JP6818148B2 - 弾性波素子 - Google Patents

Description

本開示は、弾性波素子に関する。

従来、電気特性を改善することを目的として支持基板と圧電基板とを貼り合わせた複合基板に電極を設けて弾性波素子を作製することが知られている。ここで、弾性波素子は、例えば、携帯電話などの通信機器におけるバンドパスフィルタとして使用されている。また、複合基板は、圧電基板としてニオブ酸リチウムやタンタル酸リチウム、支持基板としてシリコンや石英、セラミックスなどを用いたものが知られている（特開２００６−３１９６７９号公報参照）。

しかしながら、近年、移動体通信に用いられる携帯端末装置は小型化、軽量化が進むとともに、高い通信品質を実現するために、さらに高い電気特性を備える弾性波素子が求められている。例えば、入出力信号の隣接チャネルへの漏洩を低減するために、通過帯域外の特定周波数帯における減衰特性が優れた弾性波素子が求められている。

本開示は、このような課題に鑑みなされたものであり、その目的は、電気特性の優れた弾性波素子を提供することにある。

本開示の弾性波素子は、ＩＤＴ電極と第１基板と第２基板とを備える。前記ＩＤＴ電極は、複数の電極指を備え、弾性表面波を励振する。前記第１基板は、上面に前記ＩＤＴ電極が位置しており、圧電結晶からなる。前記第２基板は、前記第１基板の下面の側に接合されている。そして、前記第１基板の下面から上面の側にむけて連続する第１領域または前記第１基板の下面から前記第２基板の側に向けて連続する第２領域のいずれかが、シート抵抗が５×１０^３Ω以上５×１０^７Ω以下である低抵抗領域となっている。

上記構成によれば、電気特性の優れた弾性波素子を提供することができる。

本開示にかかる弾性波素子の上面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線における要部拡大断面図である。 図３（ａ）〜図３（ｃ）はそれぞれ、複合基板６０の変形例を示す要部拡大断面図である。 低抵抗領域のシート抵抗とバルク波スプリアスの位相比率との関係を示す線図である。 低抵抗領域のシート抵抗と共振周波数―反共振周波数間の位相比との関係を示す表である。 図６（ａ），図６（ｂ）は、本開示に係るＳＡＷ素子および比較例のＳＡＷ素子の周波数特性を示す線図である。 第１基板の厚みと弾性波素子の周波数特性との関係を示す線図である。 第１基板の厚みおよび低抵抗領域の厚みとバルク波スプリアスの減衰率との関係を示す等高線図である。 図９（ａ），図９（ｂ）は、実施例および比較例の周波数特性を示す線図である。 図１０（ａ），図１０（ｂ）は、実施例および比較例の周波数特性を示す線図である。

以下、本開示の弾性波素子の一例を図面を用いて詳細に説明する。なお、以下の説明で用いられる図は模式的なものであり、図面上の寸法比率等は現実のものとは必ずしも一致していない。

弾性波素子は、いずれの方向が上方または下方とされてもよいものであるが、以下では、便宜的に、直交座標系ｘｙｚを定義するとともに、ｚ方向の正側を上方として、上面、下面等の用語を用いるものとする。

また、本開示では、弾性波として表面弾性波（Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ：ＳＡＷ）を用いた例を開示しており、以下、弾性波素子をＳＡＷ素子と言うことがある。

（ＳＡＷ素子の構成の概要）
図１は、本発明の一実施形態に係るＳＡＷ素子１の構成を示す平面図である。図２は図１のＩＩ−ＩＩ線における要部拡大断面図である。

ＳＡＷ素子１は、複合基板６０にＩＤＴ（InterDigital Transducer）電極３が設けられている。複合基板６０は第１基板１０と第２基板２０とが接合されて構成される。ＩＤＴ電極３は、第１基板１０の上面１０ａに位置している。また、ＳＡＷ素子１は、この他にも、上面１０ａを覆う保護層や、ＩＤＴ電極３に信号の入出力を行なうための配線等を有していてもよい。

ＩＤＴ電極３は、第１櫛歯電極３０Ａおよび第２櫛歯電極３０Ｂからなる一対の櫛歯電極３０で構成されている。図１において、第１櫛歯電極３０Ａと第２櫛歯電極３０Ｂとの区別を明瞭にするために、第２櫛歯電極３０Ｂにハッチングを付している。なお、以下では、第１櫛歯電極３０Ａおよび第２櫛歯電極３０Ｂを単に櫛歯電極１３といい、これらを区別しないことがある。また、第１櫛歯電極３０Ａに係る構成等については、「第１バスバー３１Ａ」等のように、「第１」および「Ａ」を付すことがあり、第２櫛歯電極３０Ｂに係る構成等については、「第２バスバー３１Ｂ」等のように、「第２」および「Ｂ」を付すことがある。また、これら「第１」、「第２」、「Ａ」、および「Ｂ」を省略することがある。

櫛歯電極３０は、図１に示すように、互いに対向する２本のバスバー３１と、各バスバー３１から他のバスバー３１側へ延びる複数の電極指３２と、複数の電極指３２の間において各バスバー３１から他のバスバー３１側へ延びる複数のダミー電極指３５とを有している。そして、１対の櫛歯電極３０は、複数の電極指３２が互いに交差するように（噛み合うように）配置されている。なお、ダミー電極指３５は配置されていなくてもよい。

ＳＡＷは、複数の電極指３２に直交する方向に伝搬する。従って、後述する圧電結晶からなる第１基板１０の結晶方位を考慮した上で、２本のバスバー３１は、ＳＡＷを伝搬させたい方向に交差する方向において互いに対向するように配置され、複数の電極指３２は、ＳＡＷを伝搬させたい方向に対して直交する方向に延びるように形成される。

なお、ＳＡＷの伝搬方向は複数の電極指３２の向き等によって設定されるが、本実施形態では便宜的に、ＳＡＷの伝搬方向を基準として複数の電極指３２の向き等を説明することがある。

また、直交座標系ｘｙｚは、ｘ軸が電極指３２に直交し（ＳＡＷの伝搬方向に平行であり）、ｙ軸が電極指３２に平行であり、ｚ軸が第１基板１０の上面１０ａに直交するように定義されているものとする。すなわち、直交座標系ｘｙｚは、第１基板１０の外形ではなく、ＩＤＴ電極３（ＳＡＷの伝搬方向）を基準として定義されているものとする。

バスバー３１は、例えば、概ね一定の幅で直線状に延びる長尺状に形成されている。従って、バスバー３１の互いに対向する側の縁部は直線状である。なお、バスバー３１は配線と一体的に形成されていてもよい。

複数の電極指３２は、概ね一定の幅で直線状に延びる長尺状に形成されており、ＳＡＷの伝搬方向に概ね一定の間隔で配列されている。一対の櫛歯電極３０の複数の電極指３２は、図２に示すように、隣接する電極指３２の中心間間隔の繰り返し間隔であるピッチＰｔが、例えば、共振させたい周波数でのＳＡＷの波長λの半波長と同等となるように設けられている。なお、ピッチＰｔの繰り返し間隔としては、隣接する電極指３２の同じ側の端から端までの間隔を用いてもよい。また複数の電極指３２のピッチＰｔとして、隣接する２本の電極指２３の中心間間隔の平均値を用いることができる。

電極指３２とダミー電極指３５との間隔であるギャップ長Ｇ（ギャップのｙ方向の長さ）は、例えば、複数のギャップ長Ｇ間において互いに同一である。ギャップ長Ｇは、例えば０．１０μｍ以上１．００μｍ以下である。また、ＳＡＷの波長をλとするとギャップ長Ｇは、例えば０．１λ以上０．６λ以下である。

ＩＤＴ電極３は、例えば金属材料によって形成されている。この金属材料としては、例えば、ＡｌまたはＡｌを主成分とする合金（Ａｌ合金）が挙げられる。Ａｌ合金は、例えばＡｌ−Ｃｕ合金である。なお、ＩＤＴ電極３は、複数の金属層から構成されてもよい。ＩＤＴ電極３の各種寸法は、弾性波素子１に要求される電気特性等に応じて適宜に設定される。一例として、ＩＤＴ電極３の厚み（ｚ方向）は、例えば５０ｎｍ以上４００ｎｍ以下である。

ＩＤＴ電極３は、第１基板１０の上面１０ａに直接配置されていてもよいし、別の部材を介して第１基板１０の上面１０ａに配置されていてもよい。別の部材としては、例えばＴｉ、Ｃｒ、またはこれらの合金等を用いることができる。ＩＤＴ電極３を別の部材を介して第１基板１０の上面１０ａに配置する場合は、別の部材の厚みはＩＤＴ電極３の電気特性に殆ど影響を与えない程度の厚み（例えば、Ｔｉの場合はＩＤＴ電極３の厚みの５％の厚み）に設定される。

ＩＤＴ電極３によって第１基板１０に電圧が印加されると、第１基板１０の上面１０ａ付近において上面１０ａに沿ってｘ方向に伝搬するＳＡＷが励起される。また、ＳＡＷは、電極指３２と電極指３２の非配置領域（隣接する電極指３２間の長尺状の領域）との境界において反射する。そして、電極指３２のピッチＰｔを半波長とする定在波が形成される。定在波は、当該定在波と同一周波数の電気信号に変換され、電極指３２によって取り出される。このようにして、ＳＡＷ素子１は、共振子もしくはフィルタとして機能する。

（複合基板６０）
複合基板６０は、図２に示すように、いわゆる貼り合せ基板であり、第１基板１０と第２基板２０とが接合されている。そして、複合基板６０の厚みの途中には低抵抗領域５０が位置している。

低抵抗領域５０は、第１基板１０の下面１０ｂから上面１０ａの側に向けて連続する第１領域５０ｘであってもよいし、第１基板１０の下面１０ｂから上面１０ａと反対の側に連続する第２領域５０ｙであってもよい。第１領域５０ｘは第１基板１０の一部であり、第１基板１０の下面１０ｂから連続する領域１０ｘである（図３（ａ））。第２領域５０ｙは、例えば、第１基板１０と第２基板２０との間に介在する中間層４０であってもよいし（図３（ｂ））、第２基板２０の一部であり第１基板１０の下面から連続する領域２０ｘであってもよい（図３（ｃ））。

この例では、図３（ｂ）に示す構成の複合基板６０を例に説明する。

第１基板１０は、圧電材料からなり、例えば、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ_３：以下ＬＴと言う）結晶やニオブ酸リチウム結晶からなる圧電性を有する単結晶の基板によって構成されている。具体的には、例えば、第１基板１０は、Ｙ回転Ｘ伝搬ＬＴ基板を用いてもよく、より具体的には、３６°〜５０°Ｙカット−Ｘ伝播のＬＴ基板によって構成されている。

第１基板１０は、比較的薄い一定の厚みとなっている。厚みについては後述する。

第２基板２０は、比較的薄い第１基板１０を支持するものであり、強度、平坦性を備える材料であれば、その材料は特に限定されない。例えば、サファイア基板、ＳｉＣ基板等の絶縁性材料かなる基板や、Ｓｉ基板等の半導体基板、有機基板等を例示できる。

ここで、第２基板２０は、第１基板１０の材料よりも熱膨張係数が小さい材料で形成されていてもよい。この場合には、温度変化が生じると第１基板１０に熱応力が生じ、この際、弾性定数の温度依存性と応力依存性とが打ち消し合い、ひいては、弾性波素子１の電気特性の温度変化を減少させる。

このような材料として、例えば、Ｓｉ基板、サファイア基板等を例示できるが、以下の例ではＳｉ基板を用いた場合について説明する。

第２基板２０の厚さは、例えば、一定であり、適宜に設定されてよい。ただし、本開示の第１基板１０の厚さは比較的薄いため、第２基板２０は、第１基板１０を支持可能な厚さに考慮して決定される。一例として、第１基板１０の厚さの１０倍以上としてもよく、第２基板１５の厚さは５０〜３００μｍである。第２基板２０の平面形状および各種寸法は、第１基板１０と同等としてもよい。

また、本例のように、第２基板２０として線膨張係数の小さい材料を用いる場合には、第２基板２０の厚さは、温度補償が行われるように、第１基板１０の厚さを考慮して設定される。

さらに、第２基板２０の第１基板１０と反対側の面に、第２基板２０よりも熱膨張係数の大きい不図示の第３基板を貼り付けてもよい。この場合には、基板全体の強度向上や、熱応力によるそりを減少させ、第１基板１０により強い熱応力をかけることができる。第３基板は、第２基板２０がＳｉからなる場合には、セラミック基板，Ｃｕ層，樹脂基板等を用いることができる。また、第３基板を設ける場合には、第２基板２の厚みを薄くしてもよい。

ここで、ＳＡＷ素子１は、複合基板６０の厚みの途中に低抵抗領域５０を備える。低抵抗領域５０は、そのシート抵抗を５×１０^３Ω以上５×１０^７Ω以下とする。このような構成とすることでＳＡＷ素子１の電気特性を向上させることができる。以下、そのメカニズムについて説明する。

ＳＡＷ素子１は、ＩＤＴ電極３に電圧を印加すると、第１基板１０の上面１０ａを伝搬するＳＡＷに加え、第１基板１０の厚み方向にバルク波を放射する。そして、このバルク波が第１基板１０の下面１０ｂで反射し上面１０ａの側に戻り、電極指３２と結合することで、ＳＡＷ素子１に意図しないバルク波による電気信号（バルク波スプリアス）が発生する。

ここで、本発明者らが鋭意遂行を重ねた結果、第１基板１０のＳＡＷが伝搬する領域の下方に低抵抗領域５０を設けると、バルク波スプリアスが抑制されることを見出した。具体的には、第１基板１０の厚みと低抵抗領域５０のシート抵抗を変化させて、低抵抗領域がない場合と比較したバルク波スプリアス発生周波数における位相の比率をシミレーションした。その結果、低抵抗領域５０のシート抵抗を５×１０^３Ω以上５×１０^７Ω以下とすることで、バルク波スプリアスの強度を低下させることができることを確認した。

その一例を、図４に示す。図４は、第１基板１０の厚みが１２μｍの場合のバルク波スプリアスの比率を示すものである。図４において、縦軸はバルク波スプリアス発生周波数における位相の比率を、横軸は低抵抗領域５０のシート抵抗を示している。なお、低抵抗領域５０の厚みは、所望のシート抵抗を得ることができるように抵抗率と厚みとを調整して決定している。

図４からも明らかなように、低抵抗領域５０のシート抵抗を５×１０^３Ω以上５×１０^７Ω以下としたときに、バルク波スプリアスの強度を大きく減衰できていることを確認した。特に、５．０×１０^４Ω以上５×１０^６Ω以下としたときには、約半分にバルク波スプリアスを減衰させることができ、１．５×１０^５Ω以上１．５×１０^６Ω以下とした場合には三割以下に大きくバルク波スプリアスを減衰できていることが確認できる。

このように、弾性波素子１によれば、低抵抗領域５０のシート抵抗を上述の値とすることでバルク波スプリアス発生周波数において減衰特性を高めることができる。これは、低抵抗領域５０のシート抵抗を上述の値とすることで、低抵抗領域５０に到達したバルク波にロスが発生し、ひいては第１基板１０の上面１０ａの側に戻るバルク波が低減するためと推察される。

なお、シート抵抗が５×１０^７Ωを超える場合には、バルク波スプリアスの強度を低減できず、同様に５×１０^３Ω未満の場合にも、バルク波スプリアスの強度を低減できなかった。すなわち、絶縁材料や金属等の導体を介在させてもバルク波スプリアスの低減は確認されなかった。

（低抵抗領域５０の具体的構成）
上述の低抵抗領域５０の具体的実現方法について説明する。上述の通り、低抵抗領域５０は、バルク波が到達する領域に設けられ、かつ、第１基板１０のうち、バルク波がそれまでに通ってきた領域に比べてシート抵抗を変化させることが必要である。

そこで、図３（ａ）に示すように、第１基板１０の下面１０ｂから連続して上面１０ａ側に向けた領域１０ｘを、第１基板１０のその他の領域に比べてシート抵抗を異ならせることで低抵抗領域５０を形成してもよい。その場合には、領域１０ｘにおいて、その組成を第１基板１０を構成する圧電結晶の化学量論比からずらすことでシート抵抗を調整してもよい。具体的には、第１基板１０がＬＴ基板で構成される場合には、ＬｉまたはＴａを多く含ませてもよい。すなわち、第１基板１０を構成する元素を多く含む領域、少なく含む領域よしてもよい。

また、第１領域１０ｘにおいて、シート抵抗を変化させる元素を含ませてもよい。具体的には、Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｃｕ等の金属元素もしくは、第２基板２０を構成する元素（例えばＳｉ）を含ませてもよい。

このように、第１基板１０に領域１０ｘを形成するためには、例えば、第１基板１０と第２基板２０とを接合する際に、互いの表面をイオンガン、ＦＡＢガン等を照射することで活性化させた後に、特定元素を活性化された面に供給することで特定元素を多く含む領域を形成してもよい。また、活性化条件を調整して、特定元素のみを第１基板１０の接合面の側から放出させて特定元素が少ない領域を形成してもよい。

次に、図３（ｂ）に示すように、第１基板１０と第２基板２０との界面に中間層４０を介在させ、この中間層４０を低抵抗領域５０とする場合について説明する。この場合には、所望の抵抗率を有する材料からなる中間層４０を所望の厚みで形成することで、低抵抗領域５０とすることができる。例えば、第２基板２０の表面に中間層４０としてＳｉＯｘ等の絶縁材料層を形成し、その抵抗率を調整するように金属等を拡散させてもよい。また、第１基板１０と第２基板２０とを活性化して圧着させることで、両基板の成分を有する混成層やアモルファス層をそのシート抵抗を調整して中間層４０としてもよい。

さらに、図３（ｃ）に示すように、第２基板２０の領域２０ｘのシート抵抗を調整することで低抵抗領域５０としてもよい。具体的には、第２基板２０がＳｉ単結晶基板からなる場合には、第２基板２０の接合面側においてドーパント濃度を調整して低抵抗領域５０としてもよい。ドーパントの種類としては、Ｓｉ単結晶がｎ型の場合にはＡｓ等を、ｐ型の場合にはＢ等を適宜選択すればよい。また、第１基板１０を構成する元素の一部を注入させてもよい。この場合には。第２基板２０のうち領域２０ｘを除く領域のシート抵抗は、領域２０ｘに比べ高くてもよい。

このようなドーパント濃度の調整は、例えば、第１基板１０との接合に先立ち、第２基板２０の表面から熱拡散させたり、イオン注入したり、所望の濃度を有するエピタキシャル層を形成したりすればよい。また、接合時に表面を活性化させた状態で、活性化された面に所望の元素を供給することで領域２０ｘを形成してもよい。

なお、第２基板２０に低抵抗領域５０を形成する場合には、第２基板２０全体を低抵抗領域５０としてもよい。

また、図３（ａ）に示すように、第１基板１０の領域１０ｘに低抵抗領域５０を形成した上で第１基板１０と第２基板２０との間に介在層を備えていてもよい。介在層としては、両者を接合するための接合層として機能するものであってもよいし、低抵抗領域５０よりもシート抵抗の低い絶縁層であってもよいし、放熱性を高める放熱層であってもよい。例えば、介在層としてはＳｉＯ_２等を例示することができる。

また、低抵抗領域５０以外の第１基板１０および第２基板２０は低抵抗領域５０に比べシート抵抗が高くてもよい。

（変形例：第１基板１０の厚み）
上述の例では第１基板１０の厚みについては特に限定していないが、１λを超える厚みとしてもよい。この場合には、ＳＡＷの波長に比べ厚くなっているため、低抵抗領域５０にＳＡＷが伝搬することにより生じるＳＡＷの損失を減少させることができる。これにより、ＳＡＷ素子１のロスを減少させることができる。言い換えると、低抵抗領域５０により、使う電気信号であるＳＡＷは減衰させることなく。不要な電気信号であるバルク波のみを減衰させることができる。

図５に、低抵抗領域５０のシート抵抗と第１基板１０の厚みを変化させたときの、共振周波数と反共振周波数との間の領域における位相の減衰率をシミュレーションした結果を示す。位相の減衰率は、低抵抗領域５０を備えない場合に対する比率で算出した。すなわち、表中の数字が１００の場合は低抵抗領域５０を備えない場合と同等の位相を実現していることを示す。この例では１λが５．４μｍの場合についてシミュレーションを行なっている。

図５からも明らかなように、第１基板１０の厚みが１λを超える値（６μｍ）の場合には、共振周波数と反共振周波数との間の領域における位相の悪化を低減できることを確認した。また、バルク波スプリアスの強度抑制効果の最も高い低抵抗領域５０のシート抵抗範囲においても、第１基板１０の厚みを１．３λ以上（７μｍ）とすることで、共振周波数と反共振周波数との間の領域における位相の悪化を大きく低減できることを確認した。

ここで、図６（ａ）に第１基板１０の厚みを１０μｍ，低抵抗領域５０の厚みを２ｎｍ，抵抗率０．１Ωｃｍ（すなわちシート抵抗５×１０^５Ω）とした場合の、ＳＡＷ素子１の周波数特性をシミレーションした結果を示す。また、図６（ｂ）には、低抵抗領域５０を備えない点を除いては図６（ａ）のＳＡＷ素子１と同じ構成のＳＡＷ素子の周波数特性をシミレーションした結果を示す。図６において、横軸は周波数（ＭＨｚ），縦軸は位相（ｄｅｇ）を示している。図６からも明らかなように、ＳＡＷ素子１によれば、７８０ＭＨｚ付近の共振周波数，反共振周波数の位相は９０°から劣化することなく、反共振周波数よりも高周波数側に位置するバルク波スプリアスのみが低減されていることを確認できた。

次に、第１基板１０の厚みを１λ以上とした場合について、第１基板１０の厚みの変化によるバルク波の位相の減衰率についてシミュレーションを行なった。図７に、第１基板１０の厚みと位相の減衰率との相関を示す。図７において、横軸は第１基板１０の波長比で示す厚み（単位：λ）を、横軸はバルク波の位相減衰率を示している。シミュレーションにおいて、低抵抗領域５０のシート抵抗は以下の通りとした。

モデル１：５×１０^５Ω
モデル２：１．５×１０^４Ω
モデル３：５×１０^２Ω
図７から明らかなように、減衰率が大きくなる第１基板１０の厚みと、減衰の効果が少なくなる第１基板１０の厚みがあることが分かる。具体的には、第１基板１０の厚みがλの整数倍の場合には減衰率が小さくなっている。このため、第１基板１０の厚みは、λの整数倍からずらしてもよい。また、図４において位相比率（減衰率）が大きくなっているシート抵抗（例えば、１．５×１０^５Ω以上１．５×１０^６Ω以下）とした場合には、減衰率の絶対値を大きくできるとともに、減衰率を大きくできる第１基板１０の厚みの範囲が大きくすることができる。

第１基板１０の厚みの上限値は特に限定されないが、バルク波スプリアスの影響が顕著となる程度の厚みとすることで、低抵抗領域５０により効果的にバルク波スプリアスを低減することができる。具体的には、２０λ以下の厚みとすればよい。また、第１基板の厚みを３λ以下とした場合には、図７に示すように、減衰率を高く維持することができる。

なお、図７において、低抵抗領域５０のシート抵抗が５×１０^３Ω以上５×１０^７Ω以下であっても、第１基板１０の厚みが特定の厚み（λの整数倍）のときには減衰率が低くみえるが、図６に示すようなバルク波スプリアス全体をみると減衰されている様子が確認できる。さらに、低抵抗領域５０のシート抵抗を５．０×１０^４Ω以上５×１０^６Ω以下とした場合には、第１基板１０の厚みが特定の厚み（λの整数倍）であっても、最大位相の観点でも減衰されていることを確認している。

上述の検討は、図３（ｂ）の構成に基づいて行われたものである。このため、上述の例で示された厚み範囲は第１基板１０自体の厚みであるが、図３（ａ）のように、低抵抗領域５０が第１領域１０ｘの場合には、上述の厚み範囲は、第１基板１０の厚みと低抵抗領域５０の厚みとの差分に相当するものである。

（変形例：低抵抗領域５０の厚み）
上述の各構成において低抵抗領域５０の厚みは、低抵抗領域５０の抵抗率に応じて所望のシート抵抗を実現できるように適宜設計すればよい。

低抵抗領域５０のシート抵抗を９×１０^４Ωとなるように、低抵抗領域５０の厚みと抵抗率とを変化させて、ＳＡＷ素子の減衰率を求めた結果を図８に示す。図８において横軸は第１基板１０の厚みを示し、縦軸は低抵抗領域５０の厚みを示している。低抵抗領域５０以外の条件は他のシミュレーションと同条件である。

図８からも明らかなように、例え、低抵抗領域５０の厚みが第１基板１０の厚みよりも厚くても、バルク波スプリアスを減衰させる効果があることを確認できた。具体的には、低抵抗領域５０の厚みは１００μｍ以下であれば、バルク波スプリアスを減衰させる効果がある。

ただし、図８に示すように、低抵抗領域５０の厚みは小さい程減衰率が高い傾向がある。そこで、第１基板１０よりも厚みを薄くしてもよい。より具体的には、例えば２ｎｍ以上とすることで、低抵抗領域５０の効果を奏することを確認できている。また、厚みが２００ｎｍを超える場合には、シート抵抗値と厚みとの関係が崩れる可能性があるため、２００ｎｍ以下としてもよい。

本開示の弾性波素子１の効果を確認するために、以下のモデルを作成しシミュレーションを行ない、周波数特性を確認した。

シミュレーションの基本条件は下記の通りである。
第１基板１０：ＬＴ基板 ４２°Ｙカット―Ｘ伝搬
第１基板１０の厚み：２．２μｍ（すなわち、０．４λ）
ＩＤＴ電極３の電極指３２のピッチ：２．７μｍ（λ＝５．４μｍ）
ＩＤＴ電極３の材料：Ａｌ
ＩＤＴ電極３の電極指３２の厚み：０．０８λ
第２基板２０：Ｓｉ単結晶基板
実施例１として、図３（ｂ）に示すように、第１基板１０と第２基板２０との間に低抵抗領域５０として、厚み２ｎｍ、抵抗率０．０５Ω・ｃｍの層を設けた。すなわちシート抵抗は２．５×１０^５Ωとなっている。

比較例として、第１基板１０と第２基板２０との間に低抵抗領域５０がないモデルを作製した。

上述のモデルについて、周波数に対する位相特性、インピーダンス特性をシミュレーションした結果を図９に示す。図９（ａ）は実施例１、図９（ｂ）は比較例の結果である。図９において、横軸は周波数であり、縦軸は、右軸はインピーダンス（Ω）、左軸は位相（ｄｅｇ）を示している。また、図９において、インピーダンス特性を破線で、位相特性を実線で示している。

図９からも明らかなように、実施例１のモデルは、比較例に比べ１０００ＭＨｚ付近に発生しているバルク波スプリアスの強度を減衰させていることを確認した。

次に、実施例２として、第１基板１０の厚みを１５μｍ（２．８λ）とした場合についてシミュレーションを行なった。実施例２において第１基板１０の厚み以外は実施例１と同じ条件とした。また、比較例２として、低抵抗層５０を備えない以外は実施例２と同様の構成を備えるモデルを作製しシミュレーションを行なった。

その結果を図１０（ａ），図１０（ｂ）に示す。図１０（ａ）は実施例２、図１０（ｂ）は比較例２の結果である。図１０（ａ）と図１０（ｂ）との比較により明らかなように、実施例２によればバルク波スプリアスの強度を減衰させている様子を確認できた。

また、図１０（ａ）と図９（ａ）との比較より明らかなように、第１基板１０の厚みを１λ以上とすることで、バルク波スプリアスの強度を減衰させつつ、共振周波数と反共振周波数との間および、反共振周波数よりも高周波数側におけるロスを低減できていることを確認した。

１：弾性波素子
１０：第１基板
２０：第２基板
４０：中間層
３：ＩＤＴ電極
３２：電極指
５０：低抵抗領域
５０ｘ：第１領域
５０ｙ：第２領域

Claims (9)

1. 複数の電極指を備え、弾性表面波を励振するＩＤＴ電極と、
   上面に前記ＩＤＴ電極が位置しており、圧電結晶からなる第１基板と、
   前記第１基板の下面の側に接合された第２基板と、を備え、
   前記複数の電極指の繰り返し間隔の２倍で定義される波長をλとしたときに、前記第１基板の厚さが０．４λ以上２０λ以下であり、
   前記第１基板の下面から上面の側にむけて連続する第１領域または前記第１基板の下面から前記第２基板の側に向けて連続する第２領域のいずれかが、シート抵抗が５×１０^３Ω以上５×１０^７Ω以下である低抵抗領域となっている、弾性波素子。
2. 前記第１領域が前記低抵抗領域の場合には前記第１基板の厚みから前記第１領域の厚みを差し引いた厚みが、前記第２領域が前記低抵抗領域の場合には前記第１基板の厚みが、１．３λ以上である、請求項１に記載の弾性波素子。
3. 前記第１基板は、Ｘ伝搬回転Ｙカットのタンタル酸リチウム単結晶基板である、請求項１または２に記載の弾性波素子。
4. 前記第１基板は、３６°〜５０°Ｙカット−Ｘ伝播の基板である、請求項３に記載の弾性波素子。
5. 前記低抵抗領域は、前記第１基板と前記第２基板との間に介在する中間層で構成される前記第２領域からなり、
   前記中間層は、前記第１基板または前記第２基板を構成する元素と金属とを含んでいる、請求項１乃至４のいずれかに記載の弾性波素子。
6. 前記低抵抗領域は、前記第１領域からなり、
   前記第１領域は、前記第１基板を構成する元素の比率がその他の領域に比べ異なるか、前記第２基板を構成する元素がその他の領域に比べ多く含まれている、請求項１乃至４のいずれかに記載の弾性波素子。
7. 前記低抵抗領域は、前記第２基板の前記第１基板の側の面から続く領域に形成された前記第２領域からなり、
   前記第２領域は、前記第２基板の前記第２領域以外に比べて、前記第１基板を構成する元素を多く含む、請求項１乃至４のいずれかに記載の弾性波素子。
8. 前記低抵抗領域は、前記第２基板の前記第１基板の側の面から続く領域に形成された前記第２領域からなり、
   前記第２基板は半導体材料からなり、前記第２領域は前記第２基板におけるドーパント濃度を異ならせてなる、請求項１乃至４のいずれかに記載の弾性波素子。
9. 前記低抵抗領域は、厚みが２ｎｍ〜２００ｎｍである、請求項１乃至８のいずれかに記載の弾性波素子。