CN105981297B - 弹性波装置 - Google Patents
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Abstract
提供能实现高声速化和低损耗化的弹性波装置。弹性波装置(1)在LiNbO3基板(2)上设置IDT电极(3)，层叠氮化铝膜(4)或氮化硅膜以覆盖IDT电极(3)，且利用了漏泄弹性波。IDT电极(3)由从Cu、Al、Au、Pt以及Ni所构成的组中选择的一种金属来构成。在弹性波装置(1)中，在将LiNbO3的欧拉角设为(0°±5°，θ，0°±5°)、将IDT电极(3)的波长标准化厚度设为X、将欧拉角的θ设为Y时，对应于氮化铝膜(4)或氮化硅膜的波长标准化厚度范围、构成IDT电极(3)的金属的种类和IDT电极(3)的波长标准化厚度的范围，将欧拉角的θ即Y设为特定的范围。
Description
技术领域
本发明涉及在LiNbO3基板上层叠有IDT电极以及高声速膜的弹性波装置，特别涉及利用了漏泄弹性波的弹性波装置。
背景技术
在通信设备的滤波器等中所用的弹性波装置中，谋求高频化和低损耗。在下述的专利文献1中，公开了使用64°±3°Y切割X传播的LiNbO3基板、41°±3°Y切割X传播的LiNbO3的声表面波滤波器。在专利文献1中，在上述LiNbO3所构成的压电基板上形成有IDT电极。此外，在LiNbO3基板的声表面波传播部分形成有SiO2、SiNx、Si或Al2O3所构成的保护膜。在专利文献1中，反射器电极在电极指延伸的方向中央具有沿着声表面波传播方向延伸的汇流条电极。该汇流条电极具有声表面波的波长一半以下的宽度。由此抑制了声表面波朝横向的漏泄波，减小了插入损耗。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：JP特开2008-177885号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而，在专利文献1所记载的声表面波装置中，另外高声速化以及低损耗化也不充分。
但是，作为在LiNbO3中传播的弹性波，已知有漏泄弹性波、洛夫波。关于漏泄弹性波，声速高，但衰减常数大，难以减小损耗。与此相对，关于洛夫波，声速低，难以高声速化，但难以漏泄。
因此，以往尝试通过使用漏泄弹性波且层叠高声速膜来提高声速。但是，在层叠了高声速膜的结构中，由于声速变高，因此漏泄弹性波被输出，存在衰减常数变大这样的问题。
本发明的目的在于，提供利用衰减常数小的漏泄弹性波、高声速且低损耗的弹性波装置。
用于解决课题的手段
本申请的第1发明所涉及的弹性波装置具备：LiNbO3基板；设置在所述LiNbO3基板上的IDT电极；和设置在所述LiNbO3基板上以覆盖所述IDT电极的氮化铝膜，利用了在所述LiNbO3基板中传播的漏泄弹性波。
在第1发明所涉及的弹性波装置中，所述IDT电极由以从Cu、Al、Au、Pt以及Ni所构成的组中选择的一种材料为主体的金属来构成，在将LiNbO3基板的欧拉角设为(0°±5°，θ，0°±5°)、将所述IDT电极的波长标准化厚度设为X、将所述欧拉角的θ设为Y时，对应于构成所述IDT电极的金属的种类以及所述氮化铝膜的波长标准化厚度的范围，将所述欧拉角的θ即Y设为下述的表1～表5所示的任意一个范围。
[表1]
[表2]
[表3]
[表4]
[表5]
本申请的第2发明所涉及的弹性波装置具备：LiNbO3基板；设置在所述LiNbO3基板上的IDT电极；和设置在所述LiNbO3基板上以覆盖所述IDT电极的氮化硅膜，利用了在所述LiNbO3基板中传播的漏泄弹性波。
在第2发明中，所述IDT电极由以从Cu、Al、Au、Pt以及Ni所构成的组中选择的一种材料为主体的金属来构成，在将LiNbO3基板的欧拉角设为(0°±5°，θ，0°±5°)、将所述IDT电极的波长标准化厚度设为X、将所述欧拉角的θ设为Y时，对应于构成所述IDT电极的金属的种类以及所述氮化硅膜的波长标准化厚度的范围，将所述欧拉角的θ即Y设为下述的表6～表10所示的任意一个范围。
[表6]
[表7]
[表8]
[表9]
[表10]
发明效果
根据本申请的第1、第2发明(以下总称为本发明)，在LiNbO3基板上设置IDT电极，设置氮化铝膜或氮化硅膜以覆盖该IDT电极。因而，在利用了漏泄弹性波的弹性波装置中能谋求高速化。此外，由于对应于构成IDT电极的金属的种类以及氮化铝膜或氮化硅膜的波长标准化厚度的范围将欧拉角的θ即Y设为特定的范围，因此能减小衰减常数。因此，能谋求高声速化和低损耗化。
附图说明
图1是本发明的第1实施方式所涉及的弹性波装置的简要主视截面图。
图2是表示在LiNbO3中传播的漏泄弹性波以及瑞利波的声速与欧拉角的θ的关系的图。
图3是表示LiNbO3的欧拉角的θ与开路状态的声速Vf的衰减常数以及短路状态的声速Vm的衰减常数α的关系的图。
图4是表示在欧拉角(0°，94°，0°)的LiNbO3基板上形成了Cu所构成的IDT电极的结构中的、谐振频率fr的声速以及反谐振频率fa下的声速与Cu的波长标准化厚度的关系的图。
图5是表示在欧拉角(0°，131°，0°)的LiNbO3基板上形成波长标准化厚度为0.2的Cu膜所构成的IDT电极并层叠了AlN膜的结构中的、AlN膜的波长标准化厚度与声速的关系的图。
图6是表示在LiNbO3基板上形成波长标准化厚度为0.08的Cu所构成的IDT电极并层叠了各种厚度的AlN膜的结构中的、AlN膜的波长标准化厚度、欧拉角的θ与衰减常数α的关系的图。
图7是表示在LiNbO3基板上形成波长标准化厚度为0.038的Au所构成的IDT电极并层叠了各种厚度的AlN膜的结构中的、AlN膜的波长标准化厚度、欧拉角的θ与衰减常数α的关系的图。
图8是表示在LiNbO3基板上形成波长标准化厚度为0.034的Pt所构成的IDT电极并层叠了各种厚度的AlN膜的结构中的、AlN膜的波长标准化厚度、欧拉角的θ与衰减常数α的关系的图。
图9是表示在LiNbO3基板上形成波长标准化厚度为0.08的Ni所构成的IDT电极并层叠了各种厚度的AlN膜的结构中的、AlN膜的波长标准化厚度、欧拉角的θ与衰减常数α的关系的图。
图10是表示在LiNbO3基板上形成波长标准化厚度为0.264的Al所构成的IDT电极并层叠了各种厚度的AlN膜的结构中的、AlN膜的波长标准化厚度、欧拉角的θ与衰减常数α的关系的图。
图11是表征在IDT电极由Cu构成、且AlN膜的波长标准化厚度为0.02以上且小于0.075的情况下的、能将衰减常数α设为0.02以下的、LiNbO3的欧拉角的θ即Y的表示下限的线和表示上限的线的图。
图12是表征在IDT电极由Cu构成、且AlN膜的波长标准化厚度为0.075以上且小于0.125的情况下的、能将衰减常数α设为0.02以下的、LiNbO3的欧拉角的θ即Y的表示下限的线和表示上限的线的图。
图13是表征在IDT电极由Cu构成、且AlN膜的波长标准化厚度为0.125以上且小于0.175的情况下的、能将衰减常数α设为0.02以下的、LiNbO3的欧拉角的θ即Y的表示下限的线和表示上限的线的图。
图14是表征在IDT电极由Cu构成、且AlN膜的波长标准化厚度为0.175以上且小于0.225的情况下的、能将衰减常数α设为0.02以下的、LiNbO3的欧拉角的θ即Y的表示下限的线和表示上限的线的图。
图15是表征在IDT电极由Cu构成、且AlN膜的波长标准化厚度为0.225以上且小于0.275的情况下的、能将衰减常数α设为0.02以下的、LiNbO3的欧拉角的θ即Y的表示下限的线和表示上限的线的图。
图16是与IDT电极由Al构成的情况下的AIN膜的各波长标准化厚度范围对应地表征表示能将衰减常数α设为0.02以下的欧拉角的θ所相当的Y的范围的中心值的各线的图。
图17是表征在IDT电极由Au构成、且AlN膜的波长标准化厚度为0.02以上且小于0.075的情况下的、能将衰减常数α设为0.02以下的、LiNbO3的欧拉角的θ即Y的表示下限的线和表示上限的线的图。
图18是表征在IDT电极由Au构成、且AlN膜的波长标准化厚度为0.075以上且小于0.125的情况下的、能将衰减常数α设为0.02以下的、LiNbO3的欧拉角的θ即Y的表示下限的线和表示上限的线的图。
图19是表征在IDT电极由Au构成、且AlN膜的波长标准化厚度为0.125以上且小于0.175的情况下的、能将衰减常数α设为0.02以下的、LiNbO3的欧拉角的θ即Y的表示下限的线和表示上限的线的图。
图20是表征在IDT电极由Au构成、且AlN膜的波长标准化厚度为0.175以上且小于0.225的情况下的、能将衰减常数α设为0.02以下的、LiNbO3的欧拉角的θ即Y的表示下限的线和表示上限的线的图。
图21是表征在IDT电极由Au构成、且AlN膜的波长标准化厚度为0.225以上且小于0.275的情况下的、能将衰减常数α设为0.02以下的、LiNbO3的欧拉角的θ即Y的表示下限的线和表示上限的线的图。
图22是表征在IDT电极由Pt构成、且AlN膜的波长标准化厚度为0.02以上且小于0.075的情况下的、能将衰减常数α设为0.02以下的、LiNbO3的欧拉角的θ即Y的表示下限的线和表示上限的线的图。
图23是表征在IDT电极由Pt构成、且AlN膜的波长标准化厚度为0.075以上且小于0.125的情况下的、能将衰减常数α设为0.02以下的、LiNbO3的欧拉角的θ即Y的表示下限的线和表示上限的线的图。
图24是表征在IDT电极由Pt构成、且AlN膜的波长标准化厚度为0.125以上且小于0.175的情况下的、能将衰减常数α设为0.02以下的、LiNbO3的欧拉角的θ即Y的表示下限的线和表示上限的线的图。
图25是表征在IDT电极由Pt构成、且AlN膜的波长标准化厚度为0.175以上且小于0.225的情况下的、能将衰减常数α设为0.02以下的、LiNbO3的欧拉角的θ即Y的表示下限的线和表示上限的线的图。
图26是表征在IDT电极由Pt构成、且AlN膜的波长标准化厚度为0.225以上且小于0.275的情况下的、能将衰减常数α设为0.02以下的、LiNbO3的欧拉角的θ即Y的表示下限的线和表示上限的线的图。
图27是表征在IDT电极由Ni构成、且AlN膜的波长标准化厚度为0.02以上且小于0.075的情况下的、能将衰减常数α设为0.02以下的、LiNbO3的欧拉角的θ即Y的表示下限的线和表示上限的线的图。
图28是表征在IDT电极由Ni构成、且AIN膜的波长标准化厚度为0.075以上且小于0.125的情况下的、能将衰减常数α设为0.02以下的、LiNbO3的欧拉角的θ即Y的表示下限的线和表示上限的线的图。
图29是表征在IDT电极由Ni构成、且AlN膜的波长标准化厚度为0.125以上且小于0.175的情况下的、能将衰减常数α设为0.02以下的、LiNbO3的欧拉角的θ即Y的表示下限的线和表示上限的线的图。
图30是表征在IDT电极由Ni构成、且AlN膜的波长标准化厚度为0.175以上且小于0.225的情况下的、能将衰减常数α设为0.02以下的、LiNbO3的欧拉角的θ即Y的表示下限的线和表示上限的线的图。
图31是表征在IDT电极由Ni构成、且AlN膜的波长标准化厚度为0.225以上且小于0.275的情况下的、能将衰减常数α设为0.02以下的、LiNbO3的欧拉角的θ即Y的表示下限的线和表示上限的线的图。
图32是在第2实施方式中表示在欧拉角(0°，160°，0°)的LiNbO3基板上形成波长标准化厚度为0.22的Cu所构成的电极并层叠了Si3N4膜的结构中的、Si3N4膜的波长标准化厚度与声速的关系的图。
图33是表示在欧拉角(0°，θ，0°)的LiNbO3基板上形成波长标准化厚度为0.08的Cu所构成的IDT电极并层叠了各种厚度的Si3N4膜的结构中的、欧拉角的θ与衰减常数α的关系的图。
图34是表示在欧拉角(0°，θ，0°)的LiNbO3基板上形成波长标准化厚度为0.038的Au所构成的IDT电极并层叠了各种厚度的Si3N4膜的结构中的、欧拉角的θ与衰减常数α的关系的图。
图35是表示在欧拉角(0°，θ，0°)的LiNbO3基板上形成波长标准化厚度为0.034的Pt所构成的IDT电极并层叠了各种厚度的Si3N4膜的结构中的、欧拉角的θ与衰减常数α的关系的图。
图36是表示在欧拉角(0°，θ，0°)的LiNbO3基板上形成波长标准化厚度为0.08的Ni所构成的IDT电极并层叠了各种厚度的Si3N4膜的结构中的、欧拉角的θ与衰减常数α的关系的图。
图37是表示在欧拉角(0°，θ，0°)的LiNbO3基板上形成波长标准化厚度为0.264的Al所构成的IDT电极并层叠了各种厚度的Si3N4膜的结构中的、欧拉角的θ与衰减常数α的关系的图。
图38是在第2实施方式中表征在IDT电极由Cu构成、且Si3N4膜的波长标准化厚度为0.02以上且小于0.075的情况下的、能将衰减常数α设为0.02以下的、欧拉角的θ即Y的表示下限的线和表示上限的线的图。
图39是在第2实施方式中表征在IDT电极由Cu构成、且Si3N4膜的波长标准化厚度为0.075以上且小于0.125的情况下的、能将衰减常数α设为0.02以下的、欧拉角的θ即Y的表示下限的线和表示上限的线的图。
图40是在第2实施方式中表征在IDT电极由Cu构成、且Si3N4膜的波长标准化厚度为0.125以上且小于0.175的情况下的、能将衰减常数α设为0.02以下的、欧拉角的θ即Y的表示下限的线和表示上限的线的图。
图41是在第2实施方式中表征在IDT电极由Cu构成、且Si3N4膜的波长标准化厚度为0.175以上且小于0.225的情况下的、能将衰减常数α设为0.02以下的、欧拉角的θ即Y的表示下限的线和表示上限的线的图。
图42是在第2实施方式中表征在IDT电极由Cu构成、且Si3N4膜的波长标准化厚度为0.225以上且小于0.275的情况下的、能将衰减常数α设为0.02以下的、欧拉角的θ即Y的表示下限的线和表示上限的线的图。
图43是在第2实施方式中表征在IDT电极由Al构成、且Si3N4膜的波长标准化厚度为0.02以上且小于0.075的情况下的、能将衰减常数α设为0.02以下的、欧拉角的θ即Y的表示下限的线和表示上限的线的图。
图44是在第2实施方式中表征在IDT电极由Al构成、且Si3N4膜的波长标准化厚度为0.075以上且小于0.125的情况下的、能将衰减常数α设为0.02以下的、欧拉角的θ即Y的表示下限的线和表示上限的线的图。
图45是在第2实施方式中表征在IDT电极由Al构成、且Si3N4膜的波长标准化厚度为0.125以上且小于0.175的情况下的、能将衰减常数α设为0.02以下的、欧拉角的θ即Y的表示下限的线和表示上限的线的图。
图46是在第2实施方式中表征在IDT电极由Al构成、且Si3N4膜的波长标准化厚度为0.175以上且小于0.225的情况下的、能将衰减常数α设为0.02以下的、欧拉角的θ即Y的表示下限的线和表示上限的线的图。
图47是在第2实施方式中表征在IDT电极由Al构成、且Si3N4膜的波长标准化厚度为0.225以上且小于0.275的情况下的、能将衰减常数α设为0.02以下的、欧拉角的θ即Y的表示下限的线和表示上限的线的图。
图48是在第2实施方式中表征在IDT电极由Au构成、且Si3N4膜的波长标准化厚度为0.02以上且小于0.075的情况下的、能将衰减常数α设为0.02以下的、欧拉角的θ即Y的表示下限的线和表示上限的线的图。
图49是在第2实施方式中表征在IDT电极由Au构成、且Si3N4膜的波长标准化厚度为0.075以上且小于0.125的情况下的、能将衰减常数α设为0.02以下的、欧拉角的θ即Y的表示下限的线和表示上限的线的图。
图50是在第2实施方式中表征在IDT电极由Au构成、且Si3N4膜的波长标准化厚度为0.125以上且小于0.175的情况下的、能将衰减常数α设为0.02以下的、欧拉角的θ即Y的表示下限的线和表示上限的线的图。
图51是在第2实施方式中表征在IDT电极由Au构成、且Si3N4膜的波长标准化厚度为0.175以上且小于0.225的情况下的、能将衰减常数α设为0.02以下的、欧拉角的θ即Y的表示下限的线和表示上限的线的图。
图52是在第2实施方式中表征在IDT电极由Au构成、且Si3N4膜的波长标准化厚度为0.225以上且小于0.275的情况下的、能将衰减常数α设为0.02以下的、欧拉角的θ即Y的表示下限的线和表示上限的线的图。
图53是在第2实施方式中表征在IDT电极由Pt构成、且Si3N4膜的波长标准化厚度为0.02以上且小于0.075的情况下的、能将衰减常数α设为0.02以下的、欧拉角的θ即Y的表示下限的线和表示上限的线的图。
图54是在第2实施方式中表征在IDT电极由Pt构成、且Si3N4膜的波长标准化厚度为0.075以上且小于0.125的情况下的、能将衰减常数α设为0.02以下的、欧拉角的θ即Y的表示下限的线和表示上限的线的图。
图55是在第2实施方式中表征在IDT电极由Pt构成、且Si3N4膜的波长标准化厚度为0.125以上且小于0.175的情况下的、能将衰减常数α设为0.02以下的、欧拉角的θ即Y的表示下限的线和表示上限的线的图。
图56是在第2实施方式中表征在IDT电极由Pt构成、且Si3N4膜的波长标准化厚度为0.175以上且小于0.225的情况下的、能将衰减常数α设为0.02以下的、欧拉角的θ即Y的表示下限的线和表示上限的线的图。
图57是在第2实施方式中表征在IDT电极由Pt构成、且Si3N4膜的波长标准化厚度为0.225以上且小于0.275的情况下的、能将衰减常数α设为0.02以下的、欧拉角的θ即Y的表示下限的线和表示上限的线的图。
图58是在第2实施方式中表征在IDT电极由Ni构成、且Si3N4膜的波长标准化厚度为0.02以上且小于0.075的情况下的、能将衰减常数α设为0.02以下的、欧拉角的θ即Y的表示下限的线和表示上限的线的图。
图59是在第2实施方式中表征在IDT电极由Ni构成、且Si3N4膜的波长标准化厚度为0.075以上且小于0.125的情况下的、能将衰减常数α设为0.02以下的、欧拉角的θ即Y的表示下限的线和表示上限的线的图。
图60是在第2实施方式中表征在IDT电极由Ni构成、且Si3N4膜的波长标准化厚度为0.125以上且小于0.175的情况下的、能将衰减常数α设为0.02以下的、欧拉角的θ即Y的表示下限的线和表示上限的线的图。
图61是在第2实施方式中表征在IDT电极由Ni构成、且Si3N4膜的波长标准化厚度为0.175以上且小于0.225的情况下的、能将衰减常数α设为0.02以下的、欧拉角的θ即Y的表示下限的线和表示上限的线的图。
图62是在第2实施方式中表征在IDT电极由Ni构成、且Si3N4膜的波长标准化厚度为0.225以上且小于0.275的情况下的、能将衰减常数α设为0.02以下的、欧拉角的θ即Y的表示下限的线和表示上限的线的图。
具体实施方式
以下参考附图来说明本发明的实施方式。
图1是本发明的第1实施方式所涉及的弹性波装置的简要主视截面图。弹性波装置1具有LiNbO3基板2。在LiNbO3基板2上设置有IDT电极3。氮化铝膜4设置在LiNbO3基板2上以覆盖IDT电极3。
本实施方式的弹性波装置1利用在LiNbO3基板2中传播的漏泄弹性波。如前述那样，在利用了漏泄弹性波的情况下，能谋求高声速化。并且，在本实施方式中，由于作为高声速膜而层叠了氮化铝膜4，因此能更进一步谋求高声速化。
另一方面，如前述那样，在利用了漏泄弹性波的情况下，存在因漏泄而衰减常数α变大这样的问题。与此相对，本申请发明者发现，若用特定的金属来构成IDT电极3，对应于构成IDT电极3的金属的种类、进一步对应于氮化铝膜的波长标准化厚度的范围而将LiNbO3基板的欧拉角的θ设为特定的范围，则能兼顾高声速化和低损耗化，以至于做出本发明。
在本实施方式的弹性波装置1中，构成IDT电极3的金属由以从Cu、Al、Au、Pt以及Ni所构成的组中选择的一种材料为主体的金属来构成。所谓“主体”，是指重量成为最主要的金属。此外，作为构成该电极的层，也可以层叠如密接层、保护层那样极其薄的膜。将LiNbO3基板2的欧拉角设为(0°±5°，θ，0°±5°)。在此，在将IDT电极3的波长标准化厚度设为X、将欧拉角的θ设为Y时，对应于金属的种类以及氮化铝膜4的波长标准化厚度的范围，将欧拉角的θ即Y设为下述的表11～表15所示的任意一个范围。由此能谋求高声速化以及低损耗化。以下更具体地对其进行说明。
[表11]
[表12]
[表13]
[表14]
[表15]
图2是表示在LiNbO3基板2的欧拉角(0°，θ，0°)中，θ与在LiNbO3中传播的漏泄弹性波以及瑞利波的声速的关系的图。在图2中，以LSAW表示漏泄弹性波。此外，Vf表示基板的表面处于开路状态(free state)的声速，Vm表示金属化状态、即基板的表面处于短路状态的声速。
如从图2所明确的那样，可知在θ为0°～180°的宽范围中，漏泄弹性波的声速高于瑞利波。因此可知，通过使用漏泄弹性波，从而能谋求高声速化。然而可知，若欧拉角的θ变化，则漏泄弹性波的声速变化。
本申请发明者使LiNbO3基板的欧拉角的θ变化，来求取上述开路状态以及上述短路状态下的声速的衰减常数α(dB/λ)的变化。将结果示出在图3中。如从图3所明确的那样，可知在欧拉角的θ为131°附近，开路状态的声速Vf的衰减常数α成为极小。此外可知，关于短路状态的声速Vm，在θ为154°附加，衰减常数α成为极小，大致成为0。
因此可知，为了减小衰减常数α，选择欧拉角的θ的值即可。
图4是表示在欧拉角(0°，94°，0°)的LiNbO3基板上设置Cu所构成的IDT电极3的结构中Cu的波长标准化厚度与声速的关系的图。fa相当于反谐振频率即开路状态下的声速，fr相当于谐振频率的声速即短路状态下的声速。此外，虚线A表示慢的横波的声速。
如从图4所明确的那样，可知若Cu的波长标准化厚度变厚，则声速变低。认为在声速比横波声速A即4080m/秒低的部分，所传播的波成为洛夫波。
另一方面，图5是表示在欧拉角(0°，131°，0°)的LiNbO3基板上层叠波长标准化厚度为0.2的Cu所构成的IDT电极3、进而作为高声速膜而层叠了氮化铝膜的结构中的、氮化铝膜的波长标准化厚度与声速的关系的图。如从图5所明确的那样，可知根据层叠了氮化铝膜的结构，若氮化铝膜的波长标准化厚度变厚，则声速变高。认为特别在速度为4080m/秒以上的区域，即在比慢的横波声速更高的速度下，所传播的波成为漏泄弹性波。
如从图5的结果所明确的那样，可知通过层叠作为高声速膜的氮化铝膜，从而能使比慢的横波声速更高速的漏泄弹性波传播。
因而，本申请发明者在欧拉角(0°，θ，0°)的LiNbO3基板2中，将上述氮化铝膜的波长标准化厚度变更为0.05、0.10、0.15、0.20或0.25，来求取θ与开路状态的声速Vf的衰减常数α的关系。
另外，所谓波长标准化厚度，是利用以IDT电极3的电极指的周期确定的波长对厚度进行标准化而获得的值。IDT电极3由Cu构成，其波长标准化厚度固定为0.08。
将结果示出在图6中。
如从图6所明确的那样，可知若对应于AlN膜的波长标准化厚度来选择欧拉角的θ，则能减小衰减常数α。一般而言，衰减常数要求为0.02以下。因此可知，为了将衰减常数α设为0.02以下，对应于AlN膜的波长标准化厚度将欧拉角的θ设为特定的范围即可。
例如，在图6中，虚线B表示衰减常数α为0.02的部分。因而可知，在AlN膜的波长标准化厚度例如为0.25的情况下，欧拉角的θ若设为97°～163°的范围，则能将衰减常数α设为0.02以下。
图7表示取代Cu而由波长标准化厚度为0.038的Au膜来构成IDT电极3的情况下的结果。此外，图8表示取代Cu而由波长标准化厚度为0.034的Pt膜来形成IDT电极3的情况下的结果。图9表示由波长标准化厚度为0.08的Ni膜来形成IDT电极3的情况下的结果。图10表示取代Cu而由波长标准化厚度为0.264的Al膜来形成IDT电极3的情况下的结果。
如从图7～图10所明确的那样，可知在使用不是Cu而是Au、Pt、Ni或Al所构成的IDT电极3的情况下，只要对应于AlN膜的波长标准化厚度将欧拉角的θ设为特定的范围，则也能将衰减常数α设为0.02以下。
本申请发明者根据上述的结果，若按照每个构成IDT电极3的金属的种类以及氮化铝膜的波长标准化厚度范围将欧拉角的θ设为特定的范围，则发现了能将衰减常数α设为0.02以下的范围。这是前述的表11～表15所示的范围。例如以使用表11的Cu所构成的IDT电极3的情况为例来进行说明。在IDT电极3由Cu构成、且AlN膜的波长标准化厚度为0.02以上且小于0.075情况下，在将欧拉角的θ设为Y、将IDT电极3的波长标准化厚度设为X时，将Y设为119.8-1644X+64107X2-820434X3+4.5×106X4-1.2×107X5+1.1X6以上且153+169X-363X2以下的范围即可。
换言之，图11所示的下方的线是由表示上述下限的数式所表征的线。此外，图11的上方的线是由表示上述上限的数式所表征的线。因此，对应于AlN膜的波长标准化厚度来选择欧拉角的θ以使得成为图11的表示下限的线以上且表示上限的线以下的范围即可。
即，每当求取该表11所示的各组合的上限以及下限时，对应于AlN膜的波长标准化厚度范围以及Cu的波长标准化厚度X来求取衰减常数α为0.02以下的θ的范围即可。
图12～图15分别是表征表11所示的剩余的组合的表示上限以及下限的线的图。在图12～图15中，也是将欧拉角的θ设为特定的范围以使得成为表示下限的下方的线以上且表示上限的上方的线以下即可。由此，与图11所示的情况同样，能将衰减常数α设为0.02以下。
(Al所构成的IDT电极3的情况)
在IDT电极3由Al构成的情况下，将Y设为前述的表12所示的Y的下限与上限的范围内即可。即，在Al所构成的IDT电极3上层叠了AlN膜的结构中，对应于AlN膜的波长标准化厚度范围、和Al所构成的IDT电极3的波长标准化厚度X来选择欧拉角的θ即Y即可。图16中的Y＝154-17X是成为AlN膜的波长标准化厚度为0.02以上且小于0.075的情况下的上限与下限的中心的线。在表12中，在AlN膜的波长标准化厚度为0.02以上且小于0.075的情况下，Y的下限是154-17X-18，上限为154-17X+18。图16的Y＝154-17X是表示该上限与下限的中央的线。
同样地，在AlN膜的波长标准化厚度为0.075以上且小于0.125时，图16所示的Y＝132-13X成为中心值。并且，表12中的Y的下限值在该情况下成为132-13X-18，上限值成为132-13X+18。在表12的剩余的组合中，也将图16所示的各线作为中心值，-18成为Y的下限值，+18成为上限值。
因此，在IDT电极3由Al构成的情况下，若选择Y以使得成为表12所示的特定的范围，则也能将衰减常数α设为0.02以下。
(Au所构成的IDT电极3的情况)
在IDT电极3由Au构成的情况下，对应于AlN膜的波长标准化厚度和IDT电极3的波长标准化厚度X来选择Y的范围以使得成为前述的表13所示的各范围内即可。
在图17～图21中，图表中的下方的线是表13中的Y的下限的数式所表征的线，上方的线是Y的上限的数式所示的线。
在使用Au所构成的IDT电极3的情况下，也是对应于AlN膜的波长标准化厚度范围和Au所构成的IDT电极3的波长标准化厚度来选择Y即欧拉角的θ以使得成为上述下限值以上且上限值以下的范围即可。由此，能将衰减常数α设为0.02以下。
(Pt所构成的IDT电极3的情况)
在IDT电极3由Pt构成的情况下，对应于AlN膜的波长标准化厚度和IDT电极3的波长标准化厚度X来选择Y的范围以使得成为前述的表14所示的各范围内即可。
在图22～图26中，图表中的下方的线是由表14中的Y的下限的数式所表征的线，上方的线是由Y的上限的数式所示的线。
在使用Pt所构成的IDT电极3的情况下，也是对应于AlN膜的波长标准化厚度范围和Pt所构成的IDT电极3的波长标准化厚度来选择Y即欧拉角的θ以使得成为上述下限值以上且上限值以下的范围即可。由此，能将衰减常数α设为0.02以下。
(Ni所构成的IDT电极3的情况)
在IDT电极3由Ni构成的情况下，对应于AlN膜的波长标准化厚度和IDT电极3的波长标准化厚度X来选择Y的范围以使得成为前述的表15所示的各范围内即可。
在图27～图31中，图表中的下方的线是由表15中的Y的下限的数式所表征的线，上方的线是由Y的上限的数式所示的线。
在使用Ni所构成的IDT电极3的情况下，也是对应于AlN膜的波长标准化厚度范围和Ni所构成的IDT电极3的波长标准化厚度来选择Y即欧拉角的θ以使得成为上述下限值以上且上限值以下的范围即可。由此，能将衰减常数α设为0.02以下。
(第2实施方式)
在上述第1实施方式中，作为高声速膜而使用了氮化铝膜4。在本发明的第2实施方式中，作为高声速膜，取代氮化铝膜而使用了氮化硅膜。第2实施方式的弹性波装置的结构由于在其他点上都同样，因此将图1所示的结构也援用在第2实施方式中。另外，在此，作为氮化硅膜而使用Si3N4膜，但并不限于此，只要是SixNy(x、y为整数)即可。
图32是在第2实施方式中表示将LiNbO3基板的欧拉角设为(0°，160°，0°)、由波长标准化厚度为0.22的Cu来构成IDT电极3、并层叠了Si3N4膜的结构中的、Si3N4膜的波长标准化厚度与声速的关系的图。
如从图32所明确的那样，通过增厚Si3N4膜的膜厚，从而能提高声速。可知特别通过增厚Si3N4膜的膜厚，从而能将开路状态的声速设为比慢的横波声速即4080m/秒更高速。因此，在第2实施方式中，由于层叠Si3N4膜以覆盖IDT电极3，因此能谋求高声速化。
本申请发明者在使用了Si3N4膜的结构中也使LiNbO3基板的欧拉角的θ和Si3N4膜的波长标准化厚度变化，来求取衰减常数α的变化。将结果示出在图33～图37中。
在图33～图37中，示出将Si3N4膜的波长标准化厚度设为0.05、0.10、0.15、0.20或0.25，使欧拉角的θ变化，将构成各IDT电极3的金属以及波长标准化厚度固定的情况下的衰减常数α的变化。
如从图33所明确的那样，可知在IDT电极3由Cu构成、且其波长标准化厚度为0.08的情况下，若欧拉角的θ变化，则衰减常数α大幅变化。此外还可知，在各情况下，若将欧拉角的θ设为特定的范围，则能将衰减常数α设为0.02以下。
在图34～图37中也同样。图34表示IDT电极3由Au构成且波长标准化厚度为0.038的情况下的结果。图35表示IDT电极3由Pt构成且波长标准化厚度为0.034的情况下的结果。图36表示IDT电极3由Ni构成且波长标准化厚度为0.08的情况下的结果。图37表示IDT电极3由Al构成且波长标准化厚度为0.264的情况下的结果。
本申请发明者根据上述的结果确认出，与使用了氮化铝膜的情况同样地，在使用了氮化硅膜的情况下，也是若对应于Si3N4膜的波长标准化厚度范围、构成IDT电极3的金属的种类及其波长标准化厚度X，将欧拉角的θ即Y设为特定的范围，则能将衰减常数α设为0.02以下。其结果是下述的表16～表20所示的任意一个范围。
[表16]
[表17]
[表18]
[表19]
[表20]
以下按照构成IDT电极3的每种金属来说明其详细内容。
(Cu所构成的IDT电极3的情况)
在IDT电极3由Cu构成的情况下，对应于表16所示的各Si3N4膜的波长标准化厚度范围，将欧拉角的θ即Y设为表16所示的下限值以上且上限值以下即可。例如在表16中，在Si3N4膜的波长标准化厚度为0.02以上且小于0.075的情况下，Y设为111-498X+41204X2-506285X3+2.1×106X4-2.9X5以上且150+376X-1867X2+3151X3以下即可。图38的下方所示的线是由该下限值的数式所表征的线，上方的线是由上限值的数式所表征的线。
因此可知，对应于Cu所构成的IDT电极3的波长标准化厚度将欧拉角的θ的值设为下限值以上且上限值以下以使得成为上述下方的线以上且上方的线以下的范围即可。由此，能将衰减常数α设为0.02以下。
图39所示的下方以及上方的线是表16中的Si3N4膜的波长标准化厚度为0.075以上且小于0.125的情况下的表示Y的下限值的数式所表征的线以及表示上限值的数式所表征的线。图40中下方所示的线是Si3N4膜的波长标准化厚度为0.125以上且小于0.175的情况下表示将衰减常数α设为0.02以下的Y的下限值的数式所表征的线。上方的线是Y的上限值的数式所示的线。因此，在Si3N4膜的波长标准化厚度为0.125以上且小于0.175的情况下，对应于Cu所构成的IDT电极3的波长标准化厚度来选择欧拉角的θ即Y以使得成为该下方的线以上且上方的线以下即可。由此，能将衰减常数α设为0.02以下。
图41以及图42也同样表示：表16的Si3N4膜的波长标准化厚度设为0.175以上且小于0.225或0.225以上且小于0.275时分别表示Y的下限值的数式所表征的线以及Y的上限值的数式所示的线。
在Si3N4膜的波长标准化厚度为0.175以上且小于0.225或0.225以上且小于0.275的情况下，同样也通过选择欧拉角的θ以使得成为下方的线以上且上方的线以下的范围，从而能将衰减常数α设为0.02以下。
(Al所构成的IDT电极3的情况)
在IDT电极3由Al构成的情况下，对应于表17所示的各Si3N4膜的波长标准化厚度范围将欧拉角的θ即Y设为表17所示的下限值以上且上限值以下即可。例如在表17中，在Si3N4膜的波长标准化厚度为0.02以上且小于0.075的情况下，Y设为106+124X-204X2以上且163-105X+714X2-1122X3以下即可。图43的下方所示的线是由该下限值的数式所表征的线，上方的线是由上限值的数式所表征的线。因此可知，对应于Al所构成的IDT电极3的波长标准化厚度将欧拉角的θ的值设为下限值以上且上限值以下以使得成为上述下方的线以上且上方的线以下的范围即可。由此，能将衰减常数α设为0.02以下。
图44所示的下方以及上方的线是表17中的Si3N4膜的波长标准化厚度为0.075以上且小于0.125的情况下的表示Y的下限值的数式所表征的线以及表示上限值的数式所表征的线。图45中下方示出的线是在Si3N4膜的波长标准化厚度为0.125以上且小于0.175的情况下表示将衰减常数α设为0.02以下的Y的下限值的数式所表征的线。上方的线是Y的上限值的数式所示的线。
图46以及图47也同样表示：表17的Si3N4膜的波长标准化厚度设为0.175以上且小于0.225或0.225以上且小于0.275时分别表示Y的下限值的数式所表征的线以及Y的上限值的数式所示的线。
因而，通过对应于Si3N4膜的波长标准化厚度选择欧拉角的θ以使得成为图43～图47所示的下方的线以上且上方的线以下的范围，从而能将衰减常数α设为0.02以下。
(Au所构成的IDT电极3的情况)
在IDT电极3由Au构成的情况下，对应于表18所示的各Si3N4膜的波长标准化厚度范围，将欧拉角的θ即Y设为表18所示的下限值以上且上限值以下即可。例如在表18中，在Si3N4膜的波长标准化厚度为0.02以上且小于0.075的情况下，Y设为138.8-521.5X+59626X2-1.6×106X3+9.7×106X4以上且154.6+323X-1005X2以下即可。图48的下方所示的线是由该下限值的数式所表征的线，上方的线是由上限值的数式所表征的线。因此可知，对应于Au所构成的IDT电极3的波长标准化厚度将欧拉角的θ的值设为下限值以上且上限值以下以使得成为上述下方的线以上且上方的线以下的范围即可。由此，能将衰减常数α设为0.02以下。
图49所示的下方以及上方的线是表18中的Si3N4膜的波长标准化厚度为0.075以上且小于0.125的情况下的表示Y的下限值的数式所表征的线以及表示上限值的数式所表征的线。图50中下方所示的线是在Si3N4膜的波长标准化厚度为0.125以上且小于0.175的情况下表示将衰减常数α设为0.02以下的Y的下限值的数式所表征的线。上方的线是Y的上限值的数式所示的线。
图51以及图52也同样表示：表18的Si3N4膜的波长标准化厚度设为0.175以上且小于0.225或0.225以上且小于0.275时分别表示Y的下限值的数式所表征的线以及Y的上限值的数式所示的线。
因而，通过对应于Si3N4膜的波长标准化厚度范围选择欧拉角的θ以使得成为图48～图52所示的下方的线以上且上方的线以下的范围，从而能将衰减常数α设为0.02以下。
(Pt所构成的IDT电极3的情况)
在IDT电极3由Pt构成的情况下，对应于表19所示的各Si3N4膜的波长标准化厚度范围，将欧拉角的θ即Y设为表19所示的下限值以上且上限值以下即可。例如在表19中，在Si3N4膜的波长标准化厚度为0.02以上且小于0.075的情况下，Y设为137.8+1045.9X-35270X2+182370X3以上且178.8-459.9X+2654.2X2以下即可。图53的下方所示的线是由该下限值的数式所表征的线，上方的线是由上限值的数式所表征的线。因此可知，对应于Pt所构成的IDT电极3的波长标准化厚度将欧拉角的θ的值设为下限值以上且上限值以下以使得成为上述下方的线以上且上方的线以下的范围即可。由此，能将衰减常数α设为0.02以下。
图54所示的下方以及上方的线是表19中的Si3N4膜的波长标准化厚度为0.075以上且小于0.125的情况下的表示Y的下限值的数式所表征的线以及表示上限值的数式所表征的线。图55中下方所示的线是在Si3N4膜的波长标准化厚度为0.125以上且小于0.175的情况下表示将衰减常数α设为0.02以下的Y的下限值的数式所表征的线。上方的线是Y的上限值的数式所示的线。
图56以及图57也同样表示：表19的Si3N4膜的波长标准化厚度设为0.175以上且小于0.225或0.225以上且小于0.275时分别表示Y的下限值的数式所表征的线以及Y的上限值的数式所示的线。
通过对应于Si3N4膜的波长标准化厚度选择欧拉角的θ以使得成为图53～图57所示的下方的线以上且上方的线以下的范围，从而能将衰减常数α设为0.02以下。
(Ni所构成的IDT电极3的情况)
在IDT电极3由Ni构成的情况下，对应于表20所示的各Si3N4膜的波长标准化厚度范围将欧拉角的θ即Y设为表20所示的下限值以上且上限值以下即可。例如在表20中，在Si3N4膜的波长标准化厚度为0.02以上且小于0.075的情况下，Y设为77.39+889X-10413X2+39192X3-48758X4以上且133.7+570.1X-2561X2+39863587X3以下即可。图58的下方所示的线是由该下限值的数式所表征的线，上方的线是上限值的数式所表征的线。因此，对应于Ni所构成的IDT电极3的波长标准化厚度将欧拉角的θ的值设为下限值以上且上限值以下以使得成为上述下方的线以上且上方的线以下的范围即可。由此，能将衰减常数α设为0.02以下。
图59所示的下方以及上方的线是表20中的Si3N4膜的波长标准化厚度为0.075以上且小于0.125的情况下的表示Y的下限值的数式所表征的线以及表示上限值的数式所表征的线。图60中下方所示的线是在Si3N4膜的波长标准化厚度为0.125以上且小于0.175的情况下表示将衰减常数α设为0.02以下的Y的下限值的数式所表征的线。上方的线是Y的上限值的数式所示的线。
图61以及图62也同样表示：表20的Si3N4膜的波长标准化厚度设为0.175以上且小于0.225或0.225以上且小于0.275时分别表示Y的下限值的数式所表征的线以及Y的上限值的数式所示的线。
因而，通过对应于Si3N4膜的波长标准化厚度选择欧拉角的θ以使得成为图58～图62所示的下方的线以上且上方的线以下的范围，从而同样能将衰减常数α设为0.02以下。
符号说明
1 弹性波装置
2 LiNbO3基板
3 IDT电极
4 氮化铝膜
Claims (2)
1.一种弹性波装置，具备：
LiNbO3基板；
IDT电极，设置在所述LiNbO3基板上；和
氮化铝膜，设置在所述LiNbO3基板上以覆盖所述IDT电极，
所述弹性波装置利用了在所述LiNbO3基板中传播的漏泄弹性波，其中，
所述IDT电极由以从Cu、Al、Au、Pt及Ni所构成的组中选择的一种材料为主体的金属来构成，在将所述LiNbO3基板的欧拉角设为(0°±5°，θ，0°±5°)、将所述IDT电极的波长标准化厚度设为X、将所述欧拉角的θ设为Y时，对应于构成所述IDT电极的金属的种类以及所述氮化铝膜的波长标准化厚度的范围，将所述欧拉角的θ即Y设为下述的表1～表5所示的任意一个范围，
[表1]
[表2]
[表3]
[表4]
[表5]
2.一种弹性波装置，具备：
LiNbO3基板；
IDT电极，设置在所述LiNbO3基板上；和
氮化硅膜，设置在所述LiNbO3基板上以覆盖所述IDT电极，
所述弹性波装置利用了在所述LiNbO3基板中传播的漏泄弹性波，其中，
所述IDT电极由以从Cu、Al、Au、Pt及Ni所构成的组中选择的一种材料为主体的金属来构成，在将所述LiNbO3基板的欧拉角设为(0°±5°，θ，0°±5°)、将所述IDT电极的波长标准化厚度设为X、将所述欧拉角的θ设为Y时，对应于构成所述IDT电极的金属的种类以及所述氮化硅膜的波长标准化厚度的范围，将所述欧拉角的θ即Y设为下述的表6～表10所示的任意一个范围，
[表6]
[表7]
[表8]
[表9]
[表10]
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