JPWO2020100744A1 - 弾性波装置 - Google Patents

Abstract

共振周波数付近のリップルを抑制することができる、弾性波装置を提供する。弾性波装置１は、圧電性基板２と、圧電性基板２上に設けられているＩＤＴ電極７とを備える。圧電性基板２は高音速層と、圧電体層６とを有する。ＩＤＴ電極７は、第１，第２のバスバー１４，１５と、互いに間挿し合う複数の第１，第２の電極指１６，１７とを有する。複数の第１，第２の電極指１６，１７のそれぞれの先端を結ぶことにより形成される仮想線である第１，第２の包絡線Ａ１，Ａ２が、それぞれ弾性波伝搬方向に対して傾斜して延びている。複数の第１の電極指１６と第２のバスバー１５との間に位置する複数の第１のギャップＧ１及び複数の第２の電極指１７と第１のバスバー１４との間に位置する複数の第２のギャップＧ２のうち少なくとも１つに、第１の誘電体膜９ａ，９ｂが設けられており、第１の誘電体膜９ａ，９ｂの密度が酸化ケイ素の密度より高い。

Description

本発明は、弾性波装置に関する。

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、高音速支持基板上に、低音速膜、圧電膜がこの順序で積層された積層体と、圧電膜上に設けられたＩＤＴ電極とを有する。上記積層体を有する弾性波装置はＱ値を高め得るが、横モードリップルが生じるという問題がある。

特許文献１においては、横モードリップルを抑制するために、ＩＤＴ電極を傾斜型のＩＤＴ電極としている。傾斜型のＩＤＴ電極とは、一方のバスバーに接続された複数の電極指の先端を結ぶことにより形成される仮想線である包絡線と、他方のバスバーに接続された複数の電極指の先端を結ぶことにより形成される仮想線である包絡線とが、弾性波伝搬方向に対し傾斜して延びるＩＤＴ電極である。

国際公開第２０１６／２０８２３６号

しかしながら、傾斜型のＩＤＴ電極を用いたとしても、上記積層体と併用すると、共振周波数付近にリップルが生じることがあった。

本発明の目的は、共振周波数付近のリップルを抑制することができる、弾性波装置を提供することにある。

本発明に係る弾性波装置は、圧電性基板と、前記圧電性基板上に設けられているＩＤＴ電極とを備え、前記圧電性基板が高音速層と、前記高音速層上に直接的または間接的に設けられている圧電体層とを有し、前記高音速層を伝搬するバルク波の音速が、前記圧電体層を伝搬する弾性波の音速よりも高く、前記ＩＤＴ電極が、対向し合う第１のバスバー及び第２のバスバーと、前記第１のバスバーに一端が接続された複数の第１の電極指と、前記第２のバスバーに一端が接続されており、かつ前記複数の第１の電極指と間挿し合っている複数の第２の電極指とを有し、前記複数の第１の電極指の先端を結ぶことにより形成される仮想線である第１の包絡線が、弾性波伝搬方向に対して傾斜して延びており、前記複数の第２の電極指の先端を結ぶことにより形成される仮想線である第２の包絡線が、弾性波伝搬方向に対して傾斜して延びており、前記圧電性基板上における、前記複数の第１の電極指と前記第２のバスバーとの間に位置する複数の第１のギャップ及び前記複数の第２の電極指と前記第１のバスバーとの間に位置する複数の第２のギャップのうち少なくとも１つに、第１の誘電体膜が設けられており、前記第１の誘電体膜の密度が酸化ケイ素の密度より高い。

本発明によれば、共振周波数付近のリップルを抑制することができる、弾性波装置を提供することができる。

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、本発明の第１の実施形態に係る弾性波装置の平面図である。 図３は、本発明の第１の実施形態におけるＩＤＴ電極の第１のギャップ付近を示す、図２中のＩ−Ｉ線に沿う断面を示す断面図である。 図４は、第１の実施形態の弾性波装置のＩＤＴ電極の変形例を説明するための平面図である。 図５は、第１の比較例に係る弾性波装置の平面図である。 図６は、本発明の第１の実施形態及び第１の比較例におけるインピーダンス特性を示す図である。 図７は、本発明の第１の実施形態及び第１の比較例における、共振周波数付近のインピーダンス特性を示す図である。 図８は、本発明の第１の実施形態の第１の変形例に係る弾性波装置の正面断面図である。 図９は、本発明の第１の実施形態の第２の変形例に係る弾性波装置の正面断面図である。 図１０は、本発明の第２の実施形態に係る弾性波装置の正面断面図である。 図１１は、本発明の第２の実施形態におけるＩＤＴ電極の第１のギャップ付近を示す断面図である。 図１２は、本発明の第３の実施形態に係る弾性波装置の平面図である。 図１３は、本発明の第３の実施形態におけるＩＤＴ電極の第１のギャップ付近を示す断面図である。 図１４は、本発明の第３の実施形態及び第２の比較例におけるインピーダンス特性を示す図である。 図１５は、本発明の第３の実施形態及び第２の比較例における、共振周波数付近のインピーダンス特性を示す図である。

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。

弾性波装置１は圧電性基板２を有する。圧電性基板２は、支持基板３と、支持基板３上に設けられている高音速膜４と、高音速膜４上に設けられている低音速膜５と、低音速膜５上に設けられている圧電体層６とを有する。圧電体層６は、本実施形態ではタンタル酸リチウム膜である。より具体的には、圧電体層６は、５０°ＹＸ−ＬｉＴａＯ_３からなる。なお、圧電体層６のカット角は上記に限定されず、圧電体層６の材料も上記に限定されない。圧電体層６は、例えば、ニオブ酸リチウムなどの圧電単結晶や、適宜の圧電セラミックを主成分としていてもよい。

圧電性基板２における圧電体層６上にはＩＤＴ電極７が設けられている。ＩＤＴ電極７に交流電圧を印加することにより、弾性波が励振される。圧電体層６上におけるＩＤＴ電極７の弾性波伝搬方向両側には、一対の反射器８ａ及び反射器８ｂが設けられている。このように、本実施形態の弾性波装置１は弾性波共振子である。もっとも、本発明に係る弾性波装置は、弾性波共振子を含むラダー型フィルタなどのフィルタ装置であってもよい。

低音速膜５は相対的に低音速な膜である。より具体的には、低音速膜５を伝搬するバルク波の音速は、圧電体層６を伝搬するバルク波の音速よりも低い。低音速膜５は、ＳｉＯ_ｘにより表される酸化ケイ素を主成分とする。ｘは任意の正の値である。本実施形態では、低音速膜５はＳｉＯ_２膜である。なお、低音速膜５の材料は上記に限定されず、例えば、酸化ケイ素、ガラス、酸窒化ケイ素、酸化タンタル、また、酸化ケイ素にフッ素や炭素やホウ素を加えた化合物を主成分とした材料を用いることもできる。

弾性波装置１においては、本発明における高音速層は高音速膜４である。高音速層は相対的に高音速な層である。より具体的には、高音速層を伝搬するバルク波の音速は、圧電体層６を伝搬する弾性波の音速よりも高い。本実施形態では、高音速層としての高音速膜４は窒化ケイ素膜である。なお、高音速膜４の材料は上記に限定されず、例えば、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、水晶等の圧電体、アルミナ、ジルコニア、コージライト、ムライト、ステアタイト、フォルステライトなどの各種セラミック、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）膜、シリコン、サファイア、ダイヤモンド、マグネシア、または、上記各材料を主成分とする材料、上記各材料の混合物を主成分とする材料を用いることもできる。

支持基板３は、本実施形態ではシリコン基板である。より具体的には、支持基板３の結晶方位はＳｉ（１００）である。支持基板３のオイラー角（φ，θ，ψ）はオイラー角（０°，０°，４５°）である。なお、支持基板３の結晶方位及びオイラー角（φ，θ，ψ）は上記に限定されず、支持基板３の材料も上記に限定されない。支持基板３の材料としては、例えば、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、水晶などの圧電体、アルミナ、マグネシア、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、炭化ケイ素、ジルコニア、コージライト、ムライト、ステアタイト、フォルステライトなどの各種セラミック、ガラス、スピネル、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、ＤＬＣ膜、シリコン、サファイア、ダイヤモンド、マグネシア、または、上記各材料を主成分とする材料、上記各材料の混合物を主成分とする材料などを用いることもできる。

本実施形態においては、弾性波装置１は、高音速膜４、低音速膜５及び圧電体層６がこの順序で積層された積層体を含む圧電性基板２を有する。それによって、弾性波のエネルギーを圧電体層６側に効果的に閉じ込めることができる。

図２は、第１の実施形態に係る弾性波装置の平面図である。

ＩＤＴ電極７は、対向し合う第１のバスバー１４及び第２のバスバー１５を有する。ＩＤＴ電極７は、第１のバスバー１４に一端が接続された複数の第１の電極指１６と、第２のバスバー１５に一端が接続された複数の第２の電極指１７とを有する。複数の第１の電極指１６と複数の第２の電極指１７とは互いに間挿し合っている。

さらに、ＩＤＴ電極７は、第１のバスバー１４に一端が接続された複数の第１のダミー電極指１８を有する。複数の第１のダミー電極指１８は、それぞれ第２のギャップＧ２を介して複数の第２の電極指１７に対向している。ＩＤＴ電極７は、第２のバスバー１５に一端が接続された複数の第２のダミー電極指１９を有する。複数の第２のダミー電極指１９は、それぞれ第１のギャップＧ１を介して複数の第１の電極指１６に対向している。

ここで、複数の第１の電極指１６の先端を結ぶことにより形成される仮想線である第１の包絡線Ａ１は、弾性波伝搬方向に対して傾斜して延びている。同様に、複数の第２の電極指１７の先端を結ぶことにより形成される仮想線である第２の包絡線Ａ２は、弾性波伝搬方向に対して傾斜して延びている。このように、ＩＤＴ電極７は傾斜型のＩＤＴ電極である。第１の包絡線Ａ１及び第２の包絡線Ａ２が延びる方向が弾性波伝搬方向に対して傾斜している傾斜角度は特に限定されないが、本実施形態では、傾斜角度は７．５°である。

本実施形態においては、複数の第１のギャップＧ１は、複数の第１の電極指１６と複数の第２のダミー電極指１９との間に位置している。複数の第２のギャップＧ２は、複数の第２の電極指１７と複数の第１のダミー電極指１８との間に位置している。複数の第１のギャップＧ１は、複数の第１の電極指１６と第２のバスバー１５との間に位置していればよく、複数の第２のギャップＧ２は、複数の第２の電極指１７と第１のバスバー１４との間に位置していればよい。

ＩＤＴ電極７は、圧電性基板２側から、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。本実施形態では、反射器８ａ及び反射器８ｂもＩＤＴ電極７と同様の積層金属膜からなる。なお、ＩＤＴ電極７、反射器８ａ及び反射器８ｂの材料及び金属層の層数は上記に限定されない。あるいは、ＩＤＴ電極７、反射器８ａ及び反射器８ｂは単層の金属膜からなっていてもよい。

図３は、第１の実施形態におけるＩＤＴ電極の第１のギャップ付近を示す、図２中のＩ−Ｉ線に沿う断面を示す断面図である。

圧電性基板２上における、複数の第１のギャップＧ１には、第１の誘電体膜９ａが設けられている。より具体的には、複数の第１の誘電体膜９ａがそれぞれ、複数の第１のギャップＧ１の全体に至るように設けられている。複数の第１の誘電体膜９ａは、第１の電極指１６上及び第２のダミー電極指１９上に至っている。第１の誘電体膜９ａは、第１の電極指１６上における先端付近、第１のギャップＧ１及び第２のダミー電極指１９上における先端付近に連続的に設けられている。なお、第１の誘電体膜９ａは、第１のギャップＧ１の少なくとも一部に設けられていればよい。

同様に、複数の第１の誘電体膜９ｂがそれぞれ、複数の第２のギャップＧ２の全体に至るように設けられている。複数の第１の誘電体膜９ｂは、第２の電極指１７上及び第１のダミー電極指１８上に至っている。より具体的には、第１の誘電体膜９ｂは、第２の電極指１７上における先端付近、第２のギャップＧ２及び第１のダミー電極指１８上における先端付近に連続的に設けられている。なお、第１の誘電体膜９ｂは、第２のギャップＧ２の少なくとも一部に設けられていればよい。

なお、第１のダミー電極指１８及び第２のダミー電極指１９は設けられずともよい。すなわち、図４に示すＩＤＴ電極７の変形例のように、第１のダミー電極指１８及び第２のダミー電極指１９が設けられずともよい。ここでは、複数の第１の誘電体膜９ａが、第１の電極指１６上から、第１の電極指１６と第２のバスバー１５との間のギャップを経て、第２のバスバー１５上に至るように設けられている。同様に、第２の誘電体膜９ｂが、第２の電極指１７上から、第２の電極指１７と第１のバスバー１４との間のギャップを経て、第１のバスバー１４上に至るように設けられている。

本実施形態では、第１の誘電体膜９ａは全ての第１のギャップＧ１に設けられており、第１の誘電体膜９ｂは全ての第２のギャップＧ２に設けられている。なお、第１の誘電体膜９ａ及び第１の誘電体膜９ｂは、必ずしも全ての第１のギャップＧ１及び第２のギャップＧ２に設けられていなくともよい。第１の誘電体膜９ａまたは第１の誘電体膜９ｂが、複数の第１のギャップＧ１及び複数の第２のギャップＧ２のうち少なくとも１つに設けられていればよい。

第１の誘電体膜９ａ及び第１の誘電体膜９ｂは、本実施形態では五酸化タンタル膜である。なお、これに限定されず、第１の誘電体膜９ａ及び第１の誘電体膜９ｂの密度が酸化ケイ素の密度より高ければよい。なお、本明細書において密度の比較対象としている酸化ケイ素は、ＳｉＯ_２である。また、本明細書における酸化ケイ素の密度は、２．２１×１０^３［ｋｇ／ｍ^３］である。第１の誘電体膜９ａ及び第１の誘電体膜９ｂを構成する誘電体としては、例えば、酸化ハフニウム、酸化トリウム、窒化ニオブを用いることもできる。

本実施形態の特徴は以下の構成を有することにある。１）高音速膜４、低音速膜５及び圧電体層６がこの順序で積層された積層体を含む圧電性基板２と、圧電性基板２上に設けられた傾斜型のＩＤＴ電極７とを有する。２）ＩＤＴ電極７の複数の第１のギャップＧ１及び複数の第２のギャップＧ２に、酸化ケイ素よりも密度が高い複数の第１の誘電体膜９ａ及び複数の第１の誘電体膜９ｂが設けられている。それによって、共振周波数付近のリップルを抑制することができる。これを、本実施形態と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、図５に示すように、第１の比較例の弾性波装置１０１は、第１の実施形態における第１の誘電体膜９ａ及び第１の誘電体膜９ｂを有しない点以外においては、第１の実施形態の弾性波装置１と同様の構成を有する。

第１の実施形態の構成を有する弾性波装置及び第１の比較例の弾性波装置を作製した。ここで、第１の実施形態の構成を有する弾性波装置及び第１の比較例の弾性波装置の条件は以下の通りである。なお、後述する波長は、ＩＤＴ電極の電極指ピッチにより規定される波長である。ＩＤＴ電極を弾性波伝搬方向に見たときに、隣り合う電極指が重なり合う領域をＩＤＴ電極の交差領域とし、電極指が延びる方向に沿う交差領域の長さを交差幅とする。電極指が延びる方向に沿う第１のギャップの長さを第１のギャップ幅とし、電極指が延びる方向に沿う第２のギャップの長さを第２のギャップ幅とする。

圧電体層：材料５０°ＹＸ−ＬｉＴａＯ_３、膜厚６００ｎｍ
低音速膜：材料酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、膜厚６７３ｎｍ
高音速膜：材料窒化ケイ素（ＳｉＮ）、膜厚９００ｎｍ
支持基板：材料シリコン（Ｓｉ）、結晶方位Ｓｉ（１００）、オイラー角（０°，０°，４５°）
ＩＤＴ電極の各金属層の膜厚：圧電体層側のＴｉ層の膜厚１２ｎｍ、Ａｌ層の膜厚１００ｎｍ、Ｔｉ層の膜厚４ｎｍ
波長：２μｍ
交差幅：３０μｍ
ＩＤＴ電極の電極指の対数：１００対
傾斜角度：７．５°
第１のギャップ幅及び第２ギャップ幅：０．２７μｍ

第１の実施形態の構成を有する弾性波装置の第１の誘電体膜の条件は以下の通りである。

第１の誘電体膜：材料；五酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）、密度８．４７×１０^３［ｋｇ／ｍ^３］、膜厚３０ｎｍ

下記の図６及び図７に、各弾性波装置のインピーダンス特性を示す。

図６は、第１の実施形態及び第１の比較例におけるインピーダンス特性を示す図である。図７は、第１の実施形態及び第１の比較例における、共振周波数付近のインピーダンス特性を示す図である。図６及び図７において、実線は第１の実施形態の結果を示し、破線は第１の比較例の結果を示す。

第１の実施形態及び第１の比較例においては傾斜型のＩＤＴ電極を用いているため、図６に示すように、共振周波数と反共振周波数との間におけるリップルは抑制されている。しかしながら、図６及び図７の矢印Ｂに示すように、第１の比較例においては、共振周波数付近においてリップルが生じていることがわかる。これに対して、第１の実施形態においては、共振周波数付近のリップルが生じていないことがわかる。このように、第１の実施形態においては、共振周波数と反共振周波数との間におけるリップルを抑制できることに加え、共振周波数付近のリップルを抑制することができる。

第１の比較例においては、第１の実施形態と同様の圧電性基板２を有することにより、弾性波装置が主モードとして利用する弾性波と共に、リップルの原因となる不要波も圧電体層側に閉じ込められ易くなる。さらに、第１の電極指１６と第２のダミー電極指１９とは、第１のギャップＧ１を隔てて不連続となっている。そのため、ＩＤＴ電極７が設けられている領域における音速は、第１のギャップＧ１付近において不連続性を有する。同様に、ＩＤＴ電極７が設けられている領域における音速は、第２のギャップＧ２付近においても不連続性を有する。第１の比較例のリップルは、傾斜型のＩＤＴ電極７の第１のギャップＧ１付近及び第２のギャップＧ２付近に閉じ込められるモードに起因するものと考えられる。

これに対して、第１の実施形態においては、図２に示すように、第１のギャップＧ１に第１の誘電体膜９ａが設けられている。加えて、第１の誘電体膜９ａの密度は酸化ケイ素の密度よりも高い。これにより、第１の誘電体膜９ａの密度をＩＤＴ電極７の密度に効果的に近づけることができ、またはＩＤＴ電極７の密度よりも大きくすることができる。それによって、第１のギャップＧ１における質量付加の状態を、第１の電極指１６及び第２のダミー電極指１９が設けられている部分における質量付加の状態に効果的に近づけることができる。そのため、第１のギャップＧ１が配置されている領域における音速を、第１の電極指１６が設けられている領域及び第２のダミー電極指１９が設けられている領域における音速に効果的に近づけることができる。よって、第１のギャップＧ１における、第１の電極指１６と第２のダミー電極指１９との不連続性を小さくすることができる。

同様に、第２のギャップＧ２に第１の誘電体膜９ｂが設けられていることにより、第２のギャップＧ２における、第２の電極指１７と第１のダミー電極指１８との不連続性を小さくすることができる。よって、第１のギャップＧ１及び第２のギャップＧ２におけるモードの閉じ込めを抑制することができる。従って、共振周波数付近のリップルを抑制することができる。

第１の誘電体膜９ａ及び第１の誘電体膜９ｂの密度は、ＩＤＴ電極７の材料の密度以上であることが好ましい。この場合には、第１のギャップＧ１における質量付加の状態を、第１の電極指１６及び第２のダミー電極指１９が設けられている部分における質量付加の状態に、より確実に近づけることができる。特に、第１の誘電体膜９ａ及び第１の誘電体膜９ｂの密度がＩＤＴ電極７の密度より大きい場合には、第１の誘電体膜９ａの膜厚をＩＤＴ電極７の膜厚より薄くしても、第１のギャップＧ１における質量付加の状態を、第１の電極指１６及び第２のダミー電極指１９が設けられている部分における質量付加の状態に効果的に近づけることができる。同様に、第２のギャップＧ２における質量付加の状態を、第２の電極指１７及び第１のダミー電極指１８が設けられている部分における質量付加の状態に、より確実に近づけることができる。よって、第１のギャップＧ１及び第２のギャップＧ２におけるモードの閉じ込めをより確実に抑制することができ、共振周波数付近のリップルをより確実に抑制することができる。

ＩＤＴ電極７が積層金属膜からなる場合には、積層金属膜の平均密度と、第１の誘電体膜９ａ及び第１の誘電体膜９ｂの密度とを比較すればよい。積層金属膜の平均密度は以下のように算出すればよい。積層金属膜の各金属層において、金属層の膜厚を積層金属膜全体の膜厚で割った値である、金属層の膜厚比率を算出する。次に、各金属層において、膜厚比率と密度との積を算出する。次に、全金属層における上記積を足し合わせる。

なお、第１の誘電体膜９ａ及び第１の誘電体膜９ｂの密度は、第１の電極指１６及び第２の電極指１７の密度以上であることが好ましい。これにより、第１の電極指１６及び第２の電極指１７を構成する金属層と、第１のバスバー１４及び第２のバスバー１５を構成する金属層とが異なる場合にも、第１のギャップＧ１及び第２のギャップＧ２における上記不連続性をより確実に小さくすることができる。

第１の誘電体膜９ａは第１のギャップＧ１の全体に至るように設けられていることが好ましい。それによって、第１の電極指１６と第２のダミー電極指１９との不連続性をより一層小さくすることができる。同様に、第１の誘電体膜９ｂは第２のギャップＧ２の全体に至るように設けられていることが好ましい。それによって、第２の電極指１７と第１のダミー電極指１８との不連続性をより一層小さくすることができる。従って、共振周波数付近のリップルをより一層抑制することができる。

さらに、第１の誘電体膜９ａは、第１のギャップＧ１の全体に至っており、かつ第１の電極指１６上及び第２のダミー電極指１９上に至っていることがより好ましい。同様に、第１の誘電体膜９ｂは、第２のギャップＧ２の全体に至っており、かつ第２の電極指１７上及び第１のダミー電極指１８上に至っていることがより好ましい。それによって、弾性波装置１の製造に際し、第１の誘電体膜９ａに位置ずれが生じた場合においても、第１の誘電体膜９ａを、より確実に第１のギャップＧ１の全体に至るように配置することができる。同様に、第１の誘電体膜９ｂを、より確実に第２のギャップＧ２の全体に至るように配置することができる。従って、共振周波数付近のリップルをより確実に、かつより一層抑制することができる。

第１の実施形態の圧電性基板２は、支持基板３、高音速膜４、低音速膜５及び圧電体層６がこの順序で積層された積層体であるが、これに限定されない。以下において、圧電性基板以外は第１の実施形態と同様の構成を有する、第１の実施形態の第１の変形例及び第２の変形例を示す。第１の変形例及び第２の変形例においても、第１の実施形態と同様に、共振周波数付近のリップルを抑制することができる。

図８に示す第１の変形例における圧電性基板２２は、高音速支持基板２３と、高音速支持基板２３上に設けられている低音速膜５と、低音速膜５上に設けられている圧電体層６とを有する。本変形例においては、本発明における高音速層は高音速支持基板２３である。圧電体層６は、高音速支持基板２３上に、低音速膜５を介して間接的に設けられている。

高音速支持基板２３はシリコン基板である。なお、高音速支持基板２３の材料は上記に限定されず、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、シリコン、サファイア、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、水晶、アルミナ、ジルコニア、コージライト、ムライト、ステアタイト、フォルステライト、マグネシア、ＤＬＣまたはダイヤモンドなど、上記材料を主成分とする媒質を用いることもできる。

本変形例の弾性波装置は、高音速支持基板２３、低音速膜５及び圧電体層６がこの順序で積層された積層体である圧電性基板２２を有するため、第１の実施形態と同様に、弾性波のエネルギーを圧電体層６側に閉じ込めることができる。

図９に示す第２の変形例における圧電性基板２４は、高音速支持基板２３と、高音速支持基板２３上に直接的に設けられている圧電体層６とを有する。本変形例においても、第１の実施形態と同様に、弾性波のエネルギーを圧電体層６側に閉じ込めることができる。

図１０は、第２の実施形態に係る弾性波装置の正面断面図である。図１１は、第２の実施形態におけるＩＤＴ電極の第１のギャップ付近を示す断面図である。なお、図１１は、図２中のＩ−Ｉ線に沿う部分に相当する断面を示す。

図１０及び図１１に示すように、本実施形態は、圧電性基板２上に、ＩＤＴ電極７、第１の誘電体膜９ａ及び第１の誘電体膜９ｂを覆うように第２の誘電体膜３９が設けられている点において、第１の実施形態と異なる。上記の点以外においては、本実施形態の弾性波装置は第１の実施形態の弾性波装置１と同様の構成を有する。

第２の誘電体膜３９は、特に限定されないが、本実施形態では酸化ケイ素膜である。より具体的には、第２の誘電体膜３９はＳｉＯ_２膜である。第２の誘電体膜３９は、例えば、保護膜として用いることができる。これにより、ＩＤＴ電極７が破損し難い。

本実施形態においても、第１の実施形態と同様に、第１のギャップＧ１に第１の誘電体膜９ａが設けられており、第２のギャップＧ２に第１の誘電体膜９ｂが設けられている。それによって、共振周波数付近のリップルを抑制することができる。

図１２は、第３の実施形態に係る弾性波装置の平面図である。図１３は、第３の実施形態におけるＩＤＴ電極の第１のギャップ付近を示す断面図である。なお、図１２においては、第２の誘電体膜を省略している。図１３は、図２中のＩ−Ｉ線に沿う部分に相当する断面を示す。

図１２及び図１３に示すように、本実施形態は、第１の誘電体膜９ａが第１の電極指１６及び第２のダミー電極指１９と、圧電性基板２との間に至っている点において、第１の実施形態と異なる。より具体的には、第１の誘電体膜９ａは、第１の電極指１６と圧電性基板２との間に至っており、かつ第２のダミー電極指１９と圧電性基板２との間に至っている。さらに、本実施形態は、第１の誘電体膜９ｂが第２の電極指１７及び第１のダミー電極指１８と、圧電性基板２との間に至っている点においても、第１の実施形態と異なる。上記の点以外においては、本実施形態の弾性波装置は第２の実施形態の弾性波装置と同様の構成を有する。

図１３に示すように、本実施形態においても、圧電性基板２上に、ＩＤＴ電極７、第１の誘電体膜９ａ及び第１の誘電体膜９ｂを覆うように第２の誘電体膜３９が設けられている。

ここで、第３の実施形態の構成を有する弾性波装置及び第２の比較例の弾性波装置を作製した。なお、第２の比較例の弾性波装置は、第１の誘電体膜９ａ及び第１の誘電体膜９ｂが設けられていない点以外においては、第３の実施形態と同様の構成を有する。

第３の実施形態の構成を有する弾性波装置及び第２の比較例の弾性波装置の条件は以下の通りである。

圧電体層：材料５０°ＹＸ−ＬｉＴａＯ_３、膜厚６００ｎｍ
低音速膜：材料酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、膜厚６７３ｎｍ
高音速膜：材料窒化ケイ素（ＳｉＮ）、膜厚９００ｎｍ
支持基板：材料シリコン（Ｓｉ）、結晶方位Ｓｉ（１００）、オイラー角（０°，０°，４５°）
ＩＤＴ電極の各金属層の膜厚：圧電体層側のＴｉ層の膜厚１２ｎｍ、Ａｌ層の膜厚１００ｎｍ、Ｔｉ層の膜厚４ｎｍ
波長：２μｍ
交差幅：３０μｍ
ＩＤＴ電極の電極指の対数：１００対
傾斜角度：７．５°
第１のギャップ幅及び第２ギャップ幅：０．２７μｍ
第２の誘電体膜：材料ＳｉＯ_２、膜厚３５ｎｍ

第３の実施形態の構成を有する弾性波装置の第１の誘電体膜の条件は以下の通りである。

第１の誘電体膜：材料五酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）、膜厚３０ｎｍ

下記の図１４及び図１５に、各弾性波装置のインピーダンス特性を示す。

図１４は、第３の実施形態及び第２の比較例におけるインピーダンス特性を示す図である。図１５は、第３の実施形態及び第２の比較例における、共振周波数付近のインピーダンス特性を示す図である。図１４及び図１５において、実線は第３の実施形態の結果を示し、破線は第２の比較例の結果を示す。

図１４及び図１５の矢印Ｃに示すように、第２の比較例においては、共振周波数付近にリップルが生じていることがわかる。これに対して、第３の実施形態においては、共振周波数付近のリップルが生じていないことがわかる。このように、第３の実施形態においては、共振周波数付近のリップルを抑制することができる。また、第３の実施形態の弾性波装置の製造に際し、第１の誘電体膜９ａに位置ずれが生じた場合においても、第１の誘電体膜９ａを、より確実に第１のギャップＧ１の全体に至るように配置することができる。同様に、第１の誘電体膜９ｂを、より確実に第２のギャップＧ２の全体に至るように配置することができる。従って、共振周波数付近のリップルをより確実に、かつ効果的に抑制することができる。

加えて、図１４に示すように、第３の実施形態及び第２の比較例において、共振周波数は同程度である。他方、第３の実施形態の反共振周波数は、第２の比較例の反共振周波数よりも高域側に位置していることがわかる。第３の実施形態においては、図１２に示す第１の誘電体膜９ａが、第１の電極指１６及び第２のダミー電極指１９と圧電性基板２との間に至っており、第１の誘電体膜９ｂが、第２の電極指１７及び第１のダミー電極指１８と圧電性基板２との間に至っている。それによって、比帯域を広くすることができる。

１…弾性波装置
２…圧電性基板
３…支持基板
４…高音速膜
５…低音速膜
６…圧電体層
７…ＩＤＴ電極
８ａ，８ｂ…反射器
９ａ，９ｂ…第１の誘電体膜
１４，１５…第１，第２のバスバー
１６，１７…第１，第２の電極指
１８，１９…第１，第２のダミー電極指
２２…圧電性基板
２３…高音速支持基板
２４…圧電性基板
３９…第２の誘電体膜
１０１…弾性波装置

なお、第１のダミー電極指１８及び第２のダミー電極指１９は設けられずともよい。すなわち、図４に示すＩＤＴ電極７の変形例のように、第１のダミー電極指１８及び第２のダミー電極指１９が設けられずともよい。ここでは、複数の第１の誘電体膜９ａが、第１の電極指１６上から、第１の電極指１６と第２のバスバー１５との間のギャップを経て、第２のバスバー１５上に至るように設けられている。同様に、第１の誘電体膜９ｂが、第２の電極指１７上から、第２の電極指１７と第１のバスバー１４との間のギャップを経て、第１のバスバー１４上に至るように設けられている。

Claims (10)

1. 圧電性基板と、
   前記圧電性基板上に設けられているＩＤＴ電極と、
   を備え、
   前記圧電性基板が高音速層と、前記高音速層上に直接的または間接的に設けられている圧電体層と、を有し、
   前記高音速層を伝搬するバルク波の音速が、前記圧電体層を伝搬する弾性波の音速よりも高く、
   前記ＩＤＴ電極が、対向し合う第１のバスバー及び第２のバスバーと、前記第１のバスバーに一端が接続された複数の第１の電極指と、前記第２のバスバーに一端が接続されており、かつ前記複数の第１の電極指と間挿し合っている複数の第２の電極指と、を有し、
   前記複数の第１の電極指の先端を結ぶことにより形成される仮想線である第１の包絡線が、弾性波伝搬方向に対して傾斜して延びており、前記複数の第２の電極指の先端を結ぶことにより形成される仮想線である第２の包絡線が、弾性波伝搬方向に対して傾斜して延びており、
   前記圧電性基板上における、前記複数の第１の電極指と前記第２のバスバーとの間に位置する複数の第１のギャップ及び前記複数の第２の電極指と前記第１のバスバーとの間に位置する複数の第２のギャップのうち少なくとも１つに、第１の誘電体膜が設けられており、
   前記第１の誘電体膜の密度が酸化ケイ素の密度より高い、弾性波装置。
2. 前記第１の誘電体膜の密度が、前記ＩＤＴ電極の密度以上である、請求項１に記載の弾性波装置。
3. 前記ＩＤＴ電極が、前記第１のバスバーに一端が接続された複数の第１のダミー電極指と、前記第２のバスバーに一端が接続された複数の第２のダミー電極指と、を有し、
   前記複数の第１のギャップが前記複数の第１の電極指と前記複数の第２のダミー電極指との間にそれぞれ位置し、前記複数の第２のギャップが前記複数の第２の電極指と前記複数の第１のダミー電極指との間にそれぞれ位置する、請求項１または２に記載の弾性波装置。
4. 前記第１の誘電体膜が、前記第１の誘電体膜が設けられている前記第１のギャップまたは前記第２のギャップの全体に至っている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の弾性波装置。
5. 前記第１のギャップに設けられている前記第１の誘電体膜が、前記第１のギャップの全体に至っており、かつ前記第１の電極指上及び前記第２のダミー電極指上に至っており、
   前記第２のギャップに設けられている前記第１の誘電体膜が、前記第２のギャップの全体に至っており、かつ前記第２の電極指上及び前記第１のダミー電極指上に至っている、請求項３に記載の弾性波装置。
6. 前記第１のギャップに設けられている前記第１の誘電体膜が、前記第１のギャップの全体に至っており、かつ前記第１の電極指及び前記第２のダミー電極指と、前記圧電性基板との間に至っており、
   前記第２のギャップに設けられている前記第１の誘電体膜が、前記第２のギャップの全体に至っており、かつ前記第２の電極指及び前記第１のダミー電極指と、前記圧電性基板との間に至っている、請求項３に記載の弾性波装置。
7. 前記圧電性基板上に、前記ＩＤＴ電極及び前記第１の誘電体膜を覆うように第２の誘電体膜が設けられている、請求項１〜６のいずれか１項に記載の弾性波装置。
8. 前記圧電性基板が、前記高音速層と前記圧電体層との間に設けられている低音速膜を有し、
   前記低音速膜を伝搬するバルク波の音速が、前記圧電体層を伝搬するバルク波の音速よりも低い、請求項１〜７のいずれか１項に記載の弾性波装置。
9. 前記高音速層が高音速支持基板である、請求項１〜８のいずれか１項に記載の弾性波装置。
10. 前記圧電性基板が、支持基板をさらに有し、
    前記高音速層が、前記支持基板上に設けられている高音速膜である、
    請求項１〜８のいずれか１項に記載の弾性波装置。

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