WO2004095699A1

WO2004095699A1 - 弾性境界波装置

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Abstract

　弾性境界波が伝搬する境界面と媒質層の表面との間で閉じ込められる弾性波に起因するスプリアスを効果的に抑圧することができ、良好な共振特性やフィルタ特性を得ることを可能とする弾性境界波装置を提供する。相対的に音速が速い第１の媒質層としてのＬｉＮｂＯ3基板と、相対的に音速が遅い第２の媒質層としてのＳｉＯ2膜との境界に、電気音響変換器としてのＩＤＴと、反射器とが配置されており、ＳｉＯ2膜の上面に、複数本の溝が形成されて凹部及び／または凸部が設けられている、弾性境界波装置。

Description

弾性境界波装置技術分野

本発明は、音速の異なる第 1，第 2の媒質眉間の境界を伝搬する弾性境界波を利用した弾性境界波装置に関し、より詳細には、所望でないスプリアスを抑制する構造が備明えられた弾性境界波装置に関する。背景技術

レーリ一波や第 1漏洩波などの弾性表面書波を利用した弾性表面波装置では、小型化及ぴ軽量化を進めることができ、かつ調整が不要である。従って、弾性表面波装置は、携帯電話用 R Fフィルタもしくは I Fフィルタ、 V C O用共振子またはテレビ用 V I Fフィルタなどに広く用いられている。

もっとも、弾性表面波は、媒質表面を伝搬する性質を有するため、媒質の表面状態の変化に敏感である。従って、弾性表面波が伝搬するチップでは、弾性表面波が伝搬するチップ表面を保護しなければならない。そのため、弾性表面波チップのチップ表面が空洞に臨むように、空洞が設けられたパッケージを用いて、弾性表面波装置を気密封止する必要があった。このようなパッケージは一般にコストが高くつき、かつパッケージの寸法が弾性表面波チップの寸法よりも大幅に大きくならざるを得なかった。

上記のような空洞を有するパッケージを不要とするデバイスとして、弾性境界波装置が提案されている。

図 1 5は、従来の弾性境界波装置の一例を示す正面断面図及び模式的斜視図である。弾性境界波装置 101では、音速が異なる第 1，第 2の媒質層 102， 103が積層されている。第 1, 第 2の媒質層 102， 103の境界 Aに、電気音響変換器としての I DT 104が配置されている。また I DT 104の弹性境界波伝搬方向両側には、反射器（図示せず）が配置されている。

弹性境界波装置 10 1では、 I D T 1 04に入力信号を印加することにより、弾性境界波が励振される。弾性境界波は、図 15の矢印 Bで模式的に示すように、弾性境界波装置 10 1の境界 Aを伝搬する。

文献「 Piezoelectric Acoustic Boundary Waves Propagating Along the Interface Between S1O2 and LiTaOeJ IEEE Trans. Sonics and ultrason.,VOL.SU-25,No.6,1978IEEEには、このような弾性境界波装置の一例が示されている。ここでは、 1 26° 回転 Y板 X伝搬の L i T a O₃基板上に I DTが形成されており、さらに I DTを覆うように L i T a O₃基板上に S i O₂膜が所定の厚みに形成されている。この構造では、ストンリ一波と称されている SV+P型の弾性境界波が伝搬すること力不 ^れている。「 Piezoelectric Acoustic Boundary Waves Propagating Along the Interface Between S1O2 and LiTaOeJ IEEE Trans. Sonics and ultrason.,VOL.SU-25,No.6, 1978IEEEでは、 S i o₂膜の厚みを 1. 0 (但し、 λは弾性境界波の波長）とした場合に、 2%の電気機械結合係数が得られるとされている。

また、文献「Si/SiO₂/LiNbO₃構造を伝搬する高圧電性境界波」（第 26回 EMシンポジウム， H9年 5月，； p 53— 58 ) には、〔00 1〕 - S i < 1 10 >/S i O₂ZY力ット X伝搬 L i N b O₃構造を伝搬する SH型の弾性境界波が開示されている。この SH型の弾性境界波は、ストンリ一波と比べて電気機械結合係数 k²が大きいという利点を有する。また、 SH型の弾性境界波は、 SH型の波動であるため、 I D T反射器を構成する電極指の反射係数が、ストンリー波の場合に比べて大きいことが予想される。従って、 SH型の弾性境界波を利用して共振子や共振器型フィルタを構成した場合、これらをより一層小型化することができ、かつ急峻な周波数特性の得られることが期待される。

文献「 Piezoelectric Acoustic Boundary Waves Propagating Along the Interface Between S1O2 and LiTaOeJ IEEE Trans. Sonics and ultrason.,VOL.SU-25,No.6,1978IEEE及び「Si/SiO₂/LiNbO₃構造を伝搬する高圧電性境界波」（第 26回 EMシンポジウム， H9年 5月， p p 5 3 - 58) に記載の各弾性境界波装置は、弾性境界波を利用するものであるため、空洞を有するパッケージを必要としない。従って、弾性波装置の小型化及びコストの低減を果たすことができる。しかしながら、実際に弾性境界波装置を構成した場合、周波数特性において所望でないスプリァスが発生しがちであるという問題のあることが、本願発明者の実験により新たに見出された。

図 1 6及び図 1 7は、従来の弾性境界波装置の問題点を説明するための図であり、図 1 6は弾性境界波装置の外観を示す模式的斜視図、図 1 7はその周波数特性を示す図である。

図 1 6に示すように、 Y力ット X伝搬の L i N b 0₃単結晶基板 1 1 2上に、厚さ 0. 05 λの A u膜からなる I DT 1 1 3及び反射器 1 1 4, 1 1 5を形成した。また、 I DT 1 1 3及び反射器 1 14， 1 1 5 を覆うように、 L i N b 0₃単結晶基板 1 1 2上に、厚さ 3. 3えの S

1 O₂膜 1 1 6を R Fマグネト口ンスパッタによりウェハー加熱温度を

200°Cとして成膜した。 I DT 1 1 3の電極指の対数は 50対、交差幅 30え、電極指のデューティー比は 0. 6とした。また、反射器 1 1 4， 1 1 5の電極指の本数はそれぞれ 50本とし、反射器 1 14， 1 1 5の Iと、 I DT 1 1 3の波長 λは一致させた。また、 I DT 1 1 3と、反射器 1 1 4 , 1 1 5の間隔は、電極指中心間距離で 0 . 5 λとした。なお、 A u膜の上下には、密着性を高めるために薄い T i層を蒸着により形成した。

このようにして構成された弾性境界波装置 1 1 1の周波数特性を図 1 7に示す。図 1 7から明らかなように、弾性境界波装置 1 1 1では、反共振周波数近傍及び反共振周波数よりも高周波数側に複数のスプリアスがかなりの大きさで発生していることがわかる。

従って、上記弾性境界波装置 1 1 1を共振子として利用した場合、上記スプリアスにより不要共振が生じ、またフィルタとして利用した場合には帯域外抑圧レベルが劣化する原因となり、弾性境界波装置を実用化する上の大きな障害となることがわかる。発明の開示

本発明の目的は、上述した従来技術の現状に鑑み、所望でないスプリァスを効果的に抑圧することができ、良好な周波数特性を得ることを可能とする弾性境界波装置を提供することにある。

第 1の発明に係る弾性境界波装置は、第 1の媒質層と、第 2の媒質層との間の境界を伝搬する弾性境界波を利用した弾性境界波装置において、前記第 2の媒質の音速は、第 1の媒質の音速に比べて遅く、弾性境界波の波長をとしたときに、第 2の媒質層の厚みが 7 λ以上とされていることを特徴とする。すなわち、第 1の発明では、相対的に音速が遅い第

2の媒質層の厚みを特定の厚みとすることにより所望でないスプリアスを効果的に抑圧することが可能とされる。

本願の第 2の発明は、第 1 , 第 2の媒質層の境界面を伝搬する弾性境界波を利用した弾性境界波装置において、前記第 1及びまたは第 2の媒質層の境界面とは反対側の面に弾性波を散乱する構造が設けられていることを特徴とする。

第 2の発明では、弾性波を散乱する構造が備えられることにより、所望でないスプリアスが抑制される。

第 2の発明のある特定の局面では、前記第 2の媒質層の音速が第 1の媒質層の音速よりも遅く、前記第 2の媒質層に前記弾性波を散乱する構造が設けられている。

第 2の発明のさらに他の特定の局面では、前記弾性波を散乱する構造力媒質層の前記境界面とは反対側の面に設けられた凹部及び/または凸部である。

第 2の発明のさらに別の特定の局面では、前記弾性境界波の波長を； L としたときに、前記凹部の溝の深さまたは凸部の高さが 0 . 0 5 以上とされている。

第 2の発明のさらに他の特定の局面では、前記弾性境界波の波長をとしたときに、前記凹部及び Ζまたは凸部のピッチが 1え以上とされている。

第 2の発明のさらに別の特定の局面では、前記弾性波を散乱する構造が設けられている媒質層の前記境界面と該境界面と反対側の面との間の寸法である厚みが、弾性境界波の波長をえとしたときに 7 λ以下とされている。すなわち、音速が遅い第 1の媒質層の厚みが 7え未満の場合には、スプリアスの抑制が困難であるが、上記弾性波を散乱する構造の採用によりスプリアスの抑制が果たされる。

第 2の発明のさらに他の特定の局面では、前記第 2の媒質層が S i 0₂ からなり、前記第 1の媒質層が L ί含有圧電体基板からなり、前記 S i 0₂からなる第 2の媒質層の表面に凹部及び/または凸部が形成されている。

第 1，第 2の発明のある特定の局面では、前記第 1，第 2の媒質層間に、境界波を励振するための電気音響変換器が形成されている。

第 1 , 第 2の発明のさらに他の特定の局面では、前記第 1の媒質層と第 2の媒質層との間の境界に設けられた反射器がさらに備えられる。第 2の発明の弾性境界波装置のさらに別の特定の局面では、前記媒質層の凹部及び Zまたは凸部が形成されている面上に設けられた外層材がさらに形成されている。図面の簡単な説明

図 1 ( a ) 及び（b ) は、本発明の第 1の実施形態に係る弾性境界波装置の要部を示す模式的正面断面図及び外観を示す模式的斜視図である。図 2は、図 1 5及び図 1 6に示した従来の弾性境界波装置における弹性境界波のメインモードの変位分布を示す図である。

図 3は、図 2に示した場合と同一条件におけるスプリアスモードの変位分布の一例を示す図である。

図 4は、図 2に示した場合と同一条件におけるスプリアスモードの変位分布の一例を示す図である。

図 5は、図 2に示した場合と同一条件におけるスプリアスモードの変位分布の一例を示す図である。

図 6は、図 2に示した場合と同一条件におけるスプリァスモードの変位分布の一例を示す図である。

図 7は、図 2に示した場合と同一条件におけるスプリアスモードの変位分布の一例を示す図である。

図 8は、図 2に示した場合と同一条件におけるスプリアスモードの変位分布の一例を示す図である。

図 9は、第 1の実施形態の弾性境界波装置のインピーダンス特性を示す図である。図 1 0は、第 1の実施形態において、凹凸を構成する溝の深さを変化させた場合のスプリアスモードのインピーダンス比の変化を示す図である。

図 1 1は、凹凸を構成する溝のピッチを変化させた場合のスプリアスモードのインピーダンス比の変化を示す図である。

図 1 2は、第 1の実施形態の弾性境界波装置の変形例における溝の構成を説明するための模式的斜視図である。

図 1 3は、本発明の第 2の実施形態を説明するための図であり、相対的に音速が遅い S i 0₂膜の膜厚を変化させた場合のスプリアスモードのインピーダンス比の変化を示す図である。

図 1 4は、第 1の実施形態の弾性境界波装置の変形例の弹性境界波装置の要部を示す模式的部分正面断面図である。

図 1 5は、従来の弾性境界波装置を説明するための模式的部分切欠正面断面図である。

図 1 6は、従来の弾性境界波装置を説明するための模式的斜視図である。

図 1 7は、図 1 6に示し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。発明を実施するための最良の形態

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。

まず、図 1 7に示したスプリアスの原因を調査するために、図 1 6に示した弾性境界波装置 1 1 1において数値解析を行い、弾性境界波の変位分布とスプリアスモードの変位分布を求めた。なお、 S i〇₂膜と A uとの境界及び A uと L i N b 0₃基板との境界における変位と上下方向の応力を連続とし、短絡境界であるため電位を 0とし、 S i o₂膜の厚みを所定値とし、 L i Nb O₃の厚みは無限とした。

図 2は、 S i O₂膜の厚みを 2. 5 λとしたときの弾性境界波のメインモードの変位分布を示し、図 3〜図 8は、同一条件におけるスプリアスモードの変位分布をそれぞれ示す図である。図 2〜図 8において、 11丄は変位の Ρ波成分、 U₂は SH波成分、 U₃は SV波成分を示し、横軸は最大値で規格化した変位を、縦軸は深さ方向を示す。（一側が下方向）図 2から明らかなように、弾性境界波のメインモードは SH型の成分が主成分である SH型の弾性境界波であることがわかる。そして、図 3 〜図 8から、スプリアスモードは S H波成分主体のモード、 P波及び S V波成分が主体のモードの 2種類のモードに大別されることがわかる。そして、 2種類のスプリアスモードは、 S i〇₂膜の上面と、 S i O₂膜と Auからなる I DTとの境界との間で伝搬する。また、上記 2種類のスプリアスモードの高次モードが複数発生するため、図 1 7に示したように多数のスプリアスが発生しているものと考えられる。

本発明に係る弾性境界波装置は、このような複数のスプリアスの抑圧を果たすべく考えられたものである。

(第 1の実施形態）

図 1 (a) 及び（b) は、本発明の弾性境界波装置の第 1の実施形態を説明するための模式的正面断面図及び模式的斜視図である。

弾性境界波装置 1では、第 1，第 2の媒質層 2， 3が積層されている。ここでは、第 1の媒質層 2が Y力ット X伝搬の L i Nb 0₃単結晶基板からなり、第 2の媒質層 3が S i 0₂膜により構成されている。 L i N b O₃単結晶基板 2と S i 0₂膜 3との間には、すなわち第 1，第 2の媒質層の境界 Aには、電気音響変換器としての I DT 4が配置されている。なお、図 1 (a) では、 I DT 4が配置されている部分のみが示されているが、図 1 (b) に示すように、 I DT 4の弾性境界波伝搬方向両側にグレーティング型の反射器 5 , 6が配置されている。 I DT4及び反射器 5， 6は、 Auを L i Nb 0₃単結晶基板 2上に 0. 05 λの厚みに成膜することにより形成されている。

なお、 S i〇₂膜 3は、 I DT4及び反射器 5， 6を形成した後に、厚さ 3. 0 の S i 0₂膜を RFマグネトロンスパッタによりウェハー加熱温度 200°Cで成膜することにより形成した。

なお、 I DT 4の電極指の対数は 50対、交差幅は 30え、 I DT4 を構成する電極指のデューティー比を 0. 6とした。反射器 5， 6の電極指の本数は 50本とした。また、 I DT 4と反射器 5， 6の波長は一致させ、 I DTと反射器間の間隔は電極指中心間距離で 0. 5 λとした。

なお、 Au膜の上下には、密着性を高める.ために、 0. 0005 λ程度の薄い T i層を蒸着により形成した。

次に、 S i 0₂膜 3の上面 3 aに、 I D T 4の電極指に延びる方向に対して 30° の角度をなすように、深さ 1 μπιの複数本の溝 3 bを切削により設け、本実施形態の弾性境界波装置 1を得た。

このようにして得られた弾性境界波'装置 1のインピーダンス特性を図 9に示す。

図 9を、図 1 7に示した弾性境界波装置 1 1 1のインピーダンス特性と比較すれば明らかなように、反共振周波数よりも高周波側に位置していた複数のスプリアス応答が本実施形態によれば抑圧されていることがわかる。例えば、 1 30 OMH zに生じていたスプリアスは、共振周波数と反共振周波数の比のインピーダンス比で表した場合に、 22. 9 d Bから 6.6 d Bに抑制、すなわち 3分の 1に抑制し得ることがわかる。本実施形態の弾性境界波装置 1の特徴は、上記のように、 S i o₂膜 3の境界面 Aと反対側の面である上面 3 aに複数本の溝 3 bを形成し、それによつて凹部を付与したことにある。凹部の形成により、スプリアスモードが散乱され、それによつて上記のようにスプリアスが抑圧されたと考えられる。

本願発明者は、上記弾性境界波装置 1の結果を考慮し、凹部の深さ及び形状についてさらに検討した。

上記と同様にして、弾性境界波装置 1を作製した。但し、 S i〇₂膜 3の上面に凹部を付与するに際しては、溝 3 bを、 S i〇₂膜 3上にフォトリソグラフィー工程によりレジストパターンを形成した後、希釈ふつ酸によりウエットエッチングすることにより、また I D T 4の電極指の延びる方向と 4 5 ° の角度をなすように複数本の溝 3 bを形成した。レジストパターンの変更及びエッチング条件の変更等により、複数本の溝 3 bの深さ及び配置ピッチを種々異ならせ、複数種の弾性境界波装置を得た。

このようにして得られた複数種の弾性境界波装置のインピーダンス特性を測定し、上記と同様にしてスプリアスのインピーダンス比を求めた。図 1 0は、溝 3 bの深さ、すなわち凹部の深さと、上記のようにして求められたスプリアスのインピーダンス比の関係を示す図である。図 1 0から明らかなように、凹部の深さが 0 . 0 5 以上では、スプリアスのインピーダンス比が 1 0 d Β以下に改善され、凹部の深さが 0 . 6 λ 以上では 5 d Β以下とさらに改善されることがわかる。従って、凹部の深さは、 0 . 0 5 以上であることが好ましく、より好ましくは 0 . 6 以上である。

図 1 1は、上記複数本の溝 3 bのピッチと、スプリアスのインピーダンス比との関係を示す図である。図 1 1から明らかなように、複数本の溝 3 bのピッチを 1 λ以上とすれば、スプリアスのインピーダンス比を 1 0 d B以下と改善し得ることがわかる。従って、好ましくは、溝 3 b のピッチは 1 以上とすることが望ましい。

なお、上記溝 3 bと I D Tの電極指の延びる方向の角度を 0 ° または 9 0 ° とした場合においても、上記溝 3 bの深さを 0 . 0 5 λ以上とすれば、スプリアスのインピーダンス比を改善し得ることが確かめられている。

なお、上記実施形態では、複数本の溝 3 bは、電極指の延びる方向と所定の角度をなすように平行に位置されていたが、図 1 2に模式的斜視図で示すように、 S i O ₂膜 3の上面 3 aにおいて、複数本の溝 3 bに加えて、複数本の溝 3 cが溝 3 bに交差するように配置されていてもよい。この場合においても、溝 3 b， 3 cの深さを 0 . 0 5 以上とすることにより、上記と同様にスプリアスのィンピーダンス比を改善し得ることが確かめられている。

なお、図 1及び図 1 2では、 S i 0₂膜、すなわち第 1の媒質の上面に複数本の溝 3 bまたは複数本の溝 3 b， 3 cにより構成されていたが、直線状の溝でなく、曲線状の溝、あるいは他の形状の溝が形成されていてもよい。すなわち、本発明における凹凸は、互いに平行に延びる直線状の複数本の溝に限定されるものではない。

また、上記凹部の形成に際しては、スプリアスの波長を; I s、上記スプリアスモードが S i 0₂膜 3の上面 3 aに入射する角度を 0 s としたとき、凹部の深さを、； L s Z 4 X s i n 0 sとすれば、凹部 3 bと上面 3 aとで反射されるスプリアスの位相が逆相となり、互いに打ち消し合う。従って、スプリアスの I D T 4による受信をより効果的に防止し得ると考えられる。

なお、上記凹部の形成に際しては、多数本の溝 3 bを形成することが望ましいが、 1本以上の溝 3 bを形成すれば、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。また、凹部に代えて、ドット状のような凸部を設けてもよく、凹部及び/または凸部の双方が設けられていてもよい。

(第 2の実施形態）

第 2の実施形態の弾性境界波装置は、第 1の実施形態の弾性境界波装置 1と同様の構造を有する。従って、第 2の形態の弾性境界波装置については、第 1の実施形態の弾性境界波装置について行った説明を援用することとする。第 2の実施形態の弾性境界波装置は、第 1の実施形態の弾性境界波装置と異なるところは、（1 ) S i O ₂膜 3の上面に溝が付与されていないこと、並びに（2 ) S i O ₂膜の膜厚が 7 以上とされていることにある。

すなわち、第 1の実施形態では、上記溝 3 bまたは溝 3 b， 3 cの形成により凹凸を付与し、スプリアスの抑圧が図られていた。これに対して、第 2の実施形態の弾性境界波装置では、 S 1 0₂膜3の膜厚が7ぇ以上とされていることにより、スプリアスが抑圧される。これを、具体的な実験例に基づき説明する。

第 1の実施形態の実験例と同様にして弾性境界波装置 1を作製した。但し、 S i 0₂膜 3の表面に凹凸は付与せず、 S i〇₂膜 3の厚みを種々変化させた。このようにして得られた複数種の弾性境界波装置の S i o ₂ 膜の膜厚と、上記スプリアスモードのインピーダンス比との関係を図 1 3に示す。

図 1 3から明らかなように、 S i 0₂膜の膜厚を 7 以上とすれば、スプリアスモードのインピーダンス比を 5 d B以下とし得ることがわかる。

第 2の実施形態の弾性境界波装置では、スプリアスとなる弾性波が閉じ込められる、相対的に音速が遅い第 2の媒質層である S i 0₂膜 3の厚みを十分に厚くすることにより、上記弾性波によるスプリアスの抑圧

2 が果たされていると考えられる。

なお、より好ましくは、第 1の実施形態の弾性境界波装置 1において、すなわち s i o₂膜の上面に凹部及び Zまたは凸部が設けられている構造において、さらに S i 0₂膜の厚みを第 2の実施形態に従って厚くすれば、より一層上記スプリアスを効果的に抑圧することができる。従つて、好ましくは、第 1，第 2の実施形態の双方のスプリアス抑圧構造を備えた弾性境界波装置を構成することが望ましい。

図 1 4は、本発明に係る弾性境界波装置の変形例を示す模式的正面断面図である。

第 1の実施形態の弾性境界波装置 1では、 S i o₂膜の上面に複数本の溝 3 bの形成により四部が形成されていたが、この場合凹部を被覆するように、外層材 1 1を形成してもよい。外層材 1 1を形成した場合、外層材 1 1の表面 1 1 aが平坦であっても、第 2の媒質層としての S i O ₂膜 3の上面 3 aに凹凸が付与されているため、第 1の実施形態と同様にスプリアスを効果的に抑圧することができる。なお外層材 1 1としては、例えば A 1 Nなどの適宜の材料を用いることができる。

上記外層材 1 1の形成により、弾性境界波装置の機械的強度を高めたり、腐食性ガスの浸入を抑制したりすることができる。すなわち、外層材 1 1は、このような保護層としての作用を果たし得るため、酸化チタン、窒化アルミユウムまたは酸化アルミニウムなどの絶縁性材料、あるいは A u、 A 1もしくは Wなどの金属材料により構成され得る。

また、外層材 1 1の形成により、第 2の媒質層である S i 0₂ の音響インピーダンスと、外層材 1 1の音響インピーダンスが大きく異なる場合、第 1の媒質層と外層材 1 1の境界と、弾性境界波へ伝搬する境界層との間にスプリアスモードが従来の弾性境界波装置の場合と同様に閉じ込められて伝搬する。しかしながら、この場合においても、第 1の実施

3 形態に従って、上記凹部及び/または凸部を形成することによりスプリァスモードの抑制を果たすことができる。

さらに、本発明においては、第 1 , 第 2の媒質層間に、第 1 , 第 2の媒質層よりも音速が遅い第 3の媒質層を配置し、第 3の媒質層を境界層としてもよい。この場合、第 1の媒質層と第 3の媒質層との間に、 I D Tなどの電極を形成すればよい。このように、第 3の媒質層を配置した構造においても、境界波の励振と同時に、第 1の媒質層または第 2の媒質層を伝搬するスプリアスモードが生成されるが、第 1 , 第 2の実施形態と同様に第 1の媒質層を構成することにより、該スプリアスモードを同様に抑圧することができる。第 1 , 第 2の媒質間に第 3，第 4の媒質層とを形成した場合でも、いずれかの層間に凹 ώを形成することでスプリァスモードを抑圧できる。

なお、上記第 1，第 2の実施形態では、 A uにより I D T 4及び反射器 5 , 6が構成されていたが、弾性境界波装置の電極材料としては、 A uに限定されず、 A g、 C uまたは A 1などを用いてもよい。また、電極の密着性ゃ耐電力性を高めるために、 T i、 C rまたは N i C rなどの薄い層を電極層に積層してもよい。また、共振子だけでなく、横結合型フィルタや 2個以上の I D Tの外側に反射器を配置した縦結合型フィルタ、ラダー型フィルタやラチス型フィルタに本発明を用いてもよい。また、第 1，第 2の媒質層を構成する材料については、 S i O ₂及び L i N b 0₃に限定されず、 L i T a 0₃、 L i ₂ B ₄〇₇、水晶、チタン酸ジルコン酸鉛系セラミックスのような様々な圧電材料、並びにガラスもしくはサファイアなどの様々な誘電体材料を用いることができる。産業上の利用可能性

第 1の発明に係る弾性境界波装置によれば、音速が相対的に遅い第 1 の媒質層の厚みが 7 以上とされているため、前述した実験例から明らかなように弾性境界波が伝搬する境界面と第 2の媒質層の境界面とは反対側の面との間を伝搬するスプリアスを効果的に抑圧することができ、共振特性やフィルタ特性の良好な弾性境界波装置を提供することができる。

第 2の発明によれば、第 1及び Ζまたは第 2の媒質層の弾性境界波へ伝搬する境界面とは反対側の面に、弾性波を散乱する構造が設けられているので、該弾性波による所望でないスプリアスを効果的に抑圧することができ、良好な共振特性及びフィルタ特性を得ることができる。

第 1 , 第 2の発明に係る弾性境界波装置は、上記のように第 1，第 2 の媒質層間の弾性境界波を利用するものであるため、空洞を有する複雑なパッケージ構造を必要とせず、安価に製造され得る。また、弾性表面波装置に比べて、小型化及び軽量化を図ることができ、従ってより小型でありかつ高密度実装に適した弾性波装置を提供することができる。第 2の発明において、弾性波を散乱する構造が第 2の媒質層に設けられている場合には、スプリアスが伝搬しやすい相対的に音速の遅い第 2 の媒質層におけるスプリアスモードの抑圧を効果的に果たすことができる。

上記弹性波を散乱する構造が、媒質層の弾性境界波が伝搬する面とは反対側の面に設けられた凹部及び Ζまたは凸部により構成されている場合には、該凹部及び ζまたは凸部によりスプリアスモードが確実に散乱される。

上記凹凸の深さが 0 . 0 5 λ以上の場合、あるいは凹部及びまたは凸部のピッチが 1又以上の場合には、それによつてスプリアスをより一層効果的に抑圧することができる。

第 2の発明において、弾性境界波が伝搬する面と、弾性波を散乱する構造が設けられている面との間の距離が 7 λ以下の場合には、弾性波を散乱する構造が設けられている媒質層の厚みが比較的薄いためスプリアスが媒質層の厚みによって抑制することはできないが、第 2の発明に従つて凹部及び //または凸部の付与によりスプリアスを効果的に抑圧することができる。

凹部及びまたは凸部を覆うように外層材がさらに設けられている場合には、外層材により弾性境界波装置の機械的強度を高めたり、耐電力性を高めることが可能となる。

Claims

請求の範囲

1 . 第 1の媒質層と、第 2の媒質層との間の境界を伝搬する弾性境界波を利用した弾性境界波装置において、

前記第 2の媒質の音速は、第 1の媒質の音速に比べて遅く、弾性境界波の波長を λとしたときに、第 2の媒質層の厚みが 7 λ以上とされていることを特徴とする、弾性境界波装置。

2 . 第 1 , 第 2の媒質層の境界面を伝搬する弾性境界波を利用した弾性境界波装置において、

前記第 1及び/または第 2の媒質層の境界面とは反対側の面に弾性波を散乱する構造が設けられていることを特徴とする、弾性境界波装置。

3 . 前記第 2の媒質層の音速が第 1の媒質層の音速よりも遅く、前記第 2の媒質層に前記弾性波を散乱する構造が設けられている、請求項 2に記載の弾性境界波装置。

4 . 前記弾性波を散乱する構造が、媒質層の前記境界面とは反対側の面に設けられた凹部及びノまたは凸部である、請求項 2または 3に記載の弾性境界波装置。

5 . 前記弾性境界波の波長を； Iとしたときに、前記凹部の溝の深さまたは凸部の高さが 0 . 0 5 λ以上である、請求項 4に記載の弾性境界波装置。

6 . 前記弾性境界波の波長を; Lとしたときに、前記凹部及びノまたは凸部のピッチが 1 以上である、請求項 4または 5に記載の弾性境界波装置。

7 . 前記弾性波を散乱する構造が設けられている媒質層の前記境界面と該境界面と反対側の面との間の寸法である厚みが、弾性境界波の波長を； Iとしたときに 7 λ以下である、請求項 2〜 6のいずれかに記載の

7 弾性境界波装置。

8 . 前記第 1の媒質層が L i含有圧電体基板からなり、前記第 2の媒質層が S i 0₂からなり、前記 S i 0₂からなる第 2の媒質層の表面に凹部及ぴまたは凸部が形成されている、請求項 2〜 7のいずれかに記載の弾性境界波装置。

9 . 前記第 1，第 2の媒質層間に、境界波を励振するための電気音響変換器が形成されている、請求項 1〜 8のいずれかに記載の弾性境界波装置。

1 0 . 前記第 1の媒質層と第 2の媒質層との間の境界に設けられた反射器をさらに備える、請求項 9に記載の弾性境界波装置。

1 1 . 前記媒質層の四部及びノまたは凸部が形成されている面上に設けられた外層材をさらに備えることを特徴とする、請求項 2〜 9のいずれかに記載の弾性境界波装置。

1 2 . 前記第 1 , 第 2の媒質層間に、第 1 , 第 2の媒質層よりも音速が遅い第 3の媒質層が設けられており、該第 3の媒質層が弾性境界波が伝搬する境界層とされている、請求項 1〜 1 1のいずれかに記載の弾性境界波装置。