JP4920750B2 - 弾性境界波装置 - Google Patents

Description

本発明は、数百ＭＨｚから数ＧＨｚの高周波フィルタ等に用いられる弾性境界波装置に関する。

携帯電話等の無線携帯機器は、益々多機能になっているが、そのサイズはより小さいものが求められている。そのため、機器の小型・薄型化が必須である。無線携帯機器に用いられる高周波フィルタは、弾性表面波（ＳＡＷ）を用いたＳＡＷフィルタ、薄膜の圧電振動を用いたＦＢＡＲフィルタ等が一般的である。弾性波を利用したフィルタや共振器は小型・安価といった特長がある。そのため携帯電話等の通信機器の小型化には弾性波素子は不可欠なものである。

弾性波素子には、圧電基板又は圧電薄膜等の上に、アルミニウムを主成分とする合金、銅を主成分とする合金等で形成された所望の周波数に対応した周期の櫛形電極を有し、櫛形電極で励振される弾性波を利用するものとして、弾性表面波素子、弾性境界波素子等がある。また、弾性波素子として、共振器、フィルタ、デュープレクサ等がある。例えば、１端子対（１ポート）共振器の場合、共振周波数と反共振周波数とを有する二重共振特性を示す。これを利用し、異なる櫛形電極周期を持つ１ポート共振器を、直列と並列に梯子状につなげたラダー型フィルタが実用化されている。また、複数の櫛形電極で共振器を形成するＤＭＳ（Ｄｏｕｂｌｅ ｍｏｄｅ ＳＡＷ）フィルタや、励振用櫛形電極、受信用櫛形電極を有するＩＩＤＴ型のフィルタ等がある。

弾性表面波素子は、表面を伝わる波を利用するため、弾性表面波素子の表面に空間が必要となる（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。そのため表面に空間のあるパッケージが必要であり、装置全体の薄型化の妨げとなっていた。そこで、表面に空間が必要の無い弾性波素子として弾性境界波素子が開発されている（例えば、特許文献３参照。）。特許文献３には、圧電基板又は圧電薄膜等からなる圧電材料層と、その圧電材料層上に少なくとも二種類の第１誘電体層と第２誘電体層とを有し、且つ圧電材料層の第１誘電体層側の表面近傍に形成された所望の周波数に対応した周期λを持つ櫛形電極を有する弾性境界波素子が記載されている。特許文献３に記載の弾性境界波素子では、波のエネルギーは第１誘電体層中にピークを持つ。

なお、本発明に関連する技術文献としては、特許文献４がある。
特開平５−６３５００号公報 米国特許第５６９４０９６号明細書 国際公開第９８／５２２７９号パンフレット 特開２００５−１１７６４１号公報

特許文献３に記載の弾性境界波素子のように、境界波が第１誘電体層中にほぼ閉じ込められた構造では、第２誘電体層と第１誘電体層との境界付近の第１誘電体層側に最大振幅を持つ所望とは異なる周波数を有する境界波（以下、「不要波１」ともいう。）が発生することが分かった。また、同じく不要波として、弾性境界波素子の表面（即ち、第２誘電体層の表面）まで変位が漏れて発生する不要波(以下、「不要波２」ともいう。)があることも分かった。

上記不要波２は表面波であり、弾性境界波素子の表面に吸音部を設けたり、あるいは、弾性境界波素子の第２誘電体層の表面に散乱パターンを設けることで、抑圧することができる。しかし、上記不要波１は境界波であり、吸音部等を設けることで抑圧できない。

本発明の弾性境界波装置は、複数の弾性境界波素子を含む弾性境界波装置であって、前記弾性境界波素子は、圧電材料層と、前記圧電材料層の上に配置された電極と、前記電極を覆うように前記圧電材料層の上に形成された第１誘電体層と、前記第１誘電体層の上に形成された第２誘電体層とを含み、前記第２誘電体層の音速は、前記第１誘電体層の音速よりも速く、前記複数の弾性境界波素子の少なくとも１つの弾性境界波素子の第２誘電体層の音速は、他の弾性境界波素子の第２誘電体層の音速と異なることを特徴とする。

図１は、従来の弾性境界波素子（共振器）を複数備えたラダー型フィルタの一例を示す平面図である。 図２は、図１に示したラダー型フィルタの回路構成を示す図である。 図３は、図１のＩ−Ｉ線の断面図である。 図４は、図１に示した１ポート共振器の単体の特性を示す図である。 図５は、図４で不要波２を抑圧した共振器を組み合わせてラダー型フィルタを形成したときの周波数特性を示す図である。 図６は、１ポート共振器の単体の特性比較を示す図である。 図７は、１ポート共振器の単体の特性比較を示す図である。 図８は、本発明の弾性境界波素子（共振器）を複数備えたラダー型フィルタの一例を示す平面図である。 図９は、図８のＩＩ−ＩＩ線の断面図である。 図１０は、図９に示した第２誘電体層３ａ、ｂの形成方法とは異なる形成方法で形成した共振器Ｓ１と共振器Ｐ１の断面図である。 図１１は、図９に示した第２誘電体層３ａ、ｂの形成方法とは異なる他の形成方法で形成した共振器Ｓ１と共振器Ｐ１の断面図である。 図１２Ａは、図８に示したラダー型フィルタの回路構成を示す図であり、図１２Ｂは、図８に示したラダー型フィルタの周波数特性を示す図である。 図１３Ａは、他のラダー型フィルタの回路構成を示す図であり、図１３Ｂは、図１３Ａに示したラダー型フィルタの周波数特性を示す図である。 図１４Ａは、さらに他のラダー型フィルタの回路構成を示す図であり、図１４Ｂは、図１４Ａに示したラダー型フィルタの周波数特性を示す図である。 図１５は、アルミナ（第２誘電体層）の厚さと、反共振周波数及び反共振引き込み量との関係を示す図である。

本発明の弾性境界波装置は、複数の弾性境界波素子を備え、複数の弾性境界波素子は、直列及び並列に接続されている。これにより、各種のフィルタを構成することができる。

また、上記弾性境界波素子は、圧電材料層と、圧電材料層の上に配置された電極と、電極を覆うように圧電材料層の上に形成された第１誘電体層と、第１誘電体層の上に形成された第２誘電体層とを備え、第２誘電体層の音速は、第１誘電体層の音速よりも速く設定されている。これにより、境界波を第１誘電体層内に閉じ込めることができる。

さらに、複数の弾性境界波素子の少なくとも１つの弾性境界波素子の第２誘電体層の音速は、他の弾性境界波素子の第２誘電体層の音速と異なっている。これにより、フィルタとしての不要波の周波数での抑圧度を改善することができる。

上記弾性境界波素子は、１端子対の共振器であることが好ましい。１端子対の共振器の場合、共振周波数と反共振周波数とを有する二重共振特性を示し、この特性を利用することにより異なる櫛形電極周期を持つ１端子対の共振器を、直列と並列に梯子状につなげたラダー型フィルタを構成することができる。

上記並列に接続された弾性境界波素子の少なくとも１つの弾性境界波素子の第２誘電体層の音速を、他の弾性境界波素子の第２誘電体層の音速と異ならせることができる。これによっても、フィルタとしての不要波の周波数での抑圧度を改善することができる。

上記直列に接続された弾性境界波素子の少なくとも１つの第２誘電体層の音速と、上記並列に接続された弾性境界波素子の少なくとも１つの弾性境界波素子の第２誘電体層の音速とを、他の弾性境界波素子の第２誘電体層の音速と異ならせることができる。これによっても、フィルタとしての不要波の周波数での抑圧度を改善することができる。

上記直列に接続された弾性境界波素子の少なくとも１つの弾性境界波素子の第２誘電体層の音速を、他の弾性境界波素子の第２誘電体層の音速と異ならせることができる。これによっても、フィルタとしての不要波の周波数での抑圧度を改善することができる。

上記圧電材料層としては、圧電基板、圧電薄膜等を用いることができ、圧電材料層は、ＬｉＮｂＯ₃又はＬｉＴａＯ₃から形成されていることが好ましい。これらは、ｋ²がある程度大きく、通常ラダー型フィルタ、ダブルモードフィルタに用いられているからである。ＬｉＮｂＯ₃又はＬｉＴａＯ₃の結晶方位としては、ｋ²、温度特性、伝搬ロス等を考慮して選択すればよい。

上記第１誘電体層は、ＳｉＯ₂を主成分として含むことが好ましい。ＳｉＯ₂は、温度特性改善効果があるからである。本明細書で「主成分として含む」とは、５０重量％以上含むことをいう。

上記第２誘電体層は、アルミナ、ＳｉＮ、ＳｉＣ及びダイヤモンドライクカーボンからなる群から選ばれるいずれか１つを主成分として含むことが好ましい。これにより、第１誘電体層をＳｉＯ₂で形成した場合、第２誘電体層の音速を第１誘電体層の音速よりも速くすることができる。

上記複数の弾性境界波素子の少なくとも１つの弾性境界波素子の第２誘電体層の形成方法を、他の弾性境界波素子の第２誘電体層の形成方法と異ならせることもできる。第２誘電体層の材質は同じままで、第２誘電体層の形成方法を変えることにより、第２誘電体層の音速を変えることができるからである。第２誘電体層の形成方法としては、例えば、スパッタリング、ＣＶＤ等を用いることができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。

図１は、従来の弾性境界波素子（共振器）を複数備えたラダー型フィルタの一例を示す平面図である。図１において、ラダー型フィルタ１０は、入力端子６と出力端子７とを備え、共振器Ｓ１と共振器Ｓ２とは直列に接続され、共振器Ｐ１と共振器Ｐ２とは並列に接続され、共振器Ｐ１は端子８を介して接地され、共振器Ｐ２は端子９を介して接地されている。各共振器Ｓ１、Ｓ２、Ｐ１、Ｐ２は、それぞれ櫛形電極４と反射器５とを備えている。図１では、後述する第１誘電体層、第２誘電体層を透過して圧電基板１上に配置された櫛形電極４等の回路構成が見えるように図示してある。

また、図２は、図１に示したラダー型フィルタの回路構成を示す図である。

図３は、図１のＩ−Ｉ線の断面図である。図３において共振器Ｓ１は、圧電基板１と、圧電基板１の上に配置された櫛形電極４と、櫛形電極４を覆うように圧電基板１の上に形成された第１誘電体層２と、第１誘電体層２の上に形成された第２誘電体層３とを備えている。また、櫛形電極４の弾性境界波伝搬方向の両側には、反射器５が配置されている。

共振器Ｓ１では、櫛形電極４に入力信号を印加することにより、弾性境界波Ｑが励振され、弾性境界波Ｑは、図３で模式的に示すように、圧電基板１と第１誘電体層２との界面Ｐを伝搬する。このためには、第２誘電体層３の音速は、第１誘電体層２の音速よりも速いことが必要である。また、弾性境界波Ｑの波長をλとしたとき、第２誘電体層３の厚さは１．０λ以上であることが好ましい。これにより、弾性境界波Ｑを確実に第１誘電体層２の内部に閉じ込めることができる。

図３では、櫛形電極４は、圧電基板１の上に配置されているが、圧電基板１と櫛形電極４との間にさらに誘電体薄膜を配置してもよい。

櫛形電極４の周期は、フィルタとして用いる主応答である境界波の音速ｖと所望する周波数ｆによって決まり、ｖ［ｍ／ｓ］＝ｆ［Ｈｚ］×λ［ｍ］の関係が成り立つ。例えば、圧電基板１に１５度回転ＹカットＸ伝搬のＬｉＮｂＯ₃板を用い、第１誘電体層２にＳｉＯ₂（厚さ：１０５０ｎｍ）、第２誘電体層３にアルミナ（厚さ：２μｍ）を用い、櫛形電極４にＣｕ電極（厚さ：３１５ｎｍ）を用いた場合の境界波主応答の音速は約３６６０ｍ／ｓであり、中心周波数が約１．８ＧＨｚのフィルタを作る場合、λ≒２μｍとなる。ラダー型フィルタの設計では、直列に接続された共振器（直列共振器）と並列に接続された共振器（並列共振器）の周期を異ならせ、並列共振器の反共振周波数と直列共振器の共振周波数がほぼ一致するように設定する。図１の共振器Ｓ１、Ｓ２、Ｐ１、Ｐ２は、１端子対（１ポート）共振器の例であり、境界波を励振する櫛形電極４と反射器５を備えている。境界波主応答の音速は、境界波が主に伝搬する部分である圧電基板１の結晶方位、第１誘電体層２の材料、密度、弾性率、厚さ、櫛形電極４の材料、厚さ、密度、弾性率によって変化する。例えば、固体において、弾性率をＭ［Ｎ／ｍ²］、密度をρ［ｋｇ／ｍ³］とすると、音速ｖ［ｍ／ｓ］とは、ｖ＝（Ｍ／ρ）^1/2の関係が成り立つ。第２誘電体層３に関しては、第１誘電体層２よりも音速が速いことが境界波を第１誘電体層２内に閉じこめる必要条件となる。材料面からのアプローチでは、第１誘電体層２を例えばＳｉＯ₂で形成した場合、第２誘電体層３を例えばアルミナ、ＳｉＮ、ＳｉＣ、ダイヤモンドライクカーボン、ダイヤモンド、Ｓｉ等で形成することが、境界波を第１誘電体層２内に閉じこめる必要条件となる。

境界波は、波のエネルギーが第１誘電体層２及び圧電基板１の境界面付近に集中し、第２誘電体層３にはほとんど漏れてこないのが特徴であり、第２誘電体層３の音速に関しては、主応答である境界波の周波数に与える影響が小さい。

図４は、図１に示した１ポート共振器の単体の特性を示す図であり、圧電基板１に１５度回転ＹカットＸ伝搬のＬｉＮｂＯ₃板を用い、第１誘電体層２にＳｉＯ₂（厚さ：１０５０ｎｍ）、第２誘電体層３にアルミナスパッタ膜（厚さ：２μｍ）、櫛形電極４にＣｕ電極（厚さ：３１５ｎｍ）を用いた場合の例である。図４では、第２誘電体層３の表面に散乱パターンを形成したものと、散乱パターンを形成していないものとを示す。図４から、各共振器は、境界波の主応答の他に不要波１と不要波２が発生することが分かる。不要波１は、第１誘電体層２と第２誘電体層３との境界付近の第１誘電体層２側に変位のピークを持つ境界波である。不要波２は、第２誘電体層３の表面に変位のピークを持つ表面波である。不要波２に関しては、図４から分かるように、第２誘電体層３の表面に吸音層を形成したり、波を散乱させる散乱パターンを形成することである程度抑圧することが可能である。しかし、不要波１は、境界波であるため吸音層や散乱パターンの形成では抑圧することができない。

図５は、図４で不要波２を抑圧した共振器を組み合わせてラダー型フィルタを形成したときの周波数特性を示す図である。主応答によるバンドパスフィルタを構成している他に、不要波１による不要応答も発生し、不要応答の周波数での抑圧度を悪化させていることが分かる。本発明は、この境界波の一種である不要波１による抑圧度の劣化を改善するものである。なお、主応答のパスバンドに小さな不要応答があるが、これはストンリー波によるもので、電極膜厚、圧電材料の方位、第１誘電体層の膜厚を最適化することで除去できるものである。

不要波１は、第１誘電体層２と第２誘電体層３とに起因する境界波であり、それぞれの音速の影響を受ける。不要波１は、第１誘電体層２の材料が決まっている場合、第２誘電体層３の音速を速くすれば高周波側にずれ、第２誘電体層３の音速を遅くすれば低周波側にずれる。図６は、圧電基板１に１５度回転ＹカットＸ伝搬のＬｉＮｂＯ₃板を用い、第１誘電体層２にＳｉＯ₂（厚さ：１０５０ｎｍ）、櫛形電極４にＣｕ電極（厚さ：３１５ｎｍ）を用い、第２誘電体層３にＳｉＮスパッタ膜（厚さ：２μｍ）とアルミナスパッタ膜（厚さ：２μｍ）をそれぞれ用い、いずれの第２誘電体層３の表面にも散乱パターンを形成した場合の各１ポート共振器の単体の特性を示す図である。図６から、第２誘電体層３にアルミナスパッタ膜を用いた場合に比較し、ＳｉＮスパッタ膜を用いた場合の不要波１の周波数は低い方向へ移動していることが分かる。

また、図７は、圧電基板１に３０度回転ＸカットＸ伝搬のＬｉＮｂＯ₃板を用い、第１誘電体層２にＳｉＯ₂（厚さ：１０５０ｎｍ）、櫛形電極４にＣｕ電極（厚さ：１７０ｎｍ）を用い、第２誘電体層３にＳｉＮプラズマＣＶＤ膜（厚さ：２μｍ）とアルミナスパッタ膜（厚さ：２μｍ）をそれぞれ用い、いずれの第２誘電体層３の表面にも散乱パターンを形成した場合の各１ポート共振器の単体の特性を示す図である。図７から、第２誘電体層３にアルミナスパッタ膜を用いた場合に比較し、ＳｉＮプラズマＣＶＤ膜を用いた場合の不要波１の周波数は高い方向へ移動していることが分かる。このように、第２誘電体層３の材料を変えるだけでなく、同じ材料でも成膜方法を変えることにより、第２誘電体層３の弾性率、密度が変化し、音速が変わることにより不要波１の周波数が移動することが分かる。

図８は、本発明の弾性境界波素子（共振器）を複数備えたラダー型フィルタの一例を示す平面図である。図８では、図１と同一の部分には同一の符号を付け、その説明を省略する場合がある。本実施形態のラダー型フィルタ２０は、４つの共振器の内、Ｓ１、Ｓ２、Ｐ２の第２誘電体層はアルミナスパッタ膜で形成し、Ｐ１の第２誘電体層のみをＳｉＮスパッタ膜で形成した例である。

図９は、図８のＩＩ−ＩＩ線の断面図である。図９において共振器Ｓ１は、ＬｉＮｂＯ₃から形成された圧電基板１と、ＳｉＯ₂から形成された第１誘電体層２と、アルミナスパッタ膜から形成された第２誘電体層３ａとを備えている。他の共振器Ｓ２及びＰ２も同様の構成である。一方、図９において共振器Ｐ１は、ＬｉＮｂＯ₃から形成された圧電基板１と、ＳｉＯ₂から形成された第１誘電体層２と、ＳｉＮスパッタ膜から形成された第２誘電体層３ｂとを備えている。共振器Ｓ１と共振器Ｐ１の第２誘電体層３ａ、ｂの材料を異ならせることにより、共振器Ｓ１の第２誘電体層３ａと共振器Ｐ１の第２誘電体層３ｂの音速を異ならせることができる。即ち、図９の例は、並列に接続された弾性境界波素子（共振器）の少なくとも１つの弾性境界波素子の第２誘電体層の音速を、他の弾性境界波素子の第２誘電体層の音速と異ならせた例である。

図９に示した第２誘電体層３ａ、ｂは以下のようにして形成できる。先ず、共振器Ｓ１、Ｓ２、Ｐ２の第１誘電体層２の表面上にアルミナがスパッタされるようにレジストパターンを形成した後、アルミナをスパッタし、その後そのレジストを除去して第２誘電体層３ａを形成する。次に、共振器Ｐ１の第１誘電体層２の表面上にのみＳｉＮがスパッタされるようにレジストパターンを形成した後、ＳｉＮをスパッタし、その後そのレジストを除去して第２誘電体層３ｂを形成する。

図１０は、図９に示した第２誘電体層３ａ、ｂの形成方法とは異なる形成方法で形成した共振器Ｓ１と共振器Ｐ１の断面図である。図１０では、先ず、共振器Ｐ１の第１誘電体層２の表面上にのみＳｉＮがスパッタされるようにレジストパターンを形成した後、ＳｉＮをスパッタし、その後そのレジストを除去して第２誘電体層３ｂを形成する。次に、共振器Ｓ１、Ｓ２、Ｐ１、Ｐ２の表面上にアルミナをスパッタして第２誘電体層３ａを形成する。

図１１は、図９に示した第２誘電体層３ａ、ｂの形成方法とは異なる他の形成方法で形成した共振器Ｓ１と共振器Ｐ１の断面図である。図１１では、先ず、共振器Ｓ１の第１誘電体層２の表面上にのみアルミナがスパッタされるようにレジストパターンを形成した後、アルミナをスパッタし、その後そのレジストを除去して第２誘電体層３ａを形成する。次に、共振器Ｓ１、Ｓ２、Ｐ１、Ｐ２の表面上にＳｉＮをスパッタして第２誘電体層３ｂを形成する。

図１０及び図１１に示すように、第２誘電体層３ａ、ｂ上の一部に第２誘電体層３ａ、ｂとは異なる材料が積層されても、境界波である不要波１の周波数には影響しない。

図１２Ａは、図８に示したラダー型フィルタの回路構成を示す図である。図１２Ａでは、第２誘電体層３の音速が他と異なる共振器Ｐ１を枠で囲んで表示した。また、図１２Ｂは、図８に示したラダー型フィルタの周波数特性を示す図である。図１２Ｂでは、比較のため、共振器Ｓ１、Ｓ２、Ｐ１、Ｐ２の第２誘電体層３を全てアルミナスパッタ膜で形成した以外は図８に示したラダー型フィルタと同様の構成の周波数特性も合わせて示した。図１２Ｂから、複数の弾性境界波素子（共振器）の少なくとも１つの弾性境界波素子の第２誘電体層の音速を、他の弾性境界波素子の第２誘電体層の音速と異ならせることにより、不要波１による不要応答が改善されるのが分かる。

また、図１３Ａは、４つの共振器の内、共振器Ｓ１と共振器Ｐ１の第２誘電体層３をアルミナスパッタ膜で形成し、共振器Ｓ２と共振器Ｐ２の第２誘電体層３をＳｉＮスパッタ膜で形成したラダー型フィルタの回路構成を示す図である。図１３Ａでは、第２誘電体層３の音速が他と異なる共振器Ｓ２、Ｐ２を枠で囲んで表示した。即ち、図１３Ａの例は、直列に接続された弾性境界波素子（共振器）の少なくとも１つの第２誘電体層の音速と、並列に接続された弾性境界波素子の少なくとも１つの弾性境界波素子の第２誘電体層の音速とを、他の弾性境界波素子の第２誘電体層の音速と異ならせた例である。また、図１３Ｂは、図１３Ａに示したラダー型フィルタの周波数特性を示す図である。図１３Ｂでは、比較のため、共振器Ｓ１、Ｓ２、Ｐ１、Ｐ２の第２誘電体層３を全てアルミナスパッタ膜で形成した以外は図１３Ａに示したラダー型フィルタと同様の構成の周波数特性も合わせて示した。図１３Ｂから、複数の弾性境界波素子（共振器）の少なくとも１つの弾性境界波素子の第２誘電体層の音速を、他の弾性境界波素子の第２誘電体層の音速と異ならせることにより、不要波１による不要応答が改善されるのが分かる。

また、図１４Ａは、４つの共振器の内、共振器Ｐ１と共振器Ｐ２の第２誘電体層３をアルミナスパッタ膜で形成し、共振器Ｓ１と共振器Ｓ２の第２誘電体層３をＳｉＮスパッタ膜で形成したラダー型フィルタの回路構成を示す図である。図１４Ａでは、第２誘電体層３の音速が他と異なる共振器Ｓ１、Ｓ２を枠で囲んで表示した。即ち、図１４Ａの例は、直列に接続された弾性境界波素子（共振器）の少なくとも１つの弾性境界波素子の第２誘電体層の音速を、他の弾性境界波素子の第２誘電体層の音速と異ならせた例である。また、図１４Ｂは、図１４Ａに示したラダー型フィルタの周波数特性を示す図である。図１４Ｂでは、比較のため、共振器Ｓ１、Ｓ２、Ｐ１、Ｐ２の第２誘電体層３を全てアルミナスパッタ膜で形成した以外は図１４Ａに示したラダー型フィルタと同様の構成の周波数特性も合わせて示した。図１４Ｂから、複数の弾性境界波素子（共振器）の少なくとも１つの弾性境界波素子の第２誘電体層の音速を、他の弾性境界波素子の第２誘電体層の音速と異ならせることにより、不要波１による不要応答が改善されるのが分かる。特に、図１４Ａに示したラダー型フィルタでは、並列接続された共振器の不要波１の周波数と、直列接続された共振器の不要波１の周波数の高さ関係が通常のラダー型フィルタと逆（通常は、直列共振器の共振周波数＞並列共振器の共振周波数）になっているため、不要波１の周波数でバンドリジェクションが可能となり、その部分の抑圧度を大きく改善できる。例えば、特定の周波数の抑圧度を改善したい場合など、第２誘電体層３の音速をコントロールすることで可能となる。

最後に、第２誘電体層の厚さと、弾性境界波の波長λとの関係を検討する。図１５は、アルミナ（第２誘電体層）の厚さと、弾性境界波の反共振周波数及び反共振引き込み量との関係を示す図である。図１５の実施形態では、圧電基板に３０度回転ＹカットＸ伝搬のＬｉＮｂＯ₃板、第１誘電体層にＳｉＯ₂（厚さ：１１５０ｎｍ）、第２誘電体層にアルミナ、櫛形電極にＣｕ電極（厚さ：１８５ｎｍ、電極周期：１．９８２μｍ、弾性境界波の波長λ：１．９８２μｍ）を用い、第２誘電体層のアルミナの厚さを変化させた場合における、アルミナ（第２誘電体層）の厚さと、反共振周波数及び反共振引き込み量との関係を示したものである。図１５より、反共振周波数は、アルミナの厚さが約０．７５μｍで安定するが、反共振引き込み量はアルミナの厚さが約１μｍで安定する。これより、反共振周波数及び反共振引き込み量のいずれもが安定するには、アルミナの厚さは約１μｍ以上が必要であることが分かる。従って、第２誘電体層（アルミナ）の厚さは、弾性境界波の波長λ（約２μｍ）の０．５λ以上必要であることが分かる。

本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で、上記以外の形態としても実施が可能である。本出願に開示された実施形態は一例であって、これらに限定はされない。本発明の範囲は、上述の明細書の記載よりも、添付されている請求の範囲の記載を優先して解釈され、請求の範囲と均等の範囲内での全ての変更は、請求の範囲に含まれるものである。

以上説明したように本発明は、複数の弾性境界波素子の少なくとも１つの弾性境界波素子の第２誘電体層の音速を、他の弾性境界波素子の第２誘電体層の音速と異ならせることにより、弾性境界波装置のフィルタとしての抑圧度を改善することができる。

Claims (10)

1. 複数の弾性境界波素子を含む弾性境界波装置であって、
   前記弾性境界波素子は、圧電材料層と、前記圧電材料層の上に配置された電極と、前記電極を覆うように前記圧電材料層の上に形成された第１誘電体層と、前記第１誘電体層の上に形成された第２誘電体層とを含み、
   前記第２誘電体層の音速は、前記第１誘電体層の音速よりも速く、
   前記複数の弾性境界波素子の少なくとも１つの弾性境界波素子の第２誘電体層の音速は、他の弾性境界波素子の第２誘電体層の音速と異なることを特徴とする弾性境界波装置。
2. 前記複数の弾性境界波素子は、直列及び並列に接続されている請求項１に記載の弾性境界波装置。
3. 前記弾性境界波素子は、１端子対の共振器である請求項２に記載の弾性境界波装置。
4. 前記並列に接続された弾性境界波素子の少なくとも１つの弾性境界波素子の第２誘電体層の音速が、他の弾性境界波素子の第２誘電体層の音速と異なる請求項２に記載の弾性境界波装置。
5. 前記直列に接続された弾性境界波素子の少なくとも１つの第２誘電体層の音速と、前記並列に接続された弾性境界波素子の少なくとも１つの弾性境界波素子の第２誘電体層の音速とが、他の弾性境界波素子の第２誘電体層の音速と異なる請求項２に記載の弾性境界波装置。
6. 前記直列に接続された弾性境界波素子の少なくとも１つの弾性境界波素子の第２誘電体層の音速が、他の弾性境界波素子の第２誘電体層の音速と異なる請求項２に記載の弾性境界波装置。
7. 前記圧電材料層は、ＬｉＮｂＯ₃又はＬｉＴａＯ₃から形成されている請求項１に記載の弾性境界波装置。
8. 前記第１誘電体層は、ＳｉＯ₂を主成分として含む請求項１に記載の弾性境界波装置。
9. 前記第２誘電体層は、アルミナ、ＳｉＮ、ＳｉＣ及びダイヤモンドライクカーボンからなる群から選ばれるいずれか１つを主成分として含む請求項１に記載の弾性境界波装置。
10. 前記複数の弾性境界波素子の少なくとも１つの弾性境界波素子の第２誘電体層の形成方法が、他の弾性境界波素子の第２誘電体層の形成方法と異なる請求項１に記載の弾性境界波装置。

Images