CN117678158A - 弹性波装置 - Google Patents

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Abstract

提供能够抑制插入损耗变大的弹性波装置。本发明的弹性波装置(10)具备包括支承基板的支承构件、设置在支承构件上且是铌酸锂层或钽酸锂层的压电层(14)及设置在压电层(14)上且具有一对汇流条(第一、第二汇流条(26、27))和多个电极指(第一、第二电极指(28、29))的IDT电极(11)。在支承构件设置有声反射部。声反射部在俯视下与IDT电极(11)的至少一部分重叠。在将压电层(14)的厚度设为d并将相邻的电极指彼此的中心间距离设为p的情况下，d/p为0.5以下。在IDT电极(11)的一个汇流条连接有多个电极指中的一部分电极指，在另一个汇流条连接有多个电极指中的剩余的电极指，连接到一个汇流条的多个电极指及连接到另一个汇流条的多个电极指相互交错对插。在从相邻的电极指彼此相对置的方向观察时，相邻的电极指彼此重合的区域是交叉区域(F)。位于交叉区域(F)与一对汇流条之间的区域是一对间隙区域(第一、第二间隙区域(G 1、G2))。在一对间隙区域中的至少一方设置有介电常数及密度比氧化硅高的附加膜(23)。

Description

弹性波装置
技术领域
本发明涉及弹性波装置。
背景技术
以往，弹性波装置被广泛用于便携电话机的滤波器等。近年来，提出了下述的专利文献1所记载的那样的使用了厚度剪切模式的体波的弹性波装置。在该弹性波装置中，在支承体上设置有压电层。在压电层上设置有成对的电极。成对的电极在压电层上相互对置，并且与互不相同的电位连接。通过在上述电极之间施加交流电压，使厚度剪切模式的体波激励。
在下述的专利文献2中，公开了利用活塞模式的弹性波装置的例子。在该弹性波装置中，在压电膜上设置有IDT电极(Interdigital Transducer：叉指换能器)。在IDT电极的多个电极指的前端侧设置有宽幅部。由此，通过在多个电极指延伸的方向上构成声速不同的多个区域而使活塞模式成立。由此，实现了横模式的抑制。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：美国专利第10491192号说明书
专利文献2：国际公开第2016/084526号
发明内容
发明要解决的问题
本发明人发现了在利用厚度剪切模式的体波的弹性波装置中利用活塞模式，并且，发现了在利用活塞模式时插入损耗变大这样的问题。
本发明的目的在于，提供一种能够抑制插入损耗变大的弹性波装置。
用于解决问题的手段
本发明的弹性波装置具备：支承构件，其包括支承基板；压电层，其设置在所述支承构件上，是铌酸锂层或钽酸锂层；以及IDT电极，其设置在所述压电层上，具有一对汇流条和多个电极指，在所述支承构件设置有声反射部，所述声反射部在俯视下与所述IDT电极的至少一部分重叠，在将所述压电层的厚度设为d并将相邻的所述电极指彼此的中心间距离设为p的情况下，d/p为0.5以下，在所述IDT电极的一个所述汇流条连接有所述多个电极指中的一部分电极指，在另一个所述汇流条连接有所述多个电极指中的剩余的电极指，连接到一个所述汇流条的所述多个电极指及连接到另一个所述汇流条的所述多个电极指相互交错对插，在从相邻的所述电极指彼此相对置的方向观察时，相邻的所述电极指彼此重合的区域是交叉区域，位于所述交叉区域与所述一对汇流条之间的区域是一对间隙区域，在所述一对间隙区域中的至少一方，设置有介电常数及密度比氧化硅高的附加膜。
发明效果
根据本发明，能够提供能够抑制插入损耗变大的弹性波装置。
附图说明
图1是本发明的第一实施方式的弹性波装置的示意性俯视图。
图2是沿着图1中的I-I线的示意性剖视图
图3是沿着图1中的II-II线的示意性剖视图。
图4是比较例的弹性波装置的示意性俯视图。
图5是参考例的弹性波装置的示意性俯视图。
图6是示出本发明的第一实施方式、比较例及参考例中的导纳频率特性的图。
图7是示出通过附加膜及质量附加膜的厚度的变化而使导纳频率特性变化的图。
图8是示出附加膜及质量附加膜的厚度与5000MHz处的导纳的关系的图。
图9是本发明的第二实施方式的弹性波装置的示意性俯视图。
图10是本发明的第三实施方式的弹性波装置的示意性俯视图。
图11是示出欧拉角(0°，θ，90°)中的θ与分数带宽的关系的图。
图12的(a)是示出利用厚度剪切模式的体波的弹性波装置的外观的简图的立体图，图12的(b)是示出压电层上的电极构造的俯视图。
图13是沿着图12的(a)中的A-A线的部分的剖视图。
图14的(a)是用于说明在弹性波装置的压电膜传播的兰姆波的示意性主视剖视图，图14的(b)是用于说明在弹性波装置中的压电膜传播的厚度剪切模式的体波的示意性主视剖视图。
图15是示出厚度剪切模式的体波的振幅方向的图。
图16是示出利用厚度剪切模式的体波的弹性波装置的谐振特性的图。
图17是示出将相邻的电极的中心间距离设为p并将压电层的厚度设为d的情况下的d/p与作为谐振器的分数带宽的关系的图。
图18是利用厚度剪切模式的体波的弹性波装置的俯视图。
图19是示出出现杂散的参考例的弹性波装置的谐振特性的图。
图20是示出分数带宽与作为杂散的大小的以180度标准化的杂散的阻抗的相位旋转量的关系的图。
图21是示出d/2p与金属化率MR的关系的图。
图22是具有声学多层膜的弹性波装置的主视剖视图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的具体实施方式进行说明，由此使本发明变得清楚。
需要说明的是，预先指出本说明书所记载的各实施方式是例示性的实施方式，并且在不同的实施方式之间能够进行结构的部分置换或组合。
图1是本发明的第一实施方式的弹性波装置的示意性俯视图。图2是沿着图1中的I-I线的示意性剖视图。图3是沿着图1中的II-II线的示意性剖视图。需要说明的是，在图1中，省略后述的电介质膜。
如图1所示，弹性波装置10具有压电性基板12和IDT电极11。如图2所示，压电性基板12具有支承构件13和压电层14。在本实施方式中，支承构件13包括支承基板16和绝缘层15。在支承基板16上设置有绝缘层15。在绝缘层15上设置有压电层14。不过，支承构件13也可以仅由支承基板16构成。
压电层14具有第一主面14a及第二主面14b。第一主面14a及第二主面14b相互对置。第一主面14a及第二主面14b中的第二主面14b位于支承构件13侧。
作为支承基板16的材料，例如能够使用硅等半导体、氧化铝等陶瓷等。作为绝缘层15的材料，能够使用氧化硅或氧化钽等适当的电介质。在本实施方式中，压电层14是Z-cut铌酸锂层。更具体而言，压电层14是Z-cut-LiNbO3层。不过，压电层14也可以是Z-cut以外的铌酸锂层，或者例如也可以是LiTaO3层等钽酸锂层。
如图2所示，在支承构件13设置有空洞部10a。更具体而言，在绝缘层15设置有凹部。在绝缘层15上设置有压电层14，使得堵塞凹部。由此，构成空洞部10a。不过，空洞部10a也可以遍及绝缘层15及支承基板16而设置，或者也可以仅设置于支承基板16。需要说明的是，空洞部10a也可以是设置于支承构件13的贯通孔。
在压电层14的第一主面14a设置有IDT电极11。本实施方式的弹性波装置10是构成为能够利用厚度剪切模式的体波的弹性波谐振器。不过，本发明的弹性波装置也可以是具有多个弹性波谐振器的滤波器装置、多工器等。
在俯视下，IDT电极11的至少一部分与支承构件13的空洞部10a重叠。在本说明书中，俯视是指从相当于图2中的上方的方向进行观察。需要说明的是，在图2中，例如，支承基板16及压电层14中的压电层14侧是上方。
如图1所示，IDT电极11具有一对汇流条和多个电极指。具体而言，一对汇流条是第一汇流条26及第二汇流条27。第一汇流条26及第二汇流条27相互对置。具体而言，多个电极指是多个第一电极指28及多个第二电极指29。多个第一电极指28的一端分别与第一汇流条26连接。多个第二电极指29的一端分别与第二汇流条27连接。多个第一电极指28及多个第二电极指29相互交错对插。IDT电极11可以包括单层的金属膜，或者也可以包括层叠金属膜。
以下，有时将第一电极指28及第二电极指29仅记载为电极指。在将多个电极指延伸的方向设为电极指延伸方向并将相邻的电极指彼此相互对置的方向设为电极指对置方向时，在本实施方式中，电极指延伸方向及电极指对置方向正交。
在弹性波装置10中，在将压电层14的厚度设为d并将相邻的电极指的中心间距离设为p的情况下，d/p为0.5以下。由此，厚度剪切模式的体波被适当地激励。
然而，图2所示的支承构件13的空洞部10a是本发明中的声反射部。通过声反射部，能够将弹性波的能量有效地封入到压电层14侧。需要说明的是，作为声反射部，也可以设置后述的声学多层膜。
返回到图1，IDT电极11具有交叉区域F。交叉区域F是指在从电极指对置方向观察时相邻的电极指彼此重合的区域。交叉区域F具有中央区域H和一对边缘区域。具体而言，一对边缘区域是第一边缘区域E1及第二边缘区域E2。第一边缘区域E1及第二边缘区域E2配置为在电极指延伸方向上夹着中央区域H。第一边缘区域E1位于第一汇流条26侧。第二边缘区域E2位于第二汇流条27侧。
IDT电极11具有一对间隙区域。一对间隙区域位于交叉区域F与一对汇流条之间。具体而言，一对间隙区域是第一间隙区域G1及第二间隙区域G2。第一间隙区域G1位于第一汇流条26及第一边缘区域E1之间。第二间隙区域G2位于第二汇流条27及第二边缘区域E2之间。
在第一边缘区域E1及第二边缘区域E2分别设置有一个质量附加膜24。各质量附加膜24具有带状的形状。各质量附加膜24在压电层14的第一主面14a设置为覆盖多个电极指。各质量附加膜24也设置于第一主面14a中的电极指间的部分。质量附加膜24包括氧化钽。需要说明的是，质量附加膜24的材料不限于上述。在本说明书中，所谓某个构件包括某个材料，包括包含弹性波装置的电特性没有大幅劣化的程度的微量杂质的情况。
通过设置质量附加膜24，在各边缘区域构成低声速区域。低声速区域是指声速比中央区域H中的声速低的区域。在电极指延伸方向上，从IDT电极11的内侧朝向外侧依次配置有中央区域H及低声速区域。由此，活塞模式成立，能够抑制横模式。
在第一间隙区域G1及第二间隙区域G2分别设置有附加膜23。各附加膜23具有带状的形状。各附加膜23在压电层14的第一主面14a设置为覆盖多个电极指。各附加膜23也设置于第一主面14a中的电极指间的部分。设置于第一间隙区域G1的附加膜23到达第一间隙区域G1中的第一汇流条26侧的端部及交叉区域F侧的端部中的交叉区域F侧的端部。另一方面，该附加膜23未到达第一间隙区域G1的第一汇流条26侧的端部。同样地，设置于第二间隙区域G2的附加膜23未到达第二间隙区域G2中的第二汇流条27侧的端部，并且到达交叉区域F侧的端部。
在本实施方式中，附加膜23包括氧化钽。在图1中，分开示出了附加膜23及质量附加膜24，但在本实施方式中，附加膜23及质量附加膜24由相同的材料构成为一体。需要说明的是，附加膜23的材料不限于上述。附加膜23及质量附加膜24也可以由互不相同的材料单独地构成。不过，附加膜23及质量附加膜24也可以单独地构成且彼此相接。
如图2所示，在压电层14的第一主面14a设置有电介质膜22，使得覆盖IDT电极11。由此，IDT电极11难以破损。在本实施方式中，电介质膜22包括氧化硅。不过，电介质膜22的材料不限于上述，例如也能够使用氮化硅或氮氧化硅等。
如图3所示，在电介质膜22上设置有附加膜23。同样地，在电介质膜22上设置有图1所示的质量附加膜24。在电介质膜22及附加膜23的材料相同的情况下，电介质膜22的厚度为中央区域H中的电介质膜22的厚度。附加膜23的厚度是从电介质膜22及附加膜23的合计的厚度减去电介质膜22的厚度而得到的。在电介质膜22及质量附加膜24的材料相同的情况下，质量附加膜24的厚度是从电介质膜22及质量附加膜24的合计的厚度减去电介质膜22的厚度而得到的。
在压电层14的第一主面14a及多个电极指上，隔着电介质膜22间接地设置有附加膜23及质量附加膜24。不过，也可以不设置电介质膜22。在该情况下，在多个电极指上及第一主面14a的电极指间的部分直接设置附加膜23及质量附加膜24即可。
本实施方式的特征在于，在一对间隙区域设置有附加膜23，并且附加膜23的介电常数及密度比氧化硅的介电常数及密度高。由此，能够抑制插入损耗变大。因此，能够在不增大插入损耗的状态下使活塞模式成立，抑制横模式。以下，通过对本实施方式与比较例及参考例进行比较而示出其详细情况。
如图4所示，比较例在未设置附加膜及质量附加膜这一点与第一实施方式不同。如图5所示，参考例在附加膜103及质量附加膜104包括氧化硅这一点与第一实施方式不同。对第一实施方式、比较例及参考例的弹性波装置的导纳频率特性进行了比较。该比较所涉及的第一实施方式的弹性波装置10的设计参数如下所示。需要说明的是，将由IDT电极11的电极指间距规定的波长设为λ。电极指间距是指相邻的电极指彼此的中心间距离。将间隙区域的沿着电极指延伸方向的尺寸设为间隙区域的宽度。
压电层：材料...Z-cut-LiNbO3，厚度...0.36μm
IDT电极：层结构...从压电层侧起Ti层/AlCu层/Ti层，各层的厚度...从压电层侧起0.01μm/0.49μm/0.004μm，波长λ...8.4μm，占空比...0.21，间隙区域的宽度...5μm
电介质膜：材料...SiO2，厚度...0.108μm
质量附加膜：材料...Ta2O5，沿着电极指延伸方向的尺寸...1μm
附加膜：材料...Ta2O5，沿着电极指延伸方向的尺寸...2.2μm，厚度...15nm
比较例的弹性波装置的设计参数如下所示。
压电层：材料...Z-cut-LiNbO3，厚度...0.36μm
IDT电极：层结构...从压电层侧起Ti层/AlCu层/Ti层，各层的厚度…从压电层侧起0.01μm/0.49μm/0.004μm，波长λ...8.4μm，占空比...0.21，间隙区域的宽度...5μm
电介质膜：材料...SiO2，厚度...0.108μm
参考例的弹性波装置的设计参数如下所示。
压电层：材料...Z-cut-LiNbO3，厚度...0.36μm
IDT电极：层结构...从压电层侧起Ti层/AlCu层/Ti层，各层的厚度...从压电层侧起0.01μm/0.49μm/0.004μm，波长λ...8.4μm，占空比...0.21，间隙区域的宽度...5μm
电介质膜：材料...SiO2，厚度...0.108μm
质量附加膜：材料...SiO2，沿着电极指延伸方向的尺寸...1μm
附加膜：材料...SiO2，沿着电极指延伸方向的尺寸...2.2μm，厚度...15nm
图6是示出第一实施方式、比较例及参考例中的导纳频率特性的图。需要说明的是，图6中的由双点划线包围的频带中的导纳越小，则插入损耗越小。
如图6所示，可知在第一实施方式中，在由双点划线包围的频带中，导纳小于比较例及参考例的导纳。由此可知，在第一实施方式中，能够减小插入损耗。
在比较例的导纳频率特性中，在图6中的由双点划线包围的频带中，产生由横模式引起的较大的纹波。与此相对，在第一实施方式的导纳频率特性中，在该频带中，纹波得到抑制。由此可知，在第一实施方式中，能够抑制横模式。
在第一实施方式中能够减小插入损耗被认为是由于以下的原因。即，如图1所示，在各间隙区域设置有介电常数及密度比氧化硅高的附加膜23。由此，认为能够高效地封入弹性波的能量，能够减小插入损耗。
弹性波装置10利用厚度剪切模式的体波而非弹性表面波。在该情况下，即便在各间隙区域设置附加膜23，也能够使活塞模式适当地成立。由此，能够兼顾横模式的抑制及插入损耗变大的抑制。
这里，准备了附加膜23及质量附加膜24的厚度分别不同的多个弹性波装置10。求出了各弹性波装置10的导纳频率特性。需要说明的是，这里，在各个弹性波装置10中，将附加膜23及质量附加膜24的厚度设为相同。
图7是示出通过附加膜及质量附加膜的厚度的变化而使导纳频率特性变化的图。图8是示出附加膜及质量附加膜的厚度与5000MHz处的导纳的关系的图。需要说明的是，图7中的各波形示出上述各弹性波装置10的导纳频率特性。
在具有图7所示的导纳频率特性的各弹性波装置10中，5000MHz附近的导纳越小，则插入损耗越小。在图8中，示出各弹性波装置10的5000MHz处的导纳。如图8所示，可知在附加膜23及质量附加膜24的厚度为5nm以上且20nm以下的情况下，能够有效地减小导纳。因此，附加膜23的厚度优选为5nm以上且20nm以下。由此，能够有效地减小插入损耗。
但是，图1所示的附加膜23设置于第一间隙区域G1及第二间隙区域G2中的至少一方即可。不过，附加膜23优选设置于第一间隙区域G1及第二间隙区域G2的双方。由此，能够更加可靠地抑制插入损耗变大。
在第一实施方式中，附加膜23遍及各间隙区域的电极指对置方向上的整体而设置。需要说明的是，附加膜23设置于第一间隙区域G1及第二间隙区域G2中的至少一方的、电极指对置方向上的至少一部分即可。例如，附加膜23设置于至少一根电极指上即可。不过，附加膜23优选在第一间隙区域G1及第二间隙区域G2中的至少一方在压电层14上设置为覆盖多个电极指。附加膜23更优选遍及第一间隙区域G1及第二间隙区域G2中的至少一方的、电极指对置方向上的整体而设置。由此，能够更加可靠地抑制插入损耗变大。
需要说明的是，与第一实施方式不同，例如在依次层叠有压电层、附加膜及电极指的情况下，电极指在中央区域等位于压电层上，在间隙区域的至少一部分位于附加膜上。而且，在电极指中的位于压电层上的部分与位于附加膜上的部分之间设置有台阶部。与此相对，在第一实施方式中，依次层叠有压电层14、电极指及附加膜23。因此，在电极指未设置台阶部，不产生以台阶部为起点的裂纹。这样，电极指难以破损。
作为附加膜23的材料，优选使用从由氧化钨、五氧化铌、氧化钽及氧化铪构成的组中选择的至少一种电介质。由此，能够更加可靠地抑制插入损耗变大。
质量附加膜24设置于第一边缘区域E1及第二边缘区域E2中的至少一方即可。不过，质量附加膜24优选设置于第一边缘区域E1及第二边缘区域E2的双方。由此，能够更加可靠地抑制横模式。
质量附加膜24在第一实施方式中是氧化钽膜。不过，质量附加膜24的材料不限于上述。质量附加膜24例如也可以是氧化硅膜。
也可以在各边缘区域设置多个质量附加膜24。例如，质量附加膜24也可以分别仅设置在一根电极指上。或者，也可以不必设置质量附加膜24。在未设置质量附加膜24的情况下，例如，在第一边缘区域E1及第二边缘区域E2中的至少一方，在电极指设置幅宽部即可。幅宽部是指该电极指的宽度比电极指的中央区域H中的宽度宽的部分。电极指的宽度是指电极指的沿着电极指对置方向的尺寸。在该情况下，也在设置有幅宽部的边缘区域构成低声速区域。由此，活塞模式成立，横模式得到抑制。
在第一实施方式中，各附加膜23到达各间隙区域的交叉区域F侧的端部，并且未到达汇流条侧的端部。不过，附加膜23的电极指延伸方向上的位置不限于上述。附加膜23设置于第一间隙区域G1及第二间隙区域G2中的至少一方的、电极指延伸方向上的至少一部分即可。
通过第二实施方式及第三实施方式示出附加膜23的位置与第一实施方式不同的例子。需要说明的是，第二实施方式及第三实施方式的弹性波装置在除了各间隙区域中的附加膜23的位置以外的点具有与第一实施方式的弹性波装置10同样的结构。即，在第二实施方式及第三实施方式中，在一对间隙区域也设置有介电常数及密度比氧化硅高的附加膜23。由此，与第一实施方式同样地能够抑制插入损耗变大。此外，活塞模式成立，能够抑制横模式。
图9是第二实施方式的弹性波装置的示意性俯视图。
在本实施方式中，设置于第一间隙区域G1的附加膜23未到达第一间隙区域G1中的第一汇流条26侧的端部及交叉区域F侧的端部中的任意一方。同样地，设置于第二间隙区域G2的附加膜23未到达第二间隙区域G2中的第二汇流条27侧的端部及交叉区域F侧的端部中的任意一方。
图10是第三实施方式的弹性波装置的示意性俯视图。
在本实施方式中，设置于第一间隙区域G1的附加膜23到达第一间隙区域G1中的第一汇流条26侧的端部及交叉区域F侧的端部的双方。同样地，设置于第二间隙区域G2的附加膜23到达第二间隙区域G2中的第二汇流条27侧的端部及交叉区域F侧的端部的双方。
另外，在第一实施方式～第三实施方式中，压电层是Z-cut的铌酸锂层。不过，在本发明中，压电层也可以是Z-cut以外的铌酸锂层。例如，欧拉角优选与(0°±5°的范围内，-8°±14°的范围内，90°±5°的范围内)或(0°±5°的范围内，-8°±14°的范围内，90°±5°的范围内)是等效的。由此，能够增大分数带宽的值。以下示出其详细情况。需要说明的是，在将谐振频率设为fr并将反谐振频率设为fa的情况下，分数带宽由(|fa-fr|/fr)×100[％]表示。
准备了具有图1所示的第一实施方式的结构且压电层14的欧拉角 中的θ互不相同的多个弹性波装置1。需要说明的是，在各上述弹性波装置1中，都是将压电层14的欧拉角/>中的/>设为0°，将ψ设为90°。对各上述弹性波装置1的分数带宽进行了测定。
图11是示出欧拉角(0°，θ，90°)中的θ与分数带宽的关系的图。
如图11所示，可知在欧拉角(0°，θ，90°)中的θ为-22°≤θ≤6°的情况下，分数带宽的值特别大。即，在θ为-8°±14°的范围内的情况下，分数带宽的值特别大。需要说明的是，可知即便使压电层14的欧拉角 中的/>在0°±5°的范围内变化，分数带宽也不存在较大的差异。同样地，可知即便使ψ在90°±5°的范围内变化，分数带宽也不存在较大的差异。根据以上，压电层14优选为欧拉角/>是(0°±5°的范围内，-8°±14°的范围内，90°±5°的范围内)的铌酸锂层。或者，压电层14优选为欧拉角/>与(0°±5°的范围内，-8°±14°的范围内，90°±5°的范围内)等效的铌酸锂层。由此，能够增大分数带宽的值。
以下，对厚度剪切模式的详细情况进行说明。需要说明的是，后述的IDT电极中的“电极”相当于本发明中的电极指。以下的例子中的支承构件相当于本发明中的支承基板。
图12的(a)是示出利用厚度剪切模式的体波的弹性波装置的外观的简图的立体图，图12的(b)是示出压电层上的电极构造的俯视图，图13是沿着图12的(a)中的A-A线的部分的剖视图。
弹性波装置1具有包括LiNbO3的压电层2。压电层2也可以包括LiTaO3。LiNbO3或LiTaO3的切割角是Z切割，但也可以是旋转Y切割或X切割。压电层2的厚度没有特别限定，但为了有效地激励厚度剪切模式，优选为40nm以上且1000nm以下，更优选为50nm以上且1000nm以下。压电层2具有相对置的第一主面2a和第二主面2b。在第一主面2a上设置有电极3及电极4。这里，电极3是“第一电极”的一例，电极4是“第二电极”的一例。在图12的(a)及图12的(b)中，多个电极3是与第一汇流条5连接的多个第一电极指。多个电极4是与第二汇流条6连接的多个第二电极指。多个电极3及多个电极4相互交错对插。电极3及电极4具有矩形形状，并且具有长度方向。在与该长度方向正交的方向上，电极3与相邻的电极4对置。电极3、4的长度方向、以及与电极3、4的长度方向正交的方向均是与压电层2的厚度方向交叉的方向。因此，电极3和相邻的电极4也可以说是在与压电层2的厚度方向交叉的方向上对置。另外，电极3、4的长度方向也可以替换为与图12的(a)及图12的(b)所示的电极3、4的长度方向正交的方向。即，也可以使电极3、4沿着图12的(a)及图12的(b)中第一汇流条5及第二汇流条6延伸的方向延伸。在该情况下，第一汇流条5及第二汇流条6沿着图12的(a)及图12的(b)中电极3、4延伸的方向延伸。而且，连接到一个电位的电极3与连接到另一个电位的电极4相邻的一对构造在与上述电极3、4的长度方向正交的方向上设置有多对。这里，电极3与电极4相邻并不是指电极3与电极4配置为直接接触的情况，而是指电极3与电极4隔着间隔而配置的情况。另外，在电极3与电极4相邻的情况下，在电极3与电极4之间未配置包括其他的电极3、4的与信号电极或接地电极连接的电极。该对数不需要为整数对，也可以是1.5对或2.5对等。电极3、4间的中心间距离即间距优选为1μm以上且10μm以下的范围。另外，电极3、4的宽度即电极3、4的对置方向的尺寸优选为50nm以上且1000nm以下的范围，更优选为150nm以上且1000nm以下的范围。需要说明的是，电极3、4间的中心间距离成为将正交于电极3的长度方向的方向上的电极3的尺寸(宽度尺寸)的中心与正交于电极4的长度方向的方向上的电极4的尺寸(宽度尺寸)的中心连结而得到的距离。
另外，在弹性波装置1中，使用Z切割的压电层，因此，正交于电极3、4的长度方向的方向成为正交于压电层2的极化方向的方向。在作为压电层2而使用了其他切割角的压电体的情况下，不限于此。这里，“正交”不仅仅限定于严格正交的情况，也可以是大致正交(正交于电极3、4的长度方向的方向与极化方向所成的角度例如是90°±10°的范围内)。
在压电层2的第二主面2b侧，隔着绝缘层7层叠有支承构件8。绝缘层7及支承构件8具有框状的形状，如图13所示，具有贯通孔7a、8a。由此形成空洞部9。空洞部9是为了不妨碍压电层2的激励区域C的振动而设置的。因此，上述支承构件8在与设置有至少一对电极3、4的部分不重叠的位置处，隔着绝缘层7层叠于第二主面2b。需要说明的是，也可以不设置绝缘层7。因此，支承构件8能够直接或间接地层叠于压电层2的第二主面2b。
绝缘层7包括氧化硅。不过，除了氧化硅之外，还能够使用氮氧化硅、矾土等适当的绝缘性材料。支承构件8包括Si。Si的压电层2侧的面上的面方位可以是(100)、(110)，也可以是(111)。构成支承构件8的Si期望为电阻率4kΩcm以上的高电阻。不过，关于支承构件8，也能够使用适当的绝缘性材料、半导体材料而构成。
作为支承构件8的材料，例如能够使用氧化铝、钽酸锂、铌酸锂、石英等压电体、矾土、氧化镁、蓝宝石、氮化硅、氮化铝、碳化硅、氧化锆、堇青石、莫来石、块滑石、镁橄榄石等各种陶瓷、金刚石、玻璃等电介质、氮化镓等半导体等。
上述多个电极3、4及第一汇流条5、第二汇流条6包括Al、AlCu合金等适当的金属或合金。在本实施方式中，电极3、4及第一汇流条5、第二汇流条6具有在Ti膜上层叠了Al膜的构造。需要说明的是，也可以使用Ti膜以外的紧贴层。
在驱动时，向多个电极3与多个电极4之间施加交流电压。更具体而言，向第一汇流条5与第二汇流条6之间施加交流电压。由此，能够得到利用了在压电层2中被激励的厚度剪切模式的体波的谐振特性。另外，在弹性波装置1中，在将压电层2的厚度设为d并将多对电极3、4中的任意相邻的电极3、4的中心间距离设为p的情况下，d/p为0.5以下。因此，能够有效地激励上述厚度剪切模式的体波，得到良好的谐振特性。更优选的是，d/p为0.24以下，在该情况下，能够得到更加良好的谐振特性。
在弹性波装置1中，由于具备上述结构，因此，即便为了实现小型化而减小了电极3、4的对数，也难以产生Q值的下降。这是因为，即便减少两侧的反射器中的电极指的根数，传播损耗也少。另外，能够减少上述电极指的根数是由于利用了厚度剪切模式的体波。参照图14的(a)及图14的(b)来说明在弹性波装置中利用的兰姆波(Lamb wave)与上述厚度剪切模式的体波的不同。
图14的(a)是用于说明在日本公开专利公报日本特开2012-257019号公报所记载的弹性波装置的压电膜传播的兰姆波的示意性主视剖视图。这里，波在压电膜201中如箭头所示那样传播。这里，在压电膜201中，第一主面201a与第二主面201b对置，连结第一主面201a与第二主面201b的厚度方向是Z方向。X方向是IDT电极的电极指排列的方向。如图14的(a)所示，对于兰姆波，波如图示那样沿X方向传播。由于是板波，因此压电膜201整体上振动，但由于波沿X方向传播，因此，在两侧配置反射器而得到谐振特性。因此，产生波的传播损耗，在实现了小型化的情况下，即在减少了电极指的对数的情况下，Q值下降。
与此相对，如图14的(b)所示，在弹性波装置1中，振动位移是厚度剪切方向，因此，波大致沿着连结压电层2的第一主面2a与第二主面2b的方向即Z方向传播并进行谐振。即，波的X方向分量比Z方向分量显著小。而且，通过该Z方向的波的传播得到谐振特性，因此，即便减少反射器的电极指的根数，也难以产生传播损耗。进而，即便为了推进小型化而减少了包括电极3、4的电极对的对数，也难以产生Q值的下降。
需要说明的是，如图15所示，厚度剪切模式的体波的振幅方向在压电层2的激励区域C所包含的第一区域451和激励区域C所包含的第二区域452成为相反。在图15中，示意性示出在电极3与电极4之间施加了电极4相比于电极3成为高电位的电压的情况下的体波。第一区域451是激励区域C中的正交于压电层2的厚度方向且将压电层2分为两部分的假想平面VP1与第一主面2a之间的区域。第二区域452是激励区域C中的假想平面VP1与第二主面2b之间的区域。
如上所述，在弹性波装置1中，配置有包括电极3和电极4的至少一对电极，但由于没有使波沿X方向传播，因此，包括该电极3、4的电极对的对数未必需要具有多对。即，只要设置至少一对电极即可。
例如，上述电极3是与信号电位连接的电极，电极4是与接地电位连接的电极。不过，也可以是，电极3与接地电位连接，电极4与信号电位连接。在本实施方式中，如上所述，至少一对电极是与信号电位连接的电极或与接地电位连接的电极，未设置浮置电极。
图16是示出图13所示的弹性波装置的谐振特性的图。需要说明的是，得到该谐振特性的弹性波装置1的设计参数如下所示。
压电层2：欧拉角(0°，0°，90°)的LiNbO3，厚度＝400nm。
在沿正交于电极3与电极4的长度方向的方向观察时，电极3与电极4重叠的区域即激励区域C的长度＝40μm，包括电极3、4的电极的对数＝21对，电极间中心距离＝3μm，电极3、4的宽度＝500nm，d/p＝0.133。
绝缘层7：1μm的厚度的氧化硅膜。
支承构件8：Si。
需要说明的是，激励区域C的长度是指激励区域C的沿着电极3、4的长度方向的尺寸。
在本实施方式中，包括电极3、4的电极对的电极间距离在多对中全部相等。即，等间距地配置了电极3和电极4。
根据图16可清楚，尽管不具有反射器，也得到分数带宽为12.5％的良好的谐振特性。
另外，在将上述压电层2的厚度设为d并将电极3与电极4的电极的中心间距离设为p的情况下，如上所述，在本实施方式中，d/p为0.5以下，更优选为0.24以下。参照图17对此进行说明。
与得到图16所示的谐振特性的弹性波装置同样，但是使d/p变化而得到多个弹性波装置。图17是示出该d/p与作为弹性波装置的谐振器的分数带宽的关系的图。
根据图17可清楚，在d/p>0.5时，即便调整d/p，分数带宽也小于5％。与此相对，在d/p≤0.5的情况下，如果使d/p在该范围内变化，则能够使分数带宽成为5％以上，即能够构成具有高耦合系数的谐振器。另外，在d/p为0.24以下的情况下，能够使分数带宽高到7％以上。此外，如果在该范围内调整d/p，则能够得到分数带宽更加宽的谐振器，能够实现具有更加高的耦合系数的谐振器。因此可知，通过将d/p设为0.5以下，可以构成利用了上述厚度剪切模式的体波的具有高耦合系数的谐振器。
图18是利用厚度剪切模式的体波的弹性波装置的俯视图。在弹性波装置31中，在压电层2的第一主面2a上设置有具有电极3和电极4的一对电极。需要说明的是，图18中的K成为交叉宽度。如上所述，在本发明的弹性波装置中，电极的对数也可以是一对。即便在该情况下，如果上述d/p为0.5以下，则也能够有效地激励厚度剪切模式的体波。
在弹性波装置1中，优选的是，在多个电极3、4中任意相邻的电极3、4相对于激励区域C的金属化率MR期望满足MR≤≤1.75(d/p)+0.075，该激励区域C是在沿上述相邻的电极3、4对置的方向观察时重叠的区域。在该情况下，能够有效地减小杂散。参照图19及图20对此进行说明。图19是示出上述弹性波装置1的谐振特性的一例的参考图。在谐振频率与反谐振频率之间出现箭头B所示的杂散。需要说明的是，设为d/p＝0.08，且设为LiNbO3的欧拉角(0°，0°，90°)。另外，设为上述金属化率MR＝0.35。
参照图12的(b)对金属化率MR进行说明。在图12的(b)的电极构造中，在着眼于一对电极3、4的情况下，设为仅设置有该一对电极3、4。在该情况下，由单点划线包围的部分成为激励区域C。该激励区域C是指，在沿着正交于电极3、4的长度方向的方向即对置方向观察电极3和电极4时电极3中的与电极4重合的区域、电极4中的与电极3重合的区域、以及电极3与电极4之间的区域中的与电极3及电极4重合的区域。而且，相对于该激励区域C的面积的激励区域C内的电极3、4的面积成为金属化率MR。即，金属化率MR是金属化部分的面积相对于激励区域C的面积的比。
需要说明的是，在设置有多对电极的情况下，将全部激励区域所包含的金属化部分相对于激励区域的面积的合计的比例设为MR即可。
图20是示出按照本实施方式构成了许多弹性波谐振器的情况下的分数带宽与作为杂散的大小的以180度标准化的杂散的阻抗的相位旋转量的关系的图。需要说明的是，针对分数带宽，对压电层的膜厚、电极的尺寸进行了各种变更、调整。另外，图20是使用了Z切割的包括LiNbO3的压电层的情况下的结果，但在使用其他切割角的压电层的情况下也成为同样的趋势。
在图20中的椭圆J所包围的区域，杂散大到1.0。根据图20可清楚，当分数带宽超过0.17时即超过17％时，即便使构成分数带宽的参数变化，在通带内也出现杂散电平为1以上的较大杂散。即，如图19所示的谐振特性那样，在频带内出现箭头B所示的较大杂散。因此，分数带宽优选为17％以下。在该情况下，通过调整压电层2的膜厚、电极3、4的尺寸等，能够减小杂散。
图21是示出d/2p、金属化率MR以及分数带宽的关系的图。在上述弹性波装置中，构成d/2p和MR不同的各种弹性波装置，测定了分数带宽。图21的虚线D的右侧的标注有阴影线而示出的部分是分数带宽为17％以下的区域。标注有该阴影线的区域与未标注该阴影线的区域的边界由MR＝3.5(d/2p)+0.075表示。即，MR＝1.75(d/p)+0.075。因此，优选为MR≤≤1.75(d/p)+0.075。在该情况下，容易使分数带宽成为17％以下。更优选的是图21中的单点划线D1所示的MR＝3.5(d/2p)+0.05的右侧的区域。即，如果MR≤≤1.75(d/p)+0.05，则能够使分数带宽可靠地成为17％以下。
图22是具有声学多层膜的弹性波装置的主视剖视图。
在弹性波装置41中，在压电层2的第二主面2b层叠有声学多层膜42。声学多层膜42具有声阻抗相对低的低声阻抗层42a、42c、42e和声阻抗相对高的高声阻抗层42b、42d的层叠构造。在使用声学多层膜42的情况下，即便不使用弹性波装置1中的空洞部9，也能够将厚度剪切模式的体波封入到压电层2内。在弹性波装置41中，也能够通过将上述d/p设为0.5以下，得到基于厚度剪切模式的体波的谐振特性。需要说明的是，在声学多层膜42中，该低声阻抗层42a、42c、42e及高声阻抗层42b、42d的层叠数量没有特别限定。相较于低声阻抗层42a、42c、42e，至少一层高声阻抗层42b、42d配置在远离压电层2的一侧即可。
上述低声阻抗层42a、42c、42e及高声阻抗层42b、42d能够由适当的材料构成，只要满足上述声阻抗的关系即可。例如，作为低声阻抗层42a、42c、42e的材料，能够举出氧化硅或氮氧化硅等。另外，作为高声阻抗层42b、42d的材料，能够举出矾土、氮化硅或金属等。
在第一实施方式～第三实施方式的弹性波装置中，例如，也可以在支承基板及压电层之间设置图22所示的声学多层膜42。在该情况下，在声学多层膜42中，交替地层叠低声阻抗层与高声阻抗层即可。声学多层膜42也可以是弹性波装置中的声反射部。
在利用厚度剪切模式的体波的第一实施方式～第三实施方式的弹性波装置中，如上所述，d/p优选为0.5以下，更优选为0.24以下。由此，能够得到更加良好的谐振特性。此外，在利用厚度剪切模式的体波的第一实施方式～第三实施方式的弹性波装置中的交叉区域，如上所述，优选满足MR≤1.75(d/p)+0.075。在该情况下，能够更加可靠地抑制杂散。
附图标记说明
1...弹性波装置；
2...压电层；
2a、2b...第一主面、第二主面；
3、4...电极；
5、6...第一汇流条、第二汇流条；
7...绝缘层；
7a...贯通孔；
8...支承构件；
8a...贯通孔；
9…空洞部；
10...弹性波装置；
10a...空洞部；
11...IDT电极；
12...压电性基板；
13...支承构件；
14...压电层；
14a、14b...第一主面、第二主面；
15...绝缘层；
16...支承基板；
22...电介质膜；
23...附加膜；
24...质量附加膜；
26、27...第一汇流条、第二汇流条；
28、29...第一电极指、第二电极指；
31、41...弹性波装置；
42...声学多层膜；
42a、42c、42e...低声阻抗层；
42b、42d...高声阻抗层；
103...附加膜；
104...质量附加膜；
201...压电膜；
201a、201b...第一主面、第二主面；
451、452...第一区域、第二区域；
C...激励区域；
E1...第一边缘区域；
E2...第二边缘区域；
F...交叉区域；
G1...第一间隙区域；
G2...第二间隙区域；
H...中央区域；
VP1...假想平面。

Claims (14)

1.一种弹性波装置，具备：
支承构件，其包括支承基板；
压电层，其设置在所述支承构件上，是铌酸锂层或钽酸锂层；以及
IDT电极，其设置在所述压电层上，具有一对汇流条和多个电极指，
在所述支承构件设置有声反射部，所述声反射部在俯视下与所述IDT电极的至少一部分重叠，
在将所述压电层的厚度设为d并将相邻的所述电极指彼此的中心间距离设为p的情况下，d/p为0.5以下，
在所述IDT电极的一个所述汇流条连接有所述多个电极指中的一部分电极指，在另一个所述汇流条连接有所述多个电极指中的剩余的电极指，连接到一个所述汇流条的所述多个电极指及连接到另一个所述汇流条的所述多个电极指相互交错对插，
在从相邻的所述电极指彼此相对置的方向观察时，相邻的所述电极指彼此重合的区域是交叉区域，位于所述交叉区域与所述一对汇流条之间的区域是一对间隙区域，
在所述一对间隙区域中的至少一方，设置有介电常数及密度比氧化硅高的附加膜。
2.根据权利要求1所述的弹性波装置，其中，
在所述一对间隙区域的双方分别设置有所述附加膜。
3.根据权利要求1或2所述的弹性波装置，其中，
所述压电层是欧拉角与(0°±5°的范围内，-8°±14°的范围内，90°±5°的范围内)或(0°±5°的范围内，-8°±14°的范围内，90°±5°的范围内)等效的铌酸锂层。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的弹性波装置，其中，
所述附加膜使用从由氧化钨、五氧化铌、氧化钽及氧化铪构成的组中选择的至少一种电介质。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的弹性波装置，其中，
所述附加膜设置在至少一根所述电极指上。
6.根据权利要求5所述的弹性波装置，其中，
所述附加膜在所述压电层上设置为覆盖所述多个电极指。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的弹性波装置，其中，
所述附加膜到达设置有该附加膜的所述间隙区域中的所述汇流条侧的端部及所述交叉区域侧的端部中的所述交叉区域侧的端部。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的弹性波装置，其中，
所述附加膜的厚度为5nm以上且20nm以下。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的弹性波装置，其中，
在将所述多个电极指延伸的方向设为电极指延伸方向时，所述交叉区域具有中央区域以及配置为在所述电极指延伸方向上夹着所述中央区域的一对边缘区域，
在所述一对边缘区域中的至少一方，设置有质量附加膜。
10.根据权利要求9所述的弹性波装置，其中，
所述质量附加膜是氧化硅膜。
11.根据权利要求9所述的弹性波装置，其中，
所述质量附加膜包括与所述附加膜相同的材料。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的弹性波装置，其中，
所述声反射部是设置于所述支承构件的空洞部。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的弹性波装置，其中，
d/p为0.24以下。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的弹性波装置，其中，
在将所述多个电极指相对于所述交叉区域的金属化率设为MR时，满足MR≤≤1.75(d/p)+0.075。
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