフィルタを例であり、ダブルモード型フィルタ68〜71が図のように接続されている。図２４、図２５にようなフィルタでも同様に損失低減効果が得られる。
【００４８】
尚、上述の実施例はすべて弾性表面波基板１として、42度回転Y軸カットX軸伝播のLiTaO3と46度回転Y軸カットX軸伝播のLiTaO3を用いたを用いた場合を示した。さらに、本発明の効果は、弾性表面波基板１を変更した場合でも同様であり、例えば、64度回転Y軸カットX軸伝播のLiNbO3を用いた場合でも、4２度回転Y軸カットX軸伝播のLiNbO3、128度回転Y軸カットX軸伝播のLiNbO3を用いた場合でも同様である。
【００４９】
尚、上述の実施例はすべて主電極２の材料として、Al-0.5wt%Cuの場合、Cuの場合を示したが、他の材料（Au, Agあるいはそれらを主原料とした合金）でも、同様の効果が得られる。また、上述の実施例はすべて上部薄膜３の材料をTiとしたが、Ti以外の材料（Cu, Ta, W, Ag, SiO2, AlN 等）でも同様の効果が得られる。
【符号の説明】
【００５０】
１  弾性表面波基板
２  主電極
３  上部薄膜
【図１（ａ）】
2013005000.tif 000003
【図１（ｂ）】
2013005000.tif 000004
【図２】
2013005000.tif 000005
【図３】
2013005000.tif 000006
【図４】
2013005000.tif 000007
【図５】
2013005000.tif 000008
【図６】
2013005000.tif 000009
【図７】
2013005000.tif 000010
【図８】
2013005000.tif 000011
【図９】
2013005000.tif 000012
【図１０】
2013005000.tif 000013
【図１１】
2013005000.tif 000014
【図１２】
2013005000.tif 000015
【図１３】
2013005000.tif 000016
【図１４】
2013005000.tif 000017
【図１５】
2013005000.tif 000018
【図１６】
2013005000.tif 000019
【図１７】
2013005000.tif 000020
【図１８】
2013005000.tif 000021
【図１９】
2013005000.tif 000022
【図２０】
2013005000.tif 000023
【図２１】
2013005000.tif 000024
【図２２】
2013005000.tif 000025
【図２３】
2013005000.tif 000026
【図２４】
2013005000.tif 000027
【図２５】
2013005000.tif 000028