WO2021157714A1 - 弾性波装置 - Google Patents

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WO2021157714A1
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elastic wave
support substrate
wave device
piezoelectric layer
film
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英樹 岩本
克也 大門
木村　哲也
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株式会社村田製作所
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    • H03H9/02818—Means for compensation or elimination of undesirable effects
    • H03H9/02834—Means for compensation or elimination of undesirable effects of temperature influence

Definitions

  • the present invention generally relates to an elastic wave device, and more particularly to an elastic wave device including an IDT (Interdigital Transducer) electrode.
  • IDT Interdigital Transducer
  • Patent Document 1 describes a conventional elastic wave device.
  • the elastic wave device described in Patent Document 1 includes a hypersonic support substrate (support substrate), a piezoelectric film (piezoelectric layer), and an IDT electrode.
  • the IDT electrode is formed on one surface of the piezoelectric film.
  • the conventional elastic wave device described in Patent Document 1 has a problem that spurious in a higher-order mode may occur in a band on the higher frequency side than the excitation mode used for obtaining characteristics. This degrades the characteristics of the device.
  • the present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to reduce spurious in a higher-order mode generated in a band on the higher frequency side than the excitation mode used for obtaining characteristics.
  • the purpose is to provide a capable elastic wave device.
  • the elastic wave device includes a support substrate, a piezoelectric layer, and an IDT electrode.
  • the piezoelectric layer is provided on the support substrate in the thickness direction of the support substrate.
  • the IDT electrode is provided on the piezoelectric layer and has a plurality of electrode fingers. The crossing width of the plurality of electrode fingers is 5 ⁇ or less.
  • the elastic wave device According to the elastic wave device according to the above aspect of the present invention, it is possible to reduce the spurious of the higher-order mode generated in the band on the higher frequency side than the excitation mode used for obtaining the characteristics.
  • FIG. 1 is a front view of the elastic wave device according to the embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line X1-X1 of FIG. 1 in the elastic wave device of the same as above.
  • FIG. 3 is a graph showing the phase characteristics of the high-order mode of the elastic wave device of the above.
  • FIG. 4A is a graph showing the impedance characteristics when the cross width is 5 ⁇ in the elastic wave device of the same as above.
  • FIG. 4B is a graph showing the impedance characteristics when the cross width is 4 ⁇ in the elastic wave device of the same as above.
  • FIG. 4C is a graph showing the impedance characteristics when the cross width is 3 ⁇ in the elastic wave device of the same as above.
  • FIG. 5A is a graph showing the impedance characteristics when the cross width is 2 ⁇ in the elastic wave device of the same as above.
  • FIG. 5B is a graph showing the impedance characteristics when the cross width is 1 ⁇ in the elastic wave device of the same as above.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of the elastic wave device according to the first modification of the embodiment.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of the elastic wave device according to the second modification of the embodiment.
  • FIG. 8 is a graph showing the phase characteristics of the elastic wave device of the comparative example.
  • FIG. 9 is a graph showing the phase characteristics of the higher-order mode in the elastic wave device of the comparative example.
  • FIG. 10 is a graph showing impedance characteristics when the cross width is 6 ⁇ in the elastic wave device of the comparative example.
  • FIG. 1, FIG. 2, FIG. 6 and FIG. 7 referred to in the following embodiments and the like are schematic views, and the size and thickness ratios of the respective components in the drawings are not necessarily the actual dimensional ratios. It does not always reflect.
  • the elastic wave device 1 includes a support substrate 2, a piezoelectric layer 3, a low sound velocity film 4, a high sound velocity film 5, and an IDT (Interdigital Transducer) electrode 6. And. Further, the elastic wave device 1 further includes two reflectors 7, a wiring portion 8, and a protective film (not shown).
  • the elastic wave device 1 includes one IDT electrode 6, but the number of IDT electrodes 6 is not limited to one and may be plural.
  • the elastic wave device 1 includes a plurality of IDT electrodes 6, for example, a plurality of elastic surface wave resonators including the plurality of IDT electrodes 6 may be electrically connected to form a band-passing type filter. ..
  • 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 (first direction D1) of the support substrate 2.
  • the support substrate 2 has, for example, a rectangular shape.
  • the support substrate 2 is not limited to a rectangular shape, and may be, for example, a square shape.
  • the sound velocity of the bulk wave propagating in the support substrate 2 is faster than the sound velocity of the elastic wave propagating in the piezoelectric layer 3.
  • the bulk wave propagating on the support substrate 2 is the lowest sound velocity bulk wave among the plurality of bulk waves propagating on the support substrate 2.
  • the support substrate 2 is, for example, a silicon substrate.
  • the thickness of the support substrate 2 is preferably 10 ⁇ ( ⁇ : wavelength of elastic wave determined by the electrode finger pitch P1) or more and 180 ⁇ m or less, and as an example, it is 120 ⁇ m.
  • the plane orientation of the first main surface 21 of the support substrate 2 is, for example, the (100) plane, but is not limited to this, for example, the (110) plane, the (111) plane, and the like. It may be.
  • the propagation direction of the elastic wave can be set without being restricted by the surface direction of the first main surface 21 of the support substrate 2.
  • the material of the support substrate 2 is not limited to silicon.
  • the support substrate 2 is made of silicon, aluminum nitride, aluminum oxide, silicon carbide, silicon nitride, sapphire, lithium tantalate, lithium niobate, crystal, alumina, zirconia, cozilite, mulite, steatite, forsterite, magnesia and diamond. It suffices to contain at least one material selected from the group.
  • the piezoelectric layer 3 is provided on the support substrate 2 as shown in FIG. "The piezoelectric layer 3 is provided on the support substrate 2" means that the piezoelectric layer 3 is directly provided on the support substrate 2 without interposing another layer, and that the piezoelectric layer 3 is provided on the support substrate 2 via another layer.
  • the case where the piezoelectric layer 3 is indirectly provided on the support substrate 2 includes the case where the piezoelectric layer 3 is indirectly provided on the support substrate 2.
  • the piezoelectric layer 3 is indirectly provided on the support substrate 2. More specifically, the piezoelectric layer 3 is placed on the first main surface 21 side of the support substrate 2 via the low sound velocity film 4 and the high sound velocity film 5 in the thickness direction of the support substrate 2 (first direction D1). It is provided.
  • the piezoelectric layer 3 has a first main surface 31 and a second main surface 32. The first main surface 31 and the second main surface 32 face each other in the thickness direction (first direction D1) of the support substrate 2.
  • the piezoelectric layer 3 is formed of, for example, a ⁇ ° Y-cut X-propagated LiTaO 3 piezoelectric single crystal.
  • the ⁇ ° Y-cut X-propagation LiTaO 3 piezoelectric single crystal has the X-axis as the central axis in the direction from the Y-axis to the Z-axis when the three crystal axes of the LiTaO 3 piezoelectric single crystal are the X-axis, the Y-axis, and the Z-axis.
  • ⁇ and ⁇ ⁇ 180 ⁇ n are synonymous.
  • n is a natural number.
  • the piezoelectric layer 3 is not limited to the ⁇ ° Y-cut X-propagated LiTaO 3 piezoelectric single crystal, and may be, for example, ⁇ ° Y-cut X-propagated LiTaO 3 piezoelectric ceramics.
  • the thickness of the piezoelectric layer 3 is 3.5 ⁇ or less, for example, when the wavelength of the elastic wave determined by the electrode finger pitch P1 (see FIG. 1) of the IDT electrode 6 is ⁇ .
  • the Q value of the elastic wave device 1 becomes high.
  • the TCF Tempo Coefficient of Frequency
  • the thickness of the piezoelectric layer 3 is 1.5 ⁇ or less, the sound velocity of elastic waves can be easily adjusted.
  • the thickness of the piezoelectric layer 3 is 0.2 ⁇ (400 nm).
  • the thickness of the piezoelectric layer 3 is not limited to 3.5 ⁇ or less, and may be larger than 3.5 ⁇ .
  • the Q value becomes high as described above, but a higher-order mode occurs.
  • a low sound velocity film 4 and a high sound velocity film 5 are provided so as to reduce the higher-order mode even if the thickness of the piezoelectric layer 3 is 3.5 ⁇ or less.
  • the mode of the elastic wave propagating in the piezoelectric layer 3 there is a longitudinal wave, an SH wave, an SV wave, or a mode in which these are combined.
  • a mode containing SH waves as a main component is used as a main mode.
  • the higher-order mode is a spurious mode generated on the higher frequency side than the main mode of the elastic wave propagating in the piezoelectric layer 3.
  • the mode of the elastic wave propagating in the piezoelectric layer 3 is "the mode mainly composed of SH waves is the main mode" is determined by, for example, the parameters of the piezoelectric layer 3 (material, oiler angle, thickness, etc.).
  • the material of the piezoelectric layer 3 is not limited to lithium tantalate (LiTaO 3 ), and is, for example, lithium niobate (LiNbO 3 ), zinc oxide (ZnO), aluminum nitride (AlN), or lead zirconate titanate (lead zirconate titanate). It may be PZT).
  • the piezoelectric layer 3 is made of, for example, a Y-cut X-propagated LiNbO 3 piezoelectric single crystal or a piezoelectric ceramic
  • the elastic wave device 1 uses a love wave as an elastic wave to set a mode in which an SH wave is the main component. It can be used as the main mode.
  • the single crystal material and cut angle of the piezoelectric layer 3 may be appropriately determined according to, for example, the required specifications of the filter (passing characteristics, attenuation characteristics, temperature characteristics, filter characteristics such as bandwidth) and the like. ..
  • bass velocity film 4 is provided on the support substrate 2 as shown in FIG. "The bass velocity film 4 is provided on the support substrate 2" means that the bass velocity film 4 is directly provided on the support substrate 2 without interposing another layer, and that the bass velocity film 4 is provided on the support substrate 2 via another layer.
  • the case where the bass sound film 4 is indirectly provided on the support substrate 2 includes the case where the sound velocity film 4 is indirectly provided on the support substrate 2.
  • the bass velocity film 4 is provided between the support substrate 2 and the piezoelectric layer 3 in the thickness direction of the support substrate 2 (first direction D1). More specifically, the low sound velocity film 4 is formed on the first main surface 21 side of the support substrate 2 via the high sound velocity film 5.
  • the bass velocity film 4 is a film in which the sound velocity of the bulk wave propagating in the bass velocity film 4 is lower than the sound velocity of the bulk wave propagating in the piezoelectric layer 3.
  • the bass sound film 4 is provided between the support substrate 2 and the piezoelectric layer 3, the sound velocity of the elastic wave is lowered.
  • Elastic waves have the property that energy is concentrated in a medium that is essentially low sound velocity. Therefore, it is possible to enhance the effect of confining the energy of the elastic wave in the piezoelectric layer 3 and in the IDT electrode 6 in which the elastic wave is excited. As a result, the loss can be reduced and the Q value of the elastic wave device 1 can be increased as compared with the case where the bass velocity film 4 is not provided.
  • the material of the bass velocity film 4 is, for example, silicon oxide.
  • the material of the bass velocity film 4 is not limited to silicon oxide, and is, for example, glass, silicon nitride, tantalum oxide, a compound obtained by adding fluorine, carbon, or boron to silicon oxide, or each of the above materials as a main component. It may be a material to be used.
  • the temperature characteristics can be improved.
  • the elastic constant of lithium tantalate has a negative temperature characteristic, and silicon oxide has a positive temperature characteristic. Therefore, in the elastic wave device 1, the absolute value of TCF can be reduced.
  • the thickness of the bass velocity film 4 is preferably 2.0 ⁇ or less, where ⁇ is the wavelength of the elastic wave determined by the above-mentioned electrode finger pitch P1.
  • ⁇ is the wavelength of the elastic wave determined by the above-mentioned electrode finger pitch P1.
  • the thickness of the bass velocity film 4 is 0.2 ⁇ (400 nm).
  • the elastic wave device 1 may include, for example, an adhesion layer interposed between the bass velocity film 4 and the piezoelectric layer 3.
  • the adhesion layer is made of, for example, a resin (epoxy resin, polyimide resin, etc.), a metal, or the like.
  • the elastic wave device 1 is not limited to the close contact layer, and is provided with a dielectric film either between the low sound velocity film 4 and the piezoelectric layer 3, above the piezoelectric layer 3, or below the low sound velocity film 4. May be good.
  • the hypersonic film 5 is provided between the support substrate 2 and the low sound velocity film 4 in the thickness direction (first direction D1) of the support substrate 2. ing.
  • the hypersonic film 5 is provided on the support substrate 2.
  • the hypersonic film 5 is provided on the support substrate 2 means that the hypersonic film 5 is directly provided on the support substrate 2 without interposing another layer, and that the hypersonic film 5 is provided on the support substrate 2 via another layer. Including the case where the hypersonic film 5 is indirectly provided on the support substrate 2.
  • the hypersonic film 5 is a film in which the sound velocity of the bulk wave propagating in the hypersonic film 5 is higher than the sound velocity of the elastic wave propagating in the piezoelectric layer 3.
  • the thickness of the hypersonic film 5 is, for example, 200 nm, 300 nm, 400 nm, and 600 nm.
  • the thickness of the hypersonic film 5 is 0.3 ⁇ (600 nm).
  • the thicker the treble speed film 5 is, the more desirable it is.
  • the hypersonic film 5 functions to prevent the energy of the elastic wave in the main mode from leaking to the structure below the hypersonic film 5.
  • the energy of the elastic wave in the main mode is distributed throughout the piezoelectric layer 3 and the bass film 4, and the bass film of the treble film 5 is distributed. It is also distributed on a part of the 4 side, and is not distributed on the support substrate 2.
  • the mechanism by which the elastic wave is confined by the high-pitched sound film 5 is the same as that of the love wave type surface wave, which is a non-leakage SH wave. Realize, p. 26-28.
  • the above mechanism is different from the mechanism of confining elastic waves using a Bragg reflector with an acoustic multilayer film.
  • the material of the hypersonic film 5 is, for example, silicon nitride.
  • the material of the treble speed film 5 is not limited to silicon nitride, but is diamond-like carbon, aluminum nitride, aluminum oxide, silicon carbide, silicon, sapphire, piezoelectric material (lithium tantalate, lithium niobate, or crystal), alumina. , Zirconia, Cojilite, Murite, Steatite, Forsterite, Magnesia, and Diamond may be at least one material selected from the group.
  • the material of the hypersonic film 5 may be a material containing any of the above-mentioned materials as a main component, or a material containing a mixture containing any of the above-mentioned materials as a main component.
  • the IDT electrode 6 is provided on the piezoelectric layer 3 as shown in FIGS. 1 and 2. More specifically, the IDT electrode 6 is formed on the first main surface 31 of the piezoelectric layer 3 in the thickness direction (first direction D1) of the support substrate 2.
  • the IDT electrode 6 has two electrodes 61 as shown in FIG. In other words, the IDT electrode 6 has two bus bars 62 and two sets of electrode fingers 63. More specifically, the IDT electrode 6 has a first electrode 61A and a second electrode 61B. Each of the first electrode 61A and the second electrode 61B has conductivity. The first electrode 61A and the second electrode 61B are separated from each other and are electrically insulated from each other.
  • the first electrode 61A has a comb shape in a plan view from the thickness direction (first direction D1) of the support substrate 2.
  • the first electrode 61A has a first bus bar 62A and a plurality of first electrode fingers 63A.
  • the first bus bar 62A is a conductor portion for making a plurality of first electrode fingers 63A have the same potential (equal potential).
  • the second electrode 61B has a comb shape in a plan view from the thickness direction (first direction D1) of the support substrate 2.
  • the second electrode 61B has a second bus bar 62B and a plurality of second electrode fingers 63B.
  • the second bus bar 62B is a conductor portion for making a plurality of second electrode fingers 63B have the same potential (equal potential).
  • the first bus bar 62A and the second bus bar 62B face each other in the third direction D3.
  • the plurality of first electrode fingers 63A are connected to the first bus bar 62A and extend to the second bus bar 62B side.
  • the plurality of first electrode fingers 63A are formed integrally with the first bus bar 62A and are separated from the second bus bar 62B.
  • the plurality of second electrode fingers 63B are connected to the second bus bar 62B and extend to the first bus bar 62A side.
  • the plurality of second electrode fingers 63B are formed integrally with the second bus bar 62B and are separated from the first bus bar 62A.
  • the IDT electrode 6 is, for example, a normal type IDT electrode. Hereinafter, the IDT electrode 6 will be described in more detail.
  • the first bus bar 62A and the second bus bar 62B of the IDT electrode 6 have a long shape with the second direction D2 as the longitudinal direction.
  • the first bus bar 62A and the second bus bar 62B face each other in the third direction D3.
  • the second direction D2 is a direction orthogonal to the thickness direction (first direction D1) of the support substrate 2.
  • the third direction D3 is a direction orthogonal to both the thickness direction (first direction D1) of the support substrate 2 and the second direction D2.
  • the plurality of first electrode fingers 63A are connected to the first bus bar 62A and extend toward the second bus bar 62B.
  • the plurality of first electrode fingers 63A extend from the first bus bar 62A along the third direction D3.
  • the tips of the plurality of first electrode fingers 63A and the second bus bar 62B are separated from each other.
  • the plurality of first electrode fingers 63A have the same length and crossing width W1.
  • the plurality of second electrode fingers 63B are connected to the second bus bar 62B and extend toward the first bus bar 62A.
  • the plurality of second electrode fingers 63B extend from the second bus bar 62B along the third direction D3.
  • the tips of the plurality of second electrode fingers 63B and the first bus bar 62A are separated from each other.
  • the plurality of second electrode fingers 63B have the same length and crossing width W1.
  • the length and the crossing width W1 of the plurality of second electrode fingers 63B are the same as the length and the crossing width W1 of the plurality of first electrode fingers 63A, respectively.
  • a plurality of first electrode fingers 63A and a plurality of second electrode fingers 63B are alternately arranged one by one in the second direction D2 so as to be separated from each other. Therefore, the adjacent first electrode finger 63A and the second electrode finger 63B are separated by a distance S1.
  • a plurality of first electrode fingers 63A and a plurality of second electrode fingers 63B are separated from each other in the second direction D2.
  • the configuration may be such that the plurality of first electrode fingers 63A and the plurality of second electrode fingers 63B are not alternately arranged at a distance from each other.
  • the plurality of first electrode fingers 63A and the plurality of second electrode fingers 63B are interleaved with each other.
  • the "crossing width" means the length at which the first electrode finger 63A and the second electrode finger 63B overlap when viewed from the elastic wave propagation direction. That is, the IDT electrode 6 has an intersecting region defined by the plurality of first electrode fingers 63A and the plurality of second electrode fingers 63B.
  • the intersecting region is the region between the envelope at the tips of the plurality of first electrode fingers 63A and the envelope at the tips of the plurality of second electrode fingers 63B.
  • the IDT electrode 6 excites an elastic wave in the piezoelectric layer 3 in the intersecting region.
  • the IDT electrode 6 is not limited to a normal IDT electrode, and may be, for example, an IDT electrode to which apodization weighting is applied, or an inclined IDT electrode.
  • the crossing width increases from one end in the propagation direction of the elastic wave toward the center, and decreases as the crossing width approaches from the center to the other end in the propagation direction of the elastic wave.
  • the electrode finger pitch P1 of the IDT electrode 6 is the distance between the center lines of two adjacent first electrode fingers 63A among the plurality of first electrode fingers 63A, or the plurality of second electrode fingers. It is defined by the distance between the center lines of two adjacent second electrode fingers 63B of 63B. The distance between the center lines of two adjacent second electrode fingers 63B is the same as the distance between the center lines of two adjacent first electrode fingers 63A.
  • the logarithm of the first electrode finger 63A and the second electrode finger 63B is 100 as an example. That is, the IDT electrode 6 has 100 first electrode fingers 63A and 100 second electrode fingers 63B as an example.
  • the material of the IDT electrode 6 is aluminum (Al), copper (Cu), platinum (Pt), gold (Au), silver (Ag), titanium (Ti), nickel (Ni), chromium (Cr), molybdenum (Mo). ), Tungsten (W), or an appropriate metal material such as an alloy mainly composed of any of these metals. Further, the IDT electrode 6 may have a structure in which a plurality of metal films made of these metals or alloys are laminated.
  • the two reflectors 7 are provided on the piezoelectric layer 3 as shown in FIG. More specifically, the two reflectors 7 are formed on the first main surface 31 of the piezoelectric layer 3 in the thickness direction (first direction D1) of the support substrate 2. Each of the two reflectors 7 is conductive.
  • the two reflectors 7 are located on one side and the other side of the IDT electrode 6 in the direction along the propagation direction of the elastic wave of the elastic wave device 1 (second direction D2). In other words, in the second direction D2, the IDT electrode 6 is located between the two reflectors 7.
  • Each reflector 7 is, for example, a short-circuit grating. Each reflector 7 reflects elastic waves.
  • Each of the two reflectors 7 has a plurality of electrode fingers 71, one ends of the plurality of electrode fingers 71 are short-circuited, and the other ends are short-circuited.
  • the number of electrode fingers is 20 as an example.
  • each reflector 7 is aluminum (Al), copper (Cu), platinum (Pt), gold (Au), silver (Ag), titanium (Ti), nickel (Ni), chromium (Cr), molybdenum ( It is an appropriate metal material such as Mo), tungsten (W), or an alloy mainly composed of any of these metals. Further, each reflector 7 may have a structure in which a plurality of metal films made of these metals or alloys are laminated.
  • each reflector 7 and the IDT electrode 6 are set to the same material and the same thickness, each reflector 7 and the IDT electrode 6 are formed in the same process at the time of manufacturing the elastic wave device 1. can do.
  • each reflector 7 is a short-circuit grating, but each reflector 7 is not limited to a short-circuit grading, and is, for example, an open grating, a positive / negative reflection type grating, or It may be a grating in which a short-circuit grating and an open grating are combined.
  • the wiring section 8 is provided on the piezoelectric layer 3 as shown in FIG. More specifically, the wiring portion 8 is formed on the first main surface 31 of the piezoelectric layer 3 in the thickness direction (first direction D1) of the support substrate 2.
  • the wiring portion 8 has conductivity.
  • the wiring unit 8 includes a first wiring unit 81 and a second wiring unit 82.
  • the first wiring portion 81 is connected to the first bus bar 62A of the IDT electrode 6.
  • the second wiring portion 82 is connected to the second bus bar 62B of the IDT electrode 6.
  • the first wiring portion 81 and the second wiring portion 82 are separated from each other and are electrically insulated from each other.
  • the first wiring portion 81 extends from the first bus bar 62A to the side opposite to the side of the plurality of first electrode fingers 63A.
  • the first wiring portion 81 may be formed so as to partially overlap with the first bus bar 62A in the thickness direction of the support substrate 2 (first direction D1), or may be formed of the same material and the same thickness as the first bus bar 62A.
  • the bus bar 62A may be formed integrally with the first bus bar 62A.
  • the second wiring portion 82 extends from the second bus bar 62B to the side opposite to the side of the plurality of second electrode fingers 63B.
  • the second wiring portion 82 may be formed so as to partially overlap the second bus bar 62B in the thickness direction of the support substrate 2 (first direction D1), or may be formed of the same material and the same thickness as the second bus bar 62B. Now, it may be formed integrally with the second bus bar 62B.
  • the material of the wiring portion 8 is aluminum (Al), copper (Cu), platinum (Pt), gold (Au), silver (Ag), titanium (Ti), nickel (Ni), chromium (Cr), molybdenum (Mo). ), Titanium (W), or an appropriate metal material such as an alloy mainly composed of any of these metals. Further, the wiring portion 8 may have a structure in which a plurality of metal films made of these metals or alloys are laminated.
  • Protective film A protective film (not shown) is formed on the piezoelectric layer 3.
  • the protective film covers the IDT electrode 6, each reflector 7, and the wiring portion 8 on the first main surface 31 of the piezoelectric layer 3, and a part of the first main surface 31 of the piezoelectric layer 3.
  • the material of the protective film is, for example, silicon oxide.
  • the material of the protective layer is not limited to silicon oxide, and may be, for example, silicon nitride.
  • the protective film is not limited to a single-layer structure, and may have, for example, a multi-layer structure having two or more layers.
  • the elastic wave device of the comparative example will be described.
  • the higher-order mode does not occur as shown in the characteristic A2 of FIG.
  • the piezoelectric layer is thinner than the piezoelectric substrate and the structure is such that the support substrate and the piezoelectric layer are laminated, a higher-order mode is generated as shown in the characteristic A1 of FIG.
  • the higher-order mode is a spurious mode generated on the higher frequency side than the main mode of the elastic wave propagating in the piezoelectric layer 3.
  • the higher-order mode is small in the range where the thickness of the piezoelectric layer is larger than 10 ⁇ .
  • the higher-order mode occurs in the range where the thickness of the piezoelectric layer is 10 ⁇ or less.
  • the thickness of the piezoelectric layer is 5 ⁇ or less, the higher-order mode becomes larger.
  • the thickness of the piezoelectric layer is 1 ⁇ or less, the phase approaches 90 ° and the characteristics of the elastic wave device are significantly deteriorated.
  • the crossing width W1 of the plurality of electrode fingers 63 is set to 5 ⁇ or less. ing.
  • the phase characteristics of the higher-order mode can be improved as shown in FIG.
  • FIG. 3 is a graph showing the phase characteristics of the higher-order mode with respect to the intersection width W1. In the range where the intersection width W1 is 5 ⁇ or less, the higher-order mode becomes smaller as the intersection width W1 becomes smaller.
  • the conditions of the elastic wave device 1 for obtaining the characteristics of FIG. 3 are as follows.
  • the thickness of the IDT electrode 6 is 0.05 ⁇
  • the thickness of the piezoelectric layer 3 is 0.2 ⁇
  • the thickness of the hypersonic film 4 is 0.2 ⁇
  • the thickness of the hypersonic film 5 is 0.3 ⁇ .
  • the material of the IDT electrode 6 is aluminum
  • the material of the piezoelectric layer 3 is lithium tantalate
  • the material of the low sound velocity film 4 is silicon oxide
  • the material of the high sound velocity film 5 is silicon nitride
  • the material of the support substrate 2 is silicon.
  • the crossing width W1 of the plurality of electrode fingers 63 is preferably 2 ⁇ or less.
  • the spurious in the transverse mode can be reduced as shown in FIGS. 5A and 5B. That is, the transverse mode can be suppressed.
  • FIG. 5A shows the impedance when the intersection width W1 is 2 ⁇ .
  • FIG. 5B shows the impedance when the intersection width W1 is 1 ⁇ .
  • intersection width W1 when the intersection width W1 is larger than 2 ⁇ , a peak due to the transverse mode occurs in the frequency band between the antiresonance frequency and the resonance frequency, as shown in FIGS. 4A to 4C. Further, even when the intersection width W1 is larger than 5 ⁇ , a peak due to the transverse mode occurs in the frequency band between the antiresonance frequency and the resonance frequency, as shown in FIG.
  • the cross width W1 of the plurality of electrode fingers 63 of the IDT electrode 6 is 5 ⁇ or less.
  • the cross width W1 of the plurality of electrode fingers 63 of the IDT electrode 6 is 2 ⁇ or less. As a result, the transverse mode can be suppressed.
  • a bass velocity film 4 is provided between the support substrate 2 and the piezoelectric layer 3 in the thickness direction of the support substrate 2 (first direction D1). Thereby, the Q value of the elastic wave device 1 can be improved.
  • a hypersonic film 5 is provided between the support substrate 2 and the low sound velocity film 4 in the thickness direction of the support substrate 2 (first direction D1). Thereby, the Q value of the elastic wave device 1 can be further improved.
  • the elastic wave device 1a does not have to include the hypersonic film 5.
  • the elastic wave device 1a includes a support substrate 2, a piezoelectric layer 3, a bass velocity film 4, and an IDT electrode 6 as in the elastic wave device 1 according to the embodiment.
  • the support substrate 2 is a hypersonic support substrate. Thereby, the Q value of the elastic wave device 1 can be further improved.
  • the piezoelectric layer 3 may be provided directly on the support substrate 2. That is, the elastic wave device 1b does not have to include the low sound velocity film 4 and the high sound velocity film 5.
  • the elastic wave device 1b includes a support substrate 2, a piezoelectric layer 3, and an IDT electrode 6 as in the elastic wave device 1 according to the embodiment.
  • the elastic wave device 1a according to the modification 1 and the elastic wave device 1b according to the modification 2 also have the same effect as the elastic wave device 1 according to the embodiment.
  • the elastic wave device 1 may include an adhesion layer, a dielectric film, and the like as films other than the hypersonic film 5, the low sound velocity film 4, and the piezoelectric layer 3.
  • the elastic wave device 1 is connected to the first terminal connected to the first bus bar 62A via the first wiring portion 81 of the wiring portion 8 and to the second bus bar 62B via the second wiring portion 82 of the wiring portion 8. It may further include a connected second terminal. Further, the elastic wave device 1 may further include two third wiring portions connected to each of the two reflectors 7. In this case, each of the two reflectors 7 may be connected to the third terminal via at least the third wiring portion.
  • a plurality of external connection terminals including the first terminal, the second terminal, and the third terminal are electrodes for electrically connecting the circuit board, the mounting board for the package (submount board), and the like in the elastic wave device 1. Is.
  • the elastic wave device 1 may further include a plurality of dummy terminals that are not electrically connected to the IDT electrode 6.
  • the plurality of dummy terminals are terminals for increasing the parallelism of the elastic wave device 1 with respect to a circuit board, a mounting board, or the like, and are different from terminals intended for electrical connection. That is, the dummy terminal is a terminal for suppressing the elastic wave device 1 from being mounted at an angle with respect to the circuit board, the mounting board, etc., and the number and arrangement of external connection terminals and the outer peripheral shape of the elastic wave device 1. It is not always necessary to provide it depending on the situation.
  • the first terminal is formed integrally with the first wiring portion 81, for example, with the same material and the same thickness as the first wiring portion 81.
  • the second terminal is formed integrally with the second wiring portion 82, for example, with the same material and the same thickness as the second wiring portion 82.
  • the third terminal is formed integrally with the third wiring portion, for example, with the same material and the same thickness as the third wiring portion.
  • the third wiring portion is formed of, for example, the same material and the same thickness as the first wiring portion 81 and the second wiring portion 82.
  • the elastic wave device (1; 1a; 1b) includes a support substrate (2), a piezoelectric layer (3), and an IDT electrode (6).
  • the piezoelectric layer (3) is provided on the support substrate (2) in the thickness direction (first direction D1) of the support substrate (2).
  • the IDT electrode (6) is provided on the piezoelectric layer (3).
  • the IDT electrode (6) has a plurality of electrode fingers (63).
  • the crossing width (W1) of the plurality of electrode fingers (63) is 5 ⁇ or less.
  • the cross width (W1) of the plurality of electrode fingers (63) of the IDT electrode (6) is 5 ⁇ or less.
  • the crossing width (W1) of the plurality of electrode fingers (63) is 2 ⁇ or less.
  • the cross width (W1) of the plurality of electrode fingers (63) of the IDT electrode (6) is 2 ⁇ or less. As a result, the transverse mode can be suppressed.
  • the elastic wave device (1; 1a) according to the third aspect further includes a bass velocity film (4) in the first or second aspect.
  • the sound velocity of the bulk wave propagating in the bass velocity film (4) is lower than the sound velocity of the bulk wave propagating in the piezoelectric layer (3).
  • the bass velocity film (4) is provided between the support substrate (2) and the piezoelectric layer (3) in the thickness direction (first direction D1) of the support substrate (2).
  • the Q value of the elastic wave device (1; 1a) can be improved.
  • the elastic wave device (1) according to the fourth aspect further includes a hypersonic film (5) in the third aspect.
  • the sound velocity of the bulk wave propagating in the hypersonic film (5) is higher than the sound velocity of the elastic wave propagating in the piezoelectric layer (3).
  • the hypersonic film (5) is provided between the support substrate (2) and the low sound velocity film (4) in the thickness direction (first direction D1) of the support substrate (2).
  • the Q value of the elastic wave device (1) can be further improved.
  • the support substrate (2) is a hypersonic support substrate.
  • the sound velocity of the bulk wave propagating in the hypersonic support substrate is higher than the sound velocity of the elastic wave propagating in the piezoelectric layer (3).
  • the Q value of the elastic wave device (1a) can be further improved.
  • the piezoelectric layer (3) is lithium tantalate.

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Abstract

特性を得るために用いられる励振モードよりも高周波側の帯域に発生する、高次モードのスプリアスを低減させる。弾性波装置（１）は、支持基板と、圧電体層（３）と、ＩＤＴ電極（６）とを備える。圧電体層（３）は、支持基板に設けられている。ＩＤＴ電極（６）は、圧電体層（３）に設けられており、複数の電極指（６３）を有する。複数の電極指（６３）の交差幅（Ｗ１）は、５λ以下である。

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、ＩＤＴ（Interdigital Transducer）電極を備える弾性波装置に関する。
　特許文献１には、従来の弾性波装置が記載されている。特許文献１に記載された弾性波装置は、高音速支持基板（支持基板）と、圧電膜（圧電体層）と、ＩＤＴ電極とを備える。特許文献１に記載された弾性波装置では、ＩＤＴ電極は、圧電膜の一方面に形成されている。
国際公開第２０１２／０８６６３９号
　ところで、特許文献１に記載された従来の弾性波装置では、特性を得るために用いられる励振モードよりも高周波側の帯域に、高次モードのスプリアスが発生するおそれがあるという問題がある。これにより、デバイスの特性が劣化する。
　本発明は上記の点に鑑みてなされた発明であり、本発明の目的は、特性を得るために用いられる励振モードよりも高周波側の帯域に発生する、高次モードのスプリアスを低減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、支持基板と、圧電体層と、ＩＤＴ電極とを備える。前記圧電体層は、前記支持基板の厚さ方向において前記支持基板に設けられている。前記ＩＤＴ電極は、前記圧電体層上に設けられており、複数の電極指を有する。前記複数の電極指の交差幅は、５λ以下である。
　本発明の上記態様に係る弾性波装置によれば、特性を得るために用いられる励振モードよりも高周波側の帯域に発生する、高次モードのスプリアスを低減させることができる。
図１は、実施形態に係る弾性波装置の正面図である。 図２は、同上の弾性波装置における図１のＸ１－Ｘ１線断面図である。 図３は、同上の弾性波装置の高次モードの位相特性を示すグラフである。 図４Ａは、同上の弾性波装置において交差幅が５λである場合のインピーダンス特性を示すグラフである。図４Ｂは、同上の弾性波装置において交差幅が４λである場合のインピーダンス特性を示すグラフである。図４Ｃは、同上の弾性波装置において交差幅が３λである場合のインピーダンス特性を示すグラフである。 図５Ａは、同上の弾性波装置において交差幅が２λである場合のインピーダンス特性を示すグラフである。図５Ｂは、同上の弾性波装置において交差幅が１λである場合のインピーダンス特性を示すグラフである。 図６は、実施形態の変形例１に係る弾性波装置の断面図である。 図７は、実施形態の変形例２に係る弾性波装置の断面図である。 図８は、比較例の弾性波装置の位相特性を示すグラフである。 図９は、比較例の弾性波装置における高次モードの位相特性を示すグラフである。 図１０は、比較例の弾性波装置において交差幅が６λである場合のインピーダンス特性を示すグラフである。
　以下、実施形態に係る弾性波装置について、図面を参照して説明する。以下の実施形態等において参照する図１、図２、図６及び図７は、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は、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）弾性波装置
　実施形態に係る弾性波装置の全体構成について、図面を参照して説明する。
　実施形態に係る弾性波装置１は、図１及び図２に示すように、支持基板２と、圧電体層３と、低音速膜４と、高音速膜５と、ＩＤＴ（Interdigital Transducer）電極６とを備える。また、弾性波装置１は、２つの反射器７と、配線部８と、保護膜（図示せず）とを更に備える。
　弾性波装置１は、図１の例では、１つのＩＤＴ電極６を備えるが、ＩＤＴ電極６の数は１つに限らず、複数であってもよい。弾性波装置１は、複数のＩＤＴ電極６を備える場合、例えば、複数のＩＤＴ電極６を含む複数の弾性表面波共振子が電気的に接続されて帯域通過型のフィルタが構成されていてもよい。
　（２）弾性波装置の各構成要素
　以下、実施形態に係る弾性波装置１の各構成要素について、図面を参照して説明する。
　（２．１）支持基板
　支持基板２は、図２に示すように、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と第２主面２２とは、支持基板２の厚さ方向（第１方向Ｄ１）において対向する。支持基板２の厚さ方向（第１方向Ｄ１）からの平面視で、支持基板２は、例えば長方形状である。なお、支持基板２は、長方形状であることに限らず、例えば正方形状であってもよい。
　支持基板２では、圧電体層３を伝搬する弾性波の音速よりも、支持基板２を伝搬するバルク波の音速が高速である。ここにおいて、支持基板２を伝搬するバルク波は、支持基板２を伝搬する複数のバルク波のうち最も低音速なバルク波である。
　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、１０λ（λ：電極指ピッチＰ１により定まる弾性波の波長）以上１８０μｍ以下が好適であり、一例として、例えば、１２０μｍである。支持基板２がシリコン基板の場合、支持基板２の第１主面２１の面方位は、例えば、（１００）面であるが、これに限らず、例えば、（１１０）面、（１１１）面等であってもよい。弾性波の伝搬方位は、支持基板２の第１主面２１の面方位に制約されずに設定することができる。
　支持基板２の材料は、シリコンに限定されない。支持基板２は、シリコン、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素、サファイア、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、水晶、アルミナ、ジルコニア、コージライト、ムライト、ステアタイト、フォルステライト、マグネシア及びダイヤモンドからなる群から選択される少なくとも１種の材料を含んでいればよい。
　（２．２）圧電体層
　圧電体層３は、図２に示すように、支持基板２に設けられている。「圧電体層３が支持基板２に設けられている」とは、他の層を介さずに圧電体層３が支持基板２に直接的に設けられている場合と、他の層を介して圧電体層３が支持基板２に間接的に設けられている場合と、を含む。
　図２の例では、圧電体層３は、支持基板２に間接的に設けられている。より詳細には、圧電体層３は、支持基板２の厚さ方向（第１方向Ｄ１）において、低音速膜４及び高音速膜５を介して、支持基板２の第１主面２１側に設けられている。圧電体層３は、第１主面３１及び第２主面３２を有する。第１主面３１及び第２主面３２は、支持基板２の厚さ方向（第１方向Ｄ１）において対向する。
　圧電体層３は、例えば、Γ°ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ３圧電単結晶から形成されている。Γ°ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ３圧電単結晶は、ＬｉＴａＯ３圧電単結晶の３つの結晶軸をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸とした場合に、Ｘ軸を中心軸としてＹ軸からＺ軸方向にθ°回転した後のＺ軸を法線とする面で切断したＬｉＴａＯ３単結晶であって、Ｘ軸方向に弾性表面波が伝搬する単結晶である。圧電体層３のカット角は、カット角をΓ［°］、圧電体層３のオイラー角を（φ，θ，ψ）をすると、θ＝Γ＋９０°である。ただし、Γと、Γ±１８０×ｎは同義である。ここにおいて、ｎは、自然数である。圧電体層３は、Γ°ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ３圧電単結晶に限定されず、例えば、Γ°ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ３圧電セラミックスであってもよい。
　圧電体層３の厚さは、例えば、ＩＤＴ電極６の電極指ピッチＰ１（図１参照）で定まる弾性波の波長をλとしたときに、３．５λ以下である。圧電体層３の厚さが３．５λ以下である場合、弾性波装置１のＱ値が高くなる。また、圧電体層３の厚さを２．５λ以下とすることで、ＴＣＦ（Temperature Coefficient of Frequency）を小さくすることができる。さらに、圧電体層３の厚さを１．５λ以下とすることで、弾性波の音速の調整が容易になる。例えば、弾性波の波長λが２μｍである場合、圧電体層３の厚さは０．２λ（４００ｎｍ）である。なお、圧電体層３の厚さは、３．５λ以下であることに限定されず、３．５λより大きくてもよい。
　ところで、圧電体層３の厚さが３．５λ以下である場合、上述したようにＱ値が高くなるが、高次モードが発生する。弾性波装置１では、圧電体層３の厚さが３．５λ以下であっても、高次モードを低減させるように、低音速膜４及び高音速膜５が設けられている。
　弾性波装置１では、圧電体層３を伝搬する弾性波のモードとして、縦波、ＳＨ波、若しくはＳＶ波、又はこれらが複合したモードが存在する。弾性波装置１では、ＳＨ波を主成分とするモードをメインモードとして使用している。高次モードとは、圧電体層３を伝搬する弾性波のメインモードよりも高周波数側に発生するスプリアスモードのことである。圧電体層３を伝搬する弾性波のモードが「ＳＨ波を主成分とするモードをメインモード」であるか否かについては、例えば、圧電体層３のパラメータ（材料、オイラー角及び厚さ等）、ＩＤＴ電極６のパラメータ（材料、厚さ及び電極指ピッチ等）、低音速膜４のパラメータ（材料、厚さ等）、高音速膜５のパラメータ（材料、厚さ等）等のパラメータを用いて、有限要素法により変位分布を解析し、ひず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３のオイラー角は、分析により求めることができる。
　圧電体層３の材料は、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）に限定されず、例えば、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、又はチタン酸ジルコン酸鉛鉛（ＰＺＴ）であってもよい。圧電体層３が、例えば、ＹカットＸ伝搬ＬｉＮｂＯ３圧電単結晶又は圧電セラミックスからなる場合、弾性波装置１は、ラブ波を弾性波として利用することにより、ＳＨ波を主成分とするモードをメインモードとして使用することができる。なお、圧電体層３の単結晶材料、カット角については、例えば、フィルタの要求仕様（通過特性、減衰特性、温度特性及び帯域幅等のフィルタ特性）等に応じて、適宜、決定すればよい。
　（２．３）低音速膜
　低音速膜４は、図２に示すように、支持基板２に設けられている。「低音速膜４が支持基板２に設けられている」とは、他の層を介さずに低音速膜４が支持基板２に直接的に設けられている場合と、他の層を介して低音速膜４が支持基板２に間接的に設けられている場合と、を含む。
　図２の例では、低音速膜４は、支持基板２の厚さ方向（第１方向Ｄ１）において、支持基板２と圧電体層３との間に設けられている。より詳細には、低音速膜４は、高音速膜５を介して、支持基板２の第１主面２１側に形成されている。低音速膜４は、圧電体層３を伝搬するバルク波の音速よりも、低音速膜４を伝搬するバルク波の音速が低速となる膜である。
　低音速膜４が支持基板２と圧電体層３との間に設けられていることにより、弾性波の音速が低下する。弾性波は、本質的に低音速な媒質にエネルギーが集中するという性質を有する。したがって、圧電体層３内及び弾性波が励振されているＩＤＴ電極６内への弾性波のエネルギーの閉じ込め効果を高めることができる。その結果、低音速膜４が設けられていない場合に比べて、損失を低減し、弾性波装置１のＱ値を高めることができる。
　低音速膜４の材料は、例えば、酸化ケイ素である。なお、低音速膜４の材料は、酸化ケイ素に限定されず、例えば、ガラス、酸窒化ケイ素、酸化タンタル、酸化ケイ素にフッ素、炭素、若しくはホウ素を加えた化合物、又は、上記各材料を主成分とする材料であってもよい。
　低音速膜４が酸化ケイ素の場合、温度特性を改善することができる。タンタル酸リチウムの弾性定数は負の温度特性を有し、酸化ケイ素は正の温度特性を有する。したがって、弾性波装置１では、ＴＣＦの絶対値を小さくすることができる。
　低音速膜４の厚さは、上述の電極指ピッチＰ１で定まる弾性波の波長をλとすると、２．０λ以下であることが好ましい。例えば、弾性波の波長λが２μｍである場合、低音速膜４の厚さは、０．２λ（４００ｎｍ）である。低音速膜４の厚さを２．０λ以下とすることにより、膜応力を低減させることができ、その結果、弾性波装置１の製造時に支持基板２の元になるシリコンウェハの反りを低減させることができ、良品率の向上及び特性の安定化が可能となる。
　また、弾性波装置１では、例えば低音速膜４と圧電体層３との間に介在する密着層を備えてもよい。これにより、低音速膜４と圧電体層３との密着性を向上させることができる。密着層は、例えば、樹脂（エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等）、金属等からなる。また、弾性波装置１は、密着層に限らず、誘電体膜を、低音速膜４と圧電体層３との間、圧電体層３上、又は低音速膜４下のいずれかに備えてもよい。
　（２．４）高音速膜
　高音速膜５は、図２に示すように、支持基板２の厚さ方向（第１方向Ｄ１）において、支持基板２と低音速膜４との間に設けられている。図２の例では、高音速膜５は、支持基板２に設けられている。「高音速膜５が支持基板２に設けられている」とは、他の層を介さずに高音速膜５が支持基板２に直接的に設けられている場合と、他の層を介して高音速膜５が支持基板２に間接的に設けられている場合と、を含む。
　高音速膜５は、圧電体層３を伝搬する弾性波の音速よりも、高音速膜５を伝搬するバルク波の音速が高速となる膜である。高音速膜５の厚さは、例えば２００ｎｍ、３００ｎｍ、４００ｎｍ、６００ｎｍである。例えば、弾性波の波長λが２μｍである場合、高音速膜５の厚さは、０．３λ（６００ｎｍ）である。高音速膜５の厚さに関しては、弾性波を圧電体層３及び低音速膜４に閉じ込める機能を高音速膜５が有するため、高音速膜５の厚さは厚いほど望ましい。
　高音速膜５は、メインモードの弾性波のエネルギーが高音速膜５より下の構造に漏れることを抑制するように機能する。弾性波装置１では、高音速膜５の厚さが十分に厚い場合、メインモードの弾性波のエネルギーは圧電体層３及び低音速膜４の全体に分布し、高音速膜５の低音速膜４側の一部にも分布し、支持基板２には分布しないことになる。高音速膜５により弾性波を閉じ込めるメカニズムは非漏洩なＳＨ波であるラブ波型の表面波の場合と同様のメカニズムであり、例えば、文献「弾性表面波デバイスシミュレーション技術入門」、橋本研也、リアライズ社、ｐ．２６－２８に記載されている。上記メカニズムは、音響多層膜によるブラッグ反射器を用いて弾性波を閉じ込めるメカニズムとは異なる。
　高音速膜５の材料は、例えば、窒化ケイ素である。なお、高音速膜５の材料は、窒化ケイ素に限定されず、ダイヤモンドライクカーボン、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、シリコン、サファイア、圧電体（タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、又は水晶）、アルミナ、ジルコニア、コージライト、ムライト、ステアタイト、フォルステライト、マグネシア、及びダイヤモンドからなる群から選択される少なくとも１種の材料であってもよい。高音速膜５の材料は、上述したいずれかの材料を主成分とする材料、又は、上述したいずれかの材料を含む混合物を主成分とする材料であってもよい。
　（２．５）ＩＤＴ電極
　ＩＤＴ電極６は、図１及び図２に示すように、圧電体層３に設けられている。より詳細には、ＩＤＴ電極６は、支持基板２の厚さ方向（第１方向Ｄ１）において、圧電体層３の第１主面３１上に形成されている。
　ＩＤＴ電極６は、図１に示すように、２つの電極６１を有する。言い換えると、ＩＤＴ電極６は、２つのバスバー６２と、２組の電極指６３とを有する。より詳細には、ＩＤＴ電極６は、第１電極６１Ａと、第２電極６１Ｂとを有する。第１電極６１Ａ及び第２電極６１Ｂの各々は、導電性を有する。第１電極６１Ａ及び第２電極６１Ｂは、互いに離れており、互いに電気的に絶縁されている。
　第１電極６１Ａは、支持基板２の厚さ方向（第１方向Ｄ１）からの平面視で櫛形状である。第１電極６１Ａは、第１バスバー６２Ａと、複数の第１電極指６３Ａとを有する。第１バスバー６２Ａは、複数の第１電極指６３Ａを同じ電位（等電位）にするための導体部である。
　第２電極６１Ｂは、支持基板２の厚さ方向（第１方向Ｄ１）からの平面視で櫛形状である。第２電極６１Ｂは、第２バスバー６２Ｂと、複数の第２電極指６３Ｂとを有する。第２バスバー６２Ｂは、複数の第２電極指６３Ｂを同じ電位（等電位）にするための導体部である。ＩＤＴ電極６では、第３方向Ｄ３において、第１バスバー６２Ａと第２バスバー６２Ｂとが互いに対向する。
　複数の第１電極指６３Ａは、第１バスバー６２Ａに接続されており、第２バスバー６２Ｂ側に延びている。複数の第１電極指６３Ａは、第１バスバー６２Ａと一体に形成されており、第２バスバー６２Ｂとは離れている。
　複数の第２電極指６３Ｂは、第２バスバー６２Ｂに接続されており、第１バスバー６２Ａ側に延びている。複数の第２電極指６３Ｂは、第２バスバー６２Ｂと一体に形成されており、第１バスバー６２Ａとは離れている。
　ＩＤＴ電極６は、例えば、正規型のＩＤＴ電極である。以下、ＩＤＴ電極６について、より詳細に説明する。
　ＩＤＴ電極６の第１バスバー６２Ａ及び第２バスバー６２Ｂは、第２方向Ｄ２を長手方向とする長尺状である。ＩＤＴ電極６では、第１バスバー６２Ａと第２バスバー６２Ｂとは、第３方向Ｄ３において対向する。第２方向Ｄ２は、支持基板２の厚さ方向（第１方向Ｄ１）に直交する方向である。第３方向Ｄ３は、支持基板２の厚さ方向（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。
　複数の第１電極指６３Ａは、第１バスバー６２Ａに接続されており、第２バスバー６２Ｂに向かって延びている。ここにおいて、複数の第１電極指６３Ａは、第１バスバー６２Ａから第３方向Ｄ３に沿って延びている。複数の第１電極指６３Ａの先端と第２バスバー６２Ｂとは離れている。例えば、複数の第１電極指６３Ａは、互いの長さ及び交差幅Ｗ１が同じである。
　複数の第２電極指６３Ｂは、第２バスバー６２Ｂに接続されており、第１バスバー６２Ａに向かって延びている。ここにおいて、複数の第２電極指６３Ｂは、第２バスバー６２Ｂから第３方向Ｄ３に沿って延びている。複数の第２電極指６３Ｂの先端と第１バスバー６２Ａとは離れている。例えば、複数の第２電極指６３Ｂは、互いの長さ及び交差幅Ｗ１が同じである。図１の例では、複数の第２電極指６３Ｂの長さ及び交差幅Ｗ１は、複数の第１電極指６３Ａの長さ及び交差幅Ｗ１とそれぞれ同じである。
　ＩＤＴ電極６では、複数の第１電極指６３Ａと複数の第２電極指６３Ｂとが、第２方向Ｄ２において、１本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電極指６３Ａと第２電極指６３Ｂとは、距離Ｓ１で離れている。複数の第１電極指６３Ａと複数の第２電極指６３Ｂとを含む一群の電極指６３は、複数の第１電極指６３Ａと複数の第２電極指６３Ｂ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電極指６３Ａと複数の第２電極指６３Ｂ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電極指６３Ａと第２電極指６３Ｂとが１本ずつ離隔して並んでいる領域と、第１電極指６３Ａ又は第２電極指６３Ｂ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。
　複数の第１電極指６３Ａと複数の第２電極指６３Ｂとは、互いに間挿しあっている。ここで、「交差幅」とは、弾性波伝搬方向からみて、第１電極指６３Ａと第２電極指６３Ｂとが重なっている長さをいう。つまり、ＩＤＴ電極６は、複数の第１電極指６３Ａと複数の第２電極指６３Ｂとで規定される交差領域を有する。交差領域は、複数の第１電極指６３Ａの先端の包絡線と複数の第２電極指６３Ｂの先端の包絡線との間の領域である。ＩＤＴ電極６は、交差領域において、圧電体層３に弾性波を励振する。
　なお、ＩＤＴ電極６は、正規型のＩＤＴ電極であることに限らず、例えば、アポダイズ重み付けが施されているＩＤＴ電極であってもよいし、傾斜ＩＤＴ電極であってもよい。アポダイズ重み付けが施されているＩＤＴ電極では、弾性波の伝搬方向の一端部から中央に近づくにつれて交差幅が大きくなり、弾性波の伝搬方向の中央から他端部に近づくにつれて交差幅が小さくなる。
　ＩＤＴ電極６の電極指ピッチＰ１は、図１に示すように、複数の第１電極指６３Ａのうち隣り合う２つの第１電極指６３Ａの中心線間の距離、又は、複数の第２電極指６３Ｂのうち隣り合う２つの第２電極指６３Ｂの中心線間の距離で定義される。隣り合う２つの第２電極指６３Ｂの中心線間の距離は、隣り合う２つの第１電極指６３Ａの中心線間の距離と同じである。
　実施形態に係る弾性波装置１のＩＤＴ電極６では、第１電極指６３Ａと第２電極指６３Ｂとの対数は、一例として１００である。つまり、ＩＤＴ電極６は、一例として、１００本の第１電極指６３Ａと、１００本の第２電極指６３Ｂとを有する。
　ＩＤＴ電極６の材料は、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、若しくはタングステン（Ｗ）、又はこれらの金属のいずれかを主体とする合金等の適宜の金属材料である。また、ＩＤＴ電極６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もよい。
　（２．６）反射器
　２つの反射器７は、図１に示すように、圧電体層３に設けられている。より詳細には、２つの反射器７は、支持基板２の厚さ方向（第１方向Ｄ１）において、圧電体層３の第１主面３１上に形成されている。２つの反射器７の各々は、導電性を有する。
　２つの反射器７は、弾性波装置１の弾性波の伝搬方向に沿った方向（第２方向Ｄ２）においてＩＤＴ電極６の一方側及び他方側のそれぞれに１つずつ位置している。言い換えると、第２方向Ｄ２において、ＩＤＴ電極６は、２つの反射器７の間に位置している。各反射器７は、例えば、短絡グレーティングである。各反射器７は、弾性波を反射する。
　２つの反射器７の各々は、複数の電極指７１を有し、複数の電極指７１の一端同士が短絡されており、他端同士が短絡されている。２つの反射器７の各々では、電極指の数は、一例として２０である。
　各反射器７の材料は、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、若しくはタングステン（Ｗ）、又はこれらの金属のいずれかを主体とする合金等の適宜の金属材料である。また、各反射器７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もよい。
　弾性波装置１では、各反射器７とＩＤＴ電極６とが同じ材料で同じ厚さに設定されている場合、弾性波装置１の製造時に各反射器７とＩＤＴ電極６とを同じ工程で形成することができる。
　なお、実施形態に係る弾性波装置１では、各反射器７が短絡グレーティングであるが、各反射器７は、短絡グレーディングであることに限らず、例えば、開放グレーティング、正負反射型グレーティング、又は、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であってもよい。
　（２．７）配線部
　配線部８は、図１に示すように、圧電体層３に設けられている。より詳細には、配線部８は、支持基板２の厚さ方向（第１方向Ｄ１）において、圧電体層３の第１主面３１上に形成されている。配線部８は、導電性を有する。
　配線部８は、第１配線部８１と、第２配線部８２とを含む。第１配線部８１は、ＩＤＴ電極６の第１バスバー６２Ａに接続されている。第２配線部８２は、ＩＤＴ電極６の第２バスバー６２Ｂに接続されている。第１配線部８１と第２配線部８２とは、互いに離れており、互いに電気的に絶縁されている。
　第１配線部８１は、第１バスバー６２Ａから複数の第１電極指６３Ａ側とは反対側へ延びている。第１配線部８１は、支持基板２の厚さ方向（第１方向Ｄ１）において第１バスバー６２Ａと一部重複するように形成されていてもよいし、第１バスバー６２Ａと同じ材料かつ同じ厚さで第１バスバー６２Ａと一体に形成されていてもよい。
　第２配線部８２は、第２バスバー６２Ｂから複数の第２電極指６３Ｂ側とは反対側へ延びている。第２配線部８２は、支持基板２の厚さ方向（第１方向Ｄ１）において第２バスバー６２Ｂと一部重複するように形成されていてもよいし、第２バスバー６２Ｂと同じ材料かつ同じ厚さで第２バスバー６２Ｂと一体に形成されていてもよい。
　配線部８の材料は、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、若しくはタングステン（Ｗ）、又はこれらの金属のいずれかを主体とする合金等の適宜の金属材料である。また、配線部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もよい。
　（２．８）保護膜
　図示しない保護膜は、圧電体層３上に形成されている。保護膜は、圧電体層３の第１主面３１上のＩＤＴ電極６、各反射器７及び配線部８と、圧電体層３の第１主面３１の一部と、を覆っている。
　保護膜の材料は、例えば酸化ケイ素である。なお、保護層の材料は、酸化ケイ素であることに限らず、例えば窒化ケイ素であってもよい。保護膜は、単層構造に限らず、例えば、２層以上の多層構造であってもよい。
　（３）弾性波装置の特性
　以下、実施形態に係る弾性波装置１の特性について、比較例の弾性波装置と比較しながら、図面を参照して説明する。
　まず、比較例の弾性波装置について説明する。圧電体層が圧電基板である場合、図８の特性Ａ２に示すように、高次モードは発生しない。一方、圧電体層が圧電基板よりも薄く、支持基板と圧電体層との積層構造の場合、図８の特性Ａ１に示すように、高次モードが発生する。高次モードとは、上述したように、圧電体層３を伝搬する弾性波のメインモードよりも高周波数側に発生するスプリアスモードのことである。
　支持基板と圧電体層との積層構造の場合、図９に示すように、圧電体層の厚さが１０λより大きい範囲では、高次モードが小さい。圧電体層の厚さが１０λ以下の範囲において、高次モードが発生する。圧電体層の厚さが５λ以下になると、高次モードが大きくなる。圧電体層の厚さが１λ以下では、位相が９０°に近づき、弾性波装置の特性が大幅に劣化する。
　そこで、圧電体層が１０λ以下である場合であっても、高次モードを小さくするために、実施形態に係る弾性波装置１では、複数の電極指６３の交差幅Ｗ１は、５λ以下とされている。交差幅Ｗ１が５λ以下である場合、図３に示すように、高次モードの位相特性を向上させることができる。図３は、交差幅Ｗ１に対する高次モードの位相特性を示すグラフである。交差幅Ｗ１が５λ以下の範囲において、交差幅Ｗ１が小さくなるにつれて、高次モードが小さくなっている。
　なお、図３の特性を得る弾性波装置１の条件は以下のとおりである。ＩＤＴ電極６の厚さが０．０５λ、圧電体層３の厚さが０．２λ、低音速膜４の厚さが０．２λ、高音速膜５の厚さが０．３λである。ＩＤＴ電極６の材料がアルミニウム、圧電体層３の材料がタンタル酸リチウム、低音速膜４の材料が酸化シリコン、高音速膜５の材料が窒化シリコン、支持基板２の材料がシリコンである。
　ところで、複数の電極指６３の交差幅Ｗ１は２λ以下であることが好ましい。交差幅Ｗ１が２λ以下である場合、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、横モードによるスプリアスを小さくすることができる。つまり、横モードを抑制することができる。図５Ａは、交差幅Ｗ１が２λである場合のインピーダンスを示す。図５Ｂは、交差幅Ｗ１が１λである場合のインピーダンスを示す。
　一方、交差幅Ｗ１が２λより大きい場合、図４Ａ～図４Ｃに示すように、反共振周波数と共振周波数との間の周波数帯に横モードに起因するピークが発生する。また、交差幅Ｗ１が５λより大きい場合も、図１０に示すように、反共振周波数と共振周波数との間の周波数帯に横モードに起因するピークが発生する。
　（４）効果
　実施形態に係る弾性波装置１では、ＩＤＴ電極６の複数の電極指６３の交差幅Ｗ１が５λ以下である。これにより、弾性波装置１がフィルタに用いられる場合に、フィルタの通過帯域の高周波側の帯域に発生する高次モードのスプリアスを低減させることができる。特性を得るために用いられる励振モードよりも高周波側の帯域に発生する、高次モードのスプリアスを低減させることができる。
　実施形態に係る弾性波装置１では、ＩＤＴ電極６の複数の電極指６３の交差幅Ｗ１が２λ以下である。これにより、横モードを抑制することができる。
　実施形態に係る弾性波装置１では、支持基板２の厚さ方向（第１方向Ｄ１）において、支持基板２と圧電体層３との間に低音速膜４が設けられている。これにより、弾性波装置１のＱ値を向上させることができる。
　実施形態に係る弾性波装置１では、支持基板２の厚さ方向（第１方向Ｄ１）において、支持基板２と低音速膜４との間に高音速膜５が設けられている。これにより、弾性波装置１のＱ値を更に向上させることができる。
　（５）変形例
　以下、実施形態の変形例について説明する。
　実施形態の変形例１として、図６に示すように、弾性波装置１ａは、高音速膜５を備えなくてもよい。一方、弾性波装置１ａは、実施形態に係る弾性波装置１と同様、支持基板２と、圧電体層３と、低音速膜４と、ＩＤＴ電極６とを備える。
　変形例１に係る弾性波装置１ａでは、支持基板２が高音速支持基板である。これにより、弾性波装置１のＱ値を更に向上させることができる。
　実施形態の変形例２として、図７に示すように、弾性波装置１ｂでは、圧電体層３は、支持基板２に直接設けられていてもよい。つまり、弾性波装置１ｂは、低音速膜４及び高音速膜５を備えなくてもよい。一方、弾性波装置１ｂは、実施形態に係る弾性波装置１と同様、支持基板２と、圧電体層３と、ＩＤＴ電極６とを備える。
　上記の変形例１に係る弾性波装置１ａ及び変形例２に係る弾性波装置１ｂにおいても、実施形態に係る弾性波装置１と同様の効果を奏する。
　なお、弾性波装置１は、高音速膜５、低音速膜４及び圧電体層３以外の他の膜として密着層、誘電体膜等を備えてもよい。
　なお、弾性波装置１は、配線部８の第１配線部８１を介して第１バスバー６２Ａに接続された第１端子と、配線部８の第２配線部８２を介して第２バスバー６２Ｂに接続された第２端子とを更に備えてもよい。また、弾性波装置１は、２つの反射器７の各々に１つずつ接続された２つの第３配線部を更に備えてもよい。この場合、２つの反射器７の各々は、少なくとも第３配線部を介して第３端子と接続されていてもよい。第１端子と第２端子と第３端子とを含む複数の外部接続端子は、弾性波装置１において、回路基板、パッケージ用の実装基板（サブマウント基板）等と電気的に接続するための電極である。また、弾性波装置１は、ＩＤＴ電極６には電気的に接続されていない複数のダミー端子を更に備えてもよい。複数のダミー端子は、回路基板、実装基板等に対する弾性波装置１の平行度を高めるための端子であり、電気的接続を目的とした端子とは異なる。つまり、ダミー端子は、弾性波装置１が回路基板、実装基板等に対して傾いて実装されるのを抑制するための端子であり、外部接続端子の数及び配置、弾性波装置１の外周形状等によっては必ずしも設ける必要はない。
　第１端子は、例えば、第１配線部８１と同じ材料かつ同じ厚さで第１配線部８１と一体に形成されている。第２端子は、例えば、第２配線部８２と同じ材料かつ同じ厚さで第２配線部８２と一体に形成されている。第３端子は、例えば、第３配線部と同じ材料かつ同じ厚さで第３配線部と一体に形成されている。第３配線部は、例えば、第１配線部８１及び第２配線部８２と同じ材料かつ同じ厚さで形成されている。
　以上説明した実施形態及び変形例は、本発明の様々な実施形態及び変形例の一部に過ぎない。また、実施形態及び変形例は、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。
　（態様）
　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）は、支持基板（２）と、圧電体層（３）と、ＩＤＴ電極（６）とを備える。圧電体層（３）は、支持基板（２）の厚さ方向（第１方向Ｄ１）において、支持基板（２）に設けられている。ＩＤＴ電極（６）は、圧電体層（３）上に設けられている。ＩＤＴ電極（６）は、複数の電極指（６３）を有する。複数の電極指（６３）の交差幅（Ｗ１）は、５λ以下である。
　第１の態様に係る弾性波装置（１）では、ＩＤＴ電極（６）の複数の電極指（６３）の交差幅（Ｗ１）が５λ以下である。これにより、弾性波装置（１）がフィルタに用いられる場合に、フィルタの通過帯域の高周波側の帯域に発生する高次モードのスプリアスを低減させることができる。特性を得るために用いられる励振モードよりも高周波側の帯域に発生する、高次モードのスプリアスを低減させることができる。
　第２の態様に係る弾性波装置（１；１ａ；１ｂ）では、第１の態様において、複数の電極指（６３）の交差幅（Ｗ１）は、２λ以下である。
　第２の態様に係る弾性波装置（１；１ａ；１ｂ）では、ＩＤＴ電極（６）の複数の電極指（６３）の交差幅（Ｗ１）が２λ以下である。これにより、横モードを抑制することができる。
　第３の態様に係る弾性波装置（１；１ａ）は、第１又は２の態様において、低音速膜（４）を更に備える。低音速膜（４）では、圧電体層（３）を伝搬するバルク波の音速よりも、低音速膜（４）を伝搬するバルク波の音速が低速である。低音速膜（４）は、支持基板（２）の厚さ方向（第１方向Ｄ１）において、支持基板（２）と圧電体層（３）との間に設けられている。
　第３の態様に係る弾性波装置（１；１ａ）によれば、弾性波装置（１；１ａ）のＱ値を向上させることができる。
　第４の態様に係る弾性波装置（１）は、第３の態様において、高音速膜（５）を更に備える。高音速膜（５）では、圧電体層（３）を伝搬する弾性波の音速よりも、高音速膜（５）を伝搬するバルク波の音速が高速である。高音速膜（５）は、支持基板（２）の厚さ方向（第１方向Ｄ１）において、支持基板（２）と低音速膜（４）との間に設けられている。
　第４の態様に係る弾性波装置（１）によれば、弾性波装置（１）のＱ値を更に向上させることができる。
　第５の態様に係る弾性波装置（１ａ）では、第３の態様において、支持基板（２）は、高音速支持基板である。高音速支持基板では、圧電体層（３）を伝搬する弾性波の音速よりも、高音速支持基板を伝搬するバルク波の音速が高速である。
　第５の態様に係る弾性波装置（１ａ）によれば、弾性波装置（１ａ）のＱ値を更に向上させることができる。
　第６の態様に係る弾性波装置（１；１ａ；１ｂ）では、第１～５の態様のいずれか１つにおいて、圧電体層（３）は、タンタル酸リチウムである。
　１，１ａ，１ｂ　弾性波装置
　２　支持基板
　２１　第１主面
　２２　第２主面
　３　圧電体層
　３１　第１主面
　３２　第２主面
　４　低音速膜
　５　高音速膜
　６　ＩＤＴ電極
　６１　電極
　６１Ａ　第１電極
　６１Ｂ　第２電極
　６２　バスバー
　６２Ａ　第１バスバー
　６２Ｂ　第２バスバー
　６３　電極指
　６３Ａ　第１電極指
　６３Ｂ　第２電極指
　７　反射器
　７１　電極指
　８　配線部
　８１　第１配線部
　８２　第２配線部
　Ｐ１　電極指ピッチ
　Ｗ１　交差幅
　Ａ１，Ａ２　特性
　Ｄ１　第１方向（厚さ方向）
　Ｄ２　第２方向
　Ｄ３　第３方向

Claims (6)

  1. 　支持基板と、
    　前記支持基板の厚さ方向において前記支持基板に設けられている圧電体層と、
    　前記圧電体層上に設けられており、複数の電極指を有するＩＤＴ電極と、を備え、
    　前記複数の電極指の交差幅は、５λ以下である、
    　弾性波装置。
  2. 　前記複数の電極指の前記交差幅は、２λ以下である、
    　請求項１に記載の弾性波装置。
  3. 　前記圧電体層を伝搬するバルク波の音速よりも伝搬するバルク波の音速が低速である低音速膜を更に備え、
    　前記低音速膜は、前記支持基板の前記厚さ方向において、前記支持基板と前記圧電体層との間に設けられている、
    　請求項１又は２に記載の弾性波装置。
  4. 　前記圧電体層を伝搬する弾性波の音速よりも伝搬するバルク波の音速が高速である高音速膜を更に備え、
    　前記高音速膜は、前記支持基板の前記厚さ方向において、前記支持基板と前記低音速膜との間に設けられている、
    　請求項３に記載の弾性波装置。
  5. 　前記支持基板は、前記圧電体層を伝搬する弾性波の音速よりも伝搬するバルク波の音速が高速である高音速支持基板である、
    　請求項３に記載の弾性波装置。
  6. 　前記圧電体層は、タンタル酸リチウムである、
    　請求項１～５のいずれか１項に記載の弾性波装置。
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