WO2011074464A1 - 弾性境界波装置 - Google Patents

Abstract

　３媒質型の弾性境界波装置において、高次モードに起因するスプリアスを抑圧する。　弾性境界波装置１は、圧電体からなる第１の媒質２と、第２の媒質７と、第３の媒質６と、ＩＤＴ電極３とを備えている。第１の媒質２は、速い横波と遅い横波とを有する。第２の媒質７は、第１の媒質２の上方に設けられている。第３の媒質６は、第１の媒質２と、第２の媒質７との間に設けられている。第３の媒質６の横波の音速は、第１の媒質２の遅い横波の音速より低く、かつ第２の媒質７の横波の音速より低い。ＩＤＴ電極３は、第１の媒質２と第３の媒質６との間の境界に形成されている。第２の媒質７の横波の音速は、第１の媒質２の速い横波の音速よりも遅い。

Description

弾性境界波装置

　本発明は、弾性境界波装置に関し、特には、ＳＨ型弾性境界波を用いた３媒質型の弾性境界波装置に関する。

　従来、例えば下記の特許文献１、２などにおいて、通信機器の帯域フィルタなどに用いられる弾性波装置として、３媒質型の弾性境界波装置が提案されている。３媒質型の弾性境界波装置は、圧電体からなる第１の媒質と、第２の媒質と、第１の媒質と第２の媒質との間に設けられている第３の媒質と、第１の媒質と第３の媒質との間の境界に形成されているＩＤＴ電極とを備えている。特許文献１には、第１の媒質をＬｉＮｂＯ_３単結晶基板とし、第２の媒質を、ＬｉＮｂＯ_３の速い横波の音速より高音速な多結晶珪素膜とすることが記載されている。

ＷＯ９８／５２２７９　Ａ１号公報 ＷＯ２００６／１１４９３０　Ａ１号公報

　特許文献１に記載のように、第１の媒質をＬｉＮｂＯ_３単結晶基板とし、第２の媒質を多結晶珪素膜とした場合、高次モードが閉じこもりやすくなり、高次モードに起因するスプリアスが発生するという問題があった。

　本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、３媒質型の弾性境界波装置において、高次モードに起因するスプリアスを抑圧することにある。

　本発明に係る弾性境界波装置は、第１の媒質と、第２の媒質と、第３の媒質と、ＩＤＴ電極とを備えている。第１の媒質は、圧電体からなる。第１の媒質は、速い横波と遅い横波とを有する。第２の媒質は、第１の媒質の上方に設けられている。第３の媒質は、第１の媒質と、第２の媒質との間に設けられている。第３の媒質の横波の音速は、第１の媒質の遅い横波の音速より遅くかつ第２の媒質の横波の音速よりも遅い。ＩＤＴ電極は、第１の媒質と第３の媒質との間の境界に形成されている。本発明に係る弾性境界波装置において、第２の媒質の横波の音速は、第１の媒質の速い横波の音速よりも遅い。

　本発明に係る弾性境界波装置のある特定の局面では、第２の媒質の横波の音速は、第１の媒質の遅い横波の音速よりも速い。この構成によれば、基本モードの音速を高くすることが可能となる。このため、ＩＤＴ電極のピッチを大きくできるため、基本モードの応答の挿入損失を小さくすることができ、かつ、耐サージ性や耐電力性を高めることができる。

　本発明に係る弾性境界波装置の他の特定の局面では、弾性境界波の基本モードの音速が第１の媒質の遅い横波の音速及び第２の媒質の横波の音速よりも遅く、弾性境界波の高次モードの音速が第２の媒質の横波の音速よりも速い。この構成によれば、弾性境界波の基本モードを第３の媒質内に効果的に閉じ込めることができ、かつ、弾性境界波の高次モードを第２の媒質側に漏洩させることができる。従って、高次モードに起因するスプリアスの発生を効果的に抑制することができる。

　本発明に係る弾性境界波装置の別の特定の局面では、第２の媒質の上に吸音層が設けられている。この構成によれば、第２の媒質側に漏洩した高次モードが吸音層において減衰する。従って、高次モードに起因するスプリアスの発生をより効果的に抑制することができる。

　本発明に係る弾性境界波装置のさらに他の特定の局面では、第１の媒質が、０°～３７°回転ＹカットＬｉＮｂＯ_３であり、弾性境界波のうちのＳＨ型弾性境界波を用いる。

　本発明に係る弾性境界波装置のさらに別の特定の局面では、第３の媒質が酸化珪素である。第３の媒質を、正の周波数温度係数（ＴＣＦ）を有する酸化珪素により形成することで、例えば、第１の媒質がＬｉＮｂＯ_３である場合など、第１の媒質が負のＴＣＦを有する場合に、弾性境界波装置のＴＣＦの絶対値を小さくすることができる。

　本発明に係る弾性境界波装置のまたさらに他の特定の局面では、第２の媒質の横波の音速が３８００ｍ／秒～４７５０ｍ／秒の範囲内にある。この構成では、第１の媒質をＬｉＮｂＯ_３とし、第３の媒質を酸化珪素とした場合に、第２の媒質の横波の音速を、ＬｉＮｂＯ_３からなる第１の媒質の速い横波の音速（４７５３ｍ／秒）以下、酸化珪素からなる第３の媒質の横波の音速（３７５７ｍ／秒）以上とすることができる。従って、高次モードを第２の媒質側に効率的に漏洩させることができる。

　本発明に係る弾性境界波装置のまたさらに別の局面では、第２の媒質の横波の音速が４０３０ｍ／秒～４３００ｍ／秒の範囲内にある。この構成では、第１の媒質をＬｉＮｂＯ_３とした場合に、第２の媒質の横波の音速を、音速が安定しやすい、ＬｉＮｂＯ_３からなる第１の媒質の遅い横波の音速（４０３０ｍ／秒）以上とすることができる。このため、基本モードの応答の挿入損失を安定させることができる。また、ＩＤＴ電極の電極指ピッチを大きくし得るため、耐サージ性や耐電力性を向上することができる。

　本発明に係る弾性境界波装置のまた別の特定の局面では、第２の媒質が酸化窒化珪素である。この構成によれば、周波数温度係数（ＴＣＦ）を良好にできる。成膜時に酸素と窒素の組成比を制御することにより、周波数温度係数（ＴＣＦ）の正負を制御できる。また、酸素と窒素の組成比を制御することにより、第２の媒質の音速を制御することができる。

　本発明に係る弾性境界波装置のさらにまた別の特定の局面では、第２の媒質が酸化窒化珪素膜で構成されており、その酸化窒化珪素膜の屈折率が１．５６～１．６１の範囲内にある。この構成では、第２の媒質を構成する酸化窒化珪素膜の音速が高次モードの抑制される音速となるように、酸素と窒素の組成比が制御されている。

　なお、本明細書において、屈折率とは、常温において波長が６３３ｎｍのＨｅ－Ｎｅレーザー光を用いて測定した屈折率を意味する。

　本発明における３媒質構造の弾性境界波装置では、速い横波と遅い横波を有する第１の媒質と第２の媒質の間に積層されている第３の媒質の横波の音速が、第１の媒質の遅い横波の音速と第２の媒質の横波の音速よりも低く設定されている。さらに、第２の媒質の横波の音速は、第１の媒質の速い横波の音速よりも遅い。従って、本発明によれば、高次モードに起因するスプリアスが抑制されており、かつ設計が容易な弾性境界波装置を提供することができる。

図１（ａ）は、実施形態に係る弾性境界波装置の要部を示す部分切欠拡大正面断面図である。図１（ｂ）は、実施形態に係る弾性境界波装置の模式的平面図である。 図２は、実施形態における基本モード及び高次モードの音速と、各媒質の横波の音速との関係を表すグラフである。 図３は、第１の媒質がＬｉＮｂＯ_３であり、第２の媒質が窒化珪素であり、第３の媒質が酸化珪素である場合の基本モード及び高次モードの音速と、各媒質の横波の音速との関係を表すグラフである。 図４は、第２の媒質が窒化珪素であり、ＬｉＮｂＯ_３基板のカット角が０°Ｙカットである場合の弾性境界波装置のインピーダンス特性を表すグラフである。 図５は、第２の媒質が窒化珪素であり、ＬｉＮｂＯ_３基板のカット角が０°Ｙカットである場合の弾性境界波装置の位相特性を表すグラフである。 図６は、第２の媒質が窒化珪素であり、ＬｉＮｂＯ_３基板のカット角が１０°Ｙカットである場合の弾性境界波装置のインピーダンス特性を表すグラフである。 図７は、第２の媒質が窒化珪素であり、ＬｉＮｂＯ_３基板のカット角が１０°Ｙカットである場合の弾性境界波装置の位相特性を表すグラフである。 図８は、第２の媒質が窒化珪素であり、ＬｉＮｂＯ_３基板のカット角が２５°Ｙカットである場合の弾性境界波装置のインピーダンス特性を表すグラフである。 図９は、第２の媒質が窒化珪素であり、ＬｉＮｂＯ_３基板のカット角が２５°Ｙカットである場合の弾性境界波装置の位相特性を表すグラフである。 図１０は、第２の媒質が窒化珪素であり、ＬｉＮｂＯ_３基板のカット角が３７°Ｙカットである場合の弾性境界波装置のインピーダンス特性を表すグラフである。 図１１は、第２の媒質が窒化珪素であり、ＬｉＮｂＯ_３基板のカット角が３７°Ｙカットである場合の弾性境界波装置の位相特性を表すグラフである。 図１２は、酸化窒化珪素膜の屈折率が１．６５である場合の弾性境界波装置のインピーダンス特性を表すグラフである。 図１３は、酸化窒化珪素膜の屈折率が１．６５である場合の弾性境界波装置の位相特性を表すグラフである。 図１４は、酸化窒化珪素膜の屈折率が１．６１である場合の弾性境界波装置のインピーダンス特性を表すグラフである。 図１５は、酸化窒化珪素膜の屈折率が１．６１である場合の弾性境界波装置の位相特性を表すグラフである。 図１６は、酸化窒化珪素膜の屈折率が１．５６である場合の弾性境界波装置のインピーダンス特性を表すグラフである。 図１７は、酸化窒化珪素膜の屈折率が１．５６である場合の弾性境界波装置の位相特性を表すグラフである。 図１８は、酸化窒化珪素膜の屈折率が１．５１である場合の弾性境界波装置のインピーダンス特性を表すグラフである。 図１９は、酸化窒化珪素膜の屈折率が１．５１である場合の弾性境界波装置の位相特性を表すグラフである。

　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。

　図１（ａ）は、実施形態に係る弾性境界波装置の要部を示す部分切欠拡大正面断面図である。図１（ｂ）は、実施形態に係る弾性境界波装置の模式的平面図である。

　図１に示す弾性境界波装置１は、弾性境界波を利用した装置であり、詳細には、ＳＨ型弾性境界波を利用した装置である。なお、本実施形態の弾性境界波装置１は、１ポート型弾性境界波共振子であるが、本発明において、弾性境界波装置は、弾性境界波共振子に限定されず、例えば、弾性境界波フィルタなどであってもよい。

　図１（ａ）に示すように、弾性境界波装置１は、第１の媒質２を備えている。第１の媒質２は、圧電体からなり、速い横波と、遅い横波とを有する。すなわち、第１の媒質２は、圧電単結晶からなる。第１の媒質２を構成する圧電体は、弾性境界波装置１に求められる特性などに応じて適宜選択することができる。具体的には、第１の媒質２は、例えば、ＬｉＮｂＯ_３やＬｉＴａＯ_３などの適宜の圧電体により形成することができる。なかでも、第１の媒質２は、ＬｉＮｂＯ_３により形成されていることが好ましく、さらには、０°～３７°回転ＹカットＬｉＮｂＯ_３により形成されていることがより好ましい。

　第１の媒質２の上方には、第２の媒質７が配置されている。第１の媒質２と第２の媒質７との間には、第３の媒質６が配置されている。そして、第２の媒質７の上には、吸音層８が配置されている。すなわち、第１の媒質２、第３の媒質６、第２の媒質７及び吸音層８がこの順番で積層されている。そして、第１の媒質２と第３の媒質６との間の境界に、ＩＤＴ電極３と、反射器４，５とが形成されている。図１（ｂ）に示すように、反射器４，５は、ＩＤＴ電極３の弾性境界波伝搬方向の両側に形成されている。

　ＩＤＴ電極３は、互いに間挿し合う複数本の電極指３ａを有している。ＩＤＴ電極３には、交叉幅重み付けが施されている。具体的には、ＩＤＴ電極３では、ＩＤＴ電極３の弾性境界波伝搬方向の端部における交叉幅Ｗ_０に比べ、ＩＤＴ電極３の弾性境界波伝搬方向中央における交叉幅Ｗ_１が大きくされている。すなわち、ＩＤＴ電極３には、中央における交叉幅Ｗ_１が最大交叉幅であり、ＩＤＴ電極３の端部に向うにつれ、交叉幅が順次小さくなるように重み付けが施されている。

　ＩＤＴ電極３及び反射器４，５は、適宜の導電材料からなる。導電材料の具体例としては、例えば、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｔａ、Ｗ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｔｉなどの金属、またはこれらの金属の１種以上を主成分とするＡｌＣｕ、ＮｉＣｒ等の合金などが挙げられる。なかでも、Ｐｔ及びＡｌをＩＤＴ電極３及び反射器４，５の材料として用いることが好ましく、この場合、ＩＤＴ電極３の導電性を高めることができる。また、反射係数を高めることができる。

　ＩＤＴ電極３及び反射器４，５のそれぞれは、単一の導電膜により構成されていてもよいし、複数の導電膜が積層された積層導電膜により構成されていてもよい。本実施形態では、ＩＤＴ電極３及び反射器４，５は、積層導電膜により構成されている。具体的には、図１（ａ）に示すように、ＩＤＴ電極３及び反射器４，５のそれぞれは、Ｔｉ膜１１ａ、Ｐｔ膜１１ｂ、Ｔｉ膜１１ｃ、Ａｌ膜１１ｄ、Ｔｉ膜１１ｅ，Ｐｔ膜１１ｆ及びＴｉ膜１１ｇが第１の媒質２側からこの順番で積層された積層金属膜により構成されている。

　この積層金属膜において、Ｐｔ膜１１ｂ、Ａｌ膜１１ｄ及びＰｔ膜１１ｆは、Ｔｉ膜１１ａ，１１ｃ，１１ｅ，１１ｇよりも厚くされている。すなわち、積層金属膜は、Ｐｔ膜１１ｂ、Ａｌ膜１１ｄ及びＰｔ膜１１ｆを主体としている。

　Ｔｉ膜１１ａは、ＩＤＴ電極３の圧電基板としての第１の媒質２への密着性を高める密着層として機能している。Ｔｉ膜１１ｃは、Ｐｔ膜１１ｂとＡｌ膜１１ｄとの相互拡散を抑制するバリア層として機能している。Ｔｉ膜１１ｅも、Ｔｉ膜１１ｃと同様に、バリア層として機能している。Ｔｉ膜１１ｇは、第３の媒質６と、Ｐｔ膜１１ｆとの密着性を高める密着層として機能している。

　図１（ａ）に示すように、第３の媒質６は、ＩＤＴ電極３及び反射器４，５を覆うように第１の媒質２上に形成されている。本実施形態では、具体的には、第３の媒質６は、酸化珪素からなる。第３の媒質６は、アモルファス膜または多結晶膜であり、等方性であるため、１種類の横波のみを有する。第３の媒質６の厚みは、特に限定されないが、ＩＤＴ電極３の電極指間ピッチにより決定される弾性境界波の波長をλとすると、０．３λ～０．７λ程度とすることができる。

　第３の媒質６の上には、第２の媒質７が形成されている。本実施形態では、第２の媒質７は、酸化窒化珪素からなる。具体的には、第２の媒質７は、屈折率が１．５６～１．６１の範囲内にある酸化窒化珪素からなる。第２の媒質７は、アモルファス膜または多結晶膜であり、等方性であるため、１種類の横波のみを有する。

　第２の媒質７は、後に詳述するように、ＩＤＴ電極３において発生する弾性境界波の基本モードを第３の媒質６内に閉じ込める機能を有する。第２の媒質７の厚さが小さすぎると基本モードが第２の媒質７側に漏洩しやすくなり、第２の媒質７の厚さが大きすぎると、ＩＤＴ電極３において発生する弾性境界波の高次モードが吸音層８にまで到達しなくなる。その結果、高次モードが減衰しにくくなり、高次モードに起因するスプリアスが大きくなる傾向にある。従って、第２の媒質７の厚みの下限値は、１．２５λ程度であり、第２の媒質７の厚みの上限値は、３λ～４λ程度であることが好ましい。

　なお、第２及び第３の媒質７，６の形成方法は、特に限定されず、例えば、スパッタ法や蒸着法などの適宜の薄膜形成方法により形成することができる。また、第２の媒質７は、特開平１０－８４２４７号公報に示されているように、基板貼り合わせ工法により形成してもよい。

　第２の媒質７の上には吸音層８が形成されている。この吸音層８は、弾性波の減衰定数が第２の媒質７よりも大きな材料により形成されている。よって、吸音層８に到達した高次モードは、吸音層８において減衰する。なお、弾性波の減衰定数が第２の媒質７よりも大きな材料の具体例としては、エポキシ系樹脂やポリイミドなどの合成樹脂などが挙げられる。

　吸音層８の厚さは、特に限定されないが、例えば、２λ～３λ程度とすることができる。

　次に、ＩＤＴ電極３において発生する弾性境界波の基本モード及び高次モードと、各媒質の音速との関係について説明する。ここで、基本モードとは、第３の媒質６中に腹が１箇所存在するモードである。基本モードは、０次モードとも呼ばれる。一方、高次モードとは、第３の媒質６中に複数の腹が存在するモードである。高次モードには、１次モードと、２次以上のモードとがあり、１次モードは、第３の媒質６中に節が１カ所存在し、節の両側に変位の向きが互いに異なる腹が存在するモードである。比較的大きなスプリアス応答となって問題となる高次モードは１次モードのみであるため、一般的には、高次モードのうち、１次モードのみを考慮すれば十分である。以下、高次モードのうち、２次以上のモードを無視し、１次モードのみを高次モードとして説明する。

　図２は、本実施形態における基本モード及び高次モードの音速と、各媒質の横波の音速との関係を表すグラフである。本実施形態では、上述のように、第１の媒質２がＬｉＮｂＯ_３により形成されており、第２の媒質７が酸化窒化珪素により形成されており、第３の媒質６が酸化珪素により形成されている。そして、ＬｉＮｂＯ_３の速い横波の音速は、４７５３ｍ／秒であり、ＬｉＮｂＯ_３の遅い横波の音速は、４０３０ｍ／秒である。酸化珪素の横波の音速は、３７５７ｍ／秒である。酸化窒化珪素の横波の音速は、酸素と窒素との組成比によって変化するが、酸化珪素の横波の音速（３７５７ｍ／秒）より大きく、窒化珪素の横波の音速（５９５０ｍ／秒）より小さい範囲内となる。

　このため、図２に示すように、本実施形態では、第３の媒質６の横波の音速は、第１の媒質２の遅い横波の音速と、第２の媒質７の横波の音速とのいずれよりも遅い。第２の媒質７の横波の音速は、第１の媒質２の速い横波の音速よりも遅く、第１の媒質２の遅い横波の音速よりも速い。

　それに対して、図３は、第１の媒質がＬｉＮｂＯ_３であり、第２の媒質が窒化珪素であり、第３の媒質が酸化珪素である場合の、基本モード及び高次モードの音速と、各媒質の横波の音速との関係を表すグラフである。図３に示すように、窒化珪素の音速は、５９５０ｍ／秒と非常に速いため、第２の媒質が窒化珪素である場合は、本実施形態の場合とは異なり、第２の媒質７の横波の音速の方が、第１の媒質２の速い横波の音速よりも速くなる。

　ここで、ＩＤＴ電極３において発生する弾性境界波の基本モードを第３の媒質６内に閉じ込めるためには、基本モードの音速を第１の媒質２の遅い横波の音速及び第２の媒質の横波の音速よりも遅くする必要がある。一方、ＩＤＴ電極３において発生する弾性境界波の高次モードを第１の媒質２または第２の媒質７側に漏洩させ、高次モードに起因するスプリアスを抑圧するためには、第２の媒質の横波の音速もしくは第１の媒質の速い横波の音速よりも高次モードの音速を速くする必要がある。このため、第２の媒質が窒化珪素である場合は、基本モードの音速を４０３０ｍ／秒以下とし、高次モードの音速を４７５３ｍ／秒以上とする必要がある。従って、基本モードの音速と高次モードの音速とを非常に大きく離さなければならず、従来、高次モードを十分に減衰させることは困難であった。

　具体例として、下記の設計パラメータを有する１ポート型の弾性境界波共振子のインピーダンス特性及び位相特性を図４～図１１に示す。なお、図４～図１１及び後述する図１２～図１９において、横軸は、周波数と波長との積（音速）である。また、図４，図６，図８，図１０及び、後述する、図１２，図１４，図１６，図１８において、縦軸は、インピーダンス（Ｚ）の絶対値のｌｏｇに２０を乗じた値である。

　第１の媒質：ＬｉＮｂＯ_３
　図４及び図５の場合のＬｉＮｂＯ_３のカット角：０°
　図６及び図７の場合のＬｉＮｂＯ_３のカット角：１０°
　図８及び図９の場合のＬｉＮｂＯ_３のカット角：２５°
　図１０及び図１１の場合のＬｉＮｂＯ_３のカット角：３７°
　ＩＤＴ電極の電極指のピッチで定まる波長（λ）：１．９μｍ
　第２の媒質の材料：窒化珪素
　第２の媒質の膜厚：２０００ｎｍ（１．０５λ）
　第３の媒質の材料：酸化珪素
　第３の媒質の膜厚：７１２ｎｍ（０．３７λ）
　ＩＤＴ電極及び反射器の膜構成：第１の媒質側から、Ｔｉ膜（１０ｎｍ（０．００５λ））、Ｐｔ膜（３１ｎｍ（０．０１６λ））、Ｔｉ膜（１０ｎｍ（０．００５λ））、Ａｌ膜（３００ｎｍ（０．１５８λ））、Ｔｉ膜（１０ｎｍ（０．００５λ））、Ｐｔ膜（３１ｎｍ（０．０１６λ））、Ｔｉ膜（１０ｎｍ（０．００５λ））
　ＩＤＴ電極におけるデューティ＝０．５
　ＩＤＴ電極における電極指の対数＝６０対
　開口長（対向し合うバスバーの間隔）＝３０λ
　ＩＤＴ電極のアポダイズ比（最小交叉幅Ｗ_０／最大交叉幅Ｗ_１）＝０．４０
　反射器の電極指の本数＝各５１本

　図４～図１１に示すように、窒化珪素からなる第２の媒質を用いた場合は、カット角に関わらず、３５００ｍ／秒付近に現れる基本モードの応答の他に、４５００ｍ／秒付近に高次モードの応答が現れている。詳細には、図４～図１１に示す結果から、少なくともカット角が０°～３７°の範囲内にあるときには、４５００ｍ／秒付近に高次モードに起因するスプリアス応答が現れている。

　それに対して、本実施形態では、第２の媒質７が音速の低い酸化窒化珪素からなり、図２に示すように、第２の媒質７の横波の音速が第１の媒質２の速い横波の音速（４７５３ｍ／秒）以下とされている。このため、高次モードの音速と基本モードの音速とが近い場合であっても、高次モードを第２の媒質７側に漏洩させることができる。具体的には、高次モードの音速が４７５３ｍ／秒未満であっても、高次モードの音速が第２の媒質７の横波の音速よりも大きければ、高次モードを第２の媒質７側に漏洩させることができる。

　例を挙げて説明すると、高次モードを第１の媒質２または第２の媒質７側に漏洩させるためには、第２の媒質が窒化珪素からなる場合は、高次モードの音速を４７５３ｍ／秒以上とする必要があるのに対して、第２の媒質７の横波の音速が４３００ｍ／秒である場合は、高次モードの音速を４３００ｍ／秒以上にすれば高次モードを第２の媒質７側に漏洩させることができる。よって、この例では、高次モードの音速のとり得る範囲が４５３ｍ／秒も広がることとなる。従って、高次モードの音速のとり得る範囲が拡大する分、弾性境界波装置の設計自由度も向上する。

　第２の媒質７の横波の音速が遅い方が高次モードの音速のとり得る範囲が拡大するが、第２の媒質７の横波の音速が第３の媒質６の横波の音速以下となると、基本モードを第３の媒質６間に閉じ込めることができない。このため、第２の媒質７の横波の音速は、第３の媒質６の横波の音速よりも速い必要がある。本実施形態においては第３の媒質６が３７５７ｍ／秒の横波の音速を有する酸化珪素からなる。従って、第２の媒質７の横波の音速は、３７５７ｍ／秒より速く、３８００ｍ／秒～４７５０ｍ／秒の範囲内にあることが好ましい。

　また、基本モードの音速を高くすることができると、ＩＤＴ電極のピッチを大きくできるため、耐サージ性や耐電力性を高めることができる。従って、第２の媒質７の横波の音速は、４０３０ｍ／秒より速いことがより好ましい。

　また、酸化窒化珪素からなる第２の媒質７の横波の音速を４０３０ｍ／秒より速くするためには、第２の媒質７の屈折率を１．５６以上とする必要がある。従って、第２の媒質７が酸化窒化珪素からなる場合、第２の媒質７の屈折率は、１．５６以上であることが好ましい。

　なお、第２の媒質７の横波の音速を第１の媒質２の遅い横波の音速よりも速くしておくことにより、基本モードの音速を第１の媒質２の遅い横波の音速にまで高めることができる。よって、ＩＤＴ電極３の電極指ピッチを大きくすることができる。従って、基本モードの応答の挿入損失を小さくでき、また、耐サージ特性、耐電力性を高めることができる。

　本発明者らが鋭意研究した結果、酸化窒化珪素からなる第２の媒質７の横波の音速の上限は、４３００ｍ／秒であり、そのときの第２の媒質７の屈折率は、１．６１であることが分かった。従って、第２の媒質７の横波の音速は、４３００ｍ／秒以下であることが好ましく、第２の媒質７の屈折率は、１．６１以下であることが好ましい。

　また、本実施形態では、高次モードが漏洩する第２の媒質７の上に、吸音層８が設けられている。従って、第２の媒質７側に漏洩し、吸音層８に達した高次モードは、吸音層８によって減衰する。従って、高次モードに起因するスプリアスをより効果的に抑圧することができる。

　本実施形態では、ＬｉＮｂＯ_３からなり負のＴＣＦを有する第１の媒質２の上に、正のＴＣＦを有する酸化珪素からなる第３の媒質６が形成されている。従って、ＴＣＦの絶対値が小さな弾性境界波装置１を実現することができる。また、第３の媒質の上に酸化窒化珪素からなる第２の媒質７が形成されている。酸化窒化珪素の窒素の比率が大きくなるに従いＴＣＦは正から負へ変化する。弾性境界波装置１のＴＣＦの絶対値をより小さくする観点からは、より大きな正のＴＣＦを有する酸化窒化珪素膜を第２の媒質７として形成することが好ましく、具体的には、屈折率が１．６１以下の酸化窒化珪素膜を第２の媒質７として形成することが好ましい。

　なお、高次モードに起因するスプリアスを抑制する方法としては、例えば、上記の特許文献２に記載のように、酸化珪素からなる第３の媒質を薄くする方法が考えられる。しかしながら、この方法では、正のＴＣＦを有する酸化珪素の膜厚が小さくなるので、弾性境界波装置のＴＣＦの絶対値が大きくなる傾向にある。それに対して、本実施例では、酸化珪素からなる第３の媒質６を薄くする必要がないばかりか、第３の媒質の上に、正のＴＣＦを有する酸化珪素と負のＴＣＦを有する窒化珪素の中間値であるＴＣＦを有する酸化窒化珪素からなる第２の媒質７が形成されている。従って、本実施形態によれば、ＴＣＦの絶対値が小さく、かつ、高次モードに起因するスプリアスが抑圧されている弾性境界波装置１を実現することができる。

　（実験例）
　図１（ａ）及び（ｂ）に示した弾性境界波装置１、すなわち１ポート型弾性境界波共振子を下記の設計パラメータで作製し、インピーダンス特性及び位相特性を測定した。なお、第２の媒質７の形成は、Ｓｉターゲットを用い、窒素ガス、酸素ガス及びアルゴンガスを導入して、ＲＦスパッタ法により行った。酸化窒化珪素中の酸素と窒素との組成比の調整は、窒素ガスと酸素ガスとの比率を変更することにより行った。なお、酸化珪素の理論上の屈折率は、１．４８であり、窒化珪素の理論上の屈折率は２．０５であり、上記方法によれば、屈折率が１．４８～２．０５の範囲内にある酸化窒化珪素膜を適宜形成することができる。

　第１の媒質２：１５°　Ｙ－Ｘ　ＬｉＮｂＯ_３
　第３の媒質６：酸化珪素（膜厚：８５０ｎｍ（０．５３λ））
　第２の媒質７：酸化窒化珪素（膜厚：２０００ｎｍ（１．２５λ））
　図１２及び図１３の場合の酸化窒化珪素の屈折率：１．６５
　図１４及び図１５の場合の酸化窒化珪素の屈折率：１．６１
　図１６及び図１７の場合の酸化窒化珪素の屈折率：１．５６
　図１８及び図１９の場合の酸化窒化珪素の屈折率：１．５１
　吸音層８：ポリイミド（膜厚８．０μｍ）
　ＩＤＴ電極３及び反射器４，５の膜構成：第１の媒質２側から、Ｔｉ膜（膜厚：１０ｎｍ（０．００６λ））、Ｐｔ膜（膜厚：２３ｎｍ（０．０１４λ））、Ｔｉ膜（膜厚：１０ｎｍ（０．００６λ））、ＡｌＣｕ膜（膜厚：２００ｎｍ（０．１２５λ））、Ｔｉ膜（膜厚：１０ｎｍ（０．００６λ））、Ｐｔ膜（膜厚：２２．５ｎｍ（０．０１４λ））、ＮｉＣｒ膜（膜厚：１０ｎｍ（０．００６λ））
　ＩＤＴ電極の電極指のピッチで定まる波長（λ）：１．６μｍ
　ＩＤＴ電極におけるデューティ：０．５
　ＩＤＴ電極における電極指の対数：６０対
　対向し合うバスバーの間隔：３０λ
　ＩＤＴ電極のアポダイズ比（最小交叉幅Ｗ_０／最大交叉幅Ｗ_１）：０．４０
　反射器の電極指の本数：各５１本

　図１２～図１９に示す結果から、第２の媒質７の屈折率が小さくなるにつれて、４０００～４５００ｍ／秒付近に生じる高次モードの応答が小さくなることがわかる。これは、第２の媒質７の屈折率が小さくなるほど、第２の媒質７内の酸素の組成比が増大し、窒素の組成比が小さくなり、第２の媒質７の音速が遅くなるため、高次モードが第２の媒質７側に漏洩しやすくなるためであると考えられる。

　図１２及び図１３に示す場合では、音速が約４４５０ｍ／秒の高次モードの応答が大きく現れていることから、第２の媒質７の横波の音速は、４４５０ｍ／秒以上であると考えられる。図１４及び図１５に示す場合では、音速が約４３００ｍ／秒の高次モードの応答が小さくなり始めていることから、第２の媒質７の横波の音速は、約４３００ｍ／秒であると考えられる。同様に、図１６及び図１７に示す場合は、第２の媒質７の横波の音速は、約４１５０ｍ／秒であると考えられる。これらの結果から、高次モードの音速が同じであれば、第２の媒質７の横波の音速を遅くすることにより、高次モードに起因するスプリアスを効果的に抑圧できることがわかる。また、第２の媒質７の屈折率は、第２の媒質７の横波の音速と相関し、第２の媒質７の横波の音速が遅くなるほど第２の媒質７の屈折率が低下することが分かる。

　図１８及び図１９に示す場合は、音速が４０００ｍ／秒に位相の浮きが生じていることから、第２の媒質７の横波の音速は、４０００ｍ／秒以下であると考えられる。従って、第２の媒質７の横波の音速が、第１の媒質２の遅い横波の音速よりも低くなっており、基本モードを第３の媒質６内に閉じ込めるための基本モードの音速の上限は、第１の媒質２の遅い横波の音速ではなく、第２の媒質７の音速となっている。

　また、本実験例において作成した弾性境界波装置のＴＣＦを測定したところ、屈折率が１．６５である場合は、－１３ｐｐｍ／℃であり、屈折率が１．６１である場合は、－１２ｐｐｍ／℃であり、屈折率が１．５６である場合は、－１１ｐｐｍ／℃であり、屈折率が１．５１である場合は、－９ｐｐｍ／℃であった。この結果から、酸化窒化珪素からなる第２の媒質７を形成することにより、弾性境界波装置のＴＣＦの絶対値を小さくできることが分かる。また、第２の媒質７の屈折率が小さい方が弾性境界波装置のＴＣＦの絶対値を小さくできることが分かる。

１…弾性境界波装置
２…第１の媒質
３…ＩＤＴ電極
３ａ…電極指
４，５…反射器
６…第３の媒質
７…第２の媒質
８…吸音層
１１ａ…Ｔｉ膜
１１ｂ…Ｐｔ膜
１１ｃ…Ｔｉ膜
１１ｄ…Ａｌ膜
１１ｅ…Ｔｉ膜
１１ｆ…Ｐｔ膜
１１ｇ…Ｔｉ膜

Claims (10)

1. 　圧電体からなり、速い横波と遅い横波とを有する第１の媒質と、
   　前記第１の媒質の上方に設けられている第２の媒質と、
   　前記第１の媒質と、前記第２の媒質との間に設けられており、前記第１の媒質の遅い横波の音速より遅くかつ前記第２の媒質の横波の音速よりも遅い横波の音速を有する第３の媒質と、
   　前記第１の媒質と前記第３の媒質との間の境界に形成されているＩＤＴ電極とを備える弾性境界波装置であって、
   　前記第２の媒質の横波の音速は、前記第１の媒質の速い横波の音速よりも遅い、弾性境界波装置。
2. 　前記第２の媒質の横波の音速は、前記第１の媒質の遅い横波の音速よりも速い、請求項１に記載の弾性境界波装置。
3. 　前記弾性境界波の基本モードの音速が前記第１の媒質の遅い横波の音速及び前記第２の媒質の横波の音速よりも遅く、前記弾性境界波の高次モードの音速が前記第２の媒質の横波の音速よりも速い、請求項１または２に記載の弾性境界波装置。
4. 　前記第２の媒質の上に設けられた吸音層をさらに備える、請求項１～３のいずれか一項に記載の弾性境界波装置。
5. 　前記第１の媒質が、０°～３７°回転ＹカットＬｉＮｂＯ_３であり、前記弾性境界波のうちのＳＨ型弾性境界波を用いる、請求項１～４のいずれか一項に記載の弾性境界波装置。
6. 　前記第３の媒質が酸化珪素である、請求項１～５のいずれか一項に記載の弾性境界波装置。
7. 　前記第２の媒質の横波の音速が３８００ｍ／秒～４７５０ｍ／秒の範囲内にある、請求項１～６のいずれか一項に記載の弾性境界波装置。
8. 　前記第２の媒質の横波の音速が４０３０ｍ／秒～４３００ｍ／秒の範囲内にある、請求項７に記載の弾性境界波装置。
9. 　前記第２の媒質が酸化窒化珪素である、請求項１～８のいずれか一項に記載の弾性境界波装置。
10. 　前記第２の媒質の屈折率が１．５６～１．６１の範囲内にある、請求項９に記載の弾性境界波装置。

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