JP2023124332A

JP2023124332A - Acoustic wave device, filter and multiplexer

Info

Publication number: JP2023124332A
Application number: JP2022028037A
Authority: JP
Inventors: 崇五丿井; Takashi Gonoi
Original assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Current assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Priority date: 2022-02-25
Filing date: 2022-02-25
Publication date: 2023-09-06

Abstract

To provide an acoustic wave device capable of improving frequency/temperature characteristics by reducing a propagation loss.SOLUTION: An acoustic wave device comprises: a support substrate 10; a piezoelectric layer 14 provided on the support substrate 10 and consisting of monocrystal lithium tantalate of which the Euler angle is (0±5°, 80°≤θ≤160° and 0±5°); a crystal layer 12 provided between the support substrate 10 and the piezoelectric layer 14 and consisting of monocrystal quartz of which the Euler angle is (0±5°, 0°≤θ≤76° and 0±5°), (0±5°, 167°≤θ≤180° and 0±5°) or (0±5°, 0°≤θ≤180° and 90±5°); and a pair of interdigital electrodes 20 provided on a surface of the piezoelectric layer 14 at an opposite side of the support substrate 10 and including a plurality of electrode fingers 18 of which an average pitch D is 1/2 more of a thickness T4 of the piezoelectric layer 14 and 1/4 or more of a distance T5 between the surface at the opposite side and a surface of the crystal layer 12 at the side of the support substrate 10.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、弾性波デバイス、フィルタおよびマルチプレクサに関し、例えば一対の櫛型電極を有する弾性波デバイス、フィルタおよびマルチプレクサに関する。 The present invention relates to acoustic wave devices, filters and multiplexers, and for example to acoustic wave devices, filters and multiplexers having a pair of comb electrodes.

スマートフォン等の通信機器に用いられる弾性波共振器として、弾性表面波共振器が知られている。弾性表面波共振器を形成する圧電層を支持基板に接合することが知られている。圧電層の厚さを弾性表面波の波長以下とすることが知られている（例えば特許文献１）。圧電層と支持基板との間に温度補償膜を設け、圧電層と温度補償膜との合計の厚さを弾性表面波の波長の２倍以下とすることが知られている（例えば特許文献２）。圧電層と支持基板との間にアモルファス石英基板を設けることが知られている（例えば特許文献３）。支持基板として、単結晶水晶基板を用いることが知られている（例えば特許文献４）。 A surface acoustic wave resonator is known as an acoustic wave resonator used in communication devices such as smartphones. It is known to bond a piezoelectric layer forming a surface acoustic wave resonator to a supporting substrate. It is known to make the thickness of the piezoelectric layer equal to or less than the wavelength of the surface acoustic wave (for example, Patent Document 1). It is known to provide a temperature compensating film between the piezoelectric layer and the support substrate, and make the total thickness of the piezoelectric layer and the temperature compensating film twice or less than the wavelength of the surface acoustic wave (for example, Patent Document 2 ). It is known to provide an amorphous quartz substrate between the piezoelectric layer and the support substrate (eg, Patent Document 3). It is known to use a single-crystal quartz substrate as the support substrate (for example, Patent Document 4).

特開２０１７－３４３６３号公報JP 2017-34363 A 特開２０１９－２０１３４５号公報JP 2019-201345 A 特開２０２０－１２９７２６号公報JP 2020-129726 A 特開２０２１－１７７６６５号公報JP 2021-177665 A

特許文献２では、温度補償膜として非結晶状の酸化シリコン膜を用いている。酸化シリコン膜が非結晶状である場合、圧電層および酸化シリコン膜を伝搬する弾性波の伝搬損失が大きくなることがある。また、非晶質状の酸化シリコン膜は温度補償膜としての機能が十分ではなく、周波数温度特性が低下することがある。 In Patent Document 2, an amorphous silicon oxide film is used as the temperature compensation film. If the silicon oxide film is amorphous, the acoustic wave propagating through the piezoelectric layer and the silicon oxide film may have a large propagation loss. In addition, an amorphous silicon oxide film does not sufficiently function as a temperature compensating film, and the frequency temperature characteristics may deteriorate.

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、伝搬損失を小さくし、周波数温度特性を向上させることを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to reduce propagation loss and improve frequency temperature characteristics.

本発明は、支持基板と、前記支持基板上に設けられオイラー角が（０±５°、８０°≦θ≦１６０°、０±５°）である単結晶タンタル酸リチウムからなる圧電層と、前記支持基板と前記圧電層との間に設けられ、オイラー角が（０±５°、０°≦θ≦７６°、０±５°）、（０±５°、１６７°≦θ≦１８０°、０±５°）または（０±５°、０°≦θ≦１８０°、９０±５°）である単結晶水晶からなる水晶層と、前記圧電層における前記支持基板に対し反対側の面に設けられ、平均ピッチが、前記圧電層の厚さの１／２倍以上かつ前記反対側の面と前記水晶層において前記支持基板側の面との距離の１／４倍以上である複数の電極指を有する一対の櫛型電極と、を備える弾性波デバイスである。 The present invention provides a support substrate, a piezoelectric layer made of single-crystal lithium tantalate and having Euler angles (0±5°, 80°≦θ≦160°, 0±5°) provided on the support substrate; provided between the support substrate and the piezoelectric layer, and having Euler angles of (0±5°, 0°≦θ≦76°, 0±5°), (0±5°, 167°≦θ≦180°) , 0±5°) or (0±5°, 0°≦θ≦180°, 90±5°), and a surface of the piezoelectric layer opposite to the supporting substrate. and having an average pitch of 1/2 or more times the thickness of the piezoelectric layer and 1/4 or more times the distance between the opposite surface and the surface of the crystal layer on the support substrate side and a pair of comb-shaped electrodes having electrode fingers.

上記構成において、前記単結晶タンタル酸リチウムのオイラー角は（０±５°、１２０°≦θ≦１５０°、０±５°）である構成とすることができる。 In the above structure, the Euler angles of the single-crystal lithium tantalate may be (0±5°, 120°≦θ≦150°, 0±5°).

上記構成において、前記単結晶水晶のオイラー角は（０±５°、０°≦θ≦７６°、０±５°）または（０±５°、１６７°≦θ≦１８０°、０±５°）である構成とすることができる。 In the above configuration, the Euler angle of the single crystal quartz is (0±5°, 0°≦θ≦76°, 0±5°) or (0±5°, 167°≦θ≦180°, 0±5° ).

上記構成において、前記単結晶水晶のオイラー角は（０±５°、０°≦θ≦１８０°、９０±５°）である構成とすることができる。 In the above configuration, the Euler angles of the single crystal crystal may be (0±5°, 0°≦θ≦180°, 90±5°).

本発明は、支持基板と、
前記支持基板上に設けられるオイラー角が（０±５°、８０°≦θ≦１６０°、０±５°）である単結晶ニオブ酸リチウムからなる圧電層と、前記支持基板と前記圧電層との間に設けられ、オイラー角が（０±５°、０°≦θ≦９８°、０±５°）、（０±５°、１４５°≦θ≦１８０°、０±５°）または（０±５°、０°≦θ≦１８０°、９０±５°）である単結晶水晶からなる水晶層と、前記圧電層における前記支持基板に対し反対側の面に設けられ、平均ピッチが、前記圧電層の厚さの１／２倍以上かつ前記反対側の面と前記水晶層において前記支持基板側の面との距離の１／４倍以上である複数の電極指を有する一対の櫛型電極と、を備える弾性波デバイスである。 The present invention provides a support substrate,
a piezoelectric layer made of single-crystal lithium niobate and having Euler angles (0±5°, 80°≦θ≦160°, 0±5°) provided on the support substrate; and the support substrate and the piezoelectric layer. provided between, and the Euler angles are (0±5°, 0°≦θ≦98°, 0±5°), (0±5°, 145°≦θ≦180°, 0±5°) or ( 0±5°, 0°≦θ≦180°, 90±5°) and a crystal layer formed of single crystal quartz, and the piezoelectric layer are provided on the opposite side of the support substrate, and the average pitch is: A pair of comb-like shapes having a plurality of electrode fingers that are at least 1/2 times the thickness of the piezoelectric layer and at least 1/4 times the distance between the opposite surface and the surface of the crystal layer facing the support substrate. and an acoustic wave device.

上記構成において、前記単結晶ニオブ酸リチウムのオイラー角は（０±５°、１００°≦θ≦１３０°、０±５°）である構成とすることができる。 In the above structure, the Euler angle of the single crystal lithium niobate may be (0±5°, 100°≦θ≦130°, 0±5°).

上記構成において、前記単結晶水晶のオイラー角は（０±５°、０°≦θ≦９８°、０±５°）または（０±５°、１４５°≦θ≦１８０°、０±５°）である構成とすることができる。 In the above configuration, the Euler angles of the single crystal crystal are (0±5°, 0°≦θ≦98°, 0±5°) or (0±5°, 145°≦θ≦180°, 0±5° ).

本発明は、支持基板と、前記支持基板上に設けられる圧電層と、前記支持基板と前記圧電層との間に設けられ、配列方向に伝搬する横波音速が前記圧電層内を前記配列方向に伝搬する横波音速以下である単結晶水晶からなる水晶層と、前記圧電層における前記支持基板に対し反対側の面に設けられ、平均ピッチが、前記圧電層の厚さの１／２倍以上かつ前記反対側の面と前記水晶層において前記支持基板側の面との距離の１／４倍以上であり、前記配列方向に配列する複数の電極指を有する一対の櫛型電極と、を備える弾性波デバイスである。 The present invention comprises: a support substrate; a piezoelectric layer provided on the support substrate; A crystal layer made of a single crystal crystal whose speed is equal to or less than the speed of sound of a propagating transverse wave, and a crystal layer provided on a surface of the piezoelectric layer opposite to the support substrate, and having an average pitch of 1/2 or more times the thickness of the piezoelectric layer, and a pair of comb-shaped electrodes having a plurality of electrode fingers arranged in the arrangement direction, the distance between the opposite surface and the surface of the crystal layer facing the supporting substrate being at least 1/4 times the distance from the surface of the crystal layer facing the supporting substrate; wave device.

上記構成において、前記圧電層と前記支持基板との間に絶縁層を備える構成とすることができる。 In the above structure, an insulating layer may be provided between the piezoelectric layer and the support substrate.

本発明は、上記弾性波デバイスを備えるフィルタである。 The present invention is a filter including the acoustic wave device.

本発明は、上記フィルタを備えるマルチプレクサである。 The present invention is a multiplexer comprising the above filter.

本発明によれば、伝搬損失を小さくし、周波数温度特性を向上させることができる。 According to the present invention, propagation loss can be reduced and frequency temperature characteristics can be improved.

図１（ａ）は、実施例１における弾性波共振器の平面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ－Ａ断面図である。FIG. 1(a) is a plan view of the elastic wave resonator in Example 1, and FIG. 1(b) is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 1(a). 図２（ａ）から図２（ｄ）は、実施例１に係る弾性波デバイスの製造方法を示す断面図である。2A to 2D are cross-sectional views showing the method of manufacturing the acoustic wave device according to the first embodiment. 図３（ａ）から図３（ｃ）は、実施例１に係る弾性波デバイスの製造方法を示す断面図である。3A to 3C are cross-sectional views showing the method of manufacturing the acoustic wave device according to the first embodiment. 図４（ａ）は、シミュレーションにおけるθに対するＴＣＶを示す図、図４（ｂ）は、θに対するΔＴＣＶを示す図である。FIG. 4(a) is a diagram showing TCV with respect to θ in the simulation, and FIG. 4(b) is a diagram showing ΔTCV with respect to θ. 図５（ａ）は、シミュレーションにおけるθに対するΔＹおよびｋ^２を示す図、図５（ｂ）は、θに対する周波数感度を示す図である。FIG. 5(a) is a diagram showing ΔY and ^k2 with respect to θ in the simulation, and FIG. 5(b) is a diagram showing frequency sensitivity with respect to θ. 図６は、単結晶水晶におけるθに対するＸ方向に伝搬する横波音速をシミュレーションした図である。FIG. 6 is a diagram obtained by simulating the transverse wave speed propagating in the X direction with respect to θ in single crystal quartz. 図７は、タンタル酸リチウム基板と単結晶水晶基板におけるθに対する横波音速を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing transverse wave speeds with respect to θ in a lithium tantalate substrate and a single crystal quartz substrate. 図８は、ニオブ酸リチウム基板と単結晶水晶基板におけるθに対する横波音速を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing transverse wave speeds with respect to θ in a lithium niobate substrate and a single crystal quartz substrate. 図９は、単結晶水晶基板におけるθおよびψに対する横波音速を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing shear wave speeds with respect to θ and ψ in a single crystal quartz substrate. 図１０は、実施例１の変形例１に係る弾性波デバイスの断面図である。10 is a cross-sectional view of an acoustic wave device according to Modification 1 of Embodiment 1. FIG. 図１１（ａ）は、実施例２に係るフィルタの回路図、図１１（ｂ）は、実施例２の変形例１に係るデュプレクサの回路図である。FIG. 11A is a circuit diagram of a filter according to Example 2, and FIG. 11B is a circuit diagram of a duplexer according to Modification 1 of Example 2. FIG.

以下、図面を参照し本発明の実施例について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

実施例１では弾性波デバイスとして弾性波共振器の例を説明する。図１（ａ）は、実施例１における弾性波共振器の平面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ－Ａ断面図である。電極指の配列方向をＸ方向、電極指の延伸方向をＹ方向、支持基板および圧電層の積層方向をＺ方向とする。Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向は、圧電層の結晶方位のＸ軸方向およびＹ軸方向とは必ずしも対応しない。圧電層が回転ＹカットＸ伝搬基板の場合、Ｘ方向は結晶方位のＸ軸方向となる。 In Embodiment 1, an example of an elastic wave resonator will be described as an elastic wave device. FIG. 1(a) is a plan view of the elastic wave resonator in Example 1, and FIG. 1(b) is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 1(a). The arrangement direction of the electrode fingers is the X direction, the extension direction of the electrode fingers is the Y direction, and the stacking direction of the support substrate and the piezoelectric layer is the Z direction. The X, Y and Z directions do not necessarily correspond to the X and Y directions of the crystal orientation of the piezoelectric layer. When the piezoelectric layer is a rotated Y-cut X-propagating substrate, the X-direction is the X-axis direction of the crystal orientation.

図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、支持基板１０上に圧電層１４が設けられている。支持基板１０と圧電層１４との間に水晶層１２が設けられている。支持基板１０と水晶層１２との間に絶縁層１１が設けられている。水晶層１２と圧電層１４との間に接合層１３が設けられている。 As shown in FIGS. 1( a ) and 1 ( b ), a piezoelectric layer 14 is provided on the support substrate 10 . A crystal layer 12 is provided between the support substrate 10 and the piezoelectric layer 14 . An insulating layer 11 is provided between the support substrate 10 and the crystal layer 12 . A bonding layer 13 is provided between the crystal layer 12 and the piezoelectric layer 14 .

圧電層１４上に弾性波共振器２６が設けられている。弾性波共振器２６はＩＤＴ（Interdigital Transducer）２２および反射器２４を有する。反射器２４はＩＤＴ２２のＸ方向の両側に設けられている。ＩＤＴ２２および反射器２４は、圧電層１４上の金属膜１６により形成される。 An elastic wave resonator 26 is provided on the piezoelectric layer 14 . The elastic wave resonator 26 has an IDT (Interdigital Transducer) 22 and a reflector 24 . The reflectors 24 are provided on both sides of the IDT 22 in the X direction. IDT 22 and reflector 24 are formed by metal film 16 on piezoelectric layer 14 .

ＩＤＴ２２は、対向する一対の櫛型電極２０を備える。櫛型電極２０は、複数の電極指１８と、複数の電極指１８が接続されたバスバー１９と、を備える。Ｘ方向からみて一対の櫛型電極２０の電極指１８が交差する領域が交差領域２５である。交差領域２５の長さが開口長である。一対の櫛型電極２０は、交差領域２５の少なくとも一部において電極指１８が１本おきに交互に設けられている。交差領域２５において複数の電極指１８が主に励振する弾性波は、主にＸ方向に伝搬する。一対の櫛型電極２０のうち一方の櫛型電極２０の電極指１８のピッチがほぼ弾性波の波長λとなる。複数の電極指１８のピッチ（電極指１８の中心間のピッチ）をＤとすると、一方の櫛型電極２０の電極指１８のピッチは電極指１８の２本分のピッチＤとなる。反射器２４は、ＩＤＴ２２の電極指１８が励振した弾性波（弾性表面波）を反射する。これにより弾性波はＩＤＴ２２の交差領域２５内に閉じ込められる。 The IDT 22 includes a pair of comb electrodes 20 facing each other. The comb-shaped electrode 20 includes a plurality of electrode fingers 18 and a busbar 19 to which the plurality of electrode fingers 18 are connected. A crossing region 25 is a region where the electrode fingers 18 of the pair of comb-shaped electrodes 20 intersect when viewed in the X direction. The length of the intersection region 25 is the aperture length. The pair of comb-shaped electrodes 20 are alternately provided with electrode fingers 18 in at least a part of the intersecting region 25 . The elastic waves mainly excited by the plurality of electrode fingers 18 in the intersecting region 25 propagate mainly in the X direction. The pitch of the electrode fingers 18 of one comb-shaped electrode 20 of the pair of comb-shaped electrodes 20 is approximately the wavelength λ of the elastic wave. Assuming that the pitch of the plurality of electrode fingers 18 (the pitch between the centers of the electrode fingers 18 ) is D, the pitch of the electrode fingers 18 of one comb-shaped electrode 20 is the pitch D of two electrode fingers 18 . The reflector 24 reflects acoustic waves (surface acoustic waves) excited by the electrode fingers 18 of the IDT 22 . This confines the acoustic wave within the intersection region 25 of the IDT 22 .

圧電層１４は、例えば回転ＹカットＸ伝搬単結晶タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ_３）基板または回転ＹカットＸ伝搬単結晶ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３）基板からなる。圧電層１４の厚さＴ４は、例えば弾性波の波長λ以下であり、０．１λ以上である。 The piezoelectric layer 14 comprises, for example, a rotated Y-cut X-propagating single crystal lithium tantalate (LiTaO ₃ ) substrate or a rotated Y-cut X-propagating single crystal lithium niobate (LiNbO ₃ ) substrate. The thickness T4 of the piezoelectric layer 14 is, for example, equal to or less than the wavelength λ of the elastic wave and equal to or greater than 0.1λ.

支持基板１０は、例えばサファイア基板、アルミナ基板、シリコン基板、ムライト基板、スピネル基板、水晶基板または石英基板である。サファイア基板は単結晶Ａｌ_２Ｏ_３基板であり、アルミナ基板は多結晶または非晶質Ａｌ_２Ｏ_３基板であり、シリコン基板は単結晶または多結晶のシリコン基板であり、ムライト基板は、多結晶または非晶質Ａｌ_６Ｏ_１３Ｓｉ_２基板であり、スピネル基板は多結晶または非晶質ＭｇＡｌ_２Ｏ_４基板であり、水晶基板は単結晶ＳｉＯ_２基板であり、石英基板は多結晶または非晶質ＳｉＯ_２基板である。支持基板１０のＸ方向の線膨張係数は圧電層１４のＸ方向の線膨張係数より小さい。これにより、弾性波共振器の周波数温度依存性を小さくできる。 The support substrate 10 is, for example, a sapphire substrate, an alumina substrate, a silicon substrate, a mullite substrate, a spinel substrate, a crystal substrate, or a quartz substrate. The sapphire substrate is a monocrystalline _Al2O3 substrate, the alumina substrate is _a polycrystalline or amorphous _Al2O3 substrate, the silicon substrate is a monocrystalline or _{polycrystalline} silicon substrate, and the mullite substrate is polycrystalline. or amorphous _Al6O13Si2 substrate, spinel substrate is polycrystalline or amorphous _MgAl2O4 _substrate , _quartz substrate is single crystal _SiO2 substrate, quartz substrate _is polycrystalline or amorphous quality _SiO2 substrate. The X-direction linear expansion coefficient of the support substrate 10 is smaller than the X-direction linear expansion coefficient of the piezoelectric layer 14 . As a result, the frequency temperature dependence of the elastic wave resonator can be reduced.

水晶層１２は単結晶水晶（単結晶のＳｉＯ_２）からなる。水晶層１２は、温度補償膜として機能し、圧電層１４の弾性定数の温度係数の符号と反対の符号の弾性定数の温度係数を有する。例えば圧電層１４の弾性定数の温度係数は負であり、水晶層１２の弾性定数の温度係数は正である。 The crystal layer 12 is made of single crystal crystal (single crystal SiO ₂ ). The crystal layer 12 functions as a temperature compensation film and has a temperature coefficient of elastic constant with a sign opposite to the sign of the temperature coefficient of elastic constant of the piezoelectric layer 14 . For example, the piezoelectric layer 14 has a negative temperature coefficient of elastic constant, and the crystal layer 12 has a positive temperature coefficient of elastic constant.

水晶層１２が温度補償の機能を有するためにはメイン応答の弾性波のエネルギーが水晶層１２内にある程度存在することが求められる。弾性表面波のエネルギーが集中する範囲は弾性表面波の種類に依存するものの、典型的には弾性表面波のエネルギーは圧電層１４の上面から２λ（λは弾性波の波長）の範囲に集中し、特に圧電層１４の上面からλの範囲に集中する。そこで、水晶層１２の下面から圧電層１４の上面までの距離Ｔ５は、２λ以下である。水晶層１２の厚さＴ２は例えば弾性波の波長λ以下であり、０．１λ以上である。 In order for the crystal layer 12 to have a function of temperature compensation, it is required that the energy of the elastic wave of the main response exists in the crystal layer 12 to some extent. Although the range in which the surface acoustic wave energy is concentrated depends on the type of surface acoustic wave, the surface acoustic wave energy is typically concentrated in a range of 2λ (λ is the wavelength of the elastic wave) from the upper surface of the piezoelectric layer 14. , particularly in the range λ from the top surface of the piezoelectric layer 14 . Therefore, the distance T5 from the bottom surface of the crystal layer 12 to the top surface of the piezoelectric layer 14 is 2λ or less. The thickness T2 of the crystal layer 12 is, for example, equal to or less than the wavelength λ of the elastic wave and equal to or greater than 0.1λ.

絶縁層１１は、例えば多結晶または非晶質であり、酸化アルミニウム膜、窒化シリコン膜、窒化アルミニウム膜またシリコン膜である。絶縁層１１は異なる材料からなる複数の層が積層されていてもよい。弾性表面波を圧電層１４および水晶層１２に閉じ込めるため、絶縁層１１の横波音速は水晶層１２の横波音速より速いことが好ましい。支持基板１０の横波音速は絶縁層１１の横波音速より速い。なお、支持基板１０の横波音速は絶縁層１１の横波音速より遅くてもよい。絶縁層１１の厚さＴ１は例えば弾性波の波長λ以上かつ１０λ以下である。 The insulating layer 11 is, for example, polycrystalline or amorphous, such as an aluminum oxide film, a silicon nitride film, an aluminum nitride film, or a silicon film. The insulating layer 11 may be formed by laminating a plurality of layers made of different materials. In order to confine the surface acoustic waves in the piezoelectric layer 14 and the crystal layer 12 , the shear wave acoustic velocity of the insulating layer 11 is preferably faster than the shear wave acoustic velocity of the crystal layer 12 . The transverse wave acoustic velocity of the support substrate 10 is faster than the transverse wave acoustic velocity of the insulating layer 11 . The transverse wave acoustic velocity of the support substrate 10 may be slower than the transverse wave acoustic velocity of the insulating layer 11 . The thickness T1 of the insulating layer 11 is, for example, greater than or equal to the wavelength λ of the elastic wave and less than or equal to 10λ.

接合層１３は、水晶層１２と圧電層１４を接合する層であり、例えば酸化アルミニウム層、窒化酸化アルミニウム層である。表面活性化法等を用い水晶層１２と圧電層１４とを直接接合することが難しい場合に、接合層１３を設ける。接合層１３は設けなくてもよい。接合層１３の横波音速は圧電層１４の横波音速より速い。接合層１３の厚さＴ３は例えば１ｎｍ以上かつ５０ｎｍ以下である。 The bonding layer 13 is a layer that bonds the crystal layer 12 and the piezoelectric layer 14, and is, for example, an aluminum oxide layer or an aluminum oxynitride layer. The bonding layer 13 is provided when it is difficult to directly bond the crystal layer 12 and the piezoelectric layer 14 using a surface activation method or the like. The bonding layer 13 may not be provided. The transverse wave acoustic velocity of the bonding layer 13 is faster than the transverse wave acoustic velocity of the piezoelectric layer 14 . The thickness T3 of the bonding layer 13 is, for example, 1 nm or more and 50 nm or less.

金属膜１６は、例えばアルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）またはモリブデン（Ｍｏ）を主成分とする膜である。電極指１８と圧電層１４との間にチタン（Ｔｉ）膜またはクロム（Ｃｒ）膜等の密着膜が設けられていてもよい。密着膜は電極指１８より薄い。電極指１８を覆うように絶縁膜が設けられていてもよい。絶縁膜は保護膜または温度補償膜として機能する。 The metal film 16 is a film mainly composed of, for example, aluminum (Al), copper (Cu), or molybdenum (Mo). An adhesion film such as a titanium (Ti) film or a chromium (Cr) film may be provided between the electrode fingers 18 and the piezoelectric layer 14 . The adhesion film is thinner than the electrode finger 18 . An insulating film may be provided to cover the electrode fingers 18 . The insulating film functions as a protective film or a temperature compensating film.

図２（ａ）から図３（ｃ）は、実施例１に係る弾性波デバイスの製造方法を示す断面図である。図２（ａ）に示すように、支持基板１０を準備する。支持基板１０の上面は略平坦面である。図２（ｂ）に示すように、支持基板１０上に絶縁層１１および接合層１３ａを形成する。絶縁層１１および接合層１３ａの形成には、例えばＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法、真空蒸着法またはスパッタリング法を用いる。接合層１３ａの材料および厚さの例は接合層１３と同様である。 2A to 3C are cross-sectional views showing the method of manufacturing the acoustic wave device according to the first embodiment. As shown in FIG. 2(a), a support substrate 10 is prepared. The upper surface of the support substrate 10 is a substantially flat surface. As shown in FIG. 2B, the insulating layer 11 and the bonding layer 13a are formed on the support substrate 10. Then, as shown in FIG. A CVD (Chemical Vapor Deposition) method, a vacuum deposition method, or a sputtering method, for example, is used to form the insulating layer 11 and the bonding layer 13a. Examples of the material and thickness of the bonding layer 13 a are the same as those of the bonding layer 13 .

図２（ｃ）に示すように、接合層１３ａ上に水晶層１２を接合する。水晶層１２の接合には例えば表面活性化法を用いる。水晶層１２と絶縁層１１とを直接接合することが難しい場合に接合層１３ａを設ける。接合層１３ａは設けなくてもよい。図２（ｄ）に示すように、水晶層１２の上面を研磨し、水晶層１２を薄膜化する。水晶層１２の研磨には例えばＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）法を用いる。 As shown in FIG. 2(c), the crystal layer 12 is bonded onto the bonding layer 13a. A surface activation method, for example, is used to bond the crystal layer 12 . The bonding layer 13a is provided when it is difficult to directly bond the crystal layer 12 and the insulating layer 11 together. The bonding layer 13a may not be provided. As shown in FIG. 2D, the upper surface of the crystal layer 12 is polished to thin the crystal layer 12 . A CMP (Chemical Mechanical Polishing) method, for example, is used to polish the crystal layer 12 .

図３（ａ）に示すように、水晶層１２上に接合層１３を形成する。接合層１３の形成には、例えばＣＶＤ法、真空蒸着法またはスパッタリング法を用いる。図３（ｂ）に示すように、接合層１３上に圧電層１４を接合する。圧電層１４の接合には例えば表面活性化法を用いる。水晶層１２と圧電層１４とを直接接合することが難しい場合に接合層１３を設ける。接合層１３は設けなくてもよい。図３（ｃ）に示すように、圧電層１４の上面を研磨し、圧電層１４を薄膜化する。圧電層１４の研磨には例えばＣＭＰ法を用いる。その後、圧電層１４上に弾性波共振器２６を形成する。これにより、弾性波デバイスが製造される。 As shown in FIG. 3A, a bonding layer 13 is formed on the crystal layer 12 . A CVD method, a vacuum deposition method, or a sputtering method, for example, is used to form the bonding layer 13 . As shown in FIG. 3B, the piezoelectric layer 14 is bonded onto the bonding layer 13 . For bonding the piezoelectric layer 14, for example, a surface activation method is used. The bonding layer 13 is provided when it is difficult to directly bond the crystal layer 12 and the piezoelectric layer 14 . The bonding layer 13 may not be provided. As shown in FIG. 3C, the upper surface of the piezoelectric layer 14 is polished to thin the piezoelectric layer 14 . A CMP method, for example, is used to polish the piezoelectric layer 14 . After that, an elastic wave resonator 26 is formed on the piezoelectric layer 14 . Thereby, an acoustic wave device is manufactured.

［シミュレーション］
水晶層１２の結晶方位を変え、弾性波共振器の特性をシミュレーションした。シミュレーション条件は以下である。
弾性波の波長λ：１．５μｍ
支持基板１０：厚さが４．５μｍのサファイア基板
絶縁層１１：厚さが６μｍの酸化アルミニウム層
水晶層１２：厚さが３００ｎｍ（０．２λ）の単結晶水晶
接合層１３：厚さが１０ｎｍの窒化酸化アルミニウム層
圧電層１４：厚さが４５０ｎｍ（０．３λ）の４２°ＹカットＸ伝搬タンタル酸リチウム基板
金属膜１６：厚さが１５０ｎｍ（０．１λ）のアルミニウム膜
弾性波の伝搬方向はタンタル酸リチウム基板の結晶方位におけるＸ軸方向である。
比較例では、水晶層１２を非晶質状の酸化シリコン膜とした。 [simulation]
The crystal orientation of the crystal layer 12 was changed to simulate the characteristics of the elastic wave resonator. The simulation conditions are as follows.
Elastic wave wavelength λ: 1.5 μm
Support substrate 10: 4.5 μm thick sapphire substrate Insulating layer 11: 6 μm thick aluminum oxide layer Crystal layer 12: 300 nm thick (0.2λ) single crystal crystal Bonding layer 13: 10 nm thick Aluminum oxynitride layer Piezoelectric layer 14: 42° Y-cut X-propagation lithium tantalate substrate with a thickness of 450 nm (0.3λ) Metal film 16: Aluminum film with a thickness of 150 nm (0.1λ) Acoustic wave propagation direction is the X-axis direction in the crystal orientation of the lithium tantalate substrate.
In the comparative example, the crystal layer 12 was an amorphous silicon oxide film.

圧電層１４および水晶層１２の結晶方位を弾性表面波デバイスにおいて一般的に用いられるオイラー角で表現する。弾性表面波デバイスにおけるオイラー角（φ、θ、ψ）の定義は以下である。右手系のＸＹＺ座標系において、弾性波の伝搬方向（すなわち電極指１８の配列方向）をＸ方向とし、圧電層１４の上面の法線方向をＺ方向とし、Ｘ方向およびＺ方向に直交する方向（すなわち電極指１８の延伸方向）をＹ方向とする。まず、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向をそれぞれ結晶方位のＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向とする。次に、Ｚ軸を中心に＋Ｘ軸から＋Ｙ軸の方向にφ回転させる。φ回転後のＸ軸を中心に＋Ｙ軸から＋Ｚ軸の方向にθ回転させる。θ回転後のＺ軸を中心に＋Ｘ軸から＋Ｙ軸の方向にψ回転させる。このように、結晶方位を回転させた結晶のオイラー角が（φ、θ、ψ）である。例えば、４２°ＹカットＸ伝搬タンタル酸リチウム基板のオイラー角は（０°、１３２°、０°）である。なお、ここでは、φ、θおよびψとして０°～１８０°を用い表現するが、（φ、θ、ψ）を用い表現されるオイラー角は、等価なオイラー角を含む。 The crystal orientations of the piezoelectric layer 14 and the crystal layer 12 are represented by Euler angles generally used in surface acoustic wave devices. The definitions of Euler angles (φ, θ, ψ) in surface acoustic wave devices are as follows. In a right-handed XYZ coordinate system, the propagation direction of the elastic wave (that is, the arrangement direction of the electrode fingers 18) is the X direction, the normal direction of the upper surface of the piezoelectric layer 14 is the Z direction, and the directions are perpendicular to the X and Z directions. (that is, the extending direction of the electrode fingers 18) is defined as the Y direction. First, the X, Y and Z directions are defined as the X, Y and Z directions of the crystal orientation, respectively. Next, it is rotated by φ from the +X-axis to the +Y-axis about the Z-axis. Rotate θ from the +Y-axis to the +Z-axis about the X-axis after the φ-rotation. It is rotated by ψ from the +X-axis to the +Y-axis about the Z-axis after the θ-rotation. Thus, the Euler angles of the crystal whose crystal orientation is rotated are (φ, θ, ψ). For example, the Euler angles for a 42° Y-cut X-propagating lithium tantalate substrate are (0°, 132°, 0°). Here, φ, θ and ψ are expressed using 0° to 180°, but the Euler angles expressed using (φ, θ, ψ) include equivalent Euler angles.

水晶層１２におけるオイラー角を（０°、θ、０°）とし、共振周波数ｆｒおよび反共振周波数ｆａにおける弾性波のＴＣＶ（Temperature Coefficient of Velocity）をシミュレーションした。ＴＣＦ（Temperature Coefficient of Frequency）はＴＣＶ－ＣＴＥ（Coefficient of Thermal Expansion）である。ＣＴＥが同じであれば、ＴＣＶの絶対値を小さくするとＴＣＦの絶対値が小さくなる。 The Euler angles in the crystal layer 12 were set to (0°, θ, 0°), and the TCV (Temperature Coefficient of Velocity) of elastic waves at the resonance frequency fr and the antiresonance frequency fa was simulated. TCF (Temperature Coefficient of Frequency) is TCV-CTE (Coefficient of Thermal Expansion). If the CTE is the same, decreasing the absolute value of TCV will decrease the absolute value of TCF.

図４（ａ）は、シミュレーションにおけるθに対するＴＣＶを示す図である。黒丸および黒三角は、単結晶の水晶層１２を用いた弾性波共振器におけるそれぞれ共振周波数ｆｒおよび反共振周波数ｆａにおけるＴＣＶのシミュレーション値である。曲線は、黒丸をつなぐ線および黒三角をつなぐ線である。白丸および白三角は、水晶層１２に非晶質状の酸化シリコン層を用いた比較例である。図４（ａ）に示すように、θが２０°～３０°においてＴＣＶが最も大きくなる。θが１３０°においてＴＣＶが最も小さくなる。θが０°～９０°または１６０°～１８０°では、共振周波数ｆｒおよび反共振周波数ｆａにおけるＴＣＶの絶対値は、それぞれ比較例における共振周波数ｆｒおよび反共振周波数ｆａにおけるＴＣＶの絶対値より小さくなる。 FIG. 4(a) is a diagram showing TCV with respect to θ in the simulation. Black circles and black triangles are simulation values of TCV at the resonance frequency fr and the antiresonance frequency fa, respectively, in the elastic wave resonator using the single crystal crystal layer 12 . The curves are the line connecting the black circles and the line connecting the black triangles. White circles and white triangles are comparative examples using an amorphous silicon oxide layer for the crystal layer 12 . As shown in FIG. 4(a), the TCV is maximized when θ is 20° to 30°. TCV is the smallest when θ is 130°. When θ is 0° to 90° or 160° to 180°, the absolute values of TCV at resonance frequency fr and antiresonance frequency fa are smaller than the absolute values of TCV at resonance frequency fr and antiresonance frequency fa in the comparative example, respectively. .

図４（ｂ）は、θに対するΔＴＣＶを示す図である。ΔＴＣＶは、（共振周波数ｆｒにおけるＴＣＶ）－（反共振周波数ｆａにおけるＴＣＶ）である。黒丸は、単結晶の水晶層１２を用いたΔＴＣＶ、白丸は比較例におけるΔＴＣＶである。図４（ｂ）に示すように、θが０°～９０°または１３０°～１８０°では、ΔＴＣＶは比較例のΔＴＣＶより小さくなる。 FIG. 4(b) is a diagram showing ΔTCV with respect to θ. ΔTCV is (TCV at resonance frequency fr)−(TCV at antiresonance frequency fa). The black circles are ΔTCV using the single crystal crystal layer 12, and the white circles are ΔTCV in the comparative example. As shown in FIG. 4B, when θ is 0° to 90° or 130° to 180°, ΔTCV is smaller than ΔTCV of the comparative example.

図５（ａ）は、シミュレーションにおけるθに対するΔＹおよびｋ^２を示す図である。ΔＹは、共振周波数にけるアドミッタンスの絶対値と反共振周波数におけるアドミッタンスの絶対値の差である。ｋ^２は電気機械結合係数である。黒丸および黒三角は、単結晶の水晶層１２を用いた弾性波共振器におけるそれぞれΔＹおよびｋ^２のシミュレーション値である。曲線は、黒丸をつなぐ線および黒三角をつなぐ線である。白丸は、比較例におけるΔＹである。図５（ａ）に示すように、単結晶の水晶層１２を用いた弾性波共振器のΔＹは比較例のΔＹより大きい。θが９０°～１５０°においてΔＹおよび電気機械結合係数ｋ^２が大きくなる。 FIG. 5(a) is a diagram showing ΔY and ^k2 with respect to θ in the simulation. ΔY is the difference between the absolute value of the admittance at the resonance frequency and the absolute value of the admittance at the anti-resonance frequency. ^k2 is the electromechanical coupling coefficient. Black circles and black triangles are simulated values of ΔY and k ² , respectively, in the acoustic wave resonator using the single-crystal quartz layer 12 . The curves are the line connecting the black circles and the line connecting the black triangles. White circles are ΔY in the comparative example. As shown in FIG. 5A, ΔY of the elastic wave resonator using the single crystal crystal layer 12 is larger than ΔY of the comparative example. ΔY and the electromechanical coupling coefficient ^k2 increase when θ is 90° to 150°.

図５（ｂ）は、θに対する周波数感度を示す図である。周波数感度は、圧電層１４の厚さＴ４が変化したときの共振周波数ｆｒおよび反共振周波数ｆａの変化を示す指標である。黒丸および黒三角は、単結晶の水晶層１２を用いた弾性波共振器におけるそれぞれ共振周波数ｆｒおよび反共振周波数ｆａの周波数感度のシミュレーション値である。曲線は、黒丸をつなぐ線および黒三角をつなぐ線である。破線直線は、比較例における共振周波数ｆｒの周波数感度である。図５（ｂ）に示すように、θが３０°において周波数感度が最大となり、θが１２０°～１３０°において周波数感度が最小となる。θが０°～７０°および１７０°～１８０°において周波数感度は比較例より大きくなる。 FIG. 5(b) is a diagram showing frequency sensitivity with respect to θ. The frequency sensitivity is an index that indicates changes in the resonance frequency fr and the antiresonance frequency fa when the thickness T4 of the piezoelectric layer 14 changes. Black circles and black triangles are simulation values of the frequency sensitivity of the resonance frequency fr and the anti-resonance frequency fa, respectively, in the acoustic wave resonator using the single crystal crystal layer 12 . The curves are the line connecting the black circles and the line connecting the black triangles. A dashed straight line is the frequency sensitivity of the resonance frequency fr in the comparative example. As shown in FIG. 5B, the frequency sensitivity is maximized when θ is 30°, and is minimized when θ is 120° to 130°. When θ is 0° to 70° and 170° to 180°, the frequency sensitivity is greater than that of the comparative example.

図６は、単結晶水晶におけるθに対するＸ方向に伝搬する横波音速をシミュレーションした図である。破線は、オイラー角が（０°、１３２°、０°）のタンタル酸リチウム基板の音速である。図６に示すように、単結晶水晶の横波音速はθが３０°が最小であり、θが１２０°が最大である。（０°、１３２°、０°）のタンタル酸リチウム基板の横波音速は約４２５０ｍ／ｓである。 FIG. 6 is a diagram obtained by simulating the transverse wave speed propagating in the X direction with respect to θ in single crystal quartz. The dashed line is the sound velocity of the lithium tantalate substrate with Euler angles (0°, 132°, 0°). As shown in FIG. 6, the transverse wave speed of single crystal quartz is minimum when θ is 30° and maximum when θ is 120°. The shear wave speed of the (0°, 132°, 0°) lithium tantalate substrate is about 4250 m/s.

図６と図４（ａ）および図４（ｂ）を比較すると、単結晶の水晶層１２のＸ方向に伝搬する横波音速が小さいと、ＴＣＶの絶対値およびΔＴＣＶは小さくなる。特に、水晶層１２の横波音速が圧電層１４のＸ方向に伝搬する横波音速より遅いθの範囲ではＴＣＶの絶対値およびΔＴＣＶが小さい。この理由は以下と考えられる。特許文献２の図５（ａ）および図５（ｂ）のように、弾性表面波の変位は、圧電層１４の表面近くが最も大きく、圧電層１４の表面から２λ程度の深さまでに収まる。水晶層１２の横波音速が圧電層１４の横波音速より速い場合、弾性表面波は水晶層１２を伝搬しにくくなり、水晶層１２内の弾性表面波の変位は小さくなる。このため、水晶層１２における温度補償の機能が低下する。一方、水晶層１２の横波音速が圧電層１４の横波音速より遅い場合、水晶層１２内の弾性表面波の変位が大きくなる。このため、水晶層１２における温度補償の機能が増大するためと考えられる。 Comparing FIG. 6 with FIGS. 4(a) and 4(b), the absolute value of TCV and ΔTCV are small when the transverse wave sound velocity propagating in the X direction of the single crystal crystal layer 12 is small. In particular, the absolute value of TCV and .DELTA.TCV are small in the range of .theta. in which the transverse wave acoustic velocity of the crystal layer 12 is slower than the transverse acoustic velocity of the piezoelectric layer 14 propagating in the X direction. The reason for this is considered as follows. As shown in FIGS. 5A and 5B of Patent Document 2, the displacement of the surface acoustic wave is greatest near the surface of the piezoelectric layer 14 and is contained within a depth of about 2λ from the surface of the piezoelectric layer 14 . When the transverse wave acoustic velocity of the crystal layer 12 is faster than the transverse wave acoustic velocity of the piezoelectric layer 14, the surface acoustic wave propagates through the crystal layer 12 with difficulty, and the displacement of the surface acoustic wave in the crystal layer 12 becomes small. As a result, the temperature compensation function of the crystal layer 12 is degraded. On the other hand, when the transverse wave acoustic velocity of the crystal layer 12 is slower than the transverse wave acoustic velocity of the piezoelectric layer 14, the displacement of the surface acoustic wave in the crystal layer 12 increases. Therefore, it is considered that the temperature compensation function of the crystal layer 12 is increased.

図６と図５（ａ）を比較すると、水晶層１２の横波音速が圧電層１４の横波音速より遅いθの範囲では、水晶層１２の横波音速が圧電層１４の横波音速より速いθの範囲に比べ、ΔＹおよびｋ^２が小さい。これは、圧電層１４を伝搬する水晶層１２の横波音速が圧電層１４の横波音速より速い場合、水晶層１２より圧電性の高い圧電層１４内の弾性表面波の変位が大きくなる。このため、ΔＹおよびｋ^２が大きくなる。水晶層１２の横波音速が圧電層１４の横波音速より遅い場合、圧電層１４内の弾性表面波の変位が小さくなる。このため、ΔＹおよびｋ^２が小さくなると考えられる。水晶層１２の横波音速が圧電層１４の横波音速より遅い場合でも、比較例よりはΔＹおよびｋ^２が大きい。これは、比較例では温度補償膜は非晶質状の酸化シリコン膜であることから、温度補償膜を伝搬する弾性表面波の伝搬損失が大きくなる。これに対し、実施例１のように温度補償膜を単結晶水晶とすることで、水晶層１２を伝搬する弾性表面波の伝搬損失を抑制できるためと考えられる。 Comparing FIG. 6 and FIG. 5( a ), in the range of θ in which the transverse wave sound velocity of the crystal layer 12 is slower than the transverse wave sound velocity of the piezoelectric layer 14 , the transverse wave sound velocity of the crystal layer 12 is faster than the transverse wave sound velocity of the piezoelectric layer 14 . ΔY and ^k2 are small compared to . This is because when the transverse wave acoustic velocity of the crystal layer 12 propagating through the piezoelectric layer 14 is faster than the transverse wave acoustic velocity of the piezoelectric layer 14, the displacement of the surface acoustic wave in the piezoelectric layer 14 having higher piezoelectricity than the crystal layer 12 increases. This increases ΔY and ^k2 . When the transverse wave acoustic velocity of the crystal layer 12 is slower than the transverse wave acoustic velocity of the piezoelectric layer 14, the displacement of the surface acoustic wave in the piezoelectric layer 14 becomes small. Therefore, it is believed that ΔY and ^k2 become smaller. Even when the transverse wave acoustic velocity of the crystal layer 12 is slower than the transverse wave acoustic velocity of the piezoelectric layer 14, ΔY and ^k2 are larger than those of the comparative example. This is because, in the comparative example, the temperature compensating film is an amorphous silicon oxide film, so the propagation loss of the surface acoustic wave propagating through the temperature compensating film increases. On the other hand, it is considered that the propagation loss of the surface acoustic wave propagating through the crystal layer 12 can be suppressed by using the single crystal crystal for the temperature compensating film as in the first embodiment.

図６と図５（ｂ）を比較すると、水晶層１２の横波音速が圧電層１４の横波音速より遅いθの範囲では、水晶層１２の横波音速が圧電層１４の横波音速より速いθの範囲より周波数感度が大きい。共振周波数ｆｒおよび反共振周波数ｆａを制御する観点からは、水晶層１２の横波音速を圧電層１４の横波音速より速くする方が有利である。 Comparing FIG. 6 and FIG. 5B, in the range of θ in which the transverse wave sound velocity of the crystal layer 12 is slower than the transverse wave sound velocity of the piezoelectric layer 14, the transverse wave sound velocity of the crystal layer 12 is faster than the transverse wave sound velocity of the piezoelectric layer 14 in the range of θ. Greater frequency sensitivity. From the viewpoint of controlling the resonance frequency fr and the anti-resonance frequency fa, it is advantageous to make the transverse wave sound velocity of the crystal layer 12 faster than the transverse wave sound velocity of the piezoelectric layer 14 .

以上のように、θの範囲を水晶層１２の横波音速が圧電層１４の横波音速より遅い範囲とすることで、ＴＣＶの絶対値およびΔＴＣＶが小さくなり、周波数温度特性を向上できる。この範囲では、水晶層１２の横波音速が圧電層１４の横波音速より速い範囲よりΔＹおよびｋ^２が小さく、周波数感度が大きいものの、比較例よりΔＹおよびｋ^２を大きくできる。水晶層１２を設ける目的は温度補償のためであることから、θの範囲を水晶層１２の横波音速が圧電層１４の横波音速より遅い範囲とすることで、周波数温度特性を向上させ、かつ比較例より伝搬損失を向上できる。 As described above, by setting the range of θ to a range in which the transverse wave acoustic velocity of the crystal layer 12 is slower than the transverse wave acoustic velocity of the piezoelectric layer 14, the absolute value of TCV and ΔTCV are reduced, and the frequency temperature characteristics can be improved. In this range, ΔY and ^k2 are smaller than in the range where the transverse wave acoustic velocity of the crystal layer 12 is faster than the transverse wave acoustic velocity of the piezoelectric layer 14, and the frequency sensitivity is high, but ΔY and ^k2 can be made larger than in the comparative example. Since the purpose of providing the crystal layer 12 is to compensate for temperature, the range of θ is set to a range in which the transverse wave sound velocity of the crystal layer 12 is slower than the transverse wave sound velocity of the piezoelectric layer 14, thereby improving the frequency temperature characteristics and making comparison possible. Propagation loss can be improved more than the example.

圧電層１４にタンタル酸リチウム基板またはニオブ酸リチウム基板を用いる場合には、ＳＨ（Shear Horizontal）波等の漏洩弾性表面波（ＬＳＡＷ：Leaky Surface Acoustic Wave）またはレイリー波を主モードとして用いるためＹカットＸ伝搬基板を用いる。この場合、圧電層１４のオイラー角は（０°、θ、０°）である。単結晶水晶を水晶層１２に用いる場合、弾性表面波の伝搬方向とエネルギーの伝搬方向との角度であるパワーフロー角が０°であることが好ましい。この観点から水晶層１２のオイラー角は（０°、θ、ψ）であり、ψは０°または９０°である。 When a lithium tantalate substrate or a lithium niobate substrate is used for the piezoelectric layer 14, a Y-cut is used because a leaky surface acoustic wave (LSAW) such as an SH (Shear Horizontal) wave or a Rayleigh wave is used as a main mode. An X-propagating substrate is used. In this case, the Euler angles of the piezoelectric layer 14 are (0°, θ, 0°). When a single crystal crystal is used for the crystal layer 12, the power flow angle, which is the angle between the surface acoustic wave propagation direction and the energy propagation direction, is preferably 0°. From this point of view, the Euler angles of the crystal layer 12 are (0°, θ, ψ), where ψ is 0° or 90°.

まず、オイラー角が（０°、θ、０°）のタンタル酸リチウム基板とオイラー角が（０°、θ、０°）の水晶基板のＸ方向に伝搬する横波音速をシミュレーションして比較した。なお、タンタル酸リチウム基板における横波音速はＬＳＡＷの音速に相当する。図７は、タンタル酸リチウム基板と単結晶水晶基板におけるθに対する横波音速を示す図である。水晶は、単結晶水晶基板の横波音速を示し、ＬＴは、タンタル酸リチウム基板の横波音速を示す。 First, the acoustic velocity of transverse waves propagating in the X direction of a lithium tantalate substrate having Euler angles (0°, θ, 0°) and a quartz substrate having Euler angles (0°, θ, 0°) were simulated and compared. Note that the transverse wave speed of sound in the lithium tantalate substrate corresponds to the sound speed of LSAW. FIG. 7 is a diagram showing transverse wave speeds with respect to θ in a lithium tantalate substrate and a single crystal quartz substrate. Quartz indicates the transverse wave velocity of the single crystal quartz substrate, and LT indicates the transverse wave velocity of the lithium tantalate substrate.

図７に示すように、タンタル酸リチウム基板では、θが１３５°付近で横波音速が最も速く、このときの横波音速は４２５０ｍ／ｓである。このとき、水晶層１２のθを０°≦θ≦θＱ１（θＱ１＝７６°）またはθＱ２≦θ≦１８０°（θＱ２＝１６７°）とすることで、水晶層１２の横波音速を圧電層１４の横波音速以下とすることができる。タンタル酸リチウムのθが１２０°≦θ≦１５０°では、横波音速はほぼ４２５０ｍ／ｓで一定である。よって、圧電層１４のθが１２０°～１５０°のとき、水晶層１２のθを０°≦θ≦７６°または１６７°≦θ≦１８０°とすることで、水晶層１２の横波音速を圧電層１４の横波音速より遅くできる。 As shown in FIG. 7, in the lithium tantalate substrate, the transverse wave acoustic velocity is the highest when θ is around 135°, and the transverse wave acoustic velocity at this time is 4250 m/s. At this time, by setting θ of the crystal layer 12 to 0°≦θ≦θQ1 (θQ1=76°) or θQ2≦θ≦180° (θQ2=167°), the transverse wave sound velocity of the crystal layer 12 is set to It can be less than or equal to the shear wave speed of sound. When θ of lithium tantalate is 120°≦θ≦150°, the transverse wave speed is constant at approximately 4250 m/s. Therefore, when θ of the piezoelectric layer 14 is 120° to 150°, by setting θ of the crystal layer 12 to 0°≦θ≦76° or 167°≦θ≦180°, the transverse wave sound velocity of the crystal layer 12 can be changed to piezoelectric It can be slower than the shear wave speed of layer 14 .

弾性表面波としてＬＳＡＷを用いる場合、圧電層１４のθはθＬ１＝８０°以上かつθＬ２＝１６０°以下の回転ＹカットＸ伝搬タンタル酸リチウム基板を用いることが多い。この範囲のθにおいて圧電層１４の横波音速が最も遅いのはθＬ１＝８０°のときである。このときの圧電層１４の横波音速は約４０００ｍ／ｓである。そこで、水晶層１２のθを０°≦θ≦θＱ３（θＱ３＝６７°）またはθＱ４≦θ≦１８０°（θＱ４＝１７６°）とすることで、水晶層１２の横波音速を圧電層１４の横波音速より遅くできる。 When LSAW is used as a surface acoustic wave, a rotated Y-cut X-propagation lithium tantalate substrate in which θ of the piezoelectric layer 14 is θL1=80° or more and θL2=160° or less is often used. Within this range of θ, the transverse wave sound velocity of the piezoelectric layer 14 is the slowest when θL1=80°. The transverse wave sound velocity of the piezoelectric layer 14 at this time is about 4000 m/s. Therefore, by setting θ of the crystal layer 12 to be 0°≦θ≦θQ3 (θQ3=67°) or θQ4≦θ≦180° (θQ4=176°), the transverse wave sound velocity of the crystal layer 12 is reduced to that of the transverse wave of the piezoelectric layer 14 It can be slower than the speed of sound.

次に、オイラー角が（０°、θ、０°）のニオブ酸リチウム基板とオイラー角が（０°、θ、０°）の水晶基板のＸ方向に伝搬する横波音速をシミュレーションして比較した。図８は、ニオブ酸リチウム基板と単結晶水晶基板におけるθに対する横波音速を示す図である。水晶は、単結晶水晶基板の横波音速を示し、ＬＮは、ニオブ酸リチウム基板の横波音速を示す。 Next, the transverse wave sound velocity propagating in the X direction of a lithium niobate substrate having Euler angles (0°, θ, 0°) and a quartz substrate having Euler angles (0°, θ, 0°) was simulated and compared. . FIG. 8 is a diagram showing transverse wave speeds with respect to θ in a lithium niobate substrate and a single crystal quartz substrate. Quartz indicates the transverse wave velocity of the single crystal quartz substrate, and LN indicates the transverse wave velocity of the lithium niobate substrate.

図８に示すように、ニオブ酸リチウム基板では、θが１１３°付近で横波音速が最も速く、このときの横波音速は４８８０ｍ／ｓである。このとき、水晶層１２のθを０°≦θ≦θＱ１（θＱ１＝９８°）またはθＱ２≦θ≦１８０°（θＱ２＝１４５°）とすることで、水晶層１２の横波音速を圧電層１４の横波音速以下とすることができる。ニオブ酸リチウムのθが１００°≦θ≦１３０°では、横波音速はほぼ４８８０ｍ／ｓで一定である。よって、圧電層１４のθが１００°～１３０°のとき、水晶層１２のθを０°≦θ≦９８°または１４５°≦θ≦１８０°とすることで、水晶層１２の横波音速を圧電層１４の横波音速より遅くできる。 As shown in FIG. 8, in the lithium niobate substrate, the transverse wave sound velocity is the fastest when θ is around 113°, and the transverse wave sound velocity at this time is 4880 m/s. At this time, by setting θ of the crystal layer 12 to 0°≦θ≦θQ1 (θQ1=98°) or θQ2≦θ≦180° (θQ2=145°), the transverse wave sound velocity of the crystal layer 12 is set to It can be less than or equal to the shear wave speed of sound. When θ of lithium niobate is 100°≦θ≦130°, the shear wave sound velocity is constant at approximately 4880 m/s. Therefore, when θ of the piezoelectric layer 14 is 100° to 130°, by setting θ of the crystal layer 12 to 0°≦θ≦98° or 145°≦θ≦180°, the transverse wave sound velocity of the crystal layer 12 can be changed to piezoelectric It can be slower than the shear wave speed of layer 14 .

弾性表面波としてＬＳＡＷを用いる場合、圧電層１４のθはθＬ１＝８０°以上かつθＬ２＝１６０°以下の回転ＹカットＸ伝搬ニオブ酸リチウム基板を用いることが多い。この範囲のθにおいて圧電層１４の横波音速が最も遅いのはθＬ２＝１６０°のときである。このときの圧電層１４の横波音速は約４６００ｍ／ｓである。そこで、水晶層１２のθを０°≦θ≦θＱ３（θＱ３＝７２°）またはθＱ４≦θ≦１８０°（θＱ４＝１５６°）とすることで、水晶層１２の横波音速を圧電層１４の横波音速より遅くできる。 When LSAW is used as a surface acoustic wave, a rotated Y-cut X-propagation lithium niobate substrate in which θ of the piezoelectric layer 14 is θL1=80° or more and θL2=160° or less is often used. Within this range of θ, the transverse wave sound velocity of the piezoelectric layer 14 is the slowest when θL2=160°. The transverse wave sound velocity of the piezoelectric layer 14 at this time is about 4600 m/s. Therefore, by setting θ of the crystal layer 12 to be 0°≦θ≦θQ3 (θQ3=72°) or θQ4≦θ≦180° (θQ4=156°), the transverse wave sound velocity of the crystal layer 12 is reduced to that of the transverse wave of the piezoelectric layer 14 It can be slower than the speed of sound.

図９は、単結晶水晶基板におけるθおよびψに対する横波音速を示す図である。横波音速が４０００ｍ／ｓの線を太実線で示し、横波音速が４０００ｍ／ｓより大きい線を細実線で示し、横波音速が４０００ｍ／ｓより小さい線を細破線で示した。図９に示すように、ψが０°および１８０°では、θが１０°～５０°において横波音速が遅く、θが９０°～１６０°において横波音速が速い。ψが４０°～７０°では、θが３０°～５０°において横波音速が速く、θが１００°～１４０°において横波音速が遅い。ψが９０°付近では、θによらず横波音速は３５００ｍ／ｓ～４２５０ｍ／ｓである。ψが９０°付近では、θによらず、水晶層１２の横波音速を回転ＹカットＸ伝搬タンタル酸リチウムおよび回転ＹカットＸ伝搬ニオブ酸リチウム基板の横波音速より遅くできる。ψが９０°付近において、水晶層１２におけるθを０°≦θ≦６０°または１１０°≦θ≦１８０°とすることで、横波音速を４０００ｍ／ｓ以下とすることができる。 FIG. 9 is a diagram showing shear wave speeds with respect to θ and ψ in a single crystal quartz substrate. A thick solid line indicates a shear wave speed of sound of 4000 m/s, a thin solid line indicates a shear wave speed of more than 4000 m/s, and a thin dashed line indicates a shear wave speed of less than 4000 m/s. As shown in FIG. 9, when ψ is 0° and 180°, the shear wave sound velocity is slow when θ is 10° to 50°, and the shear wave sound speed is fast when θ is 90° to 160°. When ψ is 40° to 70°, the shear wave speed is fast when θ is 30° to 50°, and is slow when θ is 100° to 140°. When ψ is around 90°, the transverse wave speed is 3500m/s to 4250m/s regardless of θ. When ψ is around 90°, the transverse wave acoustic velocity of the crystal layer 12 can be made lower than that of the rotated Y-cut X-propagating lithium tantalate substrate and the rotated Y-cut X-propagating lithium niobate substrate regardless of θ. When ψ is around 90°, the shear wave speed can be reduced to 4000 m/s or less by setting θ in the crystal layer 12 to 0°≦θ≦60° or 110°≦θ≦180°.

以上のように、一対の櫛型電極２０の複数の電極指１８の平均ピッチを、圧電層１４の厚さＴ４の１／２倍以上（すなわち厚さＴ４を弾性波の波長λ以下）とし、かつ圧電層１４における支持基板１０に対し反対側の面と水晶層１２において支持基板１０側の面との距離Ｔ５の１／４倍以上（すなわち距離Ｔ５を２λ以下）とする。このとき、水晶層１２はＸ方向（配列方向）に伝搬する横波音速が圧電層１４内をＸ方向に伝搬する横波音速以下である単結晶水晶とする。これにより、図５（ａ）のように、水晶層１２を伝搬する弾性波の伝搬損失を抑制し、かつ図４（ａ）および図４（ｂ）のように、周波数温度特性を向上できる。水晶層１２におけるＸ方向に伝搬する横波音速は、圧電層１４におけるＸ方向に伝搬する横波音速の０．９８倍以下が好ましく、０．９５倍以下がより好ましく、０．９倍以下がさらに好ましい。 As described above, the average pitch of the plurality of electrode fingers 18 of the pair of comb-shaped electrodes 20 is set to 1/2 or more times the thickness T4 of the piezoelectric layer 14 (that is, the thickness T4 is equal to or less than the wavelength λ of the elastic wave), In addition, the distance T5 between the surface of the piezoelectric layer 14 opposite to the support substrate 10 and the surface of the crystal layer 12 facing the support substrate 10 is set to 1/4 times or more (i.e., the distance T5 is 2λ or less). At this time, the crystal layer 12 is made of a single crystal crystal whose acoustic velocity of transverse waves propagating in the X direction (arrangement direction) is equal to or lower than the acoustic velocity of transverse waves propagating in the piezoelectric layer 14 in the X direction. Thereby, as shown in FIG. 5A, the propagation loss of the acoustic wave propagating through the crystal layer 12 can be suppressed, and the frequency temperature characteristic can be improved as shown in FIGS. 4A and 4B. The sound velocity of transverse waves propagating in the X direction in the crystal layer 12 is preferably 0.98 times or less, more preferably 0.95 times or less, and even more preferably 0.9 times or less, that of the transverse waves propagating in the X direction in the piezoelectric layer 14. .

スプリアスおよび損失を抑制するため、電極指１８の平均ピッチは、圧電層１４の厚さＴ４の１／１．６倍以上（すなわち厚さＴ４は０．８λ以下）がより好ましく、厚さＴ４の１倍以上（すなわち厚さＴ４は０．５λ以下）がさらに好ましい。圧電層１４が薄すぎると、圧電特性が劣化する。この観点から、電極指１８の平均ピッチは、圧電層１４の厚さＴ４の１／０．２倍以下（すなわち厚さＴ４は０．１λ以上）が好ましく、厚さＴ４の１／０．４倍以下（すなわち厚さＴ４は０．２λ以上）がよりに好ましい。 In order to suppress spurious and loss, the average pitch of the electrode fingers 18 is more preferably 1/1.6 times or more the thickness T4 of the piezoelectric layer 14 (that is, the thickness T4 is 0.8λ or less). It is more preferably 1 time or more (that is, the thickness T4 is 0.5λ or less). If the piezoelectric layer 14 is too thin, the piezoelectric properties will deteriorate. From this point of view, the average pitch of the electrode fingers 18 is preferably 1/0.2 times or less the thickness T4 of the piezoelectric layer 14 (that is, the thickness T4 is 0.1λ or more), and 1/0.4 the thickness T4. It is more preferable to be twice or less (that is, the thickness T4 is 0.2λ or more).

弾性表面波を圧電層１４および水晶層１２に閉じ込め、損失の抑制および周波数温度特性を向上させるため、電極指１８の平均ピッチは、圧電層１４の上面と水晶層１２の下面との距離Ｔ５の１／３倍以上（すなわち距離Ｔ５は１．５λ以下）がより好ましく、距離Ｔ５は１／２倍以上（すなわち距離Ｔ５は１λ以下）がさらに好ましい。距離Ｔ５が小さすぎると、弾性表面波が絶縁層１１に漏れてしまう。この観点から、電極指１８の平均ピッチは、距離Ｔ５の１／０．４倍以下（すなわち距離Ｔ５は０．２λ以上）が好ましく、距離Ｔ５の１倍以下（すなわち距離Ｔ５は０．５λ以上）がより好ましい。 In order to confine the surface acoustic wave in the piezoelectric layer 14 and the crystal layer 12, suppress the loss, and improve the frequency temperature characteristics, the average pitch of the electrode fingers 18 is set to the distance T5 between the upper surface of the piezoelectric layer 14 and the lower surface of the crystal layer 12. It is more preferable that the distance T5 is 1/3 or more (that is, the distance T5 is 1.5λ or less), and that the distance T5 is 1/2 or more (that is, the distance T5 is 1λ or less). If the distance T5 is too small, the surface acoustic waves will leak to the insulating layer 11 . From this point of view, the average pitch of the electrode fingers 18 is preferably 1/0.4 times or less the distance T5 (i.e., the distance T5 is 0.2λ or more), and 1 time or less the distance T5 (i.e., the distance T5 is 0.5λ or more). ) is more preferred.

弾性表面波を圧電層１４および水晶層１２に閉じ込めるため、電極指１８の平均ピッチは、水晶層１２の厚さＴ２の１／１．６倍以上（すなわち厚さＴ２は０．８λ以下）がより好ましく、厚さＴ２の１倍以上（すなわち厚さＴ２は０．５λ以下）がさらに好ましい。水晶層１２が薄すぎると、温度補償の機能が劣化する。この観点から、電極指１８の平均ピッチは、水晶層１２の厚さＴ２の１／０．２倍以下（すなわち厚さＴ２は０．１λ以上）が好ましく、厚さＴ４の１／０．４倍以下（すなわち厚さＴ２は０．２λ以上）がより好ましい。 In order to confine the surface acoustic wave in the piezoelectric layer 14 and the crystal layer 12, the average pitch of the electrode fingers 18 should be 1/1.6 times or more the thickness T2 of the crystal layer 12 (that is, the thickness T2 is 0.8λ or less). More preferably, it is more than 1 times the thickness T2 (that is, the thickness T2 is 0.5λ or less). If the crystal layer 12 is too thin, the function of temperature compensation deteriorates. From this point of view, the average pitch of the electrode fingers 18 is preferably 1/0.2 times or less the thickness T2 of the crystal layer 12 (that is, the thickness T2 is 0.1λ or more), and 1/0.4 the thickness T4. It is more preferable that the thickness is twice or less (that is, the thickness T2 is 0.2λ or more).

オイラー角φおよびψは厳密に０°でなくても、０±５°であれば、図４（ａ）～図９のシミュレーション結果を一般化できる。そこで、図７および図９のように、単結晶タンタル酸リチウムからなる圧電層１４のとき、圧電層１４のオイラー角を（０±５°、８０°≦θ≦１６０°、０±５°）とし、水晶層１２のオイラー角を（０±５°、０°≦θ≦７６°、０±５°）、（０±５°、１６７°≦θ≦１８０°、０±５°）または（０±５°、０°≦θ≦１８０°、９０±５°）とする。圧電層１４および水晶層１２のθの範囲が上記の場合、水晶層１２の横波音速が圧電層１４の横波音速より速い場合も含まれる。このθの範囲において最も遅い圧電層１４の横波音速は４０００ｍ／ｓであり、最も速い水晶層１２の横波音速は４２５０ｍ／ｓである。このθの範囲において、水晶層１２の最も速い横波音速は、圧電層１４の最も遅い横波音速の１．０６２５倍である。この程度であれば、伝搬損失を小さくし、かつ周波数温度特性を向上させることができる。 Even if the Euler angles φ and ψ are not exactly 0°, but 0±5°, the simulation results of FIGS. 4(a) to 9 can be generalized. Therefore, as shown in FIGS. 7 and 9, when the piezoelectric layer 14 is made of single-crystal lithium tantalate, the Euler angles of the piezoelectric layer 14 are set to (0±5°, 80°≦θ≦160°, 0±5°) and the Euler angles of the crystal layer 12 are (0±5°, 0°≦θ≦76°, 0±5°), (0±5°, 167°≦θ≦180°, 0±5°) or ( 0±5°, 0°≦θ≦180°, 90±5°). When the piezoelectric layer 14 and the crystal layer 12 have the above range of θ, the case where the transverse wave acoustic velocity of the crystal layer 12 is faster than the transverse wave acoustic velocity of the piezoelectric layer 14 is also included. In this range of θ, the piezoelectric layer 14 has the slowest transverse wave sound velocity of 4000 m/s, and the crystal layer 12 has the fastest transverse wave sound velocity of 4250 m/s. In this range of θ, the fastest transverse wave sound velocity of the crystal layer 12 is 1.0625 times the slowest transverse wave sound velocity of the piezoelectric layer 14 . With this degree, the propagation loss can be reduced and the frequency temperature characteristic can be improved.

水晶層１２の横波音速を圧電層１４の横波音速に対しより遅くするため、圧電層１４のオイラー角は（０±５°、１１０°≦θ≦１５０°、０±５°）がより好ましく、（０±５°、１１５°≦θ≦１４５°、０±５°）がさらに好ましい。水晶層１２のオイラー角は、（０±５°、０°≦θ≦６７°、０±５°）または（０±５°、１７６°≦θ≦１８０°、０±５°）が好ましく、（０±５°、０°≦θ≦６０°、０±５°）がさらに好ましい。 The Euler angles of the piezoelectric layer 14 are more preferably (0±5°, 110°≦θ≦150°, 0±5°) in order to make the transverse wave sound velocity of the crystal layer 12 slower than that of the piezoelectric layer 14, (0±5°, 115°≦θ≦145°, 0±5°) is more preferable. The Euler angles of the crystal layer 12 are preferably (0±5°, 0°≦θ≦67°, 0±5°) or (0±5°, 176°≦θ≦180°, 0±5°), (0±5°, 0°≦θ≦60°, 0±5°) is more preferable.

図９のように、単結晶タンタル酸リチウムからなる圧電層１４のとき、圧電層１４のオイラー角を（０±５°、８０°≦θ≦１６０°、０±５°）とし、水晶層１２のオイラー角を（０±５°、０°≦θ≦１８０°、９０±５°）とする。これにより、水晶層１２の最も速い横波音速は４２５０ｍ／ｓであり、圧電層１４の最も遅い横波音速は４０００ｍ／ｓとなる。よって、伝搬損失を小さくし、かつ周波数温度特性を向上させることができる。水晶層１２のオイラー角を（０±５°、０°≦θ≦６０°または１１０°≦θ≦１８０°、９０±５°）とすることで、水晶層１２の横波音速を圧電層１４の横波音速より遅くできる。よって、伝搬損失を小さくし、かつ周波数温度特性を向上させることができる。水晶層１２のオイラー角は、（０±５°、０°≦θ≦４０°または１４０°≦θ≦１８０°、９０±５°）がより好ましい。 As shown in FIG. 9, when the piezoelectric layer 14 is made of single-crystal lithium tantalate, the Euler angles of the piezoelectric layer 14 are set to (0±5°, 80°≦θ≦160°, 0±5°), and the crystal layer 12 is (0±5°, 0°≦θ≦180°, 90±5°). As a result, the fastest transverse wave sound velocity of the crystal layer 12 is 4250 m/s, and the slowest transverse wave sound velocity of the piezoelectric layer 14 is 4000 m/s. Therefore, propagation loss can be reduced and frequency temperature characteristics can be improved. By setting the Euler angles of the crystal layer 12 to be (0±5°, 0°≦θ≦60° or 110°≦θ≦180°, 90±5°), the transverse wave sound velocity of the crystal layer 12 is equal to that of the piezoelectric layer 14. It can be slower than the transverse wave speed. Therefore, propagation loss can be reduced and frequency temperature characteristics can be improved. The Euler angle of the crystal layer 12 is more preferably (0±5°, 0°≦θ≦40° or 140°≦θ≦180°, 90±5°).

図８および図９のように、単結晶ニオブ酸リチウムからなる圧電層１４のとき、圧電層１４のオイラー角を（０±５°、８０°≦θ≦１６０°、０±５°）とし、水晶層１２のオイラー角を（０±５°、０°≦θ≦９８°、０±５°）、（０±５°、１４５°≦θ≦１８０°、０±５°）または（０±５°、０°≦θ≦１８０°、９０±５°）とする。圧電層１４および水晶層１２のθの範囲が上記の場合、水晶層１２の横波音速が圧電層１４の横波音速より速い場合も含まれる。このθの範囲において最も遅い圧電層１４の横波音速は４６００ｍ／ｓであり、最も速い水晶層１２の横波音速は４８８０ｍ／ｓである。このθの範囲において、水晶層１２の最も速い横波音速は、圧電層１４の最も遅い横波音速の１．０５４倍である。この程度であれば、伝搬損失を小さくし、かつ周波数温度特性を向上させることができる。 As shown in FIGS. 8 and 9, when the piezoelectric layer 14 is made of single-crystal lithium niobate, the Euler angles of the piezoelectric layer 14 are (0±5°, 80°≦θ≦160°, 0±5°), The Euler angles of the crystal layer 12 are (0±5°, 0°≦θ≦98°, 0±5°), (0±5°, 145°≦θ≦180°, 0±5°) or (0±5°). 5°, 0°≦θ≦180°, 90±5°). When the piezoelectric layer 14 and the crystal layer 12 have the above range of θ, the case where the transverse wave acoustic velocity of the crystal layer 12 is faster than the transverse wave acoustic velocity of the piezoelectric layer 14 is also included. In this range of θ, the piezoelectric layer 14 has the slowest transverse wave acoustic velocity of 4600 m/s, and the crystal layer 12 has the fastest transverse wave acoustic velocity of 4880 m/s. In this range of θ, the fastest transverse wave sound velocity of the crystal layer 12 is 1.054 times the slowest transverse wave sound velocity of the piezoelectric layer 14 . With this degree, the propagation loss can be reduced and the frequency temperature characteristic can be improved.

水晶層１２の横波音速を圧電層１４の横波音速に対しより遅くするため、圧電層１４のオイラー角は（０±５°、１００°≦θ≦１４０°、０±５°）がより好ましく、（０±５°、１１０°≦θ≦１３０°、０±５°）がさらに好ましい。水晶層１２のオイラー角は、（０±５°、０°≦θ≦７２°、０±５°）または（０±５°、１５６°≦θ≦１８０°、０±５°）が好ましく、（０±５°、０°≦θ≦６０°、０±５°）がさらに好ましい。 The Euler angles of the piezoelectric layer 14 are more preferably (0±5°, 100°≦θ≦140°, 0±5°) in order to make the transverse wave sound velocity of the crystal layer 12 slower than that of the piezoelectric layer 14, (0±5°, 110°≦θ≦130°, 0±5°) is more preferable. The Euler angles of the crystal layer 12 are preferably (0±5°, 0°≦θ≦72°, 0±5°) or (0±5°, 156°≦θ≦180°, 0±5°), (0±5°, 0°≦θ≦60°, 0±5°) is more preferable.

図９のように、単結晶タンタル酸リチウムからなる圧電層１４のとき、圧電層１４のオイラー角を（０±５°、８０°≦θ≦１６０°、０±５°）とし、水晶層１２のオイラー角を（０±５°、０°≦θ≦１８０°、９０±５°）とする。これにより、水晶層１２の最も速い横波音速は４２５０ｍ／ｓであり、圧電層１４の最も遅い横波音速は４６００ｍ／ｓとなる。水晶層１２の横波音速を圧電層１４の横波音速より遅くできる。よって、伝搬損失を小さくし、かつ周波数温度特性を向上させることができる。水晶層１２のオイラー角を（０±５°、０°≦θ≦６０°または１１０°≦θ≦１８０°、９０±５°）とすることで、水晶層１２の横波音速を圧電層１４の横波音速より遅くできる。よって、伝搬損失を小さくし、かつ周波数温度特性を向上させることができる。水晶層１２のオイラー角は、（０±５°、０°≦θ≦４０°または１４０°≦θ≦１８０°、９０±５°）がより好ましい。 As shown in FIG. 9, when the piezoelectric layer 14 is made of single-crystal lithium tantalate, the Euler angles of the piezoelectric layer 14 are set to (0±5°, 80°≦θ≦160°, 0±5°), and the crystal layer 12 is (0±5°, 0°≦θ≦180°, 90±5°). As a result, the fastest transverse wave sound velocity of the crystal layer 12 is 4250 m/s, and the slowest transverse wave sound velocity of the piezoelectric layer 14 is 4600 m/s. The transverse wave acoustic velocity of the crystal layer 12 can be made slower than the transverse wave acoustic velocity of the piezoelectric layer 14 . Therefore, propagation loss can be reduced and frequency temperature characteristics can be improved. By setting the Euler angles of the crystal layer 12 to be (0±5°, 0°≦θ≦60° or 110°≦θ≦180°, 90±5°), the transverse wave sound velocity of the crystal layer 12 is equal to that of the piezoelectric layer 14. It can be slower than the transverse wave speed. Therefore, propagation loss can be reduced and frequency temperature characteristics can be improved. The Euler angle of the crystal layer 12 is more preferably (0±5°, 0°≦θ≦40° or 140°≦θ≦180°, 90±5°).

水晶層１２と支持基板１０との間に、横波音速が水晶層１２の横波音速より速い絶縁層１１を備える。これにより、圧電層１４および水晶層１２に弾性表面を閉じ込めることができる。よって、水晶層１２が温度補償膜としてより機能することができる。 Between the crystal layer 12 and the support substrate 10, an insulating layer 11 having a transverse wave acoustic velocity faster than the transverse wave acoustic velocity of the crystal layer 12 is provided. Thereby, an elastic surface can be confined in the piezoelectric layer 14 and the crystal layer 12 . Therefore, the crystal layer 12 can function more as a temperature compensation film.

絶縁層１１が薄くなると弾性波が圧電層１４および水晶層１２に閉じ込められにくくなる。この観点から、絶縁層１１の厚さＴ１は電極指１８の平均ピッチＤの２倍（１λ）以上が好ましく、３．０倍（１．５λ）以上がより好ましい。絶縁層１１を厚くすると、製造工程が増大および製造プロセスの難易度が上昇する。この観点から、絶縁層１１の厚さＴ１は電極指１８の平均ピッチＤの１０倍（５λ）以下が好ましく、８倍（４λ）以下がより好ましい。 As the insulating layer 11 becomes thinner, it becomes difficult to confine elastic waves in the piezoelectric layer 14 and the crystal layer 12 . From this point of view, the thickness T1 of the insulating layer 11 is preferably twice (1λ) or more the average pitch D of the electrode fingers 18, more preferably 3.0 times (1.5λ) or more. Thickening the insulating layer 11 increases the number of manufacturing steps and increases the difficulty of the manufacturing process. From this point of view, the thickness T1 of the insulating layer 11 is preferably 10 times (5λ) or less the average pitch D of the electrode fingers 18, and more preferably 8 times (4λ) or less.

弾性表面波を圧電層１４および水晶層１２に閉じ込めるため、絶縁層１１の横波音速は、水晶層１２の横波音速の１．１倍以上が好ましく、１．２倍以上がより好ましい。また、絶縁層１１の横波音速は圧電層１４の横波音速より大きいことが好ましい。絶縁層１１の横波音速が速すぎると、バルク波を含む弾性波が絶縁層１１と水晶層１２との界面で反射されてしまう。この観点から絶縁層１１の横波音速は水晶層１２の横波音速の２．０倍以下が好ましく、１．５倍以下がより好ましい。 In order to confine surface acoustic waves in the piezoelectric layer 14 and the crystal layer 12 , the transverse wave sound velocity of the insulating layer 11 is preferably 1.1 times or more, more preferably 1.2 times or more, that of the crystal layer 12 . Moreover, the transverse wave acoustic velocity of the insulating layer 11 is preferably higher than the transverse wave acoustic velocity of the piezoelectric layer 14 . If the shear wave speed of the insulating layer 11 is too fast, elastic waves including bulk waves will be reflected at the interface between the insulating layer 11 and the crystal layer 12 . From this point of view, the transverse wave sound velocity of the insulating layer 11 is preferably 2.0 times or less, more preferably 1.5 times or less, that of the crystal layer 12 .

［実施例１の変形例１］
図１０は、実施例１の変形例１に係る弾性波デバイスの断面図である。図１０に示すように、支持基板１０と絶縁層１１との界面３０は粗面または凹凸面でもよい。これにより、水晶層１２から絶縁層１１を通過したバルク波等の不要波が支持基板１０と絶縁層１１との界面３０において散乱される。よって、スプリアスを抑制できる。その他の構成は実施例１と同じであり説明を省略する。 [Modification 1 of Embodiment 1]
10 is a cross-sectional view of an acoustic wave device according to Modification 1 of Embodiment 1. FIG. As shown in FIG. 10, the interface 30 between the support substrate 10 and the insulating layer 11 may be rough or uneven. As a result, unwanted waves such as bulk waves that have passed through the insulating layer 11 from the crystal layer 12 are scattered at the interface 30 between the support substrate 10 and the insulating layer 11 . Therefore, spurious can be suppressed. Other configurations are the same as those of the first embodiment, and description thereof is omitted.

図１１（ａ）は、実施例２に係るフィルタの回路図である。図１１（ａ）に示すように、入力端子Ｔｉｎと出力端子Ｔｏｕｔとの間に、１または複数の直列共振器Ｓ１からＳ３が直列に接続されている。入力端子Ｔｉｎと出力端子Ｔｏｕｔとの間に、１または複数の並列共振器Ｐ１およびＰ２が並列に接続されている。１または複数の直列共振器Ｓ１からＳ３および１または複数の並列共振器Ｐ１およびＰ２の少なくとも１つに実施例１およびその変形例の弾性波共振器を用いることができる。ラダー型フィルタの共振器の個数等は適宜設定できる。フィルタは、一対の櫛型電極を２対以上有する多重モード型フィルタでもよい。 FIG. 11A is a circuit diagram of a filter according to Example 2. FIG. As shown in FIG. 11(a), one or more series resonators S1 to S3 are connected in series between an input terminal Tin and an output terminal Tout. One or more parallel resonators P1 and P2 are connected in parallel between the input terminal Tin and the output terminal Tout. At least one of the one or more series resonators S1 to S3 and the one or more parallel resonators P1 and P2 can use the elastic wave resonators of the first embodiment and its modifications. The number of resonators of the ladder-type filter and the like can be set as appropriate. The filter may be a multimode filter having two or more pairs of comb-shaped electrodes.

［実施例２の変形例１］
図１１（ｂ）は、実施例２の変形例１に係るデュプレクサの回路図である。図１１（ｂ）に示すように、共通端子Ａｎｔと送信端子Ｔｘとの間に送信フィルタ４０が接続されている。共通端子Ａｎｔと受信端子Ｒｘとの間に受信フィルタ４２が接続されている。送信フィルタ４０は、送信端子Ｔｘから入力された高周波信号のうち送信帯域の信号を送信信号として共通端子Ａｎｔに通過させ、他の周波数の信号を抑圧する。受信フィルタ４２は、共通端子Ａｎｔから入力された高周波信号のうち受信帯域の信号を受信信号として受信端子Ｒｘに通過させ、他の周波数の信号を抑圧する。送信フィルタ４０および受信フィルタ４２の少なくとも一方を実施例２のフィルタとすることができる。 [Modification 1 of Embodiment 2]
FIG. 11B is a circuit diagram of a duplexer according to modification 1 of embodiment 2. FIG. As shown in FIG. 11(b), a transmission filter 40 is connected between the common terminal Ant and the transmission terminal Tx. A receive filter 42 is connected between the common terminal Ant and the receive terminal Rx. The transmission filter 40 allows the signal in the transmission band among the high-frequency signals input from the transmission terminal Tx to pass through the common terminal Ant as the transmission signal, and suppresses the signals of other frequencies. The reception filter 42 allows signals in the reception band among the high-frequency signals input from the common terminal Ant to pass through the reception terminal Rx as reception signals, and suppresses signals of other frequencies. At least one of the transmission filter 40 and the reception filter 42 can be the filter of the second embodiment.

マルチプレクサとしてデュプレクサを例に説明したがトリプレクサまたはクワッドプレクサでもよい。 A duplexer has been described as an example of a multiplexer, but a triplexer or a quadplexer may be used.

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。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to such specific embodiments, and various modifications and variations can be made within the scope of the gist of the present invention described in the scope of claims. Change is possible.

１０支持基板
１１絶縁層
１２水晶層
１３、１３ａ接合層
１４圧電層
１６金属膜
１８電極指
２０櫛型電極
２２ＩＤＴ
２５交差領域
２６弾性波共振器
４０送信フィルタ
４２受信フィルタ
REFERENCE SIGNS LIST 10 support substrate 11 insulating layer 12 crystal layer 13, 13a bonding layer 14 piezoelectric layer 16 metal film 18 electrode fingers 20 comb-shaped electrode 22 IDT
25 intersection area 26 elastic wave resonator 40 transmission filter 42 reception filter

Claims

a support substrate;
a piezoelectric layer made of single-crystal lithium tantalate provided on the support substrate and having Euler angles (0±5°, 80°≦θ≦160°, 0±5°);
provided between the support substrate and the piezoelectric layer, and having Euler angles of (0±5°, 0°≦θ≦76°, 0±5°), (0±5°, 167°≦θ≦180°) , 0±5°) or (0°≦θ≦180°, 90±5°).
provided on the surface of the piezoelectric layer opposite to the support substrate, and having an average pitch of 1/2 or more times the thickness of the piezoelectric layer, and the surface of the crystal layer on the opposite side and the surface of the crystal layer facing the support substrate A pair of comb-shaped electrodes having a plurality of electrode fingers that are 1/4 or more times the distance from
An acoustic wave device comprising:

2. The acoustic wave device according to claim 1, wherein Euler angles of said single-crystal lithium tantalate are (0±5°, 120°≦θ≦150°, 0±5°).

The Euler angle of the single crystal quartz is (0±5°, 0°≦θ≦76°, 0±5°) or (0±5°, 167°≦θ≦180°, 0±5°). Item 1. The acoustic wave device according to item 1.

2. The acoustic wave device according to claim 1, wherein Euler angles of said single crystal quartz are (0±5°, 0°≦θ≦180°, 90±5°).

a support substrate;
a piezoelectric layer made of single-crystal lithium niobate having Euler angles (0±5°, 80°≦θ≦160°, 0±5°) provided on the support substrate;
provided between the support substrate and the piezoelectric layer, and having Euler angles of (0±5°, 0°≦θ≦98°, 0±5°), (0±5°, 145°≦θ≦180°) , 0±5°) or (0°≦θ≦180°, 90±5°).
provided on the surface of the piezoelectric layer opposite to the support substrate, and having an average pitch of 1/2 or more times the thickness of the piezoelectric layer, and the surface of the crystal layer on the opposite side and the surface of the crystal layer facing the support substrate A pair of comb-shaped electrodes having a plurality of electrode fingers that are 1/4 or more times the distance from
An acoustic wave device comprising:

6. The acoustic wave device according to claim 5, wherein Euler angles of said single crystal lithium niobate are (0±5°, 100°≦θ≦130°, 0±5°).

The Euler angle of the single crystal quartz is (0±5°, 0°≦θ≦98°, 0±5°) or (0±5°, 145°≦θ≦180°, 0±5°). Item 6. The acoustic wave device according to item 5.

6. The acoustic wave device according to claim 5, wherein Euler angles of said single crystal quartz are (0±5°, 0°≦θ≦180°, 90±5°).

a support substrate;
a piezoelectric layer provided on the support substrate;
a quartz crystal layer provided between the supporting substrate and the piezoelectric layer and made of a single crystal crystal whose acoustic velocity of transverse waves propagating in the arrangement direction is equal to or lower than the acoustic velocity of transverse waves propagating in the piezoelectric layer in the arrangement direction;
provided on the surface of the piezoelectric layer opposite to the support substrate, and having an average pitch of 1/2 or more times the thickness of the piezoelectric layer, and the surface of the crystal layer on the opposite side and the surface of the crystal layer facing the support substrate A pair of comb-shaped electrodes having a plurality of electrode fingers arranged in the arrangement direction at least 1/4 times the distance from
An acoustic wave device comprising:

10. The acoustic wave device according to claim 1, further comprising an insulating layer between said piezoelectric layer and said support substrate.

A filter comprising the acoustic wave device according to any one of claims 1 to 10.

A multiplexer comprising the filter of claim 11.