WO2021060508A1 - 弾性波装置 - Google Patents

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WO2021060508A1
WO2021060508A1 PCT/JP2020/036396 JP2020036396W WO2021060508A1 WO 2021060508 A1 WO2021060508 A1 WO 2021060508A1 JP 2020036396 W JP2020036396 W JP 2020036396W WO 2021060508 A1 WO2021060508 A1 WO 2021060508A1
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elastic wave
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wave device
layer
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木村 哲也
翔 永友
毅 山根
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株式会社村田製作所
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    • H03H9/566Electric coupling means therefor
    • H03H9/568Electric coupling means therefor consisting of a ladder configuration

Definitions

  • the present invention generally relates to an elastic wave device, and more particularly to an elastic wave device including a piezoelectric layer.
  • Patent Document 1 discloses an elastic wave device using a Lamb wave as a plate wave.
  • IDT electrodes first electrode and second electrode
  • a voltage is applied between the plurality of electrode fingers connected to one potential of the IDT electrode and the plurality of electrode fingers connected to the other potential, thereby exciting the ram wave.
  • reflectors are provided on both sides of the IDT electrode, and the IDT electrode and the reflector form an elastic wave resonator using a plate wave.
  • An object of the present invention is to provide an elastic wave device capable of increasing the Q value and improving the strain characteristics even when miniaturization is promoted.
  • the elastic wave device includes a piezoelectric layer and a first electrode and a second electrode.
  • the first electrode and the second electrode face each other in a direction intersecting with each other in the thickness direction of the piezoelectric layer.
  • the elastic wave device utilizes a bulk wave in a thickness slip primary mode.
  • the material of the piezoelectric layer is lithium niobate or lithium tantalate.
  • Each of the first electrode and the second electrode includes an aluminum layer formed on the piezoelectric layer.
  • the orientation direction of the crystals constituting the aluminum layer is a direction orthogonal to the surface of the aluminum layer on the piezoelectric layer side.
  • the elastic wave device includes a piezoelectric layer and a first electrode and a second electrode.
  • the first electrode and the second electrode face each other in a direction intersecting with each other in the thickness direction of the piezoelectric layer.
  • the first electrode and the second electrode are adjacent electrodes to each other.
  • the material of the piezoelectric layer is lithium niobate or lithium tantalate.
  • Each of the first electrode and the second electrode includes an aluminum layer formed on the piezoelectric layer.
  • the orientation direction of the crystals constituting the aluminum layer is a direction orthogonal to the surface of the aluminum layer on the piezoelectric layer side.
  • the elastic wave device According to the elastic wave device according to one aspect of the present invention, there is an effect that the Q value can be increased and the strain characteristics can be improved even when miniaturization is promoted.
  • FIG. 1 is a plan view of the elastic wave device according to the first embodiment.
  • FIG. 2A is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 1 with respect to the elastic wave device of the same.
  • FIG. 2B is a partially enlarged view of FIG. 2A.
  • FIG. 3 is a plan view of a main part of the elastic wave device of the same as above.
  • FIG. 4A is an explanatory diagram of a Lamb wave.
  • FIG. 4B is an explanatory diagram of a bulk wave in the thickness slip primary mode.
  • FIG. 5 is an operation explanatory view of the elastic wave device of the same as above.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram of a structural model of the elastic wave device according to the reference embodiment.
  • FIG. 1 is a plan view of the elastic wave device according to the first embodiment.
  • FIG. 2A is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 1 with respect to the elastic wave device of the same.
  • FIG. 2B is
  • FIG. 7A is a graph showing the relationship between the specific band of the thickness slip mode and the [thickness of the piezoelectric layer] / [distance between the center lines of the first electrode and the second electrode] with respect to the same structural model.
  • FIG. 7B is a graph showing the relationship between the specific band of the thickness slip mode and [thickness of the piezoelectric layer] / [distance between the center lines of the two paired electrodes] with respect to the same structural model.
  • FIG. 7A It is a graph which expanded the range of 0 to 0.2 on the horizontal axis of.
  • FIG. 8 is a graph showing the relationship between the specific band of the thickness slip mode and the normalized spurious level with respect to the same structural model.
  • FIG. 9 is an impedance-frequency characteristic diagram of the same structural model.
  • FIG. 10 is for explaining the distribution of the specific band in the combination of the [thickness of the piezoelectric layer] / [distance between the center lines of the first electrode and the second electrode] and the structural parameters with respect to the same structural model. It is a figure.
  • FIG. 11 is a plan view of the elastic wave device according to the first modification of the first embodiment.
  • FIG. 12 is an equivalent circuit diagram of the same elastic wave device.
  • FIG. 13 is a plan view of the elastic wave device according to the second modification of the first embodiment.
  • 14A to 14D are cross-sectional views showing the shapes of the first electrode and the second electrode of the elastic wave device according to the third modification of the first embodiment.
  • FIG. 15A to 15C are cross-sectional views showing a configuration example of an elastic wave device according to a modification 4 of the first embodiment.
  • FIG. 16 is a plan view of the elastic wave device according to the second embodiment.
  • FIG. 17 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 16 with respect to the elastic wave device of the same.
  • FIG. 18 is a plan view of the elastic wave device according to the first modification of the second embodiment.
  • FIG. 11, and FIGS. 13 to 18 referred to in the following embodiments and the like are all schematic views, and the ratios of the sizes and thicknesses of the respective components in the drawings are not necessarily the same. It does not always reflect the actual dimensional ratio.
  • the elastic wave device 1 includes a piezoelectric layer 4 and a first electrode 51 and a second electrode 52, as shown in FIG.
  • the first electrode 51 and the second electrode 52 have a direction D2 (hereinafter, "second") that intersects the thickness direction D1 (hereinafter, also referred to as "first direction D1") of the piezoelectric layer 4. They are facing each other in the direction D2).
  • the elastic wave device 1 is an elastic wave device that utilizes a bulk wave in a thickness slip primary mode.
  • the second direction D2 is orthogonal to the polarization direction PZ1 of the piezoelectric layer 4.
  • the bulk wave in the first-order thickness slip mode is a bulk wave whose propagation direction is the thickness direction D1 of the piezoelectric layer 4 due to the thickness slip vibration of the piezoelectric layer 4, and is a node in the thickness direction D1 of the piezoelectric layer 4. It is a bulk wave in which the number of is 1.
  • the thickness sliding vibration is excited by the first electrode 51 and the second electrode 52.
  • the thickness slip vibration is excited in the piezoelectric layer 4 to the defined region 45 between the first electrode 51 and the second electrode 52 in a plan view from the thickness direction D1.
  • the electromechanical coupling coefficient (hereinafter, also referred to as the coupling coefficient) of the bulk wave in the thickness slip primary mode is large.
  • “orthogonal” is not limited to the case of being strictly orthogonal, and may be substantially orthogonal (the angle formed by the second direction D2 and the polarization direction PZ1 is, for example, 90 ° ⁇ 10 °).
  • the elastic wave device 1 further includes a first wiring portion 61 connected to the first electrode 51 and a second wiring portion 62 connected to the second electrode 52.
  • the first wiring unit 61 is connected to the first terminal T1.
  • the second wiring portion 62 is connected to a second terminal T2 different from the first terminal T1.
  • the elastic wave device 1 includes a plurality of first electrodes 51 and includes a plurality of second electrodes 52.
  • the elastic wave device 1 includes a plurality of pairs of electrodes when the first electrode 51 and the second electrode 52 are paired.
  • a plurality of first electrodes 51 and a plurality of second electrodes 52 are alternately arranged one by one in the second direction D2.
  • a plurality of first electrodes 51 are connected to one first wiring portion 61
  • a plurality of second electrodes 52 are connected to one second wiring portion 62.
  • the elastic wave device 1 includes a support substrate 2, an acoustic reflection layer 3, a piezoelectric layer 4, and a first electrode 51 and a second electrode 52.
  • the acoustic reflection layer 3 is provided on the support substrate 2.
  • the piezoelectric layer 4 is provided on the acoustic reflection layer 3.
  • the first electrode 51 and the second electrode 52 are in contact with the piezoelectric layer 4.
  • the acoustic reflection layer 3 has at least one (for example, two) high acoustic impedance layers 32 and at least one (for example, three) low acoustic impedance layers 31.
  • the low acoustic impedance layer 31 has a lower acoustic impedance than the high acoustic impedance layer 32.
  • the elastic wave device 1 has an elastic wave resonator 5 including the above-mentioned first electrode 51 and second electrode 52 and a piezoelectric layer 4 as a resonator. In the elastic wave device 1, the elastic wave resonator 5 further has the above-mentioned acoustic reflection layer 3.
  • the support substrate 2 supports the piezoelectric layer 4 as shown in FIG. 2A.
  • the support substrate 2 also supports the acoustic reflection layer 3, and supports the piezoelectric layer 4, the first electrode 51, and the second electrode 52 via the acoustic reflection layer 3. are doing.
  • the support substrate 2 has a first main surface 21 and a second main surface 22 facing each other.
  • the first main surface 21 and the second main surface 22 face each other in the thickness direction of the support substrate 2.
  • the thickness direction of the support substrate 2 is the direction along the thickness direction D1 of the piezoelectric layer 4.
  • the outer peripheral shape of the support substrate 2 is rectangular in a plan view from the thickness direction D1 of the piezoelectric layer 4, but is not limited to this, and may be, for example, a square shape.
  • the support substrate 2 is, for example, a silicon substrate.
  • the thickness of the support substrate 2 is, for example, 120 ⁇ m, but is not limited to this.
  • the silicon substrate is a single crystal silicon substrate.
  • the plane orientation of the first main surface 21 may be, for example, a (100) plane, a (110) plane, or a (111) plane.
  • the propagation direction of the bulk wave described above can be set without being restricted by the plane direction of the silicon substrate.
  • the resistivity of the silicon substrate is, for example, 1 k ⁇ cm or more, preferably 2 k ⁇ cm or more, and more preferably 4 k ⁇ cm or more.
  • the support substrate 2 is not limited to a silicon substrate, and may be, for example, a crystal substrate, a glass substrate, a sapphire substrate, a lithium tantalate substrate, a lithium niobate substrate, an alumina substrate, a spinel substrate, a gallium arsenide substrate, or a silicon carbide substrate. ..
  • the acoustic reflection layer 3 is provided on the first main surface 21 of the support substrate 2.
  • the acoustic reflection layer 3 faces the first electrode 51 and the second electrode 52 in the thickness direction D1 of the piezoelectric layer 4.
  • the acoustic reflection layer 3 has a function of suppressing leakage of bulk waves excited by the first electrode 51 and the second electrode 52 (the bulk waves of the above-mentioned thickness slip primary mode) to the support substrate 2.
  • the elastic wave device 1 can enhance the effect of confining the elastic wave energy in the piezoelectric layer 4. Therefore, the elastic wave device 1 can reduce the loss and increase the Q value as compared with the case where the acoustic reflection layer 3 is not provided.
  • the acoustic reflection layer 3 has a laminated structure in which a plurality (three) low acoustic impedance layers 31 and a plurality (two) high acoustic impedance layers 32 are alternately arranged layer by layer in the thickness direction D1 of the piezoelectric layer 4.
  • the acoustic impedance of the low acoustic impedance layer 31 is lower than the acoustic impedance of the high acoustic impedance layer 32.
  • the two high-acoustic impedance layers 32 are arranged in the order of being closer to the first main surface 21 of the support substrate 2, the first high-acoustic impedance layer 321 and the second high-acoustic impedance layer 322. It may also be called. Further, the three low acoustic impedance layers 31 are referred to as a first low acoustic impedance layer 311, a second low acoustic impedance layer 312, and a third low acoustic impedance layer 313 in the order of proximity to the first main surface 21 of the support substrate 2. There is also.
  • the acoustic reflection layer 3 includes an interface between the third low acoustic impedance layer 313 and the second high acoustic impedance layer 322, an interface between the second high acoustic impedance layer 322 and the second low acoustic impedance layer 312, and a second low acoustic.
  • the material of the plurality of high acoustic impedance layers 32 is, for example, Pt (platinum).
  • the material of the plurality of low acoustic impedance layers 31 is, for example, silicon oxide.
  • the thickness of each of the plurality of high acoustic impedance layers 32 is, for example, 94 nm.
  • the thickness of each of the plurality of low acoustic impedance layers 31 is, for example, 188 nm.
  • the acoustic reflection layer 3 includes two conductive layers because each of the two high acoustic impedance layers 32 is formed of platinum.
  • the material of the plurality of high acoustic impedance layers 32 is not limited to Pt, but may be a metal such as W (tungsten) or Ta (tantalum). Further, the material of the plurality of high acoustic impedance layers 32 is not limited to metal, and may be, for example, an insulator.
  • the plurality of high acoustic impedance layers 32 are not limited to the case where they are made of the same material, but may be made of different materials, for example.
  • the plurality of low acoustic impedance layers 31 are not limited to the case where they are made of the same material, and may be made of different materials, for example.
  • the number of low acoustic impedance layers 31 in the acoustic reflection layer 3 is not limited to three, and may be one, two, or four or more. Further, the number of the high acoustic impedance layers 32 in the acoustic reflection layer 3 is not limited to two, and may be one or three or more. Further, the number of high acoustic impedance layers 32 and the number of low acoustic impedance layers 31 are not limited to different cases, and may be the same, and the number of low acoustic impedance layers 31 is larger than the number of high acoustic impedance layers 32. It may be one less.
  • the respective film thicknesses of the high acoustic impedance layer 32 and the low acoustic impedance layer 31 in the acoustic reflection layer 3 are applied to the desired frequency of the elastic wave device 1 and to each of the high acoustic impedance layer 32 and the low acoustic impedance layer 31. It is appropriately set so that good reflection can be obtained in the acoustic reflection layer 3 depending on the material to be used.
  • the piezoelectric layer 4 has a first main surface 41 and a second main surface 42 facing each other.
  • the first main surface 41 and the second main surface 42 face each other in the thickness direction D1 of the piezoelectric layer 4.
  • the first main surface 41 is located on the side of the first electrode 51 and the second electrode 52
  • the second main surface 42 is the acoustic reflection layer. It is located on the 3rd side.
  • the distance between the first main surface 41 of the piezoelectric layer 4 and the acoustic reflection layer 3 is longer than the distance between the second main surface 42 of the piezoelectric layer 4 and the acoustic reflection layer 3.
  • the material of the piezoelectric layer 4 is lithium niobate (LiNbO 3 ) or lithium tantalate (LiTaO 3 ).
  • the piezoelectric layer 4 is, for example, Z-cut LiNbO 3 or Z-cut LiTaO 3 .
  • is 0 ° ⁇ 10 ° and ⁇ is 0 ° ⁇ 10 °.
  • the piezoelectric layer 4 is preferably Z-cut LiNbO 3 or Z-cut LiTaO 3 from the viewpoint of increasing the coupling coefficient.
  • the propagation direction may be the Y-axis direction in the crystal axis (X, Y, Z) defined for the crystal structure of the piezoelectric layer 4, the X-axis direction, or within ⁇ 90 ° from the X-axis. It may be in the direction of rotation with.
  • the piezoelectric layer 4 is a single crystal, but is not limited to this, and may be, for example, twin crystals or ceramics.
  • the thickness of the piezoelectric layer 4 is, for example, 50 nm or more and 1000 nm or less, and as an example, 400 nm.
  • the piezoelectric layer 4 has a defined region 45.
  • the defined region 45 is a plan view of the piezoelectric layer 4 from the thickness direction D1, and the first electrode 51 and the second electrode 51 and the second electrode 52 in the direction in which the first electrode 51 and the second electrode 52 of the piezoelectric layer 4 face each other. A region that intersects both electrodes 52 and lies between the first electrode 51 and the second electrode 52.
  • the first electrode 51 is a hot electrode and the second electrode 52 is a ground electrode.
  • the elastic wave device 1 a plurality of first electrodes 51 and a plurality of second electrodes 52 are alternately arranged one by one at a distance from each other. Therefore, the adjacent first electrode 51 and the second electrode 52 are separated from each other.
  • the distance between the center lines of the adjacent first electrode 51 and the second electrode 52 is, for example, 1 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less, and as an example, 3 ⁇ m.
  • the term "adjacent" between the first electrode 51 and the second electrode 52 refers to the case where the first electrode 51 and the second electrode 52 face each other with a gap.
  • a group of electrodes including a plurality of first electrodes 51 and a plurality of second electrodes 52 has a configuration in which a plurality of first electrodes 51 and a plurality of second electrodes 52 are arranged at a distance in the second direction D2.
  • the configuration may be such that the plurality of first electrodes 51 and the plurality of second electrodes 52 are not alternately arranged so as to be separated from each other.
  • one or more of the plurality of first electrodes 51 or the second electrodes 52 may be electrically floated.
  • the plurality of first electrodes 51 and the plurality of second electrodes 52 are long in the third direction D3 orthogonal to the second direction D2 as shown in FIG. 1 in a plan view from the thickness direction D1 of the piezoelectric layer 4. It is a long shape (straight line) with the second direction D2 as the width direction.
  • the length of each of the plurality of first electrodes 51 is, for example, 20 ⁇ m, but is not limited to this.
  • the width H1 of each of the plurality of first electrodes 51 (first electrode width H1) is, for example, 50 nm or more and 1000 nm or less, and as an example, 500 nm.
  • each of the plurality of second electrodes 52 is, for example, 20 ⁇ m, but the length is not limited to this.
  • the width H2 of each of the plurality of second electrodes 52 is, for example, 50 nm or more and 1000 nm or less, and as an example, 500 nm.
  • the first electrode 51 has a first electrode main portion 510.
  • the first electrode main portion 510 is a portion of the first electrode 51 that intersects the second electrode 52 in the direction in which the first electrode 51 and the second electrode 52 face each other.
  • the second electrode 52 has a second electrode main portion 520.
  • the second electrode main portion 520 is a portion of the second electrode 52 that intersects the first electrode 51 in the direction in which the first electrode 51 and the second electrode 52 face each other.
  • each of the plurality of first electrodes 51 includes a laminated film of the main electrode film 511 and the adhesive film 512.
  • each of the plurality of second electrodes 52 includes a laminated film of the main electrode film 521 and the adhesive film 522.
  • the main electrode films 511 and 521 are formed on the adhesion films 512 and 522. That is, the main electrode films 511 and 521 are formed on the piezoelectric layer 4 via the adhesion films 521 and 522.
  • the main electrode films 511 and 521 are made of, for example, an Al film or an AlCu film.
  • the adhesive films 512 and 522 are made of, for example, a Ti film.
  • the thickness of the main electrode films 511 and 521 is, for example, 80 nm.
  • the thickness of the adhesive film 512,522 is, for example, 10 nm.
  • the main electrode films 511 and 521 are AlCu films, the Cu content is preferably 1 to 20 wt%.
  • the main electrode films 511,521 are not limited to Al films or AlCu films, but are, for example, alloys mainly composed of Al (aluminum) and composed of alloys containing Mn (manganese) or Si (silicon). You may.
  • the main electrode films 511 and 521 are aluminum layers.
  • the ⁇ 111> direction of the crystal constituting the main electrode film 511 as the aluminum layer is the surface of the main electrode film 511 on the side of the piezoelectric layer 4 (
  • the direction is orthogonal to the surface of the main electrode film 511 on the adhesion film 512 side).
  • the ⁇ 111> direction of the crystal constituting the main electrode film 511 as the aluminum layer is a direction orthogonal to the main surface (here, the first main surface 41) of the piezoelectric layer 4.
  • the C-axis 101 of the piezoelectric layer 4 is the Z-axis direction in the crystal axis (X, Y, Z) defined with respect to the crystal structure of the piezoelectric layer 4.
  • “orthogonal” is not limited to the case of being strictly orthogonal, and may be substantially orthogonal (the angle formed by the first main surface 41 of the piezoelectric layer 4 and the C axis 102 is, for example, 90 ° ⁇ 10 °).
  • the ⁇ 111> direction of the crystals constituting the main electrode film 511 as the aluminum layer is the direction of orientation of the crystals constituting the main electrode film 511.
  • the orientation axis 102 of the main electrode film (aluminum layer) 521 forming a part of the second electrode 52 and a part of the second electrode 52 are formed.
  • the orientation axis 103 of the constituent adhesive film 522 and the C axis 101 of the piezoelectric layer 4 are in the same orientation.
  • the ⁇ 111> direction (orientation axis 102) of the crystal constituting the main electrode film 521 as the aluminum layer is the surface of the main electrode film 521 on the side of the piezoelectric layer 4 (here, the adhesion film 522 of the main electrode film 521).
  • the direction is orthogonal to the side surface).
  • the ⁇ 111> direction of the crystal constituting the main electrode film 521 as the aluminum layer is a direction orthogonal to the main surface (here, the first main surface 41) of the piezoelectric layer 4.
  • the main electrode films 511 and 521 as the aluminum layer are epitaxial layers.
  • the "epitaxial layer” refers to a metal layer grown with the same orientation as the underlying single crystal, and in the first embodiment, the orientation of the main electrode films 511,521 and the piezoelectric layer 4 which are epitaxial layers. The orientation of is the same.
  • the orientation axis 102 of the main electrode films 511 and 521 is inclined with respect to the first main surface 41 of the piezoelectric layer 4.
  • distortion Intermodulation Distortion: IMD
  • IMD Intermodulation Distortion
  • the elastic wave device 1 according to the first embodiment since the orientation axes 102 of the main electrode films 511 and 521 are orthogonal to the first main surface 41 of the piezoelectric layer 4, the input signal and the output It is possible to suppress the occurrence of distortion between the signal and the signal. In other words, according to the elastic wave device 1 according to the first embodiment, the strain characteristics can be improved.
  • the first electrode width H1 is the same for the plurality of first electrodes 51, but the width H1 is not limited to this and may be different.
  • the second electrode width H2 is the same for the plurality of second electrodes 52, but the second electrode width H2 is not limited to this, and may be different.
  • the first electrode width H1 and the second electrode width H2 are the same, but the present invention is not limited to this, and the first electrode width H1 and the second electrode width H2 may be different. Good.
  • the number of each of the first electrode 51 and the second electrode 52 is 5, but the number of the first electrode 51 and the second electrode 52 is limited to five. However, it may be 1, 2, 4 or more, 6 or more, or 50 or more.
  • the second direction D2 in which the first electrode 51 and the second electrode 52 face each other is preferably orthogonal to the polarization direction PZ1 (see FIG. 2A) of the piezoelectric layer 4, but is not limited to this.
  • the first electrode 51 and the second electrode 52 may face each other in a direction orthogonal to the third direction D3, which is the longitudinal direction.
  • the first electrode 51 and the second electrode 52 may not be rectangular.
  • the third direction D3, which is the longitudinal direction may be the long side direction of the circumscribed polygon circumscribing the first electrode 51 and the second electrode 52 when the first electrode 51 and the second electrode 52 are viewed in a plan view. Good.
  • the "external polygon circumscribing the first electrode 51 and the second electrode 52" means that the first wiring portion 61 and the second wiring portion 62 are connected to the first electrode 51 and the second electrode 52. At least, the first electrode 51 and the second electrode 52 include a polygon circumscribing a portion other than a portion connected to the first wiring portion 61 or the second wiring portion 62.
  • each of the plurality of first electrodes 51 is provided on the first main surface 41 of the piezoelectric layer 4.
  • each of the plurality of second electrodes 52 is provided on the first main surface 41 of the piezoelectric layer 4. That is, in the elastic wave device 1, the first electrode 51 and the second electrode 52 are provided on the same main surface (here, the first main surface 41) of the piezoelectric layer 4, and face each other on the same main surface. ing.
  • each of the plurality of first electrodes 51 is thinner than the thickness of the piezoelectric layer 4.
  • Each of the plurality of first electrodes 51 has a first main surface 513 and a second main surface 514 that intersect the thickness direction D1 of the piezoelectric layer 4, and two side surfaces 515 that intersect in the width direction of the first electrode 51. 515 and.
  • the second main surface 514 of the first main surface 513 and the second main surface 514 is located on the acoustic reflection layer 3 side.
  • the shortest distance between the first main surface 513 of the first electrode 51 and the acoustic reflection layer 3 is larger than the shortest distance between the second main surface 514 of the first electrode 51 and the acoustic reflection layer 3. long.
  • the second main surface 514 is in surface contact with the piezoelectric layer 4.
  • each of the plurality of second electrodes 52 is thinner than the thickness of the piezoelectric layer 4.
  • Each of the plurality of second electrodes 52 includes a first main surface 523 and a second main surface 524 that intersect the thickness direction D1 of the piezoelectric layer 4, and two side surfaces 525 that intersect the width direction of the second electrode 52. 525 and.
  • the second main surface 524 of the first main surface 523 and the second main surface 524 is located on the acoustic reflection layer 3 side.
  • the shortest distance between the first main surface 523 of the second electrode 52 and the acoustic reflection layer 3 is larger than the shortest distance between the second main surface 524 of the second electrode 52 and the acoustic reflection layer 3. long.
  • the second main surface 524 is in surface contact with the piezoelectric layer 4.
  • the first wiring section 61 includes a first bus bar 611.
  • the first bus bar 611 is a conductor portion for making a plurality of first electrodes 51 have the same potential.
  • the first bus bar 611 has a long shape (straight line) with the second direction D2 as the longitudinal direction.
  • the plurality of first electrodes 51 connected to the first bus bar 611 extend toward the second bus bar 621.
  • the first conductor portion including the plurality of first electrodes 51 and the first bus bar 611 has a comb shape in a plan view from the thickness direction D1 of the piezoelectric layer 4.
  • the first bus bar 611 is integrally formed with a plurality of first electrodes 51, but the first bus bar 611 is not limited to this.
  • the second wiring unit 62 includes the second bus bar 621.
  • the second bus bar 621 is a conductor portion for making a plurality of second electrodes 52 have the same potential.
  • the second bus bar 621 has a long shape (straight line) with the second direction D2 as the longitudinal direction.
  • the plurality of second electrodes 52 connected to the second bus bar 621 extend toward the first bus bar 611.
  • the second conductor portion including the plurality of second electrodes 52 and the second bus bar 621 has a comb shape in a plan view from the thickness direction D1 of the piezoelectric layer 4.
  • the second bus bar 621 is integrally formed with the plurality of second electrodes 52, but the second bus bar 621 is not limited to this.
  • the first bus bar 611 and the second bus bar 621 face each other in the third direction D3.
  • the third direction D3 is a direction orthogonal to both the first direction D1 and the second direction D2.
  • the first wiring portion 61 and the second wiring portion 62 have conductivity.
  • the materials of the first wiring portion 61 and the second wiring portion 62 are, for example, Al (aluminum), Cu (copper), Pt (platinum), Au (gold), Ag (silver), Ti (titanium), Ni (nickel). ), Cr (chromium), Mo (molybdenum), W (tungsten), or an alloy mainly composed of any of these metals.
  • the first wiring portion 61 and the second wiring portion 62 may have a structure in which a plurality of metal films made of these metals or alloys are laminated.
  • the first wiring portion 61 and the second wiring portion 62 include, for example, a laminated film of an adhesive film made of a Ti film and a main wiring film made of an Al film or an AlCu film formed on the adhesive film.
  • the thickness of the adhesive film is, for example, 10 nm.
  • the thickness of the main wiring film is, for example, 80 nm.
  • Cu is preferably 1 to 20 wt%.
  • each of the first bus bar 611 and the second bus bar 621 may include a metal film on the main wiring film. ..
  • the first step to the fourth step are performed.
  • the acoustic reflection layer 3 is formed on the first main surface 21 of the support substrate 2.
  • the piezoelectric substrate which is the source of the piezoelectric layer 4
  • the support substrate 2 are joined via the acoustic reflection layer 3.
  • the piezoelectric layer 4 formed of a part of the piezoelectric substrate is formed by thinning the piezoelectric substrate.
  • the first electrode 51, the second electrode 52, the first wiring portion 61, and the second wiring portion 62 are formed on the piezoelectric layer 4.
  • the first electrode 51, the second electrode 52, the first wiring portion 61, and the second wiring portion 62 are formed by using a photolithography technique, an etching technique, a thin film forming technique, and the like. Further, in the first to fourth steps, a silicon wafer is used as the support substrate 2, and a piezoelectric wafer is used as the piezoelectric substrate.
  • a plurality of elastic wave devices 1 are obtained by dicing a wafer containing the plurality of elastic wave devices 1.
  • the manufacturing method of the elastic wave device 1 is an example and is not particularly limited.
  • the piezoelectric layer 4 may be formed by using a film forming technique.
  • the method for manufacturing the elastic wave device 1 includes a step of forming the piezoelectric layer 4 instead of the second step and the third step.
  • the piezoelectric layer 4 formed by the film forming technique may be, for example, a single crystal or a twin crystal.
  • Examples of the film forming technique include, but are not limited to, a CVD (Chemical Vapor Deposition) method.
  • the elastic wave device 1 is an elastic wave device that utilizes bulk waves in a thickness slip primary mode.
  • the bulk wave in the first-order thickness slip mode is a bulk wave whose propagation direction is the thickness direction D1 of the piezoelectric layer 4 due to the thickness slip vibration of the piezoelectric layer 4, and is the thickness of the piezoelectric layer 4.
  • This is a bulk wave in which the number of nodes is 1 in the longitudinal direction D1.
  • the thickness sliding vibration is excited by the first electrode 51 and the second electrode 52.
  • the thickness slip vibration is excited in the piezoelectric layer 4 to the defined region 45 between the first electrode 51 and the second electrode 52 in a plan view from the thickness direction D1.
  • the thickness slip vibration can be confirmed by, for example, FEM (Finite Element Method). More specifically, the thickness sliding vibration is, for example, the parameters of the piezoelectric layer 4 (material, Euler angles and thickness, etc.), the parameters of the first electrode 51 and the second electrode 52 (material, thickness, first electrode 51, etc.). It can be confirmed by analyzing the displacement distribution by FEM and analyzing the strain by using the distance between the center line and the second electrode 52, etc.). Euler angles of the piezoelectric layer 4 can be determined by analysis. In FEM, for example, Femtet (registered trademark) manufactured by Murata Manufacturing Co., Ltd. can be used as the analysis simulation software.
  • FEM Finite Element Method
  • FIG. 4A is a schematic front sectional view for explaining a Lamb wave propagating in a piezoelectric substrate of a surface acoustic wave device such as the surface acoustic wave device described in Patent Document 1.
  • a conventional elastic wave device elastic waves propagate in the piezoelectric substrate 400 as shown by arrows.
  • the piezoelectric substrate 400 has a first main surface 401 and a second main surface 402 facing each other.
  • the Z direction and the X direction are shown separately from the piezoelectric substrate 400.
  • the Z direction is the thickness direction connecting the first main surface 401 and the second main surface 402 of the piezoelectric substrate 400.
  • the X direction is the direction in which a plurality of electrode fingers of the IDT electrode are lined up.
  • a Lamb wave is a plate wave in which an elastic wave propagates in the X direction as shown in FIG. 4A. Therefore, in a conventional elastic wave device, elastic waves propagate in the X direction. Therefore, two reflectors are arranged on both sides of the IDT electrode to obtain desired resonance characteristics. Therefore, in the conventional elastic wave device, the propagation loss of the elastic wave occurs, so that the Q value decreases when the size is reduced, that is, when the logarithm of the electrode fingers is reduced.
  • the elastic waves are generated by the first main surface 41 and the second surface of the piezoelectric layer 4. It propagates substantially in the direction connecting the main surface 42, that is, in the Z direction, and resonates. That is, the X-direction component of the elastic wave is significantly smaller than the Z-direction component. And since the resonance characteristic is obtained by the propagation of the elastic wave in the Z direction, a reflector is not always required. Therefore, there is no propagation loss when the elastic wave propagates to the reflector. Therefore, even if the logarithm of the electrode pair composed of the first electrode 51 and the second electrode 52 is reduced in order to promote miniaturization, the Q value is unlikely to decrease.
  • the amplitude directions of the bulk waves in the thickness slip primary mode are the first region 451 included in the defined region 45 of the piezoelectric layer 4 and the defined region. It is the opposite of the second region 452 included in 45.
  • a two-dot chain line schematically represents a bulk wave when a voltage at which the second electrode 52 has a higher potential than that of the first electrode 51 is applied between the first electrode 51 and the second electrode 52. It is shown.
  • the first region 451 is a region of the defined region 45 between the virtual plane VP1 orthogonal to the thickness direction D1 of the piezoelectric layer 4 and dividing the piezoelectric layer 4 into two, and the first main surface 41. ..
  • the second region 452 is an region of the defined region 45 between the virtual plane VP1 and the second main surface 42.
  • the characteristics of the structural model 1r (see FIG. 6) of the reference form of the elastic wave device using the bulk wave in the thickness slip primary mode were simulated.
  • the same components as those of the elastic wave device 1 according to the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
  • the structural model 1r is different from the elastic wave device 1 according to the first embodiment in that the first wiring portion 61 and the second wiring portion 62 are not provided.
  • the logarithm of the first electrode 51 and the second electrode 52 was set to infinity, and the piezoelectric layer 4 was set to 120 ° rotated Y-cut X propagation LiNbO 3 .
  • the piezoelectric layer 4 is a membrane, and the second main surface 42 of the piezoelectric layer 4 is in contact with air.
  • the distance between the center lines of the adjacent first electrode 51 and the second electrode 52 is p in an arbitrary cross section (FIG. 6) along the thickness direction D1 of the piezoelectric layer 4, and the piezoelectric layer is formed.
  • the thickness of 4 was defined as d.
  • the area of the first electrode main portion 510 is S1 and the area of the second electrode main portion 520 is S2 in a plan view from the thickness direction D1 of the piezoelectric layer 4, and the area of the defined region 45 is defined as S2.
  • the area was defined as S0, and the structural parameter defined by (S1 + S2) / (S1 + S2 + S0) was defined as MR.
  • the distance p between the center lines is the center line between the adjacent first electrode 51 and the second electrode 52. It is the distance of each.
  • 7A and 7B are graphs showing the relationship between the specific band and d / p when different potentials are applied to the first electrode 51 and the second electrode 52 with respect to the structural model 1r.
  • the horizontal axis is d / p and the vertical axis is the specific band.
  • 7A and 7B show the case where the piezoelectric layer 4 is rotated by 120 ° and the Y-cut X propagation LiNbO 3 , but the same tendency is obtained when the piezoelectric layer 4 is another cut angle.
  • the relationship between the specific band and d / p tends to be the same as in FIGS. 7A and 7B.
  • the relationship between the specific band and d / p has the same tendency as that in FIGS. 7A and 7B, regardless of the logarithm of the first electrode 51 and the second electrode 52.
  • the structural model 1r of the elastic wave device not only when the second main surface 42 of the piezoelectric layer 4 is in contact with air, but also when it is in contact with the acoustic reflection layer 3, the specific band and d / p are obtained. The relationship is the same as in FIGS. 7A and 7B.
  • the coupling coefficient is further increased. It is also possible to increase the specific band. Also in the elastic wave device 1 according to the first embodiment, as shown in FIG. 2A, between the center lines of the first electrode 51 and the second electrode 52 in an arbitrary cross section along the thickness direction D1 of the piezoelectric layer 4.
  • the relationship between the specific band and d / p is the same as the relationship between the specific band and d / p in the structural model 1r of the elastic wave device. It becomes a tendency.
  • FIG. 7B is an enlarged graph of a part of FIG. 7A.
  • d / p 0.96 as the inflection point
  • the change in the coupling coefficient due to the change in p can be suppressed, and the specific band can be set to a substantially constant value.
  • FIG. 8 shows the thickness d of the piezoelectric layer 4, the distance p between the center lines of the first electrode 51 and the second electrode 52, and the first in the structural model 1r of the elastic wave device of the reference embodiment using the thickness sliding mode. It is a figure which plotted the level of spurious in the frequency band between a resonance frequency and an anti-resonance frequency when the electrode width H1 and the second electrode width H2 are changed.
  • the horizontal axis is the specific band and the vertical axis is the normalized spurious level.
  • the standardized spurious level is the level of spurious even if the thickness d of the piezoelectric layer 4, the distance p between the center lines of the first electrode 51 and the second electrode 52, the first electrode width H1 and the second electrode width H2 are changed. Is a value obtained by standardizing the spurious level with the spurious level in the specific band (for example, 22%) having the same value as 1.
  • FIG. 8 shows a case where the Z-cut LiNbO 3 capable of more preferably exciting the thickness slip mode is adopted as the piezoelectric layer 4, but the same tendency is obtained in the case of other cut angles.
  • the relationship between the normalized spurious level and the specific band has the same tendency as in FIG.
  • the relationship between the normalized spurious level and the specific band has the same tendency as that in FIG. 8, regardless of the logarithm of the first electrode 51 and the second electrode 52.
  • the standardized spurious level and the specific band are obtained not only when the second main surface 42 of the piezoelectric layer 4 is in contact with air but also when it is in contact with the acoustic reflection layer. The relationship is the same as in FIG.
  • the sub-resonant portion is surrounded by a broken line.
  • the specific band exceeds 17%, the thickness d of the piezoelectric layer 4, the distance p between the center lines of the first electrode 51 and the second electrode 52, the first electrode width H1, and the second electrode width Even if H2 is changed, a large spurious is included in the band between the resonance frequency and the anti-resonance frequency. Such spurious is generated by overtone in the plane direction, mainly in the direction in which the first electrode 51 and the second electrode 52 face each other. Therefore, from the viewpoint of suppressing spurious in the band, the specific band is preferably 17% or less. Since the elastic wave device 1 according to the first embodiment shows the same tendency as the structural model 1r of the elastic wave device with respect to the relationship between the normalized spurious level and the specific band, the specific band is preferably 17% or less. ..
  • Z-cut LiNbO 3 is adopted as the piezoelectric layer 4, the thickness d of the piezoelectric layer 4, and the distance between the center lines of the first electrode 51 and the second electrode 52.
  • the first electrode width H1 and the second electrode width H2 are changed, the first distribution region DA1 having a specific band of more than 17% and the specific band of 17% or less are set with d / p and MR as parameters.
  • the dot densities of the first distribution region DA1 and the second distribution region DA2 are different, and the dot densities of the first distribution region DA1 are made higher than the dot densities of the second distribution region DA2.
  • the approximate straight line DL1 of the boundary line between the first distribution region DA1 and the second distribution region DA2 is shown by a broken line.
  • FIG. 10 shows a case where the Z-cut LiNbO 3 capable of more preferably exciting the thickness slip mode is adopted as the piezoelectric layer 4, but the same tendency is obtained in the case of other cut angles.
  • the approximate straight line DL1 is the same even when the material of the piezoelectric layer 4 is LiTaO 3.
  • the approximate straight line DL1 is the same regardless of the logarithm of the first electrode 51 and the second electrode 52.
  • the approximate straight line DL1 is the same not only when the second main surface 42 of the piezoelectric layer 4 is in contact with air but also when it is in contact with the acoustic reflection layer. .. Similar to the structural model 1r of the elastic wave device, the elastic wave device 1 according to the first embodiment has a specific band of 17% or less by satisfying the condition of MR ⁇ 1.75 ⁇ (d / p) + 0.075. It becomes possible. In addition, in FIG.
  • the approximate straight line DL2 (hereinafter, also referred to as the second approximate straight line DL2) shown by the alternate long and short dash line separately from the approximate straight line DL1 (hereinafter, also referred to as the first approximate straight line DL1) has a specific band of 17% surely. It is a line showing the boundary for the following.
  • the elastic wave device 1 includes a piezoelectric layer 4, a first electrode 51, and a second electrode 52.
  • the first electrode 51 and the second electrode 52 face each other in the direction D2 intersecting the thickness direction D1 of the piezoelectric layer 4.
  • the elastic wave device 1 utilizes a bulk wave in the thickness slip primary mode.
  • the material of the piezoelectric layer 4 is lithium niobate or lithium tantalate.
  • Each of the first electrode 51 and the second electrode 52 includes an aluminum layer (main electrode film) 511 and 521 formed on the piezoelectric layer 4.
  • the ⁇ 111> direction of the crystals constituting the aluminum layers 511,521 is a direction orthogonal to the plane of the aluminum layers 511,521 on the piezoelectric layer 4 side.
  • the Q value can be increased and the strain characteristics can be improved even when the miniaturization is promoted.
  • the elastic wave device 1 according to the first embodiment does not necessarily require a reflector because the bulk wave in the thickness slip primary mode is used and the resonance characteristic is obtained by the propagation of the wave in the Z direction. Therefore, there is no propagation loss when propagating to the reflector. Therefore, even if the logarithm of the electrode pair composed of the first electrode 51 and the second electrode 52 is reduced in order to reduce the plane size, the Q value is unlikely to decrease.
  • the ⁇ 111> direction of the crystals constituting the aluminum layer (main electrode film) 511,521 is with respect to the surface of the aluminum layer 511,521 on the piezoelectric layer 4 side. Since they are orthogonal to each other, the distortion characteristics when the elastic wave resonator 5 is excited can be improved.
  • the elastic wave device 1 includes a piezoelectric layer 4, a first electrode 51, and a second electrode 52.
  • the first electrode 51 and the second electrode 52 face each other in the direction D2 intersecting the thickness direction D1 of the piezoelectric layer 4.
  • the distance between the center lines of the first electrode 51 and the second electrode 52 is p, and the thickness of the piezoelectric layer 4 is d.
  • d / p is 0.5 or less.
  • the material of the piezoelectric layer 4 is lithium niobate or lithium tantalate.
  • Each of the first electrode 51 and the second electrode 52 includes an aluminum layer (main electrode film) 511 and 521 formed on the piezoelectric layer 4.
  • the ⁇ 111> direction of the crystals constituting the aluminum layers 511,521 is a direction orthogonal to the plane of the aluminum layers 511,521 on the piezoelectric layer 4 side.
  • the Q value can be increased and the strain characteristics can be improved even when the miniaturization is promoted.
  • the second main surface 42 of the piezoelectric layer 4 can suppress unnecessary waves by the acoustic reflection layer 3.
  • the material of the piezoelectric layer 4 is lithium niobate or lithium tantalate
  • the material of the low acoustic impedance layer 31 is silicon oxide.
  • the frequency-temperature characteristics of lithium niobate and lithium tantalate each have a negative slope
  • the frequency-temperature characteristics of silicon oxide have a positive slope. Therefore, in the elastic wave device 1 according to the embodiment, the absolute value of the TCF (Temperature Coefficient of Frequency) can be reduced, and the frequency temperature characteristic can be improved.
  • TCF Temporal Coefficient of Frequency
  • the elastic wave device 1a is an elastic wave filter (here, a ladder type filter).
  • the elastic wave device 1a includes a plurality of (two) series arm resonators RS1 provided in the first path 12 connecting the input terminal 15, the output terminal 16, the input terminal 15 and the output terminal 16, and the first path.
  • a plurality (two) provided one by one on the second paths 13 and 14 of the plurality (two) connecting the plurality (two) nodes N1 and N2 on the 12 and the ground (ground terminals 17 and 18).
  • the ground terminals 17 and 18 may be shared as one ground.
  • each of the plurality of series arm resonators RS1 and the plurality of parallel arm resonators RS2 is an elastic wave resonator 5.
  • Each of the plurality of elastic wave resonators 5 is a resonator including the first electrode 51 and the second electrode 52.
  • the piezoelectric layer 4 is also used in the plurality of elastic wave resonators 5.
  • the acoustic reflection layer 3 is also used by the plurality of elastic wave resonators 5.
  • the resonance frequency of the parallel arm resonator RS2 is lower than the resonance frequency of the series arm resonator RS1.
  • the elastic wave resonator 5 constituting the parallel arm resonator RS2 includes, for example, a silicon oxide film provided on the first main surface 41 of the piezoelectric layer 4, while forming the series arm resonator RS1.
  • the elastic wave resonator 5 does not have a silicon oxide film on the first main surface 41 of the piezoelectric layer 4.
  • the elastic wave resonator 5 constituting the series arm resonator RS1 may include a silicon oxide film on the first main surface 41 of the piezoelectric layer 4.
  • the thickness of the silicon oxide film of the elastic wave resonator 5 constituting the series arm resonator RS1 may be made thinner than the thickness of the silicon oxide film of the wave resonator 5.
  • the support substrate 2 and the acoustic reflection layer 3 are also used in the plurality of elastic wave resonators 5, but the high acoustic impedance layer closest to the piezoelectric layer 4 among the plurality of high acoustic impedance layers 32. 32 (second high acoustic impedance layer 322) may be separated for each elastic wave resonator 5.
  • the elastic wave device 1b according to the second modification is different from the elastic wave device 1 according to the first embodiment in that it further includes two reflectors 8.
  • Each of the two reflectors 8 is a short-circuit grating. Each reflector 8 reflects unnecessary surface acoustic waves propagating along the first main surface 41 of the piezoelectric layer 4, not for reflecting bulk waves in the primary slip mode.
  • the reflector 8 of the two reflectors 8 is the first electrode 51 located at the end of the plurality of first electrodes 51 in the direction along the propagation direction of the unnecessary elastic surface wave of the elastic wave device 1b. It is located on the side opposite to the two electrode 52 side.
  • the remaining one of the two reflectors 8 is the second electrode 52 located at the end of the plurality of second electrodes 52 in the direction along the propagation direction of the unnecessary elastic surface wave of the elastic wave device 1b. It is located on the side opposite to the first electrode 51 side of the above.
  • Each reflector 8 has a plurality of (for example, four) electrode fingers 81, one ends of the plurality of electrode fingers 81 are short-circuited, and the other ends are short-circuited.
  • the number of electrode fingers 81 is not particularly limited.
  • Each reflector 8 has conductivity.
  • the material of each reflector 8 is, for example, Al, Cu, Pt, Au, Ag, Ti, Ni, Cr, Mo, W, or an alloy mainly composed of any of these metals. Further, each reflector 8 may have a structure in which a plurality of metal films made of these metals or alloys are laminated.
  • Each reflector 8 includes, for example, a laminated film of an adhesive film made of a Ti film formed on the piezoelectric layer 4 and a main electrode film made of an Al film formed on the adhesive film.
  • the thickness of the adhesive film is, for example, 10 nm.
  • the thickness of the main electrode film is, for example, 80 nm.
  • each reflector 8 is a short-circuit grating, but the present invention is not limited to this, for example, an open grating, a positive / negative reflection type grating, and a grating in which a short-circuit grating and an open grating are combined. And so on. Further, although the elastic wave device 1b includes two reflectors 8, it may be configured to include only one of the two reflectors 8.
  • the cross-sectional shapes of the first electrode 51 and the second electrode 52 are rectangular, but the present invention is not limited to this.
  • the first electrode 51 and the second electrode 52 may have a shape in which the width of the lower end is wider than the width of the upper end, as shown in any of FIGS. 14A to 14D. As a result, the capacitance between the first electrode 51 and the second electrode 52 can be increased without increasing the width of the upper surfaces of the first electrode 51 and the second electrode 52.
  • the first electrode 51 and the second electrode 52 have a portion having a substantially constant width on the upper end side and a portion having a gradually increasing width on the lower end side.
  • the first electrode 51 and the second electrode 52 have a trapezoidal cross section.
  • the first electrode 51 and the second electrode 52 have a divergent shape, and both side surfaces in the width direction are curved surfaces.
  • the first electrode 51 and the second electrode 52 have a cross-section trapezoidal portion on the upper end side, and a cross-section trapezoidal portion wider than the cross-section trapezoidal portion on the upper end side on the lower end side.
  • the elastic wave device 1 includes, for example, as shown in any of FIGS. 15A to 15C, the first main surface 41 of the piezoelectric layer 4 and the first electrode 51 and the second electrode 52 on the first main surface 41.
  • a dielectric film 9 covering the, may be provided.
  • the thickness of the dielectric film 9 is thinner than the thickness of the first electrode 51 and the second electrode 52, and the surface of the dielectric film 9 has an uneven shape that follows the shape of the base.
  • the surface of the dielectric film 9 is flattened and flat.
  • the thickness of the dielectric film 9 is thicker than the thickness of the first electrode 51 and the second electrode 52, and the surface of the dielectric film 9 has an uneven shape that follows the shape of the base.
  • the first electrode 51 and the second electrode 2 are provided on the first main surface 41 of the piezoelectric layer 4, but the present invention is not limited to this.
  • the first electrode 51 and the second electrode 52 may be provided on the second main surface 42 of the piezoelectric layer 4. That is, the first electrode 51 and the second electrode 52 may be provided on the main surface of the piezoelectric layer 4 (here, the second main surface 42) and may face each other on the main surface.
  • the first electrode 51 and the second electrode 2 are provided on the first main surface 41 of the piezoelectric layer 4, but the present invention is not limited to this. At least a part of each of the first electrode 51 and the second electrode 52 may be embedded in the piezoelectric layer 4.
  • the cross-sectional shape of the first electrode 51 and the cross-sectional shape of the second electrode 52 are the same, but the cross-sectional shape of the first electrode 51 and the cross-sectional shape of the second electrode 52 may be different.
  • the cross-sectional shape is, for example, the shape of the cross section orthogonal to the thickness direction D1 and the second direction D2 of the piezoelectric layer 4.
  • the shapes of the first electrode 51 and the second electrode 52 may be different for each elastic wave resonator 5. Further, the shapes of the first electrode 51 and the second electrode 52 may be different between the elastic wave resonator 5 constituting the series arm resonator RS1 and the elastic wave resonator 5 constituting the parallel arm resonator RS2.
  • the first electrode 51 and the second electrode 52 are linear in a plan view from the thickness direction D1 of the piezoelectric layer 4, but the present invention is not limited to this.
  • the first electrode 51 and the second electrode 52 may be, for example, curved or may have a shape including a linear portion and a curved portion.
  • the elastic wave resonator 5 may be adopted.
  • each of the first electrode 51 and the second electrode 52 includes the main electrode films 511, 521 and the adhesion films 512 and 522, but the adhesion films 512 and 522 may be omitted. That is, each of the first electrode 51 and the second electrode 52 may include only the main electrode films 511, 521.
  • the adhesion layer (adhesion film 512, 512) is one layer, but the adhesion layer may be two or more layers. As an example, it is assumed that the adhesion layer is two layers. In this case, if one of the two adhesion layers is a Ti film and the other adhesion layer is a NiCr film, the piezoelectric layer 4, the Ti film, the NiCr film, and the main electrode film 511 and 521 are in this order. It is preferable that they are laminated.
  • another metal film may be formed on the main electrode films 511 and 521.
  • the metal film is a Ti film.
  • the piezoelectric layer 4, the Ti film as the adhesion layer, the main electrode films 511, 521, and the Ti film as the other metal film may be laminated in this order.
  • the thickness of each of the plurality of first electrodes 51 is thinner than the thickness of the piezoelectric layer 4, but the thickness of each of the plurality of first electrodes 51 is the same as the thickness of the piezoelectric layer 4. It may be thicker than the thickness of the piezoelectric layer 4.
  • modified examples 1 to 4 and other modified examples can also be applied to the elastic wave devices 1c and 1d according to the second embodiment described later.
  • the elastic wave device 1c according to the second embodiment does not include the acoustic reflection layer 3 of the elastic wave device 1 according to the first embodiment.
  • the piezoelectric layer 4 is provided on the support substrate 2.
  • the support substrate 2 is a silicon substrate.
  • the piezoelectric layer 4 is bonded to the support substrate 2 via the silicon oxide film 7.
  • the elastic wave device 1c further has a cavity 26.
  • the cavity 26 is directly below the elastic wave resonator 5. That is, the cavity 26 is provided on the side opposite to the resonator 5 with the piezoelectric layer interposed therebetween.
  • the elastic wave resonator 5 includes the first electrode 51 and the second electrode 52 in a plan view from the thickness direction D1 of the piezoelectric layer 4, and the piezoelectric layer 4 in a plan view from the thickness direction D1 of the piezoelectric layer 4. Includes a portion (defined region 45) between the first electrode 51 and the second electrode 52.
  • the cavity 26 is formed over the support substrate 2 and the silicon oxide film 7, and a part of the piezoelectric layer 4 (a part of the second main surface 42) is exposed. ing.
  • the elastic wave resonator 5 does not have the acoustic reflection layer 3 of the elastic wave device 1 according to the first embodiment.
  • the cavity 26 overlaps a part of each of the first wiring portion 61 and the second wiring portion 62 in a plan view from the thickness direction D1 of the piezoelectric layer 4.
  • the cavity 26 does not have to overlap a part of each of the first wiring portion 61 and the second wiring portion 62 in a plan view from the thickness direction D1 of the piezoelectric layer 4.
  • the thickness of the support substrate 2 is, for example, 50 ⁇ m or more and 500 ⁇ m or less.
  • the thickness of the silicon oxide film 7 is, for example, 0.01 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less.
  • the thickness of the piezoelectric layer 4 is the same as the thickness of the piezoelectric layer 4 of the elastic wave device 1 according to the first embodiment.
  • the first step to the fifth step are performed.
  • the silicon oxide film 7 is formed on the first main surface 21 of the support substrate 2.
  • the piezoelectric substrate which is the source of the piezoelectric layer 4
  • the support substrate 2 are joined via the silicon oxide film 7.
  • the piezoelectric layer 4 formed of a part of the piezoelectric substrate is formed by thinning the piezoelectric substrate.
  • a plurality of first electrodes 51, a plurality of second electrodes 52, a first wiring portion 61, and a second wiring portion 62 are formed on the piezoelectric layer 4.
  • the cavity 26 is formed.
  • a plurality of first electrodes 51, a plurality of second electrodes 52, a first wiring portion 61, and a second wiring portion 62 are formed by using a photolithography technique, an etching technique, a thin film forming technique, and the like.
  • a region to be formed of the cavity 26 in the support substrate 2 and the silicon oxide film is etched by using a photolithography technique, an etching technique, or the like.
  • the silicon oxide film 7 is used as an etching stopper layer for etching, and then the unnecessary portion of the silicon oxide film 7 is removed by etching to expose a part of the second main surface 42 of the piezoelectric layer 4. ..
  • a silicon wafer is used as the support substrate 2
  • a piezoelectric wafer is used as the piezoelectric substrate.
  • a plurality of elastic wave devices 1c are obtained by dicing a wafer containing the plurality of elastic wave devices 1c.
  • the manufacturing method of the elastic wave device 1c is an example and is not particularly limited.
  • the piezoelectric layer 4 may be formed by using a film forming technique.
  • the method for manufacturing the elastic wave device 1c includes a step of forming the piezoelectric layer 4 instead of the second step and the third step.
  • the piezoelectric layer 4 formed by the film forming technique may be, for example, a single crystal or a twin crystal. Examples of the film forming technique include, but are not limited to, the CVD method.
  • the elastic wave device 1c according to the second embodiment includes a piezoelectric layer 4, a first electrode 51, and a second electrode 52, similarly to the elastic wave device 1 according to the first embodiment.
  • the first electrode 51 and the second electrode 52 face each other in the direction D2 intersecting the thickness direction D1 of the piezoelectric layer 4.
  • the elastic wave device 1c utilizes a bulk wave in the thickness slip primary mode.
  • the material of the piezoelectric layer 4 is lithium niobate or lithium tantalate.
  • Each of the first electrode 51 and the second electrode 52 includes aluminum layers 511 and 521 formed on the piezoelectric layer 4.
  • the ⁇ 111> direction of the crystals constituting the aluminum layers 511,521 is a direction orthogonal to the plane of the aluminum layers 511,521 on the piezoelectric layer 4 side.
  • the elastic wave device 1ck includes a piezoelectric layer 4, a first electrode 51, and a second electrode 52, similarly to the elastic wave device 1 according to the first embodiment.
  • the first electrode 51 and the second electrode 52 face each other in the direction D2 intersecting the thickness direction D1 of the piezoelectric layer 4.
  • the distance between the center lines of the first electrode 51 and the second electrode 52 is p, and the thickness of the piezoelectric layer 4 is d.
  • d / p is 0.5 or less.
  • the material of the piezoelectric layer 4 is lithium niobate or lithium tantalate.
  • Each of the first electrode 51 and the second electrode 52 includes aluminum layers 511 and 521 formed on the piezoelectric layer 4.
  • the ⁇ 111> direction of the crystals constituting the aluminum layers 511,521 is a direction orthogonal to the plane of the aluminum layers 511,521 on the piezoelectric layer 4 side.
  • the elastic wave device 1c according to the second embodiment includes the cavity 26, the energy of the bulk wave can be confined in the piezoelectric layer 4 and a good Q value can be obtained.
  • the piezoelectric layer 4 is bonded to the support substrate 2 via the silicon oxide film 7, but the silicon oxide film 7 is not an essential component. Further, in addition to the silicon oxide film 7, another layer may be laminated between the support substrate 2 and the piezoelectric layer 4. Further, in the elastic wave device 1c according to the second embodiment, the cavity 26 is formed so as to penetrate the support substrate 2 in the thickness direction thereof, but the present invention is not limited to this, and the support substrate 2 is not penetrated and the support substrate 2 is not penetrated. It may be composed of the internal space of the recess formed in the first main surface 21 of 2. Further, the elastic wave resonator 5 may include another film (for example, a dielectric film such as a silicon oxide film 7) laminated on the second main surface 42 of the piezoelectric layer 4.
  • a dielectric film such as a silicon oxide film
  • the elastic wave device 1d according to the first modification of the second embodiment further includes two reflectors 8 like the elastic wave device 1b according to the second modification of the first embodiment. It is different from 1c.
  • the configuration of each reflector 8 is the same as that of each reflector 8 of the elastic wave device 1b.
  • the elastic wave device (1; 1a; 1b; 1c; 1d) includes a piezoelectric layer (4), a first electrode (51), and a second electrode (52).
  • the first electrode (51) and the second electrode (52) face each other in the direction (D2) intersecting the thickness direction (D1) of the piezoelectric layer (4).
  • the first electrode (51) and the second electrode (52) are adjacent electrodes.
  • the elastic wave device (1; 1a; 1b; 1c; 1d) utilizes bulk waves in the thickness slip primary mode.
  • the material of the piezoelectric layer (4) is lithium niobate or lithium tantalate.
  • Each of the first electrode (51) and the second electrode (52) includes an aluminum layer (511, 521) formed on the piezoelectric layer (4).
  • the orientation direction of the crystals constituting the aluminum layer (511,521) is orthogonal to the plane of the aluminum layer (511,521) on the piezoelectric layer (4) side.
  • the Q value can be increased and the distortion characteristics can be improved even when the miniaturization is promoted.
  • the elastic wave device (1; 1a; 1b; 1c; 1d) includes a piezoelectric layer (4), a first electrode (51), and a second electrode (52).
  • the first electrode (51) and the second electrode (52) face each other in the direction (D2) intersecting the thickness direction (D1) of the piezoelectric layer (4).
  • the distance between the center lines of the first electrode (51) and the second electrode (52) is p in an arbitrary cross section along the thickness direction (D1).
  • d / p is 0.5 or less.
  • the material of the piezoelectric layer (4) is lithium niobate or lithium tantalate.
  • Each of the first electrode (51) and the second electrode (52) includes an aluminum layer (511, 521) formed on the piezoelectric layer (4).
  • the orientation direction of the crystals constituting the aluminum layer (511,521) is orthogonal to the plane of the aluminum layer (511,521) on the piezoelectric layer (4) side.
  • the Q value can be increased and the distortion characteristics can be improved even when the miniaturization is promoted.
  • the first electrode (51) and the second electrode (52) are formed of a piezoelectric layer (1). 4) are opposed to each other on the same main surface (for example, the first main surface 41).
  • the orientation direction is the main surface (for example) of the piezoelectric layer (4).
  • the direction is orthogonal to the first main surface 41).
  • the Q value can be increased and the distortion characteristics can be improved even when the miniaturization is promoted.
  • the aluminum layer (511,521) is an epitaxial layer.
  • the Q value can be increased and the distortion characteristics can be improved even when the miniaturization is promoted.
  • the Q value can be increased and the distortion characteristics can be improved even when the miniaturization is promoted.
  • d / p is 0.24 or less in the second aspect.
  • the first electrode (51) and the second electrode (52) are adjacent electrodes to each other.
  • the first electrode (51) has a first electrode main portion (510) that intersects the second electrode (52) in the direction in which the first electrode (51) and the second electrode (52) face each other.
  • the second electrode (52) has a second electrode main portion (520) that intersects the first electrode (51) in the direction in which the first electrode (51) and the second electrode (52) face each other.
  • the piezoelectric layer (4) is the first in the direction in which the first electrode (51) and the second electrode (52) of the piezoelectric layer (4) face each other in a plan view from the thickness direction (D1).
  • the elastic wave device (1; 1a; 1b; 1c; 1d) satisfies the following conditions.
  • the condition is MR ⁇ 1.75 ⁇ (d / p) + 0.075.
  • S1 is the area of the first electrode main portion (510) in a plan view from the thickness direction (D1).
  • S2 is the area of the second electrode main portion (520) in a plan view from the thickness direction (D1).
  • S0 is the area of the defined region (45) in a plan view from the thickness direction (D1).
  • MR is a structural parameter defined by (S1 + S2) / (S1 + S2 + S0).
  • the first wiring portion connected to the first electrode (51). (61) and a second wiring portion (62) connected to the second electrode (52) are further provided.
  • Elastic wave device 2 Support substrate 21 First main surface 22 Second main surface 3 Acoustic reflection layer 31 Low acoustic impedance layer 311 First low acoustic impedance layer 312 Second low acoustic impedance layer 313 First 3 Low acoustic impedance layer 32 High acoustic impedance layer 321 First high acoustic impedance layer 322 Second high acoustic impedance layer 4 Piezoelectric layer 41 First main surface 42 Second main surface 45 Specified region 451 First region 452 Second region 5 Elastic wave resonator 51 1st electrode 510 1st electrode main part 511 main electrode film (aluminum layer) 512 Adhesive film 513 1st main surface 514 2nd main surface 515 Side surface 52 2nd electrode 520 2nd electrode main part 521 Main electrode film (aluminum layer) 522 Adhesive film 523 1st main surface 524 2nd main surface 525 Side surface 61 1st

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Abstract

小型化を進めた場合でもQ値を高めることができ、かつ、歪み特性を向上させることができる弾性波装置を提供する。弾性波装置(1)は、圧電体層(4)と、第1電極(51)及び第2電極(52)と、を備える。第1電極(51)及び第2電極(52)は、圧電体層(4)の厚さ方向(D1)に交差する方向(D2)において対向している。弾性波装置(1)は、厚みすべり1次モードのバルク波を利用する。圧電体層(4)の材料が、リチウムニオベイト又はリチウムタンタレートである。第1電極(51)及び第2電極(52)のそれぞれは、圧電体層(4)上に形成されているアルミニウム層(511,521)を含む。アルミニウム層(511,521)を構成する結晶の配向方向は、アルミニウム層(511,521)における圧電体層(4)側の第2主面(524)に対して直交する方向である。

Description

弾性波装置
 本発明は、一般に弾性波装置に関し、より詳細には、圧電体層を備える弾性波装置に関する。
 従来、LiNbO又はLiTaOからなる圧電体層を伝搬する板波を利用した弾性波装置が知られている。例えば、下記の特許文献1では、板波としてのラム波を利用した弾性波装置が開示されている。特許文献1に記載の弾性波装置では、LiNbO又はLiTaOからなる圧電基板(圧電体層)の上面にIDT電極(第1電極及び第2電極)が設けられている。そして、IDT電極の一方電位に接続されている複数の電極指と、他方電位に接続されている複数の電極指との間に電圧が印加されることで、ラム波が励振される。また、IDT電極の両側には反射器が設けられており、IDT電極と反射器とで、板波を利用した弾性波共振子が構成されている。
特開2012-257019号公報
 特許文献1に記載の弾性波装置において、小型化を図るために、電極指の本数を少なくすることが考えられるが、電極指の本数を少なくすると、Q値が低くなるという問題があった。また、特許文献1に記載の弾性波装置では、歪み特性を向上させるのが難しかった。
 本発明の目的は、小型化を進めた場合でもQ値を高めることができ、かつ、歪み特性を向上させることができる弾性波装置を提供することにある。
 本発明の一態様に係る弾性波装置は、圧電体層と、第1電極及び第2電極と、を備える。前記第1電極及び前記第2電極は、前記圧電体層の厚さ方向に交差する方向において対向している。前記弾性波装置は、厚みすべり1次モードのバルク波を利用する。前記圧電体層の材料が、リチウムニオベイト又はリチウムタンタレートである。前記第1電極及び前記第2電極のそれぞれは、前記圧電体層上に形成されているアルミニウム層を含む。前記アルミニウム層を構成する結晶の配向方向は、前記アルミニウム層における前記圧電体層側の面に対して直交する方向である。
 本発明の一態様に係る弾性波装置は、圧電体層と、第1電極及び第2電極と、を備える。前記第1電極及び前記第2電極は、前記圧電体層の厚さ方向に交差する方向において対向している。前記第1電極と前記第2電極とは隣り合う電極同士である。前記弾性波装置では、前記厚さ方向に沿った任意の断面において、前記第1電極及び前記第2電極の中心線間距離をpとし、前記圧電体層の厚さをdとするとき、d/pが0.5以下である。前記圧電体層の材料が、リチウムニオベイト又はリチウムタンタレートである。前記第1電極及び前記第2電極のそれぞれは、前記圧電体層上に形成されているアルミニウム層を含む。前記アルミニウム層を構成する結晶の配向方向は、前記アルミニウム層における前記圧電体層側の面に対して直交する方向である。
 本発明の一態様に係る弾性波装置によれば、小型化を進めた場合でもQ値を高めることができ、かつ、歪み特性を向上させることができる、という効果がある。
図1は、実施形態1に係る弾性波装置の平面図である。 図2Aは、同上の弾性波装置に関し、図1のA-A線断面図である。図2Bは、図2Aの一部拡大図である。 図3は、同上の弾性波装置の要部平面図である。 図4Aは、ラム波の説明図である。図4Bは、厚みすべり1次モードのバルク波の説明図である。 図5は、同上の弾性波装置の動作説明図である。 図6は、参考形態に係る弾性波装置の構造モデルの説明図である。 図7Aは、同上の構造モデルに関し、厚みすべりモードの比帯域と、[圧電体層の厚さ]/[第1電極及び第2電極の中心線間距離]との関係を示すグラフである。図7Bは、同上の構造モデルに関し、厚みすべりモードの比帯域と[圧電体層の厚さ]/[対をなす2つの電極の中心線間距離]との関係を示すグラフであり、図7Aの横軸の0~0.2の範囲を拡大したグラフである。 図8は、同上の構造モデルに関し、厚みすべりモードの比帯域と、規格化スプリアスレベルとの関係を示すグラフである。 図9は、同上の構造モデルのインピーダンス-周波数特性図である。 図10は、同上の構造モデルに関し、[圧電体層の厚さ]/[第1電極及び第2電極の中心線間距離]と、構造パラメータとの組み合わせにおける比帯域の分布を説明するための図である。 図11は、実施形態1の変形例1に係る弾性波装置の平面図である。 図12は、同上の弾性波装置の等価回路図である。 図13は、実施形態1の変形例2に係る弾性波装置の平面図である。 図14A~14Dは、実施形態1の変形例3に係る弾性波装置の第1電極及び第2電極の形状を示す断面図である。 図15A~15Cは、実施形態1の変形例4に係る弾性波装置の構成例を示す断面図である。 図16は、実施形態2に係る弾性波装置の平面図である。 図17は、同上の弾性波装置に関し、図16のA-A線断面図である。 図18は、実施形態2の変形例1に係る弾性波装置の平面図である。
 以下の実施形態等において参照する図1~図6、図11、図13~図18は、いずれも模式的な図であり、図中の各構成要素の大きさや厚さそれぞれの比が、必ずしも実際の寸法比を反映しているとは限らない。
 (実施形態1)
 以下、実施形態1に係る弾性波装置1について、図1~図3を参照して説明する。
 (1.1)弾性波装置の全体構成
 実施形態1に係る弾性波装置1は、図1に示すように、圧電体層4と、第1電極51及び第2電極52と、を備える。第1電極51及び第2電極52は、図2Aに示すように、圧電体層4の厚さ方向D1(以下、「第1方向D1」ともいう)に交差する方向D2(以下、「第2方向D2」ともいう)において対向している。弾性波装置1は、厚みすべり1次モードのバルク波を利用する弾性波装置である。第2方向D2は、圧電体層4の分極方向PZ1に直交する。厚みすべり1次モードのバルク波は、圧電体層4の厚みすべり振動により圧電体層4の厚さ方向D1を伝搬方向とするバルク波であって、圧電体層4の厚さ方向D1において節の数が1となるバルク波である。厚みすべり振動は、第1電極51及び第2電極52によって励振される。厚みすべり振動は、圧電体層4において、厚さ方向D1からの平面視で第1電極51と第2電極52との間の規定領域45に励振される。弾性波装置1では、第2方向D2が圧電体層4の分極方向PZ1に直交していれば、厚みすべり1次モードのバルク波の電気機械結合係数(以下、結合係数ともいう)が大きい。ここにおいて、「直交」とは、厳密に直交する場合のみに限定されず、略直交(第2方向D2と分極方向PZ1とのなす角度が例えば90°±10°)でもよい。
 図1及び図2Aに示すように、第1電極51及び第2電極52は、第2方向D2から見た場合に、互いに交差する。「第2方向D2から見た場合に、互いに交差する」とは、第2方向D2から見た場合に、互いに重なることを意味する。弾性波装置1は、第1電極51と接続されている第1配線部61と、第2電極52と接続されている第2配線部62と、を更に備える。第1配線部61は、第1端子T1に接続されている。第2配線部62は、第1端子T1とは異なる第2端子T2に接続されている。弾性波装置1は、複数の第1電極51を含み、かつ、複数の第2電極52を含む。つまり、弾性波装置1は、第1電極51及び第2電極52を一対の電極組とした場合に、複数対の電極組を備えている。弾性波装置1では、複数の第1電極51と複数の第2電極52とが第2方向D2において1つずつ交互に並んでいる。弾性波装置1では、1つの第1配線部61に複数の第1電極51が接続されており、1つの第2配線部62に複数の第2電極52が接続されている。
 弾性波装置1は、図2Aに示すように、支持基板2と、音響反射層3と、圧電体層4と、第1電極51及び第2電極52と、を備える。音響反射層3は、支持基板2上に設けられている。圧電体層4は、音響反射層3上に設けられている。第1電極51及び第2電極52は、圧電体層4に接している。音響反射層3は、少なくとも1つ(例えば、2つ)の高音響インピーダンス層32と、少なくとも1つ(例えば、3つ)の低音響インピーダンス層31と、を有する。低音響インピーダンス層31は、高音響インピーダンス層32よりも音響インピーダンスが低い。弾性波装置1は、共振子として、上述の第1電極51及び第2電極52と、圧電体層4と、を含む弾性波共振子5を有している。弾性波装置1では、弾性波共振子5は、上述の音響反射層3を更に有している。
 (1.2)弾性波装置の各構成要素
 次に、弾性波装置1の各構成要素について、図面を参照して説明する。
 (1.2.1)支持基板
 支持基板2は、図2Aに示すように、圧電体層4を支持している。実施形態1に係る弾性波装置1では、支持基板2は、音響反射層3も支持しており、音響反射層3を介して圧電体層4と第1電極51及び第2電極52とを支持している。
 支持基板2は、互いに対向する第1主面21及び第2主面22を有する。第1主面21及び第2主面22は、支持基板2の厚さ方向において互いに対向する。支持基板2の厚さ方向は、圧電体層4の厚さ方向D1に沿った方向である。圧電体層4の厚さ方向D1からの平面視で、支持基板2の外周形状は、長方形状であるが、これに限らず、例えば、正方形状であってもよい。
 支持基板2は、例えば、シリコン基板である。支持基板2の厚さは、例えば、120μmであるが、これに限らない。シリコン基板は、単結晶シリコン基板である。支持基板2がシリコン基板の場合、第1主面21の面方位は、例えば、(100)面、(110)面、又は(111)面を採用することができる。上述のバルク波の伝搬方位は、シリコン基板の面方位に制約されずに設定することができる。シリコン基板の抵抗率は、例えば、1kΩcm以上であり、2kΩcm以上であるのが好ましく、4kΩcm以上であるのが更に好ましい。
 支持基板2は、シリコン基板に限らず、例えば、水晶基板、ガラス基板、サファイア基板、リチウムタンタレート基板、リチウムニオベイト基板、アルミナ基板、スピネル基板、砒化ガリウム基板、シリコンカーバイド基板であってもよい。
 (1.2.2)音響反射層
 音響反射層3は、図2Aに示すように、支持基板2の第1主面21上に設けられている。音響反射層3は、圧電体層4の厚さ方向D1において第1電極51及び第2電極52に対向している。
 音響反射層3は、第1電極51及び第2電極52で励振されたバルク波(上述の厚みすべり1次モードのバルク波)が支持基板2に漏洩するのを抑制する機能を有する。弾性波装置1は、音響反射層3を備えることにより、圧電体層4内への弾性波エネルギーの閉じ込め効果を高めることができる。そのため、弾性波装置1は、音響反射層3を備えていない場合と比べて、損失を低減し、Q値を高めることができる。
 音響反射層3は、複数(3つ)の低音響インピーダンス層31と複数(2つ)の高音響インピーダンス層32とが圧電体層4の厚さ方向D1において一層ごとに交互に並んだ積層構造を有する。低音響インピーダンス層31の音響インピーダンスは、高音響インピーダンス層32の音響インピーダンスよりも低い。
 以下では、説明の便宜上、音響反射層3において、2つの高音響インピーダンス層32を、支持基板2の第1主面21に近い順に、第1高音響インピーダンス層321、第2高音響インピーダンス層322と称することもある。また、3つの低音響インピーダンス層31を、支持基板2の第1主面21に近い順に、第1低音響インピーダンス層311、第2低音響インピーダンス層312、第3低音響インピーダンス層313と称することもある。
 音響反射層3では、支持基板2側から、第1低音響インピーダンス層311、第1高音響インピーダンス層321、第2低音響インピーダンス層312、第2高音響インピーダンス層322及び第3低音響インピーダンス層313が、この順に並んでいる。したがって、音響反射層3は、第3低音響インピーダンス層313と第2高音響インピーダンス層322との界面、第2高音響インピーダンス層322と第2低音響インピーダンス層312との界面、第2低音響インピーダンス層312と第1高音響インピーダンス層321との界面、第1高音響インピーダンス層321と第1低音響インピーダンス層311との界面のそれぞれにおいて、圧電体層4からのバルク波(厚みすべり1次モードのバルク波)を反射することが可能である。
 複数の高音響インピーダンス層32の材料は、例えば、Pt(白金)である。また、複数の低音響インピーダンス層31の材料は、例えば、酸化ケイ素である。複数の高音響インピーダンス層32の各々の厚さは、例えば、94nmである。また、複数の低音響インピーダンス層31の各々の厚さは、例えば、188nmである。音響反射層3は、2つの高音響インピーダンス層32の各々が白金により形成されているので、2つの導電層を含んでいる。
 複数の高音響インピーダンス層32の材料は、Ptに限らず、W(タングステン)、Ta(タンタル)等の金属でもよい。また、複数の高音響インピーダンス層32の材料は、金属に限らず、例えば、絶縁体であってもよい。
 また、複数の高音響インピーダンス層32は、互いに同じ材料である場合に限らず、例えば、互いに異なる材料であってもよい。また、複数の低音響インピーダンス層31は、互いに同じ材料である場合に限らず、例えば、互いに異なる材料であってもよい。
 また、音響反射層3における低音響インピーダンス層31の数は3つに限らず、1つであってもよいし、2つであってもよいし、4つ以上であってもよい。さらに、音響反射層3における高音響インピーダンス層32の数は2つに限らず、1つであってもよいし、3つ以上であってもよい。また、高音響インピーダンス層32の数と低音響インピーダンス層31の数とは異なる場合に限らず、同じであってもよいし、低音響インピーダンス層31の数が高音響インピーダンス層32の数よりも1つ少なくてもよい。
 また、音響反射層3における高音響インピーダンス層32及び低音響インピーダンス層31の各々の膜厚は、弾性波装置1の所望周波数、並びに高音響インピーダンス層32及び低音響インピーダンス層31の各々に適用される材料に応じて、音響反射層3で良好な反射が得られるように適宜設定される。
 (1.2.3)圧電体層
 圧電体層4は、図2Aに示すように、互いに対向する第1主面41及び第2主面42を有する。第1主面41と第2主面42とは、圧電体層4の厚さ方向D1において対向する。圧電体層4では、第1主面41と第2主面42とのうち、第1主面41が第1電極51及び第2電極52側に位置し、第2主面42が音響反射層3側に位置している。したがって、弾性波装置1では、圧電体層4の第1主面41と音響反射層3との距離が、圧電体層4の第2主面42と音響反射層3との距離よりも長い。圧電体層4の材料は、リチウムニオベイト(LiNbO)又はリチウムタンタレート(LiTaO)である。圧電体層4は、例えば、ZカットLiNbO又はZカットLiTaOである。圧電体層4のオイラー角(φ,θ,ψ)に関して、φは、0°±10°であり、θは、0°±10°である。ψは、任意の角度である。圧電体層4は、結合係数を高くする観点から、ZカットLiNbO又はZカットLiTaOであるのが好ましい。伝搬方位は、圧電体層4の結晶構造に対して定義される結晶軸(X,Y,Z)におけるY軸方向でもよいし、X軸方向でもよいし、X軸から±90°の範囲内で回転した方向であってもよい。圧電体層4は、単結晶であるが、これに限らず、例えば、双晶であってもよいし、セラミックスであってもよい。
 圧電体層4の厚さは、例えば、50nm以上で、かつ1000nm以下であり、一例として、400nmである。
 圧電体層4は、規定領域45を有する。規定領域45は、圧電体層4の厚さ方向D1からの平面視で、圧電体層4のうち第1電極51と第2電極52との対向している方向において第1電極51と第2電極52との両方に交差し、第1電極51と第2電極52との間にある領域である。
 (1.2.4)電極
 弾性波装置1では、第1電極51と第2電極52とのうち、第1電極51がホット電極であり、第2電極52がグランド電極である。弾性波装置1では、複数の第1電極51と複数の第2電極52とが1つずつ交互に互いに離隔して並んでいる。したがって、隣り合う第1電極51と第2電極52とは離れている。隣り合う第1電極51と第2電極52との中心線間距離は、例えば、1μm以上で、かつ10μm以下であり、一例として、3μmである。ここで、第1電極51と第2電極52とが「隣り合う」とは、第1電極51と第2電極52とが間隔を介して対向している場合を指す。
 複数の第1電極51と複数の第2電極52とを含む一群の電極は、複数の第1電極51と複数の第2電極52とが、第2方向D2において、離隔して並んでいる構成であればよく、複数の第1電極51と複数の第2電極52とが交互に互いに離隔して並んでいない構成であってもよい。例えば、第1電極51と第2電極52とが1本ずつ離隔して並んでいる領域と、第1電極51又は第2電極52が第2方向D2において2つ並んでいる領域と、とが混在してもよい。また、例えば、複数の第1電極51もしくは第2電極52のうち1以上の電極が電気的に浮き状態とされていてもよい。
 複数の第1電極51及び複数の第2電極52は、圧電体層4の厚さ方向D1からの平面視で、図1に示すように、第2方向D2に直交する第3方向D3を長手方向とし、第2方向D2を幅方向とする長尺状(直線状)である。複数の第1電極51の各々の長さは、例えば、20μmであるが、これに限らない。複数の第1電極51の各々の幅H1(第1電極幅H1)は、例えば、50nm以上で、かつ1000nm以下であり、一例として、500nmである。複数の第2電極52の各々の長さは、例えば、20μmであるが、これに限らない。複数の第2電極52の各々の幅H2(第2電極幅H2)は、例えば、50nm以上で、かつ1000nm以下であり、一例として、500nmである。
 第1電極51は、第1電極主部510を有する。第1電極主部510は、第1電極51のうち、第1電極51と第2電極52との対向している方向において第2電極52に交差する部分である。また、第2電極52は、第2電極主部520を有する。第2電極主部520は、第2電極52のうち、第1電極51と第2電極52との対向している方向において第1電極51に交差する部分である。
 複数の第1電極51の各々は、図2Aに示すように、主電極膜511と、密着膜512と、の積層膜を含む。複数の第2電極52の各々は、図2Aに示すように、主電極膜521と、密着膜522と、の積層膜を含む。主電極膜511,521は、密着膜512,522上に形成されている。すなわち、主電極膜511,521は、密着膜512,522を介して圧電体層4上に形成されている。主電極膜511,521は、例えば、Al膜又はAlCu膜からなる。密着膜512,522は、例えば、Ti膜からなる。主電極膜511,521の厚さは、例えば、80nmである。密着膜512,522の厚さは、例えば、10nmである。主電極膜511,521がAlCu膜の場合には、Cuが1~20wt%であるのが好ましい。また、主電極膜511,521は、Al膜又はAlCu膜に限らず、例えば、Al(アルミニウム)を主体とする合金であって、Mn(マンガン)又はSi(シリコン)を含む合金で構成されていてもよい。実施形態1に係る弾性波装置1では、主電極膜511,521がアルミニウム層である。
 実施形態1に係る弾性波装置1では、図2Bに示すように、アルミニウム層としての主電極膜511を構成する結晶の<111>方向は、主電極膜511における圧電体層4側の面(ここでは主電極膜511における密着膜512側の面)に対して直交する方向である。言い換えると、アルミニウム層としての主電極膜511を構成する結晶の<111>方向は、圧電体層4の主面(ここでは第1主面41)に対して直交する方向である。さらに、圧電体層4のC軸101は、圧電体層4の結晶構造に対して定義される結晶軸(X,Y,Z)におけるZ軸方向である。ここにおいて、「直交」とは、厳密に直交する場合のみに限定されず、略直交(圧電体層4の第1主面41とC軸102とのなす角度が例えば90°±10°)でもよい。なお、アルミニウム層としての主電極膜511を構成する結晶の<111>方向とは、主電極膜511を構成する結晶の配向の方向のことである。
 実施形態1に係る弾性波装置1では、図2Bに示すように、第2電極52の一部を構成する主電極膜(アルミニウム層)521の配向軸102と、第2電極52の一部を構成する密着膜522の配向軸103と、圧電体層4のC軸101とが同じ向きである。言い換えると、アルミニウム層としての主電極膜521を構成する結晶の<111>方向(配向軸102)は、主電極膜521における圧電体層4側の面(ここでは主電極膜521における密着膜522側の面)に対して直交する方向である。さらに言い換えると、アルミニウム層としての主電極膜521を構成する結晶の<111>方向は、圧電体層4の主面(ここでは第1主面41)に対して直交する方向である。
 実施形態1に係る弾性波装置1では、アルミニウム層としての主電極膜511,521は、エピタキシャル層である。ここにおいて、「エピタキシャル層」とは、下地の単結晶と同じ配向を持って成長させた金属層をいい、実施形態1では、エピタキシャル層である主電極膜511,521の配向と圧電体層4の配向とが同じである。
 ここで、圧電体層4の第1主面41に対して主電極膜511,521の配向軸102が傾斜している場合を想定する。この場合、弾性波共振子5を励振させると、主電極膜511,521の配向軸102が傾斜していることに起因して、入力信号と出力信号との間に歪み(Intermodulation Distortion:IMD)が発生する。これに対して、実施形態1に係る弾性波装置1では、圧電体層4の第1主面41に対して主電極膜511,521の配向軸102が直交しているため、入力信号と出力信号との間の歪みの発生を抑えることができる。言い換えると、実施形態1に係る弾性波装置1によれば、歪み特性を向上させることができる。
 実施形態1に係る弾性波装置1では、複数の第1電極51で第1電極幅H1が同じであるが、これに限らず、異なってもよい。また、実施形態1に係る弾性波装置1では、複数の第2電極52で第2電極幅H2が同じであるが、これに限らず、異なってもよい。実施形態1に係る弾性波装置1では、第1電極幅H1と第2電極幅H2とが同じであるが、これに限らず、第1電極幅H1と第2電極幅H2とが異なってもよい。
 実施形態1に係る弾性波装置1に関し、図1では、第1電極51及び第2電極52それぞれの数が5個であるが、第1電極51及び第2電極52の数は5個に限らず、1個でもよいし、2個~4個であってもよいし、6個以上であってもよいし、50個以上であってもよい。
 第1電極51と第2電極52とが対向する第2方向D2は、圧電体層4の分極方向PZ1(図2A参照)に直交しているのが好ましいが、これに限らない。例えば、圧電体層4がZカットの圧電体でない場合、第1電極51及び第2電極52は、長手方向である第3方向D3に直交する方向において対向していてもよい。なお、第1電極51及び第2電極52が矩形でない場合もある。その場合、長手方向である第3方向D3は、第1電極51及び第2電極52を平面視した場合に、第1電極51及び第2電極52に外接する外接多角形の長辺方向としてもよい。また、「第1電極51及び第2電極52に外接する外接多角形」とは、第1電極51及び第2電極52に第1配線部61及び第2配線部62が接続されていた場合、少なくとも、第1電極51及び第2電極52において、第1配線部61又は第2配線部62に接続されている箇所を除いた箇所に外接する多角形を含む。
 弾性波装置1では、図2Aに示すように、複数の第1電極51の各々は、圧電体層4の第1主面41上に設けられている。また、弾性波装置1では、複数の第2電極52の各々は、圧電体層4の第1主面41上に設けられている。すなわち、弾性波装置1では、第1電極51と第2電極52とが圧電体層4の同一主面(ここでは第1主面41)上に設けられており、同一主面上において対向している。
 実施形態1に係る弾性波装置1では、複数の第1電極51の各々の厚さが、圧電体層4の厚さよりも薄い。複数の第1電極51の各々は、圧電体層4の厚さ方向D1に交差する第1主面513及び第2主面514と、第1電極51の幅方向に交差する2つの側面515,515と、を含む。複数の第1電極51の各々では、第1主面513と第2主面514とのうち第2主面514が、音響反射層3側に位置している。したがって、弾性波装置1では、第1電極51の第1主面513と音響反射層3との最短距離が、第1電極51の第2主面514と音響反射層3との最短距離よりも長い。複数の第1電極51の各々では、第2主面514が圧電体層4と面状に接している。
 実施形態1に係る弾性波装置1では、複数の第2電極52の各々の厚さが、圧電体層4の厚さよりも薄い。複数の第2電極52の各々は、圧電体層4の厚さ方向D1に交差する第1主面523及び第2主面524と、第2電極52の幅方向に交差する2つの側面525、525と、を含む。複数の第2電極52の各々では、第1主面523と第2主面524とのうち第2主面524が、音響反射層3側に位置している。したがって、弾性波装置1では、第2電極52の第1主面523と音響反射層3との最短距離が、第2電極52の第2主面524と音響反射層3との最短距離よりも長い。複数の第2電極52の各々では、第2主面524が圧電体層4と面状に接している。
 (1.2.5)第1配線部及び第2配線部
 第1配線部61は、第1バスバー611を含む。第1バスバー611は、複数の第1電極51を同じ電位にするための導体部である。第1バスバー611は、第2方向D2を長手方向とする長尺状(直線状)である。第1バスバー611に接続されている複数の第1電極51は、第2バスバー621に向かって延びている。弾性波装置1では、複数の第1電極51と第1バスバー611とを含む第1導体部は、圧電体層4の厚さ方向D1からの平面視で、櫛形状の形状である。第1バスバー611は、複数の第1電極51と一体に形成されているが、これに限らない。
 第2配線部62は、第2バスバー621を含む。第2バスバー621は、複数の第2電極52を同じ電位にするための導体部である。第2バスバー621は、第2方向D2を長手方向とする長尺状(直線状)である。第2バスバー621に接続されている複数の第2電極52は、第1バスバー611に向かって延びている。弾性波装置1では、複数の第2電極52と第2バスバー621とを含む第2導体部は、圧電体層4の厚さ方向D1からの平面視で、櫛形状の形状である。第2バスバー621は、複数の第2電極52と一体に形成されているが、これに限らない。
 第1バスバー611と第2バスバー621とは、第3方向D3において対向し合っている。第3方向D3は、第1方向D1と第2方向D2との両方に直交する方向である。
 第1配線部61及び第2配線部62は、導電性を有する。第1配線部61及び第2配線部62の材料は、例えば、Al(アルミニウム)、Cu(銅)、Pt(白金)、Au(金)、Ag(銀)、Ti(チタン)、Ni(ニッケル)、Cr(クロム)、Mo(モリブデン)、W(タングステン)又はこれらの金属のいずれかを主体とする合金等である。また、第1配線部61及び第2配線部62は、これらの金属又は合金からなる複数の金属膜を積層した構造を有していてもよい。第1配線部61及び第2配線部62は、例えば、Ti膜からなる密着膜と、密着膜上に形成されたAl膜又はAlCu膜からなる主配線膜との積層膜を含む。密着膜の厚さは、例えば、10nmである。また、主配線膜の厚さは、例えば、80nmである。AlCu膜では、Cuが1~20wt%であるのが好ましい。
 弾性波装置1では、第1バスバー611及び第2バスバー621の低抵抗化の観点等から、第1バスバー611及び第2バスバー621の各々において、主配線膜上に金属膜を含んでいてもよい。
 (1.3)弾性波装置の製造方法
 弾性波装置1の製造方法は、例えば、支持基板2を準備した後、第1工程~第4工程を行う。第1工程では、支持基板2の第1主面21上に音響反射層3を形成する。第2工程では、圧電体層4の元になる圧電体基板と支持基板2とを音響反射層3を介して接合する。第3工程では、圧電体基板を薄くすることによって圧電体基板の一部からなる圧電体層4を形成する。第4工程では、圧電体層4に対して第1電極51、第2電極52、第1配線部61及び第2配線部62を形成する。第4工程では、フォトリソグラフィ技術、エッチング技術、薄膜形成技術等を利用して、第1電極51、第2電極52、第1配線部61及び第2配線部62を形成する。また、第1工程~第4工程では、支持基板2としてシリコンウェハを用い、圧電体基板として圧電体ウェハを用いる。弾性波装置1の製造方法では、複数の弾性波装置1を含むウェハをダイシングすることで、複数個の弾性波装置1(チップ)を得る。
 弾性波装置1の製造方法は、一例であり、特に限定されない。例えば、圧電体層4は、成膜技術を利用して形成してもよい。この場合、弾性波装置1の製造方法は、第2工程と第3工程との代わりに、圧電体層4を成膜する工程を備える。成膜技術により成膜する圧電体層4は、例えば、単結晶でもよいし、双晶でもよい。成膜技術としては、例えば、CVD(Chemical Vapor Deposition)法が挙げられるが、これに限らない。
 (1.4)弾性波装置の動作及び特性
 実施形態1に係る弾性波装置1は、厚みすべり1次モードのバルク波を利用する弾性波装置である。上述のように、厚みすべり1次モードのバルク波は、圧電体層4の厚みすべり振動により圧電体層4の厚さ方向D1を伝搬方向とするバルク波であって、圧電体層4の厚さ方向D1において節の数が1となるバルク波である。厚みすべり振動は、第1電極51及び第2電極52によって励振される。厚みすべり振動は、圧電体層4において、厚さ方向D1からの平面視で第1電極51と第2電極52との間の規定領域45に励振される。厚みすべり振動は、例えば、FEM(Finite Element Method)によって確認できる。より詳細には、厚みすべり振動は、例えば、圧電体層4のパラメータ(材料、オイラー角及び厚さ等)、第1電極51及び第2電極52のパラメータ(材料、厚さ、第1電極51と第2電極52との中心線間距離等)等を用いて、FEMにより変位分布を解析し、歪みを解析することにより、確認することができる。圧電体層4のオイラー角は、分析により求めることができる。FEMでは、解析シミュレーションソフトとして、例えば、村田製作所のFemtet(登録商標)を用いることができる。
 ここで、従来の弾性波装置で利用したラム波と、上記厚みすべり1次モードのバルク波との相違を、図4A及び図4Bを参照して説明する。
 図4Aは、特許文献1に記載の弾性表面波装置のような弾性波装置の圧電基板を伝搬するラム波を説明するための模式的正面断面図である。従来の弾性波装置では、圧電基板400中を矢印で示すように弾性波が伝搬する。ここで、圧電基板400は、互いに対向する第1主面401及び第2主面402を有している。図4Aでは、圧電基板400とは別に、Z方向及びX方向を図示してある。図4Aでは、Z方向は、圧電基板400の第1主面401と第2主面402とを結ぶ厚み方向である。X方向は、IDT電極の複数の電極指が並んでいる方向である。ラム波では、弾性波が図4Aに示すようにX方向に伝搬していく板波である。よって、従来の弾性波装置では弾性波はX方向に伝搬するため、2つの反射器をIDT電極の両側に1つずつ配置して、所望の共振特性を得ている。そのため、従来の弾性波装置では、弾性波の伝搬ロスが生じるので、小型化を図った場合、すなわち電極指の対数を少なくした場合、Q値が低下する。
 これに対して、図4Bに示すように、実施形態1に係る弾性波装置1では、振動変位は厚み滑り方向であるから、弾性波は、圧電体層4の第1主面41と第2主面42とを結ぶ方向、すなわちZ方向にほぼ伝搬し、共振する。すなわち、弾性波のX方向成分がZ方向成分に比べて著しく小さい。そして、このZ方向の弾性波の伝搬により共振特性が得られるため、必ずしも反射器を必要としない。よって、弾性波が反射器に伝搬する際の伝搬損失は生じない。従って、小型化を進めようとして、第1電極51及び第2電極52からなる電極対の対数を減らしたとしても、Q値の低下が生じ難い。
 実施形態1に係る弾性波装置1では、厚みすべり1次モードのバルク波の振幅方向は、図5に示すように、圧電体層4の規定領域45に含まれる第1領域451と、規定領域45に含まれる第2領域452と、で逆になる。図5では、第1電極51と第2電極52との間に、第2電極52が第1電極51よりも高電位となる電圧が印加された場合のバルク波を二点鎖線で模式的に示してある。第1領域451は、規定領域45のうち、圧電体層4の厚さ方向D1に直交し圧電体層4を2分する仮想平面VP1と、第1主面41と、の間の領域である。第2領域452は、規定領域45のうち、仮想平面VP1と、第2主面42と、の間の領域である。
 厚みすべり1次モードのバルク波を利用する参考形態の弾性波装置の構造モデル1r(図6参照)について、特性のシミュレーションを行った。構造モデル1rに関し、実施形態1に係る弾性波装置1と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
 構造モデル1rは、第1配線部61及び第2配線部62を備えていない点で、実施形態1に係る弾性波装置1と相違する。シミュレーションにあたっては、第1電極51と第2電極52との対数を無限大とし、圧電体層4を120°回転YカットX伝搬LiNbOとした。
 構造モデル1rでは、圧電体層4がメンブレンであり、圧電体層4の第2主面42が空気と接している。構造モデル1rでは、圧電体層4の厚さ方向D1に沿った任意の断面(図6)において、隣り合う第1電極51と第2電極52との中心線間距離をpとし、圧電体層4の厚さをdとした。また、構造モデル1rでは、圧電体層4の厚さ方向D1からの平面視で、第1電極主部510の面積をS1とし、第2電極主部520の面積をS2とし、規定領域45の面積をS0とし、(S1+S2)/(S1+S2+S0)で規定される構造パラメータをMRとした。なお、圧電体層4に第1電極51及び第2電極52の少なくとも一方が複数本形成される場合、上記中心線間距離pは、隣り合う第1電極51と第2電極52との中心線間距離それぞれの距離となる。
 図7A及び図7Bは、構造モデル1rに関して、第1電極51と第2電極52とに互いに異なる電位を与えた場合の比帯域とd/pとの関係を示すグラフである。図7A及び図7Bでは、横軸がd/p、縦軸が比帯域である。図7A及び図7Bは、圧電体層4が120°回転YカットX伝搬LiNbOの場合であるが、他のカット角の場合も同様の傾向となる。また、弾性波装置の構造モデル1rでは、圧電体層4の材料がLiTaOの場合も、比帯域とd/pとの関係が、図7A及び図7Bと同様の傾向となる。また、弾性波装置の構造モデル1rでは、第1電極51と第2電極52との対数にかかわらず、比帯域とd/pとの関係が、図7A及び図7Bと同様の傾向となる。また、弾性波装置の構造モデル1rでは、圧電体層4の第2主面42が空気に接している場合に限らず、音響反射層3と接している場合も、比帯域とd/pとの関係が、図7A及び図7Bと同様の傾向となる。
 図7Aから、弾性波装置の構造モデル1rでは、比帯域の値がd/p=0.5を変曲点としてドラスティックに変わることが分かる。弾性波装置の構造モデル1rでは、d/p>0.5の場合、0.5<d/p<1.6の範囲内でd/pをどれだけ変更しても、結合係数が低く、比帯域は5%未満となる。一方、弾性波装置の構造モデル1rでは、d/p≦0.5の場合、0<d/p≦0.5の範囲内でd/pを変化させれば、結合係数を高めて比帯域を5%以上とすることも可能である。
 また、弾性波装置の構造モデル1rでは、d/p≦0.24の場合、0<d/p≦0.24の範囲内でd/pを変化させれば、結合係数を更に高めて、比帯域をより大きくすることも可能である。実施形態1に係る弾性波装置1についても、図2Aに示すように、圧電体層4の厚さ方向D1に沿った任意の断面において、第1電極51と第2電極52との中心線間距離をpとし、圧電体層4の厚さをdとすれば、その比帯域とd/pとの関係は、弾性波装置の構造モデル1rの比帯域とd/pとの関係と同様の傾向となる。
 さらに、図7Aから明らかなように、d/p≦0.10の場合、0<d/p≦0.10の範囲内でd/pを変化させれば、結合係数を更に高めて、比帯域をより大きくすることも可能である。
 図7Bは、図7Aの一部を拡大したグラフである。図7Bに示すように、非帯域がd/p=0.96を変曲点として変化しているので、d/p≦0.096の場合、0<d/p≦0.096の範囲内でd/pを変化させれば、0.96<d/pの場合よりも、結合係数を更に高めて、比帯域をより大きくすることも可能である。また、図7Bに示すように、比帯域がd/p=0.072、0.048を変曲点として変化しており、0.048≦d/p≦0.072とすれば、d/pの変化による結合係数の変化を抑制でき、比帯域を略一定の値とすることが可能となる。
 図8は、厚みすべりモードを利用する参考形態の弾性波装置の構造モデル1rにおいて、圧電体層4の厚さd、第1電極51と第2電極52との中心線間距離p、第1電極幅H1、第2電極幅H2を変えた場合について、共振周波数と反共振周波数との間の周波数帯域におけるスプリアスのレベルをプロットした図である。図8では、横軸が比帯域、縦軸が規格化スプリアスレベルである。規格化スプリアスレベルは、圧電体層4の厚さd、第1電極51と第2電極52との中心線間距離p、第1電極幅H1、第2電極幅H2を変えてもスプリアスのレベルが同じ値となる比帯域(例えば、22%)でのスプリアスレベルを1としてスプリアスのレベルを規格化した値である。図8は、圧電体層4として厚みすべりモードをより好適に励振できるZカットLiNbOを採用した場合であるが、他のカット角の場合も同様の傾向となる。また、弾性波装置の構造モデル1rでは、圧電体層4の材料がLiTaOの場合も、規格化スプリアスレベルと比帯域との関係が、図8と同様の傾向となる。また、弾性波装置の構造モデル1rでは、第1電極51と第2電極52との対数にかかわらず、規格化スプリアスレベルと比帯域との関係が、図8と同様の傾向となる。また、弾性波装置の構造モデル1rでは、圧電体層4の第2主面42が空気に接している場合に限らず、音響反射層と接している場合も、規格化スプリアスレベルと比帯域との関係が、図8と同様の傾向となる。
 図8から、比帯域が17%を超えた場合、規格化スプリアスレベルが1に集約されていることが分かる。これは、比帯域が17%以上では、図9に例示するインピーダンスの周波数特性のように、共振周波数と反共振周波数との間の帯域において何らかの副共振が存在することを示す。図9は、圧電体層4としてオイラー角が(0°,0°,90°)のZカットLiNbOを採用し、d/p=0.08、MR=0.35とした場合のインピーダンスの周波数特性である。図9では、副共振の部分を破線で囲んでいる。
 上述のように、比帯域が17%を超えると、圧電体層4の厚さd、第1電極51と第2電極52との中心線間距離p、第1電極幅H1、第2電極幅H2を変えても大きなスプリアスが共振周波数と反共振周波数との間の帯域内に含まれてしまう。このようなスプリアスは、平面方向、主に第1電極51と第2電極52との対向方向のオーバートーンによって発生する。よって、帯域内のスプリアスを抑制する観点から、比帯域は、17%以下であるのが好ましい。実施形態1に係る弾性波装置1は、規格化スプリアスレベルと比帯域との関係に関しても、弾性波装置の構造モデル1rと同様の傾向を示すので、比帯域が17%以下であるのが好ましい。
 図10は、弾性波装置の構造モデル1rに関して、圧電体層4としてZカットLiNbOを採用し、圧電体層4の厚さd、第1電極51と第2電極52との中心線間距離p、第1電極幅H1、第2電極幅H2を変えた場合について、d/pとMRとをパラメータとし、比帯域が17%を超える第1分布領域DA1と、比帯域が17%以下となる第2分布領域DA2と、を表してある。図10では、第1分布領域DA1と第2分布領域DA2とで、ドットの密度を異ならせてあり、第1分布領域DA1のドットの密度を第2分布領域DA2のドットの密度よりも高くしてある。また、図10では、第1分布領域DA1と第2分布領域DA2との境界線の近似直線DL1を破線で示してある。近似直線DLは、MR=1.75×(d/p)+0.075の数式で表される。よって、弾性波装置の構造モデル1rでは、MR≦1.75×(d/p)+0.075の条件を満たすことにより、比帯域を17%以下とすることが可能となる。
 図10は、圧電体層4として厚みすべりモードをより好適に励振できるZカットLiNbOを採用した場合であるが、他のカット角の場合も同様の傾向となる。また、弾性波装置の構造モデル1rでは、圧電体層4の材料がLiTaOの場合も、近似直線DL1は、同じとなる。また、弾性波装置の構造モデル1rでは、第1電極51と第2電極52との対数にかかわらず、近似直線DL1は、同じとなる。また、弾性波装置の構造モデル1rでは、圧電体層4の第2主面42が空気に接している場合に限らず、音響反射層と接している場合も、近似直線DL1は、同じとなる。実施形態1に係る弾性波装置1は、弾性波装置の構造モデル1rと同様、MR≦1.75×(d/p)+0.075の条件を満たすことにより、比帯域を17%以下とすることが可能となる。なお、図10に、近似直線DL1(以下、第1近似直線DL1ともいう)とは別に一点鎖線で示す近似直線DL2(以下、第2近似直線DL2ともいう)は、比帯域を確実に17%以下とするための境界を示す線である。第2近似直線DL2は、MR=1.75×(d/p)+0.05の数式で表される。よって、弾性波装置の構造モデル1rでは、MR≦1.75×(d/p)+0.05の条件を満たすことにより、比帯域を確実に17%以下とすることができる。
 (1.5)効果
 実施形態1に係る弾性波装置1は、圧電体層4と、第1電極51及び第2電極52と、を備える。第1電極51及び第2電極52は、圧電体層4の厚さ方向D1に交差する方向D2において対向している。弾性波装置1は、厚みすべり1次モードのバルク波を利用する。圧電体層4の材料が、リチウムニオベイト又はリチウムタンタレートである。第1電極51及び第2電極52のそれぞれは、圧電体層4上に形成されているアルミニウム層(主電極膜)511,521を含む。アルミニウム層511,521を構成する結晶の<111>方向は、アルミニウム層511,521における圧電体層4側の面に対して直交する方向である。
 実施形態1に係る弾性波装置1では、小型化を進めた場合でもQ値を高めることができ、かつ、歪み特性を向上させることができる。ここにおいて、実施形態1に係る弾性波装置1では、厚みすべり1次モードのバルク波を利用しており、Z方向の波の伝搬により共振特性が得られるため、反射器を必ずしも必要としない。よって、反射器に伝搬する際の伝搬損失は生じない。従って、平面サイズの小型化を進めようとして、第1電極51及び第2電極52からなる電極対の対数を減らしたとしても、Q値の低下が生じ難い。また、実施形態1に係る弾性波装置1では、アルミニウム層(主電極膜)511,521を構成する結晶の<111>方向が、アルミニウム層511,521における圧電体層4側の面に対して直交しているので、弾性波共振子5を励振させた場合の歪み特性を向上させることができる。
 また、実施形態1に係る弾性波装置1は、圧電体層4と、第1電極51及び第2電極52と、を備える。第1電極51及び第2電極52は、圧電体層4の厚さ方向D1に交差する方向D2において対向している。弾性波装置1では、圧電体層4の厚さ方向D1に沿った任意の断面において、第1電極51及び第2電極52の中心線間距離をpとし、圧電体層4の厚さをdとするとき、d/pが0.5以下である。圧電体層4の材料が、リチウムニオベイト又はリチウムタンタレートである。第1電極51及び第2電極52のそれぞれは、圧電体層4上に形成されているアルミニウム層(主電極膜)511,521を含む。アルミニウム層511,521を構成する結晶の<111>方向は、アルミニウム層511,521における圧電体層4側の面に対して直交する方向である。
 実施形態1に係る弾性波装置1では、小型化を進めた場合でもQ値を高めることができ、かつ、歪み特性を向上させることができる。
 また、実施形態1に係る弾性波装置1は、圧電体層4の第2主面42が音響反射層3により、不要波を抑圧することが可能となる。また、実施形態1に係る弾性波装置1では、圧電体層4の材料がリチウムニオベイト又はリチウムタンタレートであり、低音響インピーダンス層31の材料が酸化ケイ素である。ここにおいて、リチウムニオベイト及びリチウムタンタレートの各々の周波数温度特性は負の傾きを有し、酸化ケイ素の周波数温度特性は正の傾きを有する。したがって、実施形態に係る弾性波装置1では、TCF(Temperature Coefficient of Frequency)の絶対値を小さくすることができ、周波数温度特性を改善することができる。
 (1.6)変形例
 上記の実施形態1は、本発明の様々な実施形態の一つに過ぎない。上記の実施形態1は、本発明の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。
 (1.6.1)変形例1
 以下では、変形例1に係る弾性波装置1aについて、図11及び図12を参照して説明する。なお、変形例1に係る弾性波装置1aに関し、実施形態1に係る弾性波装置1と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
 変形例1に係る弾性波装置1aは、弾性波フィルタ(ここでは、ラダー型フィルタ)である。弾性波装置1aは、入力端子15と、出力端子16と、入力端子15と出力端子16とを結ぶ第1経路12に設けられた複数(2つ)の直列腕共振子RS1と、第1経路12上の複数(2つ)のノードN1、N2とグランド(グランド端子17、18)とを結ぶ複数(2つ)の第2経路13、14上に1つずつ設けられた複数(2つ)の並列腕共振子RS2と、を有する。グランド端子17、18は、1つのグランドとして共通化されていてもよい。
 弾性波装置1aでは、複数の直列腕共振子RS1及び複数の並列腕共振子RS2の各々が、弾性波共振子5である。複数の弾性波共振子5の各々は、第1電極51及び第2電極52を含む共振子である。弾性波装置1aでは、圧電体層4は、複数の弾性波共振子5において兼用されている。また、弾性波装置1aでは、音響反射層3は、複数の弾性波共振子5において兼用されている。並列腕共振子RS2の共振周波数は、直列腕共振子RS1の共振周波数よりも低い。ここにおいて、並列腕共振子RS2を構成する弾性波共振子5では、例えば、圧電体層4の第1主面41上に設けられた酸化ケイ素膜を備える一方で、直列腕共振子RS1を構成する弾性波共振子5では、圧電体層4の第1主面41上に酸化ケイ素膜を備えていない。直列腕共振子RS1を構成する弾性波共振子5において、圧電体層4の第1主面41上に酸化ケイ素膜を備えていてもよく、この場合は、並列腕共振子RS2を構成する弾性波共振子5の酸化ケイ素膜の厚さよりも、直列腕共振子RS1を構成する弾性波共振子5の酸化ケイ素膜の厚さを薄くすればよい。
 弾性波装置1aでは、複数の弾性波共振子5において、支持基板2及び音響反射層3が兼用されているが、複数の高音響インピーダンス層32のうち圧電体層4に最も近い高音響インピーダンス層32(第2高音響インピーダンス層322)が弾性波共振子5ごとに分離されていてもよい。
 (1.6.2)変形例2
 以下では、変形例2に係る弾性波装置1bについて、図13を参照して説明する。なお、変形例2に係る弾性波装置1bに関し、実施形態1に係る弾性波装置1と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
 変形例2に係る弾性波装置1bは、2つの反射器8を更に備える点で、実施形態1に係る弾性波装置1と相違する。
 2つの反射器8の各々は、短絡グレーティングである。各反射器8は、1次すべりモードのバルク波を反射するためではなく、圧電体層4の第1主面41に沿って伝搬する不要な弾性表面波を反射する。2つの反射器8のうち1つの反射器8は、弾性波装置1bの不要な弾性表面波の伝搬方向に沿った方向において複数の第1電極51のうち端に位置する第1電極51の第2電極52側とは反対側に位置している。2つの反射器8のうち残りの1つの反射器8は、弾性波装置1bの不要な弾性表面波の伝搬方向に沿った方向において複数の第2電極52のうち端に位置する第2電極52の第1電極51側とは反対側に位置している。
 各反射器8は、複数(例えば、4つ)の電極指81を有し、複数の電極指81の一端同士が短絡され、他端同士が短絡されている。各反射器8では、電極指81の数は、特に限定されない。
 各反射器8は、導電性を有する。各反射器8の材料は、例えば、Al,Cu,Pt,Au,Ag,Ti,Ni,Cr,Mo,W又はこれらの金属のいずれかを主体とする合金等である。また、各反射器8は、これらの金属又は合金からなる複数の金属膜を積層した構造を有していてもよい。各反射器8は、例えば、圧電体層4上に形成されたTi膜からなる密着膜と、密着膜上に形成されたAl膜からなる主電極膜との積層膜を含む。密着膜の厚さは、例えば、10nmである。また、主電極膜の厚さは、例えば、80nmである。
 また、変形例2に係る弾性波装置1bでは、各反射器8が短絡グレーティングであるが、これに限らず、例えば、開放グレーティング、正負反射型グレーティング、短絡グレーティングと開放グレーティングとが組み合わされたグレーティング等であってもよい。また、弾性波装置1bでは、2つの反射器8を備えているが、2つの反射器8のうち1つのみを備えた構成であってもよい。
 (1.6.3)変形例3
 実施形態1に係る弾性波装置1では、第1電極51及び第2電極52の断面形状が長方形状であるが、これに限らない。第1電極51及び第2電極52は、例えば、図14A~図14Dのいずれかに示すように、上端の幅よりも下端の幅が広い形状であってもよい。これにより、第1電極51及び第2電極52の上面の幅を大きくすることなく、第1電極51と第2電極52との間の容量を大きくすることができる。
 図14Aでは、第1電極51及び第2電極52は、上端側に幅が略一定の部分を有し、下端側に幅が漸次大きくなる部分を有する。また、図14Bでは、第1電極51及び第2電極52は、断面台形状の形状である。また、図14Cでは、第1電極51及び第2電極52は、末広がり状の形状であり、幅方向の両側面が曲面である。また、図14Dでは、第1電極51及び第2電極52は、上端側に断面台形状の部分を有し、下端側に上端側の断面台形状の部分よりも幅広の断面台形状の部分を有する。
 (1.6.4)変形例4
 実施形態1に係る弾性波装置1では、圧電体層4の第1主面41と第1主面41上の第1電極51及び第2電極52とが露出しているが、これに限らない。弾性波装置1は、例えば、図15A~図15Cのいずれかに示すように、圧電体層4の第1主面41と、第1主面41上の第1電極51及び第2電極52と、を覆う誘電体膜9を備えていてもよい。
 図15Aでは、誘電体膜9の厚さが第1電極51及び第2電極52の厚さよりも薄く、誘電体膜9の表面が、下地の形状に沿った凹凸形状を有している。図15Bでは、誘電体膜9の表面が、平坦化されており、平面状となっている。図15Cでは、誘電体膜9の厚さが第1電極51及び第2電極52の厚さよりも厚く、誘電体膜9の表面が、下地の形状に沿った凹凸形状を有している。
 (1.6.5)その他の変形例
 実施形態1では、第1電極51及び第2電極2が圧電体層4の第1主面41上に設けられているが、これに限らない。第1電極51及び第2電極52は、圧電体層4の第2主面42上に設けられていてもよい。すなわち、第1電極51と第2電極52とは、圧電体層4の主面(ここでは第2主面42)上に設けられ、この主面上において対向していてもよい。
 実施形態1では、第1電極51及び第2電極2が圧電体層4の第1主面41上に設けられているが、これに限らない。第1電極51及び第2電極52のそれぞれの少なくとも一部が圧電体層4に埋め込まれていてもよい。
 実施形態1では、第1電極51の断面形状と第2電極52の断面形状とが同じであるが、第1電極51の断面形状と第2電極52の断面形状とが異なっていてもよい。ここにおいて、断面形状は、例えば、圧電体層4の厚さ方向D1と第2方向D2とに直行する断面の形状である。
 実施形態1の変形例1の弾性波装置1aのように弾性波フィルタを構成する場合には、弾性波共振子5ごとに第1電極51及び第2電極52の形状が異なっていてもよい。また、直列腕共振子RS1を構成する弾性波共振子5と並列腕共振子RS2を構成する弾性波共振子5とで、第1電極51及び第2電極52の形状を異ならせてもよい。
 実施形態1では、第1電極51及び第2電極52は、圧電体層4の厚さ方向D1からの平面視で直線状であるが、これに限らない。第1電極51及び第2電極52は、例えば、曲線状であってもよいし、直線状の部分と曲線状の部分とを含む形状であってもよい。
 実施形態1の変形例1の弾性波装置1aにおける弾性波共振子5の代わりに、実施形態1の変形例2~4、後述する実施形態2、及び後述する実施形態2の変形例1のいずれかの弾性波共振子5を採用してもよい。
 実施形態1では、第1電極51及び第2電極52の各々が主電極膜511,521と、密着膜512,522を含んでいるが、密着膜512,522は省略されていてもよい。すなわち、第1電極51及び第2電極52の各々は、主電極膜511,521のみを含んでいてもよい。
 実施形態1では、密着層(密着膜512,512)が1層であるが、密着層は2層以上であってもよい。一例として、密着層が2層である場合を想定する。この場合、2つの密着層のうち、一方の密着層がTi膜で、他方の密着層がNiCr膜であれば、圧電体層4、Ti膜、NiCr膜、主電極膜511,521の順番に積層されていることが好ましい。
 また、主電極膜511,521上に他の金属膜が形成されていてもよい。一例として、金属膜がTi膜である場合を想定する。この場合には、圧電体層4、密着層としてのTi膜、主電極膜511,521、他の金属膜としてのTi膜の順番に積層されていればよい。
 実施形態1では、複数の第1電極51の各々の厚さが、圧電体層4の厚さよりも薄いが、複数の第1電極51の各々の厚さは、圧電体層4の厚さと同じであってもよいし、圧電体層4の厚さよりも厚くてもよい。
 なお、上述した変形例1~4及びその他の変形例は、後述する実施形態2に係る弾性波装置1c,1dにも適用可能である。
 (実施形態2)
 以下では、実施形態2に係る弾性波装置1cについて、図16及び図17を参照して説明する。なお、実施形態2に係る弾性波装置1cに関し、実施形態1に係る弾性波装置1と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
 (1.1)弾性波装置の構成
 実施形態2に係る弾性波装置1cは、実施形態1に係る弾性波装置1の音響反射層3を備えていない。実施形態2に係る弾性波装置1cでは、圧電体層4は、支持基板2上に設けられている。ここにおいて、支持基板2は、シリコン基板である。圧電体層4は、酸化ケイ素膜7を介して支持基板2と接合されている。弾性波装置1cは、空洞26を更に有する。空洞26は、弾性波共振子5の直下にある。すなわち、空洞26は圧電層を挟んで、共振子5とは反対側に設けられている。弾性波共振子5は、圧電体層4の厚さ方向D1からの平面視で第1電極51及び第2電極52と、圧電体層4の厚さ方向D1からの平面視で圧電体層4において第1電極51と第2電極52との間の部分(規定領域45)と、を含む。実施形態2に係る弾性波装置1cでは、空洞26は、支持基板2と酸化ケイ素膜7とにわたって形成されており、圧電体層4の一部(第2主面42の一部)を露出させている。実施形態2に係る弾性波装置1Cでは、弾性波共振子5は、実施形態1に係る弾性波装置1の音響反射層3を有していない。空洞26は、圧電体層4の厚さ方向D1からの平面視で、第1配線部61及び第2配線部62それぞれの一部と重なる。なお、空洞26は、圧電体層4の厚さ方向D1からの平面視で、第1配線部61及び第2配線部62それぞれの一部と重なっていなくてもよい。
 支持基板2の厚さは、例えば、50μm以上で、かつ500μm以下である。酸化ケイ素膜7の厚さは、例えば、0.01μm以上で、かつ10μm以下である。圧電体層4の厚さは、実施形態1に係る弾性波装置1の圧電体層4の厚さと同じである。
 (1.2)弾性波装置の製造方法
 弾性波装置1cの製造方法は、例えば、支持基板2を準備した後、第1工程~第5工程を行う。第1工程では、支持基板2の第1主面21上に酸化ケイ素膜7を形成する。第2工程では、圧電体層4の元になる圧電体基板と支持基板2とを酸化ケイ素膜7を介して接合する。第3工程では、圧電体基板を薄くすることによって圧電体基板の一部からなる圧電体層4を形成する。第4工程では、圧電体層4に対して複数の第1電極51、複数の第2電極52、第1配線部61及び第2配線部62を形成する。第5工程では、空洞26を形成する。第4工程では、フォトリソグラフィ技術、エッチング技術、薄膜形成技術等を利用して、複数の第1電極51、複数の第2電極52、第1配線部61及び第2配線部62を形成する。第5工程では、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術等を利用して、支持基板2及び酸化ケイ素膜における空洞26の形成予定領域をエッチングする。第5工程では、酸化ケイ素膜7をエッチングストッパ層としてエッチングを行い、その後、酸化ケイ素膜7の不要部分をエッチング除去することによって、圧電体層4の第2主面42の一部を露出させる。また、第1工程~第5工程では、支持基板2としてシリコンウェハを用い、圧電体基板として圧電体ウェハを用いる。弾性波装置1cの製造方法では、複数の弾性波装置1cを含むウェハをダイシングすることで、複数個の弾性波装置1c(チップ)を得る。
 弾性波装置1cの製造方法は、一例であり、特に限定されない。例えば、圧電体層4は、成膜技術を利用して形成してもよい。この場合、弾性波装置1cの製造方法は、第2工程と第3工程との代わりに、圧電体層4を成膜する工程を備える。成膜技術により成膜する圧電体層4は、例えば、単結晶でもよいし、双晶でもよい。成膜技術としては、例えば、CVD法が挙げられるが、これに限らない。
 (1.3)効果
 実施形態2に係る弾性波装置1cは、実施形態1に係る弾性波装置1と同様、圧電体層4と、第1電極51及び第2電極52と、を備える。第1電極51及び第2電極52は、圧電体層4の厚さ方向D1に交差する方向D2において対向している。弾性波装置1cは、厚みすべり1次モードのバルク波を利用する。圧電体層4の材料が、リチウムニオベイト又はリチウムタンタレートである。第1電極51及び第2電極52のそれぞれは、圧電体層4上に形成されているアルミニウム層511,521を含む。アルミニウム層511,521を構成する結晶の<111>方向は、アルミニウム層511,521における圧電体層4側の面に対して直交する方向である。以上の構成により、実施形態2に係る弾性波装置1cでは、小型化を進めた場合でもQ値を高めることができ、かつ、歪み特性を向上させることができる。
 また、実施形態2に係る弾性波装置1ckは、実施形態1に係る弾性波装置1と同様、圧電体層4と、第1電極51及び第2電極52と、を備える。第1電極51及び第2電極52は、圧電体層4の厚さ方向D1に交差する方向D2において対向している。弾性波装置1cでは、圧電体層4の厚さ方向D1に沿った任意の断面において、第1電極51及び第2電極52の中心線間距離をpとし、圧電体層4の厚さをdとするとき、d/pが0.5以下である。圧電体層4の材料が、リチウムニオベイト又はリチウムタンタレートである。第1電極51及び第2電極52のそれぞれは、圧電体層4上に形成されているアルミニウム層511,521を含む。アルミニウム層511,521を構成する結晶の<111>方向は、アルミニウム層511,521における圧電体層4側の面に対して直交する方向である。以上の構成により、実施形態2に係る弾性波装置1cでは、小型化を進めた場合でもQ値を高めることができ、かつ、歪み特性を向上させることができる。
 また、実施形態2に係る弾性波装置1cは、空洞26を備えることにより、バルク波のエネルギーを圧電体層4の中に閉じ込めて、良好なQ値を得ることができる。
 実施形態2に係る弾性波装置1cでは、圧電体層4が酸化ケイ素膜7を介して支持基板2と接合されているが、酸化ケイ素膜7は、必須の構成要素ではない。また、酸化ケイ素膜7に加えて他の層が支持基板2と圧電体層4との間に積層されていてもよい。さらに、実施形態2に係る弾性波装置1cでは、空洞26が支持基板2をその厚さ方向に貫通するように形成されているが、これに限らず、支持基板2を貫通せず、支持基板2の第1主面21に形成された凹部の内部空間により構成されてもよい。また、弾性波共振子5は、圧電体層4の第2主面42に積層されている他の膜(例えば、酸化ケイ素膜7等の誘電体膜)を含んでいてもよい。
 (1.4)変形例
 上記の実施形態2は、本発明の様々な実施形態の一つに過ぎない。上記の実施形態2は、本発明の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。
 (1.4.1)変形例1
 以下では、実施形態2の変形例1に係る弾性波装置1dについて、図18を参照して説明する。なお、実施形態2の変形例1に係る弾性波装置1dに関し、実施形態2に係る弾性波装置1cと同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
 実施形態2の変形例1に係る弾性波装置1dは、実施形態1の変形例2に係る弾性波装置1bと同様、2つの反射器8を更に備える点で、実施形態2に係る弾性波装置1cと相違する。各反射器8の構成は、弾性波装置1bの各反射器8と同様である。
 (1.4.2)その他の変形例
 上述した実施形態1の変形例1~4及びその他の変形例を、実施形態2に係る弾性波装置1c及び変形例1に係る弾性波装置1dに適用してもよい。
 (態様)
 以上説明した実施形態等から本明細書には以下の態様が開示されている。
 第1の態様に係る弾性波装置(1;1a;1b;1c;1d)は、圧電体層(4)と、第1電極(51)及び第2電極(52)と、を備える。第1電極(51)及び第2電極(52)は、圧電体層(4)の厚さ方向(D1)に交差する方向(D2)において対向している。第1電極(51)と第2電極(52)とは隣り合う電極同士である。弾性波装置(1;1a;1b;1c;1d)は、厚みすべり1次モードのバルク波を利用する。圧電体層(4)の材料が、リチウムニオベイト又はリチウムタンタレートである。第1電極(51)及び第2電極(52)のそれぞれは、圧電体層(4)上に形成されているアルミニウム層(511,521)を含む。アルミニウム層(511,521)を構成する結晶の配向方向は、アルミニウム層(511,521)における圧電体層(4)側の面に対して直交する方向である。
 この態様によれば、小型化を進めた場合でもQ値を高めることができ、かつ、歪み特性を向上させることが可能となる。
 第2の態様に係る弾性波装置(1;1a;1b;1c;1d)は、圧電体層(4)と、第1電極(51)及び第2電極(52)と、を備える。第1電極(51)及び第2電極(52)は、圧電体層(4)の厚さ方向(D1)に交差する方向(D2)において対向している。弾性波装置(1;1a;1b;1c;1d)では、厚さ方向(D1)に沿った任意の断面において、第1電極(51)及び第2電極(52)の中心線間距離をpとし、圧電体層(4)の厚さをdとするとき、d/pが0.5以下である。圧電体層(4)の材料が、リチウムニオベイト又はリチウムタンタレートである。第1電極(51)及び第2電極(52)のそれぞれは、圧電体層(4)上に形成されているアルミニウム層(511,521)を含む。アルミニウム層(511,521)を構成する結晶の配向方向は、アルミニウム層(511,521)における圧電体層(4)側の面に対して直交する方向である。
 この態様によれば、小型化を進めた場合でもQ値を高めることができ、かつ、歪み特性を向上させることが可能となる。
 第3の態様に係る弾性波装置(1;1a;1b;1c;1d)では、第1又は2の態様において、第1電極(51)と第2電極(52)とは、圧電体層(4)の同一主面(例えば第1主面41)上において対向している。
 第4の態様に係る弾性波装置(1;1a;1b;1c;1d)では、第1~3の態様のいずれか1つにおいて、配向方向は、圧電体層(4)の主面(例えば第1主面41)に対して直交する方向である。
 この態様によれば、小型化を進めた場合でもQ値を高めることができ、かつ、歪み特性を向上させることが可能となる。
 第5の態様に係る弾性波装置(1;1a;1b;1c;1d)では、第1~4の態様のいずれか1つにおいて、アルミニウム層(511,521)は、エピタキシャル層である。
 この態様によれば、小型化を進めた場合でもQ値を高めることができ、かつ、歪み特性を向上させることが可能となる。
 第6の態様に係る弾性波装置(1;1a;1b;1c;1d)では、第1~5の態様のいずれか1つにおいて、圧電体層(4)のオイラー角(φ,θ,ψ)は、(0°±10°,0°±10°,ψ)である。
 この態様によれば、小型化を進めた場合でもQ値を高めることができ、かつ、歪み特性を向上させることが可能となる。
 第7の態様に係る弾性波装置(1;1a;1b;1c;1d)では、第2の態様において、d/pが0.24以下である。
 この態様によれば、比帯域をより大きくすることが可能となる。
 第8の態様に係る弾性波装置(1;1a;1b;1c;1d)では、第7の態様において、第1電極(51)と第2電極(52)とは隣り合う電極同士である。第1電極(51)は、第1電極(51)と第2電極(52)との対向している方向において第2電極(52)に交差する第1電極主部(510)を有する。第2電極(52)は、第1電極(51)と第2電極(52)との対向している方向において第1電極(51)に交差する第2電極主部(520)を有する。圧電体層(4)は、厚さ方向(D1)からの平面視で、圧電体層(4)のうち第1電極(51)と第2電極(52)との対向している方向において第1電極(51)と第2電極(52)との両方に交差し第1電極(51)と第2電極(52)との間にある規定領域(45)を有する。弾性波装置(1;1a;1b;1c;1d)は、下記の条件を満たす。条件は、MR≦1.75×(d/p)+0.075である。ここにおいて、S1は、厚さ方向(D1)からの平面視での第1電極主部(510)の面積である。S2は、厚さ方向(D1)からの平面視での第2電極主部(520)の面積である。S0は、厚さ方向(D1)からの平面視での規定領域(45)の面積である。MRは、(S1+S2)/(S1+S2+S0)で規定される構造パラメータである。
 この態様によれば、帯域内のスプリアスを抑制することが可能となる。
 第9の態様に係る弾性波装置(1;1a;1b;1c;1d)では、第1~8の態様のいずれか1つにおいて、第1電極(51)と接続されている第1配線部(61)と、第2電極(52)と接続されている第2配線部(62)と、を更に備える。
1,1a,1b,1c,1d 弾性波装置
2 支持基板
21 第1主面
22 第2主面
3 音響反射層
31 低音響インピーダンス層
311 第1低音響インピーダンス層
312 第2低音響インピーダンス層
313 第3低音響インピーダンス層
32 高音響インピーダンス層
321 第1高音響インピーダンス層
322 第2高音響インピーダンス層
4 圧電体層
41 第1主面
42 第2主面
45 規定領域
451 第1領域
452 第2領域
5 弾性波共振子
51 第1電極
510 第1電極主部
511 主電極膜(アルミニウム層)
512 密着膜
513 第1主面
514 第2主面
515 側面
52 第2電極
520 第2電極主部
521 主電極膜(アルミニウム層)
522 密着膜
523 第1主面
524 第2主面
525 側面
61 第1配線部
611 第1バスバー
62 第2配線部
621 第2バスバー
7 酸化ケイ素膜
8 反射器
81 電極指
9 誘電体膜
12 第1経路
13 第2経路
14 第2経路
15 入力端子
16 出力端子
17 グランド端子
18 グランド端子
400 圧電基板
401 第1主面
402 第2主面
RS1 直列腕共振子
RS2 並列腕共振子
D1 厚さ方向(第1方向)
D2 第2方向
D3 第3方向
DA1 第1分布領域
DA2 第2分布領域
DL1 近似直線
DL2 近似直線
 MR 構造パラメータ
 N1,N2 ノード
PZ1 分極方向
VP1 仮想平面
d 圧電体層の厚さ
p 中心線間距離

Claims (9)

  1.  圧電体層と、
     前記圧電体層の厚さ方向に交差する方向において対向している第1電極及び第2電極と、を備え、
     厚みすべり1次モードのバルク波を利用する弾性波装置であって、
     前記圧電体層の材料が、リチウムニオベイト又はリチウムタンタレートであり、
     前記第1電極及び前記第2電極のそれぞれは、前記圧電体層上に形成されているアルミニウム層を含み、
     前記アルミニウム層を構成する結晶の配向方向は、前記アルミニウム層における前記圧電体層側の面に対して直交する方向である、
     弾性波装置。
  2.  圧電体層と、
     前記圧電体層の厚さ方向に交差する方向において対向している第1電極及び第2電極と、を備え、
     前記第1電極と前記第2電極とは隣り合う電極同士であり、
     前記厚さ方向に沿った任意の断面において、前記第1電極及び前記第2電極の中心線間距離をpとし、前記圧電体層の厚さをdとするとき、
     d/pが0.5以下である、
     弾性波装置であって、
     前記圧電体層の材料が、リチウムニオベイト又はリチウムタンタレートであり、
     前記第1電極及び前記第2電極のそれぞれは、前記圧電体層上に形成されているアルミニウム層を含み、
     前記アルミニウム層を構成する結晶の配向方向は、前記アルミニウム層における前記圧電体層側の面に対して直交する方向である、
     弾性波装置。
  3.  前記第1電極と前記第2電極とは、前記圧電体層の同一主面上において対向している、
     請求項1又は2に記載の弾性波装置。
  4.  前記配向方向は、前記圧電体層の主面に対して直交する方向である、
     請求項1~3のいずれか1項に記載の弾性波装置。
  5.  前記アルミニウム層は、エピタキシャル層である、
     請求項1~4のいずれか1項に記載の弾性波装置。
  6.  前記圧電体層のオイラー角(φ,θ,ψ)は、(0°±10°,0°±10°,ψ)である、
     請求項1~5のいずれか1項に記載の弾性波装置。
  7.  前記d/pが0.24以下である、
     請求項2に記載の弾性波装置。
  8.  前記第1電極と前記第2電極とは隣り合う電極同士であり、
      前記第1電極は、前記第1電極と前記第2電極との対向している方向において前記第2電極に交差する第1電極主部を有し、
      前記第2電極は、前記第1電極と前記第2電極との対向している方向において前記第1電極に交差する第2電極主部を有し、
      前記圧電体層は、前記厚さ方向からの平面視で、前記圧電体層のうち前記第1電極と前記第2電極との対向している方向において前記第1電極と前記第2電極との両方に交差し前記第1電極と前記第2電極との間にある規定領域を有し、
     前記厚さ方向からの平面視で、
      前記第1電極主部の面積をS1とし、
      前記第2電極主部の面積をS2とし、
      前記規定領域の面積をS0とし、
      (S1+S2)/(S1+S2+S0)で規定される構造パラメータをMRとするとき、
     前記弾性波装置は、下記の条件を満たし、
     前記条件は、
     MR≦1.75×(d/p)+0.075
     である、
     請求項7に記載の弾性波装置。
  9.  前記第1電極と接続されている第1配線部と、
     前記第2電極と接続されている第2配線部と、を更に備える、
     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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