JP6188869B2 - 高次横モード波を抑制した弾性波デバイス - Google Patents
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Description
本発明は、帯域フィルタ等に用いられる弾性波デバイスに関するものである。
近年、携帯電話等の情報通信機器などの分野において、共振子、フィルタなどの回路素子として、圧電基板の表面に櫛形のＩＤＴ電極を形成した弾性波デバイスが用いられている。このような弾性波デバイスの一例を図２６に示す。図２６の（ａ）は、弾性波デバイス９００の上面図である。弾性波デバイス９００は、圧電基板９０１に２つのＩＤＴ電極９０２と、２つの反射器９０３を配置して形成されている。ＩＤＴ電極９０２はそれぞれ、バスバー９１１および当該バスバー９１１から延伸する複数の電極指９１２を有する。ＩＤＴ電極９０２のそれぞれの電極指９１２は、他方のＩＤＴ電極９０２の電極指９１２と交互に並ぶよう配置される。また、反射器９０３は、これらのＩＤＴ電極９０２をはさんで、１つずつ配置される。また、図２６の（ｂ）は、他の弾性波デバイス９５０の上面図である。弾性波デバイス９５０は弾性波デバイス９００において、ＩＤＴ電極９０２がバスバー９１１から電極指９１２と交互に延伸するダミー電極指９１３をさらに有し、電極指９１２が、他方のＩＤＴ電極９０２のダミー電極指９１３と対向するよう配置される。これらの弾性波デバイス９００および９５０において、電極指９１２が交互に並んだ領域のうち各電極指９１２の先端部分を除いた領域を含む帯状の領域である交差領域は、弾性波の主要な伝播路として利用される。
特許文献１は、弾性波デバイス９００の交差領域上に圧電体または絶縁体の被膜１００４を設けて導波路を形成した弾性波デバイス１０００を開示している。図２７は、１本の電極指９１２に沿った弾性波デバイス１０００の断面図である。弾性波デバイス１０００では、弾性波の伝搬を被膜１００４に集中させ、不要波となる高次の横モード波を抑制している。
特許文献２は、弾性波デバイス９００の、交差領域に隣接し各電極指９１２の先端部分を含む２つの帯状の領域であるエッジ領域において、ＩＤＴ電極の電極指９１２の幅および膜厚を増した弾性波デバイス１１００、および、エッジ領域のみにおいてＩＤＴ電極上に誘電体膜１１５４を設けた弾性波デバイス１１５０を開示している。図２８の（ａ）は、弾性波デバイス１１００の上面図であり、図２８の（ｂ）は１本の電極指９１２に沿った弾性波デバイス１１５０の断面図である。一般に、弾性波デバイスにおいては、交差領域における音速よりエッジ領域およびバスバー領域における音速を遅くすることで、主要な伝播路となる交差領域における基本横モード波の閉じ込めと、不要波となる高次の横モード波の抑制とを図ることができることが知られているが、特許文献２では、ＩＤＴ電極の電極指の先端部分の形状や質量を大きくすることで、エッジ領域における音速を制御している。
特許文献３は、弾性波デバイス９００の圧電基板９０１、ＩＤＴ電極９０２および反射器９０３の上に、誘電体膜１２０４を表面が平坦となるよう被覆した弾性波デバイス１２００を開示している。図２９は、１本の電極指９１２に沿った弾性波デバイス１２００の断面図である。弾性波デバイス１２００においては、誘電体膜１２０４を圧電基板９０１上に被覆することで、温度による弾性波デバイス１２００の周波数特性の変化を低減している。
従来、弾性波デバイスにおいて、誘電体膜を少なくとも交差領域とエッジ領域とに被覆する構成によって、温度による周波数特性の変化の安定化が図られることはあっても、高次の横モード波の抑制が考慮されることがなかった。したがって、周波数特性の温度変化の安定化のため、誘電体膜を被覆した弾性波デバイスであっても、高次の横モードの抑制のためには、さらに、ＩＤＴ電極の電極指の先端部分等の形状を別途設計する必要があった。
それゆえに、本発明の目的は、誘電体膜を少なくとも交差領域とエッジ領域とに被覆した弾性波デバイスにおいて、不要波となる高次の横モード波を抑制することである。
本発明は、圧電基板と当該圧電基板上に形成される少なくとも１組のＩＤＴ電極と、当該圧電基板および当該ＩＤＴ電極の少なくとも一部を被覆する誘電体膜を備える弾性波デバイスであって、ＩＤＴ電極は、バスバーおよび当該バスバーから延伸する複数の電極指を有し、一方のＩＤＴ電極の各電極指は、他方のＩＤＴ電極の電極指と交互に並ぶよう配置され、誘電体膜は、少なくとも電極指が交互に並ぶ領域を被覆し、当該領域のうち電極指の先端から所定長さ以上内側の部分である交差領域における弾性波の音速は、当該交差領域に隣接する部分であって電極指の先端部を含む部分であるエッジ領域における弾性波の音速よりも速い、弾性波デバイスである。
さらに、ＩＤＴ電極は、バスバーに接続されると共に、他方のＩＤＴ電極の電極指と交互に並ぶように配置されていない複数のダミー電極指を有しても良い。
また、エッジ領域に隣接し、電極指の先端部分から他方のＩＤＴ電極のバスバーまでの間の領域、若しくは電極指の先端部分から電極指に対向するダミー電極指の先端部分までの間の領域をギャップ領域とすると、ギャップ領域の音速は前記エッジ領域の音速よりも速いことが好ましい。
また、圧電基板の材質は、ニオブ酸リチウムであり、誘電体膜の材質は、二酸化ケイ素であり、誘電体膜の交差領域における膜厚は、エッジ領域における膜厚よりも薄いことが好ましい。
さらにまた、誘電体膜は、２つの二酸化ケイ素膜の積層構造若しくは、二酸化ケイ素膜と当該二酸化ケイ素膜をさらに被覆する誘電体膜の積層構造を含むことが好ましい。
また、誘電体膜として、少なくとも電極指が交互に並ぶ領域を被覆する第１の誘電体膜と、当該第１の誘電体膜上に形成され、交差領域をさらに被覆する第２の誘電体膜とを備え、第２の誘電体膜の音速は、第１の誘電体膜の音速より速いことが好ましい。
ここで、第１の誘電体膜の材質は、二酸化ケイ素であり、第２の誘電体膜の材質は、窒化ケイ素、酸化窒化ケイ素、または、窒化アルミニウムのいずれかであることが好ましい。
あるいは、誘電体膜として、少なくとも電極指が交互に並ぶ領域を被覆する第１の誘電体膜と、当該第１の誘電体膜上に形成され、エッジ領域をさらに被覆する第３の誘電体膜とを備え、第３の誘電体膜の音速は、第１の誘電体膜の音速より遅いことが好ましい。
ここで、第１の誘電体膜の材質は、二酸化ケイ素であり、第３の誘電体膜の材質は、五酸化二タンタルであることが好ましい。
また、誘電体膜よりも耐湿性の高いパッシベーション膜によって誘電体膜の交差領域が被覆されていることが好ましい。
また、誘電体膜よりも耐湿性の高いパッシベーション膜によって誘電体膜の交差領域を含む領域が被覆され、パッシベーション膜の交差領域における膜厚は、他の領域における膜厚よりも厚いことが好ましい。
なお、バスバーにおける少なくとも一部の電極膜厚が電極指の電極膜厚より厚いことが好ましい。
あるいは、誘電体膜は、ダミー電極指又はバスバーが配置された領域に、交差領域よりも薄い膜厚で被覆されるものとしてもよい。
また、上述のような弾性波デバイスにおいて、圧電基板のカット角および伝播角を右手系直交座標のオイラー角（φ,θ,ψ）で表した場合、θ＝３６°以上４１°以下であることが好ましい。
また、ＩＤＴ電極は、白金、タングステン、モリブデンのいずれかを主成分とする第１の金属層と、第１の金属層の上に第１の金属層より導電率の高い第２の金属層との積層構造を含む構成であることが好ましい。
また、弾性波デバイスは、圧電基板上に形成される２つの反射器をさらに備え、複数組のＩＤＴ電極が、２つの反射器の間に形成され、２つの反射器および複数組のＩＤＴ電極は、主要弾性波の伝搬方向に沿って配置され、縦結合型フィルタを構成するものとしてもよい。
また、誘電体膜の交差領域またはエッジ領域の各端部において、当該誘電体膜の膜厚が変化する部分は、当該誘電体膜の膜厚が連続的に変化するテーパー部によって形成されることが好ましい。
本発明によれば、誘電体膜を少なくとも交差領域とエッジ領域とに被覆した弾性波デバイスにおいて、不要波となる高次の横モード波を抑制することができる。
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について以下に説明する。図１は本実施形態に係る弾性波デバイス１００を透過的に描いた上面図およびそのＡ−Ａ´線に沿った断面図である。弾性波デバイス１００は、圧電基板１０１に２つのＩＤＴ電極１０２と、２つの反射器１０３を配置している。また、これらは、誘電体膜１０４によって被覆されている。ＩＤＴ電極１０２はそれぞれ、バスバー１１１および当該バスバー１１１から交互に延伸する複数の電極指１１２およびダミー電極指１１３を有する。ＩＤＴ電極１０２のそれぞれの電極指１１２は、他方のＩＤＴ電極１０２の電極指１１２と交互に並び、かつ、先端が他方のＩＤＴ電極１０２のダミー電極指１１３の先端と対向するよう配置される。また、反射器１０３はこれらのＩＤＴ電極をはさんで、１つずつ配置される。圧電基板としては、そのカット角および伝播角を右手系直交座標のオイラー角（φ,θ,ψ）で表した場合、θ＝３６°以上４１°以下であるニオブ酸リチウムであることが好ましい。尚、φとψは夫々−１０°以上１０°以下の任意の値である。なお、ＩＤＴ電極１０２と反射器１０３の材質としては、白金、タングステン、モリブデンのいずれかを主成分とする第１の金属層と、第１の金属層の上に第１の金属層より導電率の高い第２の金属層との積層構造を含む構成であることが好ましい。これにより、弾性波デバイス１００の特性ロス低下と電極抵抗の抑制を図ることができる。また、誘電体膜の材質としては、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）が挙げられる。
本発明の第１の実施形態について以下に説明する。図１は本実施形態に係る弾性波デバイス１００を透過的に描いた上面図およびそのＡ−Ａ´線に沿った断面図である。弾性波デバイス１００は、圧電基板１０１に２つのＩＤＴ電極１０２と、２つの反射器１０３を配置している。また、これらは、誘電体膜１０４によって被覆されている。ＩＤＴ電極１０２はそれぞれ、バスバー１１１および当該バスバー１１１から交互に延伸する複数の電極指１１２およびダミー電極指１１３を有する。ＩＤＴ電極１０２のそれぞれの電極指１１２は、他方のＩＤＴ電極１０２の電極指１１２と交互に並び、かつ、先端が他方のＩＤＴ電極１０２のダミー電極指１１３の先端と対向するよう配置される。また、反射器１０３はこれらのＩＤＴ電極をはさんで、１つずつ配置される。圧電基板としては、そのカット角および伝播角を右手系直交座標のオイラー角（φ,θ,ψ）で表した場合、θ＝３６°以上４１°以下であるニオブ酸リチウムであることが好ましい。尚、φとψは夫々−１０°以上１０°以下の任意の値である。なお、ＩＤＴ電極１０２と反射器１０３の材質としては、白金、タングステン、モリブデンのいずれかを主成分とする第１の金属層と、第１の金属層の上に第１の金属層より導電率の高い第２の金属層との積層構造を含む構成であることが好ましい。これにより、弾性波デバイス１００の特性ロス低下と電極抵抗の抑制を図ることができる。また、誘電体膜の材質としては、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）が挙げられる。
弾性波デバイス１００において、電極指１１２が交互に並んだ領域のうち各電極指の先端から所定の長さの領域を除いた領域を含む帯状の領域を交差領域と呼ぶことにする。また、電極指１１２が交互に並んだ領域のうち交差領域に隣接し電極指１１２の先端から所定の長さの領域を含む２つの帯状の領域をエッジ領域と呼ぶことにする。また、エッジ領域に隣接し、電極指１１２の先端部分から当該電極指１１２に対向するダミー電極指１１３の先端部分までの間の領域を含む２つの帯状の領域をギャップ領域と呼ぶことにする。また、ギャップ領域に隣接し、ダミー電極指１１３の先端部分からバスバー１１１の電極指が延伸する側の端縁までの間の領域を含む２つの帯状の領域をダミー領域と呼ぶことにする。弾性波デバイス１００は、レイリー波を主要な弾性波として用い、上述の各領域のうち交差領域が主要な伝搬路として利用される。
弾性波デバイス１００においては、誘電体膜は、交差領域における膜厚がエッジ領域における膜厚より薄くなるよう形成されている。該構成とすることにより、弾性波デバイス１００において、（交差領域の音速）＞（エッジ領域の音速）となる。さらに、弾性波デバイス１００において、（ギャップ領域の音速）＞（エッジ領域の音速）としている。これにより、交差領域に基本横モード波を閉じ込めるとともに、スプリアスとなる高次の横モード波を抑制することができる。
また、弾性波デバイス１００においては、バスバー領域の一部を誘電体膜で覆うことによって、バスバー領域に対するパッシベーション効果が得られる。このとき、音速関係は、（交差領域の音速）＞（バスバー領域の音速）、（エッジ領域の音速）＞（バスバー領域の音速）となる。
図２は、弾性波デバイス１００において、誘電体膜のＩＤＴ電極上での膜厚を１３００ナノメートルとし、交差領域における誘電体膜の膜厚を、エッジ領域における誘電体膜の膜厚より、３００ナノメートル薄くした場合、および、６００ナノメートル薄くした場合についての、アドミタンスの周波数特性を示すグラフである。ここで、弾性波デバイス１００のＩＤＴ電極のピッチは２μｍであり、主要弾性波の波長λの１／２倍である。また、弾性波デバイス１００において、誘電体の膜厚を主要弾性波の波長λで規格化すると、上記１３００ナノメートルの誘電体膜の膜厚は０．３２５λ、上記３００ナノメートル薄くした場合の誘電体膜の膜厚は０．２５λ、上記６００ナノメートル薄くした場合の誘電体膜の膜厚は１７．５％である。また、図２には、比較例として、弾性波デバイス１００において、従来同様、交差領域における誘電体膜の膜厚を薄くしなかった場合の、周波数特性も示す。図２に示すように、比較例に比べ、本実施形態の弾性波デバイス１００は、横モードスプリアスが抑制されていることが分かる。なお、上記は主要弾性波の波長λが４μｍの場合で説明したが、他の波長を主要弾性波の波長λとする場合は、誘電体膜の膜厚を上記に記したように波長λで規格化した膜厚とすれば良い。
また、図３に、本実施形態の変形例を示す。図３は、図１に示す弾性波デバイス１００の断面図と同様に、本実施形態に係る弾性波デバイス３００の断面を示す図である。弾性波デバイス３００は、弾性波デバイス１００において、ギャップ領域、若しくはダミー領域およびダミー領域より外側の誘電体膜１０４の膜厚をエッジ領域の誘電体膜１０４の膜厚より薄くしたものである。これによって、主要な伝播路となる交差領域からの弾性波の漏れ出しを抑制し、交差領域への弾性波の閉じ込めをさらに向上できる。
また、図４に示すように、誘電体膜１０４よりも耐湿性の高いパッシベーション膜１０８によって誘電体膜１０４を被覆することで、弾性波デバイス１００の耐湿性を向上することができる。このパッシベーション膜として、例えば、窒化ケイ素（ＳｉＮ）、酸化窒化ケイ素（ＳｉＯＮ）、又は窒化アルミニウム（ＡｌＮ）が挙げられる。
さらにまた、図５に示すように、バスバー１１１における少なくとも一部の電極膜厚を電極指１１２の電極膜厚より厚くすることで、ＩＤＴ電極１０２の電極抵抗を抑制し、弾性波デバイス１００の特性を改善することができる。尚、バスバー１１１の他にバスバーに接続された配線電極（図示せず）の膜厚をＩＤＴ電極１０２の電極指１１２より厚くしても良い。この場合は、弾性波デバイス１００の配線抵抗を抑制することができ、弾性波デバイス１００の挿入損失を小さくすることができる。
図６に示すように、誘電体膜１０４は、２つの二酸化ケイ素膜１０４ａ、１０４ｂの積層構造であっても良い。この場合、二酸化ケイ素膜１０４ａは、ＩＤＴ電極１０２の上面の全面に積層されると共に、二酸化ケイ素膜１０４ｂは、ＩＤＴ電極１０２の上面の交差領域以外の領域であるエッジ領域とギャップ領域とダミー領域に積層される。こうすることで、弾性波デバイス１００の製造工程の歩留まりが良くなる。なお、二酸化ケイ素膜１０４ｂは、二酸化ケイ素膜より音速の速い他の材料の誘電体膜であっても良い。
また、上記はＩＤＴ電極１０２がダミー電極指１１３を有する弾性波デバイス１００について説明したが、図７に示すように、ＩＤＴ電極１０２がダミー電極指１１３を有していなくとも良い。この場合、ＩＤＴ電極１０２のダミー領域は存在しなくなり、ギャップ領域は、電極指１１２の先端部分から他方のＩＤＴ電極のバスバーまでの間の領域となる。この場合も同様に、弾性波デバイス１００において、（交差領域の音速）＞（エッジ領域の音速、（ギャップ領域の音速）＞（エッジ領域の音速）となる。これにより、交差領域に基本横モード波を閉じ込めるとともに、スプリアスとなる高次の横モード波を抑制することができる。
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態について以下に説明する。図８は本実施形態に係る弾性波デバイス４００を透過的に描いた上面図およびそのＡ−Ａ´線に沿った断面図である。弾性波デバイス４００は、第１の実施形態の弾性波デバイス１００と同様、圧電基板１０１に２つのＩＤＴ電極１０２と、２つの反射器１０３を配置している。しかし、これらを第１の誘電体膜４０４によって被覆したのち、さらに第２の誘電体膜４０５で被覆した点で弾性波デバイス１００と異なる。
本発明の第２の実施形態について以下に説明する。図８は本実施形態に係る弾性波デバイス４００を透過的に描いた上面図およびそのＡ−Ａ´線に沿った断面図である。弾性波デバイス４００は、第１の実施形態の弾性波デバイス１００と同様、圧電基板１０１に２つのＩＤＴ電極１０２と、２つの反射器１０３を配置している。しかし、これらを第１の誘電体膜４０４によって被覆したのち、さらに第２の誘電体膜４０５で被覆した点で弾性波デバイス１００と異なる。
弾性波デバイス４００においては、第１の誘電体膜４０４は、圧電基板１０１、ＩＤＴ電極１０２および反射器１０３を被覆し、表面が平坦な面を形成している。また、第２の誘電体膜４０５は、第１の誘電体膜４０４上の交差領域を一様の膜厚で被覆している。第１の誘電体膜４０４の材質としては、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）が挙げられる。また、第２の誘電体膜４０５の材質としては、窒化ケイ素（ＳｉＮ）、酸化窒化ケイ素（ＳｉＯＮ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）又は窒化アルミニウム（ＡｌＮ）が挙げられる。これらの材質は、第２の誘電体膜４０５の音速が、第１の誘電体膜４０４の音速より速くなるように、選択される。
弾性波デバイス４００においては、交差領域上に被覆された第２の誘電体膜４０５の影響により、（交差領域の音速）＞（エッジ領域の音速）となる。さらに、弾性波デバイス４００において、（ギャップ領域の音速）＞（エッジ領域の音速）としている。これによって、交差領域に基本横モード波を閉じ込めるとともに、スプリアスとなる高次の横モード波を抑制することができる。
また、弾性波デバイス４００においては、バスバー領域の一部を誘電体膜で覆うことによって、バスバー領域に対するパッシベーション効果が得られる。このとき、音速関係は、（交差領域の音速）＞（バスバー領域の音速）、（エッジ領域の音速）＞（バスバー領域の音速）となる。
図９は、弾性波デバイス４００において、第２の誘電体膜４０５の膜厚を３０ナノメートルとした場合の、アドミタンスの周波数特性を示すグラフである。ここで、弾性波デバイス４００のＩＤＴ電極１０２のピッチは２μｍであり、誘電体膜の膜厚は、主要弾性波の波長λで規格化すると、０．０１５λとなる。また、図９には、比較例として、弾性波デバイス４００において、第２の誘電体膜４０５を設けなかった場合の、周波数特性も示す。図９に示すように、比較例に比べ、本実施形態の弾性波デバイス４００は、横モードスプリアスが抑制されていることが分かる。なお、上記は主要弾性波の波長λが４μｍの場合で説明したが、他の波長を主要弾性波の波長λとする場合は、誘電体膜の膜厚を上記に記したように波長λで規格化した膜厚とすれば良い。
また、図１０に、本実施形態の変形例を示す。図１０は、図１に示す弾性波デバイス１００の断面図と同様に、本実施形態に係る弾性波デバイス６００の断面を示す図である。弾性波デバイス６００は、弾性波デバイス４００において、ギャップ領域、若しくはダミー領域およびダミー領域より外側の第１の誘電体膜４０４の膜厚をエッジ領域の第１の誘電体膜４０４の膜厚より薄くしたものである。これによって、主要な伝播路となる交差領域からの弾性波の漏れ出しを抑制し、交差領域への弾性波の閉じ込めをさらに向上できる。
尚、第２の誘電体膜４０５は、交差領域に加えてギャップ領域若しくはダミー領域における第１の誘電体膜４０４上に設けられることが好ましい。これにより、主要な伝播路となる交差領域からの弾性波の漏れ出しをさらに抑制し、交差領域への弾性波の閉じ込めをさらに向上できる。
また、図１１に示すように、第１誘電体膜４０４よりも耐湿性の高いパッシベーション膜４０８によって第１の誘電体膜４０４を被覆することで、弾性波デバイス４００の耐湿性を向上することができる。このパッシベーション膜として、例えば、窒化ケイ素（ＳｉＮ）、酸化窒化ケイ素（ＳｉＯＮ）、又は窒化アルミニウム（ＡｌＮ）が挙げられる。
さらにまた、図１２に示すように、このパッシベーション膜４０８は第１の誘電体膜４０４と第２の誘電体膜４０５の間に設けられていても良い。
また、図１３に示すように、バスバー１１１における少なくとも一部の電極膜厚を電極指１１２の電極膜厚より厚くすることで、ＩＤＴ電極１０２の電極抵抗を抑制し、弾性波デバイス４００の特性を改善することができる。尚、バスバー１１１の他にバスバーに接続された配線電極（図示せず）の膜厚をＩＤＴ電極１０２の電極指１１２より厚くしても良い。この場合は、弾性波デバイス４００の配線抵抗を抑制することができ、弾性波デバイス４００の挿入損失を小さくすることができる。
また、上記はＩＤＴ電極１０２がダミー電極指１１３を有する弾性波デバイス４００について説明したが、図１４に示すように、ＩＤＴ電極１０２がダミー電極指１１３を有していなくとも良い。この場合、ＩＤＴ電極１０２のダミー領域は存在しなくなり、ギャップ領域は、電極指１１２の先端部分から他方のＩＤＴ電極のバスバーまでの間の領域となる。この場合も同様に、弾性波デバイス４００において、（交差領域の音速）＞（エッジ領域の音速、（ギャップ領域の音速）＞（エッジ領域の音速）となる。これにより、交差領域に基本横モード波を閉じ込めるとともに、スプリアスとなる高次の横モード波を抑制することができる。
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態について以下に説明する。図１５は本実施形態に係る弾性波デバイス７００を透過的に描いた上面図およびそのＡ−Ａ’線に沿った断面図である。弾性波デバイス７００は、第１の実施形態の弾性波デバイス１００と同様、圧電基板１０１に２つのＩＤＴ電極１０２と、２つの反射器１０３を配置している。しかし、これらを第１の誘電体膜７０４によって被覆したのち、さらに第３の誘電体膜７０５で被覆した点で弾性波デバイス１００と異なる。
本発明の第３の実施形態について以下に説明する。図１５は本実施形態に係る弾性波デバイス７００を透過的に描いた上面図およびそのＡ−Ａ’線に沿った断面図である。弾性波デバイス７００は、第１の実施形態の弾性波デバイス１００と同様、圧電基板１０１に２つのＩＤＴ電極１０２と、２つの反射器１０３を配置している。しかし、これらを第１の誘電体膜７０４によって被覆したのち、さらに第３の誘電体膜７０５で被覆した点で弾性波デバイス１００と異なる。
また、弾性波デバイス７００は、第３の誘電体膜７０５を、第１の誘電体膜７０４上のエッジ領域に一様の膜厚で被覆している点で、第２の実施形態の弾性波デバイス４００とも異なる。第１の誘電体膜７０４の材質としては、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）が挙げられる。また、第３の誘電体膜７０５の材質としては、五酸化二タンタル（Ｔａ２Ｏ５）が挙げられる。第３の誘電体膜７０５の音速が、第１の誘電体膜７０４の音速より遅くなるように、これらの材質が選択される。
弾性波デバイス７００においては、エッジ領域上に被覆された第３の誘電体膜の影響により、（交差領域の音速）＞（エッジ領域の音速）となる。さらに、弾性波デバイス７００において、（ギャップ領域の音速）＞（エッジ領域の音速）としている。これによって、第１および第２の弾性波デバイス１００および４００と同様、スプリアスとなる高次の横モード波を抑制することができる。
また、弾性波デバイス７００においては、バスバー領域の一部を誘電体膜で覆うことによって、バスバー領域に対するパッシベーション効果が得られる。このとき、音速関係は、（交差領域の音速）＞（バスバー領域の音速）、（エッジ領域の音速）＞（バスバー領域の音速）となる。
また、図１６に、本実施形態の変形例を示す。図１６は、図１に示す弾性波デバイス１００の断面図と同様に、本実施形態に係る弾性波デバイス８００の断面を示す図である。弾性波デバイス８００は、弾性波デバイス７００において、ギャップ領域、若しくはダミー領域およびダミー領域より外側の第１の誘電体膜７０４の膜厚をエッジ領域の第１の誘電体７０４の膜厚より薄くしたものである。これによって、主要な伝播路となる交差領域からの弾性波の漏れ出しを抑制し、交差領域への弾性波の閉じ込めをさらに向上できる。
以上の実施形態では、圧電基板１０１として回転Ｙカットニオブ酸リチウムを用い、誘電体膜として二酸化ケイ素等を用いたが、本発明の趣旨は、これらとは材質の異なる圧電基板や誘電体膜に対しても、適宜適用可能である。また、本発明は、図９に示す弾性波デバイス９００のように、ＩＤＴ電極９０２がダミー電極指を有しない場合にも、適用可能である。
また、図１７に示すように、第１誘電体膜７０４よりも耐湿性の高いパッシベーション膜７０８によって第１の誘電体膜７０４を被覆することで、弾性波デバイス７００の耐湿性を向上することができる。このパッシベーション膜として、例えば、窒化ケイ素（ＳｉＮ）、酸化窒化ケイ素（ＳｉＯＮ）、又は窒化アルミニウム（ＡｌＮ）が挙げられる。
さらにまた、図１８に示すように、このパッシベーション膜７０８は第１の誘電体膜７０４と第２の誘電体膜７０５の間に設けられていても良い。
また、図１９に示すように、バスバー１１１における少なくとも一部の電極膜厚を電極指１１２の電極膜厚より厚くすることで、ＩＤＴ電極１０２の電極抵抗を抑制し、弾性波デバイス７００の特性を改善することができる。尚、バスバー１１１の他にバスバーに接続された配線電極（図示せず）の膜厚をＩＤＴ電極１０２の電極指１１２より厚くしても良い。この場合は、弾性波デバイス７００の配線抵抗を抑制することができ、弾性波デバイス７００の挿入損失を小さくすることができる。
また、上記はＩＤＴ電極１０２がダミー電極指１１３を有する弾性波デバイス７００について説明したが、図２０に示すように、ＩＤＴ電極１０２がダミー電極指１１３を有していなくとも良い。この場合、ＩＤＴ電極１０２のダミー領域は存在しなくなり、ギャップ領域は、電極指１１２の先端部分から他方のＩＤＴ電極のバスバーまでの間の領域となる。この場合も同様に、弾性波デバイス７００において、（交差領域の音速）＞（エッジ領域の音速、（ギャップ領域の音速）＞（エッジ領域の音速）となる。これにより、交差領域に基本横モード波を閉じ込めるとともに、スプリアスとなる高次の横モード波を抑制することができる。
（第４の実施の形態）
本発明の第４の実施形態について以下に説明する。図２１は本実施形態に係る弾性波デバイス８００を透過的に描いた上面図およびそのＡ−Ａ´線に沿った断面図である。弾性波デバイス８００は、圧電基板１０１の上において２つの反射器８０３の間に、複数対のＩＤＴ電極８０２ａ、８０２ｂ、８０２ｃを主要弾性波の伝搬方向に配置して縦結合型フィルタとした点で弾性波デバイス１００と異なる。尚、図２１では弾性波デバイス８００が３組のＩＤＴ電極を有する構成を示したが、弾性波デバイス８００は、２組、或は４組以上のＩＤＴ電極を有していても構わない。
本発明の第４の実施形態について以下に説明する。図２１は本実施形態に係る弾性波デバイス８００を透過的に描いた上面図およびそのＡ−Ａ´線に沿った断面図である。弾性波デバイス８００は、圧電基板１０１の上において２つの反射器８０３の間に、複数対のＩＤＴ電極８０２ａ、８０２ｂ、８０２ｃを主要弾性波の伝搬方向に配置して縦結合型フィルタとした点で弾性波デバイス１００と異なる。尚、図２１では弾性波デバイス８００が３組のＩＤＴ電極を有する構成を示したが、弾性波デバイス８００は、２組、或は４組以上のＩＤＴ電極を有していても構わない。
弾性波デバイス８００においても、（交差領域の音速）＞（エッジ領域の音速）となる。さらに、弾性波デバイス８００において、（ギャップ領域の音速）＞（エッジ領域の音速）としている。これによって、弾性波デバイス１００と同様、スプリアスとなる高次の横モード波を抑制することができる。
また、弾性波デバイス８００においては、バスバー領域の一部を誘電体膜で覆うことによって、バスバー領域に対するパッシベーション効果が得られる。このとき、音速関係は、（交差領域の音速）＞（バスバー領域の音速）、（エッジ領域の音速）＞（バスバー領域の音速）となる。
（変形例１）
上述の各実施形態において、弾性波の主要な伝搬路となる交差領域およびエッジ領域の各端部において誘電体膜の膜厚が変化する箇所に、テーパー部１２０１を設け、誘電体膜の膜厚の急峻な変化を緩和し、連続的に膜厚を変化させることが好ましい。図２２の（ａ）は、一例として、図１に示した第１の実施形態に係る弾性波デバイス１００において、誘電体膜１０４の交差領域とエッジ領域との境界部分にテーパー部１２０１を設けた場合の断面図である。図２２の（ｂ）は、他の例として、図３に示した第１の実施形態に係る弾性波デバイス３００において、誘電体膜１０４の交差領域とエッジ領域との境界部分、および、エッジ領域とギャップ領域との境界部分にテーパー部１２０１を設けた場合の断面図である。また、図２３は、さらに他の例として、図１１に示した第２の実施形態に係る弾性波デバイス６００において、第２の誘電体膜４０５およびパッシベーション膜４０８の交差領域とエッジ領域との境界部分にテーパー部１２０１を設けた場合の断面図である。これらのように、テーパー部１２０１によって誘電体膜の膜厚を連続的に変化させる場合、膜厚を急峻に変化させる場合に比べて、当該箇所を伝搬する弾性波の音速の急速な変化が抑制され、不要なスプリアス波の発生を低減することができる。
上述の各実施形態において、弾性波の主要な伝搬路となる交差領域およびエッジ領域の各端部において誘電体膜の膜厚が変化する箇所に、テーパー部１２０１を設け、誘電体膜の膜厚の急峻な変化を緩和し、連続的に膜厚を変化させることが好ましい。図２２の（ａ）は、一例として、図１に示した第１の実施形態に係る弾性波デバイス１００において、誘電体膜１０４の交差領域とエッジ領域との境界部分にテーパー部１２０１を設けた場合の断面図である。図２２の（ｂ）は、他の例として、図３に示した第１の実施形態に係る弾性波デバイス３００において、誘電体膜１０４の交差領域とエッジ領域との境界部分、および、エッジ領域とギャップ領域との境界部分にテーパー部１２０１を設けた場合の断面図である。また、図２３は、さらに他の例として、図１１に示した第２の実施形態に係る弾性波デバイス６００において、第２の誘電体膜４０５およびパッシベーション膜４０８の交差領域とエッジ領域との境界部分にテーパー部１２０１を設けた場合の断面図である。これらのように、テーパー部１２０１によって誘電体膜の膜厚を連続的に変化させる場合、膜厚を急峻に変化させる場合に比べて、当該箇所を伝搬する弾性波の音速の急速な変化が抑制され、不要なスプリアス波の発生を低減することができる。
（変形例２）
上述の各実施形態において、パッシベーション膜を設ける場合、交差領域にのみパッシベーション膜を設けてもよい。図２４は、第１の実施形態に係る弾性波デバイス１００において、誘電体膜１０４の交差領域にのみパッシベーション膜１０８を被覆した弾性波デバイス１１０、１２０および１３０の断面図である。図２４の（ａ）に示す弾性波デバイス１１０は、パッシベーション膜１０８の厚さが、誘電体膜１０４の交差領域における膜厚とエッジ領域における膜厚の差より小さい。図２４の（ｂ）に示す弾性波デバイス１２０は、パッシベーション膜１０８の厚さが、誘電体膜１０４の交差領域における膜厚とエッジ領域における膜厚の差に等しい。図２４の（ｃ）に示す弾性波デバイス１３０は、パッシベーション膜１０８の厚さが、誘電体膜１０４の交差領域における膜厚とエッジ領域における膜厚の差より大きい。
上述の各実施形態において、パッシベーション膜を設ける場合、交差領域にのみパッシベーション膜を設けてもよい。図２４は、第１の実施形態に係る弾性波デバイス１００において、誘電体膜１０４の交差領域にのみパッシベーション膜１０８を被覆した弾性波デバイス１１０、１２０および１３０の断面図である。図２４の（ａ）に示す弾性波デバイス１１０は、パッシベーション膜１０８の厚さが、誘電体膜１０４の交差領域における膜厚とエッジ領域における膜厚の差より小さい。図２４の（ｂ）に示す弾性波デバイス１２０は、パッシベーション膜１０８の厚さが、誘電体膜１０４の交差領域における膜厚とエッジ領域における膜厚の差に等しい。図２４の（ｃ）に示す弾性波デバイス１３０は、パッシベーション膜１０８の厚さが、誘電体膜１０４の交差領域における膜厚とエッジ領域における膜厚の差より大きい。
また、上述の各実施形態において、交差領域および他の領域にパッシベーション膜を設け、交差領域における膜厚を、他の領域における膜厚よりも厚くしてもよい。図２５の（ａ）および（ｂ）は、第１の実施形態に係る弾性波デバイス１００において、パッシベーション膜１０８が誘電体膜１０４の全体を被覆し、交差領域における膜厚を、他の領域における膜厚より大きくした弾性波デバイス１４０、１５０の断面図である。弾性波デバイス１４０においては、パッシベーション膜１０８の表面が平坦であり、弾性波デバイス１５０においては、パッシベーション膜１０８の表面の交差領域を被覆する部分が突出している。
これらの弾性波デバイス１１０−１５０のように、交差領域のみに、または、交差領域を含む領域に交差領域がより厚くなるよう、誘電体膜１０４より音速の速いパッシベーション膜１０８を被覆することにより、交差領域と他の領域との間の音速の差を大きくすることができ、交差領域への基本横モード波の閉じ込め効果を高めることができる。また、誘電体膜１０４の厚さや電極指１１２の厚さのばらつきが存在する場合であっても、パッシベーション膜１０８を適切な厚さで被覆することにより、簡易に音速の微調整を行い所定の周波数特性を得ることができる。本変形例は、弾性波デバイス１００以外にも、他の実施形態に係る弾性波デバイスに適用可能である。
また、図２５の（ｃ）は、第１の実施形態に係る弾性波デバイス１００において、誘電体膜１０４を一様な厚さとし、パッシベーション膜１０８が誘電体膜１０４の全体を被覆し、交差領域における膜厚を、他の領域における膜厚より大きくした弾性波デバイス１６０の断面図である。パッシベーション膜１０８の膜厚の差によって、交差領域の音速をより速くし、交差領域とエッジ領域との間の音速の差を十分大きくすることができれば、このように誘電体膜１０４の膜厚を一様なものとしてもよい。
また、上述の各変形例においてパッシベーション膜１０８は、交差領域の端部において、膜厚が連続的に変化するテーパー形状としてもよい。これにより、不要なスプリアス波の発生を低減することができる。
本発明は、情報通信機器等に用いられる弾性表面波デバイスにおいて有用である。
１００、１１０、１２０、１３０、１４０、１５０、１６０、３００、４００、６００、７００、８００、９００、１０００、１１００、１１５０ 弾性波デバイス
１０１、９０１ 圧電基板
１０２、９０２ ＩＤＴ電極
１０３、９０３ 反射器
１０４、１０４ａ、１０４ｂ、４０４、４０５、７０４、７０５、１１５４、１２０４ 誘電体膜
１０８、４０８、７０８ パッシベーション膜
１１１、９１１ バスバー
１１２、９１２ 電極指
１１３、９１３ ダミー電極指
１００４ 被膜
１２０１ テーパー部
１０１、９０１ 圧電基板
１０２、９０２ ＩＤＴ電極
１０３、９０３ 反射器
１０４、１０４ａ、１０４ｂ、４０４、４０５、７０４、７０５、１１５４、１２０４ 誘電体膜
１０８、４０８、７０８ パッシベーション膜
１１１、９１１ バスバー
１１２、９１２ 電極指
１１３、９１３ ダミー電極指
１００４ 被膜
１２０１ テーパー部
Claims (20)
- 圧電基板と、前記圧電基板上に形成される１対のＩＤＴ電極と、前記圧電基板及び前記１対のＩＤＴ電極の少なくとも一部を被覆する誘電体膜とを含む弾性波デバイスであって、
前記１対のＩＤＴ電極の第１ＩＤＴ電極は、第１の複数の電極指を有し、
前記１対のＩＤＴ電極の第２ＩＤＴ電極は、第２の複数の電極指を有し、
前記第１の複数の電極指は前記第２の複数の電極指と交互に並ぶよう配置され、
前記誘電体膜は、前記第１の複数の電極指及び前記第２の複数の電極指が交互に並ぶように配置された交差領域と、前記交差領域から前記電極指の先端まで延びる複数のエッジ領域と、一方のＩＤＴ電極の電極指の先端から他方のＩＤＴ電極まで延びる複数のギャップ領域とを被覆し、
前記交差領域における弾性波の音速は、前記エッジ領域における音速よりも大きく、
前記誘電体膜は、
前記交差領域を被覆しかつ第１厚さを有する第１領域と、
前記エッジ領域及び前記ギャップ領域を被覆しかつ第２厚さを有する第２領域と
を含み、
前記第２厚さは前記第１厚さよりも大きい、弾性波デバイス。 - 前記交差領域のみの前記誘電体膜上に形成されたパッシベーション膜をさらに含む、請求項１に記載の弾性波デバイス。
- 前記パッシベーション膜は、前記第１厚さと前記第２厚さの差よりも小さい厚さを有する、請求項２に記載の弾性波デバイス。
- 前記パッシベーション膜は、前記第１厚さと前記第２厚さの差と同じ厚さを有する、請求項２に記載の弾性波デバイス。
- 前記パッシベーション膜は、前記第１厚さと前記第２厚さの差よりも大きい厚さを有する、請求項２に記載の弾性波デバイス。
- 前記誘電体膜上に形成されたパッシベーション膜をさらに含み、
前記パッシベーション膜は、前記交差領域における厚さが前記エッジ領域における厚さよりも大きい、請求項１に記載の弾性波デバイス。 - 前記パッシベーション膜は平坦な上表面を有する、請求項６に記載の弾性波デバイス。
- 前記パッシベーション膜は、一部が突出して前記交差領域に張り出す上表面を有する、請求項６に記載の弾性波デバイス。
- 前記誘電体膜は、
第１誘電体膜と、
前記エッジ領域及び前記ギャップ領域を含むが前記交差領域を除く領域において前記第１誘電体膜を被覆する第２誘電体膜と
を含む、請求項８に記載の弾性波デバイス。 - 圧電基板と、前記圧電基板上に形成される１対のＩＤＴ電極と、前記圧電基板及び前記１対のＩＤＴ電極の少なくとも一部を被覆する誘電体膜とを含む弾性波デバイスであって、
前記１対のＩＤＴ電極の第１ＩＤＴ電極は、第１の複数の電極指を有し、
前記１対のＩＤＴ電極の第２ＩＤＴ電極は、第２の複数の電極指を有し、
前記第１の複数の電極指は前記第２の複数の電極指と交互に並ぶよう配置され、
前記誘電体膜は、前記第１の複数の電極指及び前記第２の複数の電極指が交互に並ぶように配置された交差領域と、前記交差領域から前記電極指の先端まで延びる複数のエッジ領域と、一方のＩＤＴ電極の電極指の先端から他方のＩＤＴ電極まで延びる複数のギャップ領域とを被覆し、
前記交差領域における弾性波の音速は、前記エッジ領域における音速よりも大きく、
前記誘電体膜は、
前記交差領域を被覆しかつ第１厚さを有する第１領域と、
前記エッジ領域を被覆しかつ第２厚さを有する第２領域と、
前記ギャップ領域を被覆しかつ第３厚さを有する第３領域と
を含み、
前記第２厚さは前記第１厚さよりも大きく、
前記第１厚さは前記第３厚さよりも大きい、弾性波デバイス。 - 前記エッジ領域における前記誘電体膜は、
第１誘電体膜と、
前記第１誘電体膜上に形成された第２誘電体膜と
を含む、請求項１０に記載の弾性波デバイス。 - 前記第２誘電体膜における弾性波の音速は、前記第１誘電体膜における弾性波の音速よりも小さい、請求項１１に記載の弾性波デバイス。
- 圧電基板と、前記圧電基板上に形成される１対のＩＤＴ電極と、前記圧電基板及び前記１対のＩＤＴ電極の少なくとも一部を被覆する第１誘電体膜とを含む弾性波デバイスであって、
前記１対のＩＤＴ電極の第１ＩＤＴ電極は、第１の複数の電極指を有し、
前記１対のＩＤＴ電極の第２ＩＤＴ電極は、第２の複数の電極指を有し、
前記第１の複数の電極指は前記第２の複数の電極指と交互に並ぶよう配置され、
前記第１誘電体膜は、前記第１の複数の電極指及び前記第２の複数の電極指が交互に並ぶように配置された交差領域と、前記交差領域から前記電極指の先端まで延びる複数のエッジ領域と、一方のＩＤＴ電極の電極指の先端から他方のＩＤＴ電極まで延びる複数のギャップ領域とを被覆し、
前記交差領域における弾性波の音速は、前記エッジ領域における音速よりも大きく、
前記第１誘電体膜は、
前記交差領域及び前記エッジ領域を被覆しかつ第１厚さを有する第１領域と、
前記ギャップ領域を被覆しかつ第２厚さを有する第２領域と
を含み、
前記第１厚さは前記第２厚さよりも大きく、
前記弾性波デバイスはさらに、前記交差領域において前記第１誘電体膜を被覆する第２誘電体膜を含む、弾性波デバイス。 - 前記第２誘電体膜は前記エッジ領域を被覆しない、請求項１３に記載の弾性波デバイス。
- 前記第２誘電体膜における弾性波の音速は、前記第１誘電体膜における弾性波の音速よりも大きい、請求項１３に記載の弾性波デバイス。
- 圧電基板と、前記圧電基板上に形成される１対のＩＤＴ電極と、前記圧電基板及び前記１対のＩＤＴ電極の少なくとも一部を被覆する第１誘電体膜とを含む弾性波デバイスであって、
前記１対のＩＤＴ電極の第１ＩＤＴ電極は、第１の複数の電極指を有し、
前記１対のＩＤＴ電極の第２ＩＤＴ電極は、第２の複数の電極指を有し、
前記１ＩＤＴ電極はさらに、前記第２の複数の電極指の先端に対向する先端を有する第１の複数のダミー電極指を含み、
前記２ＩＤＴ電極はさらに、前記第１の複数の電極指の先端に対向する先端を有する第２の複数のダミー電極指を含み、
前記第１の複数の電極指は前記第２の複数の電極指と交互に並ぶよう配置され、
前記第１誘電体膜は、前記第１の複数の電極指及び前記第２の複数の電極指が交互に並ぶように配置された交差領域と、前記交差領域から前記電極指の先端まで延びる複数のエッジ領域と、一方のＩＤＴ電極の電極指の先端から他方のＩＤＴ電極のダミー電極指の先端まで延びる複数のギャップ領域と、前記ダミー電極指に沿って延びる複数のダミー領域とを被覆し、
前記交差領域における弾性波の音速は、前記エッジ領域における音速よりも大きく、
前記第１誘電体膜は、前記交差領域、前記ギャップ領域及び前記エッジ領域において同じ厚さを有し、
前記弾性波デバイスはさらに、
前記交差領域、前記ギャップ領域及び前記エッジ領域において前記第１誘電体膜を被覆するパッシベーション膜と、
前記交差領域において前記パッシベーション膜を被覆する第２誘電体膜と
を含む、弾性波デバイス。 - 前記パッシベーション膜は、前記第１誘電体膜よりも耐湿性が高い、請求項１６に記載の弾性波デバイス。
- 前記第２誘電体膜における弾性波の音速は、前記第１誘電体膜における弾性波の音速よりも大きい、請求項１６に記載の弾性波デバイス。
- 圧電基板と、前記圧電基板上に形成される１対のＩＤＴ電極と、前記圧電基板及び前記１対のＩＤＴ電極の少なくとも一部を被覆する第１誘電体膜とを含む弾性波デバイスであって、
前記１対のＩＤＴ電極の第１ＩＤＴ電極は、第１の複数の電極指を有し、
前記１対のＩＤＴ電極の第２ＩＤＴ電極は、第２の複数の電極指を有し、
前記第１の複数の電極指は前記第２の複数の電極指と交互に並ぶよう配置され、
前記第１誘電体膜は、前記第１の複数の電極指及び前記第２の複数の電極指が交互に並ぶように配置された交差領域と、前記交差領域から前記電極指の先端まで延びる複数のエッジ領域と、一方のＩＤＴ電極の電極指の先端から他方のＩＤＴ電極まで延びる複数のギャップ領域とを被覆し、
前記交差領域における弾性波の音速は、前記エッジ領域における音速よりも大きく、
前記第１誘電体膜は、前記交差領域及び前記エッジ領域において第１厚さを有し、かつ、前記ギャップ領域において第２厚さを有し、
前記第１厚さは前記第２厚さよりも大きく、
前記弾性波デバイスはさらに、前記交差領域において前記第１誘電体膜を被覆する第２誘電体膜を含む、弾性波デバイス。 - 前記第２誘電体膜における弾性波の音速は、前記第１誘電体膜における弾性波の音速よりも大きい、請求項１９に記載の弾性波デバイス。
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