JP6915466B2

JP6915466B2 - 弾性波装置、高周波フロントエンド回路及び通信装置

Info

Publication number: JP6915466B2
Application number: JP2017173657A
Authority: JP
Inventors: 真理佐治
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2016-11-24
Filing date: 2017-09-11
Publication date: 2021-08-04
Anticipated expiration: 2037-09-11
Also published as: KR20180058617A; US20180145658A1; KR101953219B1; CN108111140A; US10250226B2; JP2018088670A; CN108111140B

Description

本発明は、弾性波装置、高周波フロントエンド回路及び通信装置に関する。

従来、弾性波装置は、携帯電話機のフィルタなどに広く用いられている。下記の特許文献１には、弾性波装置の一例が開示されている。この弾性波装置は、ＬｉＮｂＯ_３からなる圧電基板を有する。圧電基板上に、ＩＤＴ電極が設けられている。ＩＤＴ電極は、圧電基板側から、ＮｉＣｒ層、Ｐｔ層、Ｔｉ層、Ａｌ層及びＴｉ層がこの順序で積層された積層金属膜からなる。圧電基板上に、ＩＤＴ電極上を覆うように、ＳｉＯ_２からなる誘電体膜が設けられている。上記誘電体膜を有することにより、周波数温度特性が改善されている。特許文献１の弾性波装置では、ＩＤＴ電極がＰｔ層及びＡｌ層を有するため、反射係数が大きく、かつ電気抵抗が低い。

特開２０１２−１７５３１５号公報

ＳｉＯ_２等の酸化ケイ素からなる誘電体膜の膜厚を厚くすると、周波数温度特性（ＴＣＶ）は改善されるが、比帯域は狭くなる。また、酸化ケイ素からなる誘電体膜の膜厚を薄くすると、比帯域は広くなるが、周波数温度特性は悪化する。このように、周波数温度特性と比帯域との関係は、トレードオフの関係となっている。

ここで、特許文献１に記載のような弾性波装置において、フィルタの挿入損失を低減するためにＩＤＴ電極の電気抵抗のさらなる低下を図る場合には、Ａｌ層の膜厚を厚くすることが考えられる。しかしながら、今回、本願発明者は、Ａｌ層の膜厚を厚くするほど、周波数温度特性は劣化し、比帯域はほぼ広くならないことから、周波数温度特性と比帯域とのトレードオフ関係が劣化するという問題があることを見出した。

本発明の目的は、ＩＤＴ電極の電気抵抗を低くしつつ、周波数温度特性と比帯域とのトレードオフ関係を改善することができる、弾性波装置、高周波フロントエンド回路及び通信装置を提供することにある。

本発明に係る弾性波装置は、圧電基板と、前記圧電基板上に設けられており、Ｐｔを主成分とする第１の電極層と、前記第１の電極層上に積層されており、かつＣｕを主成分とする第２の電極層とを有するＩＤＴ電極と、前記圧電基板上に設けられており、前記ＩＤＴ電極を覆っている誘電体膜とを備え、前記圧電基板は、ニオブ酸リチウムで構成されており、前記誘電体膜は、酸化ケイ素で構成されており、前記圧電基板を伝搬するレイリー波を利用している。

本発明に係る弾性波装置のある特定の局面では、前記ＩＤＴ電極の電極指ピッチにより規定される波長をλとし、波長λにより規格化された前記第１の電極層の膜厚をｈ_Ｐｔ／λ（％）、前記第２の電極層の膜厚をｈ_Ｃｕ／λ（％）としたときに、下記の式１
ｈ_Ｐｔ／λ≧−０．４×ｈ_Ｃｕ／λ＋０．８…式１
を満たす。この場合には、比帯域を安定して効果的に広くすることができる。よって、周波数温度特性と比帯域とのトレードオフ関係をより一層改善することができる。

本発明に係る弾性波装置の他の特定の局面では、前記第１の電極層の膜厚ｈ_Ｐｔ／λと前記第２の電極層の膜厚ｈ_Ｃｕ／λとの合計が２０％以下である。この場合には、生産性を高めることができる。

本発明に係る弾性波装置のさらに他の特定の局面では、前記圧電基板のオイラー角（φ，θ，ψ）が、オイラー角（０°±５°，θ，０°±５°）であり、前記第１の電極層の膜厚ｈ_Ｐｔ／λ、前記第２の電極層の膜厚ｈ_Ｃｕ／λ及び前記圧電基板のオイラー角（φ，θ，ψ）におけるθが表１〜表６に示すいずれかの組み合わせである。この場合には、ＳＨ波スプリアスを抑制することができる。

本発明に係る高周波フロントエンド回路は、本発明に従い構成された弾性波装置と、パワーアンプとを備える。

本発明に係る通信装置は、本発明に従い構成された高周波フロントエンド回路と、ＲＦ信号処理回路とを備える。

本発明によれば、ＩＤＴ電極の電気抵抗を低くしつつ、周波数温度特性と比帯域とのトレードオフ関係を改善することができる、弾性波装置、高周波フロントエンド回路及び通信装置を提供することができる。

本発明の第１の実施形態に係る弾性波装置の正面断面図である。本発明の第１の実施形態におけるＩＤＴ電極の電極指の拡大正面断面図である。第１，第２の比較例における誘電体膜の膜厚ｈ_ｓ／λ、第２の電極層の膜厚ｈ_Ａｌ／λ及び周波数温度特性（ＴＣＶ）の関係を示す図である。第１，第２の比較例における誘電体膜の膜厚ｈ_ｓ／λ、第２の電極層の膜厚ｈ_Ａｌ／λ及び比帯域の関係を示す図である。第１，第２の比較例における周波数温度特性（ＴＣＶ）と比帯域とのトレードオフ関係と、第２の電極層の膜厚ｈ_Ａｌ／λとの関係を示す図である。第１，第３の比較例における周波数温度特性（ＴＣＶ）と比帯域とのトレードオフ関係と、第２の電極層の膜厚ｈ_Ｍｇ／λとの関係を示す図である。本発明の第１の実施形態及び第１の比較例における誘電体膜の膜厚ｈ_ｓ／λ、第２の電極層の膜厚ｈ_Ｃｕ／λ及び周波数温度特性（ＴＣＶ）の関係を示す図である。本発明の第１の実施形態及び第１の比較例における誘電体膜の膜厚ｈ_ｓ／λ、第２の電極層の膜厚ｈ_Ｃｕ／λ及び比帯域の関係を示す図である。本発明の第１の実施形態及び第１の比較例における周波数温度特性（ＴＣＶ）と比帯域とのトレードオフ関係と、第２の電極層の膜厚ｈ_Ｃｕ／λとの関係を示す図である。本発明の第１の実施形態及び第２，第３の比較例における周波数温度特性（ＴＣＶ）と比帯域とのトレードオフ関係を示す図である。第２の電極層の膜厚ｈ_Ｃｕ／λが０．１５％のときの、周波数温度特性（ＴＣＶ）と比帯域とのトレードオフ関係と、第１の電極層の膜厚ｈ_Ｐｔ／λとの関係を示す図である。第２の電極層の膜厚ｈ_Ｃｕ／λが０．２５％のときの、周波数温度特性（ＴＣＶ）と比帯域とのトレードオフ関係と、第１の電極層の膜厚ｈ_Ｐｔ／λとの関係を示す図である。第２の電極層の膜厚ｈ_Ｃｕ／λが０．５％のときの、周波数温度特性（ＴＣＶ）と比帯域とのトレードオフ関係と、第１の電極層の膜厚ｈ_Ｐｔ／λとの関係を示す図である。第２の電極層の膜厚ｈ_Ｃｕ／λが０．７５％のときの、周波数温度特性（ＴＣＶ）と比帯域とのトレードオフ関係と、第１の電極層の膜厚ｈ_Ｐｔ／λとの関係を示す図である。第２の電極層の膜厚ｈ_Ｃｕ／λが１％のときの、周波数温度特性（ＴＣＶ）と比帯域とのトレードオフ関係と、第１の電極層の膜厚ｈ_Ｐｔ／λとの関係を示す図である。第１の電極層の膜厚ｈ_Ｐｔ／λ、第２の電極層の膜厚ｈ_Ｃｕ／λ及び周波数温度特性（ＴＣＶ）が−２０ｐｐｍ／℃のときの比帯域の関係を示す図である。第２の電極層の膜厚ｈ_Ｃｕ／λと、比帯域を安定して広くすることができる第１の電極層の膜厚ｈ_Ｐｔ／λとの関係を示す図である。本発明の第３の実施形態において、第２の電極層の膜厚ｈ_Ｃｕ／λが４％のときの、第１の電極層の膜厚ｈ_Ｐｔ／λ及びオイラー角（φ，θ，ψ）におけるθと、ＳＨ波スプリアスの比帯域との関係を示す図である。本発明の第３の実施形態において、第２の電極層の膜厚ｈ_Ｃｕ／λが４％のときの、第１の電極層の膜厚ｈ_Ｐｔ／λ及びオイラー角（φ，θ，ψ）におけるθと、ＳＨ波スプリアスの比帯域との関係を示す図である。本発明の第３の実施形態において、第２の電極層の膜厚ｈ_Ｃｕ／λが７％のときの、第１の電極層の膜厚ｈ_Ｐｔ／λ及びオイラー角（φ，θ，ψ）におけるθと、ＳＨ波スプリアスの比帯域との関係を示す図である。本発明の第３の実施形態において、第２の電極層の膜厚ｈ_Ｃｕ／λが７％のときの、第１の電極層の膜厚ｈ_Ｐｔ／λ及びオイラー角（φ，θ，ψ）におけるθと、ＳＨ波スプリアスの比帯域との関係を示す図である。本発明の第３の実施形態において、第２の電極層の膜厚ｈ_Ｃｕ／λが１０％のときの、第１の電極層の膜厚ｈ_Ｐｔ／λ及びオイラー角（φ，θ，ψ）におけるθと、ＳＨ波スプリアスの比帯域との関係を示す図である。本発明の第３の実施形態において、第２の電極層の膜厚ｈ_Ｃｕ／λが１０％のときの、第１の電極層の膜厚ｈ_Ｐｔ／λ及びオイラー角（φ，θ，ψ）におけるθと、ＳＨ波スプリアスの比帯域との関係を示す図である。高周波フロントエンド回路を有する通信装置の構成図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。

なお、本明細書に記載の各実施形態は、例示的なものであり、異なる実施形態間において、構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることを指摘しておく。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る弾性波装置の正面断面図である。図２は、第１の実施形態におけるＩＤＴ電極の電極指の拡大正面断面図である。

図１に示す弾性波装置１は、レイリー波を利用している。弾性波装置１は、ニオブ酸リチウムからなる圧電基板２を有する。本実施形態では、圧電基板２のオイラー角（φ，θ，ψ）は、オイラー角（０°，３７．５°，０°）である。なお、圧電基板２のオイラー角（φ，θ，ψ）は上記に限定されない。

圧電基板２上には、ＩＤＴ電極３が設けられている。ＩＤＴ電極３は、複数の電極指３ａを有する。圧電基板２上には、ＩＤＴ電極３を覆うように、誘電体膜４が設けられている。本実施形態では、誘電体膜４は、ＳｉＯ_２からなる。

なお、誘電体膜４の材料には、ＳｉＯ_２以外の酸化ケイ素を用いることもできる。上記酸化ケイ素は、ＳｉＯ_２に限らず、ＳｉＯ_ｘ（ｘは整数）で表される。

図２に示すように、ＩＤＴ電極３は第１の電極層３ａ１及び第２の電極層３ａ２を有する。ＩＤＴ電極３は、第１の電極層３ａ１及び第２の電極層３ａ２が積層された積層金属膜からなる。本実施形態では、圧電基板２上に第１の電極層３ａ１が設けられており、第１の電極層３ａ１上に第２の電極層３ａ２が積層されている。第１の電極層３ａ１はＰｔからなる。第２の電極層３ａ２はＣｕからなる。なお、ＩＤＴ電極３は、本実施形態の効果が損なわれない範囲内で、第１，第２の電極層３ａ１，３ａ２以外の電極層を有していてもよい。

ここで、ＩＤＴ電極３の電極指ピッチにより規定される波長をλとし、金属層の膜厚をｈ_Ｍとしたときに、波長λにより規格化された金属層の膜厚をＴ_Ｍとする。このとき、Ｔ_Ｍ＝ｈ_Ｍ／λ（％）×１００とする。本明細書において、波長λにより規格化された金属層の膜厚をｈ_Ｍ／λ（％）とする。波長λにより規格化された第１の電極層３ａ１の膜厚をｈ_Ｐｔ／λ（％）、第２の電極層３ａ２の膜厚をｈ_Ｃｕ／λ（％）、誘電体膜４の膜厚をｈ_Ｓ／λ（％）とする。このとき、本実施形態では、第１の電極層の膜厚ｈ_Ｐｔ／λは２％である。なお、膜厚ｈ_Ｐｔ／λは上記に限定されない。

本実施形態の特徴は、ＩＤＴ電極３がＰｔからなる第１の電極層３ａ１及びＣｕからなる第２の電極層３ａ２を有することにある。それによって、ＩＤＴ電極の電気抵抗を低くしつつ、周波数温度特性（ＴＣＶ）と比帯域とのトレードオフ関係を改善することができる。

ここで、周波数温度特性（ＴＣＶ）と比帯域とのトレードオフ関係を改善するとは、周波数温度特性（ＴＣＶ）及び比帯域のうち一方を改善しつつ、他方の悪化を低減することをいう。

上記効果について、本実施形態と第１〜第３の比較例とを比較することにより、以下において説明する。なお、本実施形態では、低抵抗であるＣｕからなる第２の電極層３ａ２を用いているので、ＩＤＴ電極３の電気抵抗を低くすることができる。また、Ｐｔからなる第１の電極層３ａ１の上に、Ｃｕからなる第２の電極層３ａ２を配置することで、効率よく比帯域を向上させることができる。

第１の比較例は、第２の電極層を有しない点で、第１の実施形態と異なる。第２の比較例は、ＩＤＴ電極における第２の電極層がＡｌからなる点で、第１の実施形態と異なる。第３の比較例は、第２の電極層がＭｇからなる点で、第１の実施形態と異なる。

なお、第２の比較例においては、波長λにより規格化された第２の電極層の膜厚をｈ_Ａｌ／λ（％）とする。第３の比較例においては、波長λにより規格化された第２の電極層の膜厚をｈ_Ｍｇ／λ（％）とする。

第１の実施形態及び第２，第３の比較例の弾性波装置を、第２の電極層の膜厚及び誘電体膜の膜厚を異ならせて複数作製した。第１の比較例の弾性波装置を、誘電体膜の膜厚を異ならせて複数作製した。上記複数の弾性波装置の周波数温度特性（ＴＣＶ）及び比帯域を測定した。

図３は、第１，第２の比較例における誘電体膜の膜厚ｈ_ｓ／λ、第２の電極層の膜厚ｈ_Ａｌ／λ及び周波数温度特性（ＴＣＶ）の関係を示す図である。図４は、第１，第２の比較例における誘電体膜の膜厚ｈ_ｓ／λ、第２の電極層の膜厚ｈ_Ａｌ／λ及び比帯域の関係を示す図である。図５は、第１，第２の比較例における周波数温度特性（ＴＣＶ）と比帯域とのトレードオフ関係と、第２の電極層の膜厚ｈ_Ａｌ／λとの関係を示す図である。なお、第２の比較例においては、第２の電極層の膜厚ｈ_Ａｌ／λをそれぞれ１％、２％、３％、４％、５％、７．５％及び１０％としている。他方、第１の比較例においては第２の電極層の膜厚ｈ_Ａｌ／λは０である。図３〜図５において第１，第２の比較例を示すことにより、第２の電極層の膜厚ｈ_Ａｌ／λを変化させた結果を示す。

図３に示すように、第１，第２の比較例において第２の電極層の膜厚ｈ_Ａｌ／λが厚くなるほど、同じ誘電体膜の膜厚ｈ_ｓ／λにおいて、周波数温度特性（ＴＣＶ）の絶対値が大きくなり、劣化していることがわかる。他方、図４に示すように、第２の電極層の膜厚ｈ_Ａｌ／λを変化させても、比帯域には変化がほぼないことがわかる。そのため、図５に示すように、同じ比帯域において、第２の電極層の膜厚ｈ_Ａｌ／λが厚くなるほど、周波数温度特性（ＴＣＶ）は劣化している。このように、第２の電極層がＡｌからなる第２の比較例では、第２の電極層の膜厚ｈ_Ａｌ／λが厚くなるほどトレードオフ関係が劣化している。

図６は、第１，第３の比較例における周波数温度特性（ＴＣＶ）と比帯域とのトレードオフ関係と、第２の電極層の膜厚ｈ_Ｍｇ／λとの関係を示す図である。なお、第３の比較例においては、第２の電極層の膜厚ｈ_Ｍｇ／λをそれぞれ０．５％、１％、２％、３％、４％及び５％としている。他方、第１の比較例においては第２の電極層の膜厚ｈ_Ｍｇ／λは０である。図６において第１，第３の比較例を示すことにより、第２の電極層の膜厚ｈ_Ｍｇ／λを変化させた結果を示す。

図６に示すように、第２の電極層がＭｇからなる第３の比較例においても、第２の比較例と同様に、第２の電極層の膜厚ｈ_Ｍｇ／λが厚くなるほど、周波数温度特性（ＴＣＶ）と比帯域とのトレードオフ関係が劣化していることがわかる。

このように、本願発明者は、第２の電極層の膜厚が厚くなるほど上記トレードオフ関係が劣化する場合があるという課題を見出した。第１の実施形態では、第２の電極層がＣｕからなるため、周波数温度特性（ＴＣＶ）と比帯域とのトレードオフ関係を改善することができる。これを、下記の図７〜図１０を用いて説明する。

図７は、第１の実施形態及び第１の比較例における誘電体膜の膜厚ｈ_ｓ／λ、第２の電極層の膜厚ｈ_Ｃｕ／λ及び周波数温度特性（ＴＣＶ）の関係を示す図である。図８は、第１の実施形態及び第１の比較例における誘電体膜の膜厚ｈ_ｓ／λ、第２の電極層の膜厚ｈ_Ｃｕ／λ及び比帯域の関係を示す図である。図９は、第１の実施形態及び第１の比較例における周波数温度特性（ＴＣＶ）と比帯域とのトレードオフ関係と、第２の電極層の膜厚ｈ_Ｃｕ／λとの関係を示す図である。なお、第１の実施形態においては、第２の電極層の膜厚ｈ_Ｃｕ／λをそれぞれ０．５％、１％、２％、３％、４％及び５％としている。他方、第１の比較例においては第２の電極層の膜厚ｈ_Ｃｕ／λは０である。図７〜図９において第１の実施形態及び第１の比較例を示すことにより、第２の電極層の膜厚ｈ_Ｃｕ／λを変化させた結果を示す。

図７に示すように、第１の実施形態及び第１の比較例において、第２の電極層の膜厚ｈ_Ｃｕ／λが厚くなるほど、同じ誘電体膜の膜厚ｈ_ｓ／λにおいて、周波数温度特性（ＴＣＶ）は劣化している。しかしながら、図８に示すように、第１の実施形態においては第１の比較例より比帯域が広く、かつ第２の電極層の膜厚ｈ_Ｃｕ／λが厚くなるほど、同じ誘電体膜の膜厚ｈ_ｓ／λにおいて、比帯域が広くなっていることがわかる。つまり、第２の電極層にＣｕを用いることによって、周波数温度特性（ＴＣＶ）が劣化するにも関わらず、比帯域が広くなる効果を有する。よって、図９に示すように、同じ比帯域において、第２の電極層の膜厚ｈ_Ｃｕ／λが厚くなるほど、周波数温度特性（ＴＣＶ）が改善されていることがわかる。このように、第１の実施形態においては、周波数温度特性（ＴＣＶ）と比帯域とのトレードオフ関係を改善することができる。

図１０は、第１の実施形態及び第２，第３の比較例における周波数温度特性（ＴＣＶ）と比帯域とのトレードオフ関係を示す図である。なお、図１０においては、第１の実施形態における第２の電極層の膜厚ｈ_Ｃｕ／λが４％の結果、第２の比較例における第２の電極層の膜厚ｈ_Ａｌ／λが７．５％の結果及び第３の比較例における第２の電極層の膜厚ｈ_Ｍｇ／λが１０％の結果を示す。

図１０に示すように、同じ周波数温度特性（ＴＣＶ）において、第２，第３の比較例における比帯域より第１の実施形態における比帯域が広いことがわかる。このように、第１の実施形態では、周波数温度特性（ＴＣＶ）と比帯域とのトレードオフ関係を効果的に改善することができる。

さらに、第２の電極層はＣｕからなり、Ｐｔからなる第１の電極層より十分に電気抵抗が低い。よって、第２の電極層の膜厚ｈ_Ｃｕ／λを厚くすることにより、上記トレードオフ関係を改善することができ、かつＩＤＴ電極の電気抵抗を効果的に低くすることができる。

以下において、本発明の第２の実施形態について説明する。

第２の実施形態の弾性波装置は、第１の電極層の膜厚ｈ_Ｐｔ／λと、第２の電極層の膜厚ｈ_Ｃｕ／λとの関係が、第１の実施形態と異なる。上記の点以外においては、第２の実施形態は、図１に示した第１の実施形態の弾性波装置１と同様の構成を有する。

より具体的には、本実施形態においては、第１の電極層の膜厚ｈ_Ｐｔ／λと、第２の電極層の膜厚ｈ_Ｃｕ／λとは、下記の式１の関係を有する。

ｈ_Ｐｔ／λ≧−０．４×ｈ_Ｃｕ／λ＋０．８…式１

上記式１を満たすことにより、弾性波のエネルギーをＩＤＴ電極の表面に効果的に閉じ込めることができる。それによって、比帯域を効果的に広くすることができ、周波数温度特性（ＴＣＶ）と比帯域とのトレードオフ関係をより一層改善することができる。これを以下において説明する。

図１１は、第２の電極層の膜厚ｈ_Ｃｕ／λが０．１５％のときの、周波数温度特性（ＴＣＶ）と比帯域とのトレードオフ関係と、第１の電極層の膜厚ｈ_Ｐｔ／λとの関係を示す図である。図１２は、第２の電極層の膜厚ｈ_Ｃｕ／λが０．２５％のときの、周波数温度特性（ＴＣＶ）と比帯域とのトレードオフ関係と、第１の電極層の膜厚ｈ_Ｐｔ／λとの関係を示す図である。図１３は、第２の電極層の膜厚ｈ_Ｃｕ／λが０．５％のときの、周波数温度特性（ＴＣＶ）と比帯域とのトレードオフ関係と、第１の電極層の膜厚ｈ_Ｐｔ／λとの関係を示す図である。図１４は、第２の電極層の膜厚ｈ_Ｃｕ／λが０．７５％のときの、周波数温度特性（ＴＣＶ）と比帯域とのトレードオフ関係と、第１の電極層の膜厚ｈ_Ｐｔ／λとの関係を示す図である。図１５は、第２の電極層の膜厚ｈ_Ｃｕ／λが１％のときの、周波数温度特性（ＴＣＶ）と比帯域とのトレードオフ関係と、第１の電極層の膜厚ｈ_Ｐｔ／λとの関係を示す図である。

図１１に示すように、第１の電極層の膜厚ｈ_Ｐｔ／λが厚くなるほど、同じ周波数温度特性（ＴＣＶ）における比帯域が広くなっている。よって、周波数温度特性（ＴＣＶ）と比帯域とのトレードオフ関係が改善されていることがわかる。特に、第１の電極層の膜厚ｈ_Ｐｔ／λが０．７％より厚い条件では、膜厚ｈ_Ｐｔ／λに対する比帯域の変動が大幅に小さくなることがわかる。同様に、図１２〜図１５に示すように、第２の電極層の膜厚ｈ_Ｃｕ／λが０．２５％〜１％の場合も、第１の電極層の膜厚ｈ_Ｐｔ／λが厚くなるほど、上記トレードオフ関係をより一層改善することができる。また、膜厚ｈ_Ｐｔ／λがある値よりも厚い条件では、それより膜厚ｈ_Ｐｔ／λが厚くなることで比帯域の変動を大幅に小さくできることがわかった。

安定して大きな比帯域が得られる第１の電極層の膜厚ｈ_Ｐｔ／λを求めるため、図１１〜図１５から、第２の電極層の膜厚ｈ_Ｃｕ／λが０．１５％、０．２５％、０．５％、０．７５％及び１％のときにおける、第１の電極層の膜厚ｈ_Ｐｔ／λと周波数温度特性（ＴＣＶ）が−２０ｐｐｍ／℃のときの比帯域との関係をそれぞれ算出した。

図１６は、第１の電極層の膜厚ｈ_Ｐｔ／λ、第２の電極層の膜厚ｈ_Ｃｕ／λ及び周波数温度特性（ＴＣＶ）が−２０ｐｐｍ／℃のときの比帯域の関係を示す図である。

図１６に示すように、第２の電極層の膜厚ｈ_Ｃｕ／λが０．１５％のときは、第１の電極層の膜厚ｈ_Ｐｔ／λが０．７％以上の場合、比帯域を安定して効果的に広くすることができる。よって、上記トレードオフ関係をより一層改善することができる。同様に、第２の電極層の膜厚ｈ_Ｃｕ／λが０．２５％のときは、第１の電極層の膜厚ｈ_Ｐｔ／λが０．７％以上の場合、比帯域を安定して効果的に広くすることができ、上記トレードオフ関係をより一層改善することができる。第２の電極層の膜厚ｈ_Ｃｕ／λが０．５％のときは、第１の電極層の膜厚ｈ_Ｐｔ／λが０．６％以上の場合、比帯域を安定して効果的に広くすることができ、上記トレードオフ関係をより一層改善することができる。第２の電極層の膜厚ｈ_Ｃｕ／λが０．７５％のときは、第１の電極層の膜厚ｈ_Ｐｔ／λが０．５％以上の場合、比帯域を安定して効果的に広くすることができ、上記トレードオフ関係をより一層改善することができる。第２の電極層の膜厚ｈ_Ｃｕ／λが１％のときは、第１の電極層の膜厚ｈ_Ｐｔ／λが０．４％以上の場合、比帯域を安定して効果的に広くすることができ、上記トレードオフ関係をより一層改善することができる。

図１６から、第２の電極層の膜厚ｈ_Ｃｕ／λと、比帯域を安定して広くすることができる第１の電極層の膜厚ｈ_Ｐｔ／λとの関係を求めた。

図１７は、第２の電極層の膜厚ｈ_Ｃｕ／λと、比帯域を安定して広くすることができる第１の電極層の膜厚ｈ_Ｐｔ／λとの関係を示す図である。

図１７に示すように、第１の電極層の膜厚ｈ_Ｐｔ／λと第２の電極層の膜厚ｈ_Ｃｕ／λとが、上記式１の関係を有することにより、比帯域を安定して広くできることがわかる。従って、本実施形態においては、周波数温度特性（ＴＣＶ）と比帯域とのトレードオフ関係をより一層改善することができる。

なお、第１の電極層の膜厚ｈ_Ｐｔ／λと第２の電極層の膜厚ｈ_Ｃｕ／λとの合計は、２０％以下であることが好ましい。この場合には、弾性波装置の製造工程において、ＩＤＴ電極を容易に形成することができ、生産性を高めることができる。

以下において、本発明の第３の実施形態について説明する。

第３の実施形態の弾性波装置は、第１の電極層の膜厚ｈ_Ｐｔ／λ、第２の電極層の膜厚ｈ_Ｃｕ／λ及び圧電基板のオイラー角（φ，θ，ψ）の関係が、第１の実施形態と異なる。上記の点以外においては、第３の実施形態は、図１に示した第１の実施形態の弾性波装置１と同様の構成を有する。

より具体的には、本実施形態では、圧電基板のオイラー角（φ，θ，ψ）は、オイラー角（０°，θ，０°）である。第１の電極層の膜厚ｈ_Ｐｔ／λ、第２の電極層の膜厚ｈ_Ｃｕ／λ及び圧電基板のオイラー角（φ，θ，ψ）におけるθは、表７〜表１２に示すいずれかの組み合わせである。

第１の電極層の膜厚ｈ_Ｐｔ／λ、第２の電極層の膜厚ｈ_Ｃｕ／λ及び圧電基板のオイラー角（φ，θ，ψ）が上記の関係を有することにより、ＳＨ波スプリアスを抑制することができる。これを以下において説明する。

図１８は、第３の実施形態において、第２の電極層の膜厚ｈ_Ｃｕ／λが４％のときの、第１の電極層の膜厚ｈ_Ｐｔ／λ及びオイラー角（φ，θ，ψ）におけるθと、ＳＨ波スプリアスの比帯域との関係を示す図である。なお、図１８においては、第１の電極層の膜厚ｈ_Ｐｔ／λが０．５％、１％、１．５％、２％及び２．５％である場合を示している。

図１８に示すように、第１の電極層の膜厚ｈ_Ｐｔ／λ、第２の電極層の膜厚ｈ_Ｃｕ／λ及び圧電基板のオイラー角（φ，θ，ψ）が表７に示す組み合わせであることにより、ＳＨ波スプリアスの比帯域を０．１５％以下に抑制することができている。よって、ＳＨ波スプリアスを効果的に抑制することができる。

図１９は、第３の実施形態において、第２の電極層の膜厚ｈ_Ｃｕ／λが４％のときの、第１の電極層の膜厚ｈ_Ｐｔ／λ及びオイラー角（φ，θ，ψ）におけるθと、ＳＨ波スプリアスの比帯域との関係を示す図である。なお、図１９においては、第１の電極層の膜厚ｈ_Ｐｔ／λが４％、５％、６％、７％及び８％である場合を示している。

図１９に示すように、第１の電極層の膜厚ｈ_Ｐｔ／λ、第２の電極層の膜厚ｈ_Ｃｕ／λ及び圧電基板のオイラー角（φ，θ，ψ）が表８に示す組み合わせであることにより、ＳＨ波スプリアスの比帯域を０．１５％以下に抑制することができている。よって、ＳＨ波スプリアスを効果的に抑制することができる。

図２０は、第３の実施形態において、第２の電極層の膜厚ｈ_Ｃｕ／λが７％のときの、第１の電極層の膜厚ｈ_Ｐｔ／λ及びオイラー角（φ，θ，ψ）におけるθと、ＳＨ波スプリアスの比帯域との関係を示す図である。なお、図２０においては、第１の電極層の膜厚ｈ_Ｐｔ／λが０．５％、１％、１．５％及び２％である場合を示している。

図２０に示すように、第１の電極層の膜厚ｈ_Ｐｔ／λ、第２の電極層の膜厚ｈ_Ｃｕ／λ及び圧電基板のオイラー角（φ，θ，ψ）が表９に示す組み合わせであることにより、ＳＨ波スプリアスの比帯域を０．１５％以下に抑制することができている。よって、ＳＨ波スプリアスを効果的に抑制することができる。

図２１は、第３の実施形態において、第２の電極層の膜厚ｈ_Ｃｕ／λが７％のときの、第１の電極層の膜厚ｈ_Ｐｔ／λ及びオイラー角（φ，θ，ψ）におけるθと、ＳＨ波スプリアスの比帯域との関係を示す図である。なお、図２１においては、第１の電極層の膜厚ｈ_Ｐｔ／λが３％、４％、５％、６％、７％及び８％である場合を示している。

図２１に示すように、第１の電極層の膜厚ｈ_Ｐｔ／λ、第２の電極層の膜厚ｈ_Ｃｕ／λ及び圧電基板のオイラー角（φ，θ，ψ）が表１０に示す組み合わせであることにより、ＳＨ波スプリアスの比帯域を０．１５％以下に抑制することができている。よって、ＳＨ波スプリアスを効果的に抑制することができる。

図２２は、第３の実施形態において、第２の電極層の膜厚ｈ_Ｃｕ／λが１０％のときの、第１の電極層の膜厚ｈ_Ｐｔ／λ及びオイラー角（φ，θ，ψ）におけるθと、ＳＨ波スプリアスの比帯域との関係を示す図である。なお、図２２においては、第１の電極層の膜厚ｈ_Ｐｔ／λが０．５％及び１％である場合を示している。

図２２に示すように、第１の電極層の膜厚ｈ_Ｐｔ／λ、第２の電極層の膜厚ｈ_Ｃｕ／λ及び圧電基板のオイラー角（φ，θ，ψ）が表１１に示す組み合わせであることにより、ＳＨ波スプリアスの比帯域を０．１５％以下に抑制することができている。よって、ＳＨ波スプリアスを効果的に抑制することができる。

図２３は、第３の実施形態において、第２の電極層の膜厚ｈ_Ｃｕ／λが１０％のときの、第１の電極層の膜厚ｈ_Ｐｔ／λ及びオイラー角（φ，θ，ψ）におけるθと、ＳＨ波スプリアスの比帯域との関係を示す図である。なお、図２３においては、第１の電極層の膜厚ｈ_Ｐｔ／λが２．５％、３．５％、４．５％、５．５％、６．５％及び７．５％である場合を示している。

図２３に示すように、第１の電極層の膜厚ｈ_Ｐｔ／λ、第２の電極層の膜厚ｈ_Ｃｕ／λ及び圧電基板のオイラー角（φ，θ，ψ）が表１２に示す組み合わせであることにより、ＳＨ波スプリアスの比帯域を０．１５％以下に抑制することができている。よって、ＳＨ波スプリアスを効果的に抑制することができる。

なお、圧電基板のオイラー角（φ，θ，ψ）がオイラー角（０°±５°，θ，０°±５°）の場合においても、上記と同様の効果を得ることができる。本明細書において、０°±５°とは、０°±５°の範囲内であることを示す。

本発明に係る弾性波装置の製造方法の一例を、以下において示す。

まず、図２に示す圧電基板２上に第１の電極層３ａ１を形成する。第１の電極層３ａ１は、例えば、蒸着法やスパッタリング法により形成することができる。次に、第１の電極層３ａ１上に、第２の電極層３ａ２を積層する。第２の電極層３ａ２も、第１の電極層３ａ１と同様に、例えば、蒸着法やスパッタリング法により形成することができる。これにより、ＩＤＴ電極３を形成する。

次に、圧電基板２の上にＩＤＴ電極３を覆うように、誘電体膜４を形成する。誘電体膜４は、例えば、バイアススパッタリング法などにより形成することができる。これにより、図１に示す弾性波装置１を得る。

なお、本発明の効果が損なわれない範囲内で、第１の電極層３ａ１及び第２の電極層３ａ２以外の層を積層してもよい。また、ＳｉＮなどからなる周波数調整膜を誘電体膜４上に形成してもよい。それによって、周波数調整を容易に行うことができる。

上記弾性波装置は、高周波フロントエンド回路のデュプレクサなどとして用いることができる。この例を下記において説明する。

図２４は、高周波フロントエンド回路を有する通信装置の構成図である。なお、同図には、高周波フロントエンド回路２３０と接続される各構成要素、例えば、アンテナ素子２０２やＲＦ信号処理回路（ＲＦＩＣ）２０３も併せて図示されている。高周波フロントエンド回路２３０及びＲＦ信号処理回路２０３は、通信装置２４０を構成している。なお、通信装置２４０は、電源、ＣＰＵやディスプレイを含んでいてもよい。

高周波フロントエンド回路２３０は、スイッチ２２５と、デュプレクサ２０１Ａ，２０１Ｂと、ローノイズアンプ回路２１４，２２４と、フィルタ２３１，２３２と、パワーアンプ回路２３４ａ，２３４ｂ，２４４ａ，２４４ｂとを備える。なお、図２４の高周波フロントエンド回路２３０及び通信装置２４０は、高周波フロントエンド回路及び通信装置の一例であって、この構成に限定されるものではない。

デュプレクサ２０１Ａは、フィルタ２１１，２１２を有する。デュプレクサ２０１Ｂは、フィルタ２２１，２２２を有する。デュプレクサ２０１Ａ，２０１Ｂは、スイッチ２２５を介してアンテナ素子２０２に接続される。なお、上記弾性波装置は、デュプレクサ２０１Ａ，２０１Ｂであってもよいし、フィルタ２１１，２１２，２２１，２２２であってもよい。上記弾性波装置は、デュプレクサ２０１Ａ，２０１Ｂや、フィルタ２１１，２１２，２２１，２２２を構成する弾性波共振子であってもよい。さらに、上記弾性波装置は、例えば、３つのフィルタのアンテナ端子が共通化されたトリプレクサや、６つのフィルタのアンテナ端子が共通化されたヘキサプレクサなど、３以上のフィルタを備えるマルチプレクサについても適用することができる。すなわち、上記弾性波装置は、弾性波共振子、フィルタ、デュプレクサ、３以上のフィルタを備えるマルチプレクサを含む。そして、該マルチプレクサは、送信フィルタ及び受信フィルタの双方を備える構成に限らず、送信フィルタのみ、または、受信フィルタのみを備える構成であってもかまわない。

スイッチ２２５は、制御部（図示せず）からの制御信号に従って、アンテナ素子２０２と所定のバンドに対応する信号経路とを接続し、例えば、ＳＰＤＴ（ＳｉｎｇｌｅＰｏｌｅＤｏｕｂｌｅＴｈｒｏｗ）型のスイッチによって構成される。なお、アンテナ素子２０２と接続される信号経路は１つに限らず、複数であってもよい。つまり、高周波フロントエンド回路２３０は、キャリアアグリゲーションに対応していてもよい。

ローノイズアンプ回路２１４は、アンテナ素子２０２、スイッチ２２５及びデュプレクサ２０１Ａを経由した高周波信号（ここでは高周波受信信号）を増幅し、ＲＦ信号処理回路２０３へ出力する受信増幅回路である。ローノイズアンプ回路２２４は、アンテナ素子２０２、スイッチ２２５及びデュプレクサ２０１Ｂを経由した高周波信号（ここでは高周波受信信号）を増幅し、ＲＦ信号処理回路２０３へ出力する受信増幅回路である。

パワーアンプ回路２３４ａ，２３４ｂは、ＲＦ信号処理回路２０３から出力された高周波信号（ここでは高周波送信信号）を増幅し、デュプレクサ２０１Ａ及びスイッチ２２５を経由してアンテナ素子２０２に出力する送信増幅回路である。パワーアンプ回路２４４ａ，２４４ｂは、ＲＦ信号処理回路２０３から出力された高周波信号（ここでは高周波送信信号）を増幅し、デュプレクサ２０１Ｂ及びスイッチ２２５を経由してアンテナ素子２０２に出力する送信増幅回路である。なお、フィルタ２３１，２３２は、ローノイズアンプ回路及びパワーアンプ回路を介さず、ＲＦ信号処理回路２０３とスイッチ２２５との間に接続されている。フィルタ２３１，２３２も、デュプレクサ２０１Ａ，２０１Ｂと同様に、スイッチ２２５を介してアンテナ素子２０２に接続される。

ＲＦ信号処理回路２０３は、アンテナ素子２０２から受信信号経路を介して入力された高周波受信信号を、ダウンコンバートなどにより信号処理し、当該信号処理して生成された受信信号を出力する。また、ＲＦ信号処理回路２０３は、入力された送信信号をアップコンバートなどにより信号処理し、当該信号処理して生成された高周波送信信号をパワーアンプ回路２３４ａ，２３４ｂ，２４４ａ，２４４ｂへ出力する。ＲＦ信号処理回路２０３は、例えば、ＲＦＩＣである。ＲＦ信号処理回路２０３で処理された信号は、例えば、画像信号として画像表示のために、または、音声信号として通話のために使用される。なお、高周波フロントエンド回路２３０は、上述した各構成要素の間に、他の回路素子を備えていてもよい。なお、高周波フロントエンド回路２３０は、上記デュプレクサ２０１Ａ，２０１Ｂに代わり、デュプレクサ２０１Ａ，２０１Ｂの変形例に係るデュプレクサを備えていてもよい。

他方、通信装置２４０におけるフィルタ２３１，２３２は、ローノイズアンプ回路及びパワーアンプ回路を介さず、ＲＦ信号処理回路２０３とスイッチ２２５との間に接続されている。フィルタ２３１，２３２も、デュプレクサ２０１Ａ，２０１Ｂと同様に、スイッチ２２５を介してアンテナ素子２０２に接続される。

以上のように構成された高周波フロントエンド回路２３０及び通信装置２４０によれば、本発明の弾性波装置である、弾性波共振子、フィルタ、デュプレクサ、３以上のフィルタを備えるマルチプレクサ等を備えることにより、周波数温度特性（ＴＣＶ）と比帯域とのトレードオフ関係を改善することができる。

以上、本発明の実施形態に係る弾性波装置、高周波フロントエンド回路及び通信装置について、実施形態及びその変形例を挙げて説明したが、上記実施形態及び変形例における任意の構成要素を組み合わせて実現される別の実施形態や、上記実施形態に対して本発明の主旨を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例や、本発明に係る高周波フロントエンド回路及び通信装置を内蔵した各種機器も本発明に含まれる。

本発明は、弾性波共振子、フィルタ、デュプレクサ、マルチバンドシステムに適用できるマルチプレクサ、フロントエンド回路及び通信装置として、携帯電話機などの通信機器に広く利用できる。

１…弾性波装置
２…圧電基板
３…ＩＤＴ電極
３ａ…電極指
３ａ１，３ａ２…第１，第２の電極層
４…誘電体膜
２０１Ａ，２０１Ｂ…デュプレクサ
２０２…アンテナ素子
２０３…ＲＦ信号処理回路
２１１，２１２…フィルタ
２１４…ローノイズアンプ回路
２２１，２２２…フィルタ
２２４…ローノイズアンプ回路
２２５…スイッチ
２３０…高周波フロントエンド回路
２３１，２３２…フィルタ
２３４ａ，２３４ｂ…パワーアンプ回路
２４０…通信装置
２４４ａ，２４４ｂ…パワーアンプ回路

Claims

圧電基板と、
前記圧電基板上に設けられており、Ｐｔを主成分とする第１の電極層と、前記第１の電極層上に積層されており、かつＣｕを主成分とする第２の電極層と、を有するＩＤＴ電極と、
前記圧電基板上に設けられており、前記ＩＤＴ電極を覆っている誘電体膜と、を備え、
前記圧電基板は、ニオブ酸リチウムで構成されており、
前記誘電体膜は、酸化ケイ素で構成されており、
前記圧電基板のオイラー角（φ，θ，ψ）におけるθが、１４．３°以上、６５．５°以下であり、前記圧電基板を伝搬する弾性表面波の主モードは、レイリー波である、弾性波装置。
前記ＩＤＴ電極の電極指ピッチにより規定される波長をλとし、波長λにより規格化された前記第１の電極層の膜厚をｈ_Ｐｔ／λ（％）、前記第２の電極層の膜厚をｈ_Ｃｕ／λ（％）としたときに、下記の式１
ｈ_Ｐｔ／λ≧−０．４×ｈ_Ｃｕ／λ＋０．８…式１
を満たす、請求項１に記載の弾性波装置。
前記ＩＤＴ電極の電極指ピッチにより規定される波長をλとし、波長λにより規格化された前記第１の電極層の膜厚をｈ_Ｐｔ／λ（％）、前記第２の電極層の膜厚をｈ_Ｃｕ／λ（％）としたときに、前記第１の電極層の膜厚ｈ_Ｐｔ／λと前記第２の電極層の膜厚ｈ_Ｃｕ／λとの合計が２０％以下である、請求項１または２に記載の弾性波装置。
前記圧電基板のオイラー角（φ，θ，ψ）が、オイラー角（０°±５°，θ，０°±５°）であり、
前記ＩＤＴ電極の電極指ピッチにより規定される波長をλとし、波長λにより規格化された前記第１の電極層の膜厚をｈ_Ｐｔ／λ（％）、前記第２の電極層の膜厚をｈ_Ｃｕ／λ（％）としたときに、前記第１の電極層の膜厚ｈ_Ｐｔ／λ、前記第２の電極層の膜厚ｈ_Ｃｕ／λ及び前記圧電基板のオイラー角（φ，θ，ψ）におけるθが表１〜表６に示すいずれかの組み合わせである、請求項１〜３のいずれか１項に記載の弾性波装置。
請求項１〜４のいずれか１項に記載の弾性波装置と、
パワーアンプと、を備える、高周波フロントエンド回路。
請求項５に記載の高周波フロントエンド回路と、
ＲＦ信号処理回路と、を備える、通信装置。