JP2013179558A - 弾性表面波素子および弾性表面波装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 弾性表面波の伝搬損失を低減できる小型の弾性表面波素子を提供する。
【解決手段】 圧電基板と、該圧電基板の上面に位置するＩＤＴ電極とを備えた弾性表面波素子である。ＩＤＴ電極５は、交差幅重み付けが施されており、複数の第１電極指７の先端を結ぶ第１包絡線２３が第１電極指１本毎に交互に逆側へ屈曲するジグザグ状であり、複数の第２電極指８の先端を結ぶ第２包絡線２４が第２電極指１本毎に交互に逆側へ屈曲するジグザグ状である。
【選択図】図１

Description

本発明は、弾性表面波（Surface Acoustic Wave）素子およびそれを用いた弾性表面波
装置に関する。

圧電基板と、圧電基板の主面上に設けられたＩＤＴ（InterDigital Transducer）電極
とを有する弾性表面波素子が知られている。ＩＤＴ電極は、一対の櫛歯電極を有している。各櫛歯電極は、例えば、弾性表面波（以下「ＳＡＷ」と略記することがある）の伝搬方向に延びるバスバーと、バスバーからＳＡＷの伝搬方向に直交する方向に延びる複数の電極指とを有しており、一対の櫛歯電極は、複数の電極指が互いに噛み合うように（互いに交差するように）配置される。

また、圧電基板として水晶基板やＬｉＮｂＯ_３基板等を利用するＳＡＷ素子では、そのインピーダンス特性において、高次横モードによるスプリアスが生じることがある。

高次横モードによるスプリアスが抑制されていないＳＡＷ素子を用いてＳＡＷフィルタやＳＡＷュプレクサなどのＳＡＷ装置を構成すると、通過帯域内にリップルが発生するなどしてＳＡＷ装置の電気特性が劣化する。

そこで、高次横モードのスプリアスを抑制するための構成として、ＩＤＴ電極に交差幅重み付けを施す技術が従来から知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−６０１０８号公報

しかしながら、ＩＤＴ電極に交差幅重み付けを単に施しただけの従来の技術では、ＳＡＷ素子の小型化に対応しつつ伝搬損失を抑制することが困難である。

本発明の目的は、ＳＡＷの伝搬損失を低減できる小型化にも対応した弾性表面波素子および弾性表面波装置を提供することにある。

本発明の一態様に係る弾性表面波素子は、圧電基板と、該圧電基板の上面に位置するＩＤＴ電極とを備えた弾性表面波素子であって、前記ＩＤＴ電極は、前記圧電基板の上面を伝搬する弾性表面波の伝搬方向に直交する方向において互いに対向するように前記圧電基板の上面に位置している第１バスバーおよび第２バスバーと、前記第１バスバーから前記第２バスバーに向かって延び、前記伝搬方向に配列された複数の第１電極指と、前記第２バスバーから前記第１バスバーに向かって延び、前記第１電極指と交互になるように前記伝搬方向に配列された複数の第２電極指と、前記第１バスバーから前記第２バスバーに向かって延び、前記伝搬方向に配列された、先端が前記複数の第２電極指の先端と第１ギャップを介して対向している複数の第１ダミー電極指と、前記第２バスバーから前記第１バスバーに向かって延び、前記伝搬方向に配列された、先端が前記複数の第１電極指の先端と第２ギャップを介して対向する複数の第２ダミー電極指とを有し、前記ＩＤＴ電極は、交差幅重み付けが施されており、前記複数の第１電極指の先端を結ぶ第１包絡線が前記第
１電極指１本毎に交互に逆側へ屈曲するジグザグ状であり、前記複数の第２電極指の先端を結ぶ第２包絡線が前記第２電極指１本毎に交互に逆側へ屈曲するジグザグ状である。

また、本発明の一態様に係る弾性表面波装置は、上記の弾性表面波素子と、該弾性表面波素子が実装された回路基板とを備える。

上記の構成によれば、ＩＤＴ電極に交差幅重み付けが施されており、複数の第１電極指の先端を結ぶ第１包絡線が第１電極指１本毎に交互に逆側へ屈曲するジグザグ状であり、複数の第２電極指の先端を結ぶ第２包絡線が第２電極指１本毎に交互に逆側へ屈曲するジグザグ状であることから、弾性表面波素子の全体構造を小さくしつつ弾性表面波の伝搬損失を低減することができる。

本発明の実施形態に係るＳＡＷ素子の平面図である。 図１の領域IIの拡大図である。 図２のIII−III線における断面図である。 （ａ）〜（ｅ）はＳＡＷ素子の製造方法を説明する、図３に対応する断面図である。 図１のＳＡＷ素子を適用したＳＡＷ装置の例を示す断面図である。 （ａ）は比較例のＳＡＷ素子の平面図であり、（ｂ）は（ａ）の領域VIｂの拡大図である。 図７（ａ）および図７（ｂ）はＳＡＷ素子の伝搬損失の評価方法を説明する図である。 実施例の伝搬損失の評価結果を示すグラフである。 実施例のスプリアス抑制の評価結果を示すグラフである。 （ａ）は比較例のＳＡＷ素子を単純化した平面図であり、（ｂ）は実施例のＳＡＷ素子を単純化した平面図である。

以下、本発明の実施形態に係るＳＡＷ素子およびＳＡＷ装置について、図面を参照して説明する。なお、以下の説明で用いられる図は模式的なものであり、図面上の寸法比率などは現実のものとは必ずしも一致していない。

（ＳＡＷ素子の構成および製造方法）
図１は本発明の実施形態に係るＳＡＷ素子１の要部の平面図である。図２は図１の領域IIの拡大図である。また、図３は図２のIII−III線における断面図である。

なお、ＳＡＷ素子１は、いずれの方向が上方または下方とされてもよいものであるが、以下では、便宜的に直交座標系ｘｙｚを定義するとともに、ｚ方向の正側を上方として、上面、下面などの用語を用いるものとする。

ＳＡＷ素子１は、圧電基板３と、圧電基板３の上面３ａに設けられたＩＤＴ電極５および反射器６と、ＩＤＴ電極５および反射器６上に設けられた質量付加膜９（図３）と、圧電基板３の上面３ａを質量付加膜９の上から覆う保護層１１（図３）とを有している。なお、ＳＡＷ素子１は、この他にも、ＩＤＴ電極５に信号の入出力を行うための配線やパッドなどを有していている（図示せず）。

圧電基板３は、例えば、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ_３）単結晶、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３）単結晶などの圧電性を有する単結晶の基板によって構成されている。
より好適には、圧電基板３は、１２８°±１０°Ｙ−ＸカットのＬｉＮｂＯ_３基板によって構成されている。圧電基板３の平面形状および各種寸法は適宜に設定されてよい。一例として、圧電基板３の厚み（ｚ方向の寸法）は、０．２〜０．５ｍｍである。

ＩＤＴ電極５は、圧電基板３を伝搬するＳＡＷの伝搬方向（ｘ方向）に延びている第１バスバー２１と、同じく伝搬方向に延びて第１バスバー２１に対向して配置された第２バスバー２２と、第１バスバー２１から第２バスバー２２に向かって延びている複数の第１電極指７と、第２バスバー２２から第１バスバー２１に向かって延びている複数の第２電極指８とを有している。以下では、「第１」、「第２」などが付された構成部材を一まとめにして称するときは、「第１」、「第２」を省略して、例えば「第１バスバー」および「第２バスバー」を単に「バスバー」と称することがある。

第１バスバー２１および第２バスバー２２は、概ね一定の幅で延びて長尺状に形成されている。この第１バスバー２１および第２バスバー２２は、ＳＡＷの伝搬方向に平行に配置され、ＳＡＷの伝搬方向に直交する方向において互いに対向している。

第１電極指７と第２電極指８とは、基本的にはＳＡＷの伝搬方向に沿って交互に配列されている。すなわち、第１電極指７と第２電極指８とは隣接している。

なお、第１バスバー２１と第１電極指７とを一体的に見ると櫛歯状の電極をなしており、同様に第２バスバー２２と第２電極指８とを一体的に見ると櫛歯状の電極をなしている。ＩＤＴ電極５は、これらの櫛歯状電極同士が噛み合うように配置された電極によって構成されていると捉えることもできる。

複数の第１、第２電極指７、８は、ＳＡＷの伝搬方向に概ね一定の間隔で配列されている。この間隔は、例えば、第１電極指７とこれに隣接する第２電極指８との中心間距離ｐ（図３）によって規定される。中心間距離ｐは、例えば、共振させたい周波数におけるＳＡＷの波長λの半波長と同等となるように設けられている。波長λ（２ｐ）は、例えば、１．５〜６μｍである。各電極指の幅ｗ１（図３）は、ＳＡＷ素子１に要求される電気特性などに応じて適宜に設定され、例えば、中心間距離ｐに対して０．４ｐ〜０．６ｐである。

第１、第２電極指７、８の長さは、ＳＡＷの伝搬方向において変化している。したがって第１電極指７のうち隣接する第２電極指８とｘ方向において重なる部分の長さ（ＳＡＷの伝搬方向に直交する方向（ｙ方向）の長さ）は、ＳＡＷの伝搬方向において変化している。同様に、第２電極指８のうち隣接する第１電極指７とｘ方向において重なる部分の長さは、ＳＡＷの伝搬方向において変化している。すなわち、ＩＤＴ電極５は、電極指の交差幅をＳＡＷの伝搬方向に沿って変化させた交差幅重み付けが施されている。このような交差幅重み付けが施されることにより、いわゆる高次横モードのスプリアスの発生が抑制される。

またＩＤＴ電極５は、隣接する第１電極指７の間において第１バスバー２１からＳＡＷの伝搬方向に直交する方向（ｙ方向）に延びる複数の第１ダミー電極指１３を有するとともに、複数の第２電極指８の間において第２バスバー２２からｙ方向に延びる複数の第２ダミー電極指１４を有している。

複数の第１、第２ダミー電極指１３、１４は、複数の第１、第２電極指７、８と共に概ね一定の間隔ｐで配列されている。

第１ダミー電極指１３の先端は、第２電極指１４の先端と第１ギャップＧ１を介して対
向している。同様に、第２ダミー電極指１４の先端は、第２電極指８の先端と第２ギャップＧ２を介して対向している。

第１、第２ダミー電極指１３、１４の先端の位置は、第１、第２電極指７、８の交差幅がＳＡＷの伝搬方向において変化していることに対応して、ＳＡＷの伝搬方向において変化している。第１、第２ダミー電極指１３、１４の各種寸法は適宜に設定されてよい。例えば、第１、第２ダミー電極指１３、１４の幅は、第１、第２電極指７、８の幅ｗ１と同等であり、また、第１、第２ギャップＧ１、Ｇ２の大きさは、λ／８からλ／２程度である。

ＳＡＷ素子１では、ＩＤＴ電極５に施す交差幅重み付けの方法に工夫がなされている。具体的には、図１において破線で示すように、隣接する第１電極指７の先端同士を直線で順に結んで形成される第１包絡線２３および隣接する第２電極指８の先端同士を直線で順に結んで形成される第２包絡線３４がジグザグ状となるように交差幅重み付けが施されている。別の見方をすれば、第１ギャップＧ１の中心位置、第２ギャップの中心位置のそれぞれが第１電極指７毎、第２電極指８毎にジグザグ状となるように交差幅重み付けが施されている。

ジグザグ状とされた第１包絡線２３は、連続して配列された３本の第１電極指７を見たときに、一方端の第１電極指７の先端から中央の第１電極指７の先端に向かう方向が右方向であれば、中央の第１電極指７の先端から他方端の第１電極指７の先端に向かう方向は左方向になるように、換言すれば、電極指１本毎に交互に逆側へ屈曲するように折れ曲がっている。第２包絡線２４も同様の折れ曲がり方をしている。

さらに、ＳＡＷ素子１におけるＩＤＴ電極５は、図１において一点鎖線で示すように、複数の第１電極指７の先端を１本置きに結んで形成される２本の第３、第４包絡線２５、２６が互いに平行であり、かつ第２電極指８の先端を１本置きに結んで形成される２本の第４、第５包絡線２７、２８が互いに平行であるように交差幅重み付けが施されている。

ＳＡＷ素子１では、ＳＡＷの伝搬方向に沿った方向（ｘ方向）のＩＤＴ電極５の中心から両端に向かうにつれて第１包絡線２３と第２包絡線２４とが互いに近づくように交差幅重み付けが施されており、第１包絡線２３と第２包絡線２４とで形成される図形は概ねひし形となる。したがって、ＳＡＷ素子１ではＩＤＴ電極５の中央における交差幅が最大となり、ＩＤＴ電極５の端における交差幅が最小となる。ＩＤＴ電極５の中央における最大交差幅は、例えば、２０λ〜５０λであり、ＩＤＴ電極５の端における最小交差幅は、例えば、最大値交差幅の２０％程度であり４λ〜１０λである。

また、第１、第２ダミー電極指１３、１４の長さも第１、第２電極指７、８の長さに応じて異なる長さにされている。第１、第２ダミー電極指１３、１４の長さを第１、第２電極指７、８の長さに応じて異なる長さにすることによって、ＳＡＷ素子１では、複数の第１、第２ギャップＧ１、Ｇ２の大きさがそれぞれ一定となっている。

ＳＡＷ素子１では、図２に示すように、隣接する第１ギャップＧ１同士、隣接する第２ギャップＧ２同士がＳＡＷの伝搬方向（ｘ方向）において重ならないように、第１、第２電極指７、８、第１、第２ダミー電極指１３、１４のそれぞれの長さを変えている。

ＩＤＴ電極５に対して、図１、図２で示したような交差幅重み付けを施すことによって、ＳＡＷ素子１の全体構造を大型化することなく、ＳＡＷの伝搬損失を低減することができる。これを図６の比較例のＳＡＷ素子５００を参照しつつ説明する。

図６（ａ）は、比較例のＳＡＷ素子５００の平面図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）の領域VIｂの拡大平面図である。ＳＡＷ素子５００は、上述した本発明の実施形態に係るＳＡＷ素子１において、第１、第２包絡線２３、２４が直線となるようにＩＤＴ電極５に交差幅重み付けを施したものであり、交差幅重み付けの構成以外はＳＡＷ素子１と同じ構成である。

ＳＡＷ素子５００では、ＩＤＴ電極５に交差幅重み付けを施した際に、図６（ｂ）において白抜き矢印で示すように、ＳＡＷの伝搬方向において隣接するギャップ同士に重なる部分が生じやすい。このようなギャップＧ同士の重なりがあると、この部分においてＳＡＷの伝搬損失が大きくなる。これは、隣接するギャップＧが重なっている部分では電極指の周期構造が崩れ、この部分においてＳＡＷの一部がバルク波となって圧電基板３の内部に漏れていくためと考えられる。

そこで、このようなギャップＧの重なり領域を少なくする方法として、ＳＡＷの伝搬方向と隣接する第１電極指７（または第２電極指８）の先端同士を結ぶ線とのなす角度θ（図６（ｂ）参照。以下、アポダイズ角度θともいう。）を大きくすることが考えられる。しかしながら、ＩＤＴ電極の容量を変えずにアポダイズ角度θを大きくしようとすると、ＩＤＴ電極５全体のｙ方向の幅を大きくすることになるため、ＩＤＴ電極５が大きくなり、ひいてはＳＡＷ素子５００が大型化する。すなわち、ＳＡＷ素子５００のような交差幅重み付けの構成では、伝搬損失を小さくするためにアポダイズ角度θを大きくするとＳＡＷ素子の大型化を招く。

これに対し、本発明の実施形態に係るＳＡＷ素子１では、第１、第２包絡線２３、２４がジグザグ状となるようにＩＤＴ電極５に交差幅重み付けを施しているため、局所的にはアポダイズ角度θを大きくしてギャップＧの変位を大きくしつつ、全体として見たときには緩やかな角度で交差幅重み付けが施されている状態とすることができる。このような構造によって、ＩＤＴ電極５を大きくすることなく隣接するギャップＧ同士の重なり部分を減らすことができるため、伝搬損失を抑制しながらＳＡＷ素子を小型化することができる。

また、ギャップＧの重なり領域を少なくする方法としては、アポダイズ角度θを変えずにギャップＧを小さくするという方法も考えられる。しかしながら、ギャップＧを小さくすると電極指とダミー電極指とが近づくことになるため、両者の間で短絡が発生しやすくなる。したがって、ギャップＧは必要以上に小さくすることができず、ギャップＧを同じ大きさにしたＳＡＷ素子１とＳＡＷ素子５００とを比較した場合は、ＳＡＷ素子１の方がＳＡＷ素子５００よりもサイズの小さいＩＤＴ電極５にしながら隣接するギャップＧ間の重なりをなくすことができる。

ここで、図２に示すように、第２ギャップＧ２（または第１ギャップＧ１）の大きさをｇ、第３包絡線２５と第４包絡線２６との距離（または第５包絡線２７と第６包絡線２８との距離）をｄとしたときに、ＩＤＴ電極５には少なくともｄ≧λｔａｎθを満たすように交差幅重み付けが施されている。隣接する第２ギャップＧ２同士が重なっているとすると、ｄがλｔａｎθから大きくなるにつれて隣接する第２ギャップＧ２の重なりが減少していきｄ＝（ｇ＋λｔａｎθ）を満たした時点で隣接する第２ギャップＧの重なりがなくなる。よって、ＩＤＴ電極５には、ｄ≧（ｇ＋λｔａｎθ）を満たすように交差幅重み付けを施すことがより好ましい。

ＩＤＴ電極５は、例えば、金属によって形成されている。金属は、例えば、ＡｌまたはＡｌを主成分とする合金（Ａｌ合金）によって形成されている。Ａｌ合金は、例えば、Ａｌ−Ｃｕ合金である。なお、ＩＤＴ電極５は、複数の金属層から構成されてもよい。ＩＤ
Ｔ電極５の各種寸法は、ＳＡＷ素子１に要求される電気特性などに応じて適宜に設定される。一例として、ＩＤＴ電極５の厚みｅ（図３）は、１００〜３００ｎｍである。

ＩＤＴ電極５は、圧電基板３の上面３ａに直接配置されていてもよいし、別の部材を介して圧電基板３の上面３ａに配置されていてもよい。別の部材は、例えば、Ｔｉ、Ｃｒあるいはこれらを積層したものなどである。このようにＩＤＴ電極５を別の部材を介して圧電基板３の上面３ａに配置する場合は、別の部材の厚みはＩＤＴ電極５の電気特性に殆ど影響を与えない程度の厚み（例えば、Ｔｉの場合はＩＤＴ電極５の厚みの５％の厚み）に設定される。

なお、図１には圧電基板３に１個のＩＤＴ電極５を設けた例を示しているが、複数のＩＤＴ電極５が直列接続や並列接続などの方式で接続されたラダー型ＳＡＷフィルタが構成されてもよいし、複数のＩＤＴ電極５をＸ方向に沿って配置した２重モードＳＡＷ共振器フィルタなどが構成されてよい。

ＩＤＴ電極５によって圧電基板３に電圧が印加されると、圧電基板３の上面３ａ付近において上面３ａに沿ってｘ方向に伝搬するＳＡＷが誘起される。そして、第１電極指７および第２電極指８の中心間距離ｐを半波長とする定在波が形成される。定在波は、当該定在波と同一周波数の電気信号に変換され、第１電極指７および第２電極指８によって取り出される。このようにして、ＳＡＷ素子１は、共振子もしくはフィルタとして機能する。

反射器６は、ＩＤＴ電極５の第１電極指７と第２電極指８との中心間距離ｐと概ね同等の間隔で配置された複数の電極指を有する。反射器６は、例えば、ＩＤＴ電極５と同一の材料によって形成されるとともに、ＩＤＴ電極５と同等の厚みに形成されている。

ＩＤＴ電極５を覆う保護層１１は、例えば、圧電基板３の上面３ａの概ね全面に亘って設けられており、質量付加膜９が設けられたＩＤＴ電極５および反射器６を覆うとともに、上面３ａのうちＩＤＴ電極５および反射器６から露出する部分を覆っている。保護層１１の上面３ａからの厚みＴ（図２）は、ＩＤＴ電極５および反射器６の厚みｅよりも大きく設定されている。例えば、厚みＴは、厚みｅよりも１００ｎｍ以上厚く、２００〜７００ｎｍである。また厚みＴは、別の観点では、ＳＡＷの波長λに対して例えば０．２λ〜０．５λである。

保護層１１は、絶縁性を有する材料からなる。好適には、保護層１１は、温度が上昇すると弾性表面波の伝搬速度が速くなるＳｉＯ_２などの材料によって形成されており、これによってＳＡＷ素子１の温度の変化による電気特性の変化を小さく抑えることができる。具体的には、以下のとおりである。

圧電基板３の温度が上昇すると、圧電基板３におけるＳＡＷの伝搬速度が遅くなり、また、圧電基板３の熱膨張によって中心間距離ｐが大きくなる。その結果、共振周波数が低くなり、所望の特性が得られないおそれがある。しかし、保護層１１が設けられていると、弾性表面波は、圧電基板３だけでなく、保護層１１においても伝搬する。そして、保護層１１は、温度が上昇すると弾性表面波の伝搬速度が速くなる材料（ＳｉＯ_２）によって形成されていることから、圧電基板３および保護層１１を伝搬するＳＡＷ全体としては、温度上昇による速度の変化が抑制されることになる。なお、保護層１１は、ＩＤＴ電極５を腐食などから保護することにも寄与する。

保護層１１の表面は、大きな凹凸がないようにしておくことが望ましい。圧電基板３上を伝搬するＳＡＷの伝搬速度は保護層１１の表面の凹凸に影響を受けて変化するため、保護層１１の表面に大きな凹凸が存在すると、製造された各ＳＡＷ素子１の共振周波数に大
きなばらつきが生じることとなる。したがって、保護層１１の表面を平坦にしておけば、各弾性表面波素子の共振周波数が安定化する。具体的には、保護層１１の表面の平坦度を、圧電基板３上を伝搬するＳＡＷの波長の１％以下とすることが望ましい。

質量付加膜９は、ＩＤＴ電極５および反射器６の電気特性を向上させるためのものである。質量付加膜９は、例えば、ＩＤＴ電極５および反射器６の上面の全面に亘って設けられている。質量付加膜９は、電極指の長手方向（ｙ方向）に直交する断面形状が、例えば、矩形とされている。ただし、質量付加膜９の断面形状は、台形やドーム状とされてもよい。質量付加膜９の厚さｔ（図３）は、質量付加膜９が保護層１１を露出しない範囲で適宜に設定されてよい。例えば、質量付加膜９の厚さは、ＳＡＷの波長λに対して０．０１λ〜０．４λである。

質量付加膜９を構成する材料は、ＩＤＴ電極５、反射器６、および保護層１１を構成する材料とは音響インピーダンスが異なる材料である。音響インピーダンスの相違は、ある程度以上であることが好ましく、例えば、１５ＭＲａｙｌ以上、より好ましくは２０ＭＲａｙｌ以上であることが好ましい。

このような材料としては、例えば、ＩＤＴ電極５がＡｌ（音響インピーダンス：１３．５ＭＲａｙｌ）により構成され、保護層１１がＳｉＯ_２（１２．２ＭＲａｙｌ）により構成されている場合、ＷＣ（１０２．５ＭＲａｙｌ）、ＴｉＮ（５６．０ＭＲａｙｌ）、ＴａＳｉＯ_２（４０．６ＭＲａｙｌ）、Ｔａ_２Ｏ_５（３３．８ＭＲａｙｌ）、Ｗ_５Ｓｉ_２（６７．４ＭＲａｙｌ）が挙げられる。

ＩＤＴ電極５がＡｌにより構成され、保護層１１がＳｉＯ_２により構成されている場合においては、これらの音響インピーダンスが近いことから、電極指と電極指の非配置領域との境界が音響的に曖昧になり、当該境界における反射係数が低下する。その結果、ＳＡＷの反射波が十分に得られず、所望の特性が得られないおそれがある。しかし、ＩＤＴ電極５および保護層１１の材料とは音響インピーダンスが異なる材料により形成された質量付加膜９がＩＤＴ電極５の上面に設けられることにより、電極指と電極指の非配置領域との境界における反射係数が高くなり、所望の特性が得られやすくなる。

なお、質量付加膜９の材料は、ＩＤＴ電極５、反射器６、および保護層１１の材料よりも弾性表面波の伝搬速度が遅いことが好ましい。伝搬速度が遅いことによって、振動分布が質量付加膜９に集中しやすく、電極指と電極指の非配置位置との境界における反射係数が実効的に高くなる。

このような材料としては、例えば、ＩＤＴ電極５がＡｌ（伝搬速度：５０２０ｍ／ｓ）により構成され、保護層１１がＳｉＯ_２（５５６０ｍ／ｓ）により構成されている場合、ＴａＳｉＯ_２（４４３８ｍ／ｓ）、Ｔａ_２Ｏ_５（４３５２ｍ／ｓ）、Ｗ_５Ｓｉ_２（４４６５ｍ／ｓ）が挙げられる。なお、ＩＤＴ電極５および保護層１１の材料よりも弾性表面波の伝搬速度が遅いという条件を満たす材料としては、ＩＤＴ電極５および保護層１１の材料より音響インピーダンスが小さい材料よりも、音響インピーダンスが大きい材料の方が多く知られているため、材料選択の自由度が高い。

図４（ａ）〜図４（ｅ）は、ＳＡＷ素子１の製造方法の概要を説明する、製造工程毎の図２に対応する断面図である。製造工程は、図４（ａ）から図４（ｅ）まで順に進んでいく。なお、各種の層は、プロセスの進行に伴って形状などが変化するが、変化の前後で共通の符号を用いることがあるものとする。

図４（ａ）に示すように、まず、圧電基板３の上面３ａ上には、ＩＤＴ電極５および反
射器６となる導電層１５、ならびに質量付加膜９となる付加層１７が形成される。具体的には、まず、スパッタリング法、蒸着法またはＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition：化
学的気相堆積）法などの薄膜形成法によって、上面３ａ上に導電層１５が形成される。次に、同様の薄膜形成法によって、付加層１７が形成される。

付加層１７が形成されると、図３（ｂ）に示すように、付加層１７および導電層１５をエッチングするためのマスクとしてのレジスト層１９が形成される。具体的には、ネガ型もしくはポジ型の感光性樹脂の薄膜が適宜な薄膜形成法によって形成され、フォトリソグラフィー法などによってＩＤＴ電極５および反射器６などの非配置位置において薄膜の一部が除去される。

次に、図４（ｃ）に示すように、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching：反応性イオンエッチング）などの適宜なエッチング法によって、付加層１７および導電層１５のエッチングを行う。これによって、質量付加膜９が設けられたＩＤＴ電極５および反射器６が形成される。その後、図４（ｄ）に示すように、適宜な薬液を用いることによって、レジスト層１９は除去される。

そして、図４（ｅ）に示すように、スパッタリング法もしくはＣＶＤ法などの適宜な薄膜形成法によって保護層１１となる薄膜が形成される。この時点においては、保護層１１となる薄膜の表面には、ＩＤＴ電極５などの厚みに起因して凹凸が形成されている。そして、必要に応じて化学機械研磨などによって表面が平坦化され、図３に示すように、保護層１１が形成される。なお、保護層１１は平坦化の前もしくは後において、後述するパッド１６などを露出させるために、フォトリソグラフィー法などによって一部が除去されてもよい。

（ＳＡＷ装置の構成）
図５は、上述したＳＡＷ素子１を用いて作製したＳＡＷ装置５１の例を示す断面図である。

ＳＡＷ装置５１は、例えば、フィルタもしくはデュプレクサを構成している。ＳＡＷ装置５１は、ＳＡＷ素子３１と、ＳＡＷ素子３１が実装される回路基板５３、ＳＡＷ素子３１を覆う封止部材５９とを有している。

ＳＡＷ素子３１は、例えば、いわゆるウェハレベルパッケージのＳＡＷ素子として構成されている。ＳＡＷ素子３１は、上述したＳＡＷ素子１と、圧電基板３のＳＡＷ素子１側を覆うカバー１８と、カバー１８を貫通する端子２０と、圧電基板３のＳＡＷ素子１とは反対側を覆う裏面層１２とを有している。

カバー１８は、樹脂などによって構成されており、ＳＡＷの伝搬を容易化するための振動空間１８ａをＩＤＴ電極５および反射器６の上方（ｚ方向の正側）に構成している。圧電基板３の上面３ａ上には、ＩＤＴ電極５と接続された配線１０と、配線１０に接続されたパッド１６とが形成されている。端子２０は、パッド１６上において形成され、ＩＤＴ電極５と電気的に接続されている。裏面部１２は、例えば、特に図示しないが、温度変化などによって圧電基板３表面にチャージされた電荷を放電するための裏面電極と当該裏面電極を覆う保護層とを有している。

回路基板５３は、例えば、いわゆるリジッド式のプリント配線基板によって構成されている。回路基板５３の実装面５３ａには、実装用パッド５５が形成されている。

ＳＡＷ素子３１は、カバー１８側を実装面５３ａに対向させて配置される。そして、端
子２０と実装用パッド５５は、半田５７によって接着される。その後、ＳＡＷ素子３１は封止部材５９によって封止される。封止部材５９は、例えば、樹脂からなる。

以上の実施形態によれば、ＳＡＷ素子１は、ＩＤＴ電極５に交差幅重み付けが施されており、この交差幅重み付けが、複数の第１電極指７の先端を結ぶ第１包絡線２３が第１電極指１本毎に交互に逆側へ屈曲するジグザグ状であり、複数の第２電極指８の先端を結ぶ第２包絡線２４が第２電極指１本毎に交互に逆側へ屈曲するジグザグ状であるように施されていることから、ＳＡＷ素子１の全体構造を小さくしつつＳＡＷの伝搬損失を低減することができる。またこのようなＳＡＷ素子１を用いてＳＡＷ装置５１を構成することによって、電気特性に優れた小型のＳＡＷ装置５１とすることができる。

図１に示すＳＡＷ素子１を作製し、電気特性を調べてＳＡＷの伝搬損失を評価するとともにスプリアスの抑制効果についても評価した。また、図１に示すＳＡＷ素子１と図６に示すＳＡＷ素子５００とで特性を同等にした場合の共振子のサイズの比較を行った。実施例におけるＳＡＷ素子１の作製条件を表１に示す。

（ＳＡＷの伝搬損失の評価方法）
図７（ａ）および図７（ｂ）は、ＳＡＷの伝搬損失の評価方法を説明する図である。

図７（ａ）は、共振子としてのＳＡＷ素子１のインピーダンス特性を示す図である。同図において、横軸は、周波数ｆ（ＭＨｚ）を示し、縦軸はインピーダンスの絶対値｜Ｚ｜（Ω）およびインピーダンスＺの位相θ（ｄｅｇ．）を示している。実線Ｌｚはインピーダンスの絶対値｜Ｚ｜の周波数変化を示し、実線Ｌ_θはインピーダンスの位相θの周波数変化を示している。

インピーダンス特性の図においては、実線Ｌｚにより示されるように、インピーダンスの絶対値｜Ｚ｜が極小となる共振点と、インピーダンスの絶対値｜Ｚ｜が極大となる反共振点とが現れる。また、共振点と反共振点との間においては、インピーダンスの位相θが
最大位相θｍａｘとなる。

図７（ｂ）は、最大位相θｍａｘとＳＡＷの伝搬損失ＬＳとの関係を示す図である。同図において、横軸は伝搬損失ＬＳ（ｄＢ／μｍ）を示し、縦軸は最大位相θｍａｘを示している。

この図に示されるように、共振子の損失が小さいほど、最大位相θｍａｘは大きくなる。従って、最大位相θｍａｘを調べることにより、共振子の損失を評価することができる。なお、損失０の理想状態では、最大位相θｍａｘは９０（ｄｅｇ．）となる。

図７（ａ）に示されるように、位相θは、最大位相θｍａｘ付近において周波数ｆの変化に対して緩やかに変化している一方で、絶対値｜Ｚ｜は、共振点および反共振点の付近において周波数ｆの変化に対して急激に変化している。従って、最大位相θｍａｘは、絶対値｜Ｚ｜よりも安定して測定可能であり、最大位相θｍａｘに基づく損失の評価は、絶対値｜Ｚ｜に基づく損失の評価よりも誤差が小さいものと期待される。

（ＳＡＷの伝搬損失の評価結果）
図８は、図２に示した２つの包絡線間の距離ｄを変えていったときのＳＡＷ素子の伝搬損失の評価結果を示すグラフである。なお、グラフ中の一点鎖線は、隣接するギャップＧ同士の伝搬方向における重なりがなくなるときであり、このときのｄの値は０．５９μｍである。

図８のグラフに示すように、２つの平行な包絡線間の距離ｄを大きくするほどＳＡＷの伝搬損失を改善できることを確認できた。

（スプリアス抑制効果の評価結果）
図９にスプリアス抑制効果の評価結果を示す。図９のグラフは、共振子としてのＳＡＷ素子のインピーダンスＺの位相θについて、最大位相θｍａｘ付近を拡大して示すものである。評価は、交差幅重み付けが施されていないノーマルタイプの電極構造（電極指の交差領域が長方形状）のＳＡＷ素子、図６に示す電極構造からなる比較例のＳＡＷ素子、図１に示す電極構造からなる実施例のＳＡＷ素子の３種類のＳＡＷ素子を比較することにより行った。なお、図９において、細線はノーマルタイプのＳＡＷ素子、破線は比較例のＳＡＷ素子、二点鎖線は実施例のＳＡＷ素子についての結果である。

まず交差幅重み付けが施されていないノーマルタイプのＳＡＷ素子のインピーダンス特性に着目すると、高次モードのスプリアスが発生していることがわかる。次に、比較例および実施例のＳＡＷ素子に着目すると、ノーマルタイプのＳＡＷ素子で発生していたスプリアスがいずれも抑制されていることがわかる。これは交差幅重み付けが施されていることによる効果である。

また、比較例のＳＡＷ素子と実施例のＳＡＷ素子とを比較すると、実施例のＳＡＷ素子は比較例のＳＡＷ素子よりも最大位相θｍａｘが大きくなっている。すなわち、実施例のＳＡＷ素子は、比較例のＳＡＷ素子よりも伝搬損失が改善されていることがわかる。

これらのことから、実施例のＳＡＷ素子は、スプリアス抑制効果を維持しつつ、伝搬損失を改善できることを確認できた。

（ＳＡＷ素子の小型化の評価結果）
図１に示す電極構造からなる実施例のＳＡＷ素子と図６に示す電極構造からなる比較例のＳＡＷ素子とで電気的な特性が同等になるようにした状態におけるサイズの比較を行っ
た。具体的には、実施例のＳＡＷ素子と比較例のＳＡＷ素子とでＩＤＴ電極に形成される容量を等しくした場合にＳＡＷ素子を形成するのに必要となる領域の面積（占有面積）を比較した。

図１０を用いて比較例のＳＡＷ素子と実施例のＳＡＷ素子との占有面積の比較結果について説明する。図１０において、（ａ）は図６の比較例のＳＡＷ素子を単純化した平面図であり、（ｂ）は図１の実施例のＳＡＷ素子を単純化した平面図である。同図において点線で囲んだ領域がＳＡＷ素子を形成するのに必要となる領域であり、比較例や実施例のように電極指の交差領域が概略菱形になるように交差幅重み付けを施した場合は、弾性表面波の伝搬方向におけるＩＤＴ電極の長さを長辺とし、電極指の最大交差幅を短辺とする長方形の領域となる。

図１０において、塗り潰しをした領域が電極指の交差領域であり、基本的にはこの領域の面積（有効面積）によってＩＤＴ電極の容量が決定される。ＳＡＷ素子の主要な特性はこの容量によって決定されることから、比較例と実施例のＳＡＷ素子のサイズの比較は、この容量を等しくしたもので、すなわち、有効面積を等しくした状態の下で行った。また、比較例のＳＡＷ素子および実施例のＳＡＷ素子のいずれも、隣接する第１ギャップＧ１同士は、弾性表面波の伝搬方向に見たときにちょうど重なりがなくなるように互いにずらした位置とし、隣接する第２ギャップＧ２同士についても、弾性表面波の伝搬方向に見たときにちょうど重なりがなくなるように互いにずらした位置とした。

このような条件の下で、比較例のＳＡＷ素子と実施例のＳＡＷ素子との占有面積を比較した結果、実施例のＳＡＷ素子は、比較例のＳＡＷ素子に対して占有面積が０．８１倍であった。この結果から、電気的な特性が同等の場合は、実施例のＳＡＷ素子によれば占有面積を約２０％小さくできることを確認できた。

なお、別の観点からすれば、占有面積を同等にした場合は、実施例のＳＡＷ素子の方が比較例のＳＡＷ素子よりも有効面積を大きくすることができるといえる。占有面積が同じ場合は、有効面積が大きい方が耐電力性が向上することが期待されるため、同じサイズのものであれば、実施例のＳＡＷ素子は耐電力性が向上すると考えられる。

本発明は、以上の実施形態に限定されず、種々の態様で実施されてよい。

交差幅重み付けの施し方としては、上述のように交差領域全体の外周が概ね菱形となるものの他、菱形の辺の部分がコサインカーブ状になったもの、複数の菱形が連結された状態のものなど種々の形態が可能である。

圧電基板３は、上述した１２８°±１０°Ｙ−ＸカットのＬｉＮｂＯ_３基板の他にも、例えば、３８．７°±Ｙ−ＸカットのＬｉＴaＯ_３などを用いることができる。ＩＤＴ電
極５の材料は、ＡｌおよびＡｌを主成分とする合金に限定されず、例えば、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｗ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｔｉであってもよい。また保護層の材料は、ＳｉＯ_２に限定されず、例えば、ＳｉＯ_２以外の酸化珪素であてもよい。

１・・・ＳＡＷ素子（弾性表面波素子）
３・・・圧電基板
５・・・ＩＤＴ電極
６・・・反射器
７・・・第１電極指
８・・・第２電極指
９・・・質量付加膜
１３・・・第１ダミー電極指
１４・・・第２ダミー電極指
２１・・・第１バスバー
２２・・・第２バスバー
２３・・・第１包絡線
２４・・・第２包絡線

Claims (4)

1. 圧電基板と、該圧電基板の上面に位置するＩＤＴ電極とを備えた弾性表面波素子であって、
   前記ＩＤＴ電極は、
   前記圧電基板の上面を伝搬する弾性表面波の伝搬方向に直交する方向において互いに対向するように前記圧電基板の上面に位置している第１バスバーおよび第２バスバーと、
   前記第１バスバーから前記第２バスバーに向かって延び、前記伝搬方向に配列された複数の第１電極指と、
   前記第２バスバーから前記第１バスバーに向かって延び、前記第１電極指と交互になるように前記伝搬方向に配列された複数の第２電極指と、
   前記第１バスバーから前記第２バスバーに向かって延び、前記伝搬方向に配列された、先端が前記複数の第２電極指の先端と第１ギャップを介して対向している複数の第１ダミー電極指と、
   前記第２バスバーから前記第１バスバーに向かって延び、前記伝搬方向に配列された、先端が前記複数の第１電極指の先端と第２ギャップを介して対向する複数の第２ダミー電極指とを有し、
   前記ＩＤＴ電極は、交差幅重み付けが施されており、前記複数の第１電極指の先端を結ぶ第１包絡線が前記第１電極指１本毎に交互に逆側へ屈曲するジグザグ状であり、前記複数の第２電極指の先端を結ぶ第２包絡線が前記第２電極指１本毎に交互に逆側へ屈曲するジグザグ状である弾性表面波素子。
2. 前記ＩＤＴ電極は、前記弾性表面波の伝搬方向に沿った方向の中心から端に向かうにつれて前記第１包絡線と前記第２包絡線とが互いに近づくように交差幅重み付けが施されている請求項１に記載の弾性表面波素子。
3. 隣接する前記第１ギャップ同士は、前記弾性表面波の伝搬方向において互いに重ならない位置にあり、
   隣接する前記第２ギャップ同士は、前記弾性表面波の伝搬方向において互いに重ならない位置にある請求項１または２に記載の弾性表面波素子。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の弾性表面波素子と、
   該弾性表面波素子が実装された回路基板とを備える弾性表面波装置。

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