CN110771039A

CN110771039A - 弹性波装置、分波器以及通信装置

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Publication number: CN110771039A
Application number: CN201880041666.8A
Authority: CN
Inventors: 伊藤干; 岸野哲也
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2017-07-27
Filing date: 2018-07-27
Publication date: 2020-02-07
Anticipated expiration: 2038-07-27
Also published as: US20220271729A1; US11362639B2; JPWO2019022236A1; JP6806907B2; CN110771039B; US20210083644A1; WO2019022236A1

Abstract

弹性波装置具有：基板(3)、位于所述基板(3)上的多层膜(5)、位于所述多层膜(5)上且由LiTaO₃构成的单晶的LT层(7)、以及位于所述LT层(7)上的IDT电极(19)。所述多层膜(5)中，从将具有比所述LT层(7)的横波声速高的声速的膜的密度与厚度相乘的值的合计值，减去将具有比所述LT层(7)的横波声速慢的声速的膜的密度与厚度相乘的值的合计值而得到的差值D为负，在将所述IDT电极(19)的电极指的间距设为p时，所述LT层(7)的厚度小于2p。

Description

弹性波装置、分波器以及通信装置

技术领域

本公开涉及利用弹性波的电子部件即弹性波装置、包含该弹性波装置的分波器以及通信装置。

背景技术

已知一种弹性波装置，对压电体上的IDT(interdigital transducer：叉指换能器)电极施加电压，从而产生在压电体中传播的弹性波。IDT电极具有一对梳齿电极。一对梳齿电极分别具有多个电极指(相当于梳子的齿)，被配置为相互啮合。在弹性波装置中，形成将电极指的间距的2倍作为波长的弹性波的驻波，该驻波的频率成为谐振频率。因此，弹性波装置的谐振点由电极指的间距进行规定。

国际公开第2012/086639号中作为弹性波装置提出了如下方案，其具有：基板、位于基板上的高声速膜和多层膜、位于高声速膜上的低声速膜、位于低声速膜上的压电体层、以及位于压电体层上的IDT电极。根据该弹性波装置，通过配置多层膜从而能够将弹性波限获于压电体膜，因此能够实现较高的Q值。

发明内容

期望提供Q值较高的弹性波装置、分波器以及通信装置。

本公开的一方式所涉及的弹性波装置具有：基板、位于所述基板上的多层膜、位于所述多层膜上且包含LiTaO₃的单晶的LT层、以及位于所述LT层上的IDT电极。并且，所述多层膜中，从将具有比所述LT层的横波声速高的声速的膜的密度与厚度相乘的值的合计值，减去将具有比所述LT层的横波声速慢的声速的膜的密度与厚度相乘的值的合计值而得到的差值为负。再有，在将所述IDT电极的电极指的间距设为p时，所述LT层的厚度小于2p。

本公开的一方式所涉及的分波器具有：天线端子、对输出至所述天线端子的信号进行滤波的发送滤波器、对从所述天线端子输入的信号进行滤波的接收滤波器，所述发送滤波器以及所述接收滤波器的至少一方包含上述弹性波装置。

本公开的一方式所涉及的通信装置具有：天线、所述天线端子被连接于所述天线的上述分波器、以及相对于所述发送滤波器以及所述接收滤波器在信号路径上被连接于与所述天线端子相反的一侧的IC。

根据上述结构，能够提供Q值高的弹性波元件。

附图说明

图1是表示实施方式所涉及的弹性波装置的俯视图。

图2是图1的弹性波装置的II-II线处的剖视图。

图3的(a)、图3的(b)以及图3的(c)是分别表示基板结构的模拟结果的图。

图4是表示基板结构的模拟结果的图。

图5是表示基板结构的频率特性的图表。

图6是表示比较例所涉及的弹性波装置的频率特性的图表。

图7的(a)、图7的(b)以及图7的(c)是分别表示基板结构与比较例所涉及的弹性波装置的相位特性的图表。

图8的(a)、图8的(b)以及图8的(c)是表示模型1～模型3的固定基板的结构的示意性剖视图。

图9是表示模型1的模拟结果的图。

图10是表示模型2的模拟结果的图。

图11是表示模型3的模拟结果的图。

图12是验证基板结构、模型1～模型3、参考例的鲁棒性(Robustness)的表。

图13是示意地表示作为图1的弹性波装置的应用例的分波器的结构的电路图。

图14是示意地表示作为图1的弹性波装置的应用例的通信装置的结构的电路图。

图15是验证变形例所涉及的模型的鲁棒性的表。

具体实施方式

以下，参照附图对本公开所涉及的实施方式进行说明。另外，以下的说明中使用的图是示意性的附图，附图上的尺寸比例与现实的情况未必一致。

本公开所涉及的弹性波装置可以将任意的方向设为上方或者下方，但是为了方便，定义由D1轴、D2轴以及D3轴构成的正交坐标系，并且有时将D3轴的正侧作为上方而使用上表面或者下表面等的用语。此外，在俯视或者俯视透视这种的情况下，除非有特别说明，否则是指在D3轴方向观察。另外，D1轴被定义为与沿着后述的LT层的上表面传播的弹性波的传播方向平行，D2轴被定义为与LT层的上表面平行且与D1轴正交，D3轴被定义为与LT层的上表面正交。

(弹性波装置的整体结构)

图1是表示弹性波装置1的主要部分的结构的俯视图。图2是图1的II-II线处的主要部分剖视图。

弹性波装置1例如具有：基板3(图2)、位于基板3上的多层膜5(图2)、位于多层膜5上的LT层7、以及位于LT层7上的导电层9。各层例如在面内被设为大致一定的厚度。另外，有时将基板3、多层膜5以及LT层7的组合称为固定基板2(图2)。

在弹性波装置1中，通过对导电层9施加电压，从而激励出在LT层7中传播的弹性波。弹性波装置1例如构成该弹性波的谐振器以及/或者滤波器。多层膜5例如有助于反射弹性波从而将弹性波的能量限获于LT层7。基板3例如有助于加强多层膜5以及LT层7的强度。

(固定基板的概略结构)

基板3直接对弹性波装置1的电特性带来的影响较少。因此，基板3的材料以及尺寸可以适当被设定。基板3的材料例如是绝缘材料，绝缘材料例如是树脂或者陶瓷。另外，基板3可以包含热膨胀系数比LT层7等低的材料。该情况下，能够减少由于温度变化而弹性波装置1的频率特性发生变化的可能。作为这种的材料，例如能够列举硅酮等的半导体、蓝宝石等的单晶以及氧化铝质烧结体等的陶瓷。另外，基板3可以层叠包含相互不同的材料的多个层而构成。基板3的厚度例如比LT层7厚。也就是说，将后述的p作为基准而具备2p以上的厚度。

多层膜5位于LT层7与基板3之间，是将后述的p作为基准而各层(各膜)的合计膜厚为2p以下的构造体。并且，多层膜5至少包含声速比LT层7中传播的横波声速慢的低声速膜。以下，也有时将横波声速仅称为声速。并且，设计各层的厚度以及材料，以使得：按构成多层膜5的各层的每一层计算对膜的厚度乘以密度的值，其中，从将具有比LT层7的横波声速快的横波声速的膜的值相加的结果，取得将具有比LT层7的横波声速慢的横波声速的膜的值相加的结果之差时，为负的值。

更为具体而言，在表示为(膜厚(单位：p)、密度(单位：kgcm^-3))的情况下，若将具有比LT层7的横波声速快的声速的高声速膜的膜厚与密度的组合设为(d_h1，ρ_h1)、(d_h2，ρ_h2)…·，将低声速膜的膜厚与密度的组合设为(d_L1，ρ_L1)、(d_L2，ρ_L2)，将高声速膜的膜厚与密度相乘的值的合计值设为S_H，将低声速膜的膜厚与密度相乘的值的合计值设为S_L，由D表示其差值，则如下所示。

S_H＝d_h1×ρ_h1+d_h2×ρ_h2····

S_L＝d_L1×ρ_L1+d_L2×ρ_L2····

D＝S_H-S_L＜0

通过构成满足这种关系的多层膜5，从而能够降低弹性波的泄露，实现较高的Q值。

另外，对于构成多层膜5的各层的厚度、材料、层叠顺序、层叠数等在后面叙述。

LT层7包含钽酸锂(LiTaO₃、LT)的单晶。LT层7的切角没有特别限定。例如，可以设为36°～50°Y旋转X传播基板，也可以在欧拉角下设为(0°±10°、0°以上55°以下、0°±10°)。

此外，LT层7的厚度被设定为比较薄，例如将后述的间距p作为基准，小于2p。进而，也可以设为小于p，还可以优选设为0.6p以上0.8p以下。通过这样设定LT层7的切角以及厚度，，能够在薄的LT层7中限获弹性波，因此能够提高Q值。进而，作为弹性波，也能够利用SH模式或接近于SV模式(平板模式)的振动模式。其结果，能够提供在比较宽的电极指间距下以高频率进行谐振的弹性波装置1。

此外，在将LT层7的厚度设为小于1p时，由于在通常的频带(例如2500MHz以下的频带)中能够忽略体波杂散的影响，因此能够提供频率特性更为优异的弹性波装置1。

(导电层的概略结构)

导电层9例如由金属形成。金属可以设为适当的种类，例如是铝(A1)或者将Al作为主成分的合金(Al合金)。Al合金例如是铝-铜(Cu)合金。另外，导电层9也可以包含多个金属层。此外，也可以在Al或者Al合金与LT层7之间，设置用于强化它们的接合性的包含钛(Ti)的比较薄的层。

在图1的例子中，导电层9被形成为构成谐振器15。谐振器15被构成为所谓的一端口弹性波谐振器，若从概念性并且示意性表示的端子17A以及17B的一方输入规定频率的电信号，则能够产生谐振，将产生该谐振的信号从端子17A以及17B的另一方输出。

导电层9(谐振器15)例如包含：IDT电极19、位于IDT电极19的两侧的一对反射器21。

IDT电极19包含一对梳齿电极23。另外，为了提高视觉辨认性，对一个梳齿电极23赋予阴影。各梳齿电极23例如包含：汇流条25、从汇流条25相互并排延伸的多个电极指27、以及在多个电极指27间从汇流条25突出的虚设电极29。一对梳齿电极23被配置为多个电极指27相互啮合(交叉)。

汇流条25例如被形成为以大致一定的宽度在弹性波的传播方向(D1轴方向)直线状延伸的长条状。并且，一对汇流条25在与弹性波的传播方向正交的方向(D2轴方向)相互对置。另外，也可以汇流条25的宽度是变化的，或者相对于弹性波的传播方向而倾斜。

各电极指27例如被形成为以大致一定的宽度在与弹性波的传播方向正交的方向(D2轴方向)直线状延伸的长条状。在各梳齿电极23中，多个电极指27被配置于弹性波的传播方向。此外，一个梳齿电极23的多个电极指27与另一个梳齿电极23的多个电极指27基本上被交替配置。

多个电极指27的间距p(例如相互相邻的2根电极指27的中心间距离)在IDT电极19内基本上是一定的。另外，也可以在IDT电极19的一部分，设置间距p比其他的大部分窄的窄间距部、或者间距p比其他的大部分宽的宽间距部。这种的窄间距部、宽间距部例如设为小于IDT电极19整体的10％。

另外，以下，在间距p的这种情况下，只要没有特别说明，则假定为是指将上述这种窄间距部或者宽间距部的特别部分除去的部分(多个电极指27的大部分)的间距。此外，在将特别的部分除去的大部分的多个电极指27中，在间距发生变化的情况下，也将大部分的多个电极指27的间距的平均值用作为间距p的值。

电极指27的根数可以根据谐振器15被要求的电特性等而适当设定。另外，图2是示意图，因此电极指27的根数表示的较少。实际上，可以配置比图示多的电极指27。对于后述的反射器21的条状电极33也同样。

多个电极指27的长度例如是彼此相同的。另外，IDT电极19也可以被实施多个电极指27的长度(在其他观点中为交叉宽度)根据传播方向的位置而变化的所谓切趾(apodize)。电极指27的长度以及宽度可以根据被要求的电特性等而适当设定。

虚设电极29例如以大致一定的宽度在与弹性波的传播方向正交的方向。其宽度例如与电极指27的宽度相等。此外，多个虚设电极29以与多个电极指27相等的间距被配置，一个梳齿电极23的虚设电极29的前端与另一个梳齿电极23的电极指27的前端隔着间隙而对置。另外，IDT电极19也可以不包含虚设电极29。

一对反射器21在弹性波的传播方向位于多个IDT电极19的两侧。各反射器21例如既可以电气上被设为浮置状态，也可以被赋予基准电位。各反射器21例如形成为格子状。也就是说，反射器21包含：相互对置的一对汇流条31、在一对汇流条31间延伸的多个条状电极33。多个条状电极33的间距、以及相互相邻的电极指27与条状电极33的间距基本上与多个电极指27的间距相等。

另外，尽管没有特别图示，但是LT层7的上表面可以从导电层9之上由包含SiO₂、Si₃N₄等的保护膜进行覆盖。保护膜可以设为包含这些材料的多层的层叠体。保护膜可以仅用于减少导电层9产生腐蚀的保护膜，也可以是有助于温度补偿的保护膜。在设置保护膜的情况下等，可以在IDT电极19以及反射器21的上表面或者下表面，为了提高弹性波的反射系数，设置包含绝缘体或者金属的附加膜。

图1以及图2所示的结构可以适当被封装。封装件例如可以是在未图示的基板上安装图示的结构以使得LT层7的上表面隔着间隙而与其对置、并从上方进行树脂密封的结构，也可以是在LT层7上设置帽型的外罩的晶片级封装型的结构。

(弹性波的利用)

若向一对梳齿电极23施加电压，则由多个电极指27向LT层7施加电压，作为压电体的LT层7进行振动。由此，在D1轴方向传播的弹性波被激励出。弹性波被多个电极指27反射。并且，将多个电极指27的间距p设为大致半波长(λ/2)的驻波出现。由驻波在LT层7中产生的电信号通过多个电极指27被取出。根据这种原理，弹性波装置1作为谐振器发挥功能，该谐振器以将间距p作为半波长的弹性波的频率为谐振频率。另外，λ通常是表示波长的符号，此外，有时实际的弹性波的波长也从2p偏离，但是以下在使用λ符号的情况下，只要没有特别说明，则λ是指2p。

在此，如上述，LT层的厚度被设为比较薄，小于2p。该情况下，能够减少在厚度方向传播的弹性波。其结果，能够提供减少损耗的弹性波装置1。

在此，如上述，由于LT层7的厚度被设为比较薄，小于2p，因此例如能够利用平板模式等的具有比一般的SAW(Surface Acoustic Wave)的传播速度快的传播速度的模式的弹性波。例如，相对于一般的SAW的传播速度为3000～4000m/s，平板模式的弹性波的传播速度为10000m/s以上。因此，能够以与以往相同的间距p，实现比以往高的频域的谐振。例如，能够以1μm以上的间距p实现5GHz以上的谐振频率。

(各层的材料以及厚度的設定)

本申请的发明者对多层膜5的材料以及厚度、压电体层(本实施方式中为LT层7)的厚度进行各种变更，对弹性波装置1的频率特性进行模拟。

其结果发现了如下的多层膜5的条件，即：通过LT层7的厚度比1λ(2p)薄，由于LT层7的厚度的变化而频率特性容易变化，但是能够提供相对于LT层7的厚度变动而鲁棒性高的弹性波装置1。也就是说，发现了即便LT层7的厚度变动也能够使得谐振频率(fr)、反谐振频率(fa)的变动减少，Δf(谐振频率与反谐振频率的差)的变动也较少的条件。

具体而言以下所示。另外，以下的模拟中各种的膜厚表示以间距p进行了标准化的值。模拟是将间距p设为2.7μm来进行的，但是在使间距变化的情况下，如果随着间距而使得实际的膜厚变化，则谐振特性的频率依赖性仅仅是整体上偏移，成为同样的结果。

(多层膜的材料)

首先，对压电体层(LT层7)以及多层膜5的材料进行各种变更来进行模拟的而结果，发现了：通过作为压电体层的材料使用LT的单晶，对于多层膜5作为低声速膜而使用SiO₂以及Ta₂O₅，作为高声速膜而使用Si₃N₄，从而能够实现Q值高、且即便LT层7的厚度变动而频率特性也稳定的谐振。

图3的(a)～图3的(c)是表示这种模拟结果的例子。图3的(a)表示相对于LT层7的厚度的谐振频率的值，图3的(b)表示相对于LT层7的厚度的Δf的值，图3的(c)表示相对于LT层7的厚度的Q值。在这些图中，横轴表示LT层7的厚度，图3的(a)、图3的(b)的纵轴表示频率，图3的(c)的纵轴表示Q值(单位：无量纲)。

图3的模拟中共同的条件如以下所示。

压电体层：

材料：LiTaO₃

厚度：0.4p～1.0p

切角：42°

多层膜：

结构：从LT层7侧依次为第1低声速膜11、第1高声速膜12、第2低声速膜13的层叠构造(图2：以下有时将该结构称为基板结构)

材料：第1低声速膜11··Ta₂O₅

第1高声速膜12··Si₃N₄

第2低声速膜13··SiO₂

厚度：第1低声速膜11··0.019p

第1高声速膜12··0.02p～0.04p

第2低声速膜13··0.08p

导电层：

材料：A1

厚度：0.08λ

在多层膜5中，对第1低声速膜11的厚度、第1高声速膜12的厚度、第2低声速膜13的厚度假定各种的值，进行了模拟。也就是说，实际上进行了比图3中图示的3个状况更多的模拟。另外，图3中表示将第1低声速膜11、第2低声速膜13的膜厚设为一定、使第1高声速膜12的膜厚进行三段变化的情况下的模拟结果。

其结果，确认了多层膜中若将较高的声速的膜的膜厚设为较厚，则谐振频率fr变高，若将较低的声速的膜设为较厚，则谐振频率fr变低。并且，因构成多层膜的各层的厚度的比例而引起的fr的偏差、因LT层的厚度引起的fr的偏差都由于构成多层膜的各层的厚度的组合而出现较大变动。因此，也确认了需要取得构成多层膜的各层的厚度的平衡。

并且，如图3的(a)中虚线所示，能够确认谐振频率fr由于LT层7的厚度而变动，但是存在具有稳定的频率特性的多层膜结构。具体而言，在将第1低声速膜11、第1高声速膜12、第1低声速膜13的厚度依次设为0.019p、0.02p、0.08p的多层膜结构中，实现了相对于LT层的厚度变动而稳定的频率特性。特别在LT层的厚度为0.6p以上0.8p以下的情况下，能够实现稳定的频率特性。

另外，如图3的(b)所示，在该结构的多层膜中在相同的LT层的厚度范围内Δf也不变化而处于稳定。进而，如图3的(c)所示，在该结构的多层膜中在相同的LT层的厚度范围内能够稳定地获得较高的Q值。特别地，确认了在LT层7的厚度超过0.8p的情况下Q值降低的趋势。基于这一点，也可以LT层7的厚度设为0.8p以下。

此外，根据图3的(a)可明确，在上述的厚度组合时，在相同的LT层的厚度范围中即便构成多层膜的各层的厚度发生变化，也可获得比较接近的谐振频率fr。基于此，确认了不仅仅是LT层的厚度，在构成多层膜的各层的厚度中也具备鲁棒性。

图4表示在上述的多层膜的结构中不改变层叠顺序而使各层的厚度不同时的差值D与fr的偏移量的关系。若LT层、第1低声速膜11、第1高声速膜12、第2低声速膜13的横波声速与密度的关系设为(声速(m/s)、密度(kg/cm³))，则依次为(4214，7460)、(2856，7760)、(5961，3200)、(3740，2200)。

根据图4可明确，差值D与fr偏移量之间存在相关，在差值D设为-441以上且-184以下时，能够将fr偏移量设为±5MHz以下。

能够实现这种差值D的第1低声速膜11、第1高声速膜12、第1低声速膜13的厚度依次为0.001p以上且0.04p以下、0.01p以上且0.045p以下、0.042p以上且0.15p以下。通过上述的模拟，特别在设为能够获得Q值特别高且鲁棒性优异的弹性波元件的组合的情况、即第1低声速膜11、第1高声速膜12、第1低声速膜13的厚度依次设为0.019p、0.02p、0.08p的情况下，D值如以下所示。

D＝S_H-S_L＝(3200×0.02)-(7760×0.019+2200×0.08)＝-259.44

另外，实现差值D的多层膜的厚度的合计也可以与LT层相匹配地设为1p以下。这是因为：这种情况下，多层膜对弹性波的影响也较大，因此多层膜构造的影响增强。此外，通过设为这种厚度，即便在使用平板模式的弹性波的情况下，也能够更为有效地表现出基于多层膜的提高Q值以及鲁棒性的效果。

在此，在多层膜测定使各层的层叠顺序、材料不同从而差值D与fr的偏移量的关联，在任意的结构中，都是差值D越向正方向变大则偏移量越向负方向变大，并且偏移量为0的差值D成为负值。基于以上，只要选定各层的厚度以及材料，以使得差值D为负即可。

如上述，图5中表示对将第1低声速膜11、第1高声速膜12、第1低声速膜13的厚度依次设为0.019p、0.02p、0.08p以使得D值为负值的情况下的弹性波装置1的频率特性进行测定的结果。图5中，横轴表示频率，纵轴表示阻抗的绝对值，实线表示LT层的厚度为0.6p的情况下的特性，虚线表示厚度为0.8p的情况下的特性。根据该图可确认，能够提供即便LT层的厚度出现0.2p变动，谐振频率、反谐振频率均没有大的频率偏移、鲁棒性优异的弹性波装置。

此外，作为比较例，图6中表示针对不存在多层膜的情况同样测定频率特性的结果。根据比较例的弹性波装置，能够确认由于T层的厚度的变化而频率特性变化，无法得到稳定的频率特性。

再有，图7中表示将LT层的厚度设为相同时的、图5所示的模型(基板结构)的弹性波元件与比较例所涉及的弹性波元件的相位特性。图7中，横轴为频率，纵轴为相位(单位：deg)。表现出相位越接近于90°或者-90°则损耗越少。另外，图7的(a)表示宽的频率的范围中的特性，图7的(b)表示谐振频率与反谐振频率之间的频带，图7的(c)表示比反谐振频率高的频率侧的-90°附近的相位特性。

根据图7确认出，即便在谐振频率与反谐振频率之间的频带，在比反谐振频率高的频率侧的频带，基板结构的弹性波装置的损耗也较少。

(验证：基板3)

另外，由于上述例子是通过设置多层膜5而将弹性波限获于LT层7的结构，因此基板3能够比较自由地选择。此外，在作为基板3而使用Si的情况下，由于Si的声速为9620m/s，比LT层7快，因此能够与LT层7远离的位置缓和多层膜5的低声速侧的特性较强的趋势。

(其他的多层膜结构)

本申请的发明者针对构成多层膜的层数、各层的材料以及厚度、层叠顺序假定各种的值，并对弹性波装置1的频率特性进行模拟计算。其结果，对于各种的参数的值，发现了具备良好的Q值和鲁棒性的范围。

以下，首先对获得比较良好的特性的参数的值的组合进行说明。接下来，对以该组合为中心(基准)使各种的参数变化时的特性的变化进行说明，一并对各种的参数的值的合适的范围的例子进行说明。另外，以下所说明的范围仅仅是合适的范围的一例，当然可以超出该范围来设定各种的参数的值。

(作为基准的参数的值)

如上述那样进行了模拟计算的结果，在上述基板结构以外的结构中，得到表现出比较良好的频率特性的模型1、模型2、模型3。

图8的(a)中表示模型1的固定基板的示意性剖视图，图8的(b)中表示模型2的固定基板的示意性剖视图，图8的(c)中表示模型3的固定基板的示意性剖视图。参照该图，对各模型的结构进行说明。

模型1：

多层膜是从LT层7侧起依次层叠第1低声速膜41、第2低声速膜43而成。

材料：第1低声速膜41··Ta₂O₅

第2低声速膜43··SiO₂

厚度：第1低声速膜41··0.029p

第2低声速膜43··0.028p

LT层的厚度：0.74p

模型2：

多层膜是从LT层7侧起依次层叠第1低声速膜51、第2低声速膜53而成。

材料：第1低声速膜51··SiO₂

第2低声速膜53··Ta₂O₅

厚度：第1低声速膜51··0.068p

第2低声速膜53··0.019

LT层的厚度：0.64p

模型3：

多层膜是从LT层7侧起依次层叠第1高声速膜62、第1低声速膜61而成。

材料：第1高声速膜62··Si₃N₄

第1低声速膜61··Ta₂O₅

厚度：第1高声速膜62··0.052p

第1低声速膜61··0.1p

LT层的厚度：0.65p

在模型1～3中，确认了谐振特性、Q值、鲁棒性均良好。再有，针对模型1～3，与图4同样地，对层结构不改变而使各层的厚度变化从而使差值D不同时的fr偏移量进行模拟，图9、图10、图11中分别表示其结果。

根据图9～11可确认，在任意的模型中，D值与fr的偏移量均具有较高的关联，在任意的模型中在将差值D设为负的值时均能够使偏移量处于±5MHz以内。

具体而言，在模型1的情况下，在差值D设为-366～-216时，能够使偏移量处于±5MHz以内。实现这种值的第1低声速膜41和第2低声速膜43的厚度的范围依次分别为0.021p～0.037p、0.015p～0.04p。另外，模型1中相对于LT层的厚度变动，fr、Δf均稳定。此外，确认了Q值也稳定并维持较高的值。

在模型2的情况下，在将差值D设为-417～-197时，能够使偏移量处于±5MHz以内。实现这种值的第1低声速膜51和第2低声速膜53的厚度的范围依次分别是0.054p～0.082p、0.029p～0.048p。另外，模型2相对于LT层的厚度变动，fr特别地稳定。此外，模型2相比于模型1，Δf变大。

在模型3的情况下，在将差值D设为-732～-521时，能够使偏移量处于±5MHz以内。实现这种值的第1高声速膜62和第1低声速膜51的厚度的范围依次分别是0.039p～0.064p、0.089p～0.11p。另外，模型3相对于LT层的厚度变动，fr、Δf均稳定。

另外，图12中表示针对基板结构、模型1～3对各模型的各层的厚度的相对于代表值的公差进行模拟的结果。公差设为能够实现谐振频率fr的变化小于±1MHz、Δf的变化小于±0.5MHz的厚度范围。

根据图12可确认，全部模型均能够实现LT层的公差为5％以上。特别地确认出，对于模型3，能够使得LT层的公差为20％以上，能够实现鲁棒性高的弹性波元件。

此外，确认了构成多层膜的各层的厚度的公差也超过10％，对于模型1、2，全部的层的厚度的公差超过20％，能够实现鲁棒性高的弹性波元件。由于构成多层膜的各层的厚度非常薄，因此相对于各层的厚度的鲁棒性较高从而能够提高生产性。

另外，图12中附加了作为参考例而针对专利文献1中记载的结构进行了同样的计算的结果。具体而言，汇集了针对从LT层侧其依次以0.0174p、0.5p的厚度来形成SiO₂层、AlN层的结构进行模拟的结果。AlN的声速以及密度为6426m/s、3260kg/cm³。因此，D值为1630，取得正的值。在该结构中，没有发现相对于LT层的厚度的变化而能够减少fr、Δf变化的总厚度的组合。此外，LT层、SiO₂层的公差均为小于5％、小于10％。

如以上，根据使用了本公开的固定基板2的弹性波装置1，确认了能够实现Q值高、且鲁棒性高的装置。

另外，在上述的例子中，针对将多层膜5和基板3直接接合的情况进行了说明，但是也可以在两者之间存在中间层。中间层的厚度设为对多层膜的功能没有影响的范围的厚度。其厚度例如设为小于0.01p、或者小于5nm即可。中间层可以作为连接强化层发挥功能，或者作为散热层发挥功能，或者作为仅吸收体波的不必要波减少层发挥功能。不必要波减少层由低电阻层构成。

对于将这种低电阻层配置于多层膜5与基板3之间的情况，针对弹性波装置的频率特性等进行与上述的实施方式同样的模拟。

作为低电阻层，将厚度设为2nm，将电阻率设为0.018Ω·cm。这种的厚度以及电阻率例如可以在Si基板的多层膜侧的面注入掺杂物，通过该掺杂物浓度来实现希望的电阻率，也可以形成对Fe、Ni、Ta、Li等的各种金属量进行了调整的层来实现。

通过设置这种的低电阻层，从而体波杂散的强度变弱，能够减少其影响。另一方面，由于有可能产生弹性波的损耗，因此为了减少损耗，针对获得比较良好的特性的参数的值的组合进行说明。接下来，针对以该组合作为中心(基准)，使各种的参数变化时的特性的变化进行说明，一并对各种参数的值的合适的范围的例子进行说明。另外，以下所说明的范围仅仅是合适的范围的一例，当然可以超出该范围而设定各种的参数的值。

如上述，进行模拟计算的结果，在上述基板结构以外的结构中，得到表现出比较良好的频率特性的模型4～模型7。图15中表示针对模型4～7进行模拟、并其鲁棒性汇总的结果。

模型4～7如以下所示。

模型4：

从LT层7侧起依次配置以下的层而成。

AlN层：厚度0.2p

Ta₂O₅层：厚度0.297p

LT层的厚度：0.683p

模型5：

从LT层7侧起依次配置以下的层而成。

SiO₂层：厚度0.366p

Ta₂O₅层：厚度0.04p

LT层的厚度：0.706p

模型6：

从LT层7侧起依次配置以下的层而成。

Ta₂O₅层：厚度0.101p

Si₃N₄层：厚度0.316p

SiO₂层：厚度0.234p

LT层的厚度：0.650p

模型7：

从LT层7侧起依次配置以下的层而成。

Ta₂O₅层：厚度0.099p

Si₃N₄层：厚度0.6p

AlN层：厚度0.775p

LT层的厚度：0.650p

进行模拟的结果，模型4～7均实现了使LT层的鲁棒性为5％以上、或者使多层膜的各层的厚度的鲁棒性为10％以上的任一者。由于LT层7的薄层化以及膜厚控制较难，因此通过提高LT层的鲁棒性从而能够提高生产性。另一方面，期望构成多层膜5的各层是比LT层7更薄的厚度且使公差较大。

另外，模型5的LT层的厚度的鲁棒性为4％。也就是说，能够由比参考例薄的多层膜实现与参考例同等的鲁棒性。

在此，模型4～6的差值D为负的值，但是模型7的差值D为正的值。推测这是因为模型7的多层膜的厚度比其他模型大，结构发生变化。

也就是说，推测在多层膜的整体厚度小于1p的情况下，差值D成为负的值，从而能够提供鲁棒性高、且Q值高的弹性波装置。

另外，在上述例子中，对在多层膜5与基板3之间设置有中间层(低电阻层)的情况进行了说明，但是同样地也可以中间层位于LT层7与多层膜5之间。

(弹性波装置的制造方法)

弹性波装置1可以组合公知的各种工序来制造。例如，在作为基板3的晶片上，通过CVD(chemical vapor deposition：化学气相沉积)等的薄膜形成法，依次形成低声速膜、高声速膜。另外，在基板3包含Si、多层膜5之中最靠近基板3的一侧的位置的层为SiO₂层的情况下，可以对该层进行热氧化而形成。另一方面，通过与一般的LT基板的晶片同样的制作工序，准备作为LT层7的晶片。然后，将作为LT层7的晶片相对于作为基板3以及多层膜5的晶片进行贴合。在贴合中，使LT层7直接抵接于多层膜5的最上层。在该抵接之前或者之后可以进行热处理等。之后，针对作为LT层7的晶片的上表面，进行作为导电层9的金属层的形成以及图案化，晶片被切割。由此制作弹性波装置1。当然可以根据封装的方式等而追加适当的工序。

(弹性波装置的应用例：分波器)

图13是示意地表示作为弹性波装置1的应用例的分波器101的结构的电路图。如根据该图的纸面左上所示出的符号而理解的那样，在该图中，梳齿电极23由二叉的叉形状示意地表示，反射器21由两端弯曲的一条线表示。

分波器101例如具有：发送滤波器109，对来自发送端子105的发送信号进行滤波，并输出至天线端子103；和接收滤波器111，对来自天线端子103的接收信号进行滤波，并输出至一对接收端子107。

发送滤波器109例如包含多个谐振器15被梯型连接而构成的梯型滤波器。也就是说，发送滤波器109具有：在发送端子105与天线端子103之间被串联连接的多个(也可以是一个)谐振器15、将该串联的线(串联臂)与基准电位连接的多个(也可以是一个)谐振器15(并联臂)。另外，构成发送滤波器109的多个谐振器15例如被设置于同一固定基板2(3、5以及7)。

接收滤波器111例如包含谐振器15、多模式型滤波器(假定包含双模式型滤波器)113而构成。多模式型滤波器113具有在弹性波的传播方向配置的多个(图示的例子为3个)的IDT电极19、在其两侧被配置的一对反射器21。另外，构成接收滤波器111的谐振器15以及多模式型滤波器113例如被设置于同一固定基板2。

另外，发送滤波器109以及接收滤波器111可以被设置于同一固定基板2，也可以被设置于相互不同的固定基板2。图13仅仅是分波器101的结构的一例，例如也可以接收滤波器111与发送滤波器109同样地由梯型滤波器构成等。

另外，作为分波器101，对具备发送滤波器109和接收滤波器111的情况进行了说明，但是并不限定于此。例如，既可以是双工器，也可以是包含3个以上的滤波器的多路复用器。

(弹性波装置的应用例：通信装置)

图14是表示作为弹性波装置1(分波器101)的应用例的通信装置151的主要部分的框图。通信装置151进行利用电波的无线通信，包含分波器101。通信装置151包含：天线159、与该天线159电连接的分波器101、在信号路径中观察时相对于发送滤波器109以及接收滤波器111而被连接于与天线159相反的一侧的IC(后述的RF-IC等)。

在通信装置151中，包含要发送的信息的发送信息信号TIS由RF-IC(RadioFrequency Integrated Circuit：射频集成电路)153进行调制以及频率的提升(向载波频率的高频信号的变换)而形成为发送信号TS。发送信号TS由带通滤波器155除去发送用的通带以外的不必要分量，由放大器157进行放大并输入至分波器101(发送端子105)。然后，分波器101(发送滤波器109)从被输入的发送信号TS除去发送用的通带以外的不必要分量，将该除去后的发送信号TS从天线端子103输出至天线159。天线159将被输入的电信号(发送信号TS)变换为无线信号(电波)进行发送。

此外，在通信装置151中，由天线159接收到的无线信号(电波)被天线159变换为电信号(接收信号RS)并输入至分波器101(天线端子103)。分波器101(接收滤波器111)从被输入的接收信号RS除去接收用的通带以外的不必要分量，从接收端子107输出至放大器161。被输出的接收信号RS由放大器161进行放大，由带通滤波器163除去接收用的通带以外的不必要分量。然后，接收信号RS由RF-IC153进行频率的降低以及解调从而形成为接收信息信号RIS。

另外，发送信息信号TIS以及接收信息信号RIS可以是包含适当的信息的低频信号(基带信号)，例如是模拟的声音信号或者被数字化的声音信号。无线信号的通带可以适当被设定，在本实施方式中，比较高的频率的通带(例如5GHz以上)也可以。调制方式可以是相位调制、振幅调制、频率调制或者这些的任意2个以上的组合对于电路方式，在图14中例示了直接变换方式，但是也可以设为其他的适当的方式，例如可以是双超外差方式。此外，图14是仅示意地表示主要部分的图，也可以在适当的位置追加低通滤波器、隔离器等，此外，也可以变更放大器等的位置。

本发明并不限定于以上的实施方式，可以按各种的方式实施。例如，各层的厚度以及LT层的欧拉角可以被设为实施方式中例示的范围外的值。

-符号说明-

1...弹性波装置、3...基板、5...多层膜、7...LT层、19...IDT电极。

Claims

1.一种弹性波装置，其具有：

基板；

多层膜，位于所述基板上；

LT层，位于所述多层膜上，且由LiTaO₃的单晶构成；和

IDT电极，位于所述LT层上，

所述多层膜中，从将具有比所述LT层的横波声速高的声速的膜的密度与厚度相乘的值的合计值，减去将具有比所述LT层的横波声速慢的声速的膜的密度与厚度相乘的值的合计值而得到差值为负，

在将所述IDT电极的电极指的间距设为p时，所述LT层的厚度小于2p。

2.根据权利要求1所述的弹性波装置，其中，

所述LT层与所述多层膜的厚度的合计小于p。

3.根据权利要求1或2所述的弹性波装置，其中，

所述LT层的厚度为0.6p以上且小于0.8p。

4.根据权利要求1至3的任意一项所述的弹性波装置，其中，

所述基板具有比所述LT层的横波声速高的声速。

5.根据权利要求1至4的任意一项所述的弹性波装置，其中，

所述多层膜从所述LT层侧起依次存在声速比所述LT层慢的第1低声速膜、和具有所述LT层与第1低声速膜之间的声速的第2低声速膜。

6.根据权利要求5所述的弹性波装置，其中，

所述第1低声速膜包含Ta₂O₅，所述第2低声速膜包含SiO₂，

所述差值为-366以上且-216以下。

7.根据权利要求6所述的弹性波装置，其中，

所述LT层的厚度为0.74p±0.09p，所述第1低声速膜的厚度为0.029p±0.008p，所述第2低声速膜的厚度为0.028p±0.012p。

8.根据权利要求1至4的任意一项所述的弹性波装置，其中，

所述多层膜从所述LT层侧起依次存在声速比所述LT层慢的第1低声速膜、和具有比所述第1低声速膜慢的声速的第2低声速膜。

9.根据权利要求8所述的弹性波装置，其中，

所述第1低声速膜包含SiO₂，所述第2低声速膜包含Ta₂O₅，

所述差值为-417以上且-197以下。

10.根据权利要求9所述的弹性波装置，其中，

所述LT层的厚度为0.67p±0.06p，所述第1低声速膜的厚度为0.068p±0.014p，所述第2低声速膜的厚度为0.039p±0.009p。

11.根据权利要求1至4的任意一项所述的弹性波装置，其中，

所述多层膜从所述LT层侧起依次存在声速比所述LT层快的第1高声速膜、声速比所述LT层慢的第1低声速膜。

12.根据权利要求11所述的弹性波装置，其中，

所述第1高声速膜包含Si₃N4，所述第1低声速膜包含Ta₂O₅，

所述差值为-732以上且-521以下。

13.根据权利要求12所述的弹性波装置，其中，

所述LT层的厚度为0.65p±0.15p，所述第1高声速膜的厚度为0.052p±0.013p，所述第1低声速膜的厚度为0.1p±0.011p。

14.根据权利要求1至4的任意一项所述的弹性波装置，其中，

所述多层膜从所述LT层侧起依次存在声速比所述LT层慢的第1低声速膜、声速比所述LT层快的第1高声速膜、和具有所述LT层与所述第1低声速膜之间的声速的第2低声速膜。

15.根据权利要求14所述的弹性波装置，其中，

所述第1低声速膜包含Ta₂O₅，所述第1高声速膜包含Si₃N4，所述第2低声速膜包含SiO₂，

所述差值为-441以上且-184以下。

16.根据权利要求15所述的弹性波装置，其中，

所述LT层的厚度为0.65p±0.05p，所述第1低声速膜的厚度为0.023p±0.004p，所述第1高声速膜的厚度为0.02p±0.01p，所述第2低声速膜的厚度为0.084p±0.010p。

17.一种分波器，具有：

天线端子；

发送滤波器，对被输出至所述天线端子的信号进行滤波；和

接收滤波器，对从所述天线端子输入的信号进行滤波，

所述发送滤波器以及所述接收滤波器的至少一方包含权利要求1～16的任意一项所述的弹性波装置。

18.一种通信装置，具有：

天线；

所述天线端子被连接于所述天线的权利要求17所述的分波器；和

IC，相对于所述发送滤波器以及所述接收滤波器，在信号路径上被连接于与所述天线端子相反的一侧。