JP2020088459A - 弾性表面波素子 - Google Patents

Abstract

【課題】ピストンモードの励振が可能な小型の弾性表面波素子を提供する。【解決手段】弾性表面波素子は、圧電基板１１と、その上面に形成された一対のバスバー２ａ、２ｂと、これらバスバー２ａ、２ｂから櫛歯状に伸び出す複数の電極指３ａ、３ｂとが設けられた一対のＩＤＴ電極とを備える。電極指３ａ、３ｂの交差領域ＺＡＢの端部側のエッジ領域ＥＢでの弾性表面波の伝播速度は、交差領域ＺＡＢでの弾性表面波の伝播速度より低速であると共に、交差領域ＺＡＢにおける弾性表面波の伝播速度よりも、バスバー２ａ、２ｂが設けられたバスバー領域ＳＢにおける弾性表面波の伝播速度が高速となっている。【選択図】図２

Description

本発明は周波数信号を弾性表面波に変換する弾性表面波素子に関する。

Ｑ値が高くスプリアスの少ない弾性表面波素子として、ピストンモードで動作するものが開発されている（例えば特許文献１、２）。ピストンモードは、弾性表面波（ＳＡＷ：Surface Acoustic Wave）の振動モードの１つであり、後述の図１（ｃ）に示すように、励振領域ではＳＡＷの振幅がほぼ一定である一方、その外部側の領域にて急激に振幅が減少する振幅分布を示す。

ＳＡＷの励振にあたっては、バスバーに多数の電極指を接続した櫛歯電極が用いられる。弾性表面波素子（ＳＡＷ素子）は、電極指の並び方向に見て、電極指が交差するように２つの櫛歯電極を対向して配置したＩＤＴ（Interdigital Transducer）電極が設けられる。一方の櫛歯電極に所定の周波数を有する周波数信号を入力することによりＳＡＷが励振され、他方の櫛歯電極へと伝播する。

特許文献１、２に記載の技術は、対向して配置された２つのバスバー間の領域について、バスバーが伸びる方向に沿って中央の領域、その両脇の２領域、さらに両脇の２領域の５つ（特許文献１：中央領域、エッジ領域、ギャップ領域、特許文献２：中央励起領域、内縁領域、外縁領域）に分けている。そして、中央の両脇の領域に位置する電極指（特許文献１は「電極部」と記載）の幅を大きくしたり、狭くしたりすることなどによりピストンモードを得ている。また、特許文献１では、ギャップ領域のギャップ長寸法を１〜３音響波長程度確保する必要がある旨が記載されている。

しかしながらこれらの手法は、通常のＩＤＴ電極に比べギャップ長の寸法（特許文献１のギャップ領域や特許文献２の外縁領域の寸法）が長くなるため、素子（特許文献１：音響波装置、特許文献２：電気音響変換器）が大型化してしまう問題がある。

特許第５２２１６１６号公報 特許第５５０３０２０号公報

本発明はこのような事情の下になされたものであり、ピストンモードの励振が可能な小型の弾性表面波素子を提供する。

本弾性表面波素子は、圧電基板と、
前記圧電基板上に形成された一対のバスバーと、これらバスバーの各々から対向するバスバーに向かって互いに櫛歯状に伸び出す複数の電極指と、を備え、これら複数の電極指の並び方向に沿って見たとき、一方のバスバーに接続された電極指と、他方のバスバーに接続された電極指とが交差する領域である交差領域が形成された一対のＩＤＴ電極と、を備え、
前記交差領域の端部側の領域であって、前記複数の電極指の先端部を含む領域をエッジ領域と呼ぶとき、前記エッジ領域での弾性表面波の伝播速度が、前記交差領域での弾性表面波の伝播速度より低速であることと、
前記交差領域における弾性表面波の伝播速度よりも、前記バスバーが設けられた領域であるバスバー領域における弾性表面波の伝播速度が高速であることと、を特徴とする。

上述の弾性表面波素子は、以下の構成を備えていてもよい。
（ａ）前記エッジ領域には、前記交差領域よりも弾性表面波の伝搬速度を低下させるための伝搬速度調節膜が形成されていること。または、前記エッジ領域内に位置する電極指には、前記交差領域よりも弾性表面波の伝搬速度を低下させるための拡幅部が形成されていること。
（ｂ）前記交差領域よりもバスバー領域における弾性表面波の伝播速度を高速にするため、前記電極指を構成する金属膜の厚さよりも、前記バスバーを構成する金属膜の厚さが薄いこと。
（ｃ）前記交差領域よりもバスバー領域における弾性表面波の伝播速度を高速にするため、前記電極指を構成する金属膜の密度よりも、前記バスバーを構成する金属膜の密度が小さいこと。
（ｄ）前記ＩＤＴ電極よりも上層側には、前記圧電基板の温度−周波数特性とは反対の方向に周波数が変化する温度−周波数特性を有する誘電体膜が形成されていること。
（ｅ）前記交差領域よりもバスバー領域における弾性表面波の伝播速度を高速にするため、電極指が配置された電極指領域に形成された誘電体膜の厚さよりも、前記バスバー領域に形成された誘電体膜の厚さが薄いこと。または、前記交差領域よりもバスバー領域における弾性表面波の伝播速度を高速にするため、電極指が配置された電極指領域には誘電体膜が形成され、前記バスバー領域には誘電体膜が形成されていないこと。
（ｆ）前記交差領域よりもバスバー領域における弾性表面波の伝播速度を高速にするため、電極指が配置された電極指領域に形成された誘電体膜よりも、前記バスバー領域に形成された誘電体膜の方が、弾性表面波の伝播速度が速い誘電体により構成されていること。
（ｇ）（ｄ）〜（ｆ）において、前記圧電基板は、ＬｉＮｂＯ_３またはＬｉＴａＯ_３であり、前記誘電体膜は酸化ケイ素、酸窒化ケイ素またはフッ素ドープ酸化ケイ素であること。

（ｈ）前記一対のバスバーの各々について、一方のバスバーに接続された複数の電極指の先端部と、他方のバスバーとの間に、これらの先端部から離れて、他方のバスバーから伸び出す複数のダミー電極が形成されていること。前記ダミー電極が形成されている領域であるダミー領域には、前記弾性表面波の伝播速度を低下させるための伝播速度調節膜が形成されていること。
（ｉ）隣り合って配置された電極指の中心線間の距離ｄに対し、当該電極指の延伸方向に沿って見た前記交差領域の端部とバスバーとの間幅が０．１ｄ〜２ｄの範囲内であること。
（ｊ）弾性表面波素子に耐候性を持たせるため、あるいは周波数調整を行うために、当該弾性表面波素子の最上層に形成された上層膜を備えたこと。前記上層膜は窒化ケイ素であること。

本発明によれば、エッジ領域での弾性表面波の伝播速度を、交差領域での弾性表面波の伝播速度より低速とし、一対のＩＤＴ電極の電極指が交差する交差領域における弾性表面波の伝播速度よりも、バスバーが設けられたバスバー領域における弾性表面波の伝播速度を高速としているので、従来のＩＤＴ電極に長いギャップ長寸法を設けなくとも、ピストンモードの弾性表面波を励振することができる。

ピストンモードを励振するための基本構成を示す説明図である。 第１の実施の形態に係るＳＡＷ素子の構成図である。 第２の実施の形態に係るＳＡＷ素子の構成図である。 第３の実施の形態に係るＳＡＷ素子の構成図である。 第１の変形例に係るＳＡＷ素子の構成図である。 第２の変形例に係るＳＡＷ素子の構成図である。 第３の変形例に係るＳＡＷ素子の構成図である。 第４の変形例に係るＳＡＷ素子の構成図である。 比較例のＳＡＷ素子の構成図である。 実施例のＳＡＷ素子に係る周波数−アドミタンス特性図である。 比較例のＳＡＷ素子に係る周波数−アドミタンス特性図である。

はじめに、図１を参照しながら、本実施の形態に係る弾性表面波素子（ＳＡＷ素子）にて、ピストンモードのＳＡＷを励振させるための基本構成について説明する。
図１（ａ）はＳＡＷ素子を模式的に示した拡大平面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）中に示すＹ軸方向に沿って見たＳＡＷの伝播速度の分布図、図１（ｃ）は、同方向に沿って見たＳＡＷの振幅の分布図である。

本例のＳＡＷ素子は、ＳＡＷを励振させる矩形状の圧電基板１１上に形成されたＩＤＴ電極を備える。以下の説明では、矩形状の圧電基板１１の長辺に沿った方向を縦方向（図１（ａ）中のＸ方向）、短辺に沿った方向を横方向（同図中のＹ方向）ともいう。

ＩＤＴ電極は、例えば圧電基板１１の各長辺に沿って縦方向に伸びるように設けられ、各々信号ポート１２ａ、１２ｂに接続された２本のバスバー２ａ、２ｂと、各バスバー２ａ、２ｂから横方向に向けて伸びるように形成された多数本の電極指３ａ、３ｂとを備えている。

圧電基板１１を構成する圧電材料としては、例えばニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３）やタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ_３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、スカンジウム（Ｓｃ）ドープ窒化アルミニウムなどを用いる場合を例示することができる。
また、本実施の形態に係る圧電基板１１には、（ｉ）非圧電体材料からなる基板の表面に、圧電薄膜を形成したものや（ｉｉ）非圧電材料と圧電材料とを積層した積層基板が含まれる。（ｉ）としては、非圧電材料であるサファイア基板の表面に、窒化アルミニウムの圧電薄膜を形成する場合が例示できる。また、（ｉｉ）としては、非圧電材料であるシリコン基板と圧電材料であるＬｉＴａＯ_３基板とを積層した積層基板を例示できる。

圧電材料としてＬｉＮｂＯ_３を用いる場合、オイラー角(φ，θ，ψ)表記におけるＬｉＮｂＯ_３のカット角はφ、ψ＝０±１０°、θ＝３８±１０°であるもの、またはφ、ψ＝０±１０°、θ=-８５±１５°であるもの、またはφ、ψ＝０±１０°、θ＝１３１±１５°または、φ＝０±１０°、θ=-９０±１０°、ψ=−９０±１０°であるものを例示できる。
圧電材料としてＬｉＴａＯ_３を用いる場合、オイラー角(φ，θ，ψ)表記におけるＬｉＴａＯ_３のカット角はφ、ψ＝０±１０°、θ＝１３２±１５°であるもの、またはφ、ψ＝０±１０°、θ=-９０±１５°であるものを例示できる。

図１（ａ）に示すように、一方のバスバー２ａに接続された電極指３ａは、対向する位置に配置されたバスバー２ｂ側へ向けて伸び出すように設けられている。また他方のバスバー２ｂに接続された電極指３ｂは、前記一方のバスバー２ａへ向けて伸び出すように設けられている。そして、電極指３ａ、３ｂの並び方向に沿って見たとき、一方のバスバー２ａに接続された電極指３ａと、他方のバスバー２ｂに接続された電極指３ｂとが互い違いに交差して配置されている。

上述のように、電極指３ａ、３ｂが交差して配置された領域は、ＩＤＴ電極の交差領域ＺＡＢに相当する。また、交差領域ＺＡＢから見て各バスバー２ａ、２ｂ側には、一方のバスバー２ａ、２ｂに接続された電極指３ａ、３ｂの先端部が、他方のバスバー２ｂ、２ａに到達していないことにより、電極指３ａ、３ｂが交差していない領域が２つ形成されている。これらの領域はギャップ領域ＲＢに相当する。また、各バスバー２ａ、２ｂが形成されている２つの領域をバスバー２ａ、２ｂとも呼ぶ。さらに、交差領域ＺＡＢの両端部側の領域であって、各電極指３ａ、３ｂの先端部を含むように、縦方向に沿って伸びる帯状の領域をエッジ領域ＥＢと呼ぶ。そして、電極指３ａ、３ｂが配置された領域であり、交差領域ＺＡＢ、エッジ領域ＥＢ及びギャップ領域ＲＢを合わせた領域を電極指領域ともいう。

本件発明者らは、上述の構成を備えるＳＡＷ素子において、図１（ｂ）に示すように、（ｉ）エッジ領域ＥＢでのＳＡＷの伝播速度を、交差領域ＺＡＢでのＳＡＷの伝播速度より低速とすること、及び（ｉｉ）交差領域ＺＡＢにおけるＳＡＷの伝播速度よりも、バスバー領域ＳＢにおけるＳＡＷの伝播速度が高速とすることにより、図１（ｃ）に示す振幅分布を有するピストンモードのＳＡＷを励振することが可能であることを把握している。

以下、図２〜図４を参照しながら、図１（ｂ）に例示したＳＡＷの伝播速度の分布を形成することにより、ピストンモードのＳＡＷを励振可能なＳＡＷ素子の具体的な構成例を説明する。
以下、図２〜図８、図９を用いて説明するＳＡＷ素子において、図１（ａ）を用いて説明したものと共通の構成要素には、同図にて用いたものと共通の符号を付してある。

図２（ａ）は、第１の実施の形態に係るＳＡＷ素子の概略平面図を示し、図２（ｂ）は、Ａ−Ａ’位置における概略の縦断側面図を示している。
図１（ｂ）を用いて説明した、「交差領域ＺＡＢにおけるＳＡＷの伝播速度よりも、バスバー領域ＳＢにおけるＳＡＷの伝播速度が高速とする」手法の１つ目として、本例のＳＡＷ素子は、電極指３ａ、３ｂを構成する金属膜の厚さよりも、バスバー２ａ、２ｂを構成する金属膜の厚さを薄くしている（図２（ｂ））。
また、２つ目の手法として、電極指３ａ、３ｂを構成する金属膜の密度よりも、バスバー２ａ、２ｂを構成する金属膜の密度が小さくなるように、これらの金属膜の材料を選定している。

２つ目の手法の具体例から説明すると、バスバー２ａ、２ｂを構成する金属としてアルミニウム（Ａｌ）を選択したとき、電極指３ａ、３ｂを構成する金属としては、プラチナ（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、コバルト（Ｃｏ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）を選択する場合を例示することができる。
なお、バスバー２ａ、２ｂ及び電極指３ａ、３ｂを各々構成する金属は、上述の組み合わせ例に限定されるものではなく、他の組み合わせにより、電極指３ａ、３ｂよりも、バスバー２ａ、２ｂを構成する金属膜の密度が小さくなるようにしてもよい。

１つ目の手法の具体例としては、図２（ｂ）に示すように厚さの異なる金属膜からなるバスバー２ａ、２ｂと、電極指３ａ、３ｂとを別々に成膜する場合を例示することができる。
図２（ｂ）に示す例の製造法について説明すると、圧電基板１１の上面に、アルミニウムからなる所定の膜厚の金属膜を成膜した後、エッチングなどによりバスバー２ａ、２ｂをパターニングする。次いで、バスバー２ａ、２ｂがパターニングされた圧電基板１１の上面に、前記アルミニウムの金属膜よりも膜厚の厚い銅の金属膜を成膜する。そして、エッチングなどにより電極指３ａ、３ｂをパターニングする。これにより、電極指３ａ、３ｂよりも、バスバー２ａ、２ｂを構成する金属膜の膜厚を薄くすることができる。

なお、上述の２つの手法を同時に採用することは必須の要件ではなく、共通の金属を用いて膜厚のみを変化させたバスバー２ａ、２ｂ、電極指３ａ、３ｂを形成してもよい。バスバー２ａ、２ｂ、電極指３ａ、３ｂの双方を銅により形成し、電極指３ａ、３ｂの膜厚をバスバー２ａ、２ｂの膜厚よりも厚くする場合を例示できる。
または、密度が異なる金属を用いて、共通の膜厚のバスバー２ａ、２ｂ、電極指３ａ、３ｂを形成してもよい。バスバー２ａ、２ｂをアルミニウムにより形成し、電極指３ａ、３ｂを銅により形成しつつ、電極指３ａ、３ｂ及びバスバー２ａ、２ｂの膜厚を揃える場合を例示できる。

さらに本例のＳＡＷ素子は、圧電基板１１を構成する圧電材料の温度−周波数特性の影響を補償する温度補償機能を備えたＴＣ（Temperature Compensate）−ＳＡＷ素子として構成されている。
図２（ｂ）に示すように、ＴＣ−ＳＡＷ素子においては、ＩＤＴ電極（バスバー２ａ、２ｂ、電極指３ａ、３ｂ）が形成された圧電基板１１の上面に、誘電体膜５が形成（以下、「装荷」ともいう）されている。なお、図示内容が煩雑になることを避けるため、平面図である図２（ａ）〜図８（ａ）においては、誘電体膜５の記載を省略（誘電体膜５の下面側を透視した状態を記載）してある。

ＴＣ−ＳＡＷ素子に装荷される誘電体膜５は、圧電基板１１の圧電材料とは反対の周波数温度特性を有するものが用いられる。例えば圧電基板１１の圧電材料が、温度の上昇に伴って励振される周波数が低下する負の周波数温度特性を有している場合には、温度の上昇に伴って周波数が上昇する正の周波数温度特性を有する誘電体膜５が装荷される。反対に正の周波数温度特性を有する圧電材料からなる圧電基板１１に対しては、負の周波数温度特性を有する誘電体膜５が装荷される。このように、圧電基板１１とは反対の周波数温度特性を持つ誘電体膜５を装荷することにより、ＳＡＷ素子の周囲の温度変化の影響を低減することができる。

例えば既述のＬｉＮｂＯ_３は負の周波数温度特性を有する。そこで、ＬｉＮｂＯ_３により構成された圧電基板１１に対しては、正の周波数温度特性を有する二酸化ケイ素、酸窒化ケイ素（化学量論比に特段の限定はなく、ＳｉＮＯであってもよいし、ＳｉＯ_２に窒素をドープしたものであってもよい）やフッ素をドープした二酸化ケイ素の誘電体膜５を装荷する場合を例示することができる。これらの材料からなる誘電体膜５は、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）やスパッタリングなどの手法によって装荷することができる。

さらに、本例のＳＡＷ素子は、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、前述の誘電体膜５のさらに上面側に、質量負荷効果によりエッジ領域ＥＢ及びギャップ領域ＲＢのＳＡＷの伝播速度を低下させるための伝播速度調節膜４が形成されている。
質量負荷効果を得ることを目的として形成される伝播速度調節膜４の構成材料に特段の限定はないが、成膜のしやすさや比重の大きさなどを考慮して、金属や誘電体が選択される。本例のＳＡＷ素子は、比較的成膜がしやすく比重の大きなチタン（Ｔｉ）を伝播速度調節膜４としている。

その他のＳＡＷ素子の概略の設計変数を示しておくと、ＳＡＷ素子の設計周波数に対応する波長λに対し、電極指３ａ、３ｂの中心線間の距離ｄは、λ／２に設定される。また、小型のＳＡＷ素子を構成する観点では、ギャップ領域ＲＢの幅寸法は、０．１ｄ〜２ｄ（０．０５λ〜１λ）、好適には０．４ｄ〜１ｄ（０．２λ〜０．５λ）程度に設定される。

以上に説明した構成のＳＡＷ素子によれば、図２（ｃ）に示すＳＡＷの伝播速度の分布図を形成することができるので、ピストンモードのＳＡＷを励振することが可能となる。
上述の構成を備えるＳＡＷ素子において、設計周波数の周波数信号が印加されると、ピストンモードのＳＡＷが励振されＱ値が高くスプリアスの少ない周波数応答を得ることができる。

本実施の形態のＳＡＷ素子によれば以下の効果がある。一対のＩＤＴ電極の電極指３ａ、３ｂが交差する交差領域ＺＡＢにおけるＳＡＷの伝播速度よりも、バスバー２ａ、２ｂが設けられたバスバー領域ＳＢにおけるＳＡＷの伝播速度を高速としているので、従来のＩＤＴ電極に新たな領域を追加することなくピストンモードの弾性表面波を励振することができる。

ここで、「交差領域ＺＡＢにおけるＳＡＷの伝播速度よりも、バスバー領域ＳＢにおけるＳＡＷの伝播速度が高速とする」手法は、既述のバスバー２ａ、２ｂ及び電極指３ａ、３ｂを構成する金属膜の膜厚を相違させることや、密度の異なる金属膜の材料を選定することに限定されない。
図３に示すＳＡＷ素子には、例えば圧電基板１１に成膜された銅の金属膜をパターニングすることにより、同じ膜厚のバスバー２ａ、２ｂ及び電極指３ａ、３ｂが形成されている。

一方、バスバー２ａ、２ｂの上面（電極指領域の外側）に、二酸化ケイ素やフッ素をドープした二酸化ケイ素からなる誘電体膜５よりもＳＡＷの伝播速度が速い高速誘電体膜５１を装荷している。上面側に高速誘電体膜５１が装荷されたバスバー領域ＳＢにおいては、誘電体膜５が装荷された他の領域と比較して、ＳＡＷの伝播速度が高速になることを把握している。
高速誘電体膜５１を構成する誘電体としては、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）や酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、窒化ケイ素（ＳｉＮ）を例示することができる。

また図４に示すＳＡＷ素子のように、バスバー２ａ、２ｂ（バスバー領域ＳＢ）の上面側に装荷された誘電体膜５の膜厚が、他の領域（電極指領域）に装荷された誘電体膜５の膜厚よりも薄い薄化領域５２を形成してもよい。ＳＡＷの伝播速度は、上面側に装荷された誘電体膜５の膜厚を薄くするに連れて高速になる。従って、薄化領域５２上が形成されたバスバー領域ＳＢにおいては、当該薄化領域５２よりも厚い誘電体膜５が装荷された他の領域と比較して、ＳＡＷの伝播速度が高速になる。
薄化領域５２は、例えばＳＡＷ素子の全面に、均一な膜厚の誘電体膜５を装荷した後、バスバー領域ＳＢの上面側の誘電体膜５の一部をエッチングにて削り取ることなどにより、形成することができる。

また、バスバー２ａ、２ｂの上面側（バスバー領域ＳＢ、即ち、電極指領域の外側）には、誘電体膜５を装荷しないことにより、誘電体膜５が装荷された他の領域と比較してＳＡＷの伝播速度を高速にすることもできる（図示省略）。
以上に説明した各種の実施の形態におけるＳＡＷの伝播速度の調節手法は、図２を用いて説明した、既述のバスバー２ａ、２ｂ及び電極指３ａ、３ｂを構成する金属膜の膜厚、密度が異なるＳＡＷ素子にも組み合わせて適用することができる。

次いで、図５〜図８を参照しながら、エッジ領域ＥＢにおけるＳＡＷの伝播速度を低下させる手法の変形例について説明する。
ここで、これら図５〜図８に示すＳＡＷ素子には、複数のダミー電極３１ａ、３１ｂが形成されている。ダミー電極３１ａ、３１ｂは、一方のバスバー２ａ、２ｂに接続された複数の電極指３ａ、３ｂの先端部と、他方のバスバー２ｂ、２ａとの間に、これらの先端部から離れて、他方のバスバー２ｂ、２ａから伸び出すように形成されている。

ダミー電極３１ａ、３１ｂは、ＳＡＷ素子の周波数特性におけるスプリアスの発生を抑制する効果がある。従って、図２〜図４を用いて説明した各ＳＡＷ素子においても、ダミー電極３１ａ、３１ｂを形成してもよい。
ダミー電極３１ａ、３１ｂが形成されたダミー領域の幅寸法は、０．２ｄ〜１ｄ（０．１λ〜０．５λ）程度に設定される。

図５に示すＳＡＷ素子は、図４に示した帯状の伝播速度調節膜４に替えて、電極指３ａ、３ｂのエッジ領域ＥＢに含まれる部分、及び電極指３ａ、３ｂ、ダミー電極３１ａ、３１ｂのダミー領域ＤＢに含まれる部分に、グレーティング状に伝播速度調節膜４１を形成した例を示している。

また図６に示すＳＡＷ素子は、図４に示した帯状の伝播速度調節膜４に替えて、電極指３ａ、３ｂのエッジ領域ＥＢに含まれる部分であって、電極指３ａ、３ｂの上面側に、グレーティング状に例えば銅からなる伝播速度調節膜４１を形成した例を示している。従って、本例のＳＡＷ素子においては、伝播速度調節膜４１の上面側に誘電体膜５が装荷されている。

図６において、図示の便宜上、誘電体膜５の膜厚は成膜位置に応じて変化しているように記載されているが、ＣＶＤやスパッタリングリングなどの手法によって装荷された誘電体膜５は下部側の構造物（バスバー２ａ、２ｂ、電極指３ａ、３ｂ、伝播速度調節膜４１）の段差形状に沿って、ほぼ一定の膜厚の誘電体膜５が形成される。従って、伝播速度調節膜４１の下部側のエッジ領域ＥＢにおいては、誘電体膜５の装荷に伴う質量負荷効果に加えて、伝播速度調節膜４１の装荷に伴う質量負荷効果により、他の領域よりもＳＡＷの伝播速度を低下させることができる（図７、図８に示すＳＡＷ素子の例において同じ）。

次いで図７に示すＳＡＷ素子は、電極指３ａ、３ｂの基端部の下面側であって、エッジ領域ＥＢの下面側に至る領域に向けて、バスバー２ａ、２ｂから電極指状に伸びる伝播速度調節膜４１’を形成し、また電極指３ａ、３ｂの先端部の下面側にアルミニウムの伝播速度調節膜４１を形成した例を示している。これら伝播速度調節膜４１’、４１を装荷することにより、エッジ領域ＥＢにおけるＳＡＷの伝播速度を低下させることもできる。
また図７に示すＳＡＷ素子の変形例として、図８に示すＳＡＷ素子のように、電極指３ａ、３ｂの先端部の下面側の伝播速度調節膜４１の形成は省略してもよい。

さらには、ピストンモードを励振するＳＡＷ素子は、誘電体膜５が装荷されたＴＣ−ＳＡＷ素子でなくてもよい。この場合、図２〜図３に示すように電極指３ａ、３ｂ間を跨る伝播速度調節膜４を形成する場合には、短絡防止の観点から、例えば誘電体により伝播速度調節膜４を形成してもよい。またこのとき、伝播速度調節膜４、４１は、酸化テルルのように、ＳＡＷの伝播速度が低い誘電体を採用してもよい。

また温度変化に伴う膨張・伸縮の影響を抑制するため、圧電基板１１の底面側に熱膨張率の小さい支持基板を貼り合わせてもよい。支持基板としてはシリコン（Ｓｉ）、水晶（ＳｉＯ_２）、ガラス、ダイヤモンド（Ｃ）、サファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）を例示することができる．さらに支持基板と圧電基板１１との間に誘電体層（例えば二酸化ケイ素）や金属層を形成してもよい。

さらにまた、ＳＡＷ素子に耐候性を持たせるため、あるいはＳＡＷ素子の周波数調整（トリミング）を行うために、ＳＡＷ素子の最上層に上層膜を形成してもよい。上層膜は、ＩＤＴ電極（バスバー２ａ、２ｂ、電極指３ａ、３ｂ、ダミー電極３１ａ、３１ｂ）や伝播速度調節膜４、４１、４１’、誘電体膜５よりも上層側に形成される。上層膜は、例えば窒化ケイ素により構成することができる。

以上に説明したＳＡＷ素子は、図２〜図８に示す単体のＳＡＷ素子にて電子部品として利用することができる。また、圧電基板１１を縦方向に広げ、ＩＤＴ電極の前後に、グレーティング反射器を設けてもよい。
さらに当該ＳＡＷ素子は、共通の圧電基板１１に複数のＩＤＴ電極を設けた弾性波共振器や弾性波フィルタにも適用することができる。

そしてフィルタ、デュプレクサ、クアッドプレクサ、その他フィルタ機能を有するデバイスに本例のＳＡＷ素子は用いることができる。また当該デバイスは、ＰＡＭｉＤ、ＰＡｉＤ、ＰＡＤなどと呼ばれるパワーアンプデュプレクサモジュール(Power Amp Integrated Duplexer)、ＤｉＦＥＭなどと呼ばれるダイバーシティ受信用モジュール(Diversity Front End Module)に組み込むことができる。

ＳＡＷの伝播速度分布に応じたＳＡＷ素子の周波数特性をシミュレーションにより確認した。
Ａ．シミュレーション条件
（実施例）
図２（ｃ）に示すＳＡＷの伝播速度分布を有するＳＡＷ素子のシミュレーションモデルを作成し、周波数−アドミタンス特性を調べた。その結果を図１０に示す。
（比較例）
図９に示すように、交差領域ＺＡＢにおけるＳＡＷの伝播速度よりも、バスバー領域ＳＢにおけるＳＡＷの伝播速度が低速であるＳＡＷの伝播速度分布を有するＳＡＷ素子のシミュレーションモデルを作成し、周波数−アドミタンス特性を調べた。その結果を図１１に示す。

Ｂ．シミュレーション結果
図１０に示す実施例のシミュレーション結果によれば、ＳＡＷの共振点、反共振点が確認され、ＳＡＷ素子として利用可能な特性を備えていることが確認できた。また、高次の横モードに起因するスプリアスも観察されず、挿入損失の小さいＳＡＷ素子を構成することができた。

一方、図１１に示すように、比較例に係るＳＡＷ素子においては、高次の横モードに起因する多数のスプリアスが確認され、実施例のＳＡＷ素子と比べて挿入損失が大きくなることが分かる。
このように、実施例と比較例の対比からも、伝播速度調節膜４を備えた実施例に係るＳＡＷ素子は、スプリアスの少ない良好な特性を有することが確認された。

ＺＡＢ 交差領域
ＳＢ バスバー領域
１１ 圧電基板
２ａ、２ｂ バスバー
３ａ、３ｂ 電極指
３１ａ、３１ｂ
ダミー電極
４、４１、４１’
伝播速度調節膜

Claims (15)

1. 圧電基板と、
   前記圧電基板上に形成された一対のバスバーと、これらバスバーの各々から対向するバスバーに向かって互いに櫛歯状に伸び出す複数の電極指と、を備え、これら複数の電極指の並び方向に沿って見たとき、一方のバスバーに接続された電極指と、他方のバスバーに接続された電極指とが交差する領域である交差領域が形成された一対のＩＤＴ電極と、を備え、
   前記交差領域の端部側の領域であって、前記複数の電極指の先端部を含む領域をエッジ領域と呼ぶとき、前記エッジ領域での弾性表面波の伝播速度が、前記交差領域での弾性表面波の伝播速度より低速であることと、
   前記交差領域における弾性表面波の伝播速度よりも、前記バスバーが設けられた領域であるバスバー領域における弾性表面波の伝播速度が高速であることと、を特徴とする弾性表面波素子。
2. 前記エッジ領域には、前記交差領域よりも弾性表面波の伝搬速度を低下させるための伝搬速度調節膜が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の弾性表面波素子。
3. 前記エッジ領域内に位置する電極指には、前記交差領域よりも弾性表面波の伝搬速度を低下させるための拡幅部が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の弾性表面波素子。
4. 前記交差領域よりもバスバー領域における弾性表面波の伝播速度を高速にするため、前記電極指を構成する金属膜の厚さよりも、前記バスバーを構成する金属膜の厚さが薄いことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一つに記載の弾性表面波素子。
5. 前記交差領域よりもバスバー領域における弾性表面波の伝播速度を高速にするため、前記電極指を構成する金属膜の密度よりも、前記バスバーを構成する金属膜の密度が小さいことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一つに記載の弾性表面波素子。
6. 前記ＩＤＴ電極よりも上層側には、前記圧電基板の温度−周波数特性とは反対の方向に周波数が変化する温度−周波数特性を有する誘電体膜が形成されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一つに記載の弾性表面波素子。
7. 前記交差領域よりもバスバー領域における弾性表面波の伝播速度を高速にするため、電極指が配置された電極指領域に形成された誘電体膜の厚さよりも、前記バスバー領域に形成された誘電体膜の厚さが薄いことを特徴とする請求項６に記載の弾性表面波素子。
8. 前記交差領域よりもバスバー領域における弾性表面波の伝播速度を高速にするため、電極指が配置された電極指領域に形成された誘電体膜よりも、前記バスバー領域に形成された誘電体膜の方が、弾性表面波の伝播速度が速い誘電体により構成されていることを特徴とする請求項６または７に記載の弾性表面波素子。
9. 前記交差領域よりもバスバー領域における弾性表面波の伝播速度を高速にするため、電極指が配置された電極指領域には誘電体膜が形成され、前記バスバー領域には誘電体膜が形成されていないことを特徴とする請求項６ないし８のいずれか一つに記載の弾性表面波素子。
10. 前記圧電基板は、ＬｉＮｂＯ_３またはＬｉＴａＯ_３であり、前記誘電体膜は酸化ケイ素、酸窒化ケイ素またはフッ素ドープ酸化ケイ素であることを特徴とする請求項６ないし９のいずれか一つに記載の弾性表面波素子。
11. 前記一対のバスバーの各々について、一方のバスバーに接続された複数の電極指の先端部と、他方のバスバーとの間に、これらの先端部から離れて、他方のバスバーから伸び出す複数のダミー電極が形成されていることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか一つに記載の弾性表面波素子。
12. 前記ダミー電極が形成されている領域であるダミー領域には、前記弾性表面波の伝播速度を低下させるための伝播速度調節膜が形成されていることを特徴とする請求項１１に記載の弾性表面波素子。
13. 隣り合って配置された電極指の中心線間の距離ｄに対し、当該電極指の延伸方向に沿って見た前記交差領域の端部とバスバーとの間幅が０．１ｄ〜２ｄの範囲内であることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれか一つに記載の弾性表面波素子。
14. 弾性表面波素子に耐候性を持たせるため、あるいは周波数調整を行うために、当該弾性表面波素子の最上層に形成された上層膜を備えたことを特徴とする請求項１ないし１３のいずれか一つに記載の弾性表面波素子。
15. 前記上層膜は窒化ケイ素であることを特徴とする請求項１４に記載の弾性表面波素子。

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