WO2018116602A1 - 弾性波装置、高周波フロントエンド回路及び通信装置 - Google Patents

弾性波装置、高周波フロントエンド回路及び通信装置 Download PDF

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Murata Manufacturing Co Ltd
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Definitions

  • the present invention relates to an elastic wave device using a Rayleigh wave, a high-frequency front-end circuit and a communication device using the elastic wave device.
  • Patent Documents 1 and 2 disclose elastic wave devices using Rayleigh waves.
  • the elastic wave device of Patent Document 1 includes a series arm resonator and a parallel arm resonator made of an elastic wave resonator.
  • the thickness of the silicon oxide film constituting the acoustic wave resonator differs between the series arm resonator and the parallel arm resonator.
  • the elastic wave propagation direction differs between the elastic wave resonator constituting the series arm resonator and the elastic wave resonator constituting the parallel arm resonator. Yes.
  • the elastic wave device of Patent Document 2 below includes a LiNbO 3 substrate and an electrode including an IDT electrode mainly composed of Au.
  • Patent Document 2 describes that ⁇ at the Euler angles ( ⁇ , ⁇ , ⁇ ) of the LiNbO 3 substrate and the thickness of the electrode have a specific relationship.
  • spurious vibrations different from the spurious waves to be suppressed may occur in the pass band or in the vicinity of the pass band. there were.
  • Patent Document 2 since the specific relationship between the Euler angle ⁇ and the thickness of the electrode is in a wide range, spurious due to SH waves is generated when the thicknesses of silicon oxides are different in a plurality of acoustic wave resonators. There was a possibility that.
  • An object of the present invention is to make it possible to suppress spurious due to SH waves while achieving downsizing, and to further provide an acoustic wave device having a steep filter characteristic and a wide passband, and a high-frequency front using the acoustic wave device.
  • An end circuit and a communication device are provided.
  • the acoustic wave device includes a LiNbO 3 substrate, a first IDT electrode provided on the LiNbO 3 substrate, and a first dielectric film provided so as to cover the first IDT electrode.
  • a second acoustic wave resonator using a Rayleigh wave, wherein the thickness of the first dielectric film is different from the thickness of the second dielectric film,
  • the propagation direction of the elastic wave in the elastic wave resonator matches the propagation direction of the elastic wave in the second elastic wave resonator, and the Euler angles ( ⁇ , ⁇ , ⁇ ) of the LiNbO 3 substrate are (0 ° ⁇ 5 °, ⁇ , 0 ° ⁇ 10 °), and the first IDT electrode and
  • the second IDT electrode has a main electrode, and the thickness of the main electrode is normalized by a wavelength ⁇ determined by the electrode finger pitch of at least one of the first IDT electrode and the second IDT electrode.
  • the density ratio between the density of the main electrode ([rho) and Pt density of ([rho Pt) to ( ⁇ / ⁇ Pt) is taken as r
  • the Euler angles of the LiNbO 3 substrate ( ⁇ , ⁇ , ⁇ ) ⁇ satisfies the following formula (1) in the range of 0.055 ⁇ ⁇ T ⁇ r ⁇ 0.10 ⁇ .
  • the first IDT electrode and the second IDT electrode are configured with the same electrode material and the same thickness.
  • ⁇ at the Euler angles ( ⁇ , ⁇ , ⁇ ) of the LiNbO 3 substrate is in the range of ⁇ 2 ° to 2 °. In this case, it is possible to suppress spuriousness different from the spurious due to the SH wave.
  • the first dielectric film and the second dielectric film each contain silicon oxide as a main component.
  • the frequency temperature characteristic can be further improved.
  • the first elastic wave resonator is a series arm resonator
  • the second elastic wave resonator is a parallel arm resonator
  • a ladder filter is formed by at least the first elastic wave resonator and the second elastic wave resonator.
  • the elastic wave device includes: a transmission filter having the first elastic wave resonator; and a reception filter having the second elastic wave resonator. It is a duplexer.
  • the high-frequency front-end circuit according to the present invention includes an elastic wave device configured according to the present invention and a power amplifier.
  • the communication device includes a high-frequency front-end circuit configured according to the present invention and an RF signal processing circuit.
  • an elastic wave device having a steep filter characteristic and a wide passband, a high-frequency front-end circuit, and a communication device Can be provided.
  • FIG. 1 is a schematic plan view of an acoustic wave device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2A is a circuit diagram of an elastic wave device according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2B is a schematic plan view showing an electrode structure of a 1-port type elastic wave resonator.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a first elastic wave resonator constituting a series arm resonator in the elastic wave device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a second elastic wave resonator constituting a parallel arm resonator in the elastic wave device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic plan view of an acoustic wave device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2A is a circuit diagram of an elastic wave device according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2B is a schematic plan view showing an electrode structure of a 1-port type elastic wave
  • FIG. 5 is a schematic plan view when the propagation direction of the elastic wave in the second elastic wave resonator is tilted by 1 ° with respect to the propagation direction of the elastic wave in the first elastic wave resonator.
  • FIG. 6 is a schematic plan view when the propagation direction of the elastic wave in the second elastic wave resonator is inclined by 2 ° with respect to the propagation direction of the elastic wave in the first elastic wave resonator.
  • FIG. 7A is a diagram showing the impedance characteristics when the thickness of the SiO 2 film is 0.2 ⁇
  • FIG. 7B is a diagram showing the return loss characteristics.
  • FIG. 8A is a diagram showing impedance characteristics when the thickness of the SiO 2 film is 0.3 ⁇ , and FIG.
  • FIG. 8B is a diagram showing return loss characteristics thereof.
  • FIG. 9A is a diagram showing the impedance characteristics when the thickness of the SiO 2 film is 0.4 ⁇
  • FIG. 9B is a diagram showing the return loss characteristics.
  • FIG. 10A is a diagram showing the impedance characteristics when the thickness of the SiO 2 film is 0.5 ⁇
  • FIG. 10B is a diagram showing the return loss characteristics.
  • FIG. 11A shows the impedance characteristics when the thickness of the SiO 2 film is 0.6 ⁇
  • FIG. 11B shows the return loss characteristics.
  • FIG. 12A is a diagram showing the impedance characteristics when Euler angle ⁇ is 27.5 °
  • FIG. 12B is a diagram showing the return loss characteristics.
  • FIG. 13A is a diagram showing impedance characteristics when Euler angle ⁇ is 28.0 °
  • FIG. 13B is a diagram showing return loss characteristics thereof.
  • FIG. 14A is a diagram showing impedance characteristics when Euler angle ⁇ is 28.5 °
  • FIG. 14B is a diagram showing return loss characteristics thereof.
  • FIG. 15A is a diagram showing impedance characteristics when Euler angle ⁇ is 29.0 °
  • FIG. 15B is a diagram showing return loss characteristics thereof.
  • FIG. 16A is a diagram showing impedance characteristics when Euler angle ⁇ is 29.5 °
  • FIG. 16B is a diagram showing return loss characteristics thereof.
  • FIG. 17A is a diagram showing impedance characteristics when Euler angle ⁇ is 30.0 °
  • FIG. 17B is a diagram showing return loss characteristics thereof.
  • FIG. 18A is a diagram showing the impedance characteristic when Euler angle ⁇ is 30.5 °
  • FIG. 18B is a diagram showing the return loss characteristic.
  • FIG. 19A is a diagram showing impedance characteristics when Euler angle ⁇ is 31.0 °
  • FIG. 19B is a diagram showing return loss characteristics thereof.
  • FIG. 20A is a diagram showing impedance characteristics when Euler angle ⁇ is 31.5 °
  • FIG. 20B is a diagram showing return loss characteristics thereof.
  • FIG. 21 is a diagram illustrating the relationship between Euler angle ⁇ and the ratio band of the SH wave.
  • FIG. 22 is a diagram showing the relationship between the Euler angle ⁇ and the SH wave ratio band when the thickness of the SiO 2 film is changed.
  • FIG. 23 is a diagram showing the relationship between the Euler angle ⁇ and the thickness of the Pt film.
  • FIG. 24A is a diagram showing the impedance characteristics when Euler angle ⁇ is 0 °
  • FIG. 24B is a diagram showing the return loss characteristics.
  • FIG. 25A is a diagram showing the impedance characteristics when Euler angle ⁇ is 2 °
  • FIG. 25B is a diagram showing the return loss characteristics.
  • FIG. 26A is a diagram showing the impedance characteristics when Euler angle ⁇ is 4 °
  • FIG. 26B is a diagram showing the return loss characteristics.
  • FIG. 27 is a configuration diagram of a communication device and a high-frequency front-end circuit according to the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic plan view of an acoustic wave device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2A is a circuit diagram of an acoustic wave device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2B is a schematic plan view showing an electrode structure of a 1-port type acoustic wave resonator.
  • the acoustic wave device 1 includes a LiNbO 3 substrate 2 as a piezoelectric substrate. A transmission filter 3 and a reception filter 4 are formed on the LiNbO 3 substrate 2.
  • the elastic wave device 1 is a duplexer having a transmission filter 3 and a reception filter 4. The elastic wave device 1 uses Rayleigh waves.
  • the elastic wave device 1 has an antenna terminal 5.
  • a common terminal 6 is connected to the antenna terminal 5.
  • a transmission filter 3 is configured between the common terminal 6 and the transmission terminal 7.
  • a reception filter 4 is configured between the common terminal 6 and the reception terminal 8.
  • the transmission filter 3 has a ladder type circuit configuration. Specifically, the transmission filter 3 includes series arm resonators S1 to S4 and parallel arm resonators P1 to P4.
  • the series arm resonators S 1 to S 4 are connected in series between the antenna terminal 5 and the transmission terminal 7.
  • the series arm resonators S1 to S4 and the parallel arm resonators P1 to P4 are indicated by a symbol in which X is surrounded by a rectangular frame.
  • the parallel arm resonator P1 is connected between the connection point of the transmission terminal 7 and the series arm resonator S1 and the ground potential.
  • the parallel arm resonator P2 is connected between the connection point of the series arm resonator S1 and the series arm resonator S2 and the ground potential.
  • the parallel arm resonator P3 is connected between the connection point of the series arm resonator S2 and the series arm resonator S3 and the ground potential.
  • the parallel arm resonator P4 is connected between the connection point of the series arm resonator S3 and the series arm resonator S4 and the ground potential.
  • the series arm resonators S1 to S4 and the parallel arm resonators P1 to P4 are composed of 1-port type acoustic wave resonators.
  • the 1-port type acoustic wave resonator has an electrode structure shown in FIG. Specifically, the IDT electrode 9 and the reflectors 10 and 11 disposed on both sides of the IDT electrode 9 in the elastic wave propagation direction are formed on the LiNbO 3 substrate 2. Thereby, a 1-port elastic wave resonator is configured.
  • the reflectors 10 and 11 do not need to be provided.
  • a 1-port type acoustic wave resonator 12 as a trap is connected to the common terminal 6.
  • 3IDT type longitudinally coupled resonator type acoustic wave filter units 13 and 14 are provided between the 1-port type acoustic wave resonator 12 and the receiving terminal 8.
  • the longitudinally coupled resonator type acoustic wave filter units 13 and 14 are cascade-connected to each other.
  • Each of the longitudinally coupled resonator type acoustic wave filter units 13 and 14 is constituted by three IDT electrodes.
  • the longitudinally coupled resonator type acoustic wave filter sections 13 and 14 may be a 5IDT type constituted by five IDT electrodes or an nIDT type constituted by n IDT electrodes. (N> 1).
  • the transmission filter 3 is a ladder circuit and the reception filter 4 is a longitudinally coupled resonator type acoustic wave filter
  • the transmission filter 3 may be a longitudinally coupled resonator type acoustic wave filter
  • the reception filter 4 may be a ladder type circuit. Good.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a first elastic wave resonator constituting a series arm resonator in the elastic wave device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a second elastic wave resonator constituting a parallel arm resonator in the elastic wave device according to the embodiment of the present invention.
  • the first acoustic wave resonator 20 includes a LiNbO 3 substrate 2, a first IDT electrode 21, a first dielectric film 22, and a first frequency adjustment film 23.
  • the first IDT electrode 21 On the main surface 2a of the LiNbO 3 substrate 2, the first IDT electrode 21 is provided.
  • a first dielectric film 22 is provided so as to cover the first IDT electrode 21.
  • a first frequency adjustment film 23 is provided on the first dielectric film 22.
  • the second acoustic wave resonator 30 includes a LiNbO 3 substrate 2, a second IDT electrode 31, a second dielectric film 32, and a second frequency adjustment film 33.
  • a second IDT electrode 31 is provided on the main surface 2 a of the LiNbO 3 substrate 2.
  • a second dielectric film 32 is provided so as to cover the second IDT electrode 31.
  • a second frequency adjustment film 33 is provided on the second dielectric film 32.
  • the first elastic wave resonator 20 and the second elastic wave resonator 30 share the LiNbO 3 substrate 2.
  • the thickness t1 of the first dielectric film 22 in the first acoustic wave resonator 20 is equal to the thickness t2 of the second dielectric film 32 in the second acoustic wave resonator 30.
  • Thicker (t1> t2) the thickness t2 of the second dielectric film 32 may be larger than the thickness t1 of the first dielectric film 22. That is, the thickness t1 of the first dielectric film 22 and the thickness t2 of the second dielectric film 32 need only be different.
  • the thickness t1 of the first dielectric film 22 and the thickness t2 of the second dielectric film 32 are different, the steepness can be improved in the filter characteristics, and The pass bandwidth can be expanded.
  • ⁇ f difference between the resonance frequency and the antiresonance frequency of the elastic wave resonator constituting the series arm resonator.
  • ⁇ f difference between the resonance frequency and the antiresonance frequency of the elastic wave resonator constituting the series arm resonator.
  • ⁇ f can be reduced by increasing the thickness of the dielectric film covering the main surface of the piezoelectric substrate (LiNbO 3 substrate) and the IDT electrode, the thickness of the dielectric film on the series arm resonator is increased. .
  • the bandwidth of the filter is reduced. Therefore, it is desirable to increase ⁇ f of the acoustic wave resonator constituting the parallel arm resonator. For this purpose, the thickness of the dielectric film on the parallel arm resonator is reduced.
  • the steepness in the filter characteristics can be increased and the passband width can be expanded.
  • the film thickness of the dielectric film covering the IDT electrode in the 1-port type acoustic wave resonator 12 in FIG. 2A is set to cover the IDT electrode in the longitudinally coupled resonator type elastic wave filter units 13 and 14. By making it thicker than the thickness of the dielectric film, it is possible to increase the steepness in the filter characteristics and to widen the passband width.
  • the steepness can be enhanced in the filter characteristics, and The pass bandwidth can be expanded.
  • a method for making the thickness t1 of the first dielectric film 22 different from the thickness t2 of the second dielectric film 32 on the same LiNbO 3 substrate 2 is not particularly limited. For example, the following method is used. Is mentioned.
  • the first IDT electrode 21 and the second IDT electrode 31 are formed on the LiNbO 3 substrate 2. Note that when the first IDT electrode 21 and the second IDT electrode 31 are formed, the first IDT electrode 21 and the second IDT electrode 31 are simultaneously formed. Therefore, the 1st IDT electrode 21 and the 2nd IDT electrode 31 are comprised by the same electrode material and the same thickness.
  • the same electrode material of the first IDT electrode 21 and the second IDT electrode 31 means that the first IDT electrode 21 and the second IDT electrode 31 are formed simultaneously. Therefore, the case where impurities are mixed in the manufacturing process is also included.
  • first IDT electrode 21 and the second IDT electrode 31 means that the first IDT electrode 21 and the second IDT electrode 31 are formed simultaneously. Also included are errors in thickness that occur during the manufacturing and mounting processes.
  • a dielectric film is formed so as to cover the first IDT electrode 21 and the second IDT electrode 31 on the LiNbO 3 substrate 2. Subsequently, a resist film is formed on the dielectric film of the acoustic wave resonator whose thickness is to be increased. Next, the thickness of the portion of the dielectric film where the resist film is not formed is reduced by etching the dielectric film. Finally, the resist film is removed to obtain dielectric films having different thicknesses.
  • a resist film may be formed on the dielectric film of the acoustic wave resonator whose thickness is to be reduced, and a dielectric film may be further formed thereon. . Even in this case, dielectric films having different thicknesses can be obtained by removing the resist.
  • all the series arm resonators S1 to S4 are constituted by the first elastic wave resonator 20. Further, all the parallel arm resonators P 1 to P 4 are constituted by the second elastic wave resonator 30.
  • at least one series arm resonator among the series arm resonators S1 to S4 may be constituted by the first elastic wave resonator 20.
  • at least one parallel arm resonator among the parallel arm resonators P1 to P4 may be configured by the second elastic wave resonator 30.
  • At least one resonator constituting the transmission filter 3 is constituted by the first elastic wave resonator 20, and at least one resonator constituting the reception filter 4 is constituted by the second elastic wave resonator 30. It may be. In any case, the effects of the present invention can be obtained.
  • the first IDT electrode 21 and the second IDT electrode 31 are composed of the same electrode material and the same thickness.
  • the material of the first IDT electrode 21 and the second IDT electrode 31 is not particularly limited.
  • the first IDT electrode 21 and the second IDT electrode 31 may be a single-layer metal film or a stacked metal film in which two or more kinds of metal films are stacked.
  • the first IDT electrode 21 and the second IDT electrode 31 are composed of the adhesion layer 41, the main electrode 42, the adhesion layer 43, the conductive auxiliary film 44, and the adhesion layer 45 in this order from the LiNbO 3 substrate 2 side. It is the laminated metal film laminated
  • the main electrode 42 is an electrode layer that occupies the largest mass among the IDT electrodes.
  • adhesion layers 41, 43, 45 for example, Ti, Cr, NiCr, or the like can be used.
  • the material of the main electrode 42 is not particularly limited, and a metal having a relatively high density, such as Au, Pt, Ag, Ta, W, Ni, Ru, Pd, Cr, Mo, Zn, Cu, or an alloy thereof is used. be able to.
  • the material of the conductive auxiliary film 44 is not particularly limited, and for example, Al, Cu, or an alloy thereof can be used.
  • adhesion layers 41, 43, and 45 and the conductive auxiliary film 44 may not be provided.
  • the first dielectric film 22 and the second dielectric film 32 have a function of improving frequency temperature characteristics.
  • the material of the first dielectric film 22 and the second dielectric film 32 is not particularly limited, and for example, a material mainly composed of silicon oxide or silicon oxynitride can be used.
  • a main component is a component contained 50% or more.
  • both the first dielectric film 22 and the second dielectric film 32 are silicon oxide films.
  • the first frequency adjustment film 23 and the second frequency adjustment film 33 have a function of adjusting the frequency.
  • the material of the first frequency adjustment film 23 and the second frequency adjustment film 33 is not particularly limited, and for example, silicon nitride or aluminum oxide can be used. In the present embodiment, the first frequency adjustment film 23 and the second frequency adjustment film 33 are both silicon nitride films.
  • the first frequency adjustment film 23 and the second frequency adjustment film 33 may not be provided.
  • the propagation direction of the elastic wave at 30 coincides. More specifically, the propagation direction of the elastic wave in the first elastic wave resonator 20 is the propagation direction A1 shown in FIG. Further, the propagation direction of the elastic wave in the second elastic wave resonator 30 is a propagation direction A2 shown in FIG. In FIG. 1, the propagation direction A1 and the propagation direction A2 coincide.
  • match means that the angle formed by the propagation direction A1 and the propagation direction A2 is within a range smaller than 2 °, and the angle formed by the propagation direction A1 and the propagation direction A2 is complete. The case where it does not match is also included. However, in this embodiment, the propagation direction A1 is completely coincident with the propagation direction A2.
  • the elastic wave propagation direction A 1 in the first elastic wave resonator 20 coincides with the elastic wave propagation direction A 2 in the second elastic wave resonator 30. Can be achieved.
  • the Euler angles ( ⁇ , ⁇ , ⁇ ) of the LiNbO 3 substrate 2 are in the range of (0 ° ⁇ 5 °, ⁇ , 0 ° ⁇ 10 °).
  • ⁇ in the Euler angles ( ⁇ , ⁇ , ⁇ ) of the LiNbO 3 substrate 2 satisfies the following formula (1) in the range of 0.055 ⁇ ⁇ T ⁇ r ⁇ 0.10 ⁇ .
  • T is the thickness of the main electrode 42 in the first IDT electrode 21 and the second IDT electrode 31.
  • the first IDT electrode 21 and the second IDT electrode 31 are intended to be configured with the same electrode material and the same thickness, but the components of the electrode material are partially different in the manufacturing process and the mounting process.
  • the film thickness may change or the film thickness may be different. In that case, either thickness may be T, and either density may be r.
  • the thickness is a thickness that is normalized by a wavelength ⁇ determined by the electrode finger pitch of the IDT electrode.
  • R is a density ratio ( ⁇ / ⁇ Pt ) between the density ( ⁇ ) of the main electrode 42 and the density ( ⁇ Pt ) of Pt .
  • the elastic wave device 1 since the Euler angle ⁇ of the LiNbO 3 substrate 2 is in the above range, spurious due to SH waves can be suppressed. Therefore, the elastic wave device 1 has steep filter characteristics and a wide pass band, and can suppress spurious due to SH waves while achieving downsizing.
  • ⁇ at the Euler angles ( ⁇ , ⁇ , ⁇ ) of the LiNbO 3 substrate 2 is preferably in the range of ⁇ 2 ° or more and 2 ° or less.
  • Euler angle ⁇ is within the above range, spurious vibrations different from those caused by SH waves can be further suppressed.
  • FIG. 5 is a schematic plan view when the propagation direction of the elastic wave in the second elastic wave resonator is tilted by 1 ° with respect to the propagation direction of the elastic wave in the first elastic wave resonator.
  • FIG. 6 is a schematic plan view when the propagation direction of the elastic wave in the second elastic wave resonator is inclined by 2 ° with respect to the propagation direction of the elastic wave in the first elastic wave resonator. 5 and 6, the end 2b outside the broken line in the LiNbO 3 substrate 2 is a portion where an electrode pattern cannot be formed.
  • the parallel arm resonators P1 to P4 are tilted by 2 ° or more, the space for providing the resonators and the routing wirings 15 must be expanded, and it is difficult to reduce the size. Further, if the width of the routing wiring 15 is narrowed in order to secure a space, the electrical resistance of the routing wiring 15 is increased, and the characteristics of the acoustic wave device 1 may be deteriorated.
  • the angle formed by the elastic wave propagation direction A1 in the first elastic wave resonator 20 and the elastic wave propagation direction A2 in the second elastic wave resonator 30 is 2. It is within the range of less than ° and it is consistent. Therefore, the acoustic wave device 1 can be reduced in size, and the characteristics are hardly deteriorated.
  • the following acoustic wave resonator was designed in the structure shown in FIG.
  • the adhesion layers 41, 43, and 45 are not used.
  • First IDT electrode 21 Duty ratio: 0.60 Main electrode 42 ... Pt film, thickness: 0.075 ⁇ Conductive auxiliary film 44... Al film, thickness: 0.08 ⁇ First dielectric film 22: SiO 2 film, thickness: adjusted in the range of 0.2 ⁇ to 0.6 ⁇ First frequency adjustment film 23: SiN film, thickness: 0.01 ⁇ Elastic wave used... Rayleigh wave
  • the Euler angle ⁇ is fixed at 30 °, the thickness of the SiO 2 film is changed within the range of 0.2 ⁇ to 0.6 ⁇ , and impedance characteristics and return loss characteristics are measured. did.
  • (a) is a diagram showing impedance characteristics when the thickness of the SiO 2 film is changed for each figure, and (b) is a diagram showing its return loss characteristics. 7 to 11, the thicknesses of the SiO 2 films are 0.2 ⁇ , 0.3 ⁇ , 0.4 ⁇ , 0.5 ⁇ , and 0.6 ⁇ , respectively.
  • the thickness of the SiO 2 film is fixed to 0.3 ⁇ , and the Euler angle ⁇ is changed within the range of 27.5 ° to 31.5 °, and impedance characteristics and return loss are determined. Characteristics were measured.
  • FIG. 21 is a diagram illustrating the relationship between the Euler angle ⁇ and the ratio band of the SH wave.
  • FIG. 21 shows the results when an acoustic wave resonator having the same design as that shown in FIGS. 12 to 20 is used.
  • the ratio band of the SH wave is a value indicating the magnitude of spurious due to the SH wave. From FIG. 21, it can be seen that when the Euler angle ⁇ is 28.5 ° or more and 31.0 ° or less, the specific band of the SH wave is 0.005% or less. From this, it can be seen that if the specific band of the SH wave is 0.005% or less, the spurious due to the SH wave can be sufficiently reduced. Therefore, the Euler angle ⁇ range in which the SH wave specific band is 0.005% or less is the Euler angle ⁇ range in which the spurious due to the SH wave can be sufficiently reduced.
  • an acoustic wave resonator having a different thickness of the SiO 2 film is used. Therefore, ⁇ at the Euler angle at which the SH wave specific band is 0.005% or less regardless of the thickness of the SiO 2 film. What is necessary is just to obtain
  • FIG. 22 is a diagram showing the relationship between the Euler angle ⁇ and the SH wave ratio band when the thickness of the SiO 2 film is changed. Note that FIG. 22 shows the results when an elastic wave resonator having the same design as that of FIG. 21 is used except that the thickness of the SiO 2 film is changed.
  • the electromechanical coupling coefficient of the SH wave varies depending on the thickness of the SiO 2 film, from FIG. 22, when the Euler angle ⁇ is 29.1 ° or more and 30.9 ° or less, regardless of the thickness of the SiO 2 film, It can be seen that the spurious due to the SH wave can be made sufficiently small.
  • the lower limit value and upper limit value of ⁇ in the Euler angle obtained by changing the thickness of the Pt film as the main electrode 42 are shown in Table 1 below.
  • the lower limit value and the upper limit value of ⁇ in the Euler angle are values at which the SH wave specific band is 0.005% or less regardless of the thickness of the SiO 2 film.
  • FIG. 23 is a diagram showing the relationship between the Euler angle ⁇ and the thickness of the Pt film.
  • FIG. 23 is a plot of the lower limit value and upper limit value of ⁇ in Table 1 for the thickness of the Pt film and the Euler angle.
  • a curve indicated by an arrow A in FIG. 23 is a curve obtained by plotting the lower limit value of ⁇ in the Euler angle.
  • the curve indicated by the arrow A is represented by the formula: ⁇ 0.033 / (T Pt ⁇ 0.037) +29.99, where T Pt is the thickness of the Pt film.
  • a curve indicated by an arrow B in FIG. 23 is a curve obtained by plotting the upper limit value of ⁇ in the Euler angle.
  • the curve indicated by the arrow B is represented by the formula: ⁇ 0.050 / (T Pt ⁇ 0.043) +32.45, where T Pt is the thickness of the Pt film.
  • T Pt is the thickness of the Pt film.
  • a region surrounded by a curve indicated by an arrow A and a curve indicated by an arrow B is a region where spurious due to SH waves can be sufficiently suppressed.
  • a region where the spurious due to the SH wave can be sufficiently suppressed is expressed by the following equation (2).
  • the lower limit of the thickness of the Pt film is the intersection of the curve indicated by the arrow A and the curve indicated by the arrow B, and is 0.055 ⁇ . If the thickness of the Pt film, which is the main electrode 42, becomes too large, the aspect ratio of the IDT electrode becomes large, making it difficult to form the IDT electrode. In addition, since it may cause voids and cracks in the dielectric film on the IDT electrode, the upper limit of the thickness of the Pt film is 0.10 ⁇ .
  • T ⁇ r is in the range of 0.055 ⁇ ⁇ T ⁇ r ⁇ 0.10 ⁇ .
  • FIGS. 24 to 26 show the results when using an acoustic wave resonator designed as follows. In the designed acoustic wave resonator, the adhesion layers 41, 43, and 45 are not used.
  • ⁇ is preferably close to 0 °.
  • the elastic wave device of the above embodiment can be used as a duplexer for a high-frequency front end circuit. This example is described below.
  • FIG. 27 is a configuration diagram of the communication device and the high-frequency front-end circuit.
  • components connected to the high-frequency front-end circuit 230 for example, the antenna element 202 and the RF signal processing circuit (RFIC) 203 are also shown.
  • the high-frequency front end circuit 230 and the RF signal processing circuit 203 constitute a communication device 240.
  • the communication device 240 may include a power supply, a CPU, and a display.
  • the high-frequency front-end circuit 230 includes a switch 225, duplexers 201A and 201B, filters 231, 232, low-noise amplifier circuits 214, 224, and power amplifier circuits 234a, 234b, 244a, 244b. Note that the high-frequency front-end circuit 230 and the communication device 240 in FIG. 27 are examples of the high-frequency front-end circuit and the communication device, and are not limited to this configuration.
  • the duplexer 201A includes filters 211 and 212.
  • the duplexer 201B includes filters 221 and 222.
  • the duplexers 201 ⁇ / b> A and 201 ⁇ / b> B are connected to the antenna element 202 via the switch 225.
  • the said elastic wave apparatus may be duplexers 201A and 201B, and may be filters 211, 212, 221 and 222.
  • the elastic wave device is also applicable to a multiplexer having three or more filters, such as a triplexer in which the antenna terminals of three filters are shared, and a hexaplexer in which the antenna terminals of six filters are shared. Can do.
  • the acoustic wave device includes an acoustic wave resonator, a filter, a duplexer, and a multiplexer including three or more filters.
  • the multiplexer is not limited to the configuration including both the transmission filter and the reception filter, and may be configured to include only the transmission filter or only the reception filter.
  • the switch 225 connects the antenna element 202 and a signal path corresponding to a predetermined band in accordance with a control signal from a control unit (not shown), and is configured by, for example, a SPDT (Single Pole Double Throw) type switch. .
  • a SPDT Single Pole Double Throw
  • the number of signal paths connected to the antenna element 202 is not limited to one and may be plural. That is, the high frequency front end circuit 230 may support carrier aggregation.
  • the low noise amplifier circuit 214 is a reception amplification circuit that amplifies a high frequency signal (here, a high frequency reception signal) via the antenna element 202, the switch 225, and the duplexer 201A and outputs the amplified signal to the RF signal processing circuit 203.
  • the low noise amplifier circuit 224 is a reception amplification circuit that amplifies a high-frequency signal (here, a high-frequency reception signal) that has passed through the antenna element 202, the switch 225, and the duplexer 201B, and outputs the amplified signal to the RF signal processing circuit 203.
  • the power amplifier circuits 234a and 234b are transmission amplifier circuits that amplify the high frequency signal (here, the high frequency transmission signal) output from the RF signal processing circuit 203 and output the amplified signal to the antenna element 202 via the duplexer 201A and the switch 225.
  • the power amplifier circuits 244a and 244b are transmission amplifier circuits that amplify the high-frequency signal (here, the high-frequency transmission signal) output from the RF signal processing circuit 203 and output the amplified signal to the antenna element 202 via the duplexer 201B and the switch 225. .
  • the RF signal processing circuit 203 performs signal processing on the high-frequency reception signal input from the antenna element 202 via the reception signal path by down-conversion or the like, and outputs a reception signal generated by the signal processing.
  • the RF signal processing circuit 203 performs signal processing on the input transmission signal by up-conversion or the like, and outputs a high-frequency transmission signal generated by the signal processing to the low noise amplifier circuit 224.
  • the RF signal processing circuit 203 is, for example, an RFIC.
  • the communication apparatus may include a BB (baseband) IC. In this case, the BBIC processes the received signal processed by the RFIC.
  • the BBIC processes the transmission signal and outputs it to the RFIC.
  • the reception signal processed by the BBIC and the transmission signal before the signal processing by the BBIC are, for example, an image signal or an audio signal.
  • the high-frequency front end circuit 230 may include other circuit elements between the above-described components.
  • the high-frequency front end circuit 230 may include a duplexer according to a modification of the duplexers 201A and 201B instead of the duplexers 201A and 201B.
  • the filters 231 and 232 in the communication device 240 are connected between the RF signal processing circuit 203 and the switch 225 without passing through the low noise amplifier circuits 214 and 224 and the power amplifier circuits 234a, 234b, 244a and 244b.
  • the filters 231 and 232 are also connected to the antenna element 202 via the switch 225, similarly to the duplexers 201A and 201B.
  • the high-frequency front-end circuit 230 and the communication device 240 configured as described above, by including the elastic wave device of the present invention, an acoustic wave resonator, a filter, a duplexer, a multiplexer including three or more filters, and the like.
  • the elastic wave device of the present invention by including the elastic wave device of the present invention, an acoustic wave resonator, a filter, a duplexer, a multiplexer including three or more filters, and the like.
  • the elastic wave device, the high-frequency front end circuit, and the communication device according to the embodiment of the present invention have been described with reference to the embodiment.
  • the present invention can be realized by combining arbitrary components in the above embodiment. And various modifications incorporating various modifications conceivable by those skilled in the art within the scope of the present invention without departing from the gist of the present invention, and various high frequency front end circuits and communication devices according to the present invention. Equipment is also included in the present invention.
  • the present invention can be widely used in communication devices such as mobile phones as an elastic wave resonator, a filter, a duplexer, a multiplexer, a front end circuit, and a communication device that can be applied to a multiband system.
  • acoustic wave device 2 ... LiNbO 3 substrate 2a ... main surface 2b ... end 3 ... transmission filter 4 ... reception filter 5 ... antenna terminal 6 ... common terminal 7 ... transmission terminal 8 ... receiving terminal 9 ...
  • IDT electrodes 10 and 11 ... Reflector 12 ... 1-port type acoustic wave resonators 13 and 14... Longitudinally coupled resonator type acoustic wave filter unit 15... Routing wires 20 and 30... First and second acoustic wave resonators 21 and 31. 2 IDT electrodes 22, 32... 1, 2nd dielectric film 23, 33... 1, 2nd frequency adjustment film 41, 43, 45 ... adhesion layer 42 ... main electrode 44 ...

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Abstract

小型化を図りつつ、ＳＨ波によるスプリアスを抑制することを可能とし、さらに、急峻なフィルタ特性を有するとともに通過帯域が広い弾性波装置を提供する。　ＬｉＮｂＯ３基板２と、第１のＩＤＴ電極及び第１の誘電体膜を有する第１の弾性波共振子と、第２のＩＤＴ電極及び第２の誘電体膜を有する第２の弾性波共振子とを備え、レイリー波を利用しており、第１の誘電体膜及び第２の誘電体膜の厚みが異なっており、第１の弾性波共振子及び第２の弾性波共振子における弾性波の伝搬方向が一致しており、ＬｉＮｂＯ３基板２のオイラー角が、（０°±５°，θ，０°±１０°）の範囲内であり、第１のＩＤＴ電極及び第２のＩＤＴ電極の電極指ピッチで定まる波長λにより規格化してなる主電極の厚みをＴとし、主電極の密度（ρ）とＰｔの密度（ρＰｔ）との密度比（ρ／ρＰｔ）をｒとしたときに、θが、０．０５５λ≦Ｔ×ｒ≦０．１０λの範囲において、下記式（１）を満たしている、弾性波装置１。　－０．０３３／（Ｔ×ｒ－０．０３７）＋２９．９９≦θ≦－０．０５０／（Ｔ×ｒ－０．０４３）＋３２．４５　…（１）

Description

弾性波装置、高周波フロントエンド回路及び通信装置
　本発明は、レイリー波を利用した弾性波装置、該弾性波装置を用いた高周波フロントエンド回路及び通信装置に関する。
　下記の特許文献１，２には、レイリー波を利用した弾性波装置が開示されている。
　特許文献１の弾性波装置は、弾性波共振子からなる直列腕共振子及び並列腕共振子を備える。急峻なフィルタ特性を有し、かつ通過帯域が広いフィルタ装置を得るために、上記直列腕共振子と上記並列腕共振子では、弾性波共振子を構成する酸化ケイ素膜の厚みが異なっている。また、通過帯域内におけるスプリアスを抑圧するために、上記直列腕共振子を構成する弾性波共振子と、上記並列腕共振子を構成する弾性波共振子とでは、弾性波の伝搬方向が異なっている。
　また、下記の特許文献２の弾性波装置は、ＬｉＮｂＯ３基板と、Ａｕを主体とするＩＤＴ電極を含む電極とを備える。特許文献２では、ＬｉＮｂＯ３基板のオイラー角（φ，θ，ψ）におけるθと、電極の厚みが、特定の関係にあることが記載されている。
国際公開第２０１２／０９８８１６号 国際公開第２００７／１２５７３４号
　しかしながら、特許文献１のように、複数の弾性波共振子において弾性波の伝搬方向を異ならせる場合、チップ上における弾性波共振子の配置の効率が悪化し、弾性波装置の小型化を図ることが困難であった。
　また、酸化ケイ素膜の厚みが異なる複数の弾性波共振子において弾性波の伝搬方向を異ならせる場合、抑圧しようとしているスプリアスとは別のスプリアスが、通過帯域内又は通過帯域近傍に発生することがあった。
　特許文献２においては、オイラー角のθと電極の厚みとの上記特定の関係が広い範囲であるため、複数の弾性波共振子において酸化ケイ素の厚みを異ならせる場合は、ＳＨ波によるスプリアスが発生してしまう可能性があった。
　本発明の目的は、小型化を図りつつ、ＳＨ波によるスプリアスを抑制することを可能とし、さらに、急峻なフィルタ特性を有するとともに通過帯域が広い弾性波装置、該弾性波装置を用いた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、ＬｉＮｂＯ３基板と、前記ＬｉＮｂＯ３基板上に設けられた第１のＩＤＴ電極と、前記第１のＩＤＴ電極を覆うように設けられた第１の誘電体膜とを有する、第１の弾性波共振子と、前記ＬｉＮｂＯ３基板上に設けられた第２のＩＤＴ電極と、前記第２のＩＤＴ電極を覆うように設けられた第２の誘電体膜とを有する、第２の弾性波共振子と、を備え、レイリー波を利用しており、前記第１の誘電体膜の厚みが、前記第２の誘電体膜の厚みと異なっており、前記第１の弾性波共振子における弾性波の伝搬方向が、前記第２の弾性波共振子における弾性波の伝搬方向と一致しており、前記ＬｉＮｂＯ３基板のオイラー角（φ，θ，ψ）が、（０°±５°，θ，０°±１０°）の範囲内であり、前記第１のＩＤＴ電極及び前記第２のＩＤＴ電極は、主電極を有し、前記第１のＩＤＴ電極及び前記第２のＩＤＴ電極のうち少なくとも一方の電極指ピッチで定まる波長λにより規格化してなる前記主電極の厚みをＴとし、前記主電極の密度（ρ）とＰｔの密度（ρＰｔ）との密度比（ρ／ρＰｔ）をｒとしたときに、前記ＬｉＮｂＯ３基板のオイラー角（φ，θ，ψ）におけるθが、０．０５５λ≦Ｔ×ｒ≦０．１０λの範囲において、下記式（１）を満たしている。
　－０．０３３／（Ｔ×ｒ－０．０３７）＋２９．９９≦θ≦－０．０５０／（Ｔ×ｒ－０．０４３）＋３２．４５　…（１）
　本発明に係る弾性波装置のある特定の局面では、前記第１のＩＤＴ電極及び前記第２のＩＤＴ電極が、同じ電極材料、かつ同じ厚みで構成されている。
　本発明に係る弾性波装置の別の特定の局面では、前記ＬｉＮｂＯ３基板のオイラー角（φ，θ，ψ）におけるψが、－２°以上、２°以下の範囲内にある。この場合、ＳＨ波によるスプリアスとは異なるスプリアスを抑制することができる。
　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の誘電体膜及び前記第２の誘電体膜は、それぞれ酸化ケイ素を主成分とする。この場合、周波数温度特性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さらに他の特定の局面では、前記第１の弾性波共振子は、直列腕共振子であり、前記第２の弾性波共振子は、並列腕共振子であり、少なくとも前記第１の弾性波共振子と前記第２の弾性波共振子とにより、ラダー型フィルタを形成する。
　本発明の弾性波装置のさらに他の特定の局面では、前記弾性波装置は、前記第１の弾性波共振子を有する送信フィルタと、前記第２の弾性波共振子を有する受信フィルタと、を備える、デュプレクサである。
　本発明に係る高周波フロントエンド回路は、本発明に従って構成される弾性波装置と、パワーアンプとを備える。
　本発明に係る通信装置は、本発明に従って構成される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、小型化を図りつつ、ＳＨ波によるスプリアスを抑制することを可能とし、さらに、急峻なフィルタ特性を有するとともに通過帯域が広い弾性波装置、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。
図１は、本発明の一実施形態に係る弾性波装置の模式的平面図である。 図２（ａ）は、本発明の一実施形態に係る弾性波装置の回路図であり、図２（ｂ）は、１ポート型の弾性波共振子の電極構造を示す模式的平面図である。 図３は、本発明の一実施形態に係る弾性波装置において、直列腕共振子を構成している第１の弾性波共振子を示す模式的断面図である。 図４は、本発明の一実施形態に係る弾性波装置において、並列腕共振子を構成している第２の弾性波共振子を示す模式的断面図である。 図５は、第２の弾性波共振子における弾性波の伝搬方向を、第１の弾性波共振子における弾性波の伝搬方向に対して、１°傾けたときの模式的平面図である。 図６は、第２の弾性波共振子における弾性波の伝搬方向を、第１の弾性波共振子における弾性波の伝搬方向に対して、２°傾けたときの模式的平面図である。 図７（ａ）は、ＳｉＯ２膜の厚みが０．２λのときのインピーダンス特性を示す図であり、図７（ｂ）は、そのリターンロス特性を示す図である。 図８（ａ）は、ＳｉＯ２膜の厚みが０．３λのときのインピーダンス特性を示す図であり、図８（ｂ）は、そのリターンロス特性を示す図である。 図９（ａ）は、ＳｉＯ２膜の厚みが０．４λのときのインピーダンス特性を示す図であり、図９（ｂ）は、そのリターンロス特性を示す図である。 図１０（ａ）は、ＳｉＯ２膜の厚みが０．５λのときのインピーダンス特性を示す図であり、図１０（ｂ）は、そのリターンロス特性を示す図である。 図１１（ａ）は、ＳｉＯ２膜の厚みが０．６λのときのインピーダンス特性を示す図であり、図１１（ｂ）は、そのリターンロス特性を示す図である。 図１２（ａ）は、オイラー角のθが２７．５°のときのインピーダンス特性を示す図であり、図１２（ｂ）は、そのリターンロス特性を示す図である。 図１３（ａ）は、オイラー角のθが２８．０°のときのインピーダンス特性を示す図であり、図１３（ｂ）は、そのリターンロス特性を示す図である。 図１４（ａ）は、オイラー角のθが２８．５°のときのインピーダンス特性を示す図であり、図１４（ｂ）は、そのリターンロス特性を示す図である。 図１５（ａ）は、オイラー角のθが２９．０°のときのインピーダンス特性を示す図であり、図１５（ｂ）は、そのリターンロス特性を示す図である。 図１６（ａ）は、オイラー角のθが２９．５°のときのインピーダンス特性を示す図であり、図１６（ｂ）は、そのリターンロス特性を示す図である。 図１７（ａ）は、オイラー角のθが３０．０°のときのインピーダンス特性を示す図であり、図１７（ｂ）は、そのリターンロス特性を示す図である。 図１８（ａ）は、オイラー角のθが３０．５°のときのインピーダンス特性を示す図であり、図１８（ｂ）は、そのリターンロス特性を示す図である。 図１９（ａ）は、オイラー角のθが３１．０°のときのインピーダンス特性を示す図であり、図１９（ｂ）は、そのリターンロス特性を示す図である。 図２０（ａ）は、オイラー角のθが３１．５°のときのインピーダンス特性を示す図であり、図２０（ｂ）は、そのリターンロス特性を示す図である。 図２１は、オイラー角のθとＳＨ波の比帯域との関係を示す図である。 図２２は、ＳｉＯ２膜の厚みを変化させたときのオイラー角のθとＳＨ波の比帯域との関係を示す図である。 図２３は、オイラー角のθとＰｔ膜の厚みとの関係を示す図である。 図２４（ａ）は、オイラー角のψが０°のときのインピーダンス特性を示す図であり、図２４（ｂ）は、そのリターンロス特性を示す図である。 図２５（ａ）は、オイラー角のψが２°のときのインピーダンス特性を示す図であり、図２５（ｂ）は、そのリターンロス特性を示す図である。 図２６（ａ）は、オイラー角のψが４°のときのインピーダンス特性を示す図であり、図２６（ｂ）は、そのリターンロス特性を示す図である。 図２７は、本発明に係る通信装置及び高周波フロントエンド回路の構成図である。
　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。
　（弾性波装置）
　図１は、本発明の一実施形態に係る弾性波装置の模式的平面図である。図２（ａ）は、本発明の一実施形態に係る弾性波装置の回路図である。図２（ｂ）は、１ポート型の弾性波共振子の電極構造を示す模式的平面図である。
　図１に示すように、弾性波装置１は、圧電基板としてのＬｉＮｂＯ３基板２を備える。ＬｉＮｂＯ３基板２上に、送信フィルタ３と受信フィルタ４とが構成されている。弾性波装置１は、送信フィルタ３と受信フィルタ４とを有するデュプレクサである。なお、弾性波装置１は、レイリー波を利用している。
　図２（ａ）に示すように、弾性波装置１は、アンテナ端子５を有する。アンテナ端子５に、共通端子６が接続されている。共通端子６と送信端子７との間に、送信フィルタ３が構成されている。また、共通端子６と受信端子８との間に、受信フィルタ４が構成されている。
　送信フィルタ３は、ラダー型回路構成を有する。具体的に、送信フィルタ３は、直列腕共振子Ｓ１～Ｓ４及び並列腕共振子Ｐ１～Ｐ４を有する。直列腕共振子Ｓ１～Ｓ４は、アンテナ端子５と送信端子７との間において、直列に接続されている。なお、図１においては、Ｘを矩形の枠で囲んだ記号により、直列腕共振子Ｓ１～Ｓ４及び並列腕共振子Ｐ１～Ｐ４を示している。
　図２に戻り、並列腕共振子Ｐ１は、送信端子７及び直列腕共振子Ｓ１の接続点とグラウンド電位との間に接続されている。並列腕共振子Ｐ２は、直列腕共振子Ｓ１及び直列腕共振子Ｓ２の接続点とグラウンド電位との間に接続されている。並列腕共振子Ｐ３は、直列腕共振子Ｓ２及び直列腕共振子Ｓ３の接続点とグラウンド電位との間に接続されている。また、並列腕共振子Ｐ４は、直列腕共振子Ｓ３及び直列腕共振子Ｓ４の接続点とグラウンド電位との間に接続されている。
　直列腕共振子Ｓ１～Ｓ４及び並列腕共振子Ｐ１～Ｐ４は、１ポート型の弾性波共振子からなる。
　１ポート型の弾性波共振子は、図２（ｂ）に示す電極構造を有する。具体的には、ＩＤＴ電極９と、ＩＤＴ電極９の弾性波伝搬方向両側に配置された反射器１０，１１とが、ＬｉＮｂＯ３基板２上に形成されている。それによって、１ポート型弾性波共振子が構成されている。
　なお、反射器１０，１１は、設けなくてもよい。
　他方、受信フィルタ４においては、共通端子６にトラップとしての１ポート型弾性波共振子１２が接続されている。そして、１ポート型弾性波共振子１２と、受信端子８との間に、３ＩＤＴ型の縦結合共振子型弾性波フィルタ部１３，１４が設けられている。縦結合共振子型弾性波フィルタ部１３，１４は、互いに縦続接続されている。縦結合共振子型弾性波フィルタ部１３，１４は、それぞれ、３つのＩＤＴ電極により構成されている。なお、縦結合共振子型弾性波フィルタ部１３，１４は、５つのＩＤＴ電極により構成される５ＩＤＴ型であってもよいし、ｎ個のＩＤＴ電極により構成される、ｎＩＤＴ型であってもよい（ｎ＞１）。
　さらに、送信フィルタ３をラダー型回路とし、受信フィルタ４を縦結合共振子型弾性波フィルタとしたが、送信フィルタ３は縦結合共振子型弾性波フィルタでもよく、受信フィルタ４はラダー型回路でもよい。
　次に、図３及び図４を参照して、直列腕共振子Ｓ１～Ｓ４及び並列腕共振子Ｐ１～Ｐ４を構成する弾性波共振子について説明する。
　図３は、本発明の一実施形態に係る弾性波装置において、直列腕共振子を構成している第１の弾性波共振子を示す模式的断面図である。また、図４は、本発明の一実施形態に係る弾性波装置において、並列腕共振子を構成している第２の弾性波共振子を示す模式的断面図である。
　図３に示すように、第１の弾性波共振子２０は、ＬｉＮｂＯ３基板２、第１のＩＤＴ電極２１、第１の誘電体膜２２、及び第１の周波数調整膜２３を有する。ＬｉＮｂＯ３基板２の主面２ａ上に、第１のＩＤＴ電極２１が設けられている。第１のＩＤＴ電極２１を覆うように、第１の誘電体膜２２が設けられている。第１の誘電体膜２２上に、第１の周波数調整膜２３が設けられている。
　また、図４に示すように、第２の弾性波共振子３０は、ＬｉＮｂＯ３基板２、第２のＩＤＴ電極３１、第２の誘電体膜３２、及び第２の周波数調整膜３３を有する。ＬｉＮｂＯ３基板２の主面２ａ上に、第２のＩＤＴ電極３１が設けられている。第２のＩＤＴ電極３１を覆うように、第２の誘電体膜３２が設けられている。第２の誘電体膜３２上に、第２の周波数調整膜３３が設けられている。なお、第１の弾性波共振子２０及び第２の弾性波共振子３０は、ＬｉＮｂＯ３基板２を共有している。
　図３及び図４に示すように、第１の弾性波共振子２０における第１の誘電体膜２２の厚みｔ１は、第２の弾性波共振子３０における第２の誘電体膜３２の厚みｔ２よりも厚い（ｔ１＞ｔ２）。もっとも、本発明においては、第２の誘電体膜３２の厚みｔ２が、第１の誘電体膜２２の厚みｔ１より厚くてもよい。すなわち、第１の誘電体膜２２の厚みｔ１と、第２の誘電体膜３２の厚みｔ２とが異なっていればよい。このように本実施形態においては、第１の誘電体膜２２の厚みｔ１と、第２の誘電体膜３２の厚みｔ２とが異なっているので、フィルタ特性において急峻性を高めることができ、かつ通過帯域幅を拡げることができる。
　その理由は、以下である。
　例えば、ラダー型フィルタにおいて、通過帯域高域側の急峻性が高いフィルタ特性を実現するためには、直列腕共振子を構成している弾性波共振子のΔｆ（共振周波数と反共振周波数の差）を小さくすることが必要となる。圧電基板（ＬｉＮｂＯ３基板）の主面とＩＤＴ電極を覆う誘電体膜の膜厚を厚くすることによりΔｆを小さくすることができるため、直列腕共振子上の誘電体膜の膜厚を厚くする。一方、Δｆが小さい弾性波共振子を用いるとフィルタの帯域幅が小さくなるため、並列腕共振子を構成している弾性波共振子のΔｆを大きくすることが望ましい。そのためには、並列腕共振子上の誘電体膜の膜厚を薄くする。
　他方、通過帯域低域側の急峻性が高いフィルタ特性を実現するためには、並列腕共振子を構成している弾性波共振子のΔｆを小さくすることが必要となる。そのために並列腕共振子上の誘電体膜の膜厚を厚くする。一方、フィルタの帯域幅を大きくするために、直列腕共振子上の誘電体膜の膜厚を薄くすることにより、直列腕共振子のΔｆを大きくする。
　そして、このようにして直列腕共振子と並列腕共振子とで誘電体膜の膜厚を異ならせることにより、フィルタ特性において急峻性を高めることができ、かつ通過帯域幅を拡げることができる。
　なお、上記については、ラダー型フィルタに限らず、縦結合共振子型弾性波フィルタでも同様である。この場合は、例えば、図２（ａ）の１ポート型弾性波共振子１２におけるＩＤＴ電極を覆う誘電体膜の膜厚を、縦結合共振子型弾性波フィルタ部１３，１４におけるＩＤＴ電極を覆う誘電体膜の膜厚よりも厚くすることで、フィルタ特性において急峻性を高めることができ、かつ通過帯域幅を拡げることができる。
　以上より、本実施形態においては、第１の誘電体膜２２の厚みｔ１と、第２の誘電体膜３２の厚みｔ２とが異なっているので、フィルタ特性において急峻性を高めることができ、かつ通過帯域幅を拡げることができる。
　なお、同一のＬｉＮｂＯ３基板２上において、第１の誘電体膜２２の厚みｔ１と、第２の誘電体膜３２の厚みｔ２とを異ならせる方法については特に限定されず、例えば、以下の方法が挙げられる。
　まず、ＬｉＮｂＯ３基板２上に、第１のＩＤＴ電極２１と第２のＩＤＴ電極３１とを形成する。なお、第１のＩＤＴ電極２１と第２のＩＤＴ電極３１とを形成する際には、第１のＩＤＴ電極２１と第２のＩＤＴ電極３１の成膜を同時に行っている。そのため、第１のＩＤＴ電極２１と第２のＩＤＴ電極３１は、同じ電極材料、かつ同じ厚みで構成されている。
　なお、ここで、第１のＩＤＴ電極２１と第２のＩＤＴ電極３１の電極材料が同じとは、第１のＩＤＴ電極２１と第２のＩＤＴ電極３１とが同時に成膜されていることを意味しているため、製造過程で不純物が混入されている場合等も含まれる。
　また、第１のＩＤＴ電極２１と第２のＩＤＴ電極３１の厚みが同じとは、第１のＩＤＴ電極２１と第２のＩＤＴ電極３１とが同時に成膜されていることを意味しているため、製造過程や実装過程で生じる厚みの誤差も含まれる。
　ＬｉＮｂＯ３基板２上の第１のＩＤＴ電極２１と第２のＩＤＴ電極３１を覆うように誘電体膜を形成する。続いて、厚みを厚くしたい弾性波共振子の誘電体膜上にレジスト膜を形成する。次に、誘電体膜をエッチングすることにより、誘電体膜のうちレジスト膜が形成されていない部分の厚みを薄くする。最後に、レジスト膜を除去し、厚みの異なる誘電体膜を得る。
　また、ＬｉＮｂＯ３基板２上に誘電体膜を形成した後、厚みを薄くしたい弾性波共振子の誘電体膜上にレジスト膜を形成し、その上からさらに誘電体膜を成膜してもよい。その場合においても、レジストを除去することにより、厚みの異なる誘電体膜を得ることができる。
　また、本実施形態においては、全ての直列腕共振子Ｓ１～Ｓ４が、第１の弾性波共振子２０により構成されている。また、全ての並列腕共振子Ｐ１～Ｐ４が、第２の弾性波共振子３０により構成されている。もっとも、本発明においては、直列腕共振子Ｓ１～Ｓ４のうち少なくとも１つの直列腕共振子が、第１の弾性波共振子２０により構成されていればよい。また、並列腕共振子Ｐ１～Ｐ４のうち少なくとも１つの並列腕共振子が、第２の弾性波共振子３０により構成されていればよい。また、送信フィルタ３を構成する少なくとも１つの共振子が第１の弾性波共振子２０により構成され、かつ受信フィルタ４を構成する少なくとも１つの共振子が第２の弾性波共振子３０により構成されていてもよい。いずれの場合においても、本発明の効果を得ることができる。
　第１のＩＤＴ電極２１及び第２のＩＤＴ電極３１は、同じ電極材料、かつ同じ厚みで構成されている。
　第１のＩＤＴ電極２１及び第２のＩＤＴ電極３１の材料は、特に限定されず、例えば、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｔａ、Ｗ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｐｄ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｚｎ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ａｌ又はこれらの金属の合金などが挙げられる。第１のＩＤＴ電極２１及び第２のＩＤＴ電極３１は、単層の金属膜であってもよいし、２種以上の金属膜が積層された積層金属膜であってもよい。
　本実施形態において、第１のＩＤＴ電極２１及び第２のＩＤＴ電極３１は、ＬｉＮｂＯ３基板２側から順に、密着層４１，主電極４２、密着層４３、導電補助膜４４及び密着層４５がこの順に積層された積層金属膜である。なお、主電極４２とは、ＩＤＴ電極のなかで最も大きな質量を占める電極層である。
　密着層４１，４３，４５の材料としては、例えば、Ｔｉ、Ｃｒ、又はＮｉＣｒなどを用いることができる。
　主電極４２の材料は、特に限定されず、比較的密度の高い金属、例えば、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｔａ、Ｗ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｐｄ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｚｎ、Ｃｕ又はこれらの合金を用いることができる。
　導電補助膜４４の材料は、特に限定されず、例えば、Ａｌ、Ｃｕ又はこれらの合金を用いることができる。
　なお、密着層４１，４３，４５、及び導電補助膜４４は、設けなくてもよい。
　第１の誘電体膜２２及び第２の誘電体膜３２は、周波数温度特性を改善する機能を有している。第１の誘電体膜２２及び第２の誘電体膜３２の材料としては、特に限定されず、例えば酸化ケイ素や酸窒化ケイ素などを主成分とする材料を用いることができる。なお、本明細書において、主成分とは、５０％以上含まれる成分である。本実施形態においては、第１の誘電体膜２２及び第２の誘電体膜３２がいずれも酸化ケイ素膜である。
　第１の周波数調整膜２３及び第２の周波数調整膜３３は、周波数を調整する機能を有している。第１の周波数調整膜２３及び第２の周波数調整膜３３の材料としては、特に限定されず、例えば窒化ケイ素や酸化アルミニウムなどを用いることができる。本実施形態においては、第１の周波数調整膜２３及び第２の周波数調整膜３３がいずれも窒化ケイ素膜である。
　なお、第１の周波数調整膜２３及び第２の周波数調整膜３３は、設けなくてもよい。
　弾性波装置１においては、直列腕共振子Ｓ１～Ｓ４を構成する第１の弾性波共振子２０における弾性波の伝搬方向と、並列腕共振子Ｐ１～Ｐ４を構成する第２の弾性波共振子３０における弾性波の伝搬方向とが一致している。より具体的に、第１の弾性波共振子２０における弾性波の伝搬方向は、図１に示す伝搬方向Ａ１である。また、第２の弾性波共振子３０における弾性波の伝搬方向は、図１に示す伝搬方向Ａ２である。図１において、伝搬方向Ａ１と伝搬方向Ａ２とは一致している。なお、本明細書において一致とは、伝搬方向Ａ１と、伝搬方向Ａ２とのなす角が、２°より小さい範囲内にあることをいい、伝搬方向Ａ１と、伝搬方向Ａ２とのなす角が完全に一致していない場合も含まれるものとする。もっとも、本実施形態では、伝搬方向Ａ１が、伝搬方向Ａ２と完全に一致している。
　このように弾性波装置１においては、第１の弾性波共振子２０における弾性波の伝搬方向Ａ１が、第２の弾性波共振子３０における弾性波の伝搬方向Ａ２と一致しているので、小型化を図ることができる。
　また、本実施形態においては、ＬｉＮｂＯ３基板２のオイラー角（φ，θ，ψ）が、（０°±５°，θ，０°±１０°）の範囲内にある。特に、ＬｉＮｂＯ３基板２のオイラー角（φ，θ，ψ）におけるθが、０．０５５λ≦Ｔ×ｒ≦０．１０λの範囲において、下記式（１）を満たしている。なお、Ｔは、第１のＩＤＴ電極２１及び第２のＩＤＴ電極３１における主電極４２の厚みである。
　なお、第１のＩＤＴ電極２１及び第２のＩＤＴ電極３１は、同じ電極材料、かつ、同じ厚みで構成することを意図しているが、製造過程や実装過程において電極材料の成分が一部異なるものに変化したり、膜厚が異なるものとなってしまう場合もある。その場合は、どちらの厚みをＴとしてもよいし、どちらの密度をｒとしてもよい。本明細書において、厚みは、ＩＤＴ電極の電極指ピッチで定まる波長λにより規格化してなる厚みである。また、ｒは、主電極４２の密度（ρ）とＰｔの密度（ρＰｔ）との密度比（ρ／ρＰｔ）である。
　－０．０３３／（Ｔ×ｒ－０．０３７）＋２９．９９≦θ≦－０．０５０／（Ｔ×ｒ－０．０４３）＋３２．４５…（１）
　本実施形態においては、ＬｉＮｂＯ３基板２のオイラー角のθが上記範囲内にあるので、ＳＨ波によるスプリアスを抑制することができる。従って、弾性波装置１では、急峻なフィルタ特性を有するとともに通過帯域が広く、小型化を図りつつＳＨ波によるスプリアスを抑制することができる。
　また、本発明においては、ＬｉＮｂＯ３基板２のオイラー角（φ，θ，ψ）におけるψが、－２°以上、２°以下の範囲内にあることが好ましい。オイラー角のψが上記範囲内にある場合、ＳＨ波によるスプリアスとは異なるスプリアスをより一層抑制することができる。
　次に、図５及び図６を参照して、伝搬方向Ａ１と伝搬方向Ａ２とを一致させることにより、小型化を図れる理由について説明する。
　図５は、第２の弾性波共振子における弾性波の伝搬方向を、第１の弾性波共振子における弾性波の伝搬方向に対して、１°傾けたときの模式的平面図である。図６は、第２の弾性波共振子における弾性波の伝搬方向を、第１の弾性波共振子における弾性波の伝搬方向に対して、２°傾けたときの模式的平面図である。なお、図５及び図６において、ＬｉＮｂＯ３基板２における破線より外側の端部２ｂは、電極パターンを形成できない部分とする。
　図５及び図６に示すように、第２の弾性波共振子３０における弾性波の伝搬方向Ａ２を傾けると、第２の弾性波共振子３０により構成される並列腕共振子Ｐ１～Ｐ４が同じ角度だけ傾けられることとなる。
　図５に示すように、並列腕共振子Ｐ１～Ｐ４が１°傾けられた場合には、並列腕共振子Ｐ１～Ｐ４が電極パターンを形成できない端部２ｂに至っていない。一方、図６に示すように、並列腕共振子Ｐ１～Ｐ４が２°傾けられた場合には、並列腕共振子Ｐ１～Ｐ４が電極パターンを形成できない端部２ｂにまで至っている。また、並列腕共振子Ｐ１～Ｐ４が２°傾けられた場合には、直列腕共振子Ｓ１～Ｓ４や引き回し配線１５と重なり合ったりすることがある。そのため、並列腕共振子Ｐ１～Ｐ４が２°以上傾けられた場合には、共振子や引き回し配線１５を設けるスペースを拡げざるを得ず、小型化を図ることが難しい。また、スペースを確保するために、引き回し配線１５の幅を狭くすると、引き回し配線１５の電気抵抗が大きくなり、弾性波装置１の特性が劣化することがある。
　これに対して、本実施形態においては、第１の弾性波共振子２０における弾性波の伝搬方向Ａ１と、第２の弾性波共振子３０における弾性波の伝搬方向Ａ２とのなす角が、２°より小さい範囲内にあり、一致している。そのため、弾性波装置１の小型化を図ることができ、特性の劣化も生じ難い。
　次に、図７～図２３を参照して、ＬｉＮｂＯ３基板２のオイラー角のθを特定の範囲とすることで、ＳＨ波によるスプリアスを抑制することができる理由について説明する。
　まず、図３に示す構造において、以下の弾性波共振子を設計した。なお、設計した弾性波共振子において、密着層４１，４３，４５は用いていない。
　ＬｉＮｂＯ３基板２…オイラー角（０°，３０°，０°）
　第１のＩＤＴ電極２１…デューティ比：０．６０
　主電極４２…Ｐｔ膜、厚み：０．０７５λ
　導電補助膜４４…Ａｌ膜、厚み：０．０８λ
　第１の誘電体膜２２…ＳｉＯ２膜、厚み：０．２λ～０．６λの範囲で調整
　第１の周波数調整膜２３…ＳｉＮ膜、厚み：０．０１λ
　利用する弾性波…レイリー波
　この条件で設計した弾性波共振子において、オイラー角のθを３０°に固定し、ＳｉＯ２膜の厚みを０．２λ～０．６λの範囲内で変化させ、インピーダンス特性及びリターンロス特性を測定した。
　図７～図１１において、（ａ）は、ＳｉＯ２膜の厚みを図ごとに変化させたときのインピーダンス特性を示す図であり、（ｂ）は、そのリターンロス特性を示す図である。なお、図７～図１１において、ＳｉＯ２膜の厚みは、それぞれ順に、０．２λ、０．３λ、０．４λ、０．５λ、０．６λである。
　図７～図１１から明らかなように、オイラー角のθが３０°のとき、ＳｉＯ２膜の厚みに関わらず帯域近傍におけるＳＨ波によるスプリアスを抑制できていることがわかる。
　次に、設計した弾性波共振子において、ＳｉＯ２膜の厚みを０．３λに固定し、オイラー角のθを２７．５°～３１．５°の範囲内で変化させ、インピーダンス特性及びリターンロス特性を測定した。
　図１２～図２０において、（ａ）は、オイラー角のθを図ごとに変化させたときのインピーダンス特性を示す図であり、（ｂ）は、そのリターンロス特性を示す図である。なお、図１２～図２０において、オイラー角のθは、それぞれ順に、２７．５°、２８．０°、２８．５°、２９．０°、２９．５°、３０．０°、３０．５°、３１．０°、３１．５°である。
　図１６（θ＝２９．５°）及び図１７（θ＝３０．０°）から明らかなように、オイラー角のθが、２９．５°以上、３０．０°以下のとき、ＳＨ波によるスプリアスがほぼ発生していないことがわかる。もっとも、１ポート型の弾性波共振子を用いて弾性波装置を作製する場合、ＳＨ波によるスプリアスの大きさが絶対値で０．３ｄＢより大きいと問題になることがわかっている。従って、スプリアスの大きさを絶対値で０．３ｄＢ以下にする必要がある。図１２～図２０より、ＳＨ波によるスプリアスの大きさが絶対値で０．３ｄＢ以下となるオイラー角のθは、２８．５°以上、３１．０°以下であることがわかる。
　図２１は、オイラー角のθとＳＨ波の比帯域との関係を示す図である。なお、図２１は、図１２～図２０における設計と同じ設計の弾性波共振子を用いたときの結果である。なお、ＳＨ波の比帯域は、ＳＨ波によるスプリアスの大きさを示す値である。図２１より、オイラー角のθは、２８．５°以上、３１．０°以下のとき、ＳＨ波の比帯域が、０．００５％以下であることがわかる。このことから、ＳＨ波の比帯域が、０．００５％以下であれば、ＳＨ波によるスプリアスを十分に小さくできることがわかる。従って、ＳＨ波の比帯域が０．００５％以下となるオイラー角のθの範囲が、ＳＨ波によるスプリアスを十分に小さくすることが可能なオイラー角のθの範囲となる。
　特に、本実施形態においては、ＳｉＯ２膜の厚みが異なる弾性波共振子を用いているので、ＳｉＯ２膜の厚みに関わらずＳＨ波の比帯域が０．００５％以下となるオイラー角におけるθの範囲を求めればよい。ＳｉＯ２膜の厚みに関わらずＳＨ波の比帯域が０．００５％以下となるオイラー角におけるθの範囲が、ＳｉＯ２膜の厚みに関わらずＳＨ波によるスプリアスを十分に小さくすることが可能なオイラー角におけるθの範囲となる。
　図２２は、ＳｉＯ２膜の厚みを変化させたときのオイラー角のθとＳＨ波の比帯域との関係を示す図である。なお、図２２は、ＳｉＯ２膜の厚みを変化させた以外は、図２１と同じ設計の弾性波共振子を用いたときの結果である。
　ＳｉＯ２膜の厚みによりＳＨ波の電気機械結合係数は異なるものの、図２２より、オイラー角のθが、２９．１°以上、３０．９°以下のとき、ＳｉＯ２膜の厚みに関わらず、ＳＨ波によるスプリアスを十分に小さくできていることがわかる。
　同様にして、主電極４２であるＰｔ膜の厚みを変化させて求めたオイラー角におけるθの下限値及び上限値を下記の表１に示す。上記オイラー角におけるθの下限値及び上限値は、ＳｉＯ２膜の厚みに関わらず、ＳＨ波の比帯域が０．００５％以下となる値である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　また、図２３は、オイラー角のθと、Ｐｔ膜の厚みとの関係を示す図である。なお、図２３は、表１におけるＰｔ膜の厚みとオイラー角におけるθの下限値及び上限値をプロットしたものである。図２３中の矢印Ａで示す曲線は、オイラー角におけるθの下限値をプロットすることにより得られた曲線である。矢印Ａで示す曲線は、Ｐｔ膜の厚みをＴＰｔとすると、式：－０．０３３／（ＴＰｔ－０．０３７）＋２９．９９で表される。図２３中の矢印Ｂで示す曲線は、オイラー角におけるθの上限値をプロットすることにより得られた曲線である。矢印Ｂで示す曲線は、Ｐｔ膜の厚みをＴＰｔとすると、式：－０．０５０／（ＴＰｔ－０．０４３）＋３２．４５で表される。図２３において、矢印Ａで示す曲線と矢印Ｂで示す曲線とで囲まれる領域がＳＨ波によるスプリアスを十分に抑えることができる領域である。このＳＨ波によるスプリアスを十分に抑えることができる領域を式で表すと、下記式（２）のようになる。
　－０．０３３／（ＴＰｔ－０．０３７）＋２９．９９≦θ≦－０．０５０／（ＴＰｔ－０．０４３）＋３２．４５…式（２）
　なお、Ｐｔ膜の厚みの下限値は、矢印Ａで示す曲線と矢印Ｂで示す曲線の交点であり、０．０５５λである。また、主電極４２であるＰｔ膜の厚みが大きくなりすぎると、ＩＤＴ電極のアスペクト比が大きくなり、ＩＤＴ電極形成が困難となる。また、ＩＤＴ電極上の誘電体膜中にボイドやクラックが生じる原因にもなるため、Ｐｔ膜の厚みの上限は、０．１０λである。
　また、Ｐｔ以外の金属を主電極４２の材料に用いる場合は、その金属とＰｔとの密度比分だけ主電極４２の厚みを変化させればよい。具体的に密度ρの主電極４２を用いる場合には、主電極４２の厚みＴをＴ＝ＴＰｔ×（ρＰｔ／ρ）とすればよい。なお、ρＰｔはＰｔの密度である。また、ｒ＝ρ／ρＰｔとし、ＴＰｔ＝Ｔ／（ρＰｔ／ρ）を式（２）に代入すると、下記式（１）のように表される。
　－０．０３３／（Ｔ×ｒ－０．０３７）＋２９．９９≦θ≦－０．０５０／（Ｔ×ｒ－０．０４３）＋３２．４５　…（１）
　なお、Ｔ×ｒは、０．０５５λ≦Ｔ×ｒ≦０．１０λの範囲内とする。
　以上より、オイラー角におけるθを上記式（１）の範囲内とすることで、ＳｉＯ２膜の厚みに関わらず、ＳＨ波によるスプリアスを抑制できることがわかる。ＳｉＯ２膜の厚みに関わらず、ＳＨ波によるスプリアスを抑制できるので、弾性波装置１のように、第１の誘電体膜２２及び第２の誘電体膜３２の厚みが異なる場合においても、確実にＳＨ波によるスプリアスを抑制することができる。
　なお、図７～図２３では、オイラー角（φ，θ，ψ）が、（０°，θ，０°）のときの結果を示しているが、（０°±５°，θ，０°±１０°）の範囲においても同様の結果が得られることが確認されている。
　次に、図２４～図２６を参照して、オイラー角（φ，θ，ψ）におけるψを特定の範囲にすることで、ＳＨ波によるスプリアスとは異なるスプリアスをより一層抑制することができる理由について説明する。
　なお、図２４～図２６は、以下のようにして設計した弾性波共振子を用いた際の結果である。なお、設計した弾性波共振子において、密着層４１，４３，４５は用いていない。
　ＬｉＮｂＯ３基板２…オイラー角（０°，３０°，ψ°）
　第１のＩＤＴ電極２１…デューティ比：０．６０
　主電極４２…Ｐｔ膜、厚み：０．０７５λ
　導電補助膜４４…Ａｌ膜、厚み：０．０８λ
　第１の誘電体膜２２…ＳｉＯ２膜、厚み：０．３λ
　第１の周波数調整膜２３…ＳｉＮ膜、厚み：０．０１λ
　図２４～図２６において、（ａ）は、オイラー角のψを図ごとに変化させたときのインピーダンス特性を示す図であり、（ｂ）は、そのリターンロス特性を示す図である。なお、図２４～図２６において、オイラー角のψは、それぞれ順に、０°、２°、４°である。
　図２４～図２６より、オイラー角ψを４°変化させると規格化周波数１．１６付近と１．２３付近に大きなスプリアスが発生していることがわかる。一方、オイラー角ψの変化が２°以下のとき規格化周波数１．１６付近と規格化周波数１．２３付近におけるスプリアスが抑制できていることがわかる。
　これらのスプリアスは、オイラー角ψを０°からずらすことによって、弾性波の伝搬方向に対して、ＬｉＮｂＯ３基板の対称性が崩れることによって生じるスプリアスである。したがって、ψは０°に近くすることが望ましい。
　このことから、オイラー角ψを－２°以上、２°以下の範囲内とすることで、ＳＨ波によるスプリアスとは異なるスプリアスをより一層抑制できることがわかる。
　（高周波フロントエンド回路、通信装置）
　上記実施形態の弾性波装置は、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２７は、通信装置及び高周波フロントエンド回路の構成図である。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、フィルタ２３１，２３２と、ローノイズアンプ回路２１４，２２４と、パワーアンプ回路２３４ａ，２３４ｂ，２４４ａ，２４４ｂとを備える。なお、図２７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。
　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（Ｓｉｎｇｌｅ　Ｐｏｌｅ　Ｄｏｕｂｌｅ　Ｔｈｒｏｗ）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。
　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ローノイズアンプ回路２２４へ出力する。ＲＦ信号処理回路２０３は、例えば、ＲＦＩＣである。なお、通信装置は、ＢＢ（ベースバンド）ＩＣを含んでいてもよい。この場合、ＢＢＩＣは、ＲＦＩＣで処理された受信信号を信号処理する。また、ＢＢＩＣは、送信信号を信号処理し、ＲＦＩＣに出力する。ＢＢＩＣで処理された受信信号や、ＢＢＩＣが信号処理する前の送信信号は、例えば、画像信号や音声信号等である。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２１４，２２４及びパワーアンプ回路２３４ａ，２３４ｂ，２４４ａ，２４４ｂ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、小型化を図りつつ、ＳＨ波によるスプリアスを抑制することを可能とし、さらに、フィルタ特性において急峻性を高めることができるとともに、通過帯域を広くすることができる。
　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、実施形態を挙げて説明したが、本発明は、上記実施形態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、携帯電話などの通信機器に広く利用できる。
１…弾性波装置
２…ＬｉＮｂＯ３基板
２ａ…主面
２ｂ…端部
３…送信フィルタ
４…受信フィルタ
５…アンテナ端子
６…共通端子
７…送信端子
８…受信端子
９…ＩＤＴ電極
１０，１１…反射器
１２…１ポート型弾性波共振子
１３，１４…縦結合共振子型弾性波フィルタ部
１５…引き回し配線
２０，３０…第１，第２の弾性波共振子
２１，３１…第１，第２のＩＤＴ電極
２２，３２…第１，第２の誘電体膜
２３，３３…第１，第２の周波数調整膜
４１，４３，４５…密着層
４２…主電極
４４…導電補助膜
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
Ａ１，Ａ２…伝搬方向
Ｐ１～Ｐ４…並列腕共振子
Ｓ１～Ｓ４…直列腕共振子

Claims (8)

  1. 　ＬｉＮｂＯ３基板と、
    　前記ＬｉＮｂＯ３基板上に設けられた第１のＩＤＴ電極と、前記第１のＩＤＴ電極を覆うように設けられた第１の誘電体膜とを有する、第１の弾性波共振子と、
    　前記ＬｉＮｂＯ３基板上に設けられた第２のＩＤＴ電極と、前記第２のＩＤＴ電極を覆うように設けられた第２の誘電体膜とを有する、第２の弾性波共振子と、
    を備え、
    　レイリー波を利用しており、
    　前記第１の誘電体膜の厚みが、前記第２の誘電体膜の厚みと異なっており、
    　前記第１の弾性波共振子における弾性波の伝搬方向が、前記第２の弾性波共振子における弾性波の伝搬方向と一致しており、
    　前記ＬｉＮｂＯ３基板のオイラー角（φ，θ，ψ）が、（０°±５°，θ，０°±１０°）の範囲内であり、
    　前記第１のＩＤＴ電極及び前記第２のＩＤＴ電極は、主電極を有し、
    　前記第１のＩＤＴ電極及び前記第２のＩＤＴ電極のうち少なくとも一方の電極指ピッチで定まる波長λにより規格化してなる前記主電極の厚みをＴとし、前記主電極の密度（ρ）とＰｔの密度（ρＰｔ）との密度比（ρ／ρＰｔ）をｒとしたときに、
    　前記ＬｉＮｂＯ３基板のオイラー角（φ，θ，ψ）におけるθが、０．０５５λ≦Ｔ×ｒ≦０．１０λの範囲において、下記式（１）を満たしている、弾性波装置。
    　－０．０３３／（Ｔ×ｒ－０．０３７）＋２９．９９≦θ≦－０．０５０／（Ｔ×ｒ－０．０４３）＋３２．４５　…（１）
  2. 　前記第１のＩＤＴ電極及び前記第２のＩＤＴ電極が、同じ電極材料、かつ同じ厚みで構成されている、請求項１に記載の弾性波装置。
  3. 　前記ＬｉＮｂＯ３基板のオイラー角（φ，θ，ψ）におけるψが、－２°以上、２°以下の範囲内にある、請求項１又は２に記載の弾性波装置。
  4. 　前記第１の誘電体膜及び前記第２の誘電体膜は、それぞれ酸化ケイ素を主成分とする、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の弾性波共振子は、直列腕共振子であり、
    　前記第２の弾性波共振子は、並列腕共振子であり、
    　少なくとも前記第１の弾性波共振子と前記第２の弾性波共振子とにより、ラダー型フィルタを形成する、請求項１～４のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  6. 　前記弾性波装置は、
    　前記第１の弾性波共振子を有する送信フィルタと、
    　前記第２の弾性波共振子を有する受信フィルタと、
    を備える、デュプレクサである、請求項１～４のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  7. 　請求項１～６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。
  8. 　請求項７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。
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