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CN100342642C - 表面声波装置 - Google Patents

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CN100342642C
CN100342642C CNB2004100013648A CN200410001364A CN100342642C CN 100342642 C CN100342642 C CN 100342642C CN B2004100013648 A CNB2004100013648 A CN B2004100013648A CN 200410001364 A CN200410001364 A CN 200410001364A CN 100342642 C CN100342642 C CN 100342642C
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Abstract

一种利用其主要分量是纵波分量的第二代漏式表面声波的表面声波装置，该装置包括LiTaO3基底和形成在LiTaO3基底上的导电膜，导电膜的密度ρ是约2699kg/m3至约19300kg/m3。

Description

表面声波装置
技术领域
本发明涉及具有LiTaO3基底的表面声波(SAW)装置。具体来说，本发明涉及使用表面声波的表面声波装置，表面声波的主要分量是纵波(压力波或P波)，其位相速度低于在LiTaO3基底中传播的体声波(BAW)的“快剪切波”和“慢剪切波”的位相速度。
背景技术
高性能、重量轻的小型SAW装置广泛用在携带式通讯设备的带通滤波器中。SAW装置的操作频率F取决于F＝V/L，其中，V是表面声波的位相速度，L是交叉指型变换器(IDT)的指周期。
因此，对于同样操作频率的SAW装置来说，如果位相速度V增加，则指周期L也增加。因为IDT的电极指宽度随指周期L的增加而增加，所以能够高产率和低成本地生产SAW装置。但是，当周期L过大时，芯片尺寸增加，用一个晶片生产的SAW装置的数目减少，从而增加了生产成本。
相反，当位相速度V降低时，周期L缩短，SAW装置的尺寸减小。但是，当周期L过小时，IDT的电极指宽度过小，从而需要使用昂贵的IDT微型制造法。
SAW装置的SAW位相速度必须根据其特定用途进行优化。另外，近来的具有较高频率的通讯设备需要较高的操作电压。因此，现在的SAW装置需要具有较高位相速度的表面声波。
分类为SAW装置的谐振器SAW滤波器的带宽取决于电气机械结合系数ks 2。电气机械结合系数ks 2随滤波器带宽的增加而增加。同样，电气机械结合系数ks 2随滤波器带宽的减小而减小。因此，必须根据用途优化电气机械结合系数ks 2。例如，移动电话的射频(RF)SAW滤波器要求电气机械结合系数ks 2约为4％-10％。
表面声波的传播导致的损耗，即，传播损耗增加了SAW滤波器的插入损耗和SAW谐振器的谐振电阻，降低了阻抗/反谐振频率比中的阻抗。因此，传播损耗优选尽可能低。
已知的用在SAW装置中的表面声波包括瑞利(Rayleigh)波和漏波，大多数漏波的位相速度高于瑞利波的位相速度。高频SAW装置通常使用漏波，漏波的主要分量是平行于SAW传播方向的剪切(横向)波，即，u2分量，该剪切波在30°-42°Y-X钽酸锂(LiTaO3)基底或41°或64°Y-X铌酸锂(LiNbO3)基底中传播。这些漏波在这些基底上具有铝IDT的SAW装置中以约4000-4500m/sec的速度传播。
近来，具有更高位相速度，即，约5000-7000m/sec，并且具有作为主要分量的纵波分量，即，u1分量的第二代漏式表面声波(second leakysurface acoustic waves)吸引了很多人的注意。
名称为“Longitudinal Leaky Surface Acoustic Waves on Li2B4O7”，Shingaku Shunki Zendai A443(1994)的非专利文献中公开了具有作为主要分量的纵波分量并且以6656m/sec的位相速度在四硼酸锂基底中传播的漏式表面声波。另一篇名称为“Characteristics OfLeaky Surface Acoustic WavePropagation on LiNbO3 and LiTaO3 Substrates”，S.Tonami，Y.Shimizu，J.Appl.Phys.Vol.34(1995)的非专利文献中公开了具有作为主要分量的纵波分量并且在LiNbO3和LiTaO3基底中传播的第二代漏式表面声波。根据后一篇非专利文献，在欧拉(Euler)角为(90°，90°，31°)的LiTaO3基底中的电气机械结合系数ks 2达到最大值，即，2.41％，在作为电开放的自由表面(也称为“开放表面”)上和电短路的金属化表面(也称为“短路表面”)上的传播损耗分别约为0.06dB/λ和约为0.5dB/λ，其中，λ表示第二代漏式表面声波的波长。即，在金属化表面上的传播损耗大于在自由表面上的传播损耗。在相同欧拉角的自由表面和金属化表面上的延迟温度系数(TCD)分别约为35ppm和约为48ppm。
日本未审专利申请8-288788中公开了一种使用纵波型SAW的SAW装置，其中，纵向分量与剪切分量相比是主要的。具体来说，它公开的SAW装置包括以特定的欧拉角切割的LiTaO3或LiNbO3基底和布置在基底上的薄膜，其中，纵向SAW的波数K与薄膜厚度H的乘积控制在预定的数值范围内。例如，对于由LiTaO3和用金制成的导电薄膜构成的基底来说，用位相速度低于“快剪切波”和“慢剪切波”的位相速度的纵向SAW能够有效地将传播损耗降至零，方法是将KH控制为KH＝0.6(H/λ＝9.6％)或更大。
“慢剪切波”和“快剪切波”都是在压电基底中传播的体波。在压电基底中传播的体波已知有三种，它们是“慢剪切波”、“快剪切波”和“纵波”。上述传统技术教导我们：位相速度低于“快剪切波”和“慢剪切波”的位相速度的纵向SAW没有传播损耗。
为了达到说明的目的，“慢剪切波”、“快剪切波”和“纵波”的定义如下。剪切波(横向波)分为具有u3位移分量的垂直剪切(SV)波和具有u2位移分量的水平剪切(SH)波。具有低声速的SV和SH波定义为“慢剪切波”，而具有高声速的SV和SH波定义为“快剪切波”。具有u1位移分量的压力波或P波是“纵波”。
如上所述，移动电话的RF SAW滤波器要求电气机械结合系数ks 2约为4％-10％。但是，包括LiTaO3基底和铝导电膜的SAW装置的电气机械结合系数ks 2大约只有2.13％。
另外，由铝构成的导电膜要求增加厚度，所以使产率下降。
相反，上述专利文献中公开的纵向准SAW的位相速度降至约3300m/sec，约等于瑞利波的位相速度，这样可以消除金属化表面上的传播损耗。这是通过增加金导电膜厚度使纵向准SAW慢于快和慢剪切波实现的。但是，这种方式的纵波不再具有高位相速度，不能满足高频的需要。
从前面的说明可以清楚地看出：用具有纵波的SAW作为主要分量的传统SAW装置受到低电气机械结合系数ks 2和高传播损耗的困扰。另外，它们与较高的位相速度不相容。
发明内容
为了克服上述问题，本发明的优选实施方案提供具有高电气机械结合系数、低传播损耗和高位相速度的SAW装置。
本发明的第一个优选实施方案提供一种利用其主要分量是纵波分量的第二代漏式表面声波的表面声波装置，该装置包括LiTaO3基底和布置在LiTaO3基底上的导电膜，其中，导电膜的密度ρ是约2699kg/m3至约19300kg/m3。优选地是，导电膜的规格化膜厚H/λ是约5.3023×ρ-0.4172至约80161×ρ-1.781，其中，λ表示第二代漏式表面声波的波长，H表示导电膜的厚度。在这种方式下，电气机械结合系数ks 2得到进一步增加。
根据该结构，第二代漏式SAW的电气机械结合系数ks 2增加，由于生产工艺导致的频率偏差减小，传播损耗大幅降低。
为了得到较高的电气机械结合系数ks 2，LiTaO3基底的欧拉角优选在图8-11所示的区域B1-B4内。
为了降低导电膜的厚度，导电膜优选由铜、银或主要含铜和/或银的金属构成。
本发明的第二个优选实施方案提供一种利用其主要分量是纵波分量的第二代漏式表面声波的表面声波装置，该装置包括欧拉角在与通过关联表3和4所示座标而定义的区域A1-A10内的LiTaO3基底和布置在LiTaO3基底上的导电膜，其中，导电膜的密度ρ大于约2699kg/m3，导电膜的规格化膜厚H/λ是约5.3023×ρ-0.4172至约80161×ρ-1.781，其中，λ表示第二代漏式表面声波的波长，H表示导电膜的厚度。
                    表3
  区域   座标   θ   ψ
  A1   P1   16.2   63.7
  P2   69.9   63.7
  P3   69.9   116.3
  P4   16.2   116.3
  P5   16.2   63.7
  A2   P1   106.2   118.7
  P2   143.6   118.7
  P3   143.6   151.4
  P4   106.2   151.4
  P5   106.2   118.7
  A3   P1   106.2   28.6
  P2   143.6   28.6
  P3   143.6   61.3
  P4   106.2   61.3
  P5   106.2   28.6
  A4   P1   16.5   55.9
  P2   72.3   55.9
  P3   72.3   108.0
  P4   16.5   108.0
  P5   16.5   55.9
  A5   P1   106.2   131.3
  P2   124.0   131.3
  P3   124.0   148.0
  P4   106.2   148.0
  P5   106.2   131.3
                    表4
  区域   座标   θ   ψ
  A6   P1   106.3   30.8
  P2   153.1   30.8
  P3   153.1   71.7
  P4   106.3   71.7
  P5   106.3   30.8
  A7   P1   17.4   48.5
  P2   76.8   48.5
  P3   76.8   99.4
  P4   17.4   99.4
  P5   17.4   48.5
  A8   P1   104.6   35.6
  P2   158.0   35.6
  P3   158.0   81.3
  P4   104.6   81.3
  P5   104.6   35.6
  A9   P1   19.1   41.7
  P2   78.3   41.7
  P3   78.3   90.4
  P4   19.1   90.4
  P5   19.1   41.7
  A10   P1   101.7   41.7
  P2   161.0   41.7
  P3   161.0   90.4
  P4   101.7   90.4
  P5   101.7   41.7
根据本发明的第二个优选实施方案，第二代漏式表面声波的电气机械结合系数ks 2增加，由于生产工艺导致的频率偏差减小，传播损耗大幅降低。
导电膜优选包括铜、银和金中的至少一种。
上述导电膜定义了各种电极，如IDT和栅状反射器。
利用第二代漏式SAW的本发明优选实施方案的SAW装置具有高电气机械结合系数、低传播损耗和高性能。另外，由于生产工艺导致的频率偏差减小，并且省略了复杂的调频步骤。
从下面参考附图对优选实施方案的说明可以清楚地看到本发明的其它元素、特点、特征和优点。
附图简述
图1是表示第二代漏式SAW的电气机械结合系数ks 2的变化情况的座标图，第二代漏式SAW具有作为主要分量的u1分量，并且能够在布置在(90°，90°，31°)切割的LiTaO3基底上的包括铝、金、银和铜导电膜的结构中传播，电气机械结合系数ks 2相对于导电膜的规格化膜厚H/λ取值；
图2示出在布置在(90°，90°，31°)切割的LiTaO3基底上的包括铝、金、银和铜导电膜的结构中的金属化表面上的位相速度Vm和自由表面上的位相速度Vf，位相速度相对于导电膜的规格化膜厚H/λ取值；
图3是表示第二代漏式SAW的电气机械结合系数ks 2的变化情况的座标图，第二代漏式SAW具有作为主要分量的u1分量，并且能够在布置在(90°，31°，116°)切割的LiTaO3基底上的包括铝、金、银和铜导电膜的结构中传播，电气机械结合系数ks 2相对于导电膜的规格化膜厚H/λ取值；
图4示出在布置在(90°，31°，116°)切割的LiTaO3基底上的包括铝、金、银和铜导电膜的结构中的金属化表面上的位相速度Vm和自由表面上的位相速度Vf，位相速度相对于导电膜的规格化膜厚H/λ取值；
图5是表示第二代漏式SAW的电气机械结合系数ks 2的变化情况的座标图，第二代漏式SAW具有作为主要分量的u1分量，并且能够在布置在(0°，28°，90°)切割的LiTaO3基底上的包括铝、金、银和铜导电膜的结构中传播，电气机械结合系数ks 2相对于导电膜的规格化膜厚H/λ取值；
图6示出在布置在(0°，28°，90°)切割的LiTaO3基底上的包括铝、金、银和铜导电膜的结构中的金属化表面上的位相速度Vm和自由表面上的位相速度Vf，位相速度相对于导电膜的规格化膜厚H/λ取值；
图7是示出在电气机械结合系数ks 2至少约为4％和至少约为6％时导电膜的密度ρ和规格化膜厚H/λ的关系的座标图；
图8示出具有作为主要分量的u1分量的第二代漏式SAW的电气机械结合系数ks 2至少约为4％和至少约为6％时的欧拉角区域，第二代漏式表面声波在包括(0°，θ，Ψ)切割的LiTaO3基底和规格化膜厚H/λ约为0.03的银导电膜的结构中传播；
图9示出具有作为主要分量的u1分量的第二代漏式SAW的电气机械结合系数ks 2至少约为4％和至少约为6％时的欧拉角区域，第二代漏式表面声波在包括(10°，θ，Ψ)切割的LiTaO3基底和规格化膜厚H/λ约为0.03的银导电膜的结构中传播；
图10示出具有作为主要分量的u1分量的第二代漏式SAW的电气机械结合系数ks 2至少约为4％和至少约为6％时的欧拉角区域，第二代漏式表面声波在包括(20°，θ，Ψ)切割的LiTaO3基底和规格化膜厚H/λ约为0.03的银导电膜的结构中传播；
图11示出具有作为主要分量的u1分量的第二代漏式SAW的电气机械结合系数ks 2至少约为4％和至少约为6％时的欧拉角区域，第二代漏式表面声波在包括(30°，θ，Ψ)切割的LiTaO3基底和规格化膜厚H/λ约为0.03的银导电膜的结构中传播；
图12是解释具有作为主要分量的u1分量的第二代漏式表面声波的传播损耗α的座标图，第二代漏式表面声波在包括(90°，31°，116°)切割的LiTaO3基底和具有规格化膜厚H/λ的铝、金、银和铜导电膜的结构中传播；和
图13是实施本发明的SAW装置结构的一个实施例的示意性平面图。
具体实施方式
为了进行说明，首先定义下列术语。
“具有作为主要分量的纵波的表面声波”：“具有作为主要分量的纵波的表面声波”是一个广义的术语，其包括：日本未审专利申请公开8-288788中所述的准纵向表面声波，其中纵向分量与横向分量相比是主要分量；作为第二代漏式表面声波的纵向电声波(纵向剪切波)；和其它波。具体来说，该定义还包括其主要分量是位相速度低于慢和快剪切波的位相速度的纵波的纵向型SAW。
“欧拉角”：该术语指的是右旋体系欧拉角(φ，θ，Ψ)，它表示基底的切削平面和SAW的传播方向，该术语定义在“Danseiha Soshi GijutuHandobukku(Surface Acoustic Waves Devices Technical Handbook)”，JapanSociety for the Promotion of Science，SAW device Technology 150 Committee，第一版，1991年11月30日，549页中。
“晶轴”：LiTaO3晶体的X、Y和Z轴的欧拉角的缺省值如下：Z轴平行于c轴，X轴平行于预定的其中一个在三个等量方向上延伸的轴，Y轴垂直于X-Z面。
“位移分量”：位移分量表示为u1、u2和u3。u1表示X轴方向上的位移，u2表示Y轴方向上的位移，u3表示Z轴方向上的位移。上述第二代漏式SAW也称为“具有作为主要分量的u1分量的纵向漏式SAW”。
“等量欧拉角”：等量欧拉角是LiTaO3基底的结晶学等量欧拉角。根据Acoustical Science and Technology，36卷，No.3(1980)，140-145页，在属于三角形3m点组的LiNbO3中建立了下述关系式(A)：
F(φ，θ，Ψ)＝F(60°-φ，-θ，Ψ)
             ＝F(60°+φ，-θ，180°-Ψ)
             ＝F(φ，180°+θ，180°-Ψ)
             ＝F(φ，θ，180°+Ψ)                       (A)
其中，F表示取决于欧拉角的特定SAW性能，如电气机械结合系数、传播损耗、延迟温度系数(TCD)、能量流通角(PFA)或天然单向度。尽管当传播方向倒转时，PFA和天然单向度的符号发生变化，但是其绝对值不变。例如，欧拉角(30°，θ，Ψ)时的SAW传播性能与欧拉角(90°，180°-θ，180°-Ψ)时的SAW传播性能相同。欧拉角(30°，90°，45°)时的SAW传播性能与下面表5所示欧拉角时的SAW传播性能相同。
                表5
  φ[°]   θ[°]   Ψ[°]
  30   90   225
  30   270   135
  30   270   315
  90   90   135
  90   90   315
  90   270   45
  90   270   225
  150   90   45
  150   90   225
  150   270   135
  150   270   315
  210   90   135
  210   90   315
  210   270   45
  210   270   225
  270   90   45
  270   90   225
  270   270   135
  270   270   315
  330   90   135
  330   90   315
  330   270   45
  330   270   225
下面参考实施例进一步说明本发明的优选实施方案。
用常规分析法检测在金属化表面上和自由表面上其主要分量是纵波的SAW的传播性能，常规分析法的例子是报道在下述文献中的方法：“AMethod For Estimating Optical Cuts And Propagation Directions ForExcitation And Propagation Directions For Excitation Of Piezoelectric SurfaceWaves”(J.J.Campbell and W.R.Jones，IEEE Trans，Sonics andUltrason.，Vol.SU-15(1968)，209-217页)和“Giji Dansei Hyoumenha Kaiseki NiOkeru Housha Joken No Toriatsukai Ni Tsuite(Radiation Conditions In QuasiSurface Acoustic Wave Analysis)”(Hashimoto等人，Technical Report of theInstitute of Electronics，Information，and CommunicationEngineers，US95-46，1995-09，25-30页)。
在假定导电膜的导电率是0且相对介电常数是1的条件下检测自由表面上的传播性能。
图1是表示第二代漏式SAW的电气机械结合系数ks 2的变化情况的座标图，第二代漏式SAW主要由u1分量构成，并且能够在布置在(90°，90°，31°)切割的LiTaO3基底上的具有各种导电膜的结构中传播，电气机械结合系数ks 2相对于规格化膜厚H/λ取值，其中，H表示导电膜的厚度，λ表示主要由u1分量构成的表面声波的波长。如图所示，用铝、金、银和铜作为导电膜材料。
还测定在这些结构中的金属化表面上的位相速度Vm和自由表面上的位相速度Vf，结果示于图2。
注意：为了达到说明的目的，“主要位移分量”表示在距基底表面3λ深度内具有最多位移值的位移分量。
图1示出：在所有使用各种金属的结构中，当导电膜具有特定厚度时，电气机械结合系数ks 2都能达到最大值。下面的表6示出导电膜的密度、在电气机械结合系数ks 2达到最大值时的规格化膜厚H/λ和电气机械结合系数ks 2的最大值。在电气机械结合系数ks 2达到最大值时的规格化膜厚H/λ随导电膜密度的增加而降低。电气机械结合系数ks 2的最大值随导电膜密度的增加而增加。
这些结果显示：为了用铝导电膜达到大的电气机械结合系数ks 2，必须将规格化膜厚H/λ增加到大约是0.1。但是，当在LiTaO3基底上形成电极如IDT和栅状反射器时，如果厚度H/λ过大，则电极指的线宽和厚度之间的差值减小，电极的纵横比增加。结果，当通过干刻蚀法形成电极时，刻蚀容易失败。另外，当用发射法(lift-off process)形成电极时，难以形成抗蚀层。因此，导电膜的规格化膜厚H/λ优选不大于约0.1。
金能够提供最大的电气机械结合系数ks 2，因此在需要高性能时是优选的。但是，从工业角度考虑，能够提供几乎同样大电气机械结合系数ks 2的便宜的铜和银比昂贵的金更优选。
                        表6
  导电膜   密度ρ[kg/m3]   最大ks 2时的H/λ   最大的ks 2[％]
  A1   2699   0.102   3.8
  Cu   8930   0.034   5.0
  Ag   10500   0.026   5.4
Au 19300 0.014 5.7
如图2所示，导电膜的密度越大，声波速度相对于规格化膜厚H/λ的变化率越大。较大的声波速度相对于规格化膜厚H/λ的变化率将造成由于SAW装置生产过程中厚度的变化导致的频率偏差增加。当频率偏差大时，为了调节频率，必须用干蚀刻或离子铣削(ion milling)法刻蚀晶片和/或导电膜。但是，频率调节的成本很高。因此，优选从生产工艺中省略频率调节步骤。根据对本发明优选实施方案的研究，当使用金导电膜时，频率调节步骤是不可避免的。
鉴于此，使用密度大于铝密度的材料可以增加电气机械结合系数ks 2。尽管在要求高性能的应用中金导电膜是优选的，但是在既要求成本效率又要求性能的应用中，密度小于金密度的材料是优选的。因此，为了达到足够高的性能和电气机械结合系数ks 2，导电膜材料的密度优选大于约2699kg/m3，但是为了省略频率调节步骤，其密度又优选小于约19300kg/m3。这种材料能够降低SAW装置的成本。这样的材料的例子包括钛、锌、铬、铜、银、铂、铁、镍、钽和钨。
图3是表示第二代漏式SAW的电气机械结合系数ks 2的变化情况的座标图，第二代漏式SAW主要由u1分量构成，并且能够在布置在(90°，31°，116°)切割的LiTaO3基底上的具有铝、金、银和铜导电膜的结构中传播，电气机械结合系数ks 2相对于导电膜的规格化膜厚H/λ取值。图4示出在这些结构中的金属化表面上的位相速度Vm和自由表面上的位相速度Vf。图5是表示第二代漏式SAW的电气机械结合系数ks 2的变化情况的座标图，第二代漏式SAW主要由u1分量构成，并且能够在布置在(0°，28°，90°)切割的LiTaO3基底上的具有铝、金、银和铜导电膜的结构中传播。图6示出在这些结构中的金属化表面上的位相速度Vm和自由表面上的位相速度Vf。
从图3和5可以清楚地看出：通过以(90°，31°，116°)和(0°，28°，90°)的欧拉角切割LiTaO3基底可以就最大电气机械结合系数ks 2从“4％-6％”增加到“6％-8％”。声波速度的变化率保持不变。
下面的表7示出在欧拉角为(90°，31°，116°)的情况下导电膜的密度、在电气机械结合系数ks 2达到最大值时导电膜的规格化膜厚H/λ、电气机械结合系数ks 2的最大值、在电气机械结合系数ks 2至少约为4％时的规格化膜厚H/λ及在电气机械结合系数ks 2至少约为6％时的规格化膜厚H/λ。图7是示出在电气机械结合系数ks 2至少约为4％和至少约为6％时导电膜的密度ρ和规格化膜厚H/λ的关系的座标图。
                                   表7
  导电膜   密度ρ[kg/m3]   最大ks 2时的H/λ   最大的ks 2[％]   ks 2≥4％的H/λ   ks 2≥6％的H/λ
  A1   2699   0.148   5.945   0.068＜H/λ＜0.188   -
  Cu   8930   0.042   7.02   0.007＜H/λ＜0.135   0.018＜H/λ＜0.083
  Ag   10500   0.032   7.633   0.004＜H/λ＜0.110   0.010＜H/λ＜0.070
  Au   19300   0.018   8.102   0.002＜H/λ＜0.081   0.005＜H/λ＜0.051
基于表7，用下面等式(1)和(2)之间的区域表示要求将电气机械结合系数ks 2增加到至少约4％的条件：
H/λ＝5.3023×ρ-0.4172            (1)
H/λ＝80161×ρ-1.781              (2)
用下面等式(3)和(4)之间的区域表示要求将电气机械结合系数ks 2增加到至少约6％的条件：
H/λ＝20.113×ρ-0.6071            (3)
H/λ＝40449×ρ-1.5237             (4)
如图1和5所示，尽管电气机械结合系数ks 2的最大值可以在其它欧拉角如(90°，90°，31°)或(0°，28°，90°)处变化，但是，增加电气机械结合系数ks 2的导电膜的H/λ的最佳条件可以假定基本等同于等式(1)-(4)表示的那些条件。这一假定来自于与图3所示的(90°，31°，116°)欧拉角时的结果进行的比较。
另外，以各种欧拉角用LiTaO3基底研究进一步增加电气机械结合系数ks 2的条件。
图8-11示出具有作为主要分量的u1分量的第二代漏式表面声波的电气机械结合系数ks 2至少约为4％和至少约为6％时的欧拉角区域。在这种情况下，第二代表面声波在包括以(φ，θ，Ψ)欧拉角切割的LiTaO3基底和规格化膜厚H/λ为0.03的银导电膜的结构中传播。在图8中，φ＝0°，在图9中，φ＝10°，在图10中，φ＝20°，在图11中，φ＝30°。
在图8-11中，虚线定义的区域A1-A10表示得到的电气机械结合系数ks 2至少约为6％时的欧拉角区域。依次示于下表8和9中的P1-P5的座标连接起来，就定义了区域A1-A10。实线定义的区域B1-B4表示得到的电气机械结合系数ks 2至少约为4％时的欧拉角区域。
                   表8
  区域   座标   θ   ψ
  A1   P1   16.2   63.7
  P2   69.9   63.7
  P3   69.9   116.3
  P4   16.2   116.3
  P5   16.2   63.7
  A2   P1   106.2   118.7
  P2   143.6   118.7
  P3   143.6   151.4
  P4   106.2   151.4
  P5   106.2   118.7
  A3   P1   106.2   28.6
  P2   143.6   28.6
  P3   143.6   61.3
  P4   106.2   61.3
  P5   106.2   28.6
  A4   P1   16.5   55.9
  P2   72.3   55.9
  P3   72.3   108.0
  P4   16.5   108.0
  P5   16.5   55.9
  A5   P1   106.2   131.3
  P2   124.0   131.3
  P3   124.0   148.0
  P4   106.2   148.0
  P5   106.2   131.3
                    表9
  区域   座标   θ   ψ
  A6   P1   106.3   30.8
  P2   153.1   30.8
  P3   153.1   71.7
  P4   106.3   71.7
  P5   106.3   30.8
  A7   P1   17.4   48.5
  P2   76.8   48.5
  P3   76.8   99.4
  P4   17.4   99.4
  P5   17.4   48.5
  A8   P1   104.6   35.6
  P2   158.0   35.6
  P3   158.0   81.3
  P4   104.6   81.3
  P5   104.6   35.6
  A9   P1   19.1   41.7
  P2   78.3   41.7
  P3   78.3   90.4
  P4   19.1   90.4
  P5   19.1   41.7
  A10   P1   101.7   41.7
  P2   161.0   41.7
  P3   161.0   90.4
  P4   101.7   90.4
  P5   101.7   41.7
在图8-11中，φ分别是0°，10°，20°和30°。根据关系式(A)，欧拉角(90°，90°，31°)等同于(90°，90°，149°)，欧拉角(90°，31°，116°)等同于(30°，149°，64°)。
如图8-11所示，具有高电气机械结合系数ks 2的区域连续变化。因此，当φ是0°±5°，10°±5°，20°±5°和30°±5°时，在区域A1-A10和B1-B4中能够达到基本相同的电气机械结合系数ks 2。
同样，用由金、铜和铝制成的导电膜研究导电膜的规格化膜厚H/λ约为0.03时实现高电气机械结合系数的欧拉角。结果显示：尽管电气机械结合系数ks 2的绝对值存在差别，但是在图8-11所示的区域A1-A10和B1-B4中存在高电气机械结合系数ks 2。但是，使用由铝构成的导电膜时，探测到区域A1-A10，但探测不到区域B1-B4。
图12是示出其主要分量是u1分量的第二代漏式表面声波在金属化表面上的传播损耗α的座标图。在这种情况下，第二代漏式表面声波主要由在包括(90°，31°，116°)切割的LiTaO3基底和具有规格化膜厚H/λ的铝、金、银和铜构成的导电膜的结构中传播的u1分量构成。
一般来说，在压电基底中传播的其声波速度低于三种体波即“慢剪切波”、“快剪切波”和“纵波”速度的表面声波不会受到传播损耗的困扰。在(90°，31°，116°)切割的LiTaO3基底中传播的体波的声波速度如下：慢剪切波＝约3352m/sec；快剪切波＝约3375m/sec；纵波＝约6287m/sec。当导电膜是由金构成时，表面声波的声波速度小于约3375m/sec，因此，根据图6，在H/λ小于约0.097时传播损耗α约等于零。但是，因为声波速度小于约3352m/sec，所以，为了使该结构用作RF频带滤波器，必须降低IDT和栅状反射器的电极指宽度。所以该结构不切合实际。
相反，如图12所示，传播损耗α随导电膜密度的增加而降低。另外，密度低于金密度的材料如铜或银的传播损耗在某些H/λ值下具有局部最小值。在金导电层中，在取得高电气机械结合系数ks 2的区域中，特别是ks 2＞约6％的区域A1-A10中，传播损耗α的局部最小值是在H/λ＝约0.02至约0.04的范围内。在银导电层中，传播损耗α的局部最小值是在H/λ＝约0.05至约0.12的范围内。在铜导电层中，传播损耗α的局部最小值是在H/λ＝约0.06至约0.15的范围内。当使用金或银时，在约为5000m/sec的声波速度下，即，其速度在介于纵波和快剪切波速度之间的声波速度下，传播损耗降至约0.1dB/λ或更低。当在导电膜中使用铝时，没有分辨出赋予传播损耗曲线局部最小值的条件。
上述实施例显示：尽管在具有平面导电膜的基底中传播损耗α很大，但是，其主要分量是纵向分量的第二代漏式表面声波在具有光栅如IDT和反射器的基底中的传播损耗很小。其原因可以认为是光栅降低了声波速度。另外，密度大于铝密度的铜、银和金在包括基底和导电膜的结构中的传播损耗较小。因此，组合使用这些材料和光栅可以进一步降低传播损耗。
众所周知，上述LiTaO3基底中的延迟温度系数(TCD)很大，即，约20ppm至约50ppm。通过形成SiO2膜改善漏式表面声波的TCD的方法在下述文献中被提出：“Purazuma CVD Hou SiO2 Maku Wo Mochiita SoujoKozo Dansei Hyomenha Kiban(Layered SAW Substrate Using SiO2 Film AndPlasma-EnhancedCVD)”，Nakajo等人，Institute ofElectronics，Information，and Communication Engineers，Acoustic Wave StudyGroup，Material US80-3(1980)。该方法可有效用于其主要分量是纵向分量的SAW。具体来说，改善TCD的方法是通过溅射法或其它合适的方法在IDT上形成SiO2膜。为了改善阶梯覆盖和防止SiO2膜在电极指的侧壁上异常生长，形成IDT的导电膜厚度优选很薄。因为铜、银或金导电膜的厚度可以制得很薄，所以由铜、银、金或其它合适材料制成的高密度导电膜比铝导电膜更优选。
对本发明的SAW的结构没有特别限定，只要该装置包括以特定欧拉角切割的LiTaO3基底和电极膜即可。该装置的一个例子示于图13。图13是本发明的优选实施方案中使用的单端口SAW谐振器的示意性平面图。SAW装置1，即，单端口SAW谐振器具有以特定欧拉角切割的LiTaO3基底2。在LiTaO3基底上设置IDT3和反射器4和5。本发明的优选实施方案中还可以加入包括多个并联或串联的SAW谐振器的梯式过滤器、各种谐振过滤器和横向SAW过滤器。
本发明不限于上述优选实施方案，在权利要求书定义的保护范围内可以作各种改进。将每一个不同的优选实施方案中的技术特征适当组合得到的实施方案包括在本发明的技术范围内。

Claims (6)

1、一种利用其主要分量是纵波分量的第二代漏式表面声波的表面声波装置，该装置包括：
LiTaO3基底；和
布置在LiTaO3基底上的导电膜，
其中，导电膜的密度ρ是2699kg/m3至19300kg/m3。
2、根据权利要求1的装置，其中，导电膜的规格化膜厚H/λ是5.3023×ρ-0.4172至80161×ρ-1.781，其中，λ表示第二代漏式表面声波的波长，H表示导电膜的厚度。
3、根据权利要求1的表面声波装置，其中，导电膜定义了交叉指型变换器和栅状反射器中的至少一种。
4、根据权利要求1的装置，其中，导电膜包括铜和银中的至少一种。
5、一种利用其主要分量是纵波分量的第二代漏式表面声波的表面声波装置，该装置包括：
欧拉角在与通过关联表1和2所示座标定义的区域A1-A10内的LiTaO3基底；和
布置在LiTaO3基底上的导电膜，
其中，导电膜的密度ρ大于2699kg/m3，导电膜的规格化膜厚H/λ是5.3023×ρ-0.4172至80161×ρ-1.781，其中，λ表示第二代漏式表面声波的波长，H表示导电膜的厚度：
表1   区域   座标   θ   ψ   A1   P1   16.2   63.7   P2   69.9   63.7   P3   69.9   116.3   P4   16.2   116.3   P5   16.2   63.7   A2   P1   106.2   118.7   P2   143.6   118.7   P3   143.6   151.4   P4   106.2   151.4   P5   106.2   118.7   A3   P1   106.2   28.6   P2   143.6   28.6   P3   143.6   61.3   P4   106.2   61.3   P5   106.2   28.6   A4   P1   16.5   55.9   P2   72.3   55.9   P3   72.3   108.0   P4   16.5   108.0   P5   16.5   55.9   A5   P1   106.2   131.3   P2   124.0   131.3   P3   124.0   148.0   P4   106.2   148.0   P5   106.2   131.3
表2   区域   座标   θ   ψ   A6   P1   106.3   30.8   P2   153.1   30.8   P3   153.1   71.7   P4   106.3   71.7   P5   106.3   30.8   A7   P1   17.4   48.5   P2   76.8   48.5   P3   76.8   99.4   P4   17.4   99.4   P5   17.4   48.5   A8   P1   104.6   35.6   P2   158.0   35.6   P3   158.0   81.3   P4   104.6   81.3   P5   104.6   35.6   A9   P1   19.1   41.7   P2   78.3   41.7   P3   78.3   90.4   P4   19.1   90.4   P5   19.1   41.7   A10   P1   101.7   41.7   P2   161.0   41.7   P3   161.0   90.4   P4   101.7   90.4   P5   101.7   41.7
6、根据权利要求5的装置，其中，导电膜包括铜、银和金中的至少一种。
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