JPWO2012102131A1 - 弾性波素子およびそれを用いた弾性波装置 - Google Patents

Abstract

ＳＡＷ素子１は、基板３と、基板３の上面３ａに配置された電極指１３ｂと、電極指１３ｂの上面に配置された質量付加膜９とを有する。質量付加膜９は、電極指１３ｂが伸びている方向に直交する方向における断面を見たときに、該断面における幅が上辺で最も小さくなっている。このような形状からなる質量付加膜９を電極指１３ｂの上面に配置したことによって、電気機械結合係数を高くすることができる。

Description

本発明は、弾性表面波（ＳＡＷ：Surface Acoustic Wave）素子等の弾性波素子およびそれを用いた弾性波装置に関する。

圧電基板と、圧電基板の主面上に設けられたＩＤＴ（InterDigital Transducer）電極（励振電極）とを有する弾性波素子が知られている（例えば特許文献１または２）。ＩＤＴ電極は、弾性波の進行方向に直交する方向に延びる複数の電極指を有する。そして、弾性波素子は、圧電効果を利用して、電気信号の弾性波への変換および弾性波の電気信号への変換を行う。

なお、特許文献１および２の技術では、ＳｉＯ_２からなる保護層（ＳｉＯ_２膜）がＩＤＴ電極の上から圧電基板の主面に被せられている。保護層は、ＩＤＴ電極の腐食抑制、ＩＤＴ電極の特性の温度変化の補償等に寄与している。また、特許文献１および２では、ＩＤＴ電極と保護層との密着性を向上させるために、これらの間に密着層を形成することを提案している（特許文献１の段落００１１、特許文献２の段落０１０７）。特許文献１および２において、密着層は、ＳＡＷの伝搬に影響を及ぼさないように薄く形成されている。具体的には、密着層は、５０〜１００Å（特許文献１の段落０００９）もしくはＳＡＷの波長の１％以下（特許文献２の段落０１０８）とされている。

弾性波素子においては、電気機械結合係数の向上が望まれることがある。例えば、電気機械結合係数を大きくすることにより、高帯域フィルタを実現することができる。

従って、電気機械結合係数を高くすることが可能な弾性波素子および弾性波装置が提供されることが望ましい。

特開平８−２０４４９３号公報 特開２００４−１１２７４８号公報

本発明の一態様に係る弾性波素子は、圧電基板と、該圧電基板の上面に配置された電極指と、該電極指の上面に配置された質量付加膜と、を備え、前記質量付加膜は、前記電極指が伸びている方向に直交する方向における断面を見たときに、該断面における幅が上辺で最も小さい。

本発明の一態様に係る弾性波装置は、上記の弾性波素子と、該弾性波素子が取り付けられた回路基板と、を備える。

上記の構成によれば、電極指の上面に質量付加膜を配置し、該質量付加膜を、電極指が伸びている方向に直交する方向における断面を見たときに、該断面における幅が上辺で最も小さいことによって、電気機械結合係数を高くすることができる。

図１（ａ）は本発明の実施形態に係るＳＡＷ素子の平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＩｂ−Ｉｂ線における断面図である。 図２（ａ）〜図２（ｅ）はＳＡＷ素子の製造方法を説明する、図１（ｂ）に対応する断面図である。 図３（ａ）及び図３（ｂ）は、質量付加膜を台形に形成する方法の例を説明する断面図である。 図４（ａ）及び図４（ｂ）は、質量付加膜を台形に形成する方法の他の例を説明する断面図である。 図５（ａ）〜図５（ｃ）は比較例および実施形態のＳＡＷ素子の作用を説明する図である。 図６（ａ）及び図６（ｂ）は他の比較例および実施形態のＳＡＷ素子の作用を説明する図である。 図７（ａ）及び図７（ｂ）は実施形態のＳＡＷ素子の作用を説明する計算結果例を示す図である。 図８（ａ）〜図８（ｆ）は、ＳＡＷ素子の変形例を示す断面図である。 図９（ａ）および図９（ｂ）は電極指１本当たりの反射係数Γ_１および電気機械結合係数Ｋ^２を示すグラフである。 図１０（ａ）および図１０（ｂ）は電極指１本当たりの反射係数Γ_１および電気機械結合係数Ｋ^２を示す他のグラフである。 電極指１本当たりの反射係数Γ_１を示す他のグラフである。 図１２（ａ）および図１２（ｂ）は質量付加膜の厚みの好ましい範囲の下限の求め方を説明する図である。 質量付加膜の厚みの好ましい範囲の例の下限を示すグラフである。 質量付加膜の厚みの好ましい範囲の例を示すグラフである。 本発明の実施形態に係るＳＡＷ装置を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態に係るＳＡＷ素子およびＳＡＷ装置について、図面を参照して説明する。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。

（ＳＡＷ素子の構成および製造方法）
図１（ａ）は本発明の実施形態に係るＳＡＷ素子１の平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＩｂ−Ｉｂ線における断面図である。なお、ＳＡＷ素子１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（図１（ａ）の紙面手前側、図１（ｂ）の紙面上方）を上方として、上面、下面等の用語を用いるものとする。

ＳＡＷ素子１は、基板３と、基板３の上面３ａに設けられたＩＤＴ電極５および反射器７と、ＩＤＴ電極５および反射器７上に設けられた質量付加膜９（図１（ｂ））と、上面３ａを質量付加膜９の上から覆う保護層１１（図１（ｂ））とを有している。なお、ＳＡＷ素子１は、この他にも、ＩＤＴ電極５に信号の入出力を行うための配線等を有していてもよい。

基板３は、圧電基板によって構成されている。具体的には、例えば、基板３は、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ_３）単結晶，ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３）単結晶等の圧電性を有する単結晶の基板によって構成されている。より好適には、基板３は、１２８°±１０°Ｙ−ＸカットのＬｉＮｂＯ_３基板によって構成されている。基板３の平面形状および各種寸法は適宜に設定されてよい。一例として、基板３の厚み（ｚ方向）は、０．２ｍｍ〜０．５ｍｍである。

ＩＤＴ電極５は、一対の櫛歯状電極１３を有している。各櫛歯状電極１３は、ＳＡＷの伝搬方向（ｘ方向）に延びるバスバー１３ａ（図１（ａ））と、バスバー１３ａから上記伝搬方向に直交する方向（ｙ方向）に伸びる複数の電極指１３ｂとを有している。２つの櫛歯状電極１３同士は、互いに噛み合うように（電極指１３ｂが互いに交差するように）設けられている。

なお、図１（ａ）等は模式図であり、実際には、これよりも多数の電極指を有する複数対の櫛歯状電極が設けられてよい。また、複数のＩＤＴ電極５が直列接続や並列接続等の方式で接続されたラダー型ＳＡＷフィルタが構成されてもよいし、複数のＩＤＴ電極５をＸ方向に沿って配置した２重モードＳＡＷ共振器フィルタ等が構成されてよい。また、複数の電極指の長さを異ならせることによって、アポタイズによる重み付けを行ってもよい。

ＩＤＴ電極５は、例えば、Ａｌを主成分とする材料（Ａｌ合金を含む）によって形成されている。Ａｌ合金は、例えば、Ａｌ−Ｃｕ合金である。なお、「Ａｌを主成分とする」とは、基本的にはＡｌを材料とするものであるが、ＳＡＷ装置１の製造過程等において自然に混入しうるＡｌ以外の不純物等が混ざった材料も含む。以下、主成分との表現を用いた場合も同様の意味である。また、ＩＤＴ電極５は、複数の金属層から構成されてもよい。ＩＤＴ電極５の各種寸法は、ＳＡＷ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５の厚みｅ（図１（ｂ））は、１００ｎｍ〜３００ｎｍである。

なお、ＩＤＴ電極５は、基板３の上面３ａに直接配置されていてもよいし、別の部材を介して基板３の上面３ａに配置されていてもよい。別の部材は、例えば、Ｔｉ、Ｃｒ、あるいはこれらの合金等である。このようにＩＤＴ電極５を別の部材を介して基板３の上面３ａに配置する場合は、別の部材の厚みはＩＤＴ電極５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５の厚みの５％の厚み）に設定される。

複数の電極指１３ｂは、そのピッチ（繰り返し間隔）ｐ（図１（ｂ））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。波長λ（２ｐ）は、例えば、１．５μｍ〜６μｍである。各電極指１３ｂの幅ｗ１（図１（ｂ））は、ＳＡＷ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、例えば、ピッチｐに対して０．４ｐ〜０．６ｐである。

反射器７は、ＩＤＴ電極５の電極指１３ｂのピッチｐと概ね同等のピッチの格子状に形成されている。反射器７は、例えば、ＩＤＴ電極５と同一の材料によって形成されるとともに、ＩＤＴ電極５と同等の厚みに形成されている。

質量付加膜９は、ＩＤＴ電極５および反射器７の電気特性を向上させるためのものである。質量付加膜９は、例えば、ＩＤＴ電極５および反射器７の上面の全面に亘って設けられている。質量付加膜９を構成する材料は、例えば、ＩＤＴ電極５および反射器７を構成する材料（ＡｌまたはＡｌ合金等）に比較して弾性波の伝搬速度が遅くなる材料、あるいはＩＤＴ電極５および反射器７を構成する材料（ＡｌまたはＡｌ合金等）、および保護層１１を構成する材料（後述）に比較して音響インピーダンスが異なる材料のうち、少なくとも一方の条件を満たす材料を主成分とする材料によって構成されている。音響インピーダンスの相違は、ある程度以上であることが好ましく、例えば、１５ＭＲａｙｌ以上、より好ましくは２０ＭＲａｙｌ以上であることが好ましい。質量付加膜９の好適な材料および質量付加膜９の好適な厚みｔ（図１（ｂ））については後述する。

質量付加膜９は、電極指１３ｂの長手方向（ｙ方向）に直交する方向における断面を見たときに、該断面における幅が上辺で最も小さくなるように形成されている。そして、この断面における幅は、下辺では上辺よりも大きくなっている。換言すれば、質量付加膜９は、ｙ方向に見て、上面側部分が下面側部分よりも狭く形成されている。ＳＡＷ素子１において質量付加膜９の断面形状は台形状になっている。質量付加膜９の台形の下底の長さは、例えば、電極指１３ｂの幅ｗ１と同等である。台形の上底の長さ（幅ｗ２）の好ましい範囲については後述する。

保護層１１は、例えば、基板３の上面３ａの概ね全面に亘って設けられており、質量付加膜９が設けられたＩＤＴ電極５および反射器７を覆うとともに、上面３ａのうちＩＤＴ電極５および反射器７から露出する部分を覆っている。保護層１１の上面３ａからの厚みＴ（図１（ｂ））は、ＩＤＴ電極５および反射器７の厚みｅよりも大きく設定されている。例えば、厚みＴは、厚みｅよりも１００ｎｍ以上厚く、２００ｎｍ〜７００ｎｍである。

保護層１１は、絶縁性を有する材料を主成分とする材料からなる。好適には、保護層１１は、温度が上昇すると弾性波の伝搬速度が速くなるＳｉＯ_２などの材料を主成分とする材料によって形成されており、これによって温度の変化による特性の変化を小さく抑えることができる。すなわち温度補償に優れた弾性波素子とすることができる。なお、基板３を構成する材料など、一般的な材料は、温度が上昇すると弾性波の伝搬速度は遅くなる。

また保護層１１の表面は、大きな凹凸がないようにしておくことが望ましい。圧電基板上を伝搬する弾性波の伝搬速度は保護層１１の表面の凹凸に影響を受けて変化するため、保護層１１の表面に大きな凹凸が存在すると、製造された各弾性波素子の共振周波数に大きなばらつきが生じることとなる。したがって、保護層１１の表面を平坦にしておけば、各弾性波素子の共振周波数が安定化する。具体的には、保護層１１の表面の平坦度を、圧電基板上を伝搬する弾性波の波長の１％以下とすることが望ましい。

図２（ａ）〜図２（ｅ）は、ＳＡＷ素子１の製造方法の概要を説明する、製造工程毎の図１（ｂ）に対応する断面図である。製造工程は、図２（ａ）から図２（ｅ）まで順に進んでいく。なお、各種の層は、プロセスの進行に伴って形状等が変化するが、変化の前後で共通の符号を用いることがあるものとする。

図２（ａ）に示すように、まず、基板３の上面３ａ上には、ＩＤＴ電極５および反射器７となる導電層１５、ならびに質量付加膜９となる付加層１７が形成される。具体的には、まず、スパッタリング法、蒸着法またはＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition：化学的気相堆積）法等の薄膜形成法によって、上面３ａ上に導電層１５が形成される。次に、同様の薄膜形成法によって、付加層１７が形成される。

付加層１７が形成されると、図２（ｂ）に示すように、付加層１７および導電層１５をエッチングするためのマスクとしてのレジスト層１９が形成される。具体的には、ネガ型もしくはポジ型の感光性樹脂の薄膜が適宜な薄膜形成法によって形成され、フォトリソグラフィー法等によってＩＤＴ電極５および反射器７等の非配置位置において薄膜の一部が除去される。

次に、図２（ｃ）に示すように、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching：反応性イオンエッチング）等の適宜なエッチング法によって、付加層１７および導電層１５のエッチングを行う。これによって、質量付加膜９が設けられたＩＤＴ電極５および反射器７が形成される。その後、図２（ｄ）に示すように、適宜な薬液を用いることによって、レジスト層１９は除去される。

そして、図２（ｅ）に示すように、スパッタリング法もしくはＣＶＤ法等の適宜な薄膜形成法によって保護層１１となる薄膜が形成される。この時点においては、保護層１１となる薄膜の表面には、ＩＤＴ電極５等の厚みに起因して凹凸が形成されている。そして、必要に応じて化学機械研磨等によって表面が平坦化され、図１（ｂ）に示すように、保護層１１が形成される。なお、保護層１１は、平坦化の前もしくは後において、後述するパッド３９（図１５）等を露出させるために、フォトリソグラフィー法等によって一部が除去されてもよい。

図３（ａ）および図３（ｂ）は、質量付加膜９を台形に形成する方法の例を説明する図である。具体的には、図３（ａ）は、図２（ｂ）の領域ＩＩＩａの拡大図、図３（ｂ）は、図２（ｃ）の領域ＩＩＩｂの拡大図である。

付加層１７および導電層１５のエッチングにおいては、わずかながらマスクであるレジスト層１９もエッチングされる。従って、図３（ａ）において示すように、実線で示されたレジスト層１９および付加層１７の表面形状は、エッチングの進行に伴って、点線ＥＬ１で示される形状から、点線ＥＬ２で示される形状へと順次移行していく。

すなわち、エッチングの初期段階（図３（ａ）において実線で示されたレジスト層１９）では、レジスト層１９の下面外周部の下に位置していた付加層１７が露出するようになり、この部分がエッチングされ、さらにエッチングが進行すると、今度は、若干エッチングされたレジスト層１９（図３（ａ）において点線ＥＬ１で示されたレジスト層１９）の下面外周部の下に位置していた付加層１７が露出するようになり、この部分がエッチングされ、このようなエッチングが徐々に進行することによって台形状の質量付加膜９が得られる。

そこで、レジスト層１９の側面がよりいっそうエッチングされるようにエッチング条件（例えば、ＲＩＥによるエッチングの場合は、エッチングガスの組成比や印加電圧）を設定すれば、レジスト層１９の側面がより傾斜した状態となり、これに伴って質量付加膜９の側面もより傾斜したものとなる。すなわち、エッチングの条件を変えることによって質量付加膜９の形状を制御することができる。

図４（ａ）および図４（ｂ）は、質量付加膜９を台形に形成する方法の他の例を説明する図である。具体的には、図４（ａ）は、図２（ａ）から図２（ｂ）へ遷移する間（露光工程）における図２（ｂ）の領域ＩＩＩａの拡大図に相当する図であり、図４（ｂ）は、図２（ｂ）の領域ＩＩＩａの拡大図である。

この例においては、レジスト層１９は、ポジ型のフォトリソグラフィーによって構成されている。従って、図４（ａ）に示すように、マスク２１を介してＩＤＴ電極５等の非配置位置に対して光が照射される。そして、光が照射された部分が除去されて、レジスト層１９は、図４（ｂ）に示す形状となる。

このとき、マスク２１の遮光部の下に位置するレジスト層１９は、光が照射されないため基本的には除去されないが、マスク２１の遮光部の外周部の下に位置する部分は、遮光部の縁で回折した光が照射され、その上面側が除去される。その結果、レジスト層１９は、上面側部分が下面側部分よりも小さい台形状となる。そうすると図３において説明したように、付加層１７のエッチング方向が傾斜しやすくなり、図４（ｂ）において点線ＥＬ３に示すように、付加層１７は台形状にエッチングされる。なお、この例においても、露光条件などを変えることによって、質量付加膜９の形状を制御することができる。

図５（ａ）〜図５（ｃ）、図６（ａ）および図６（ｂ）、ならびに、図７（ａ）および図７（ｂ）を参照して、比較例の作用を説明するとともに、実施形態のＳＡＷ素子１の作用を説明する。

図５（ａ）は、第１の比較例のＳＡＷ素子１０１の作用を説明する断面図である。ＳＡＷ素子１０１は、実施形態のＳＡＷ素子１において質量付加膜９および保護層１１がない状態のものとなっている。

ＩＤＴ電極５によって基板３に電圧が印加されると、矢印ｙ１によって示すように、基板３の上面３ａ付近において上面３ａに沿って伝搬するＳＡＷが誘起される。また、ＳＡＷは、矢印ｙ２によって示すように、電極指１３ｂとギャップ部（電極指１３ｂの非配置領域）との境界において反射する。そして、矢印ｙ１およびｙ２で示すＳＡＷによって電極指１３ｂのピッチ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１３ｂ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。

しかし、ＳＡＷ素子１０１においては、その温度が上昇すると、基板３における弾性波の伝搬速度が遅くなり、また、ギャップ部が大きくなる。その結果、共振周波数が低くなり、所望の特性が得られないおそれがある。また、ＩＤＴ電極５は、上方に露出されていることから、水分に触れやすく、腐食のおそれがある。

図５（ｂ）は、第２の比較例のＳＡＷ素子２０１の作用を説明する断面図である。ＳＡＷ素子２０１は、実施形態のＳＡＷ素子１において質量付加膜９がない状態のものとなっている。換言すれば、第１の比較例のＳＡＷ素子１０１に保護層１１を付加したものとなっている。

ＳＡＷ素子２０１においては、保護層１１が設けられていることから、矢印ｙ３によって示すように、誘起されるＳＡＷは、基板３だけでなく、保護層１１においても伝搬する。ここで、例えば、保護層１１は、温度が上昇すると弾性波の伝搬速度が速くなるＳｉＯ_２などの材料によって形成されている。従って、基板３および保護層１１を伝搬するＳＡＷ全体としては、温度上昇による速度の変化が抑制されることになる。すなわち、保護層１１によって、温度上昇による基板３の特性変化が補償される。また、保護層１１によってＩＤＴ電極５は水分に触れる蓋然性が低減され、ひいては、腐食のおそれが低減される。

しかし、ＳＡＷの振動が基板３から保護層１１に移り過ぎると、ＳＡＷから電気信号への変換等が十分になされないようになる。すなわち、電気機械結合係数が低下する。また、ＩＤＴ電極５がＡｌもしくはＡｌ合金で形成され、保護層１１がＳｉＯ_２で形成された場合においては、ＩＤＴ電極５と保護層１１とで音響的な性質が近似し、電極指１３ｂとギャップ部との境界が音響的に曖昧になる。換言すれば、電極指１３ｂとギャップ部との境界における反射係数が低下する。その結果、図５（ｂ）において図５（ａ）の矢印ｙ２よりも小さい矢印ｙ４によって示すように、ＳＡＷの反射波が十分に得られず、所望の特性が得られないおそれがある。

図５（ｃ）は、実施形態のＳＡＷ素子１の作用を説明する断面図である。

ＳＡＷ素子１は、保護層１１を有していることから、第２の比較例のＳＡＷ素子２０１と同様に、温度特性の補償効果等が得られる。また、質量付加膜９がＩＤＴ電極５よりも弾性波の伝搬速度が遅くなる材料によって形成されている場合においては、矢印ｙ５の位置を矢印ｙ３の位置よりも下方にして示すように、電極指１３ｂ付近においてＳＡＷが保護層１１に移り過ぎることが抑制され、その結果、電気機械結合係数が高くなる。さらに、質量付加膜９が、音響インピーダンスがＩＤＴ電極５および保護層１１の音響インピーダンスとある程度相違する材料によって形成されている場合には、電極指１３ｂとギャップ部との境界位置における反射係数が高くなる。その結果、矢印ｙ２によって示すように、ＳＡＷの反射波を十分に得ることが可能となる。

図６（ａ）は、第３の比較例のＳＡＷ素子３０１の作用を説明する断面図である。ＳＡＷ素子３０１は、実施形態における台形状の質量付加膜９に代えて、矩形状の質量付加膜３０９を有したものとなっている。

図６（ａ）において、複数の点ＢＰは、ＳＡＷの振動中心の一例を示している。ＳＡＷは、電極指１３ｂの非配置領域（ギャップ部）においては、基板３の表面付近に分布し、電極指１３ｂの配置領域においては、質量付加膜３０９に分布する。換言すれば、ＳＡＷの振動中心の軌跡は、電極指１３ｂの配置領域において基板３の表面から離れる。その結果、電気機械結合係数は小さくなる。

図６（ｂ）は、実施形態のＳＡＷ素子１の作用を説明する断面図である。

図６（ｂ）において、複数の点ＢＰ（ＢＰ１含む）は、ＳＡＷの振動中心の一例を示している。ＳＡＷ素子１においては、電極指１３ｂの非配置位置と配置位置との境界において、質量付加膜９の質量が少なくなっていることから、ＳＡＷ素子３０１に比較して、ＳＡＷの振動中心の基板３から質量付加膜９への遷移は緩やかとなり、ＳＡＷの振動中心は点ＢＰ１に示されるように、電極指１３ｂを通る。すなわち、ＳＡＷの振動中心は、基板３に近づく。その結果、電気機械結合係数は大きくなる。

図７（ａ）は、質量付加膜９の形状を変化させたときの電気機械結合係数Ｋ^２の変化を示している。

図７（ａ）は、シミュレーション計算によって得られたものである。
計算条件は、以下のとおりである。
基板３の材料：１２８°Ｙ−ＸカットのＬｉＮｂＯ_３基板
ＩＤＴ電極５の材料：Ａｌ
保護層１１の材料：ＳｉＯ_２
質量付加膜９の材料：Ｔａ_２Ｏ_５
ＩＤＴ電極５の正規化厚みｅ／λ：０．０８
保護層１１の正規化厚みＴ／λ：０．３３
質量付加膜９の正規化厚みｔ／λ：０．０５
質量付加膜９の下底の正規化長さｗ１／ｐ：０．５０
質量付加膜９の上底の正規化長さｗ２／ｐ：０．３５〜０．５０の範囲で変化させた。

図７（ａ）において、横軸は、質量付加膜９の上底の正規化長さｗ２／ｐを示し、縦軸は、電気機械結合係数Ｋ^２を示している。今回の計算条件では、ｗ２／ｐ＝０．５のとき、ｗ２／ｐ＝ｗ１／ｐである。すなわち、ｗ２／ｐ＝０．５のとき、質量付加膜の形状は矩形である（質量付加膜は、第３の比較例の質量付加膜３０９である）。

この計算結果より、質量付加膜９を台形にすることによって（ｗ２／ｐを０．５未満とすることによって）、電気機械結合係数Ｋ^２が高くなることが確認された。より具体的には、ｗ２／ｗ１が０．７以上１．０未満の場合において電気機械結合係数Ｋ^２が高くなることが確認された。なお、質量付加膜９を矩形状から少しでも台形状にすれば、電気機械結合係数Ｋ^２が高くなる効果が得られると考えられるが、シミュレーション計算上は、ｗ２／ｗ１が０．９８のとき（ｗ２／ｐが０．４９のとき）に効果が発現されることが確認できている。

ここで、質量付加膜９を台形にすると、質量付加膜９の体積も全体として減少する。従って、質量付加膜の形状に関わらず、単に質量付加膜の体積が減少したことによって電気機械結合係数Ｋ^２が高くなった可能性がある。そこで、質量付加膜の厚さｔを変化させることによって質量付加膜９の体積を減少させた場合における、質量付加膜の体積の減少の影響を調べた。

図７（ｂ）は、質量付加膜の厚さｔを変化させたときの電気機械結合係数Ｋ^２の変化を示している。

図７（ｂ）は、シミュレーション計算によって得られたものであり、その計算条件は、質量付加膜に係る条件以外については、図７（ａ）の計算条件と概ね同一である。
図７（ｂ）の計算においては、質量付加膜は矩形（第３の比較例の質量付加膜３０９）とされ、その正規化厚みｔ／λを０．０３〜０．０５の範囲で変化させた。
図７（ｂ）において、横軸は、質量付加膜３０９の正規化厚みｔ／λを示し、縦軸は、電気機械結合係数Ｋ^２を示している。

図７（ｂ）から、質量付加膜の厚みｔを減少させて質量付加膜の体積を減少させた場合には、電気機械結合係数Ｋ^２は減少している。従って、図７（ａ）における電気機械結合係数Ｋ^２の向上は、単純な質量付加膜の体積の減少によるものではなく、その形状の変化に起因するものであることが確認された。

また、図７（ａ）においては、ｗ２／ｐを小さくしていくと、電気機械結合係数Ｋ^２の上昇は頭打ちとなる（ｗ２／ｐ＝０．４）。これは、図７（ｂ）の結果から、体積の減少による電気機械結合係数Ｋ^２の減少によるものと考えられる。

図８（ａ）〜図８（ｆ）は、ＳＡＷ素子の変形例を示す断面図である。

図８（ａ）のＳＡＷ素子は、電極指２５の形状が図１（ｂ）等に示した電極指１３ｂの形状と相違する。具体的には、電極指２５の長手方向に沿った側面が、基板３の上面に近づくにつれて広がるように傾斜している。より具体的には、電極指２５は、電極指２５の長手方向に直交する方向における断面を見たときに、断面形状が台形になるように形成されている。なお、質量付加膜９の下底の長さは、電極指２５の上底の長さと同等とされ、また、質量付加膜９と電極指２５とは、これらの側面の上面３ａに対する傾斜角が互いに同一とされている。

図８（ｂ）および図８（ｃ）のＳＡＷ素子は、図８（ａ）のＳＡＷ素子と同様に、台形状の電極指２５を有し、また、質量付加膜９の下底の長さは、電極指２５の上底の長さと同等とされている。ただし、図８（ｂ）のＳＡＷ素子においては、質量付加膜９の側面は、電極指２５の側面よりも傾斜が大きくなっている。逆に、図８（ｃ）のＳＡＷ素子においては、質量付加膜９の側面は、電極指２５の側面よりも傾斜が小さくなっている。

図８（ａ）〜図８（ｃ）のいずれにおいても、質量付加膜９において、上面側部分が下面側部分よりも狭くされることによって、上述したように、電気機械結合係数Ｋ^２の向上の効果が得られる。さらに、電極指２５においても、上面側部分が下面側部分よりも狭くされることによって、ＳＡＷの振動中心の基板３から質量付加膜９への遷移がさらに緩やかになり、ひいては、電気機械結合係数Ｋ^２がさらに向上することが期待される。

なお、図８（ａ）〜図８（ｃ）の電極指２５は、例えば、質量付加膜９と同様に、エッチングの時間を比較的短くすることなどによって、台形状とされる。電極指２５および質量付加膜９の側面の傾斜角は、質量付加膜９のエッチング速度と電極指２５のエッチング速度との差を考慮して適宜にエッチングの条件が設定されることなどによって、互いに同一または異なる大きさとされる。または、電極指２５および質量付加膜９の側面の傾斜角は、電極指２５と質量付加膜９とで、別個に、マスクの形成およびエッチングが行われることによって、互いに同一または異なる大きさとされる。

図８（ｄ）〜図８（ｆ）のＳＡＷ素子は、質量付加膜９と同様に、電極指２５の長手方向に見て、上面側部分が下面側部分よりも狭く形成された質量付加膜２６、２７および２８を有している。ただし、質量付加膜２６、２７および２８は、台形状とは異なる形状とされている。

具体的には、図８（ｄ）の質量付加膜２６は、電極指２５の長手方向に見て、一の矩形の上に当該矩形よりも幅が狭い他の矩形を重ねた形状とされている。このような形状は、例えば、マスクの形成およびエッチングを２回に分けて行うことによって実現される。

図８（ｅ）の質量付加膜２７は、電極指２５の長手方向に見て、上面と側面との角部が平面もしくは曲面（図８（ｅ）では曲面）によって面取りされた形状となっている。このような形状は、例えば、台形状の質量付加膜９と同様に、エッチングの時間の調整など、エッチングの条件を適宜に設定することによって実現される。

図８（ｆ）の質量付加膜２８は、電極指２５の長手方向に見て、概略ドーム状とされている。この場合の質量付加膜２８の断面における上辺はほぼ点に近い。このような形状は、例えば、質量付加膜２８となる材料を電極指２５上に印刷して形成すると、該材料の表面張力によって実現される。

なお、図８（ｄ）〜図８（ｆ）のＳＡＷ素子においては、電極指は、台形状の電極指２５とされているが、矩形状の電極指１３ｂとされてもよい。

図８（ｄ）〜図８（ｆ）のいずれの質量付加膜においても、質量付加膜９と同様に、上面側部分が下面側部分よりも狭くされることによって、電極指２５の配置領域と非配置領域との境界において、質量付加膜の質量が減少される。その結果、いずれの質量付加膜も、質量付加膜９と同様に、ＳＡＷの振動中心の基板３から質量付加膜への遷移を緩やかにする作用を奏し、ひいては、電気機械結合係数Ｋ^２が向上する。

（質量付加膜の好適な材料および厚み）
以下、質量付加膜９の好適な材料および厚みｔについて検討する。ただし、以下の検討におけるシミュレーション計算においては、質量付加膜は矩形（第３の比較例の質量付加膜３０９）とされている。しかし、質量付加膜９は、質量付加膜３０９を改良したものであるから、質量付加膜３０９における好適な材料および厚みは、質量付加膜９においても好適な材料および厚みである。

また、以下の検討においては、質量付加膜の奏する作用のうち、反射係数の増大の作用に着目する。ただし、反射係数の増大の作用に着目して選定した好適な材料および厚みは、電気機械結合係数Ｋ^２に関しても好適なものであることを随所にて確認する。

以下の検討において、特に断りがない限り、基板３は１２８°Ｙ−ＸカットのＬｉＮｂＯ_３基板であり、ＩＤＴ電極５はＡｌからなり、保護層１１はＳｉＯ_２からなるものとする。

図９（ａ）および図９（ｂ）は、電極指１３ｂの１本当たりの反射係数Γ_１および電気機械結合係数Ｋ^２を示すグラフである。

図９（ａ）および図９（ｂ）は、シミュレーション計算によって得られたものである。計算条件は、以下のとおりである。
ＩＤＴ電極５の正規化厚みｅ／λ：０．０８
保護層１１の正規化厚みＴ／λ：０．２５
質量付加膜３０９の正規化厚みｔ／λ：０．０１〜０．０５の範囲で変化させた。
質量付加膜３０９の材料：ＷＣ、ＴｉＮ、ＴａＳｉ_２
各材料の音響インピーダンス（単位はＭＲａｙｌ）：
ＳｉＯ_２：１２．２ Ａｌ：１３．５
ＷＣ：１０２．５ ＴｉＮ：５６．０ ＴａＳｉ_２：４０．６

図９（ａ）および図９（ｂ）において、横軸は質量付加膜３０９の正規化厚みｔ／λを示している。図９（ａ）において縦軸は電極指１３ｂの１本当たりの反射係数Γ_１を示している。図９（ｂ）において縦軸は電気機械結合係数Ｋ^２を示している。

図９（ａ）および図９（ｂ）において、線Ｌ１、Ｌ２およびＬ３は、それぞれ、質量付加膜３０９がＷＣ、ＴｉＮおよびＴａＳｉ_２からなる場合に対応している。図９（ａ）において、線ＬＳ１は、反射係数Γ_１の一般的に好ましいとされる範囲の下限を示している。図９（ｂ）において、線ＬＳ２は、電気機械結合係数Ｋ^２の一般的に好ましいとされる範囲の下限を示している。

これらの図より、質量付加膜３０９が設けられることによって、電気機械結合係数Ｋ^２を一般的に好ましいとされる範囲に留めつつ、反射係数Γ_１を一般的に好ましいとされる範囲とすることが可能であることが確認された。

また、これらの図より、質量付加膜３０９の正規化厚みｔ／λが大きくなるほど、反射係数Γ_１および電気機械結合係数Ｋ^２が高くなっていることが窺える。このような傾向は、いずれの材料によって質量付加膜３０９が形成された場合においても生じている。

一般には、音波が伝搬する媒質間における音響インピーダンスの差が大きいほど反射波は大きい。しかし、ＴａＳｉ_２（線Ｌ３）は、ＴｉＮ（線Ｌ２）に比較して、音響インピーダンスが小さく、ひいては、ＳｉＯ_２との音響インピーダンスの差が小さいにも関わらず、反射係数Γ_１が大きくなっている。以下では、この理由について検討する。

音響インピーダンスＺ_Ｓが互いに同一で、ヤング率Ｅおよび密度ρが互いに異なる種々の仮想材料によって質量付加膜３０９を形成した場合（ケースＮｏ．１〜Ｎｏ．７）について、反射係数Γ_１および電気機械結合係数Ｋ^２を計算した。

計算条件は、以下のとおりである。
ＩＤＴ電極５の正規化厚みｅ／λ：０．０８
保護層１１の正規化厚みＴ／λ：０．３０
質量付加膜３０９の正規化厚みｔ／λ：０．０３
質量付加膜３０９の物性値：
Ｚ_Ｓ Ｅ ρ
（ＭＲａｙｌ）（ＧＰａ）（１０^３ｋｇ／ｍ^３）
Ｎｏ．１： ５０ １００ ２５．０
Ｎｏ．２： ５０ ２００ １２．５
Ｎｏ．３： ５０ ３００ ８．３３
Ｎｏ．４： ５０ ４００ ６．２５
Ｎｏ．５： ５０ ５００ ５．００
Ｎｏ．６： ５０ ６００ ４．１７
Ｎｏ．７： ５０ ７００ ３．５７
なお、Ｚ_Ｓ＝√（ρＥ）である。

図１０（ａ）および図１０（ｂ）は、上記の条件に基づいて計算した結果を示すグラフである。横軸は、Ｎｏ．を示し、縦軸は、電極指１３ｂの１本当たりの反射係数Γ_１または電気機械結合係数Ｋ^２を示している。線Ｌ５は計算結果を示している。

図１０（ａ）において、反射係数Γ_１は、音響インピーダンスＺ_Ｓが同一であっても、ヤング率Ｅが小さく、密度ρが大きいほど大きくなっている。また、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３における反射係数Γ_１の変化率は、Ｎｏ．３〜Ｎｏ．７における反射係数Γ_１の変化率よりも大きくなっている。換言すれば、Ｎｏ．３付近において、臨界的意義を見出す余地がある。

このような反射係数Γ_１の変化は、以下のように、質量付加膜３０９を構成する材料の弾性波の伝搬速度の相違によって生じているものと考えられる。まず、導波路理論より、振動分布は弾性波の伝搬速度の遅い媒質の領域ほど大きくなる。一方、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．７の仮想材料の弾性波の伝搬速度Ｖは、以下のようになる（単位はｍ／ｓ）。なお、Ｖ＝√（Ｅ／ρ）である。
Ｎｏ．１： ２０００ Ｎｏ．２： ４０００ Ｎｏ．３： ６０００
Ｎｏ．３： ８０００ Ｎｏ．４：１００００ Ｎｏ．６：１２０００
Ｎｏ．７：１４０００

従って、同等の音響インピーダンスの質量付加膜３０９であっても、振動分布が質量付加膜３０９に集中する弾性波の伝搬速度が遅い質量付加膜３０９の方が、振動分布が周りに分散してしまう弾性波の伝搬速度が速い質量付加膜３０９よりも、実効的に反射係数が高くなると考えられる。

また、ＳｉＯ_２の弾性波の伝搬速度は５５６０ｍ／ｓ、Ａｌの弾性波の伝搬速度は５０２０ｍ／ｓである。従って、Ｎｏ．１および２の質量付加膜３０９の弾性波の伝搬速度は、保護層１１およびＩＤＴ電極５の弾性波の伝搬速度よりも遅く、Ｎｏ．３〜７の質量付加膜３０９の弾性波の伝搬速度は、保護層１１およびＩＤＴ電極５の弾性波の伝搬速度よりも速い。従って、上述したＮｏ．３付近における反射係数の変化率の変化も、弾性波の伝搬速度によって説明できる。

なお、図１０（ａ）において、横軸を弾性波の伝搬速度とみなしたときのＳｉＯ_２およびＡｌの弾性波の伝搬速度を線ＬＶ１およびＬＶ２によって示す。また、図１０（ｂ）に示す電気機械結合係数Ｋ^２は、ヤング率Ｅおよび密度ρが変化しても、好ましい範囲内に収まっている。

以上のとおり、質量付加膜３０９は、保護層１１およびＩＤＴ電極５を形成する材料と音響インピーダンスが相違し、かつ保護層１１およびＩＤＴ電極５を形成する材料よりも弾性波の伝搬速度が遅い材料からなることが好ましい。なお、保護層１１およびＩＤＴ電極５を形成する材料よりも音響インピーダンスが小さい材料よりも、大きい材料の方が、保護層１１およびＩＤＴ電極５を形成する材料よりも弾性波の伝搬速度が遅いという条件を満たしやすく、材料の選定が容易である。

このような材料としては、例えば、Ｔａ_２Ｏ_５、ＴａＳｉ_２、Ｗ_５Ｓｉ_２が挙げられる。これらの物性値（音響インピーダンスＺ_Ｓ、弾性波の伝搬速度Ｖ、ヤング率Ｅ、密度ρ）は、以下のとおりである。
Ｚ_Ｓ Ｖ Ｅ ρ
（ＭＲａｙｌ）（ｍ／ｓ）（ＧＰａ）（１０^３ｋｇ／ｍ^３）
Ｔａ_２Ｏ_５ ：３３．８ ４３５２ １４７ ７．７６
ＴａＳｉ_２ ：４０．６ ４４３８ １８０ ９．１４
Ｗ_５Ｓｉ_２ ：６７．４ ４４６５ ３０１ １５．１

なお、図９（ａ）において例示したＷＣおよびＴｉＮは、保護層１１およびＩＤＴ電極５を形成する材料よりも弾性波の伝搬速度が遅いという条件を満たさない（ＷＣのＶ：６５０４ｍ／ｓ、ＴｉＮのＶ：１０７２１ｍ／ｓ）。

ＴａＳｉ_２（図９（ａ）の線Ｌ３）よりもさらに音響インピーダンスが保護層１１およびＩＤＴ電極５の音響インピーダンスに近いＴａ_２Ｏ_５（ＡｌおよびＳｉＯ_２との音響インピーダンスの差が２０ＭＲａｙｌ程度）について反射係数を計算し、上記の材料に関する知見について確認を行った。

計算条件は、以下のとおりである。
ＩＤＴ電極５の正規化厚みｅ／λ：０．０８
保護層１１の正規化厚みＴ／λ：０．２７、０．３０または０．３３
質量付加膜３０９の正規化厚みｔ／λ：０．０１〜０．０９の範囲で変化させた。

図１１は上記の条件に基づいて計算した結果を示すグラフである。横軸および縦軸は図９（ａ）の縦軸および横軸と同様である。なお、線Ｌ７、Ｌ８およびＬ９は、それぞれ、保護層１１の正規化厚みＴ／λが０．２７、０．３０および０．３３の場合に対応している（線Ｌ７、Ｌ８およびＬ９はほぼ重なっている）。

図１１において、Ｔａ_２Ｏ_５は、ＴｉＮ（図９（ａ）の線Ｌ２）に比較して、音響インピーダンスが保護層１１の音響インピーダンスに近いにも関わらず、弾性波の伝搬速度が遅いことから、反射係数が高くなっている。

図１１においては、保護層１１の正規化厚みＴ／λは、概ね、反射係数に影響を及ぼさないという結果となっている。

次に、質量付加膜３０９の厚みｔの好ましい範囲について検討する。まず、質量付加膜３０９の厚みｔの好ましい範囲の下限値（以下、「好ましい範囲の」を省略して単に「下限値」ということがある。）について検討する。

図１２（ａ）は、ＩＤＴ電極５（全ての電極指１３ｂ）の反射係数Γ_allを模式的に示すグラフである。図１２（ａ）において横軸は周波数ｆを示し、縦軸は反射係数Γ_allを示している。

反射係数Γ_allが概ね１（１００％）となる周波数帯（ｆ_１〜ｆ_２）は、ストップバンドと呼ばれている。なお、実用上、ストップバンドにおける反射係数Γ_allは、完全に１である必要はなく、例えば、反射係数Γ_allが０．９９以上である周波数帯がストップバンドとして特定されてよい。また、一般に、ストップバンドの下端ｆ１もしくは上端ｆ２においては、反射係数Γ_allが急激に変化するから、この変化の間がストップバンドと特定されてもよい。

ＩＤＴ電極５の反射係数Γ_allは、電極指１３ｂの１本当たりの反射係数Γ_１および電極指１３ｂの本数等によって決定される。そして、反射係数Γ_１が小さくなると、ストップバンドの幅ＳＢは小さくなることが一般的に知られている。

図１２（ｂ）は、ＩＤＴ電極５の電気的なインピーダンスＺｅを模式的に示すグラフである。

図１２（ｂ）において横軸は周波数ｆを示し、縦軸はインピーダンスの絶対値｜Ｚｅ｜を示している。一般に知られているように、｜Ｚｅ｜は、共振周波数ｆ_３において極小値をとり、反共振周波数ｆ_４において極大値をとる。また質量付加膜３０９の正規化厚みｔ／λを変えるとストップバンドの下端ｆ_１と共振周波数ｆ_３とが一致した状態でストップバンドの上端ｆ_２と反共振周波数ｆ_４とが変化する。このときの変化の割合は、ストップバンドの上端ｆ_２の方が反共振周波数ｆ_４よりも大きい。

ここで、仮に、ストップバンドの上端ｆ２が、線Ｌ１１で示す、反共振周波数ｆ_４よりも低い周波数であると仮定すると、領域Ｓｐ１において仮想線（２点鎖線）で示すように、共振周波数ｆ_３と反共振周波数ｆ_４との間の周波数帯（幅Δｆ）においてスプリアスが発生する。その結果、所望のフィルタ特性等が得られないおそれがある。

一方、ストップバンドの上端ｆ２が、線Ｌ１２で示す、反共振周波数ｆ_４よりも高い周波数であると仮定すると、領域Ｓｐ２において仮想線（２点鎖線）で示すように、スプリアスは、反共振周波数ｆ_４よりも高い周波数において発生する。この場合、スプリアスがフィルタ特性等に及ぼす影響は抑制される。

従って、ストップバンドの上端ｆ_２は反共振周波数ｆ_４よりも高い周波数であることが好ましい。ここでストップバンドの上端ｆ_２は反射係数に依存するから、ストップバンドの上端ｆ_２が反共振周波数ｆ_４よりも高い周波数となるようにＩＤＴ電極５の反射係数を調整すればよい。そして、ＩＤＴ電極５の反射係数は図９や図１１において示したように質量付加膜３０９の正規化厚みｔ／λが大きくなるほど直線的に増加するから、質量付加膜３０９の正規化厚みｔ／λを調整することによってストップバンドの上端ｆ_２を反共振周波数ｆ_４よりも高い周波数とすることができる。すなわち、質量付加膜３０９の正規化厚みｔ／λをストップバンドの上端ｆ_２が反共振周波数ｆ_４よりも高くなる厚みとすることによって、共振周波数ｆ_３と反共振周波数ｆ_４との間の周波数帯（幅Δｆ）においてスプリアスの発生が抑制される。

ここで、図１１に示したように、反射係数Γ_１は、保護層１１の正規化厚みＴ／λの影響を受ける。また、幅Δｆは、保護層１１の正規化厚みＴ／λの影響を受ける。そこで、質量付加膜３０９の正規化厚みｔ／λは、保護層１１の正規化厚みＴ／λに応じて決定されることが好ましい。

そこで、ストップバンドの上端ｆ_２が反共振周波数ｆ_４と同等となる正規化厚みｔ／λを保護層１１の正規化厚みＴ／λを変化させて算出し、その計算結果に基づいて、正規化厚みｔ／λの下限値を正規化厚みＴ／λによって規定した。

図１３は、ストップバンドの上端ｆ_２が反共振周波数ｆ_４よりも高くなる正規化厚みｔ／λを説明するグラフであり、質量付加膜３０９の材料をＴａ_２Ｏ_５とした場合を例にとっている。

図１３において、横軸は保護層１１の正規化厚みＴ／λを示し、縦軸は質量付加膜３０９の正規化厚みｔ／λを示している。実線ＬＮ１は、ストップバンドの上端ｆ_２が反共振周波数ｆ_４と同等となる正規化厚みｔ／λの計算結果を示したものである。なお、計算において、ＩＤＴ電極５の正規化厚みｅ／λは、０．０８λとした。

実線ＬＮ１によって示されるように、ストップバンドの上端ｆ_２が反共振周波数ｆ_４と同等となる正規化厚みｔ／λは、２次曲線により好適に近似曲線を導き出すことが可能であった。

具体的には、以下のとおりである。
Ｔａ_２Ｏ_５：
ｔ／λ＝0.5706（Ｔ／λ）^２−0.3867（Ｔ／λ）＋0.0913
ＴａＳｉ_２：
ｔ／λ＝0.3995（Ｔ／λ）^２−0.2675（Ｔ／λ）＋0.0657
Ｗ_５Ｓｉ_２：
ｔ／λ＝0.2978（Ｔ／λ）^２−0.1966（Ｔ／λ）＋0.0433

なお、いずれの下限値の式においても、正規化厚みｔ／λの極小値は、特許文献２において示された密着層の正規化厚みの最大値（０．０１）よりも大きい。特許文献１は、密着層の厚みが波長によって正規化されていないので比較が難しい。しかし、正規化された厚みが大きくなるように、周波数を高く（例えばＵＭＴＳの最大周波数２６９０ＭＨｚ）、弾性波の伝搬速度を遅く（例えば３０００ｍ／ｓ）しても、λ＝１．１μｍであり、特許文献１の密着層の厚さの最大値（１００Å）は０．０１λ未満である。

次に、質量付加膜３０９の厚みｔの好ましい範囲の上限値（以下、「好ましい範囲の」を省略して単に「上限値」ということがある。）について検討する。

図９（ａ）および図１１に示したように、質量付加膜３０９の正規化厚みｔ／λが大きくなるほど反射係数が高くなる。従って、正規化厚みｔ／λの上限値は、質量付加膜３０９が保護層１１から露出しない範囲ということになる。

正規化厚みｔ／λの下限値と同様に、正規化厚みｔ／λの上限値を式によって規定するならば、例えば、ＩＤＴ電極５の厚さｅ／λを、一般的なＳＡＷ素子における厚さｅ／λに照らして０．１未満と見積もり、下記の式のように規定できる。
上限値：ｔ／λ＝Ｔ／λ−０．１

以上の検討から導かれる正規化厚みｔ／λの好ましい範囲を、Ｔａ_２Ｏ_５を例にとり、図１４に示す。
図１４において、横軸および縦軸は、図１３と同様に、保護層１１の正規化厚みＴ／λおよび質量付加膜３０９の正規化厚みｔ／λを示している。線ＬＬ１は下限値を示し（図１３の線ＬＮ１に対応）、線ＬＨ１は上限値を示している。これらの線の間のハッチングされた領域が質量付加膜３０９の正規化厚みｔ／λの好ましい範囲である。なお、線ＬＨ５は、特許文献２において示された密着層の正規化厚みの上限値（０．０１）を示している。

（ＳＡＷ装置の構成）
図１５は、本実施形態に係るＳＡＷ装置５１を示す断面図である。

ＳＡＷ装置５１は、例えば、フィルタもしくはデュプレクサを構成している。ＳＡＷ装置５１は、ＳＡＷ素子３１と、ＳＡＷ素子３１が実装される回路基板５３とを有している。

ＳＡＷ素子３１は、例えば、いわゆるウェハレベルパッケージのＳＡＷ素子として構成されている。ＳＡＷ素子３１は、上述したＳＡＷ素子１と、基板３のＳＡＷ素子１側を覆うカバー３３と、カバー３３を貫通する端子３５と、基板３のＳＡＷ素子１とは反対側を覆う裏面部３７とを有している。

カバー３３は、樹脂等によって構成されており、ＳＡＷの伝搬を容易化するための振動空間３３ａをＩＤＴ電極５および反射器７の上方（ｚ方向の正側）に構成している。基板３の上面３ａ上には、ＩＤＴ電極５と接続された配線３８と、配線３８に接続されたパッド３９とが形成されている。端子３５は、パッド３９上において形成され、ＩＤＴ電極５と電気的に接続されている。裏面部３７は、例えば、特に図示しないが、温度変化等によって基板３表面にチャージされた電荷を放電するための裏面電極と当該裏面電極を覆う絶縁層とを有している。

回路基板５３は、例えば、いわゆるリジッド式のプリント配線基板によって構成されている。回路基板５３の実装面５３ａには、実装用パッド５５が形成されている。

ＳＡＷ素子３１は、カバー３３側を実装面５３ａに対向させて配置される。そして、端子３５と実装用パッド５５は、半田５７によって接着される。その後、ＳＡＷ素子３１は封止樹脂５９によって封止される。

なお、以上の実施形態において、基板３は圧電基板の一例であり、保護層１１は絶縁層の一例である。

本発明は、以上の実施形態に限定されず、種々の態様で実施されてよい。

弾性波素子は、（狭義の）ＳＡＷ素子に限定されない。例えば、絶縁層（１１）の厚さが比較的大きい（例えば０．５λ〜２λ）、いわゆる弾性境界波素子（ただし、広義のＳＡＷ素子に含まれる。）であってもよい。なお、弾性境界波素子においては、振動空間（３３ａ）の形成は不要であり、ひいては、カバー３３等も不要である。

弾性波素子において、絶縁層（１１）は必須の要件ではなく、また、絶縁層は、腐食防止のみを目的として設けられ、電極指の厚みよりも薄くされてもよい。これらの場合においても、質量付加膜は、例えば、電極指の材料よりも弾性波の伝搬速度の遅い材料により形成されることにより、反射係数を大きくすることができ、ＳＡＷの反射効率が良くなるためＳＡＷの共振子内における閉じ込め効果が向上する。これにより、例えば、損失を少なくすることができるといった効果を奏する。また、これらの場合においても、実施形態と同様に、付加層が、上面側部分が下面側部分よりも狭く形成されることによって、ＳＡＷの振動中心が電極指の表面に急激に遷移することが抑制され、電気機械結合係数が向上するという効果が奏される。

弾性波素子は、ウェハレベルパッケージのものに限定されない。例えば、ＳＡＷ素子は、カバー３３および端子３５等を有さず、基板３の上面３ａ上のパッド３９と、回路基板５３の実装用パッド５５とが半田５７によって直接接着されてもよい。そして、ＳＡＷ素子１（保護層１１）と回路基板５３の実装面５３ａとの隙間によって振動空間が形成されてよい。

質量付加膜は、電極の全面に亘って設けられることが好ましい。ただし、質量付加膜は、電極指のみに設けられるなど、電極の一部にのみ設けられてもよい。さらに、質量付加膜は、電極指の長手方向に見て中央側の一部のみに設けられるなどしてもよい。また、質量付加膜は、電極の上面だけでなく、側面にも設けられてもよい。質量付加膜の材料は、導電材料であってもよいし、絶縁材料であってもよい。具体的には、タングステン、イリジウム、タンタル、銅などの導電材料、Ｂａ_ｘＳｒ_１−ｘＯ_３、Ｐｂ_ｘＺｎ_１−ｘＯ_３、ＺｎＯ_３などの絶縁材料を質量付加膜の材料として挙げることができる。また、図９（ａ）において好ましい材料とされなかったＷＣ等も質量付加膜の材料とされてよい。

質量付加膜を絶縁材料により形成することによって、質量付加膜を金属材料によって形成したものに比べ、電極の腐食を抑制し弾性波素子の電気特性を安定化させることができる。なぜならば、ＳｉＯ_２からなる絶縁層にはピンホールが形成されることがあり、このピンホールが形成されると、これを介して電極部分まで水分が浸入することとなるが、電極上に電極材料と異なる材料からなる金属膜が配置されていると、浸入した水分によって、異種金属間の電池効果よる腐食が発生するおそれがあるからである。よって、質量付加膜をＴａ_２Ｏ_５などの絶縁材料によって形成すれば、電極と質量付加膜との間において電池効果は殆ど起きないため、電極の腐食が抑制された信頼性の高い弾性波素子とすることができる。

絶縁層（１１）の上面は、電極指の位置において凸となるように、凹凸を有していてもよい。この場合、反射係数をさらに高くすることができる。当該凹凸は、図２（ｅ）を参照して説明したように、絶縁層の成膜時に電極指の厚みに起因して形成されるものであってもよいし、絶縁層の表面を電極指の間の領域においてエッチングして形成されるものであってもよい。

基板は、１２８°±１０°Ｙ−ＸカットのＬｉＮｂＯ_３基板の他にも、例えば、３８．７°±Ｙ−ＸカットのＬｉＴaＯ_３などを用いることができる。電極（電極指）の材料は、ＡｌおよびＡｌを主成分とする合金に限定されず、例えば、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｗ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｔｉであってもよい。絶縁層の材料は、ＳｉＯ_２に限定されず、例えば、ＳｉＯ_２以外の酸化珪素であってもよい。

１…ＳＡＷ素子（弾性波素子）、３…基板（圧電基板）、３ａ…上面、５…ＩＤＴ電極（電極）、９…質量付加膜、１１…保護層（絶縁層）。

Claims (9)

1. 圧電基板と、
   該圧電基板の上面に配置された電極指と、
   該電極指の上面に配置された質量付加膜と、を備え、
   該質量付加膜は、前記電極指が伸びている方向に直交する断面を見たときに、該断面における幅が上辺で最も小さい、弾性波素子。
2. 前記質量付加膜が配置された前記電極指と、前記圧電基板の上面のうち前記電極指から露出する部分とを覆い、前記圧電基板の上面からの厚みが前記電極指および前記質量付加膜の合計の厚みよりも大きい絶縁層をさらに備える、請求項１に記載の弾性波素子。
3. 前記絶縁層は酸化珪素を主成分とする、請求項２に記載の弾性波素子。
4. 前記質量付加膜は、前記電極指の材料および前記絶縁層の材料よりも音響インピーダンスが大きく、かつ前記電極指の材料および前記絶縁層の材料よりも弾性波の伝搬速度が遅い材料を主成分とする、請求項２または３に記載の弾性波素子。
5. 前記質量付加膜は絶縁材料を主成分とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の弾性波素子。
6. 前記質量付加膜は、前記断面における形状が台形である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の弾性波素子。
7. 前記台形の下底に対する前記台形の上底の長さの比が０．７以上１．０未満である、請求項６に記載の弾性波素子。
8. 前記電極指は、該電極指の長手方向に沿った側面が、前記圧電基板の上面に近づくにつれて広がるように傾斜している、請求項１〜７のいずれか１項に記載の弾性波素子。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の弾性波素子と、
   該弾性波素子が取り付けられた回路基板と、を備える弾性波装置。

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