JP7378723B2 - 弾性波デバイス - Google Patents

Description

本発明は、弾性波デバイスに関する。

近年、スマートフォン等で主に使用されている７００ＭＨｚから３．５ＧＨｚの周波数帯には、８０近くのバンドがあり、非常に混雑している。このため、急峻な減衰特性を有する弾性波フィルタが要求されている。また、周波数帯の混雑に対する対策の１つとして、３．５ＧＨｚから４．９ＧＨｚの周波数帯を利用する第５世代移動通信システム（５Ｇ）が計画されている。しかし、この周波数帯でも、混雑するのは時間の問題である。このため、この周波数帯でも、急峻な減衰特性を有し、電池の消耗を抑えるために挿入損失の少ない弾性波フィルタが要求される。弾性波フィルタは、共振子を梯子型に接続したラダーフィルタから成るが、その２つの要求を満足するためには、高Ｑあるいは高インピーダンス比を持つ共振子を実現する必要がある。

従来、７００ＭＨｚから３．５ＧＨｚの周波数帯では、圧電薄膜としてＬｉＴａＯ_３結晶（ＬＴ）やＬｉＮｂＯ_３結晶（ＬＮ）を用いた弾性表面波（ＳＡＷ）デバイスや、バルク波弾性波のＦＢＡＲ（薄膜圧電共振子；Film Bulk Acoustic Resonator）デバイスが用いられている。しかし、ＳＡＷデバイスの周波数ｆは、基板の音速をＶ、すだれ状電極の周期（ピッチ）をｐｉｔｃｈとすると、ｆ＝Ｖ／ｐｉｔｃｈで決まるため、音速やピッチの限界から、高周波側では３．５ＧＨｚが限界であった。

一方、圧電薄膜を用いたバルク波弾性波のＦＢＡＲデバイスには、圧電薄膜の上下に空洞を必要とする空洞型ＦＢＡＲ、および、圧電薄膜の片側の空洞の代わりに、音響多層膜と保持基板とを有する音響多層膜構造ＦＢＡＲがある。そのうち、空洞型ＦＢＡＲには、ＡｌＮやＳｃＡｌＮの圧電薄膜を用いたもの（例えば、非特許文献１または２参照）や、ＬＮの単結晶薄板を用いたものがある（例えば、非特許文献３参照）。この空洞型ＦＢＡＲでは、ＡｌＮやＳｃＡｌＮ膜などがｃ軸配向しているため、用いるバルク波の振動モードは、厚み縦振動のみとなる。この縦波の音速は、（ｃ３３^Ｄ／密度）^１／２で表され（ｃ３３^Ｄは弾性スティッフネス定数）、励振周波数は、厳密には電極の質量負荷により低下するが、おおよそ音速／（２×膜厚）で表される。このため、３．５ＧＨｚ以上の高周波を励振するためには、圧電薄膜の膜厚を極端に薄くしなければならない。また、ＬＮの単結晶薄板を用いた空洞型ＦＢＡＲでも、励振周波数は基板の厚みに反比例するため、励振周波数を３．５ＧＨｚ以上の高周波にするためには、圧電薄膜の膜厚を極端に薄くしなければならない。非特許文献１乃至３に記載の空洞型ＦＢＡＲでは、圧電薄膜の膜厚が０．９～２μｍのとき、約２ＧＨｚの励振周波数と、６０ｄＢ程度のインピーダンス比が得られている。

しかし、これらの空洞型ＦＢＡＲのうち、圧電薄膜としてＡｌＮやＳｃＡｌＮを用いたものは、これらが多結晶薄膜であるため、高周波での音響減衰が大きく、良好な特性を実現するのが困難であるという問題があった。例えば、ＡｌＮを用いた空洞型ＦＢＡＲでは、２ＧＨｚで７０ｄＢのインピーダンス比が得られているが、５ＧＨｚのときには、インピーダンス比が５０ｄＢまで低下してしまうことが確認されている（例えば、非特許文献４または５参照）。

また、高周波で使用するための、空洞の不要な音響多層膜構造ＦＢＡＲとして、ＺｎＯから成る圧電薄膜（厚みｔ＝波長／２）と、音響膜を多数積層した音響多層膜と、保持基板とを積層した構造を有するものが提案されている（例えば、非特許文献６参照）。この弾性波デバイスでは、基本モードの励振を大きくするために、各音響膜の厚みを、圧電薄膜の厚みの半分（すなわち、波長／４）以上としている。この弾性波デバイスも、バルク波の振動モードが厚み縦振動であるが、基本モードの３ＧＨｚで、５０ｄＢのインピーダンス比しか得られておらず、ＡｌＮ膜からなる空洞型ＦＢＡＲより特性が劣っているため、実用化には至っていない。

また、音響多層膜構造ＦＢＡＲで、高い共振周波数が得られるものとして、上下電極の間に、ＺｎＯおよびＡｌＮのいずれかから成り、［０００１］方向が圧電体薄膜の面に略平行な１方向に配向した第１の圧電体層と、［０００１］方向が第１圧電体層と１８０°異なる方向に配向した第２の圧電体層とを重ねた圧電体薄膜を設けた、基本モードの２倍の周波数を励起する薄膜共振器が開発されている（例えば、特許文献１参照）。この共振器によれば、圧電体薄膜の厚さが同じ従来のものと比べて、共振周波数が２倍になり、音響減衰に対して有利であるが、実測ではインピーダンス比が非常に小さく、使用できる特性ではない。

なお、音響多層膜構造を有する圧電素子として、単結晶から所定の方位で切り出された板状の圧電部と、圧電部の表面および裏面の少なくとも一方に接合され、板状の第１音響インピーダンス部と、その第１音響インピーダンス部より大きな音響インピーダンスを有する板状の第２音響インピーダンス部とが交互に積層された支持部とを有するものがある（例えば、特許文献２参照）。しかし、この圧電素子は、各音響インピーダンス部が、振動の波長に対して１／４の厚さに形成され、共振周波数が数十メガヘルツ程度であり、３．５ＧＨｚ以上の高周波帯での使用は想定されていない。

John D. Larson III et al., "Power Handling and Temperature Coefficient Studies in FBAR Duplexers for the 1900 MHz PCS Band", Proc. IEEE Ultrason. Symp., 2000, p.869-874 Keiichi Umeda et al., "PIEZOELECTRIC PROPERTIES OF ScAlN THIN FILMS FOR PIRZO-MEMS DEVICES", Proc. MEMS (Taipei, Taiwan), 2013, p.20-24, 多井知義、他３名、「LiNbO3, LiTaO3を用いた単結晶FBARの開発」、Proceeding of Symposium on Ultrasonic Electronics、2007年、Vol. 28、p.151-152 Tsuyoshi Yokoyama et al., "Highly Piezoelectric Co-Doped AlN Thin Films for Wideband FBAR Applications", IEEE Trans. Ultrason. Ferroelectr. & Freq. Control, June 2015, Vol. 62, No. 6, p.1007-1015 T. Nishihara et al., "High Performance and Miniature Thin Film Bulk Acoustic Wave Filters for 5 GHz", 2002 IEEE ULTRASONICS SYMPOSIUM, p.969-972 Hideaki Kobayashi et al., "Fabrication of Piezoelectric Thin Film Resonators with Acoustic Quarter-Wave Multilayers", Jpn. J. Appl. Phys., 2002, Vol. 40, p.3455-3457

特開２００７－３６９１５号公報 特開２０１５－２２８６２０号公報

非特許文献１および２に記載のような空洞型ＦＢＡＲや、非特許文献６に記載の音響多層膜構造ＦＢＡＲでは、それぞれ５ＧＨｚや３ＧＨｚでインピーダンス比が５０ｄＢと小さいため、減衰特性が急峻で低挿入損失であるという良好な特性を得ることはできないという課題があった。また、非特許文献１乃至３に記載のような空洞型ＦＢＡＲは、３．５ＧＨｚ以上の高周波数帯では、圧電薄膜が極端に薄くなるため、機械的強度を保つのが困難であるという課題もあった。特に、非特許文献３に記載の空洞型ＦＢＡＲは、圧電薄膜がＬＮ単結晶薄板であるため、多結晶薄膜より機械的強度が得られず、実用化することは難しい。

音響多層膜構造ＦＢＡＲである特許文献１に記載の高次モード薄膜共振器は、非特許文献１乃至３に記載のような基本波を用いた空洞型ＦＢＡＲと比べ、同じ共振周波数では、圧電体薄膜の厚みは２倍となるが、圧電体薄膜を構成する２枚の圧電体層は、従来の圧電体薄膜と同じ厚みとなる。このため、３．５ＧＨｚ以上の高周波数帯では、各圧電体層が極端に薄くなり、これらの機械的強度を保つのが困難であるという課題があった。また、３．５ＧＨｚ以上の高周波数帯では、圧電体薄膜が２倍の厚みになっても、まだ非常に薄いため、圧電体薄膜自体の機械的強度を保つのも困難であるという課題もあった。また、周波数が５６０ＭＨｚの時でさえ１２ｄＢのインピーダンス比しか得られておらず、３．５ＧＨｚになると、インピーダンス比はさらに小さくなるため、実用化は困難であるという課題もあった。

なお、非特許文献６や特許文献１に記載のような音響多層膜構造ＦＢＡＲの周波数特性は、多結晶圧電薄膜を用いた報告しかなく、基本モードですら良好な特性が実現されておらず、その周波数は３ＧＨｚ以下である。

本発明は、このような課題に着目してなされたもので、３．５ＧＨｚ以上の高周波数帯で、良好な特性を得ることができると共に、十分な機械的強度を保つことができる弾性波デバイスを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る弾性波デバイスは、圧電基板と、前記圧電基板に接するよう設けられた電極と、前記圧電基板および／または前記電極に接するよう設けられた音響多層膜とを有し、バルク波の共振特性のうちの基本モードを利用するよう構成されており、前記音響多層膜は、低音響インピーダンス膜と高音響インピーダンス膜とが交互に連続して３層以上２０層以下で積層されており、各低音響インピーダンス膜および各高音響インピーダンス膜のうち、最も前記圧電基板および／または前記電極に近い少なくとも３層の各層の平均厚みが、前記バルク波の０．０９波長～０．２３９波長であり、前記圧電基板は、ＬｉＴａＯ _３ 結晶から成り、オイラー角が（０°±５°、５９°～９７°、０°～１８０°）および（９０°±５°、９０°±５°、０°～１８０°）のいずれか一方、もしくは、これらのいずれか一方と結晶学的に等価なオイラー角であり、前記圧電基板の厚みすべり振動を利用するよう構成されている、または、ＬｉＴａＯ _３ 結晶から成り、オイラー角が（０°±５°、９４°～１４５°、０°～１８０°）、もしくはこれと結晶学的に等価なオイラー角であり、前記圧電基板の厚み縦振動を利用するよう構成されていることを特徴とする。
或いは、本発明に係る弾性波デバイスは、圧電基板と、前記圧電基板に接するよう設けられた電極と、前記圧電基板および／または前記電極に接するよう設けられた音響多層膜とを有し、バルク波の共振特性のうちの基本モードを利用するよう構成されており、前記音響多層膜は、低音響インピーダンス膜と高音響インピーダンス膜とが交互に連続して３層以上２０層以下で積層されており、各低音響インピーダンス膜および各高音響インピーダンス膜のうち、最も前記圧電基板および／または前記電極に近い、少なくとも３層の各層の平均厚みが、前記バルク波の０．０９波長～０．２３９波長であり、前記圧電基板は、ＬｉＮｂＯ _３ 結晶から成り、オイラー角が（０°±５°、６２°～９９°、０°～１８０°）および（９０°±５°、９０°±５°、０°～１８０°）のいずれか一方、もしくは、これらのいずれか一方と結晶学的に等価なオイラー角であり、前記圧電基板の厚みすべり振動を利用するよう構成されている、または、ＬｉＮｂＯ _３ 結晶から成り、オイラー角が（０°±５°、１０４°～１４０°、０°～１８０°）、もしくはこれと結晶学的に等価なオイラー角であり、前記圧電基板の厚み縦振動を利用するよう構成されている、ことを特徴とする。

本発明に係る弾性波デバイスは、低音響インピーダンス膜と高音響インピーダンス膜とが交互に連続して積層された音響多層膜の、各低音響インピーダンス膜および各高音響インピーダンス膜のうち、少なくとも３層の厚みを、バルク波の０．０９波長～０．２３９波長にすることにより、基本モード（０次）を励振したとき、３．５ＧＨｚ以上の高周波数帯で、大きいインピーダンス比を得ることができる。これにより、減衰特性が急峻で低挿入損失であるという良好な特性を得ることができる。また、圧電基板の上下に空洞を必要としないため、３．５ＧＨｚ以上の高周波数帯でも、十分な機械的強度を保つことができる。

ここで、基本モードの周波数特性で、インピーダンスが最小のインピーダンスを共振インピーダンスＺｒ、その周波数を共振周波数ｆｒ、インピーダンスが最大のインピーダンスを反共振インピーダンスＺａ、その周波数を反共振周波数ｆａとすると、インピーダンス比は、それらのインピーダンスの比；２０×ｌｏｇ（Ｚａ／Ｚｒ） であり、帯域は、１００×（ｆａ－ｆｒ）／ｆｒ （％） である。また、バルク波の波長は、２×（圧電基板の厚みＴ）で定義される。圧電基板の厚みＴに、圧電基板両面の電極の平均厚ｍｔを含めた実効的な厚み（Ｔ＋ｍｔ）で定義されることもある。

本発明に係る弾性波デバイスで、電極は、２つ以上から成ることが好ましい。また、電極は、圧電基板の一方の表面全体を覆っていてもよく、圧電基板の一部を覆っていてもよい。また、電極は、平面形状が円形や多角形、楕円形など、いかなる形状であってもよい。また、本発明に係る弾性波デバイスは、圧電基板の両面にそれぞれ電極を有する構造であってもよく、２つの共振子が直列に接続された構造、すなわち圧電基板と音響多層膜との間に共通電極を有し、圧電基板の音響多層膜とは反対側の表面に２つの電極を有する構造であってもよい。また、圧電基板の片面または両面に電極を複数有し、圧電基板上に３個以上の共振子を形成し、それらを直列および／または並列に接続することにより、ラダーフィルタや多重モードフィルタを形成してもよい。なお、圧電基板には、圧電薄膜や圧電薄板も含まれる。

本発明に係る弾性波デバイスで、前記音響多層膜の各低音響インピーダンス膜および／または各高音響インピーダンス膜は、例えば、Ｍｇ合金、ＳｉＯ_２、Ａｌ、Ｙ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｔｉ、ＺｎＯ、Ｓｉ_ｘＮ_ｙ（ここで、ｘおよびｙは正の実数）、ＡｌＮ、ＺｒＯ_２、ＳｉＣ、Ａｌ_２Ｏ_３、Ａｇ、Ｈｆ、ＴｉＯ_２、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｕ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｐｔ、Ｗ、およびＣｕのうちの少なくとも１つを含む膜、または、これらのうちの少なくとも１つを含む合金、化合物、ホウ化物、臭化物、フッ化物、塩化物、硫化物、酸化膜、窒化膜、炭化膜、ヨウ化膜、もしくはこれらを含む化合物から成ることが好ましい。また、これらの材料に限らず、音響多層膜は、低音響インピーダンス膜が、隣り合う高音響インピーダンス膜よりも、音響インピーダンスが小さいものから成っていればよく、さらに、［（各高音響インピーダンス膜の音響インピーダンス）／（各低音響インピーダンス膜の音響インピーダンス）］の値の平均値が、１．５～１０．２であってもよい。

本発明に係る弾性波デバイスで、前記圧電基板は、ＬｉＮｂＯ_３（ＬＮ）、ＬｉＴａＯ_３（ＬＴ）の単結晶から成るため、高インピーダンス比を得やすい。なお、ＦＢＡＲで用いられるＡｌＮやＳｃＡｌＮなどのｃ軸配向した圧電多結晶薄膜は、圧電定数が小さいうえ、多結晶膜であるため、高周波での音響減衰が大きく、高インピーダンス比を得るのが難しい。一方、ＬＴやＬＮなどの単結晶の圧電基板は、成膜による多結晶膜とは異なり、高周波での音響減衰が小さく、結合係数が大きいため、大きいインピーダンス比を得ることができる。また、任意の方位角を使用することができるため、バルク波の縦波を利用した厚み縦振動に加え、スプリアスの少ない横波を利用した厚みすべり振動も使用することができる。

本発明に係る弾性波デバイスは、ＬｉＴａＯ_３結晶から成る圧電基板の厚みすべり振動を利用する場合、大きいインピーダンス比を得るために、圧電基板は、オイラー角が（０°±５°、６２°～９４°、０°～１８０°）、またはこれと結晶学的に等価なオイラー角であることがより好ましく、オイラー角が（０°±５°、６８°～９０°、０°～１８０°）、またはこれと結晶学的に等価なオイラー角であることがさらに好ましい。また、厚み縦振動によるスプリアスがない方位角は（０°±５°、７０°～７９°、０°～１８０°）、またはこれと結晶学的に等価なオイラー角であり、スプリアスのないフィルタが必要なときには、この方位角であることが好ましい。

本発明に係る弾性波デバイスは、ＬｉＴａＯ_３結晶から成る圧電基板の厚み縦振動を利用する場合、大きいインピーダンス比を得るために、圧電基板は、オイラー角が（０°±５°、１０４°～１４０°、０°～１８０°）、またはこれと結晶学的に等価なオイラー角であることがさらに好ましい。また、厚みすべり振動によるスプリアスがない方位角は（０°±５°、１２６°～１３５°、０°～１８０°）、またはこれと結晶学的に等価なオイラー角であり、スプリアスのないフィルタが必要なときには、この方位角であることが好ましい。

本発明に係る弾性波デバイスは、ＬｉＮｂＯ_３結晶から成る圧電基板の厚みすべり振動を利用する場合、大きいインピーダンス比を得るために、圧電基板は、オイラー角が（０°±５°、６４°～９５°、０°～１８０°）、またはこれと結晶学的に等価なオイラー角であることがより好ましく、オイラー角が（０°±５°、６９°～９１°、０°～１８０°）、またはこれと結晶学的に等価なオイラー角であることがさらに好ましい。また、厚み縦振動によるスプリアスがない方位角は（０°±５°、７２°～８０°、０°～１８０°）、またはこれと結晶学的に等価なオイラー角であり、スプリアスのないフィルタが必要なときには、この方位角であることが好ましい。

本発明に係る弾性波デバイスは、ＬｉＮｂＯ_３結晶から成る圧電基板の厚み縦振動を利用する場合、大きいインピーダンス比を得るために、圧電基板は、オイラー角が（０°±５°、１１０°～１３７°、０°～１８０°）、またはこれと結晶学的に等価なオイラー角であることがより好ましく、オイラー角が（０°±５°、１２０°～１３３°、０°～１８０°）、またはこれと結晶学的に等価なオイラー角であることがさらに好ましい。また、厚みすべり振動によるスプリアスがない方位角は（０°±５°、１２２°～１２９°、０°～１８０°）、またはこれと結晶学的に等価なオイラー角であり、スプリアスのないフィルタが必要なときには、この方位角であることが好ましい。

本発明に係る弾性波デバイスは、大きいインピーダンス比を得るために、ＬｉＴａＯ_３結晶から成る圧電基板を利用する場合、音響多層膜は、各低音響インピーダンス膜および各高音響インピーダンス膜のうち、最も前記圧電基板および／または前記電極に近い少なくとも３層の各層の平均厚みが、バルク波の０．１２波長～０．２２波長であることが好ましい。また、ＬｉＮｂＯ_３結晶から成る圧電基板を利用する場合、音響多層膜は、各低音響インピーダンス膜および各高音響インピーダンス膜のうち、最も前記圧電基板および／または前記電極に近い少なくとも３層の各層の平均厚みが、バルク波の０．１１５波長～０．２１５波長であることが
好ましい。

本発明に係る弾性波デバイスは、圧電基板との間に音響多層膜を挟むよう、音響多層膜の圧電基板とは反対側に設けられた保持基板を有することが好ましい。保持基板は、圧電基板や電極、音響多層膜を支持可能であれば、いかなるものから成っていてもよく、例えば、Ｓｉ基板、水晶基板、サファイア基板、ガラス基板、石英基板、ゲルマニウム基板、アルミナ基板などから成っている。

ここで、オイラー角（φ、θ、ψ）は、右手系であり、圧電基板の切断面と、弾性波の伝搬方向とを表現するものである。すなわち、圧電基板を構成する結晶や、ＬＴまたはＬＮの結晶軸Ｘ、Ｙ、Ｚに対し、Ｚ軸を回転軸としてＸ軸を反時計廻りにφ回転し、Ｘ’軸を得る。次に、そのＸ’軸を回転軸としてＺ軸を反時計廻りにθ回転しＺ’軸を得る。このとき、Ｚ’軸を法線とし、Ｘ’軸を含む面を、圧電基板の切断面とする。また、Ｚ’軸を回転軸としてＸ’軸を反時計廻りにψ回転した方向を、弾性波の伝搬方向とする。また、これらの回転によりＹ軸が移動して得られる、Ｘ’軸およびＺ’軸と垂直な軸を、Ｙ′軸とする。

オイラー角をこのように定義することにより、例えば、４０°回転Ｙ板Ｘ方向伝搬は、オイラー角で（１８０°、１３０°、１８０°）と表され、４０°回転Ｙ板９０°Ｘ方向伝搬は、オイラー角で（１８０°、１３０°、２７０°）と表される。なお、圧電基板を所望のオイラー角で切り出す際には、オイラー角の各成分に対して、最大で±０．５°程度の誤差が発生する可能性がある。弾性波の特性に関しては、（φ、θ、ψ）のオイラー角のうち、φ、ψに関しては、±５°程度のずれによる特性差はほとんどない。また、オイラー角（０°、θ、０°）に対し、（０°、θ＋３６０°、０°）は、オイラー角で等価な面である。一方、（０°、θ＋１８０°、０°）は、（０°、θ、０°）とはオイラー角で等価な面ではないが、基板の表裏の関係にある。しかし、弾性波デバイスでは、表と裏でも同じ特性を示すため、ここでは、基板の表裏の関係の方位も、等価な面とみなす。このため、（０°、１３０°、０°）と（１８０°、１３０°、１８０°）とは等価な面、（０°、１３０°、９０°）と（１８０°、１３０°、２７０°）とは等価な面と、みなすことができる。

本発明によれば、３．５ＧＨｚ以上の高周波数帯で、良好な特性を得ることができると共に、十分な機械的強度を保つことができる弾性波デバイスを提供することができる。

（ａ）本発明の実施の形態の弾性波デバイスを示す斜視図、（ｂ） （ａ）の側面図、（ｃ） （ａ）の弾性波デバイスの、上部電極が２つの変形例を示す斜視図、（ｄ） （ｃ）の側面図、（ｅ） （ａ）の弾性波デバイスの、上部電極が３つの変形例を示す斜視図、（ｆ） （ｅ）の側面図、（ｇ） （ｅ）の等価回路である。 図１（ａ）および（ｂ）に示す弾性波デバイスの、圧電基板を（０°、１３０°、ψ）ＬＴ基板とし、音響多層膜の各層の平均厚さを、０．１９波長、０．０９５波長、０．０６５波長としたときの、厚み縦振動の周波数特性を示すグラフである。 図１（ａ）および（ｂ）に示す弾性波デバイスの、圧電基板を（０°、θ、ψ）ＬＴ基板とし、音響多層膜の各層の平均厚さを０．１９波長としたときの、厚みすべり振動（shear）と厚み縦振動（longitudinal）の、（ａ）帯域（Bandwidth）、（ｂ）インピーダンス比（Impedance ratio）のθ依存性を示すグラフである。 図１（ａ）および（ｂ）に示す弾性波デバイスの、圧電基板を（０°、７４°、ψ）ＬＴ基板としたときの、音響多層膜の各層の平均厚さと、厚みすべり振動の基本モードのインピーダンス比との関係を示すグラフである。 図１（ａ）および（ｂ）に示す弾性波デバイスの、圧電基板を（９０°、９０°、ψ）ＬＴ基板としたときの、音響多層膜の各層の平均厚さと、厚みすべり振動の基本モードのインピーダンス比との関係を示すグラフである。 図１（ａ）および（ｂ）に示す弾性波デバイスの、圧電基板を（０°、１３０°、ψ）ＬＴ基板としたときの、音響多層膜の各層の平均厚さと、厚み縦振動の基本モードのインピーダンス比との関係を示すグラフである。 図１（ａ）および（ｂ）に示す弾性波デバイスの、圧電基板を（０°、θ、ψ）ＬＮ基板とし、音響多層膜の各層の平均厚さを０．１９波長としたときの、厚みすべり振動（shear）と厚み縦振動（longitudinal）の、（ａ）帯域（Bandwidth）、（ｂ）インピーダンス比（Impedance ratio）のθ依存性を示すグラフである。 図１（ａ）および（ｂ）に示す弾性波デバイスの、圧電基板を（０°、７５°、ψ）ＬＮ基板としたときの、音響多層膜の各層の平均厚さと、厚みすべり振動の基本モードのインピーダンス比との関係を示すグラフである。 図１（ａ）および（ｂ）に示す弾性波デバイスの、圧電基板を（９０°、９０°、ψ）ＬＮ基板としたときの、音響多層膜の各層の平均厚さと、厚みすべり振動の基本モードのインピーダンス比との関係を示すグラフである。 図１（ａ）および（ｂ）に示す弾性波デバイスの、圧電基板を（０°、１２６°、ψ）ＬＮ基板としたときの、音響多層膜の各層の平均厚さと、厚み縦振動の基本モードのインピーダンス比との関係を示すグラフである。 図１（ａ）および（ｂ）に示す弾性波デバイスの、音響多層膜の各層の平均厚さを０．１９波長とし、圧電基板を、（０°、７４°、ψ）ＬＴ基板としたときの厚みすべり振動、（９０°、９０°、ψ）ＬＴ基板としたときの厚みすべり振動、（０°、１３０°、ψ）ＬＴ基板としたときの厚み縦振動、（０°、７５°、ψ）ＬＮ基板としたときの厚みすべり振動、（９０°、９０°、ψ）ＬＮ基板としたときの厚みすべり振動、（０°、１２６°、ψ）ＬＮ基板としたときの厚み縦振動の、音響多層膜の層数とインピーダンス比との関係を示すグラフである。

以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態について説明する。
図１乃至図１１は、本発明の実施の形態の弾性波デバイスを示している。
図１に示すように、弾性波デバイス１０は、バルク波の共振特性のうちの基本モードを利用するよう構成されており、圧電基板１１と電極１２と音響多層膜１３と保持基板１４とを有している。

圧電基板１１は、ＬｉＮｂＯ_３（ＬＮ）、ＬｉＴａＯ_３（ＬＴ）、Ｌｉ_２Ｂ_４Ｏ_７、またはランガサイトの単結晶から成っている。電極１２は、２つ以上から成り、それぞれ薄い板状を成している。各電極１２は、圧電基板１１の表面に沿って、それぞれ圧電基板１１の一方の表面または他方の表面に貼り付けられている。各電極１２は、圧電基板１１の表面全体を覆うよう設けられていてもよく、圧電基板１１の表面の一部を覆うよう設けられていてもよい。また、各電極１２は、平面形状がいかなる形状であってもよく、図１（ａ）に示すように円形であってもよく、図１（ｃ）、（ｅ）に示すように矩形状であってもよい。

また、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、電極１２は１対から成り、それぞれ圧電基板１１の一方の表面および他方の表面に設けられていてもよい。また、図１（ｃ）、（ｄ）に示すように、電極１２は３つから成り、２つの共振子が直列に接続された構造を成すよう、１つの電極１２が、共通電極として圧電基板１１の一方の表面を覆うよう設けられ、残りの２つの電極１２が、圧電基板１１の他方の表面に並べて設けられていてもよい。また、図１（ｅ）、（ｆ）に示すように、電極１２は４つから成り、３つの共振子が直列または並列に接続された構造を成すよう、１つの電極１２が、共通電極として圧電基板１１の一方の表面を覆うよう設けられ、残りの３つの電極１２が、圧電基板１１の他方の表面に並べて設けられていてもよい。また、それらの電極１２の個数がさらに多くてもよい。

図１に示すように、音響多層膜１３は、圧電基板１１の一方の表面に設けられた電極１２の、圧電基板１１とは反対側の面に形成されている。音響多層膜１３は、圧電基板１１の側からその反対側に向かって、低音響インピーダンス膜１３ａと高音響インピーダンス膜１３ｂとが交互に連続して３層以上２０層以下で積層されている。図１に示す具体的な一例では、最も圧電基板１１に近い層が低音響インピーダンス膜１３ａであり、低音響インピーダンス膜１３ａと高音響インピーダンス膜１３ｂとが交互に連続して６層積層されている。音響多層膜１３は、各低音響インピーダンス膜１３ａおよび各高音響インピーダンス膜１３ｂのうち、少なくとも３層の厚みが、バルク波の０．０９波長～０．２３９波長である。

各低音響インピーダンス膜１３ａおよび各高音響インピーダンス膜１３ｂは、バルク波の縦波（縦振動）および横波（すべり振動）のいずれを利用する場合にも、表１または表２に示す材料の少なくとも１つを含む膜、または、これらのうちの少なくとも１つを含む合金、化合物、ホウ化物、臭化物、フッ化物、塩化物、硫化物、酸化膜、窒化膜、炭化膜、ヨウ化膜、もしくはこれらを含む化合物から成っている。なお、表１中のＺｌは、バルク波の縦波の音響インピーダンス、ｃ３３は弾性スティッフネス定数（結晶構造によっては、Ｃ１１＝Ｃ３３である）、表２中のＺｓは、バルク波の横波の音響インピーダンス、ｃ４４は弾性スティッフネス定数である。また、表１および表２中のＳｉ_ｘＮ_ｙの、ｘおよびｙは正の実数である。

各低音響インピーダンス膜１３ａは、隣り合う高音響インピーダンス膜１３ｂよりも、音響インピーダンスが小さいものから成っている。各低音響インピーダンス膜１３ａは、同じものから成っていてもよいが、異なるものから成っていてもよい。また、各高音響インピーダンス膜１３ｂも、同じものから成っていてもよいが、異なるものから成っていてもよい。また、音響多層膜１３は、表１および表２の材料に限らず、［（各高音響インピーダンス膜１３ｂの音響インピーダンス）／（各低音響インピーダンス膜１３ａの音響インピーダンス）］の値の平均値が１．５以上の条件を満足していればよい。この平均値は、大きいほど良いが、表１および表２に示す材料では、最大で１０．２であるため、その平均値は１．５～１０．２であることが好ましい。図１に示す具体的な一例では、各低音響インピーダンス膜１３ａはＡｌ膜、各高音響インピーダンス膜１３ｂはＷ膜から成っている。このときの、［（各高音響インピーダンス膜１３ｂの音響インピーダンス）／（各低音響インピーダンス膜１３ａの音響インピーダンス）］の値は６．６２である。

保持基板１４は、圧電基板１１との間に音響多層膜１３を挟むよう、音響多層膜１３の圧電基板１１とは反対側の面に貼り付けられている。保持基板１４は、圧電基板１１や電極１２、音響多層膜１３を支持するよう設けられている。図１に示す具体的な一例では、保持基板１４は、Ｓｉ基板から成っているが、その他にも、水晶基板やサファイア基板、ガラス基板、石英基板、ゲルマニウム基板、アルミナ基板などから成っていてもよい。

弾性波デバイス１０は、図１（ａ）および（ｂ）に示すように、電極１２が１対から成るものであってもよい。また、図１（ｃ）および（ｄ）に示すように、圧電基板１１の他方の表面、すなわち音響多層膜１３とは反対側の面に、電極（上部電極）１２が２つ、圧電基板１１の一方の表面に、電極（下部電極）１２が１つ設けられた、２つの共振子が直列に接続された構造を成していてもよい。この場合、上部電極１２を入出力電極、下部電極１２をアース共通電極とすることにより、多重モードフィルタを構成可能である。

また、弾性波デバイス１０は、図１（ｅ）、（ｆ）に示すように、上部電極１２が３つ、下部電極１２が１つ設けられ、それらの電極１２が接続された構造を成していてもよい。この場合、３つの上部電極１２を、それぞれフィルタの入力電極、出力電極、アース共通電極とし、下部電極１２をその３つの共振子を接続する共通電極とすることにより、それぞれ図１（ｇ）の等価回路で示すＴ型ラダーフィルタを構成可能である。また、上部電極１２、下部電極１２がそれぞれ、４個以上、２個以上あってもよい。この場合、さらに段数の多いラダーフィルタを構成可能である。なお、図１に示す弾性波デバイス１０は、圧電基板１１の厚みすべり振動、または、圧電基板１１の厚み縦振動を利用することができる。

次に、作用について説明する。
弾性波デバイス１０は、低音響インピーダンス膜１３ａと高音響インピーダンス膜１３ｂとが交互に連続して積層された音響多層膜１３の、各低音響インピーダンス膜１３ａおよび各高音響インピーダンス膜１３ｂのうち、少なくとも３層の厚みを、バルク波の０．０９波長～０．２３９波長にすることにより、基本モード（０次）を励振したとき、３．５ＧＨｚ以上の高周波数帯で、大きいインピーダンス比を得ることができる。これにより、減衰特性が急峻で低挿入損失であるという良好な特性を得ることができる。また、圧電基板１１の上下に空洞を必要としないため、３．５ＧＨｚ以上の高周波数帯でも、十分な機械的強度を保つことができる。

［圧電基板がＬＴ基板のとき］
図１（ａ）および（ｂ）に示す弾性波デバイス１０について、ＬＴ基板の圧電基板１１を用いて、音響多層膜１３の各層の平均厚さを変えたときの、厚み縦振動の基本モードの周波数特性およびインピーダンス比を求めた。圧電基板１１を、厚み０．７μｍの（０°、１３０°、ψ）ＬＴ基板とした。圧電基板１１の他方の表面、すなわち音響多層膜１３とは反対側の面に設けられた電極１２（以下では、「上部電極」という）を、Ａｌ電極（厚み５０ｎｍ）とした。また、圧電基板１１と音響多層膜１３との間の電極１２（以下では、「下部電極」という）も、Ａｌ電極（厚み５０ｎｍ）とした。音響多層膜１３を、Ａｌ膜の低音響インピーダンス膜１３ａとＷ膜の高音響インピーダンス膜１３ｂとを６層積層したものとし、保持基板１４をＳｉ基板とした。

なお、電極１２は、質量負荷による周波数の低下を抑えるため、低密度で、５０ｎｍと薄いＡｌ電極を上部電極１２に用いている。また、以下では、オイラー角（φ、θ、ψ）を、単に（φ、θ、ψ）で表す。

音響多層膜１３の各層の平均厚さを、０．１９波長（０．１９λ）、０．０９５波長（０．０９５λ）、０．０６５波長（０．０６５λ）としたときの周波数特性を、図２に示す。図２に示すように、音響多層膜１３の各層の平均厚さが０．１９波長のとき、４．６５ＧＨｚの周波数で８４ｄＢのインピーダンス比が得られることが確認された。ＡｌＮ膜を用いた５ＧＨｚのキャビティを持つ、従来のＦＢＡＲのインピーダンス比（５０ｄＢ以下）に比べ、非常に大きなインピーダンス比が得られることがわかる。また、図２に示すように、音響多層膜１３の各層の平均厚さが０．０９５波長のとき、５．５ＧＨｚの周波数で６３ｄＢのインピーダンス比が得られることが確認された。しかし、音響多層膜１３の各層の平均厚さが０．０６５波長のときには、５．９ＧＨｚの周波数で２３ｄＢのインピーダンス比しか得られないことが確認された。このように、音響多層膜１３の各層の平均厚さによって、得られるインピーダンス比が大きく異なることがわかる。

次に、圧電基板１１を（０°、θ、ψ）ＬＴ基板とし、図２に示す結果から、音響多層膜１３の各層の平均厚さを０．１９波長にしたときの、基本モードの厚みすべり振動（shear）と厚み縦振動（longitudinal）の、帯域（Bandwidth）およびインピーダンス比（Impedance ratio）のθ依存性を求め、それぞれ図３（ａ）および（ｂ）に示す。

図３（ｂ）に示すように、ＬＴ基板を用いた厚みすべり振動では、θ＝５９°～９７°で８０ｄＢ以上、θ＝６２°～９４°で８５ｄＢ以上、θ＝６８°～９０°で９０ｄＢ以上のインピーダンス比が得られることが確認された。また、厚み縦振動によるスプリアスが少ない方位角は、θ＝７０°～７９°であることが確認された。ＬＴ基板を用いた厚み縦振動では、θ＝９４°～１４５°で７０ｄＢ以上、θ＝９７°～１４３°で７５ｄＢ以上、θ＝１０４°～１４０°で８０ｄＢ以上のインピーダンス比が得られることが確認された。また、厚みすべり振動によるスプリアスが少ない方位角は、θ＝１２６°～１３５°であることが確認された。

［ＬＴ基板の厚みすべり振動］
図１（ａ）および（ｂ）に示す弾性波デバイス１０について、ＬＴ基板の圧電基板１１を用いて、厚みすべり振動の基本モードのインピーダンス比を求めた。図３（ｂ）に示す結果から、圧電基板１１を（０°、７４°、ψ）ＬＴ基板（厚み０．７μｍ）とし、上部電極１２および下部電極１２をＡｌ電極（厚み５０ｎｍ）とし、音響多層膜１３を、Ａｌ膜の低音響インピーダンス膜１３ａとＷ膜の高音響インピーダンス膜１３ｂとを交互に６層積層したものとし、保持基板１４をＳｉ基板とした。

音響多層膜１３の各層の平均厚さと、厚みすべり振動の基本モードのインピーダンス比との関係を求め、図４に示す。図４に示すように、音響多層膜１３の各層の平均厚さが０．０８８波長～０．２４３波長のとき７５ｄＢ以上、０．０９５波長～０．２３８波長のとき８０ｄＢ以上、０．１０５波長～０．２３１波長のとき８５ｄＢ以上、０．１２波長～０．２１７波長のとき９０ｄＢ以上のインピーダンス比が得られることが確認された。

次に、圧電基板１１を（９０°、９０°、ψ）ＬＴ基板（厚み０．７μｍ）としたときの、音響多層膜１３の各層の平均厚さと、厚みすべり振動の基本モードのインピーダンス比との関係を求め、図５に示す。図５に示すように、音響多層膜１３の各層の平均厚さが０．１０波長～０．２４３波長のとき８０ｄＢ以上、０．１１波長～０．２３９波長のとき８５ｄＢ以上、０．１２波長～０．２３７波長のとき９０ｄＢ以上、０．１３５波長～０．２２波長のとき９５ｄＢ以上のインピーダンス比が得られることが確認された。

［ＬＴ基板の厚み縦振動］
図１（ａ）および（ｂ）に示す弾性波デバイス１０について、ＬＴ基板の圧電基板１１を用いて、厚み縦振動の基本モードのインピーダンス比を求めた。図３（ｂ）に示す結果から、圧電基板１１を（０°、１３０°、ψ）ＬＴ基板（厚み０．７μｍ）とし、上部電極１２および下部電極１２をＡｌ電極（厚み５０ｎｍ）とし、音響多層膜１３を、Ａｌ膜の低音響インピーダンス膜１３ａとＷ膜の高音響インピーダンス膜１３ｂとを交互に６層積層したものとし、保持基板１４をＳｉ基板とした。

音響多層膜１３の各層の平均厚さと、厚み縦振動の基本モードのインピーダンス比との関係を求め、図６に示す。図６に示すように、音響多層膜１３の各層の平均厚さが０．１０２波長～０．２４３波長で７０ｄＢ以上、０．１１波長～０．２３７波長のとき７５ｄＢ以上、０．１２３波長～０．２２波長のとき８０ｄＢ以上のインピーダンスが得られることが確認された。

［圧電基板がＬＮ基板のとき］
図１（ａ）および（ｂ）に示す弾性波デバイス１０について、圧電基板１１を（０°、θ、ψ）ＬＮ基板（厚み０．７μｍ）として、基本モードの厚みすべり振動（shear）と厚み縦振動（longitudinal）の、帯域（Bandwidth）およびインピーダンス比（Impedance ratio）θ依存性を求め、それぞれ図７（ａ）および（ｂ）に示す。ここで、上部電極１２および下部電極１２をＡｌ電極（厚み５０ｎｍ）とし、音響多層膜１３を、Ａｌ膜の低音響インピーダンス膜１３ａとＷ膜の高音響インピーダンス膜１３ｂとを交互に６層積層したものとし、保持基板１４をＳｉ基板とした。また、音響多層膜１３の各層の平均厚さを、０．１９波長とした。

図７（ｂ）に示すように、ＬＮ基板を用いた厚みすべり振動では、θ＝６２°～９９°で７５ｄＢ以上、θ＝６４°～９５°で８０ｄＢ以上、θ＝６９°～９１°で８５ｄＢ以上のインピーダンス比が得られることが確認された。また、厚み縦振動によるスプリアスが少ない方位角は、θ＝７２°～８０°であることが確認された。ＬＮ基板を用いた厚み縦振動では、θ＝１０４°～１４０°で７０ｄＢ以上、θ＝１１０°～１３７°で７５ｄＢ以上、θ＝１２０°～１３３°で８０ｄＢ以上が得られることが確認された。また、厚みすべり振動によるスプリアスが少ない方位角は、θ＝１２２°～１２９°であることが確認された。

［ＬＮ基板の厚みすべり振動］
図１（ａ）および（ｂ）に示す弾性波デバイス１０について、ＬＮ基板の圧電基板１１を用いて、厚みすべり振動の基本モードのインピーダンス比を求めた。図７（ｂ）に示す結果から、圧電基板１１を（０°、７５°、ψ）のＬＮ基板（厚み０．７μｍ）とし、上部電極１２および下部電極１２をＡｌ電極（厚み５０ｎｍ）とし、音響多層膜１３を、Ａｌ膜の低音響インピーダンス膜１３ａとＷ膜の高音響インピーダンス膜１３ｂとを交互に６層積層したものとし、保持基板１４をＳｉ基板とした。

音響多層膜１３の各層の平均厚さと、厚みすべり振動の基本モードのインピーダンス比との関係を求め、図８に示す。図８に示すように、音響多層膜１３の各層の平均厚さが０．０８２波長～０．２４５波長で７０ｄＢ以上、０．０９波長～０．２３９波長で７５ｄＢ以上、０．１０波長～０．２３波長で８０ｄＢ以上、０．１１５波長～０．２１５波長で８５ｄＢ以上、０．１４波長～０．１９２波長で９０ｄＢ以上のインピーダンス比が得られることが確認された。

次に、圧電基板１１を（９０°、９０°、ψ）ＬＮ基板（厚み０．７μｍ）としたときの、音響多層膜１３の各層の平均厚さと、厚みすべり振動の基本モードのインピーダンス比との関係を求め、図９に示す。図９に示すように、音響多層膜１３の各層の平均厚さが０．０９５波長～０．２４５波長で７０ｄＢ以上、０．１０波長～０．２３９波長で７５ｄＢ以上、０．１０７波長～０．２３２波長で８０ｄＢ以上、０．１１５波長～０．２２３波長で８５ｄＢ以上、０．１３５波長～０．２０波長で９０ｄＢ以上のインピーダンス比が得られることが確認された。

［ＬＮ基板の厚み縦振動］
図１（ａ）および（ｂ）に示す弾性波デバイス１０について、ＬＮ基板の圧電基板１１を用いて、厚み縦振動の基本モードのインピーダンス比を求めた。図７（ｂ）に示す結果から、圧電基板１１を（０°、１２６°、ψ）ＬＮ基板（厚み０．７μｍ）とし、上部電極１２および下部電極１２をＡｌ電極（厚み５０ｎｍ）とし、音響多層膜１３を、Ａｌ膜の低音響インピーダンス膜１３ａとＷ膜の高音響インピーダンス膜１３ｂとを交互に６層積層したものとし、保持基板１４をＳｉ基板とした。

音響多層膜１３の各層の平均厚さと、厚み縦振動の基本モードのインピーダンス比との関係を求め、図１０に示す。図１０に示すように、音響多層膜１３の各層の平均厚さが０．１１波長～０．２３９波長で７０ｄＢ以上、０．１２５波長～０．２３波長で７５ｄＢ以上、０．１５波長～０．２１５波長で８０ｄＢ以上のインピーダンス比が得られることが確認された。

［音響多層膜の層数について］
図１（ａ）および（ｂ）に示す弾性波デバイス１０について、音響多層膜１３の各層の平均厚さを０．１９波長にしたときの、音響多層膜１３の層数とインピーダンス比との関係を求めた。ここで、上部電極１２および下部電極１２をＡｌ電極（厚み５０ｎｍ）とし、音響多層膜１３を、Ａｌ膜の低音響インピーダンス膜１３ａとＷ膜の高音響インピーダンス膜１３ｂとを交互に積層したものとし、保持基板１４をＳｉ基板とした。また、圧電基板１１の厚みは、０．７μｍとした。

圧電基板１１を、図３（ｂ）に示す結果から、（０°、７４°、ψ）ＬＴ基板としたときの厚みすべり振動（図４参照）、（９０°、９０°、ψ）ＬＴ基板としたときの厚みすべり振動（図５参照）、図３（ｂ）に示す結果から、（０°、１３０°、ψ）ＬＴ基板としたときの厚み縦振動（図６参照）、図７（ｂ）に示す結果から、（０°、７５°、ψ）ＬＮ基板としたときの厚みすべり振動（図８参照）、（９０°、９０°、ψ）ＬＮ基板としたときの厚みすべり振動（図９参照）、図７（ｂ）に示す結果から、（０°、１２６°、ψ）ＬＮ基板としたときの厚み縦振動（図１０参照）、の６種類の振動について、音響多層膜１３の層数とインピーダンス比との関係を求めた。その結果を、図１１に示す。

図１１に示すように、例えば、（９０°、９０°、ψ）ＬＴ基板の厚みすべり振動の場合、音響多層膜１３が２層のときには、５６ｄＢのインピーダンス比しか得られないが、３層のときには９１ｄＢ、４層～２０層のときには９８ｄＢ以上のインピーダンス比が得られることが確認された。また、他の５種類の圧電基板１１の振動でも、３層のときに大きなインピーダンス比が得られ、４層以上になると、より大きなインピーダンス比が得られることが確認された。なお、音響多層膜１３が２０層を超えると、圧電基板１１に大きな反りが生じたり、割れたりするなど、製造上問題があるため、音響多層膜１３の層数は２０層以下であることが好ましい。また、ここでは、下部電極１２のＡｌ電極の厚みと、１層目の低音響インピーダンス膜１３ａのＡｌ膜の厚みとを区別しているが、その両者が同じ材料の場合、両者を合計した膜厚を低音響インピーダンス膜１３ａの厚みとしてもよい。

また、例えば、音響多層膜１３の１層目から４層目までの各層の厚さが、それぞれ０．１６波長であって、５層目および６層目の厚さがそれぞれ１波長のとき、これら６層での各層の平均厚さは０．４４波長になる。しかし、実際には、１層目から４層目までの各層の厚さが、それぞれ０．１６波長であるため、図１１に示す結果から、高インピ－ダンスを有する弾性波デバイス１０を実現することができる。このように、音響多層膜１３の各層の平均厚さを求める際には、圧電基板１１の側から、３層目または４層目までの平均厚さ、あるいは、音響多層膜１３の中の任意の連続した３層または４層の平均厚さで計算してもよい。

また、音響多層膜１３の各層間の接着強度を強くするために、中間層として、薄いＴｉ電極層やＣｒ電極層が１０ｎｍ程度の層厚で成膜されることがある。例えば、１層目Ｔｉ電極（０．００５波長）、２層目Ａｌ電極（０．０２５波長）、３層目Ｔｉ電極（０．００５波長）、４層目低音響インピーダンス膜１３ａ（０．１６波長）、５層目Ｔｉ電極（０．００５波長）、６層目高音響インピーダンス膜１３ｂ（０．１６波長）、７層目Ｔｉ電極（０．００５波長）、８層目低音響インピーダンス膜１３ａ（０．１６波長）、９層目Ｔｉ電極（０．００５波長）、１０層目高音響インピーダンス膜１３ｂ（０．１６波長）のような構造である（各層の括弧内は層厚）。この場合、Ａｌ電極を除く３層目から１０層目までの各層の平均厚さは、０．０８２５波長になるが、中間層を除く、４、６、８、１０層の各層の平均厚さは、０．１６波長であるため、図１１に示す結果から、高インピ－ダンスを有する共振子を実現することができる。このように、音響多層膜１３の各層の平均厚さを求める際には、接着強度を確保するための中間層を除いて、任意の３層または４層の平均厚さで計算してもよい。

なお、１層目Ｔｉ電極（０．００５波長）、２層目Ａｌ電極（０．０２５波長）、３層目低音響インピーダンス膜１３ａ（０．１６波長）、４層目高音響インピーダンス膜１３ｂ（０．１６波長）、５層目低音響インピーダンス膜１３ａ（０．１６波長）、６層目高音響インピーダンス膜１３ｂ（０．１６波長）のような場合（各層の括弧内は層厚）、２層目のＡｌ電極も低音響インピーダンス膜１３ａとして機能するため、３層目の低音響インピーダンス膜１３ａと合計した厚みとして取り扱うこともできる。

１０ 弾性波デバイス
１１ 圧電基板
１２ 電極
１３ 音響多層膜
１３ａ 低音響インピーダンス膜
１３ｂ 高音響インピーダンス膜
１４ 保持基板

Claims (8)

1. 圧電基板と、
   前記圧電基板に接するよう設けられた電極と、
   前記圧電基板および／または前記電極に接するよう設けられた音響多層膜とを有し、
   バルク波の共振特性のうちの基本モードを利用するよう構成されており、
   前記音響多層膜は、低音響インピーダンス膜と高音響インピーダンス膜とが交互に連続して３層以上２０層以下で積層されており、各低音響インピーダンス膜および各高音響インピーダンス膜のうち、最も前記圧電基板および／または前記電極に近い、少なくとも３層の各層の平均厚みが、前記バルク波の０．０９波長～０．２３９波長であり、
   前記圧電基板は、
   ＬｉＴａＯ _３ 結晶から成り、オイラー角が（０°±５°、５９°～９７°、０°～１８０°）および（９０°±５°、９０°±５°、０°～１８０°）のいずれか一方、もしくは、これらのいずれか一方と結晶学的に等価なオイラー角であり、前記圧電基板の厚みすべり振動を利用するよう構成されている、
   または、
   ＬｉＴａＯ _３ 結晶から成り、オイラー角が（０°±５°、９４°～１４５°、０°～１８０°）、もしくはこれと結晶学的に等価なオイラー角であり、前記圧電基板の厚み縦振動を利用するよう構成されている、
   ことを特徴とする弾性波デバイス。
2. 前記音響多層膜の各低音響インピーダンス膜および／または各高音響インピーダンス膜は、Ｍｇ合金、ＳｉＯ_２、Ａｌ、Ｙ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｔｉ、ＺｎＯ、ＳｉｘＮｙ（ここで、ｘおよびｙは正の実数）、ＡｌＮ、ＺｒＯ_２、ＳｉＣ、Ａｌ_２Ｏ_３、Ａｇ、Ｈｆ、ＴｉＯ_２、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｕ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｐｔ、Ｗ、およびＣｕのうちの少なくとも１つを含む膜、または、これらのうちの少なくとも１つを含む合金、化合物、ホウ化物、臭化物、フッ化物、塩化物、硫化物、酸化膜、窒化膜、炭化膜、ヨウ化膜、もしくはこれらを含む化合物から成ることを特徴とする請求項１記載の弾性波デバイス。
3. 前記音響多層膜は、［（各高音響インピーダンス膜の音響インピーダンス）／（各低音響インピーダンス膜の音響インピーダンス）］の値の平均値が、１．５～１０．２であることを特徴とする請求項１または２記載の弾性波デバイス。
4. 前記音響多層膜は、各低音響インピーダンス膜および各高音響インピーダンス膜のうち、最も前記圧電基板および／または前記電極に近い、少なくとも３層の各層の平均厚みが、前記バルク波の０．１２波長～０．２２波長であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の弾性波デバイス。
5. 圧電基板と、
   前記圧電基板に接するよう設けられた電極と、
   前記圧電基板および／または前記電極に接するよう設けられた音響多層膜とを有し、
   バルク波の共振特性のうちの基本モードを利用するよう構成されており、
   前記音響多層膜は、低音響インピーダンス膜と高音響インピーダンス膜とが交互に連続して３層以上２０層以下で積層されており、各低音響インピーダンス膜および各高音響インピーダンス膜のうち、最も前記圧電基板および／または前記電極に近い、少なくとも３層の各層の平均厚みが、前記バルク波の０．０９波長～０．２３９波長であり、
   前記圧電基板は、
   ＬｉＮｂＯ _３ 結晶から成り、オイラー角が（０°±５°、６２°～９９°、０°～１８０°）および（９０°±５°、９０°±５°、０°～１８０°）のいずれか一方、もしくは、これらのいずれか一方と結晶学的に等価なオイラー角であり、前記圧電基板の厚みすべり振動を利用するよう構成されている、
   または、
   ＬｉＮｂＯ _３ 結晶から成り、オイラー角が（０°±５°、１０４°～１４０°、０°～１８０°）、もしくはこれと結晶学的に等価なオイラー角であり、前記圧電基板の厚み縦振動を利用するよう構成されている、
   ことを特徴とする弾性波デバイス。
6. 前記音響多層膜の各低音響インピーダンス膜および／または各高音響インピーダンス膜は、Ｍｇ合金、ＳｉＯ _２ 、Ａｌ、Ｙ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｔｉ、ＺｎＯ、ＳｉｘＮｙ（ここで、ｘおよびｙは正の実数）、ＡｌＮ、ＺｒＯ _２ 、ＳｉＣ、Ａｌ _２ Ｏ _３ 、Ａｇ、Ｈｆ、ＴｉＯ _２ 、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｕ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｐｔ、Ｗ、およびＣｕのうちの少なくとも１つを含む膜、または、これらのうちの少なくとも１つを含む合金、化合物、ホウ化物、臭化物、フッ化物、塩化物、硫化物、酸化膜、窒化膜、炭化膜、ヨウ化膜、もしくはこれらを含む化合物から成ることを特徴とする請求項５記載の弾性波デバイス。
7. 前記音響多層膜は、［（各高音響インピーダンス膜の音響インピーダンス）／（各低音響インピーダンス膜の音響インピーダンス）］の値の平均値が、１．５～１０．２であることを特徴とする請求項５または６記載の弾性波デバイス。
8. 前記音響多層膜は、各低音響インピーダンス膜および各高音響インピーダンス膜のうち、最も前記圧電基板および／または前記電極に近い、少なくとも３層の各層の平均厚みが、前記バルク波の０．１１５波長～０．２１５波長であることを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に記載の弾性波デバイス。