WO2022071488A1 - 弾性波装置 - Google Patents

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WO2022071488A1
WO2022071488A1 PCT/JP2021/036135 JP2021036135W WO2022071488A1 WO 2022071488 A1 WO2022071488 A1 WO 2022071488A1 JP 2021036135 W JP2021036135 W JP 2021036135W WO 2022071488 A1 WO2022071488 A1 WO 2022071488A1
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WO
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elastic wave
wave device
electrode
film
piezoelectric layer
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Application number
PCT/JP2021/036135
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English (en)
French (fr)
Inventor
翔 永友
和則 井上
峰文 大内
Original Assignee
株式会社村田製作所
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02—Details
    • H03H9/125—Driving means, e.g. electrodes, coils
    • H03H9/145—Driving means, e.g. electrodes, coils for networks using surface acoustic waves
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/25—Constructional features of resonators using surface acoustic waves

Definitions

  • the present invention relates to an elastic wave device.
  • spurious can be suppressed by adjusting the width and thickness of the electrodes, the distance between the centers of adjacent electrodes, and the like.
  • trying to satisfy the conditions for suppressing spurious may impair the degree of freedom in design.
  • An object of the present invention is to provide an elastic wave device capable of increasing the degree of freedom in design capable of suppressing spurious.
  • the elastic wave device has a first main surface and a second main surface facing each other, and has a piezoelectric layer made of lithium niobate or lithium tantalate, and the first main surface of the piezoelectric layer.
  • An IDT electrode provided on the surface and having a plurality of electrode fingers, and a mass addition film provided on the second main surface of the piezoelectric layer and having a plurality of periodically arranged protrusions.
  • a first concave portion is formed on a first main surface facing each other and a first main surface of a support substrate having a second main surface.
  • the sacrificial layer removing step of removing the sacrificial layer through the through hole is provided, the thickness of the piezoelectric layer is d, and the distance between the centers of adjacent electrode fingers among the plurality of electrode fingers is p, d.
  • an elastic wave device capable of increasing the degree of freedom in design capable of suppressing spurious.
  • FIG. 1 is a front sectional view of an elastic wave device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view of the elastic wave device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a bottom view showing a mass-added film on the piezoelectric layer according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the thickness ratio te / d, the duty ratio, and the maximum electromechanical coupling coefficient sp_kt2Max in the spurious mode in the elastic wave device of the comparative example.
  • FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the thickness ratio te / d, the duty ratio, and the maximum electromechanical coupling coefficient sp_kt2Max in the spurious mode in the elastic wave device of the comparative example.
  • FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the thickness ratio te / d, the duty ratio, and the maximum electromechanical coupling coefficient sp_kt2Max in the spurious mode in the elastic wave device according to the first embodiment.
  • 6 (a) to 6 (d) show a first recess forming step, a sacrificial layer forming step, a second recess forming step, and a mass addition film in an example of the method for manufacturing an elastic wave device according to the first embodiment. It is a schematic front sectional view for demonstrating the formation process.
  • FIG. 7 (a) to 7 (d) show a piezoelectric substrate bonding step, a piezoelectric layer forming step, a through hole forming step, an electrode forming step, and sacrifice in an example of the method for manufacturing an elastic wave device according to the first embodiment.
  • FIG. 8 is a front sectional view of an elastic wave device according to a first modification of the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a front sectional view of an elastic wave device according to a second modification of the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a schematic front sectional view showing the vicinity of a pair of electrode fingers in the third modification of the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a schematic front sectional view showing the vicinity of a pair of electrode fingers in the fourth modification of the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a schematic front sectional view showing the vicinity of a pair of electrode fingers in the fifth modification of the first embodiment of the present invention.
  • 13 (a) and 13 (b) are adjacent to each other for explaining a protective film forming step in an example of a method for manufacturing an elastic wave device according to a fifth modification of the first embodiment of the present invention. It is a schematic front sectional view which shows the vicinity of two matching 2nd recesses.
  • FIG. 14 is a front sectional view of the elastic wave device according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 (a) to 15 (e) show a mass addition film forming step, a sacrificial layer forming step, a bonding layer forming step, and a supporting substrate bonding step in an example of the method for manufacturing an elastic wave device according to a second embodiment.
  • FIG. 17 is a front sectional view of an elastic wave device according to a modified example of the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 (a) and 18 (b) are two adjacent pieces for explaining a protective film forming step in an example of a method for manufacturing an elastic wave device according to a modified example of the second embodiment of the present invention. It is a schematic front sectional view which shows the vicinity of the mass addition film of.
  • FIG. 19 is a front sectional view of an elastic wave device according to a third embodiment of the present invention.
  • 20 (a) and 20 (b) are schematic front sectional views for explaining an acoustic multilayer film forming step in an example of the method for manufacturing an elastic wave device according to a third embodiment of the present invention. be.
  • FIG. 21 is a front sectional view of the elastic wave device according to the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 22 is a bottom view showing a mass-added film on the piezoelectric layer according to the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 23 is a bottom view showing a mass-added film on the piezoelectric layer according to the fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 24 is a diagram showing the relationship between duty_e, duty_m and the maximum electromechanical coupling coefficient sp_kt2Max in spurious mode when both the IDT electrode and the mass addition film are made of Al.
  • FIG. 25 is a diagram showing the relationship between duty_e, duty_m and the maximum electromechanical coupling coefficient sp_kt2Max in spurious mode when the IDT electrode is made of Al and the mass addition film is made of SiO 2 .
  • FIG. 24 is a diagram showing the relationship between duty_e, duty_m and the maximum electromechanical coupling coefficient sp_kt2Max in spurious mode when the IDT electrode is made of Al and the mass addition film is made of SiO 2 .
  • FIG. 26 (a) is a schematic perspective view showing the appearance of an elastic wave device using a bulk wave in a thickness slip mode
  • FIG. 26 (b) is a plan view showing an electrode structure on a piezoelectric layer
  • FIG. 27 is a cross-sectional view of a portion along the line AA in FIG. 26 (a).
  • FIG. 28 (a) is a schematic front sectional view for explaining a Lamb wave propagating in the piezoelectric film of the elastic wave device
  • FIG. 28 (b) is a thickness slip propagating in the piezoelectric film in the elastic wave device.
  • It is a schematic front sectional view for explaining the bulk wave of a mode.
  • FIG. 29 is a diagram showing the amplitude direction of the bulk wave in the thickness slip mode.
  • FIG. 30 is a diagram showing resonance characteristics of an elastic wave device using a bulk wave in a thickness slip mode.
  • FIG. 31 is a diagram showing the relationship between d / 2p and the specific band as a resonator when the distance between the centers of adjacent electrodes is p and the thickness of the piezoelectric layer is d.
  • FIG. 32 is a plan view of an elastic wave device that utilizes a bulk wave in a thickness slip mode.
  • FIG. 33 is a diagram showing a map of the specific band with respect to Euler angles (0 °, ⁇ , ⁇ ) of LiNbO 3 when d / p is brought as close to 0 as possible.
  • FIG. 34 is a diagram showing the relationship between d / 2p and the metallization ratio MR.
  • FIG. 1 is a front sectional view of an elastic wave device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view of the elastic wave device according to the first embodiment. Note that FIG. 1 is a cross-sectional view taken along the line I-I in FIG.
  • the elastic wave device 10 has a piezoelectric substrate 12 and an IDT electrode 11.
  • the piezoelectric substrate 12 has a support substrate 14 as a support member and a piezoelectric layer 16.
  • a piezoelectric layer 16 is provided on the support substrate 14.
  • the support substrate 14 has a first main surface 14a and a second main surface 14b.
  • the first main surface 14a and the second main surface 14b face each other.
  • the first main surface 14a is provided with a recess 14c.
  • the recess 14c is the first recess in the present invention.
  • the support substrate 14 has a support portion 14d.
  • the support portion 14d is a portion that surrounds the recess 14c and supports the piezoelectric layer 16.
  • the piezoelectric layer 16 is provided on the support portion 14d so as to close the recess 14c.
  • the recess 14c is a hollow portion in the support member. The cavity is surrounded by the support substrate 14 and the piezoelectric layer 16.
  • the piezoelectric layer 16 has a first main surface 16a and a second main surface 16b.
  • the first main surface 16a and the second main surface 16b face each other.
  • the second main surface 16b is the main surface on the support substrate 14 side.
  • the piezoelectric layer 16 is made of lithium niobate such as LiNbO 3 or lithium tantalate such as LiTaO 3 .
  • the fact that a certain member is made of a certain material includes the case where a trace amount of impurities is contained so as not to deteriorate the electrical characteristics of the elastic wave device.
  • the IDT electrode 11 is provided on the first main surface 16a of the piezoelectric layer 16.
  • the IDT electrode 11 has a first bus bar 22 and a second bus bar 23, and a plurality of first electrode fingers 24 and a plurality of second electrode fingers 25.
  • the first bus bar 22 and the second bus bar 23 face each other.
  • the first electrode finger 24 is the first electrode in the present invention.
  • the plurality of first electrode fingers 24 are periodically arranged. One end of each of the plurality of first electrode fingers 24 is connected to the first bus bar 22.
  • the second electrode finger 25 is the second electrode in the present invention.
  • the plurality of second electrode fingers 25 are periodically arranged. One end of each of the plurality of second electrode fingers 25 is connected to the second bus bar 23.
  • the plurality of first electrode fingers 24 and the plurality of second electrode fingers 25 are interleaved with each other.
  • a wiring electrode is also provided on the first main surface 16a. The wiring electrode is electrically connected to the IDT electrode 11.
  • the direction in which the adjacent first electrode finger 24 and the second electrode finger 25 face each other is defined as the electrode finger facing direction.
  • the electrode finger facing direction is orthogonal to the direction in which the plurality of first electrode fingers 24 and the plurality of second electrode fingers 25 extend.
  • the first electrode finger 24 and the second electrode finger 25 may be simply referred to as an electrode finger.
  • the region where adjacent electrode fingers overlap each other when viewed from the electrode finger facing direction is the crossing region D.
  • the crossover region D is a region of the IDT electrode 11 including the electrode finger at one end to the electrode finger at the other end in the direction facing the electrode finger. More specifically, the crossover region D extends from the outer edge of the electrode finger at one end in the direction facing the electrode finger to the outer edge of the electrode finger at the other end in the direction facing the electrode finger. including.
  • the elastic wave device 10 has a plurality of excitation regions C.
  • the excitation region C is also a region where adjacent electrode fingers overlap each other when viewed from the electrode finger facing direction.
  • Each excitation region C is a region between a pair of electrode fingers. More specifically, the excitation region C is a region from the center of one electrode finger in the direction facing the electrode finger to the center of the other electrode finger in the direction facing the electrode finger. Therefore, the crossover region D includes a plurality of excitation regions C.
  • the entire crossing region D of the IDT electrode 11 overlaps with the recess 14c of the support substrate 14.
  • at least a part of the IDT electrode 11 may overlap with the recess 14c.
  • planar view refers to the direction seen from above in FIG.
  • bottom view refers to the direction seen from below in FIG.
  • the elastic wave is excited by applying an AC voltage to the IDT electrode 11.
  • the elastic wave device 10 is configured to be able to use bulk waves in a thickness slip mode, such as a thickness slip primary mode.
  • the bulk wave in the thickness slip mode is excited in each excitation region C.
  • d / p is 0.5 or less. This preferably excites the bulk wave in the thickness slip mode.
  • a plurality of mass-adding films 15 are provided on the second main surface 16b of the piezoelectric layer 16.
  • the plurality of mass-added films 15 are arranged in the recesses 14c of the support substrate 14.
  • each mass addition film 15 is configured as a convex portion.
  • the plurality of mass addition films 15 are periodically provided.
  • Each mass addition film 15 overlaps with each electrode finger in a plan view. More specifically, the entire mass-added film 15 overlaps with each electrode finger in a plan view. However, it is sufficient that at least a part of the mass addition film 15 overlaps with the electrode finger in a plan view.
  • the period in which a plurality of convex portions are provided means the distance between the centers of adjacent convex portions.
  • the period in which a plurality of electrode fingers are provided means the distance between the centers of the first electrode finger 24 and the second electrode finger 25 that are adjacent to each other.
  • FIG. 3 is a bottom view showing the mass addition film on the piezoelectric layer in the first embodiment.
  • the mass-added film 15 is shown with hatching. The same applies to other bottom views.
  • the plurality of mass-adding films 15 are arranged within a range overlapping the crossover region D in a plan view.
  • the plurality of mass-added films 15 may reach outside the above range.
  • the mass addition film 15 is made of silicon oxide. More specifically, the mass addition film is made of SiO 2 .
  • the material of the mass addition film 15 is not limited to the above, and for example, silicon nitride such as SiN or tantalum pentoxide such as Ta 2 O 5 can be used.
  • a metal such as the material of the mass addition film 15, a metal such as Al or Cu can be used.
  • the feature of this embodiment is that it has the following configuration. 1) A plurality of mass-added films 15 configured as convex portions are periodically arranged on the second main surface 16b of the piezoelectric layer 16. 2) In a plan view, at least a part of the mass addition film 15 as a convex portion overlaps with at least a part of the electrode finger. As a result, the degree of freedom in design that can suppress spurious can be increased. The details are shown below by comparing the present embodiment and comparative examples.
  • the comparative example is different from the present embodiment in that the mass addition film 15 is not provided on the second main surface 16b of the piezoelectric layer 16.
  • the maximum electromechanical coupling coefficient of the spurious mode was obtained every time the thickness ratio of the electrode finger, the thickness ratio of the piezoelectric layer, and the duty ratio were changed.
  • the thickness of the electrode finger is te
  • the thickness of the piezoelectric layer is d
  • the ratio of the thickness te of the electrode finger and the thickness d of the piezoelectric layer is the thickness ratio te / d
  • the maximum electromechanical coupling coefficient in spurious mode is sp_kt2Max.
  • FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the thickness ratio te / d, the duty ratio, and the maximum electromechanical coupling coefficient sp_kt2Max in the spurious mode in the elastic wave device of the comparative example.
  • FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the thickness ratio te / d, the duty ratio, and the maximum electromechanical coupling coefficient sp_kt2Max in the spurious mode in the elastic wave device according to the first embodiment.
  • the duty ratio is expressed as duty.
  • the maximum electromechanical coupling coefficient sp_kt2Max in the spurious mode can be suppressed to less than 0.3% under certain conditions.
  • the conditions under which the spurious mode can be suppressed are limited, and the degree of freedom in design is low.
  • the range of conditions under which the spurious mode can be suppressed is wide.
  • the maximum electromechanical coupling coefficient sp_kt2Max in the spurious mode is limited to the duty ratio near 0.18 to 0.23 or 0.27. Is less than 0.3.
  • the duty ratio ranges from 0.17 to 0.33, which is the maximum electricity in the spurious mode.
  • the mechanical coupling coefficient sp_kt2Max is less than 0.3.
  • the degree of freedom in design capable of suppressing spurious can be increased.
  • the following is an example of the manufacturing method of the first embodiment.
  • 6 (a) to 6 (d) show a first recess forming step, a sacrificial layer forming step, a second recess forming step, and a mass addition film in an example of the method for manufacturing an elastic wave device according to the first embodiment. It is a schematic front sectional view for demonstrating the formation process. 7 (a) to 7 (d) show a piezoelectric substrate bonding step, a piezoelectric layer forming step, a through hole forming step, an electrode forming step, and sacrifice in an example of the method for manufacturing an elastic wave device according to the first embodiment. It is a schematic front sectional view for demonstrating a layer removal process.
  • a recess 14c as a first recess is formed on the first main surface 14a of the support substrate 14.
  • the recess 14c can be formed by, for example, a RIE (Reactive Ion Etching) method.
  • the sacrificial layer 27 is formed in the recess 14c.
  • a plurality of recesses 28 are formed in the sacrificial layer 27 by, for example, etching.
  • the recess 28 is the second recess in the present invention.
  • a plurality of recesses 28 are periodically arranged in the sacrificial layer 27.
  • a mass addition film 15 is provided in each recess 28.
  • the mass addition film 15 can be provided by, for example, a sputtering method or a vacuum vapor deposition method.
  • the piezoelectric substrate 26 is joined to the first main surface 14a of the support substrate 14.
  • a bonding layer may be provided between the first main surface 14a of the support substrate 14 and the piezoelectric substrate 26.
  • the support substrate 14 and the piezoelectric substrate 26 may be directly bonded.
  • the thickness of the piezoelectric substrate 26 is adjusted. More specifically, the thickness of the piezoelectric substrate 26 is reduced by grinding or polishing the main surface side of the piezoelectric substrate 26 that is not joined to the support substrate 14.
  • a grind, a CMP (Chemical Mechanical Polishing) method, an ion slicing method, or the like can be used.
  • the piezoelectric layer 16 is obtained.
  • the piezoelectric layer 16 is provided with a through hole 16c so as to reach the sacrificial layer 27.
  • the through hole 16c can be formed by, for example, the RIE method.
  • the IDT electrode 11 and the wiring electrode 29 are provided on the first main surface 16a of the piezoelectric layer 16.
  • the IDT electrode 11 is formed so that at least a part of the mass addition film 15 and at least a part of the electrode finger overlap each other in a plan view.
  • the IDT electrode 11 is formed so that d / p is 0.5 or less.
  • the IDT electrode 11 and the wiring electrode 29 can be provided by, for example, a sputtering method or a vacuum vapor deposition method.
  • the sacrificial layer 27 is removed through the through hole 16c. More specifically, the sacrificial layer 27 in the recess 14c of the support substrate 14 is removed by flowing the etching solution through the through hole 16c. This forms a cavity. From the above, the elastic wave device 10 is obtained.
  • each of the plurality of mass-added films 15 is a convex portion in the present invention.
  • the period in which the convex portion is provided is the same as the period in which the plurality of electrode fingers of the IDT electrode 11 are provided. Therefore, in a plan view, all the convex portions overlap with all the electrode fingers. As a result, the degree of freedom in design that can suppress spurious can be increased more reliably.
  • the configuration of the mass addition film 15 is not limited to the above.
  • the first to fourth modifications of the first embodiment in which only the configuration of the mass-added film 15 is different from the first embodiment, will be shown. Also in the first to fourth modifications, the degree of freedom of design capable of suppressing spurious can be increased as in the first embodiment.
  • the convex portion formed by the mass addition film 15 does not overlap with some of the electrode fingers in a plan view. More specifically, in this modification, the period in which the convex portion is provided is twice the period in which the plurality of electrode fingers of the IDT electrode 11 are provided. As described above, for example, when n is a natural number, the period in which the convex portion is provided may be n times the period in which the plurality of electrode fingers are provided. In other words, the distance between the centers of the adjacent convex portions may be n times the distance between the centers of the adjacent electrode fingers. Alternatively, the period in which the convex portion is provided may be 1 / n times the period in which the plurality of electrode fingers are provided.
  • one convex portion composed of the mass addition film 15 overlaps with a plurality of electrode fingers in a plan view. More specifically, in this modification, one convex portion overlaps with two electrode fingers in a plan view. Also in this modification, as in the first modification, the period in which the convex portion is provided is twice the period in which the plurality of electrode fingers of the IDT electrode 11 are provided. However, as in the first embodiment, it is preferable that the period in which the convex portion is provided is the same as the period in which the plurality of electrode fingers are provided.
  • the mass addition film 35 is provided on the entire surface of the second main surface 16b of the piezoelectric layer 16.
  • the mass addition film 35 has a plurality of convex portions 35a. Each convex portion 35a overlaps with each electrode finger in a plan view.
  • the side surface of the mass-adding film 15 configured as a convex portion extends perpendicularly to the bottom surface of the mass-adding film 15.
  • the bottom surface of the convex portion is a surface on the piezoelectric layer 16 side among the surfaces facing each other in the thickness direction.
  • the side surface of the convex portion is a surface connected to a surface facing each other in the thickness direction.
  • the angle formed by the side surface and the bottom surface of the convex portion 35a is an acute angle.
  • the angle formed by the side surface and the bottom surface of the convex portion 35a may be 90 ° or an obtuse angle.
  • the angle formed by the side surface and the bottom surface may be an acute angle or an obtuse angle.
  • the mass addition film 35 is provided on the entire surface of the second main surface 16b of the piezoelectric layer 16.
  • the mass addition film 35 may be provided on a part of the second main surface 16b.
  • the mass addition film 35 is provided so as to cover the portion overlapping the crossover region D in a plan view.
  • the intermediate film 34 is provided between the mass addition film 15 and the second main surface 16b of the piezoelectric layer 16.
  • the material of the interlayer film 34 is different from the material of the mass addition film 15.
  • a dielectric such as silicon oxide, silicon nitride, or tantalum oxide can be used.
  • a metal may be used as the material of the interlayer film 34.
  • FIG. 12 is a schematic front sectional view showing the vicinity of a pair of electrode fingers in the fifth modification of the first embodiment.
  • a protective film 33 is provided on the second main surface 16b of the piezoelectric layer 16 so as to cover the mass addition film 15.
  • the mass-added film 15 is unlikely to be damaged.
  • the degree of freedom in design capable of suppressing spurious can be increased.
  • the protective film 33 for example, silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, or the like can be used.
  • a protective film forming step is performed between the second concave portion forming step shown in FIG. 6 (c) and the mass addition film forming step shown in FIG. 6 (d). Just do it. More specifically, after the second recess forming step, the protective film 33 is formed on the sacrificial layer 27 as shown in FIG. 13 (a). At this time, the protective film 33 is also formed in the recess 28.
  • the protective film 33 can be formed by, for example, a sputtering method or a vacuum vapor deposition method. After that, as shown in FIG. 13B, the mass addition film 15 may be formed in the recess 28.
  • FIG. 14 is a front sectional view of the elastic wave device according to the second embodiment.
  • This embodiment is different from the first embodiment in that the support member 43 has the support substrate 44 and the bonding layer 45, and the support substrate 44 is not provided with a recess.
  • the bonding layer 45 joins the piezoelectric layer 16 and the support substrate 44. More specifically, the bonding layer 45 is provided on the support substrate 44. A piezoelectric layer 16 is provided on the bonding layer 45.
  • the elastic wave device of the present embodiment has the same configuration as the elastic wave device 10 of the first embodiment.
  • the joint layer 45 is provided with a recess 45c.
  • a piezoelectric layer 16 is provided so as to close the recess 45c.
  • the recess 45c is a hollow portion in the support member 43. The cavity is surrounded by the bonding layer 45 and the piezoelectric layer 16.
  • the material of the bonding layer 45 for example, silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, or the like can be used.
  • a plurality of mass-adding films 15 are arranged in the recess 45c of the bonding layer 45. Also in this embodiment, the plurality of mass-adding films 15 are periodically arranged on the second main surface 16b of the piezoelectric layer 16, and the mass-adding film 15 as a convex portion is the electrode finger in a plan view. It overlaps at least partly. Thereby, as in the first embodiment, the degree of freedom in design capable of suppressing spurious can be increased.
  • the following is an example of a method for manufacturing an elastic wave device according to a second embodiment.
  • 15 (a) to 15 (e) show a mass addition film forming step, a sacrificial layer forming step, a bonding layer forming step, and a supporting substrate bonding step in an example of the method for manufacturing an elastic wave device according to a second embodiment. It is a schematic front sectional view for demonstrating. 16 (a) to 16 (c) explain a piezoelectric layer grinding step, a through hole forming step, an electrode forming step, and a sacrificial layer removing step in an example of the method for manufacturing an elastic wave device according to a second embodiment. It is a schematic front sectional view for this.
  • the piezoelectric substrate 26 is prepared.
  • the piezoelectric substrate 26 has a first main surface 26a and a second main surface 26b.
  • the first main surface 26a and the second main surface 26b face each other.
  • a plurality of mass-adding films 15 are periodically provided on the second main surface 26b.
  • a mass addition film having a plurality of convex portions may be formed. In this case, it suffices if a plurality of convex portions are periodically arranged.
  • a sacrificial layer 27 is formed on the second main surface 26b of the piezoelectric substrate 26 so as to cover the plurality of mass-added films 15.
  • the sacrificial layer 27 is patterned by, for example, etching. Further, the sacrificial layer 27 is flattened.
  • a bonding layer 45 is formed on the second main surface 26b of the piezoelectric substrate 26 so as to cover at least the sacrificial layer 27.
  • the sacrificial layer 27 also covers the second main surface 26b.
  • the bonding layer 45 can be formed by, for example, a sputtering method or a vacuum vapor deposition method.
  • the joining layer 45 is flattened. For flattening the joint layer 45, for example, a grind or a CMP method may be used.
  • the support substrate 14 is bonded to the main surface of the bonding layer 45 on the opposite side of the piezoelectric substrate 26.
  • the piezoelectric layer 16 is obtained as shown in FIG. 16A.
  • the piezoelectric layer 16 is provided with a through hole 16c so as to reach the sacrificial layer 27.
  • the piezoelectric layer grinding step for obtaining the piezoelectric layer 16 and the through hole forming step can be performed in the same manner as the above-mentioned example of the manufacturing method of the elastic wave device 10 according to the first embodiment.
  • the IDT electrode 11 and the wiring electrode 29 are provided on the first main surface 16a of the piezoelectric layer 16.
  • the sacrificial layer 27 is removed through the through hole 16c.
  • the protective film 33 may be provided as in the fifth modification of the first embodiment.
  • a protective film 33 is provided on the second main surface 16b of the piezoelectric layer 16 so as to cover the plurality of mass addition films 15. In this case, the mass-added film 15 is unlikely to be damaged. Further, as in the second embodiment, the degree of freedom in design capable of suppressing spurious can be increased.
  • the protective film 33 is provided integrally with the bonding layer 45.
  • a protective film forming step is performed between the mass addition film forming step shown in FIG. 15 (a) and the sacrificial layer forming step shown in FIG. 15 (b). good. More specifically, after the mass addition film forming step, as shown in FIG. 18A, a protective film 33 is formed on the second main surface 26b of the piezoelectric substrate 26 so as to cover the mass addition film 15. do. Next, as shown in FIG. 18B, the sacrificial layer 27 may be formed on the protective film 33.
  • FIG. 19 is a front sectional view of the elastic wave device according to the third embodiment.
  • This embodiment is different from the second embodiment in that the support member 83 has the support substrate 44 and the acoustic multilayer film 82. Except for the above points, the elastic wave device of the present embodiment has the same configuration as the elastic wave device of the second embodiment.
  • the acoustic multilayer film 82 is laminated on the second main surface 16b of the piezoelectric layer 16.
  • the acoustic multilayer film 82 has a laminated structure of low acoustic impedance layers 82a, 82c, 82e having a relatively low acoustic impedance and high acoustic impedance layers 82b, 82d having a relatively high acoustic impedance.
  • the bulk wave in the thickness slip mode can be confined in the piezoelectric layer 16 without using the cavity 9 in the elastic wave device 10.
  • the number of layers of the low acoustic impedance layers 82a, 82c, 82e and the high acoustic impedance layers 82b, 82d is not particularly limited. It is sufficient that at least one high acoustic impedance layer 82b, 82d is arranged on the side farther from the piezoelectric layer 16 than the low acoustic impedance layers 82a, 82c, 82e.
  • the low acoustic impedance layers 82a, 82c, 82e and the high acoustic impedance layers 82b, 82d can be made of an appropriate material as long as the relationship of the acoustic impedance is satisfied.
  • the material of the low acoustic impedance layers 82a, 82c, 82e silicon oxide, silicon nitride, or the like can be mentioned.
  • examples of the material of the high acoustic impedance layers 82b and 82d include alumina, silicon nitride, and metal.
  • the acoustic multilayer film 82 covers a plurality of mass-added films 15. More specifically, the low acoustic impedance layer 82a in the acoustic multilayer film 82 covers the plurality of mass addition films 15. Further, also in the present embodiment, the plurality of mass-adding films 15 are periodically arranged on the second main surface 16b of the piezoelectric layer 16, and the mass-adding film 15 as a convex portion is an electrode in a plan view. It overlaps with at least part of the finger. Thereby, as in the second embodiment, the degree of freedom in design capable of suppressing spurious can be increased.
  • an acoustic multilayer film forming step may be performed instead of the step of patterning the sacrificial layer and the step of forming the bonding layer shown in FIG. 15 (c). More specifically, in the sacrificial layer forming step shown in FIG. 15B, the sacrificial layer 27 to be a low acoustic impedance layer is formed. The sacrificial layer 27 is not removed even in the subsequent steps. Next, the sacrificial layer 27 is flattened. For flattening the sacrificial layer, for example, a grind or a CMP method may be used. In FIG. 20A, the sacrificial layer 27 formed at this time is shown as the low acoustic impedance layer 82a.
  • the high acoustic impedance layer and the low acoustic impedance layer are alternately laminated on the low acoustic impedance layer 82a. More specifically, the high acoustic impedance layer 82b, the low acoustic impedance layer 82c, the high acoustic impedance layer 82d, and the low acoustic impedance layer 82e are laminated in this order. As a result, the acoustic multilayer film 82 is obtained.
  • the high acoustic impedance layer and the low acoustic impedance layer can be formed by, for example, a sputtering method or a vacuum vapor deposition method. After that, the support substrate 44 may be joined to the acoustic multilayer film 82.
  • the sacrificial layer 27 which is a high acoustic impedance layer may be formed.
  • the low acoustic impedance may be laminated on the sacrificial layer 27.
  • the acoustic multilayer film 82 may have at least one low acoustic impedance layer and at least one high acoustic impedance layer. Therefore, depending on the material of the sacrificial layer 27, at least one of the high acoustic impedance layer and the low acoustic impedance layer may be provided on the sacrificial layer 27.
  • the present embodiment differs from the first embodiment in that the mass addition film 55 has a grating shape. Further, the present embodiment is different from the first embodiment in that the mass addition film 55 overlaps the support portion 14d of the support substrate 14 in a plan view. Except for the above points, the elastic wave device of the present embodiment has the same configuration as the elastic wave device 10 of the first embodiment.
  • the mass addition film 55 has a frame-shaped portion 55b and a plurality of convex portions 55a.
  • the plurality of convex portions 55a are arranged within a range that overlaps with the crossover region D in a plan view.
  • the frame-shaped portion 55b is located in a plan view other than the portion overlapping the crossover region D. Both ends of each convex portion 55a in a direction parallel to the direction in which the electrode finger extends are connected to the frame-shaped portion 55b.
  • the plurality of convex portions 55a are periodically arranged on the second main surface 16b of the piezoelectric layer 16, and the convex portions 55a are the electrode fingers in a plan view. It overlaps with at least a part of. Thereby, as in the first embodiment, the degree of freedom in design capable of suppressing spurious can be increased.
  • heat dissipation can be improved. This is due to the following reasons.
  • heat is generated in the excitation region C. This heat can be propagated from the convex portion 55a of the mass addition film 55 to the frame-shaped portion 55b.
  • the frame-shaped portion 55b overlaps with the support portion 14d of the support substrate 14 in a plan view. As a result, heat can be propagated from the mass addition film 55 to the support substrate 14.
  • the frame-shaped portion 55b of the mass-added film 55 is provided on the entire portion of the second main surface 16b of the piezoelectric layer 16 that overlaps with the support portion 14d of the support substrate 14 in a plan view. As a result, the path for propagating heat can be widened, and the heat dissipation can be further improved.
  • the thermal resistance was compared between the case where the mass addition film 55 was made of AlN and the comparative example.
  • the comparative example is different from the present embodiment in that the mass addition film 15 is not provided on the second main surface 16b of the piezoelectric layer 16.
  • the thermal resistance standardized by the thermal resistance of the comparative example is defined as the normalized thermal resistance.
  • the normalized thermal resistance of the comparative example is 100%.
  • the standardized thermal resistance of the elastic wave device of the present embodiment according to the comparison was 59%. As described above, in the present embodiment, the thermal resistance can be lowered.
  • the convex portion 55a is connected to the frame-shaped portion 55b, and the frame-shaped portion 55b overlaps with the support portion 14d of the support substrate 14 in a plan view. Thereby, the structural strength of the mass addition film 55 can be increased.
  • the mass addition film 65 has a first comb-shaped portion 65A and a second comb-shaped portion 65B, and both the first comb-shaped portion 65A and the second comb-shaped portion 65B are made of metal. It is different from the first embodiment. Further, the present embodiment is different from the first embodiment in that at least one of the first comb-shaped portion 65A and the second comb-shaped portion 65B is connected to the signal potential. Except for the above points, the elastic wave device of the present embodiment has the same configuration as the elastic wave device 10 of the first embodiment.
  • the shape of the mass addition film 65 is the same as the shape of the IDT electrode 11. More specifically, the first comb-shaped portion 65A has a plurality of first convex portions 65a and a first common connecting portion 65b. In a plan view, the shape of each first convex portion 65a is the same as the shape of each first electrode finger 24, and the shape of the first common connection portion 65b is the same as the shape of the first bus bar 22. One end of each of the plurality of first convex portions 65a is connected to the first common connection portion 65b.
  • the second comb-shaped portion 65B has a plurality of second convex portions 65c and a second common connecting portion 65d.
  • each second convex portion 65c is the same as the shape of each second electrode finger 25, and the shape of the second common connection portion 65d is the same as the shape of the second bus bar 23.
  • One end of each of the plurality of second convex portions 65c is connected to the second common connection portion 65d.
  • the plurality of first convex portions 65a and the plurality of second convex portions 65c are interleaved with each other. Therefore, the mass addition film 65 is an IDT electrode.
  • the plurality of first convex portions 65a and the plurality of second convex portions 65b are a plurality of electrode fingers. In the following, the first convex portion 65a and the second convex portion 65b may be simply referred to as a convex portion.
  • the first comb-shaped portion 65A of the mass addition film 65 overlaps with the first bus bar 22 of the IDT electrode 11 and the plurality of first electrode fingers 24.
  • the second comb-shaped portion 65B overlaps the second bus bar 23 and the plurality of second electrode fingers 25.
  • the mass addition film 65 is made of metal, and the first common connection portion 65b and the second common connection portion 65d overlap with the support portion 14d of the support substrate 14 in a plan view. Therefore, the heat dissipation can be improved as in the fourth embodiment.
  • the potential of the mass addition film 65 is in phase with the potential of the IDT electrode 11, and the mass addition film 65 and the IDT electrode 11 face each other.
  • the electrode finger connected to the signal potential and the convex portion connected to the ground potential face each other.
  • the electrode finger connected to the ground potential and the convex portion connected to the signal potential face each other.
  • the electrode finger connected to the signal potential and the convex portion connected to the signal potential are in phase.
  • the capacitance of the elastic wave device can be increased. Therefore, the size of the elastic wave device for obtaining a desired capacitance can be reduced, and the size of the elastic wave device can be reduced.
  • the size of the elastic wave device in the comparative example is 100%.
  • the comparative example is different from the present embodiment in that the mass addition film 65 is not provided on the second main surface 16b of the piezoelectric layer 16. In this embodiment, for example, the size of the elastic wave device can be set to about 89%.
  • the mass addition film 65 may be made of a dielectric. In this case as well, the degree of freedom in design that can suppress spurious can be increased.
  • the relationship between the coverage of the crossed region D covered by the electrode finger of the IDT electrode 11 and the coverage of the mass addition film 65 with the spurious was determined.
  • the coverage is a ratio of the area of the electrode finger or the mass addition film 65 overlapping the crossover region D in a plan view to the area of the crossover region D.
  • the following shows the results when both the IDT electrode 11 and the mass addition film 65 are made of Al, and when the IDT electrode 11 is made of Al and the mass addition film 65 is made of SiO 2 .
  • the crossing region D is formed in the direction in which the electrode finger extends.
  • the relationship between the coverage ratio by the IDT electrode 11 and the coverage ratio by the mass addition film 65 is represented by the duty ratio of the IDT electrode 11 and the duty ratio of the mass addition film 65.
  • the duty ratio of the IDT electrode 11 is duty_e
  • the duty ratio of the mass addition film 65 is duty_m.
  • FIG. 24 is a diagram showing the relationship between duty_e, duty_m and the maximum electromechanical coupling coefficient sp_kt2Max in spurious mode when both the IDT electrode and the mass addition film are made of Al.
  • FIG. 25 is a diagram showing the relationship between duty_e, duty_m and the maximum electromechanical coupling coefficient sp_kt2Max in spurious mode when the IDT electrode is made of Al and the mass addition film is made of SiO 2 .
  • the alternate long and short dash line B1 in FIG. 24 shows the relationship between duty_e and duty_m in which the mass addition by the IDT electrode 11 to the crossover region D is the same as the mass addition by the mass addition film 65 to the crossover region D.
  • the film thicknesses of the IDT electrode 11 and the mass addition film 65 are the same. The same applies to the alternate long and short dash line B2 in FIG. 25.
  • the range of conditions under which the maximum electromechanical coupling coefficient sp_kt2Max in the spurious mode can be reduced is wide in the vicinity of the alternate long and short dash line B1.
  • the range of conditions under which the maximum electromechanical coupling coefficient sp_kt2Max in the spurious mode can be reduced is wide in the vicinity of the alternate long and short dash line B2.
  • the degree of freedom in design capable of suppressing spurious can be increased. Further, by making the mass addition by the IDT electrode 11 to the crossover region D to the same level as the mass addition by the mass addition film 65 to the crossover region D, spurious can be suppressed more reliably. can.
  • parameters such as the IDT electrode 11, the mass addition film 65, and the crossover region D are defined as follows.
  • the resonator area is the area of the crossover region D in a plan view.
  • the resonator area is Sr
  • the total mass of the plurality of electrode fingers in the crossing region D is Mf
  • the total mass of the mass addition film 65 in the region overlapping the crossing region D in a plan view is Mm.
  • the thickness of the mass-added film 65 is tm
  • the density of the mass-added film 65 is ⁇ m
  • the total area of the plurality of convex portions of the mass-added film 65 in a plan view is Sm
  • the above-mentioned is due to the plurality of convex portions of the mass-added film 65.
  • the coverage is Cm.
  • Cm Sm / Sr.
  • the mass ratio a is preferably in the range of 1 ⁇ 0.5, more preferably in the range of 1 ⁇ 0.3, and further preferably in the range of 1 ⁇ 0.1. As a result, spurious can be suppressed more reliably even when the duty ratio of the IDT electrode 11 or the mass addition film 65 varies in production.
  • the support member in the following example corresponds to the support substrate in the present invention.
  • FIG. 26 (a) is a schematic perspective view showing the appearance of an elastic wave device using a bulk wave in a thickness slip mode
  • FIG. 26 (b) is a plan view showing an electrode structure on a piezoelectric layer
  • FIG. 27 is a cross-sectional view of a portion along the line AA in FIG. 26 (a).
  • the elastic wave device 1 has a piezoelectric layer 2 made of LiNbO 3 .
  • the piezoelectric layer 2 may be made of LiTaO 3 .
  • the cut angle of LiNbO 3 and LiTaO 3 is Z-cut, but may be rotary Y-cut or X-cut.
  • the thickness of the piezoelectric layer 2 is not particularly limited, but in order to effectively excite the thickness slip mode, it is preferably 40 nm or more and 1000 nm or less, and more preferably 50 nm or more and 1000 nm or less.
  • the piezoelectric layer 2 has first and second main surfaces 2a and 2b facing each other.
  • the electrode 3 and the electrode 4 are provided on the first main surface 2a.
  • the electrode 3 is an example of the “first electrode”
  • the electrode 4 is an example of the “second electrode”.
  • a plurality of electrodes 3 are connected to the first bus bar 5.
  • the plurality of electrodes 4 are connected to the second bus bar 6.
  • the plurality of electrodes 3 and the plurality of electrodes 4 are interleaved with each other.
  • the electrode 3 and the electrode 4 have a rectangular shape and have a length direction.
  • the electrode 3 and the adjacent electrode 4 face each other in a direction orthogonal to the length direction. Both the length direction of the electrodes 3 and 4 and the direction orthogonal to the length direction of the electrodes 3 and 4 are directions intersecting with each other in the thickness direction of the piezoelectric layer 2.
  • the electrode 3 and the adjacent electrode 4 face each other in the direction of crossing in the thickness direction of the piezoelectric layer 2.
  • the length directions of the electrodes 3 and 4 may be replaced with the directions orthogonal to the length directions of the electrodes 3 and 4 shown in FIGS. 26 (a) and 26 (b). That is, in FIGS. 26 (a) and 26 (b), the electrodes 3 and 4 may be extended in the direction in which the first bus bar 5 and the second bus bar 6 are extended. In that case, the first bus bar 5 and the second bus bar 6 extend in the direction in which the electrodes 3 and 4 extend in FIGS. 26 (a) and 26 (b).
  • a pair of structures in which the electrode 3 connected to one potential and the electrode 4 connected to the other potential are adjacent to each other are provided in a direction orthogonal to the length direction of the electrodes 3 and 4.
  • the case where the electrode 3 and the electrode 4 are adjacent to each other does not mean that the electrode 3 and the electrode 4 are arranged so as to be in direct contact with each other, but that the electrode 3 and the electrode 4 are arranged so as to be spaced apart from each other. Point to. Further, when the electrode 3 and the electrode 4 are adjacent to each other, the electrode connected to the hot electrode or the ground electrode, including the other electrodes 3 and 4, is not arranged between the electrode 3 and the electrode 4.
  • This logarithm does not have to be an integer pair, and may be 1.5 pairs, 2.5 pairs, or the like.
  • the distance between the centers of the electrodes 3 and 4, that is, the pitch is preferably in the range of 1 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less.
  • the width of the electrodes 3 and 4, that is, the dimensions of the electrodes 3 and 4 in the opposite direction are preferably in the range of 50 nm or more and 1000 nm or less, and more preferably in the range of 150 nm or more and 1000 nm or less.
  • the distance between the centers of the electrodes 3 and 4 is the center of the dimension (width dimension) of the electrode 3 in the direction orthogonal to the length direction of the electrode 3 and the electrode 4 in the direction orthogonal to the length direction of the electrode 4. It is the distance connected to the center of the dimension (width dimension) of.
  • the direction orthogonal to the length direction of the electrodes 3 and 4 is the direction orthogonal to the polarization direction of the piezoelectric layer 2. This does not apply when a piezoelectric material having another cut angle is used as the piezoelectric layer 2.
  • “orthogonal” is not limited to the case of being strictly orthogonal, and is substantially orthogonal (the angle formed by the direction orthogonal to the length direction of the electrodes 3 and 4 and the polarization direction is, for example, 90 ° ⁇ 10 °). Within the range).
  • a support member 8 is laminated on the second main surface 2b side of the piezoelectric layer 2 via an insulating layer 7.
  • the insulating layer 7 and the support member 8 have a frame-like shape and have openings 7a and 8a as shown in FIG. 27.
  • the cavity 9 is provided so as not to interfere with the vibration of the excitation region C of the piezoelectric layer 2. Therefore, the support member 8 is laminated on the second main surface 2b via the insulating layer 7 at a position where it does not overlap with the portion where at least one pair of electrodes 3 and 4 are provided.
  • the insulating layer 7 may not be provided. Therefore, the support member 8 may be directly or indirectly laminated on the second main surface 2b of the piezoelectric layer 2.
  • the insulating layer 7 is made of silicon oxide. However, in addition to silicon oxide, an appropriate insulating material such as silicon nitride or alumina can be used.
  • the support member 8 is made of Si. The plane orientation of Si on the surface of the piezoelectric layer 2 side may be (100), (110), or (111). It is desirable that Si constituting the support member 8 has a high resistance having a resistivity of 4 k ⁇ or more. However, the support member 8 can also be configured by using an appropriate insulating material or semiconductor material.
  • Examples of the material of the support member 8 include piezoelectric materials such as aluminum oxide, lithium tantalate, lithium niobate, and crystal, alumina, magnesia, sapphire, silicon nitride, aluminum nitride, silicon carbide, zirconia, cordierite, mulite, and steer.
  • Various ceramics such as tight and forsterite, dielectrics such as diamond and glass, and semiconductors such as gallium nitride can be used.
  • the plurality of electrodes 3, 4 and the first and second bus bars 5, 6 are made of an appropriate metal or alloy such as an Al or AlCu alloy.
  • the electrodes 3 and 4 and the first and second bus bars 5 and 6 have a structure in which an Al film is laminated on a Ti film.
  • An adhesive layer other than the Ti film may be used.
  • an AC voltage is applied between the plurality of electrodes 3 and the plurality of electrodes 4. More specifically, an AC voltage is applied between the first bus bar 5 and the second bus bar 6.
  • d / p is 0. It is said to be 5 or less. Therefore, the bulk wave in the thickness slip mode is effectively excited, and good resonance characteristics can be obtained. More preferably, d / p is 0.24 or less, in which case even better resonance characteristics can be obtained.
  • the Q value is unlikely to decrease even if the logarithm of the electrodes 3 and 4 is reduced in order to reduce the size. This is because the propagation loss is small even if the number of electrode fingers in the reflectors on both sides is reduced. Further, the reason why the number of the electrode fingers can be reduced is that the bulk wave in the thickness slip mode is used. The difference between the lamb wave used in the elastic wave device and the bulk wave in the thickness slip mode will be described with reference to FIGS. 28 (a) and 28 (b).
  • FIG. 28 (a) is a schematic front sectional view for explaining a Lamb wave propagating in a piezoelectric film of an elastic wave device as described in Patent Document 1.
  • the wave propagates in the piezoelectric film 201 as shown by an arrow.
  • the first main surface 201a and the second main surface 201b face each other, and the thickness direction connecting the first main surface 201a and the second main surface 201b is the Z direction.
  • the X direction is the direction in which the electrode fingers of the IDT electrodes are lined up.
  • the wave propagates in the X direction as shown in the figure.
  • the piezoelectric film 201 vibrates as a whole because it is a plate wave, the wave propagates in the X direction, so reflectors are arranged on both sides to obtain resonance characteristics. Therefore, a wave propagation loss occurs, and the Q value decreases when the size is reduced, that is, when the logarithm of the electrode fingers is reduced.
  • the wave is generated by the first main surface 2a and the second main surface of the piezoelectric layer 2. It propagates substantially in the direction connecting 2b, that is, in the Z direction, and resonates. That is, the X-direction component of the wave is significantly smaller than the Z-direction component. Since the resonance characteristic is obtained by the propagation of the wave in the Z direction, the propagation loss is unlikely to occur even if the number of electrode fingers of the reflector is reduced. Further, even if the logarithm of the electrode pair consisting of the electrodes 3 and 4 is reduced in order to promote miniaturization, the Q value is unlikely to decrease.
  • FIG. 29 schematically shows a bulk wave when a voltage at which the electrode 4 has a higher potential than that of the electrode 3 is applied between the electrode 3 and the electrode 4.
  • the first region 451 is a region of the excitation region C between the virtual plane VP1 orthogonal to the thickness direction of the piezoelectric layer 2 and dividing the piezoelectric layer 2 into two, and the first main surface 2a.
  • the second region 452 is a region of the excitation region C between the virtual plane VP1 and the second main surface 2b.
  • the elastic wave device 1 at least one pair of electrodes consisting of the electrodes 3 and 4 is arranged, but since the waves are not propagated in the X direction, they are composed of the electrodes 3 and 4.
  • the number of pairs of electrodes does not have to be multiple. That is, it is only necessary to provide at least one pair of electrodes.
  • the electrode 3 is an electrode connected to a hot potential
  • the electrode 4 is an electrode connected to a ground potential.
  • the electrode 3 may be connected to the ground potential and the electrode 4 may be connected to the hot potential.
  • at least one pair of electrodes is an electrode connected to a hot potential or an electrode connected to a ground potential as described above, and is not provided with a floating electrode.
  • FIG. 30 is a diagram showing the resonance characteristics of the elastic wave device shown in FIG. 27.
  • the design parameters of the elastic wave device 1 that has obtained this resonance characteristic are as follows.
  • Insulation layer 7 1 ⁇ m thick silicon oxide film.
  • Support member 8 Si.
  • the length of the excitation region C is a dimension along the length direction of the electrodes 3 and 4 of the excitation region C.
  • d / p is more preferably 0.5 or less. Is 0.24 or less. This will be described with reference to FIG.
  • the ratio band is less than 5% even if d / p is adjusted.
  • the specific band can be set to 5% or more by changing d / p within that range. That is, a resonator having a high coupling coefficient can be constructed.
  • the specific band can be increased to 7% or more.
  • a resonator having a wider specific band can be obtained, and a resonator having a higher coupling coefficient can be realized. Therefore, it can be seen that by setting d / p to 0.5 or less, a resonator having a high coupling coefficient can be configured by utilizing the bulk wave in the thickness slip mode.
  • FIG. 34 is a diagram showing the relationship between d / 2p, the metallization ratio MR, and the specific band.
  • various elastic wave devices having different MRs from d / 2p were configured, and the specific band was measured.
  • the portion shown with hatching on the right side of the broken line E in FIG. 34 is a region having a specific band of 17% or less.
  • the spurious can be suitably reduced by adjusting the film thickness of the piezoelectric layer 2 and the dimensions of the electrodes 3 and 4.

Abstract

スプリアスを抑制可能な設計の自由度を高めることができる、弾性波装置を提供する。　弾性波装置１０は、対向し合う第１の主面１６ａ及び第２の主面１６ｂを有し、かつニオブ酸リチウムまたはタンタル酸リチウムからなる圧電層１６と、圧電層１６の第１の主面１６ａに設けられており、複数の電極指（第１，第２の電極指２４，２５）を有するＩＤＴ電極１１と、圧電層１６の第２の主面１６ｂに設けられており、周期的に配置された複数の凸部を有する質量付加膜１５とを備える。圧電層１６の厚みをｄ、複数の電極指のうち隣り合う電極指の中心間距離をｐとした場合、ｄ／ｐが０．５以下である。平面視において、質量付加膜１５の凸部の少なくとも一部が、電極指の少なくとも一部と重なっている。

Description

弾性波装置
　本発明は、弾性波装置に関する。
　従来、弾性波装置は携帯電話機のフィルタなどに広く用いられている。近年においては、下記の特許文献１に記載のような、厚み滑りモードのバルク波を用いた弾性波装置が提案されている。この弾性波装置においては、圧電層上に、対となる電極が設けられている。対となる電極は圧電層上において対向し合っており、かつ異なる電位に接続される。上記電極間に交流電圧を印加することにより、厚み滑りモードのバルク波を励振させている。
米国特許第１０４９１１９２号明細書
　厚み滑りモードのバルク波を利用する場合には、電極の幅及び厚みや、隣り合う電極の中心間距離などを調整することにより、スプリアスを抑制し得る。しかしながら、スプリアスを抑制するための条件を満たそうとすると、設計の自由度が損なわれるおそれがある。
　本発明の目的は、スプリアスを抑制可能な設計の自由度を高めることができる、弾性波装置を提供することにある。
　本発明に係る弾性波装置は、対向し合う第１の主面及び第２の主面を有し、かつニオブ酸リチウムまたはタンタル酸リチウムからなる圧電層と、前記圧電層の前記第１の主面に設けられており、複数の電極指を有するＩＤＴ電極と、前記圧電層の前記第２の主面に設けられており、周期的に配置された複数の凸部を有する質量付加膜とを備え、前記圧電層の厚みをｄ、前記複数の電極指のうち隣り合う電極指の中心間距離をｐとした場合、ｄ／ｐが０．５以下であり、平面視において、前記質量付加膜の前記凸部の少なくとも一部が、前記電極指の少なくとも一部と重なっている。
　本発明に係る弾性波装置の製造方法のある広い局面では、互いに対向する第１の主面、及び、第２の主面を有する支持基板の前記第１の主面に第１凹部を形成する第１凹部形成工程と、前記第１凹部に犠牲層を形成する犠牲層形成工程と、前記犠牲層に、周期的に配置するように、複数の第２凹部を形成する第２凹部形成工程と、前記複数の第２凹部に質量付加膜を設ける質量付加膜形成工程と、前記支持基板の前記第１の主面に圧電基板を接合する圧電基板接合工程と、前記圧電基板を研削して圧電層を形成する圧電層形成工程と、前記圧電層を貫通する貫通孔を設ける貫通孔形成工程と、前記圧電層の前記支持基板とは反対側の主面に複数の電極指を有するＩＤＴ電極を形成する電極形成工程と、前記貫通孔を介して前記犠牲層を除去する犠牲層除去工程とを備え、前記圧電層の厚みをｄ、前記複数の電極指のうち隣り合う電極指の中心間距離をｐとした場合、ｄ／ｐが０．５以下であり、前記質量付加膜により複数の凸部が形成されており、平面視において、前記質量付加膜の前記凸部の少なくとも一部が、前記電極指の少なくとも一部と重なっている。
　本発明に係る弾性波装置の製造方法の他の広い局面では、互いに対向する第１の主面、及び、第２の主面を有する圧電基板の前記第２の主面に、周期的に配置された複数の凸部を有する質量付加膜を形成する質量付加膜形成工程と、前記質量付加膜を覆う犠牲層を形成する犠牲層形成工程と、少なくとも前記犠牲層を覆うように接合層を形成する接合層形成工程と、前記接合層の、前記圧電基板側とは反対側の主面に支持基板を接合する支持基板接合工程と、前記圧電基板を研削して圧電層を形成する圧電層研削工程と、前記圧電層を貫通する貫通孔を設ける貫通孔形成工程と、前記圧電層の前記支持基板とは反対側の主面に複数の電極指を有するＩＤＴ電極を形成する電極形成工程と、前記貫通孔を介して前記犠牲層を除去する犠牲層除去工程とを備え、前記圧電層の厚みをｄ、前記複数の電極指のうち隣り合う電極指の中心間距離をｐとした場合、ｄ／ｐが０．５以下であり、前記質量付加膜は複数の凸部を有しており、平面視において、前記質量付加膜の凸部の少なくとも一部が、前記電極指の少なくとも一部と重なっている。
　本発明によれば、スプリアスを抑制可能な設計の自由度を高めることができる、弾性波装置を提供することができる。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る弾性波装置の正面断面図である。 図２は、本発明の第１の実施形態に係る弾性波装置の平面図である。 図３は、本発明の第１の実施形態における圧電層上の質量付加膜を示す底面図である。 図４は、比較例の弾性波装置における、厚み比ｔｅ／ｄ、デューティ比及びスプリアスモードの最大電気機械結合係数ｓｐ＿ｋｔ２Ｍａｘの関係を示す図である。 図５は、第１の実施形態に係る弾性波装置における、厚み比ｔｅ／ｄ、デューティ比及びスプリアスモードの最大電気機械結合係数ｓｐ＿ｋｔ２Ｍａｘの関係を示す図である。 図６（ａ）～図６（ｄ）は、第１の実施形態に係る弾性波装置の製造方法の一例における、第１凹部形成工程、犠牲層形成工程、第２凹部形成工程及び質量付加膜形成工程を説明するための略図的正面断面図である。 図７（ａ）～図７（ｄ）は、第１の実施形態に係る弾性波装置の製造方法の一例における、圧電基板接合工程、圧電層形成工程、貫通孔形成工程、電極形成工程及び犠牲層除去工程を説明するための略図的正面断面図である。 図８は、本発明の第１の実施形態の第１の変形例に係る弾性波装置の正面断面図である。 図９は、本発明の第１の実施形態の第２の変形例に係る弾性波装置の正面断面図である。 図１０は、本発明の第１の実施形態の第３の変形例における１対の電極指付近を示す略図的正面断面図である。 図１１は、本発明の第１の実施形態の第４の変形例における１対の電極指付近を示す略図的正面断面図である。 図１２は、本発明の第１の実施形態の第５の変形例における１対の電極指付近を示す略図的正面断面図である。 図１３（ａ）及び図１３（ｂ）は、本発明の第１の実施形態の第５の変形例に係る弾性波装置の製造方法の一例における、保護膜形成工程を説明するための、隣り合う２つの第２凹部付近を示す略図的正面断面図である。 図１４は、本発明の第２の実施形態に係る弾性波装置の正面断面図である。 図１５（ａ）～図１５（ｅ）は、第２の実施形態に係る弾性波装置の製造方法の一例における、質量付加膜形成工程、犠牲層形成工程、接合層形成工程及び支持基板接合工程を説明するための略図的正面断面図である。 図１６（ａ）～図１６（ｃ）は、第２の実施形態に係る弾性波装置の製造方法の一例における、圧電層研削工程、貫通孔形成工程、電極形成工程及び犠牲層除去工程を説明するための略図的正面断面図である。 図１７は、本発明の第２の実施形態の変形例に係る弾性波装置の正面断面図である。 図１８（ａ）及び図１８（ｂ）は、本発明の第２の実施形態の変形例に係る弾性波装置の製造方法の一例における、保護膜形成工程を説明するための、隣り合う２個の質量付加膜付近を示す略図的正面断面図である。 図１９は、本発明の第３の実施形態に係る弾性波装置の正面断面図である。 図２０（ａ）及び図２０（ｂ）は、本発明の第３の実施形態に係る弾性波装置の製造方法の一例における、音響多層膜形成工程を説明するための、略図的正面断面図である。 図２１は、本発明の第４の実施形態に係る弾性波装置の正面断面図である。 図２２は、本発明の第４の実施形態における圧電層上の質量付加膜を示す底面図である。 図２３は、本発明の第５の実施形態における圧電層上の質量付加膜を示す底面図である。 図２４は、ＩＤＴ電極及び質量付加膜の双方がＡｌからなる場合における、ｄｕｔｙ＿ｅ、ｄｕｔｙ＿ｍ及びスプリアスモードの最大電気機械結合係数ｓｐ＿ｋｔ２Ｍａｘの関係を示す図である。 図２５は、ＩＤＴ電極がＡｌからなり、質量付加膜がＳｉＯ２からなる場合における、ｄｕｔｙ＿ｅ、ｄｕｔｙ＿ｍ及びスプリアスモードの最大電気機械結合係数ｓｐ＿ｋｔ２Ｍａｘの関係を示す図である。 図２６（ａ）は、厚み滑りモードのバルク波を利用する弾性波装置の外観を示す略図的斜視図であり、図２６（ｂ）は、圧電層上の電極構造を示す平面図である。 図２７は、図２６（ａ）中のＡ－Ａ線に沿う部分の断面図である。 図２８（ａ）は、弾性波装置の圧電膜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り、図２８（ｂ）は、弾性波装置における、圧電膜を伝搬する厚み滑りモードのバルク波を説明するための模式的正面断面図である。 図２９は、厚み滑りモードのバルク波の振幅方向を示す図である。 図３０は、厚み滑りモードのバルク波を利用する弾性波装置の共振特性を示す図である。 図３１は、隣り合う電極の中心間距離をｐ、圧電層の厚みをｄとした場合のｄ／２ｐと共振子としての比帯域との関係を示す図である。 図３２は、厚み滑りモードのバルク波を利用する弾性波装置の平面図である。 図３３は、ｄ／ｐを限りなく０に近づけた場合のＬｉＮｂＯ３のオイラー角（０°，θ，ψ）に対する比帯域のマップを示す図である。 図３４は、ｄ／２ｐと、メタライゼーション比ＭＲとの関係を示す図である。
　以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。
　なお、本明細書に記載の各実施形態は、例示的なものであり、異なる実施形態間において、構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることを指摘しておく。
　図１は、本発明の第１の実施形態に係る弾性波装置の正面断面図である。図２は、第１の実施形態に係る弾性波装置の平面図である。なお、図１は、図２中のＩ－Ｉ線に沿う断面図である。
　図１に示すように、弾性波装置１０は、圧電性基板１２と、ＩＤＴ電極１１とを有する。図２に示すように、圧電性基板１２は、支持部材としての支持基板１４と、圧電層１６とを有する。支持基板１４上に圧電層１６が設けられている。
　支持基板１４は第１の主面１４ａ及び第２の主面１４ｂを有する。第１の主面１４ａ及び第２の主面１４ｂは互いに対向している。第１の主面１４ａには凹部１４ｃが設けられている。凹部１４ｃは本発明における第１凹部である。さらに、支持基板１４は支持部１４ｄを有する。支持部１４ｄは、凹部１４ｃを囲んでおり、かつ圧電層１６を支持している部分である。圧電層１６は、凹部１４ｃを塞ぐように、支持部１４ｄ上に設けられている。本実施形態では、この凹部１４ｃが、支持部材における空洞部である。該空洞部は、支持基板１４及び圧電層１６により囲まれている。
　圧電層１６は、第１の主面１６ａ及び第２の主面１６ｂを有する。第１の主面１６ａ及び第２の主面１６ｂは互いに対向している。第１の主面１６ａ及び第２の主面１６ｂのうち第２の主面１６ｂが支持基板１４側の主面である。圧電層１６は、ＬｉＮｂＯ３などのニオブ酸リチウム、またはＬｉＴａＯ３などのタンタル酸リチウムからなる。なお、本明細書において、ある部材がある材料からなるとは、弾性波装置の電気的特性が劣化しない程度の微量な不純物が含まれる場合を含む。
　図２に示すように、圧電層１６の第１の主面１６ａにＩＤＴ電極１１が設けられている。ＩＤＴ電極１１は、第１のバスバー２２及び第２のバスバー２３と、複数の第１の電極指２４及び複数の第２の電極指２５とを有する。第１のバスバー２２及び第２のバスバー２３は互いに対向している。第１の電極指２４は本発明における第１電極である。複数の第１の電極指２４は周期的に配置されている。複数の第１の電極指２４の一端はそれぞれ、第１のバスバー２２に接続されている。第２の電極指２５は本発明における第２電極である。複数の第２の電極指２５は周期的に配置されている。複数の第２の電極指２５の一端はそれぞれ、第２のバスバー２３に接続されている。複数の第１の電極指２４及び複数の第２の電極指２５は互いに間挿し合っている。なお、図示しないが、第１の主面１６ａには、配線電極も設けられている。該配線電極は、ＩＤＴ電極１１に電気的に接続されている。
　隣り合う第１の電極指２４及び第２の電極指２５が互いに対向する方向を電極指対向方向とする。本実施形態では、電極指対向方向は、複数の第１の電極指２４及び複数の第２の電極指２５が延びる方向と直交している。以下においては、第１の電極指２４及び第２の電極指２５を単に電極指と記載することがある。
　電極指対向方向から見たときに、隣り合う電極指同士が重なり合う領域が交叉領域Ｄである。交叉領域Ｄは、ＩＤＴ電極１１の、電極指対向方向における一方端の電極指から他方端の電極指までを含む領域である。より具体的には、交叉領域Ｄは、上記一方端の電極指の、電極指対向方向における外側の端縁部から、上記他方端の電極指の、電極指対向方向における外側の端縁部までを含む。
　さらに、弾性波装置１０は、複数の励振領域Ｃを有する。励振領域Ｃも、電極指対向方向から見たときに、隣り合う電極指同士が重なり合う領域である。なお、各励振領域Ｃはそれぞれ、１対の電極指間の領域である。より詳細には、励振領域Ｃは、一方の電極指の電極指対向方向における中心から、他方の電極指の電極指対向方向における中心までの領域である。よって、交叉領域Ｄは、複数の励振領域Ｃを含む。
　本実施形態では、平面視において、ＩＤＴ電極１１の交叉領域Ｄの全体が支持基板１４の凹部１４ｃと重なっている。もっとも、平面視において、ＩＤＴ電極１１の少なくとも一部が、凹部１４ｃと重なっていればよい。本明細書において平面視とは、図１における上方から見る方向をいう。他方、底面視とは、図１における下方から見る方向をいう。
　弾性波装置１０においては、ＩＤＴ電極１１に交流電圧を印加することにより、弾性波が励振される。弾性波装置１０は、例えば厚み滑り１次モードなどの、厚み滑りモードのバルク波を利用可能なように構成されている。厚み滑りモードのバルク波は、各励振領域Ｃにおいて励振される。なお、本実施形態においては、圧電層の厚みをｄ、隣り合う電極指の中心間距離をｐとした場合、ｄ／ｐが０．５以下である。これにより、厚み滑りモードのバルク波が好適に励振される。
　図１に示すように、圧電層１６の第２の主面１６ｂには、複数の質量付加膜１５が設けられている。複数の質量付加膜１５は支持基板１４の凹部１４ｃ内に配置されている。本実施形態では、各質量付加膜１５が凸部として構成されている。複数の質量付加膜１５は周期的に設けられている。各質量付加膜１５は、平面視において、各電極指と重なっている。より具体的には、各質量付加膜１５の全体が、平面視において、各電極指と重なっている。もっとも、質量付加膜１５の少なくとも一部が、平面視において電極指と重なっていればよい。
　なお、凸部が設けられている周期のずれが±５％以内である場合には、周期的に含まれるものとする。複数の凸部が設けられている周期とは、隣り合う凸部の中心間距離をいう。他方、複数の電極指が設けられている周期とは、隣り合う第１の電極指２４及び第２の電極指２５の中心間距離をいう。
　図３は、第１の実施形態における圧電層上の質量付加膜を示す底面図である。なお、図３においては、質量付加膜１５にハッチングを付して示す。他の底面図においても同様である。
　本実施形態では、複数の質量付加膜１５は、平面視において交叉領域Ｄと重なる範囲内に配置されている。なお、複数の質量付加膜１５は上記範囲外に至っていてもよい。質量付加膜１５は酸化ケイ素からなる。より具体的には質量付加膜はＳｉＯ２からなる。もっとも、質量付加膜１５の材料は上記に限定されず、例えば、ＳｉＮなどの窒化ケイ素またはＴａ２Ｏ５などの酸化タンタルなどを用いることもできる。あるいは、質量付加膜１５の材料としては、ＡｌまたはＣｕなどの金属を用いることもできる。
　本実施形態の特徴は、以下の構成を有することにある。１）凸部として構成された複数の質量付加膜１５が、圧電層１６の第２の主面１６ｂに周期的に配置されていること。２）平面視において、凸部としての質量付加膜１５の少なくとも一部が、電極指の少なくとも一部と重なっていること。それによって、スプリアスを抑制可能な設計の自由度を高めることができる。この詳細を、本実施形態及び比較例を比較することにより、以下において示す。
　比較例は、圧電層１６の第２の主面１６ｂに質量付加膜１５が設けられていない点において、本実施形態と異なる。本実施形態及び比較例の弾性波装置において、電極指の厚み及び圧電層の厚み比と、デューティ比とを変化させる毎に、スプリアスモードの最大電気機械結合係数を求めた。なお、電極指の厚みをｔｅ、圧電層の厚みをｄ、電極指の厚みｔｅ及び圧電層の厚みｄの比を厚み比ｔｅ／ｄ、スプリアスモードの最大電気機械結合係数をｓｐ＿ｋｔ２Ｍａｘとする。
　図４は、比較例の弾性波装置における、厚み比ｔｅ／ｄ、デューティ比及びスプリアスモードの最大電気機械結合係数ｓｐ＿ｋｔ２Ｍａｘの関係を示す図である。図５は、第１の実施形態に係る弾性波装置における、厚み比ｔｅ／ｄ、デューティ比及びスプリアスモードの最大電気機械結合係数ｓｐ＿ｋｔ２Ｍａｘの関係を示す図である。なお、図４及び図５では、デューティ比をｄｕｔｙとして表記している。
　図４に示すように、比較例においても、一定の条件下においては、スプリアスモードの最大電気機械結合係数ｓｐ＿ｋｔ２Ｍａｘを０．３％未満に抑制し得る。しかしながら、比較例においては、スプリアスモードを抑制し得る条件は限られており、設計の自由度は低い。
　これに対して、図５に示すように、第１の実施形態においては、スプリアスモードを抑制可能な条件の範囲が広いことがわかる。例えば、図４に示す比較例では、厚み比ｔｅ／ｄ＝１．２５においては、デューティ比が０．１８～０．２３付近または０．２７付近に限り、スプリアスモードの最大電気機械結合係数ｓｐ＿ｋｔ２Ｍａｘが０．３未満となる。一方で、第１の実施形態では、図５に示すように、厚み比ｔｅ／ｄ＝１．２５においては、デューティ比が０．１７～０．３３付近と広い範囲にわたり、スプリアスモードの最大電気機械結合係数ｓｐ＿ｋｔ２Ｍａｘが０．３未満となる。このように、第１の実施形態においては、スプリアスを抑制可能な設計の自由度を高めることができる。
　以下において、第１の実施形態の製造方法の一例を示す。
　図６（ａ）～図６（ｄ）は、第１の実施形態に係る弾性波装置の製造方法の一例における、第１凹部形成工程、犠牲層形成工程、第２凹部形成工程及び質量付加膜形成工程を説明するための略図的正面断面図である。図７（ａ）～図７（ｄ）は、第１の実施形態に係る弾性波装置の製造方法の一例における、圧電基板接合工程、圧電層形成工程、貫通孔形成工程、電極形成工程及び犠牲層除去工程を説明するための略図的正面断面図である。
　図６（ａ）に示すように、支持基板１４の第１の主面１４ａに、第１凹部としての凹部１４ｃを形成する。凹部１４ｃは、例えば、ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ　Ｉｏｎ　Ｅｔｃｈｉｎｇ）法などにより形成することができる。次に、図６（ｂ）に示すように、凹部１４ｃ内に犠牲層２７を形成する。なお、犠牲層２７を形成した後に、研磨などを行うことにより、支持基板１４の第１の主面１４ａ及び犠牲層２７の面を好適に面一にすることができる。
　次に、図６（ｃ）に示すように、例えばエッチングを行うことなどにより、犠牲層２７に複数の凹部２８を形成する。凹部２８は本発明における第２凹部である。このとき、犠牲層２７に、複数の凹部２８を周期的に配置する。次に、各凹部２８内に、図６（ｄ）に示すように、質量付加膜１５を設ける。質量付加膜１５は、例えば、スパッタリング法または真空蒸着法などにより設けることができる。
　次に、図７（ａ）に示すように、支持基板１４の第１の主面１４ａに、圧電基板２６を接合する。なお、このとき、支持基板１４の第１の主面１４ａと圧電基板２６との間に接合層を設けてもよい。もっとも、支持基板１４及び圧電基板２６を直接的に接合してもよい。次に、圧電基板２６の厚みを調整する。より具体的には、圧電基板２６における、支持基板１４に接合されていない主面側を研削または研磨することにより、圧電基板２６の厚みを薄くする。圧電基板２６の厚みの調整には、例えば、グラインド、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）法またはイオンスライス法などを用いることができる。これにより、図７（ｂ）に示すように、圧電層１６を得る。
　次に、圧電層１６に、犠牲層２７に至るように、貫通孔１６ｃを設ける。貫通孔１６ｃは、例えば、ＲＩＥ法などにより形成することができる。次に、図７（ｃ）に示すように、圧電層１６の第１の主面１６ａにＩＤＴ電極１１及び配線電極２９を設ける。このとき、平面視において、質量付加膜１５の少なくとも一部と、電極指の少なくとも一部とが重なるように、ＩＤＴ電極１１を形成する。さらにこのとき、圧電層の厚みをｄ、隣り合う電極指の中心間距離をｐとした場合、ｄ／ｐが０．５以下となるように、ＩＤＴ電極１１を形成する。ＩＤＴ電極１１及び配線電極２９は、例えば、スパッタリング法または真空蒸着法などにより設けることができる。
　次に、貫通孔１６ｃを介して犠牲層２７を除去する。より具体的には、貫通孔１６ｃからエッチング液を流入させることにより、支持基板１４の凹部１４ｃ内の犠牲層２７を除去する。これにより、空洞部を形成する。以上により、弾性波装置１０を得る。
　図１に示すように、第１の実施形態では、複数の質量付加膜１５のそれぞれが、本発明における凸部である。そして、凸部が設けられている周期は、ＩＤＴ電極１１の複数の電極指が設けられている周期と同じである。そのため、平面視において、全ての凸部が全ての電極指と重なっている。これにより、スプリアスを抑制可能な設計の自由度をより確実に高めることができる。もっとも、質量付加膜１５の構成は上記に限定されない。以下において、質量付加膜１５の構成のみが第１の実施形態と異なる、第１の実施形態の第１～第４の変形例を示す。第１～第４の変形例においても、第１の実施形態と同様に、スプリアスを抑制可能な設計の自由度を高めることができる。
　図８に示す第１の変形例においては、質量付加膜１５により構成された凸部は、一部の電極指とは、平面視において重なっていない。より具体的には、本変形例においては、凸部が設けられた周期は、ＩＤＴ電極１１の複数の電極指が設けられた周期の２倍である。このように、例えばｎを自然数としたときに、凸部が設けられた周期は、複数の電極指が設けられた周期のｎ倍であってもよい。言い換えれば、隣り合う凸部の中心間距離は、隣り合う電極指の中心間距離のｎ倍であってもよい。あるいは、凸部が設けられた周期は、複数の電極指が設けられた周期の１／ｎ倍であってもよい。
　図９に示す第２の変形例においては、質量付加膜１５により構成された１個凸部が、複数の電極指と、平面視において重なっている。より具体的には、本変形例では、１個の凸部が２本の電極指と平面視において重なっている。本変形例においても、第１の変形例と同様に、凸部が設けられた周期は、ＩＤＴ電極１１の複数の電極指が設けられた周期の２倍である。もっとも、第１の実施形態のように、凸部が設けられている周期は、複数の電極指が設けられている周期と同じであることが好ましい。
　図１０に示す第３の変形例においては、質量付加膜３５が圧電層１６の第２の主面１６ｂの全面に設けられている。質量付加膜３５は、複数の凸部３５ａを有する。各凸部３５ａは、平面視において、各電極指と重なっている。
　ところで、図１に示すように、第１の実施形態においては、凸部として構成された質量付加膜１５の側面は、質量付加膜１５の底面と垂直に延びている。なお、凸部の底面とは、厚み方向において互いに対向する面のうち圧電層１６側の面である。凸部の側面とは、厚み方向において互いに対向する面に接続されている面である。一方で、図１０に示す第３の変形例においては、凸部３５ａの側面及び底面がなす角の角度は鋭角である。もっとも、凸部３５ａの側面及び底面がなす角の角度は、９０°であってもよく、鈍角であってもよい。図１に示すような、凸部として構成された質量付加膜１５においても、側面及び底面がなす角の角度は、鋭角であってもよく、鈍角であってもよい。
　上記のように、図１０に示す本変形例では、質量付加膜３５が圧電層１６の第２の主面１６ｂの全面に設けられている。なお、質量付加膜３５は、第２の主面１６ｂの一部に設けられていてもよい。この場合には、質量付加膜３５は、平面視において、交叉領域Ｄと重なる部分を覆うように設けられていることが好ましい。それによって、各凸部３５ａの配置を、より確実に、平面視において、各電極指の交叉領域Ｄに位置する部分とが重なった配置とすることができる。
　図１１に示す第４の変形例においては、質量付加膜１５及び圧電層１６の第２の主面１６ｂの間に、中間膜３４が設けられている。中間膜３４の材料は、質量付加膜１５の材料と異なる。中間膜３４の材料としては、例えば、酸化ケイ素、窒化ケイ素または酸化タンタルなどの誘電体を用いることができる。中間膜３４の材料として金属を用いても構わない。
　図１２は、第１の実施形態の第５の変形例における１対の電極指付近を示す略図的正面断面図である。
　本変形例においては、圧電層１６の第２の主面１６ｂに、質量付加膜１５を覆うように保護膜３３が設けられている。この場合には、質量付加膜１５が破損し難い。さらに、第１の実施形態と同様に、スプリアスを抑制可能な設計の自由度を高めることができる。なお、保護膜３３には、例えば、酸化ケイ素、窒化ケイ素または酸窒化ケイ素などを用いることができる。
　本変形例の弾性波装置を得るに際し、例えば、図６（ｃ）に示す第２凹部形成工程と、図６（ｄ）に示す質量付加膜形成工程との間に、保護膜形成工程を行えばよい。より具体的には、第２凹部形成工程の後に、図１３（ａ）に示すように、犠牲層２７上に保護膜３３を形成する。このとき、凹部２８内にも保護膜３３を形成する。保護膜３３は、例えば、スパッタリング法または真空蒸着法などにより形成することができる。その後、図１３（ｂ）に示すように、凹部２８内に質量付加膜１５を形成すればよい。
　図１４は、第２の実施形態に係る弾性波装置の正面断面図である。
　本実施形態は、支持部材４３が支持基板４４及び接合層４５を有する点、及び支持基板４４に凹部が設けられていない点において、第１の実施形態と異なる。接合層４５は、圧電層１６と支持基板４４とを接合している。より具体的には、支持基板４４上に接合層４５が設けられている。接合層４５上に圧電層１６が設けられている。上記の点以外においては、本実施形態の弾性波装置は第１の実施形態の弾性波装置１０と同様の構成を有する。
　接合層４５には凹部４５ｃが設けられている。凹部４５ｃを塞ぐように、圧電層１６が設けられている。本実施形態では、この凹部４５ｃが、支持部材４３における空洞部である。該空洞部は、接合層４５及び圧電層１６により囲まれている。接合層４５の材料としては、例えば、酸化ケイ素、窒化ケイ素または酸窒化ケイ素などを用いることができる。
　接合層４５の凹部４５ｃ内に、複数の質量付加膜１５が配置されている。本実施形態においても、複数の質量付加膜１５が、圧電層１６の第２の主面１６ｂに周期的に配置されており、平面視において、凸部としての質量付加膜１５が、電極指の少なくとも一部と重なっている。それによって、第１の実施形態と同様に、スプリアスを抑制可能な設計の自由度を高めることができる。
　以下において、第２の実施形態に係る弾性波装置の製造方法の一例を示す。
　図１５（ａ）～図１５（ｅ）は、第２の実施形態に係る弾性波装置の製造方法の一例における、質量付加膜形成工程、犠牲層形成工程、接合層形成工程及び支持基板接合工程を説明するための略図的正面断面図である。図１６（ａ）～図１６（ｃ）は、第２の実施形態に係る弾性波装置の製造方法の一例における、圧電層研削工程、貫通孔形成工程、電極形成工程及び犠牲層除去工程を説明するための略図的正面断面図である。
　図１５（ａ）に示すように、圧電基板２６を用意する。圧電基板２６は第１の主面２６ａ及び第２の主面２６ｂを有する。第１の主面２６ａ及び第２の主面２６ｂは互いに対向している。第２の主面２６ｂに、複数の質量付加膜１５を周期的に設ける。なお、このとき、複数の凸部を有する質量付加膜を形成してもよい。この場合には、複数の凸部が周期的に配置されていればよい。
　次に、図１５（ｂ）に示すように、圧電基板２６の第２の主面２６ｂに、複数の質量付加膜１５を覆うように、犠牲層２７を形成する。次に、図１５（ｃ）に示すように、犠牲層２７を、例えばエッチングを行うことなどにより、パターニングする。さらに、犠牲層２７を平坦化する。
　次に、図１５（ｄ）に示すように、圧電基板２６の第２の主面２６ｂに、少なくとも犠牲層２７を覆うように、接合層４５を形成する。なお、図１５（ｄ）に示す工程では、犠牲層２７は第２の主面２６ｂも覆っている。接合層４５は、例えば、スパッタリング法または真空蒸着法などにより形成することができる。次に、接合層４５を平坦化する。接合層４５の平坦化に際しては、例えば、グラインドまたはＣＭＰ法などを用いればよい。
　次に、１５（ｅ）に示すように、接合層４５の圧電基板２６とは反対側の主面に、支持基板１４を接合する。次に、圧電基板２６の厚みを調整することにより、図１６（ａ）に示すように、圧電層１６を得る。次に、圧電層１６に、犠牲層２７に至るように、貫通孔１６ｃを設ける。圧電層１６を得る圧電層研削工程、及び貫通孔形成工程は、上述した、第１の実施形態に係る弾性波装置１０の製造方法の例と同様に行うことができる。
　これ以降の工程も、上述した製造方法の例と同様に行うことができる。具体的には、図１６（ｂ）に示すように、圧電層１６の第１の主面１６ａにＩＤＴ電極１１及び配線電極２９を設ける。次に、図１６（ｃ）に示すように、貫通孔１６ｃを介して犠牲層２７を除去する。
　ところで、本実施形態のように、支持部材４３が接合層４５を有する場合においても、第１の実施形態の第５の変形例と同様に、保護膜３３が設けられていてもよい。図１７に示す、第２の実施形態の変形例においては、圧電層１６の第２の主面１６ｂに、複数の質量付加膜１５を覆うように保護膜３３が設けられている。この場合には、質量付加膜１５が破損し難い。さらに、第２の実施形態と同様に、スプリアスを抑制可能な設計の自由度を高めることができる。なお、本変形例では、保護膜３３は、接合層４５と一体として設けられている。
　本変形例の弾性波装置を得るに際し、例えば、図１５（ａ）に示す質量付加膜形成工程と、図１５（ｂ）に示す犠牲層形成工程との間に、保護膜形成工程を行えばよい。より具体的には、質量付加膜形成工程の後に、図１８（ａ）に示すように、圧電基板２６の第２の主面２６ｂに、質量付加膜１５を覆うように、保護膜３３を形成する。次に、図１８（ｂ）に示すように、保護膜３３上に犠牲層２７を形成すればよい。
　図１９は、第３の実施形態に係る弾性波装置の正面断面図である。
　本実施形態は、支持部材８３が、支持基板４４及び音響多層膜８２を有する点において、第２の実施形態と異なる。上記の点以外においては、本実施形態の弾性波装置は第２の実施形態の弾性波装置と同様の構成を有する。
　本実施形態では、圧電層１６の第２の主面１６ｂに音響多層膜８２が積層されている。音響多層膜８２は、音響インピーダンスが相対的に低い低音響インピーダンス層８２ａ，８２ｃ，８２ｅと、音響インピーダンスが相対的に高い高音響インピーダンス層８２ｂ，８２ｄとの積層構造を有する。音響多層膜８２を用いた場合、弾性波装置１０における空洞部９を用いずとも、厚み滑りモードのバルク波を圧電層１６内に閉じ込めることができる。本実施形態においても、上記ｄ／ｐを０．５以下とすることにより、厚み滑りモードのバルク波に基づく共振特性を得ることができる。なお、音響多層膜８２においては、その低音響インピーダンス層８２ａ，８２ｃ，８２ｅ及び高音響インピーダンス層８２ｂ，８２ｄの積層数は特に限定されない。低音響インピーダンス層８２ａ，８２ｃ，８２ｅよりも、少なくとも１層の高音響インピーダンス層８２ｂ，８２ｄが圧電層１６から遠い側に配置されておりさえすればよい。
　上記低音響インピーダンス層８２ａ，８２ｃ，８２ｅ及び高音響インピーダンス層８２ｂ，８２ｄは、上記音響インピーダンスの関係を満たす限り、適宜の材料で構成することができる。例えば、低音響インピーダンス層８２ａ，８２ｃ，８２ｅの材料としては、酸化ケイ素または酸窒化ケイ素などを挙げることができる。また、高音響インピーダンス層８２ｂ，８２ｄの材料としては、アルミナ、窒化ケイ素または金属などを挙げることができる。
　図１９に示すように、音響多層膜８２は、複数の質量付加膜１５を覆っている。より具体的には、音響多層膜８２における低音響インピーダンス層８２ａが、複数の質量付加膜１５を覆っている。そして、本実施形態においても、複数の質量付加膜１５が、圧電層１６の第２の主面１６ｂに周期的に配置されており、平面視において、凸部としての質量付加膜１５が、電極指の少なくとも一部と重なっている。それによって、第２の実施形態と同様に、スプリアスを抑制可能な設計の自由度を高めることができる。
　本実施形態の弾性波装置を得るに際し、例えば、図１５（ｃ）に示す犠牲層をパターニングする工程及び接合層形成工程の代わりに、音響多層膜形成工程を行えばよい。より具体的には、図１５（ｂ）に示す犠牲層形成工程において、低音響インピーダンス層となる犠牲層２７を形成する。なお、この後の工程においても、犠牲層２７は除去されない。次に、犠牲層２７を平坦化する。犠牲層の平坦化に際しては、例えば、グラインドまたはＣＭＰ法などを用いればよい。図２０（ａ）においては、このときに形成した犠牲層２７を、低音響インピーダンス層８２ａとして示している。
　次に、図２０（ｂ）に示すように、低音響インピーダンス層８２ａ上に、高音響インピーダンス層及び低音響インピーダンス層を交互に積層する。より具体的には、高音響インピーダンス層８２ｂ、低音響インピーダンス層８２ｃ、高音響インピーダンス層８２ｄ及び低音響インピーダンス層８２ｅをこの順序において積層する。これにより、音響多層膜８２を得る。高音響インピーダンス層及び低音響インピーダンス層は、例えば、スパッタリング法または真空蒸着法などにより形成することができる。その後、音響多層膜８２に支持基板４４を接合すればよい。
　なお、犠牲層形成工程において、高音響インピーダンス層となる犠牲層２７を形成してもよい。この場合には、犠牲層２７上に低音響インピーダンスを積層すればよい。もっとも、音響多層膜８２は、少なくとも１層の低音響インピーダンス層、及び少なくとも１層の高音響インピーダンス層を有していればよい。よって、犠牲層２７の材料に応じて、犠牲層２７上に、高音響インピーダンス層及び低音響インピーダンス層のうち少なくとも一方の層を設ければよい。
　図２１は、第４の実施形態に係る弾性波装置の正面断面図である。図２２は、第４の実施形態における圧電層上の質量付加膜を示す底面図である。
　図２１及び図２２に示すように、本実施形態は、質量付加膜５５がグレーチング状である点において第１の実施形態と異なる。さらに本実施形態は、平面視において、質量付加膜５５が支持基板１４の支持部１４ｄと重なっている点で第１の実施形態と異なる。上記の点以外においては、本実施形態の弾性波装置は第１の実施形態の弾性波装置１０と同様の構成を有する。
　図２２に示すように、質量付加膜５５は、枠状部５５ｂと、複数の凸部５５ａとを有する。複数の凸部５５ａは、平面視において交叉領域Ｄと重なる範囲内に配置されている。枠状部５５ｂは、平面視において、交叉領域Ｄと重なる部分以外に位置している。各凸部５５ａの、電極指が延びる方向と平行な方向における両端部は、枠状部５５ｂに接続されている。
　図２１に示すように、本実施形態においても、複数の凸部５５ａが、圧電層１６の第２の主面１６ｂに周期的に配置されており、平面視において、凸部５５ａが、電極指の少なくとも一部と重なっている。それによって、第１の実施形態と同様に、スプリアスを抑制可能な設計の自由度を高めることができる。
　さらに、本実施形態においては放熱性を高めることができる。これは以下の理由による。弾性波が励振されると、励振領域Ｃにおいて熱が生じる。この熱を、質量付加膜５５の凸部５５ａから、枠状部５５ｂに伝搬させることができる。枠状部５５ｂは、平面視において支持基板１４の支持部１４ｄと重なっている。これにより、質量付加膜５５から支持基板１４に熱を伝搬させることができる。
　質量付加膜５５の熱伝導率は圧電層１６の熱伝導率よりも高いことが好ましい。より具体的には、質量付加膜５５の材料には、例えば窒化ケイ素などの金属化合物や、ＡｌまたはＣｕなどの金属を用いることが好ましい。それによって、放熱性をより一層高めることができる。なお、質量付加膜５５が金属からなる場合、質量付加膜５５は浮き電極であってもよい。浮き電極とは、いかなる電位にも接続されない電極である。
　質量付加膜５５の枠状部５５ｂは、圧電層１６の第２の主面１６ｂにおける、平面視において支持基板１４の支持部１４ｄと重なる部分の全体に設けられていることが好ましい。それによって、熱を伝搬させる経路を広げることができ、放熱性をより一層高めることができる。
　質量付加膜５５がＡｌＮからなる場合と、比較例とにおいて、熱抵抗を比較した。比較例は、圧電層１６の第２の主面１６ｂに質量付加膜１５が設けられていない点において、本実施形態と異なる。比較例の熱抵抗によって規格化された熱抵抗を、規格化熱抵抗とする。比較例の規格化熱抵抗は１００％である。これに対して、当該比較に係る本実施形態の弾性波装置の規格化熱抵抗は５９％であった。このように、本実施形態においては、熱抵抗を低くすることができる。
　加えて、質量付加膜５５においては、凸部５５ａが枠状部５５ｂに接続されており、かつ枠状部５５ｂが平面視において支持基板１４の支持部１４ｄと重なっている。それによって、質量付加膜５５の構造上の強度を高めることができる。
　図２３は、第５の実施形態における圧電層上の質量付加膜を示す底面図である。
　本実施形態は、質量付加膜６５が第１の櫛形部６５Ａ及び第２の櫛形部６５Ｂを有する点、及び第１の櫛形部６５Ａ及び第２の櫛形部６５Ｂの双方が金属からなる点において、第１の実施形態と異なる。さらに本実施形態は、第１の櫛形部６５Ａ及び第２の櫛形部６５Ｂのうち少なくとも一方が信号電位に接続される点において、第１の実施形態と異なる。上記の点以外においては、本実施形態の弾性波装置は第１の実施形態の弾性波装置１０と同様の構成を有する。
　平面視において、質量付加膜６５の形状はＩＤＴ電極１１の形状と同じである。より具体的には、第１の櫛形部６５Ａは、複数の第１の凸部６５ａと、第１の共通接続部６５ｂとを有する。平面視において、各第１の凸部６５ａの形状が各第１の電極指２４の形状と同じであり、第１の共通接続部６５ｂの形状が第１のバスバー２２の形状と同じである。複数の第１の凸部６５ａの一端がそれぞれ、第１の共通接続部６５ｂに接続されている。第２の櫛形部６５Ｂは、複数の第２の凸部６５ｃと、第２の共通接続部６５ｄとを有する。平面視において、各第２の凸部６５ｃの形状が各第２の電極指２５の形状と同じであり、第２の共通接続部６５ｄの形状が第２のバスバー２３の形状と同じである。複数の第２の凸部６５ｃの一端がそれぞれ、第２の共通接続部６５ｄに接続されている。複数の第１の凸部６５ａ及び複数の第２の凸部６５ｃは、互いに間挿し合っている。よって、質量付加膜６５はＩＤＴ電極である。複数の第１の凸部６５ａ及び複数の第２の凸部６５ｂは、複数の電極指である。以下においては、第１の凸部６５ａ及び第２の凸部６５ｂを単に凸部と記載することがある。
　平面視において、質量付加膜６５の第１の櫛形部６５Ａは、ＩＤＴ電極１１の第１のバスバー２２及び複数の第１の電極指２４と重なっている。平面視において、第２の櫛形部６５Ｂは、第２のバスバー２３及び複数の第２の電極指２５と重なっている。
　本実施形態では、複数の第１の凸部６５ａ及び第２の凸部６５ｃが、圧電層１６の第２の主面１６ｂに周期的に配置されている。そして、平面視において、各第１の凸部６５ａが各第１の電極指２４と重なっており、各第２の凸部６５ｃが各第２の電極指２５と重なっている。それによって、第１の実施形態と同様に、スプリアスを抑制可能な設計の自由度を高めることができる。なお、平面視において、質量付加膜６５の形状及びＩＤＴ電極１１の形状は同じではなくともよい。平面視において、第１の凸部６５ａの少なくとも一部及び第２の凸部６５ｃの少なくとも一部が、電極指の少なくとも一部と重なっていればよい。
　加えて、質量付加膜６５が金属からなり、かつ平面視において、第１の共通接続部６５ｂ及び第２の共通接続部６５ｄが、支持基板１４の支持部１４ｄと重なっている。よって、第４の実施形態と同様に、放熱性を高めることができる。
　さらに、質量付加膜６５の電位がＩＤＴ電極１１の電位と同相であり、かつ質量付加膜６５及びＩＤＴ電極１１が互いに対向している。具体的には、例えば、信号電位に接続される電極指と、グラウンド電位に接続される凸部とが互いに対向している。グラウンド電位に接続される電極指と、信号電位に接続される凸部とが互いに対向している。そして、信号電位に接続される電極指及び信号電位に接続される凸部が同相である。これにより、弾性波装置の静電容量を大きくすることができる。よって、所望の静電容量を得るための弾性波装置の大きさを小さくすることができ、弾性波装置の小型化を進めることができる。例えば、比較例の弾性波装置のサイズを１００％とする。なお、該比較例は、圧電層１６の第２の主面１６ｂに質量付加膜６５が設けられていない点において本実施形態と異なる。本実施形態では、例えば、弾性波装置のサイズを８９％程度とすることができる。
　なお、質量付加膜６５は誘電体からなっていても構わない。この場合にも、スプリアスを抑制可能な設計の自由度を高めることができる。
　ここで、交叉領域ＤがＩＤＴ電極１１の電極指により被覆されている被覆率、及び質量付加膜６５により被覆されている被覆率と、スプリアスとの関係を求めた。被覆率とは、平面視において交叉領域Ｄと重なっている電極指または質量付加膜６５の面積の、交叉領域Ｄの面積に対する比率である。以下において、ＩＤＴ電極１１及び質量付加膜６５の双方がＡｌからなる場合、及びＩＤＴ電極１１がＡｌからなり、質量付加膜６５がＳｉＯ２からなる場合の結果を示す。なお、質量付加膜６５の第１の凸部６５ａ及び第２の凸部６５ｃ並びに電極指における、平面視において交叉領域Ｄと重なっている部分はそれぞれ、電極指が延びる方向においては、交叉領域Ｄの全てを覆っている。よって、下記の図２４及び図２５においては、ＩＤＴ電極１１による被覆率及び質量付加膜６５による被覆率の関係は、ＩＤＴ電極１１のデューティ比及び質量付加膜６５のデューティ比により表わすものとする。ＩＤＴ電極１１のデューティ比をｄｕｔｙ＿ｅ、質量付加膜６５のデューティ比をｄｕｔｙ＿ｍとする。
　図２４は、ＩＤＴ電極及び質量付加膜の双方がＡｌからなる場合における、ｄｕｔｙ＿ｅ、ｄｕｔｙ＿ｍ及びスプリアスモードの最大電気機械結合係数ｓｐ＿ｋｔ２Ｍａｘの関係を示す図である。図２５は、ＩＤＴ電極がＡｌからなり、質量付加膜がＳｉＯ２からなる場合における、ｄｕｔｙ＿ｅ、ｄｕｔｙ＿ｍ及びスプリアスモードの最大電気機械結合係数ｓｐ＿ｋｔ２Ｍａｘの関係を示す図である。図２４中の一点鎖線Ｂ１は、交叉領域Ｄに対するＩＤＴ電極１１による質量付加が、交叉領域Ｄに対する質量付加膜６５による質量付加と同じとなる、ｄｕｔｙ＿ｅ及びｄｕｔｙ＿ｍの関係を示す。なお、ＩＤＴ電極１１及び質量付加膜６５の膜厚は同じとしている。図２５中の一点鎖線Ｂ２も同様である。
　図２４に示すように、一点鎖線Ｂ１付近において、スプリアスモードの最大電気機械結合係数ｓｐ＿ｋｔ２Ｍａｘを小さくできる条件の範囲が広いことがわかる。同様に、図２５に示すように、一点鎖線Ｂ２付近において、スプリアスモードの最大電気機械結合係数ｓｐ＿ｋｔ２Ｍａｘを小さくできる条件の範囲が広いことがわかる。上記各実施形態においても示したように、本発明によれば、スプリアスを抑制可能な設計の自由度を高めることができる。さらに、交叉領域Ｄに対するＩＤＴ電極１１による質量付加に応じて、該質量付加と、交叉領域Ｄに対する質量付加膜６５による質量付加とを同程度にすることにより、スプリアスをより確実に抑制することができる。
　ところで、ＩＤＴ電極１１、質量付加膜６５及び交叉領域Ｄなどのパラメータを以下のように定義する。なお、以下において共振子面積とは、平面視における交叉領域Ｄの面積である。共振子面積をＳｒ、複数の電極指の、交叉領域Ｄにおける質量の合計をＭｆ、質量付加膜６５の、平面視において交叉領域Ｄと重なる領域における質量の合計をＭｍとする。さらに、質量付加膜６５の厚みをｔｍ、質量付加膜６５の密度をρｍ、質量付加膜６５の複数の凸部の平面視における面積の合計をＳｍ、質量付加膜６５の複数の凸部による上記被覆率をＣｍとする。質量付加膜６５の上記質量Ｍｍの、複数の電極指の上記質量Ｍｆに対する質量比をＭｍ／Ｍｆ＝ａとする。なお、質量比ａは、Ｍｍ＝ａ×Ｍｆとした際の係数である。これらのパラメータにおいて、以下の関係が成立する。
　まず、Ｃｍ＝Ｓｍ／Ｓｒである。他方、Ｍｍ＝ρｍ×ｔｍ×Ｓｍ＝ρｍ×ｔｍ×Ｃｍ×Ｓｒである。この式から、Ｃｍ＝Ｍｍ／（ρｍ×ｔｍ×Ｓｒ）の関係が成立する。そして、上記のように、Ｍｍ＝ａ×Ｍｆである。よって、Ｃｍ＝ａ×Ｍｆ／（ρｍ×ｔｍ×Ｓｒ）の関係が成立する。
　質量比ａは１±０．５の範囲内であることが好ましく、１±０．３の範囲内であることがより好ましく、１±０．１の範囲内であることがさらに好ましい。それによって、ＩＤＴ電極１１または質量付加膜６５のデューティ比に製造ばらつきが生じた場合などにおいても、スプリアスをより確実に抑制することができる。なお、１個の凸部の被覆率をＳｍ１、１本の電極指の被覆率をＳｆ１としたときに、Ｓｍ１＝Ｓｆ１×ａであってもよい。
　以下において、厚み滑りモードの詳細を説明する。以下の例における支持部材は、本発明における支持基板に相当する。
　図２６（ａ）は、厚み滑りモードのバルク波を利用する弾性波装置の外観を示す略図的斜視図であり、図２６（ｂ）は、圧電層上の電極構造を示す平面図であり、図２７は、図２６（ａ）中のＡ－Ａ線に沿う部分の断面図である。
　弾性波装置１は、ＬｉＮｂＯ３からなる圧電層２を有する。圧電層２は、ＬｉＴａＯ３からなるものであってもよい。ＬｉＮｂＯ３やＬｉＴａＯ３のカット角は、Ｚカットであるが、回転ＹカットやＸカットであってもよい。圧電層２の厚みは、特に限定されないが、厚み滑りモードを効果的に励振するには、４０ｎｍ以上、１０００ｎｍ以下であることが好ましく、５０ｎｍ以上、１０００ｎｍ以下であることがより好ましい。圧電層２は、対向し合う第１，第２の主面２ａ，２ｂを有する。第１の主面２ａ上に、電極３及び電極４が設けられている。ここで電極３が「第１電極」の一例であり、電極４が「第２電極」の一例である。図２６（ａ）及び図２６（ｂ）では、複数の電極３が、第１のバスバー５に接続されている。複数の電極４は、第２のバスバー６に接続されている。複数の電極３及び複数の電極４は、互いに間挿し合っている。電極３及び電極４は、矩形形状を有し、長さ方向を有する。この長さ方向と直交する方向において、電極３と、隣りの電極４とが対向している。電極３，４の長さ方向、及び、電極３，４の長さ方向と直交する方向はいずれも、圧電層２の厚み方向に交叉する方向である。このため、電極３と、隣りの電極４とは、圧電層２の厚み方向に交叉する方向において対向しているともいえる。また、電極３，４の長さ方向が図２６（ａ）及び図２６（ｂ）に示す電極３，４の長さ方向に直交する方向と入れ替わってもよい。すなわち、図２６（ａ）及び図２６（ｂ）において、第１のバスバー５及び第２のバスバー６が延びている方向に電極３，４を延ばしてもよい。その場合、第１のバスバー５及び第２のバスバー６は、図２６（ａ）及び図２６（ｂ）において電極３，４が延びている方向に延びることとなる。そして、一方電位に接続される電極３と、他方電位に接続される電極４とが隣り合う１対の構造が、上記電極３，４の長さ方向と直交する方向に、複数対設けられている。ここで電極３と電極４とが隣り合うとは、電極３と電極４とが直接接触するように配置されている場合ではなく、電極３と電極４とが間隔を介して配置されている場合を指す。また、電極３と電極４とが隣り合う場合、電極３と電極４との間には、他の電極３，４を含む、ホット電極やグラウンド電極に接続される電極は配置されない。この対数は、整数対である必要はなく、１．５対や２．５対などであってもよい。電極３，４間の中心間距離すなわちピッチは、１μｍ以上、１０μｍ以下の範囲が好ましい。また、電極３，４の幅、すなわち電極３，４の対向方向の寸法は、５０ｎｍ以上、１０００ｎｍ以下の範囲であることが好ましく、１５０ｎｍ以上、１０００ｎｍ以下の範囲であることがより好ましい。なお、電極３，４間の中心間距離とは、電極３の長さ方向と直交する方向における電極３の寸法（幅寸法）の中心と、電極４の長さ方向と直交する方向における電極４の寸法（幅寸法）の中心とを結んだ距離となる。
　また、弾性波装置１では、Ｚカットの圧電層を用いているため、電極３，４の長さ方向と直交する方向は、圧電層２の分極方向に直交する方向となる。圧電層２として他のカット角の圧電体を用いた場合には、この限りでない。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（電極３，４の長さ方向と直交する方向と分極方向とのなす角度が例えば９０°±１０°の範囲内）でもよい。
　圧電層２の第２の主面２ｂ側には、絶縁層７を介して支持部材８が積層されている。絶縁層７及び支持部材８は、枠状の形状を有し、図２７に示すように、開口部７ａ，８ａを有する。それによって、空洞部９は、圧電層２の励振領域Ｃの振動を妨げないために設けられている。従って、上記支持部材８は、少なくとも１対の電極３，４が設けられている部分と重ならない位置において、第２の主面２ｂに絶縁層７を介して積層されている。なお、絶縁層７は設けられずともよい。従って、支持部材８は、圧電層２の第２の主面２ｂに直接または間接に積層され得る。
　絶縁層７は、酸化ケイ素からなる。もっとも、酸化ケイ素の他、酸窒化ケイ素、アルミナなどの適宜の絶縁性材料を用いることができる。支持部材８は、Ｓｉからなる。Ｓｉの圧電層２側の面における面方位は（１００）や（１１０）であってもよく、（１１１）であってもよい。支持部材８を構成するＳｉは、抵抗率４ｋΩ以上の高抵抗であることが望ましい。もっとも、支持部材８についても適宜の絶縁性材料や半導体材料を用いて構成することができる。
　支持部材８の材料としては、例えば、酸化アルミニウム、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、水晶などの圧電体、アルミナ、マグネシア、サファイア、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、炭化ケイ素、ジルコニア、コージライト、ムライト、ステアタイト、フォルステライトなどの各種セラミック、ダイヤモンド、ガラスなどの誘電体、窒化ガリウムなどの半導体などを用いることができる。
　上記複数の電極３，４及び第１，第２のバスバー５，６は、Ａｌ、ＡｌＣｕ合金などの適宜の金属もしくは合金からなる。本実施形態では、電極３，４及び第１，第２のバスバー５，６は、Ｔｉ膜上にＡｌ膜を積層した構造を有する。なお、Ｔｉ膜以外の密着層を用いてもよい。
　駆動に際しては、複数の電極３と、複数の電極４との間に交流電圧を印加する。より具体的には、第１のバスバー５と第２のバスバー６との間に交流電圧を印加する。それによって、圧電層２において励振される厚み滑りモードのバルク波を利用した、共振特性を得ることが可能とされている。また、弾性波装置１では、圧電層２の厚みをｄ、複数対の電極３，４のうちいずれかの隣り合う電極３，４の中心間距離をｐとした場合、ｄ／ｐは０．５以下とされている。そのため、上記厚み滑りモードのバルク波が効果的に励振され、良好な共振特性を得ることができる。より好ましくは、ｄ／ｐは０．２４以下であり、その場合には、より一層良好な共振特性を得ることができる。
　弾性波装置１では、上記構成を備えるため、小型化を図ろうとして、電極３，４の対数を小さくしたとしても、Ｑ値の低下が生じ難い。これは、両側の反射器における電極指の本数を少なくしても、伝搬ロスが少ないためである。また、上記電極指の本数を少なくできるのは、厚み滑りモードのバルク波を利用していることによる。弾性波装置で利用したラム波と、上記厚み滑りモードのバルク波の相違を、図２８（ａ）及び図２８（ｂ）を参照して説明する。
　図２８（ａ）は、特許文献１に記載のような弾性波装置の圧電膜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。ここでは、圧電膜２０１中を矢印で示すように波が伝搬する。ここで、圧電膜２０１では、第１の主面２０１ａと、第２の主面２０１ｂとが対向しており、第１の主面２０１ａと第２の主面２０１ｂとを結ぶ厚み方向がＺ方向である。Ｘ方向は、ＩＤＴ電極の電極指が並んでいる方向である。図２８（ａ）に示すように、ラム波では、波が図示のように、Ｘ方向に伝搬していく。板波であるため、圧電膜２０１が全体として振動するものの、波はＸ方向に伝搬するため、両側に反射器を配置して、共振特性を得ている。そのため、波の伝搬ロスが生じ、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２８（ｂ）に示すように、弾性波装置１では、振動変位は厚み滑り方向であるから、波は、圧電層２の第１の主面２ａと第２の主面２ｂ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、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方向の波の伝搬により共振特性が得られるため、反射器の電極指の本数を少なくしても、伝搬損失は生じ難い。さらに、小型化を進めようとして、電極３，４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。
　なお、厚み滑りモードのバルク波の振幅方向は、図２９に示すように、圧電層２の励振領域Ｃに含まれる第１領域４５１と、励振領域Ｃに含まれる第２領域４５２とで逆になる。図２９では、電極３と電極４との間に、電極４が電極３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模式的に示してある。第１領域４５１は、励振領域Ｃのうち、圧電層２の厚み方向に直交し圧電層２を２分する仮想平面ＶＰ１と、第１の主面２ａとの間の領域である。第２領域４５２は、励振領域Ｃのうち、仮想平面ＶＰ１と、第２の主面２ｂとの間の領域である。
　上記のように、弾性波装置１では、電極３と電極４とからなる少なくとも１対の電極が配置されているが、Ｘ方向に波を伝搬させるものではないため、この電極３，４からなる電極対の対数は複数対ある必要はない。すなわち、少なくとも１対の電極が設けられてさえおればよい。
　例えば、上記電極３がホット電位に接続される電極であり、電極４がグラウンド電位に接続される電極である。もっとも、電極３がグラウンド電位に、電極４がホット電位に接続されてもよい。本実施形態では、少なくとも１対の電極は、上記のように、ホット電位に接続される電極またはグラウンド電位に接続される電極であり、浮き電極は設けられていない。
　図３０は、図２７に示す弾性波装置の共振特性を示す図である。なお、この共振特性を得た弾性波装置１の設計パラメータは以下の通りである。
　圧電層２：オイラー角（０°，０°，９０°）のＬｉＮｂＯ３、厚み＝４００ｎｍ。
　電極３と電極４の長さ方向と直交する方向に視たときに、電極３と電極４とが重なっている領域、すなわち励振領域Ｃの長さ＝４０μｍ、電極３，４からなる電極の対数＝２１対、電極間中心距離＝３μｍ、電極３，４の幅＝５００ｎｍ、ｄ／ｐ＝０．１３３。
　絶縁層７：１μｍの厚みの酸化ケイ素膜。
　支持部材８：Ｓｉ。
　なお、励振領域Ｃの長さとは、励振領域Ｃの電極３，４の長さ方向に沿う寸法である。
　本実施形態では、電極３，４からなる電極対の電極間距離は、複数対において全て等しくした。すなわち、電極３と電極４とを等ピッチで配置した。
　図３０から明らかなように、反射器を有しないにも関わらず、比帯域が１２．５％である良好な共振特性が得られている。
　ところで、上記圧電層２の厚みをｄ、電極３と電極４との電極の中心間距離をｐとした場合、前述したように、本実施形態では、ｄ／ｐは０．５以下、より好ましくは０．２４以下である。これを、図３１を参照して説明する。
　図３０に示した共振特性を得た弾性波装置と同様に、但しｄ／２ｐを変化させ、複数の弾性波装置を得た。図３１は、このｄ／２ｐと、弾性波装置の共振子としての比帯域との関係を示す図である。
　図３１から明らかなように、ｄ／２ｐが０．２５を超えると、すなわちｄ／ｐ＞０．５では、ｄ／ｐを調整しても、比帯域は５％未満である。これに対して、ｄ／２ｐ≦０．２５、すなわちｄ／ｐ≦０．５の場合には、その範囲内でｄ／ｐを変化させれば、比帯域を５％以上とすることができ、すなわち高い結合係数を有する共振子を構成することができる。また、ｄ／２ｐが０．１２以下の場合、すなわちｄ／ｐが０．２４以下の場合には、比帯域を７％以上と高めることができる。加えて、ｄ／ｐをこの範囲内で調整すれば、より一層比帯域の広い共振子を得ることができ、より一層高い結合係数を有する共振子を実現することができる。従って、ｄ／ｐを０．５以下とすることにより、上記厚み滑りモードのバルク波を利用した、高い結合係数を有する共振子を構成し得ることがわかる。
　図３２は、厚み滑りモードのバルク波を利用する弾性波装置の平面図である。弾性波装置８０では、圧電層２の第１の主面２ａ上において、電極３と電極４とを有する１対の電極が設けられている。なお、図３２中のＫが交叉幅となる。前述したように、本発明の弾性波装置では、電極の対数は１対であってもよい。この場合においても、上記ｄ／ｐが０．５以下であれば、厚み滑りモードのバルク波を効果的に励振することができる。
　図３３は、ｄ／ｐを限りなく０に近づけた場合のＬｉＮｂＯ３のオイラー角（０°，θ，ψ）に対する比帯域のマップを示す図である。図３３のハッチングを付して示した部分が、少なくとも５％以上の比帯域が得られる領域であり、当該領域の範囲を近似すると、下記の式（１）、式（２）及び式（３）で表される範囲となる。
　（０°±１０°，０°～２０°，任意のψ）　　…式（１）
　（０°±１０°，２０°～８０°，０°～６０°（１－（θ－５０）２／９００）１／２）　または　（０°±１０°，２０°～８０°，［１８０°－６０°（１－（θ－５０）２／９００）１／２］～１８０°）　　…式（２）
　（０°±１０°，［１８０°－３０°（１－（ψ－９０）２／８１００）１／２］～１８０°，任意のψ）　　…式（３）
　従って、上記式（１）、式（２）または式（３）のオイラー角範囲の場合、比帯域を十分に広くすることができ、好ましい。圧電層２がタンタル酸リチウム層である場合も同様である。
　図３４は、ｄ／２ｐと、メタライゼーション比ＭＲと、比帯域との関係を示す図である。上記弾性波装置において、ｄ／２ｐと、ＭＲが異なる様々な弾性波装置を構成し、比帯域を測定した。図３４の破線Ｅの右側のハッチングを付して示した部分が、比帯域が１７％以下の領域である。比帯域が１７％以下である場合には、圧電層２の膜厚や電極３，４の寸法などを調整することにより、スプリアスを好適に小さくすることができる。ハッチングを付した領域と、付していない領域との境界は、ＭＲ＝３．５（ｄ／２ｐ）＋０．０７５で表される。すなわち、ＭＲ＝１．７５（ｄ／ｐ）＋０．０７５である。従って、好ましくは、ＭＲ≦１．７５（ｄ／ｐ）＋０．０７５である。その場合には、比帯域を１７％以下としやすい。より好ましくは、図９中の一点鎖線Ｅ１で示すＭＲ＝３．５（ｄ／２ｐ）＋０．０５の右側の領域である。すなわち、ＭＲ≦１．７５（ｄ／ｐ）＋０．０５であれば、比帯域を確実に１７％以下にすることができる。
１…弾性波装置
２…圧電層
２ａ…第１の主面
２ｂ…第２の主面
３，４…電極
５，６…第１，第２のバスバー
７…絶縁層
７ａ…開口部
８…支持部材
８ａ…開口部
９…空洞部
１０…弾性波装置
１１…ＩＤＴ電極
１２…圧電性基板
１４…支持基板
１４ａ，１４ｂ…第１，第２の主面
１４ｃ…凹部
１４ｄ…支持部
１５…質量付加膜
１６…圧電層
１６ａ，１６ｂ…第１，第２の主面
１６ｃ…貫通孔
２２，２３…第１，第２のバスバー
２４，２５…第１，第２の電極指
２６…圧電基板
２６ａ，２６ｂ…第１，第２の主面
２７…犠牲層
２８…凹部
２９…配線電極
３３…保護膜
３４…中間膜
３５…質量付加膜
３５ａ…凸部
４３…支持部材
４４…支持基板
４５…接合層
４５ｃ…凹部
５５…質量付加膜
５５ａ…凸部
５５ｂ…枠状部
６５…質量付加膜
６５Ａ，６５Ｂ…第１，第２の櫛形部
６５ａ…第１の凸部
６５ｂ…第１の共通接続部
６５ｃ…第２の凸部
６５ｄ…第２の共通接続部
８０…弾性波装置
８２…音響多層膜
８２ａ，８２ｃ，８２ｅ…低音響インピーダンス層
８２ｂ，８２ｄ…高音響インピーダンス層
８３…支持部材
２０１…圧電膜
２０１ａ，２０１ｂ…第１，第２の主面
４５１，４５２…第１，第２領域
Ｃ…励振領域
Ｄ…交叉領域
ＶＰ１…仮想平面

Claims (20)

  1. 　対向し合う第１の主面及び第２の主面を有し、かつニオブ酸リチウムまたはタンタル酸リチウムからなる圧電層と、
    　前記圧電層の前記第１の主面に設けられており、複数の電極指を有するＩＤＴ電極と、
    　前記圧電層の前記第２の主面に設けられており、周期的に配置された複数の凸部を有する質量付加膜と、
    を備え、
    　前記圧電層の厚みをｄ、前記複数の電極指のうち隣り合う電極指の中心間距離をｐとした場合、ｄ／ｐが０．５以下であり、
    　平面視において、前記質量付加膜の前記凸部の少なくとも一部が、前記電極指の少なくとも一部と重なっている、弾性波装置。
  2. 　前記ｄ／ｐが０．２４以下である、請求項１に記載の弾性波装置。
  3. 　前記ＩＤＴ電極の前記複数の電極指が設けられている周期と、前記質量付加膜の前記複数の凸部が設けられている周期とが同じである、請求項１または２に記載の弾性波装置。
  4. 　空洞部と、前記圧電層を支持している支持部と、を有する支持基板をさらに備え、
    　前記質量付加膜が、平面視において、前記支持部の少なくとも一部に重なっている、請求項１～３のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  5. 　支持基板と、
    　前記圧電層と前記支持基板とを接合しており、空洞部を有する接合層と、
    をさらに備える、請求項１～３のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  6. 　前記質量付加膜の熱伝導率が、前記圧電層の熱伝導率よりも高い、請求項１～５のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  7. 　前記質量付加膜がＩＤＴ電極であり、前記複数の凸部が複数の電極指である、請求項１～６のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  8. 　前記質量付加膜を覆っている保護膜をさらに備える、請求項１～７のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  9. 　前記複数の電極指が延びる方向と直交する方向から見たときに、隣り合う前記電極指同士が重なり合う領域が交叉領域であり、前記交叉領域の平面視における面積を共振子面積Ｓｒとし、前記質量付加膜の厚みをｔｍ、前記質量付加膜の密度をρｍ、前記複数の凸部の平面視における面積の合計をＳｍ、前記複数の凸部の前記交叉領域における被覆率をＣｍ、Ｃｍ＝Ｓｍ／Ｓｒとし、前記交叉領域における前記複数の電極の質量の合計をＭｆとし、係数をａとしたときに、Ｃｍ＝ａ×Ｍｆ／（ρｍ×ｔｍ×Ｓｒ）であり、
    　前記係数ａの値が１±０．５の範囲内である、請求項１～８のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  10. 　前記係数ａの値が１±０．３の範囲内である、請求項９に記載の弾性波装置。
  11. 　前記係数ａの値が１±０．１の範囲内である、請求項１０に記載の弾性波装置。
  12. 　前記圧電層を貫通する貫通孔を有する、請求項１～１１のいずれかに記載の弾性波装置。
  13. 　隣り合う前記電極指同士が対向している方向に見たときに、隣り合う前記電極指同士が重なり合う領域である励振領域に対する、前記励振領域内の前記電極指の面積の割合であるメタライゼーション比ＭＲが、ＭＲ≦１．７５（ｄ／ｐ）＋０．０７５を満たす、請求項１～１２のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  14. 　前記圧電層を構成しているニオブ酸リチウムまたはタンタル酸リチウムのオイラー角（φ，θ，ψ）が、以下の式（１）、式（２）または式（３）の範囲にある、請求項１～１３のいずれか１項に記載の弾性波装置。
    　（０°±１０°，０°～２０°，任意のψ）　　…式（１）
    　（０°±１０°，２０°～８０°，０°～６０°（１－（θ－５０）２／９００）１／２）　または　（０°±１０°，２０°～８０°，［１８０°－６０°（１－（θ－５０）２／９００）１／２］～１８０°）　　…式（２）
    　（０°±１０°，［１８０°－３０°（１－（ψ－９０）２／８１００）１／２］～１８０°，任意のψ）　　…式（３）
  15. 　前記圧電層を構成しているニオブ酸リチウムまたはタンタル酸リチウムのオイラー角（φ，θ，ψ）が、図３３において、ハッチングを付して示す領域内にある、請求項１～１４のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  16. 　互いに対向する第１の主面、及び、第２の主面を有する支持基板の前記第１の主面に第１凹部を形成する第１凹部形成工程と、
    　前記第１凹部に犠牲層を形成する犠牲層形成工程と、
    　前記犠牲層に、周期的に配置するように、複数の第２凹部を形成する第２凹部形成工程と、
    　前記複数の第２凹部に質量付加膜を設ける質量付加膜形成工程と、
    　前記支持基板の前記第１の主面に圧電基板を接合する圧電基板接合工程と、
    　前記圧電基板を研削して圧電層を形成する圧電層形成工程と、
    　前記圧電層を貫通する貫通孔を設ける貫通孔形成工程と、
    　前記圧電層の前記支持基板とは反対側の主面に複数の電極指を有するＩＤＴ電極を形成する電極形成工程と、
    　前記貫通孔を介して前記犠牲層を除去する犠牲層除去工程と、
    を備え、
    　前記圧電層の厚みをｄ、前記複数の電極指のうち隣り合う電極指の中心間距離をｐとした場合、ｄ／ｐが０．５以下であり、
    　前記質量付加膜により複数の凸部が形成されており、
    　平面視において、前記質量付加膜の前記凸部の少なくとも一部が、前記電極指の少なくとも一部と重なっている、弾性波装置の製造方法。
  17. 　前記圧電基板接合工程において、前記支持基板の前記第１の主面と前記圧電基板との間に接合層を設ける、請求項１６に記載の弾性波装置の製造方法。
  18. 　前記第２凹部形成工程と前記質量付加膜形成工程との間に、前記第２凹部に保護膜を形成する保護膜形成工程をさらに備える、請求項１６または１７に記載の弾性波装置の製造方法。
  19. 　互いに対向する第１の主面、及び、第２の主面を有する圧電基板の前記第２の主面に、周期的に配置された複数の凸部を有する質量付加膜を形成する質量付加膜形成工程と、
    　前記質量付加膜を覆う犠牲層を形成する犠牲層形成工程と、
    　少なくとも前記犠牲層を覆うように接合層を形成する接合層形成工程と、
    　前記接合層の、前記圧電基板側とは反対側の主面に支持基板を接合する支持基板接合工程と、
    　前記圧電基板を研削して圧電層を形成する圧電層研削工程と、
    　前記圧電層を貫通する貫通孔を設ける貫通孔形成工程と、
    　前記圧電層の前記支持基板とは反対側の主面に複数の電極指を有するＩＤＴ電極を形成する電極形成工程と、
    　前記貫通孔を介して前記犠牲層を除去する犠牲層除去工程と、
    を備え、
    　前記圧電層の厚みをｄ、前記複数の電極指のうち隣り合う電極指の中心間距離をｐとした場合、ｄ／ｐが０．５以下であり、
    　前記質量付加膜は複数の凸部を有しており、
    　平面視において、前記質量付加膜の凸部の少なくとも一部が、前記電極指の少なくとも一部と重なっている、弾性波装置の製造方法。
  20. 　前記質量付加膜形成工程と前記犠牲層形成工程との間に、前記質量付加膜を覆う保護膜を形成する保護膜形成工程をさらに備える、請求項１９に記載の弾性波装置の製造方法。
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