JP2015119413A - 弾性表面波デバイス及びフィルタ - Google Patents
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Abstract
【課題】挿入損失を改善すること。【解決手段】本発明は、圧電基板１０上に設けられ、それぞれ複数の電極指２４と複数のダミー電極指２６とを含み、互いの電極指２４とダミー電極指２６とが向かい合って配置された１組の櫛型電極２２と、複数の電極指２４の先端と複数のダミー電極指２６の先端との間の複数の隙間３０に、隙間３０の少なくとも一部を覆うと共に、電極指２４が延在する第１方向で隙間３０の両側に位置する電極指２４及びダミー電極指２６並びに第１方向に交差する第２方向で隙間３０の側方に位置する電極指２４の少なくとも一つと重なって設けられた複数の付加膜１８と、を備える弾性表面波デバイスである。【選択図】図１
Description
本発明は、弾性表面波デバイス及びフィルタに関する。
弾性波を利用した弾性波デバイスとして、圧電基板上に１組の櫛型電極からなるＩＤＴ（Interdigital Transducer）とＩＤＴを挟む１組の反射器とを含む弾性表面波（ＳＡＷ：Surface Acoustic Wave）デバイスが知られている。弾性表面波デバイスは、例えば携帯電話に代表される４５ＭＨｚ〜２ＧＨｚの周波数帯の無線信号を処理する各種回路におけるバンドパスフィルタに用いられている。近年、携帯電話に代表される無線通信機器の高性能化（例えばマルチバンド化、マルチモード化）に伴い、無線通信機器の受信感度の向上や消費電力の削減等のために、フィルタの低損失化が求められている。
フィルタの低損失化のための様々な弾性波デバイスが提案されている。例えば、バスバーの一部の厚みを電極指の厚みよりも厚くする構造が提案されている（例えば特許文献１、２）。例えば、ＩＤＴを覆う保護膜の厚みを、電極指同士が交差する部分よりも他の部分を厚くする構造が提案されている（例えば特許文献３）。例えば、電極指の先端部の幅を広げたり、先端部に金属膜等を付加する構造が提案されている（例えば特許文献４）。例えば、電極指の先端とダミー電極指の先端との間に絶縁体を埋め込む構造が提案されている（例えば特許文献５）。例えば、電極指間に電極指とは異なる材料からなる膜を設ける構造が提案されている（例えば特許文献６）。
しかしながら、従来の弾性波デバイスでは、低損失化の点で未だ改善の余地を残している。また、ＩＤＴを覆う保護膜の厚みを電極指同士が交差する部分よりも他の部分を厚くする構造（例えば、特許文献３参照）では、電気機械結合係数が低下する等の特性への悪影響が生じる。特許文献３では、保護膜の膜厚差をエッチングにより形成する方法が開示されているが、この方法では周波数ずれが生じ易くなり製造が難しい。電極指の先端部に金属膜等を付加する構造（例えば、特許文献４参照）でも、電気機械結合係数が低下する等の特性への悪影響が生じる。
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、挿入損失を改善することが可能な弾性表面波デバイス及びフィルタを提供することを目的とする。
本発明は、圧電基板上に設けられ、それぞれ複数の電極指と複数のダミー電極指とを含み、互いの前記電極指と前記ダミー電極指とが向かい合って配置された１組の櫛型電極と、複数の前記電極指の先端と複数の前記ダミー電極指の先端との間の複数の隙間に、前記隙間の少なくとも一部を覆うと共に、前記電極指が延在する第１方向で前記隙間の両側に位置する前記電極指及び前記ダミー電極指並びに前記第１方向に交差する第２方向で前記隙間の側方に位置する前記電極指の少なくとも一つと重なって設けられた複数の付加膜と、を備えることを特徴とする弾性表面波デバイスである。本発明によれば、挿入損失を改善することができる。
上記構成において、前記付加膜は、前記第１方向で前記隙間の両側に位置する前記電極指及び前記ダミー電極指の少なくとも一方と重なり、前記第２方向で前記隙間の側方に位置する前記電極指とは重ならない構成とすることができる。
上記構成において、前記付加膜は、前記１組の櫛型電極で励振される弾性波の波長をλとした場合に、前記第１方向で前記隙間の両側に位置する前記電極指の先端及び前記ダミー電極指の先端から１．０λ以下の範囲内で前記電極指及び前記ダミー電極指の少なくとも一方と重なる構成とすることができる。
本発明は、圧電基板上に設けられ、それぞれ複数の電極指と複数の前記電極指が接続されるバスバーとを含み、互いの前記電極指と前記バスバーとが向かい合って配置された１組の櫛型電極と、複数の前記電極指の先端と前記バスバーの前記電極指の先端に相対する端との間の複数の隙間に、前記隙間の少なくとも一部を覆うと共に、前記電極指が延在する第１方向で前記隙間の両側に位置する前記電極指及び前記バスバー並びに前記第１方向に交差する第２方向で前記隙間の側方に位置する前記電極指の少なくとも一つと重なって設けられた複数の付加膜と、を備えることを特徴とする弾性表面波デバイスである。本発明によれば、挿入損失を改善することができる。
上記構成において、前記付加膜は、前記第１方向で前記隙間の両側に位置する前記電極指及び前記バスバーの少なくとも一方と重なり、前記第２方向で前記隙間の側方に位置する前記電極指とは重ならない構成とすることができる。
上記構成において、前記付加膜は、前記１組の櫛型電極で励振される弾性波の波長をλとした場合に、前記第１方向で前記隙間の両側に位置する前記電極指の先端及び前記バスバーの前記端から１．０λ以下の範囲内で前記電極指及び前記バスバーの少なくとも一方と重なる構成とすることができる。
上記構成において、前記１組の櫛型電極を覆う保護膜を備え、前記付加膜は、前記保護膜上に設けられている構成とすることができる。
上記構成において、前記付加膜は、酸化タンタル、酸化アルミニウム、酸化シリコン、窒化シリコン、窒化アルミニウム、炭化シリコン、酸化チタン、シリコン、及びダイヤモンドのいずれかを含む膜又は金属膜からなる構成とすることができる。
本発明は、上記いずれかに記載の弾性表面波デバイスを含むことを特徴とするフィルタである。
本発明によれば、挿入損失を改善することができる。
以下、図面を参照して、本発明の実施例について説明する。
図１（ａ）は、実施例１に係る弾性表面波デバイスを示す上面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ間の断面図である。なお、図１（ａ）においては、保護膜を透視して図示している。図１（ａ）及び図１（ｂ）のように、圧電基板１０上に、ＩＤＴ２０と、弾性表面波の伝搬方向でＩＤＴ２０の両側に位置する反射器１２と、が設けられている。圧電基板１０は、例えばニオブ酸リチウム又はタンタル酸リチウム等の圧電材料を用いることができる。ＩＤＴ２０及び反射器１２は、例えばアルミニウム又は銅等の金属で形成されることができる。ＩＤＴ２０は、１組の櫛型電極２２を含む。１組の櫛型電極２２それぞれは、複数の電極指２４と、複数のダミー電極指２６と、複数の電極指２４及び複数のダミー電極指２６が接続されるバスバー２８と、を含む。ダミー電極指２６は、例えば電極指２４の間に設けられている。１組の櫛型電極２２それぞれの電極指２４は、例えば互い違いに配置されている。
バスバー２８の一部を除き、ＩＤＴ２０及び反射器１２を覆って保護膜１４が設けられている。保護膜１４は、例えば酸化シリコン等の誘電体膜を用いることができる。保護膜１４の厚さは、例えばＩＤＴ２０の厚さの１／１０程度である。保護膜１４で覆われていないバスバー２８上には、金属膜１６が設けられている。
１組の櫛型電極２２は、互いの電極指２４とダミー電極指２６とが向かい合って配置されている。これにより、複数の電極指２４の先端と複数のダミー電極指２６の先端との間に複数の隙間３０が形成されている。ＩＤＴ２０を覆う保護膜１４は、隙間３０にも埋め込まれている。保護膜１４上に、複数の隙間３０それぞれを覆うと共に、電極指２４が延在する第１方向で隙間３０の両側に位置する電極指２４及びダミー電極指２６の一部と重なる複数の付加膜１８が設けられている。付加膜１８は、第１方向に交差する第２方向で隙間３０の側方に位置する電極指２４とは重なっていない。付加膜１８は、例えば酸化タンタル、酸化アルミニウム、酸化シリコン、窒化シリコン、窒化アルミニウム、炭化シリコン、酸化チタン、シリコン、及びダイヤモンドのいずれかを含む膜又はチタン（Ｔｉ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、ルテニウム（Ｒｕ）、及びモリブデン（Ｍｏ）等の金属を含む金属膜を用いることができる。なお、図１（ａ）では、付加膜１８が矩形形状をしている場合を例に示しているが、円形形状、楕円形形状等、矩形形状以外の場合であってもよい。
次に、実施例１に係る弾性表面波デバイスの製造方法について説明する。図２（ａ）から図３（ｃ）は、実施例１に係る弾性表面波デバイスの製造方法を示す断面図である。図２（ａ）のように、圧電基板１０上に金属膜を堆積した後、例えば露光技術及びエッチング技術を用いて金属膜を加工し、電極指２４、ダミー電極指２６、及びバスバー２８を有する１組の櫛型電極２２からなるＩＤＴ２０と反射器１２とを形成する。電極指２４の先端とダミー電極指２６の先端との間には隙間３０が形成される。
図２（ｂ）のように、例えばスパッタ法を用いて、保護膜１４を全面堆積する。図２（ｃ）のように、例えば露光技術及びエッチング技術を用いて、金属膜１６を形成すべき領域の保護膜１４を除去する。図２（ｄ）のように、レジスト膜３２を全面に形成した後、付加膜１８を形成すべき領域のレジスト膜３２を除去して、開口を形成する。
図３（ａ）のように、例えばスパッタ法を用いて、付加膜１８を全面堆積する。図３（ｂ）のように、レジスト膜３２をリフトオフによって除去して、付加膜１８をパターニングする。付加膜１８をリソグラフィー技術に基づく工程により形成できるため、付加膜１８と隙間３０とを例えば０．１μｍ以下の精度で位置合せすることができる。よって、第１方向で隙間３０の両側に位置する電極指２４及びダミー電極指２６に対する付加膜１８の被覆量を管理値内に制御することができる。また、第１方向で隙間３０の両側に位置する電極指２４及びダミー電極指２６の側面から第２方向への付加膜１８のはみ出し量を管理値内に制御することができる。図３（ｃ）のように、例えば蒸着法及びリフトオフ法を用いて、バスバー２８上に金属膜１６を形成する。以上のような工程を含んで、実施例１に係る弾性表面波デバイスを製造することができる。
次に、発明者が行った実験について説明する。発明者は、実施例１の弾性表面波デバイスを作製し、アドミタンス特性、放射コンダクタンス特性、及びＱ特性の測定を行った。作製した弾性表面波デバイスの具体的構成を表１に示す。
表１のように、圧電基板１０に、４２°Ｙカットのタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）基板を用いた。ＩＤＴ２０及び反射器１２に、厚さ１８０ｎｍのアルミニウム（Ａｌ）膜を用いた。保護膜１４に、厚さ２０ｎｍの酸化シリコン（ＳｉＯ２）膜を用い、付加膜１８に、厚さ７０ｎｍの酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）膜を用いた。
また、１組の櫛型電極２２で励振される弾性波の波長λを２μｍとした。ＩＤＴ２０の電極指２４の対数を１１６対とし、反射器１２の電極指の本数を４０本とした。電極指２４及びダミー電極指２６のデューティ比を５０％とした。第１方向で隙間３０の両側に位置する電極指２４の先端とダミー電極指２６の先端との間隔を０．１７５λ（λは弾性波の波長、以下同様）とした。ダミー電極指２６の長さを２．０λとした。
第１方向で隙間３０の両側に位置する電極指２４及びダミー電極指２６に対する付加膜１８の被覆量を、電極指２４の先端及びダミー電極指２６の先端から０．１λとした。第１方向で隙間３０の両側に位置する電極指２４及びダミー電極指２６の側面から第２方向への付加膜１８のはみ出し量を０λとした。なお、図４のように、第１方向で隙間３０の両側に位置する電極指２４及びダミー電極指２６に対する、電極指２４の先端及びダミー電極指２６の先端からの付加膜１８の被覆量をオーバーラップ長Ｙと称すこととする。また、第１方向で隙間３０の両側に位置する電極指２４及びダミー電極指２６の側面から第２方向への付加膜１８のはみ出し量をオーバーラップ長Ｘと称すこととする。
図５は、実施例１の弾性表面波デバイスのアドミタンス特性と放射コンダクタンス特性の測定結果を示す図である。実施例１の測定結果を実線で示している。また、比較のために、付加膜１８が設けられていない点以外は同じ構成をした比較例１の弾性表面波デバイスに対しても測定を行い、測定結果を点線で示している。図５のように、実施例１と比較例１とで、アドミタンス特性はほとんど変わらない結果であった。一方、放射コンダクタンス特性については、実施例１は、比較例１に比べて、共振周波数ｆｒから反共振周波数ｆａにかけて低下する結果となった。
図６は、実施例１の弾性表面波デバイスのＱ特性の測定結果を示す図である。図６のように、実施例１は、比較例１に比べて、共振周波数ｆｒと反共振周波数ｆａとの間におけるＱ値が改善された結果となった。例えば、比較例１では、共振周波数ｆｒ近傍でＱ値が小さくなることが生じていたのに対し、実施例１では、このようなことが生じない結果となった。
図５及び図６の結果から、付加膜１８を設けることで、弾性波を閉じ込める効果が得られ、その結果、共振周波数ｆｒから反共振周波数ｆａにかけて、放射コンダクタンスの低下とＱ値の改善とが得られることが分かった。
次に、発明者は、電極指２４及びダミー電極指２６のデューティ比が異なった場合に、付加膜１８を設けることによるＱ特性の改善効果に変化が生じるかを調べる実験を行った。まず、発明者は、オーバーラップ長Ｘを０λとし、オーバーラップ長Ｙを０．１λ、０．２λとした実施例１の弾性表面波デバイスを、電極指２４及びダミー電極指２６のデューティ比を３０％、４０％、５０％、６０％として作製した。なお、その他の構成は表１と同じ構成とした。
図７（ａ）から図８（ｂ）は、デューティ比が異なる場合での実施例１の弾性表面波デバイスのＱ特性の測定結果を示す図である。図７（ａ）はデューティ比が３０％の測定結果、図７（ｂ）は４０％の測定結果、図８（ａ）は５０％の測定結果、図８（ｂ）は６０％の測定結果を示している。オーバーラップ長Ｙが０．１λの測定結果を実線で、０．２λの測定結果を破線で示している。また、比較のために、付加膜１８が設けられていない点以外は同じ構成とした比較例１の弾性表面波デバイスに対しても測定を行い、測定結果を点線で示している。図７（ａ）から図８（ｂ）のように、デューティ比が異なる場合でも、付加膜１８によるＱ値の改善効果が得られることが分かる。
次に、発明者は、オーバーラップ長Ｘをデューティ比が３０％では０．１μｍ、４０％では０．０５μｍ、５０％では０μｍ、６０％では−０．０５μｍとし、オーバーラップ長Ｙを０．１λとした実施例１の弾性表面波デバイスを作製し、Ｑ値と電気機械結合係数とを測定した。なお、その他の構成は表１と同じ構成とした。
図９は、デューティ比が異なる場合での実施例１の弾性表面波デバイスのＱ値及び電気機械結合係数の測定結果を示す図である。比較のために、図７（ａ）から図８（ｂ）に示した比較例１の弾性表面波デバイスの測定結果も示している。図９では、デューティ比が３０％、４０％、５０％、６０％それぞれにおけるＱ値及び電気機械結合係数Ｋ２の最大値を示している。Ｑ値の測定結果を太線で示し、電気機械結合係数Ｋ２の測定結果を細線で示している。また、デューティ比が３０％、４０％、５０％、６０％での測定結果をそれぞれ、実線、破線、一点鎖線、二点鎖線で示している。図９のように、デューティ比が異なる場合でも、付加膜１８を設けることで、電気機械結合係数Ｋ２はほとんど変化せずに、Ｑ値が改善することが分かる。
ここで、比較例２の弾性表面波デバイスに対して行ったＱ特性のシミュレーションについて説明する。図１０は、比較例２に係る弾性表面波デバイスを示す上面図である。図１０のように、比較例２の弾性表面波デバイスでは、付加膜４８が、複数の隙間３０をまとめて覆うと共に、隙間３０からバスバー２８全体を覆って設けられている。このような比較例２の弾性表面波デバイスに対して、付加膜４８を厚さ６０ｎｍのＡｌ２Ｏ３膜としてＱ特性のシミュレーションを行った。
図１１は、比較例２の弾性表面波デバイスのＱ特性のシミュレーション結果を示す図である。比較例２のシミュレーション結果を一点鎖線で示している。また、比較のために、付加膜が設けられていない点以外は比較例２と同じ構成をした比較例３の弾性表面波デバイスのシミュレーション結果を点線で示している。図１１のように、共振周波数ｆｒから反共振周波数ｆａにかけて、比較例２は、比較例３に対して、Ｑ値が小さくなる結果となった。このことから、比較例２のように、隙間３０からバスバー２８全体を覆う付加膜４８を設けてもＱ値の改善効果は得られ難いことが分かる。
図１１の結果から、図１（ａ）及び図１（ｂ）のように、複数の隙間３０それぞれに付加膜１８を設けるのが好ましいことが分かる。このような付加膜１８は、形成容易性と薄膜化の観点から、図２（ａ）から図３（ｃ）で説明したように、リソグラフィー技術を用いて形成することが好ましい。この場合に、隙間３０の大きさや露光での位置合わせ精度等から、付加膜１８は電極指２４及びダミー電極指２６の一部と重なる場合が形成し易い。ここで、図１１の結果を踏まえると、付加膜１８が大きくなるほどＱ値の改善効果が弱まることが考えられる。そこで、発明者は、オーバーラップ長Ｘ、ＹとＱ特性との関係を調べるシミュレーションを行った。
まず、付加膜１８を厚さ６０ｎｍのＡｌ２Ｏ３膜とし、付加膜１８のオーバーラップ長Ｘを０λ、オーバーラップ長Ｙを０．１λ、０．２λ、０．３λ、０．５λ、１．０λとし、その他は図１１における比較例２と同じ構成とした実施例１の弾性表面波デバイスに対してＱ特性のシミュレーションを行った。図１２は、オーバーラップ長Ｙを異ならせた実施例１の弾性表面波デバイスのＱ値のシミュレーション結果を示す図である。実施例１のシミュレーション結果を黒丸で示し、上記の比較例３のシミュレーション結果を破線で示している。なお、実線は、実施例１のシミュレーション結果の近似直線を示している。また、図１２では、共振周波数ｆｒ付近におけるＱ値を示している。
図１２のように、オーバーラップ長Ｙが長くなると、共振周波数ｆｒ付近におけるＱ値は低下する傾向にあることが分かる。また、オーバーラップ長Ｙが１．０λ以下の場合では、共振周波数ｆｒ付近におけるＱ値が改善されることが分かる。このことから、オーバーラップ長Ｙは、例えば１．０λ以下の場合が好ましいことが分かる。
次に、付加膜１８を厚さ６０ｎｍのＡｌ２Ｏ３膜とし、付加膜１８のオーバーラップ長Ｙを０．１λ、オーバーラップ長Ｘを０λ、０．０２５λ、０．３７λとし、その他は図１１における比較例２と同じ構成とした実施例１の弾性表面波デバイスに対してＱ特性のシミュレーションを行った。図１３は、オーバーラップ長Ｘを異ならせた実施例１の弾性表面波デバイスのＱ値のシミュレーション結果を示す図である。実施例１のシミュレーション結果を黒丸で示し、上記の比較例３のシミュレーション結果を破線で示している。なお、実線は、実施例１のシミュレーション結果の近似直線を示している。また、図１３では、共振周波数ｆｒ付近におけるＱ値を示している。
図１３のように、オーバーラップ長Ｘが長くなると、共振周波数ｆｒ付近におけるＱ値は低下する傾向にあることが分かる。また、オーバーラップ長Ｘが０．５λ以下の場合では、共振周波数ｆｒ付近におけるＱ値が改善されることが分かる。このことから、オーバーラップ長Ｘは、例えば０．５λ以下の場合が好ましいことが分かる。なお、本シミュレーションの構造では、オーバーラップ長Ｘが０．５λとは、第２方向で隣接する付加膜１８同士が繋がり帯状になる場合である。
図１４（ａ）から図１４（ｆ）は、実施例１の変形例１から変形例６に係る弾性表面波デバイスを示す上面図である。なお、図１４（ａ）から図１４（ｆ）では、図の簡略化のために、弾性表面波デバイスの一部のみを図示している。図１４（ａ）の実施例１の変形例１のように、付加膜１８は、第２方向で隙間３０の側方に位置する電極指２４と重なって設けられてもよい。図１４（ｂ）の実施例１の変形例２のように、付加膜１８は、第１方向で隙間３０に隣接する電極指２４と隙間３０との境界に接し且つダミー電極指２６と重なって設けられてもよい。図１４（ｃ）の実施例１の変形例３のように、付加膜１８は、第１方向で隙間３０に隣接する電極指２４と間隔を有し且つダミー電極指２６と重なって設けられてもよい。図１４（ｄ）の実施例１の変形例４のように、付加膜１８は、第１方向で隙間３０に隣接するダミー電極指２６と隙間３０との境界に接し且つ電極指２４と重なって設けられてもよい。図１４（ｅ）の実施例１の変形例５のように、付加膜１８は、第１方向で隙間３０に隣接するダミー電極指２６と間隔を有し且つ電極指２４と重なって設けられてもよい。図１４（ｆ）の実施例１の変形例６のように、付加膜１８は、第１方向で隙間３０の両側に位置する電極指２４及びダミー電極指２６に重なると共に、電極指２４及びダミー電極指２６の側面から第２方向にはみ出して設けられてもよい。
以上のように、実施例１及び実施例１の変形例によれば、複数の隙間３０に、隙間３０の少なくとも一部を覆うと共に、第１方向で隙間３０の両側に位置する電極指２４及びダミー電極指２６並びに第２方向で隙間３０の側方に位置する電極指２４の少なくとも一つと重なる複数の付加膜１８が設けられている。これにより、図５及び図６のように、弾性波エネルギーの漏れを抑制することができ、共振周波数ｆｒから反共振周波数ｆａにかけて、放射コンダクタンスを低下させ、Ｑ値を向上させることができる。したがって、このような弾性表面波デバイスをフィルタに用いることで、挿入損失を改善できることが分かる。
また、付加膜１８が、第１方向で隙間３０の両側に位置する電極指２４及びダミー電極指２６並びに第２方向で隙間３０の側方に位置する電極指２４の少なくとも一つと重なることで、付加膜１８を形成する際の位置合せ精度が緩和され、付加膜１８の形成を容易にできる。さらに、付加膜１８を隙間３０に設けることで、付加膜１８の電極指２４等に対する被覆量を抑えることができ、電気機械結合係数の劣化及び周波数ずれを抑制することができる。
上述したように付加膜１８が大きくなるとＱ値の改善効果が小さくなることから、図１（ａ）のように、付加膜１８は、第１方向で隙間３０の両側に位置する電極指２４及びダミー電極指２６の少なくとも一方と重なり、第２方向で隙間３０の側方に位置する電極指２４とは重ならないことが好ましい。
図１２で説明したように、Ｑ値を向上させる観点から、オーバーラップ長Ｙは１．０λ以下の場合が好ましい。つまり、付加膜１８は、第１方向で隙間３０の両側に位置する電極指２４の先端及びダミー電極指２６の先端から１．０λ以下の範囲内で電極指２４及びダミー電極指２６の少なくとも一方と重なることが好ましい。また、オーバーラップ長Ｙが長くなるとＱ値は低下する傾向にあることから、オーバーラップ長Ｙは、０．５λ以下の場合がより好ましく、０．３λの場合がさらに好ましい。
図１３で説明したように、Ｑ値を向上させる観点から、オーバーラップ長Ｘは０．５λ以下の場合が好ましい。つまり、第１方向で隙間３０の両側に位置する電極指２４及びダミー電極指２６の側面からの付加膜１８の第２方向への突出量は０．５λ以下の場合が好ましい。また、オーバーラップ長Ｘが長くなるとＱ値は低下する傾向にあることから、オーバーラップ長Ｘは、０．２λ以下の場合がより好ましく、０．１λ以下の場合がさらに好ましい。
図１５は、実施例２に係る弾性表面波デバイスを示す上面図である。なお、図１５においても、実施例１と同様に、保護膜を透視して図示している。図１５のように、１組の櫛型電極のうちの一方の櫛型電極２２ａにおける電極指２４ａ及び２４ｂの長さは同じではなく、互いに異なっている。同様に、１組の櫛型電極のうちの他方の櫛型電極２２ｂにおける電極指２４ｃ及び２４ｄの長さは同じではなく、互いに異なっている。櫛型電極２２ａは、長さが異なる電極指２４ａ及び２４ｂが繰り返し設けられており、櫛型電極２２ｂは、長さが異なる電極指２４ｃ及び２４ｄが繰り返し設けられている。これに伴い、櫛形電極２２ａにおけるダミー電極指２６ａ及び２６ｂの長さも互いに異なり、櫛形電極２２ｂにおけるダミー電極指２６ｃ及び２６ｄの長さも互いに異なっている。これにより、隙間３０ａ及び３０ｂの第１方向の位置が互いに異なり、隙間３０ｃ及び３０ｄの第１方向の位置が互いに異なっている。その他の構成は、実施例１の図１（ａ）と同じであるため説明を省略する。
実施例２のように、隙間３０ａ及び３０ｂの第１方向の位置が異なる場合でもよく、隙間３０ｃ及び３０ｄの第１方向の位置が異なる場合でもよい。この場合でも、複数の隙間に、隙間の少なくとも一部を覆うと共に、第１方向で隙間の両側に位置する電極指及びダミー電極指並びに第２方向で隙間の側方に位置する電極指の少なくとも一つと重なる付加膜を設ける。これにより、放射コンダクタンスを低下させ、Ｑ値を向上させることができる。したがって、実施例２の弾性表面波デバイスをフィルタに用いても、挿入損失を改善することができる。
実施例３は、ダミー電極指２６が設けられていない場合の例である。図１６（ａ）は、実施例３に係る弾性表面波デバイスを示す上面図、図１６（ｂ）は、図１６（ａ）のＡ−Ａ間の断面図である。なお、図１６（ａ）においては、保護膜を透視して図示している。図１６（ａ）及び図１６（ｂ）のように、電極指２４の間にダミー電極指２６が設けられてなく、１組の櫛型電極２２は、互いの電極指２４とバスバー２８とが向かい合って配置されている。これにより、複数の電極指２４の先端とバスバー２８の前記電極指２４の先端に相対する端との間に複数の隙間３０が設けられている。複数の隙間３０に、隙間３０を覆うと共に、第１方向で隙間３０の両側に位置する電極指２４及びバスバー２８の一部と重なる複数の付加膜１８が設けられている。その他の構成は、実施例１の図１（ａ）及び図１（ｂ）と同じであるため説明を省略する。
実施例３のように、ダミー電極指２６が設けられていない場合でも、複数の隙間３０に、隙間３０の少なくとも一部を覆うと共に、第１方向で隙間３０の両側に位置する電極指２４及びバスバー２８並びに第２方向で隙間３０の側方に位置する電極指２４の少なくとも一つと重なる複数の付加膜１８を設ける。これにより、放射コンダクタンスを低下させ、Ｑ値を向上させることができる。したがって、実施例３の弾性表面波デバイスをフィルタに用いても、挿入損失を改善することができる。また、付加膜１８の形成を容易にでき、電気機械結合係数の劣化及び周波数ずれの抑制もできる。なお、実施例３においても、付加膜１８は、隙間３０に対して、実施例１の図１４（ａ）から図１４（ｆ）と同様な方法で被覆することができる。
実施例３においても、実施例１と同様に、付加膜１８は、第１方向で隙間３０の両側に位置する電極指２４及びバスバー２８の少なくとも一方と重なり、第２方向で隙間３０の側方に位置する電極指２４とは重ならないことが好ましい。また、付加膜１８は、第１方向で隙間３０の両側に位置する電極指２４の先端及びバスバー２８の端から１．０λ以下の範囲内で電極指２４及びバスバー２８の少なくとも一方と重なることが好ましく、０．５λ以下の範囲内で重なることがより好ましく、０．３λ以下の範囲内で重なることがさらに好ましい。さらに、第１方向で隙間３０に隣接する電極指２４の側面からの付加膜１８の第２方向への突出量は０．５λ以下の場合が好ましく、０．２λ以下の場合がより好ましく、０．１λ以下の場合がさらに好ましい。
実施例１から実施例３において、付加膜１８は、弾性波エネルギーの漏れを抑制する観点から、複数の隙間３０の全てに設けられている場合が好ましいが、複数の隙間３０のうちの一部に設けられていない場合であってもよい。
実施例４は、実施例１の弾性表面波デバイスをフィルタに用いた例である。図１７は、実施例４に係るラダー型フィルタを示す回路図である。図１７のように、実施例４のラダー型フィルタは、入力端子Ｔｉｎと出力端子Ｔｏｕｔとの間に直列に接続された複数の直列共振器Ｓ１〜Ｓ４と、並列に接続された複数の並列共振器Ｐ１、Ｐ２と、を備える。直列共振器Ｓ１〜Ｓ４及び並列共振器Ｐ１、Ｐ２の少なくとも１つを実施例１の弾性表面波デバイスとすることができるが、実施例４では、直列共振器Ｓ１〜Ｓ４及び並列共振器Ｐ１、Ｐ２の全てに、実施例１の弾性表面波デバイスを用いた場合を例に説明する。
次に、発明者が行った実験について説明する。発明者は、実施例４のラダー型フィルタとして、以下の構成をしたラダー型フィルタを作製した。即ち、表１の構成をした弾性表面波デバイスを直列共振器Ｓ１〜Ｓ４に用い、ＩＤＴ２０の電極指２４の対数を８０対とした点以外は表１の構成をした弾性表面波デバイスを並列共振器Ｐ１、Ｐ２に用いた。そして、作製したラダー型フィルタの通過特性及び反射特性を測定した。また、比較のために、付加膜１８が設けられていない点以外は上述した直列共振器Ｓ１〜Ｓ４及び並列共振器Ｐ１、Ｐ２に用いた弾性表面波デバイスと同じ構成をした弾性表面波デバイスを直列共振器Ｓ１〜Ｓ４及び並列共振器Ｐ１、Ｐ２に用いた比較例４のラダー型フィルタに対しても同様の測定を行った。
図１８（ａ）は、実施例４のラダー型フィルタの通過特性及び反射特性の測定結果を示す図、図１８（ｂ）は、図１８（ａ）の通過帯域における通過特性を拡大した図である。実施例４の測定結果を実線で示し、比較例４の測定結果を点線で示している。なお、図１８（ｂ）においては、リターンロスも挿入損失に影響を及ぼすことから、リターンロスを０（即ち、リターンロスの影響なし）とした通過特性を示している。図１８（ａ）のように、実施例４と比較例４とは、おおよそ同じ様な特性となっているため、付加膜１８を設けた弾性表面波デバイスを用いることによる特性変化は小さいことが分かる。また、図１８（ｂ）のように、実施例４は、比較例４に対して、通過帯域における挿入損失が改善していることから、付加膜１８を設けた弾性表面波デバイスを用いることで、挿入損失を改善できることが分かる。
このように、付加膜１８を備えた実施例１の弾性表面波デバイスをフィルタに用いることで、挿入損失を改善する効果が得られる。また、付加膜１８を設けても、共振器の電気機械結合係数はあまり低下しないため、通過帯域及び通過帯域外の抑圧特性もほぼ同一特性に維持される。これより、付加膜１８を設けていない状態で既に設計完了した構造に対して、設計変更することなしにただ付加膜１８を設けるだけで挿入損失を改善する効果が得られる。なお、実施例４では、直列共振器Ｓ１〜Ｓ４及び並列共振器Ｐ１、Ｐ２の全てに実施例１の弾性表面波デバイスを用いた場合を例に説明したが、直列共振器Ｓ１〜Ｓ４及び並列共振器Ｐ１、Ｐ２の少なくとも１つに実施例１、実施例１の変形例、実施例２、及び実施例３の弾性表面波デバイスを用いてもよい。また、実施例４では、ラダー型フィルタの場合を例に示したが、ラダー型フィルタに限らず、隙間３０を有する構造の多重モード型フィルタ等、その他のフィルタの場合でもよい。
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
１０ 圧電基板
１２ 反射器
１４ 保護膜
１６ 金属膜
１８、１８ａ 付加膜
２０ ＩＤＴ
２２ 櫛型電極
２４ 電極指
２６ ダミー電極指
２８ バスバー
３０、３０ａ 隙間
４８ 付加膜
Ｓ１〜Ｓ４ 直列共振器
Ｐ１、Ｐ２ 並列共振器
１２ 反射器
１４ 保護膜
１６ 金属膜
１８、１８ａ 付加膜
２０ ＩＤＴ
２２ 櫛型電極
２４ 電極指
２６ ダミー電極指
２８ バスバー
３０、３０ａ 隙間
４８ 付加膜
Ｓ１〜Ｓ４ 直列共振器
Ｐ１、Ｐ２ 並列共振器
Claims (9)
- 圧電基板上に設けられ、それぞれ複数の電極指と複数のダミー電極指とを含み、互いの前記電極指と前記ダミー電極指とが向かい合って配置された１組の櫛型電極と、
複数の前記電極指の先端と複数の前記ダミー電極指の先端との間の複数の隙間に、前記隙間の少なくとも一部を覆うと共に、前記電極指が延在する第１方向で前記隙間の両側に位置する前記電極指及び前記ダミー電極指並びに前記第１方向に交差する第２方向で前記隙間の側方に位置する前記電極指の少なくとも一つと重なって設けられた複数の付加膜と、を備えることを特徴とする弾性表面波デバイス。 - 前記付加膜は、前記第１方向で前記隙間の両側に位置する前記電極指及び前記ダミー電極指の少なくとも一方と重なり、前記第２方向で前記隙間の側方に位置する前記電極指とは重ならないことを特徴とする請求項１記載の弾性表面波デバイス。
- 前記付加膜は、前記１組の櫛型電極で励振される弾性波の波長をλとした場合に、前記第１方向で前記隙間の両側に位置する前記電極指の先端及び前記ダミー電極指の先端から１．０λ以下の範囲内で前記電極指及び前記ダミー電極指の少なくとも一方と重なることを特徴とする請求項１または２記載の弾性表面波デバイス。
- 圧電基板上に設けられ、それぞれ複数の電極指と複数の前記電極指が接続されるバスバーとを含み、互いの前記電極指と前記バスバーとが向かい合って配置された１組の櫛型電極と、
複数の前記電極指の先端と前記バスバーの前記電極指の先端に相対する端との間の複数の隙間に、前記隙間の少なくとも一部を覆うと共に、前記電極指が延在する第１方向で前記隙間の両側に位置する前記電極指及び前記バスバー並びに前記第１方向に交差する第２方向で前記隙間の側方に位置する前記電極指の少なくとも一つと重なって設けられた複数の付加膜と、を備えることを特徴とする弾性表面波デバイス。 - 前記付加膜は、前記第１方向で前記隙間の両側に位置する前記電極指及び前記バスバーの少なくとも一方と重なり、前記第２方向で前記隙間の側方に位置する前記電極指とは重ならないことを特徴とする請求項４記載の弾性表面波デバイス。
- 前記付加膜は、前記１組の櫛型電極で励振される弾性波の波長をλとした場合に、前記第１方向で前記隙間の両側に位置する前記電極指の先端及び前記バスバーの前記端から１．０λ以下の範囲内で前記電極指及び前記バスバーの少なくとも一方と重なることを特徴とする請求項４または５記載の弾性表面波デバイス。
- 前記１組の櫛型電極を覆う保護膜を備え、
前記付加膜は、前記保護膜上に設けられていることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項記載の弾性表面波デバイス。 - 前記付加膜は、酸化タンタル、酸化アルミニウム、酸化シリコン、窒化シリコン、窒化アルミニウム、炭化シリコン、酸化チタン、シリコン、及びダイヤモンドのいずれかを含む膜又は金属膜からなることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項記載の弾性表面波デバイス。
- 請求項１から８のいずれか一項記載の弾性表面波デバイスを含むことを特徴とするフィルタ。
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