WO2022202917A1 - 弾性波装置 - Google Patents

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WO2022202917A1
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idt electrode
electrode
layer
wave device
piezoelectric layer
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英樹 岩本
翔 永友
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株式会社村田製作所
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Definitions

  • the present invention relates to elastic wave devices.
  • Patent Literature 1 listed below discloses an example of an elastic wave device that utilizes plate waves.
  • a LiNbO 3 substrate is provided on a support. Through holes are provided in the support.
  • IDT electrodes are provided on both sides of the LiNbO 3 substrate at portions facing the through holes in the LiNbO 3 substrate.
  • An object of the present invention is to provide an elastic wave device capable of suppressing variations in electrical characteristics and suppressing higher-order modes.
  • a support member including a support substrate and a piezoelectric layer provided on the support member and having a first main surface and a second main surface facing each other are provided.
  • a first IDT electrode provided on the first principal surface and having a plurality of electrode fingers; and a second IDT electrode provided on the second principal surface and having a plurality of electrode fingers.
  • the second IDT electrode is embedded in the support member, and a dielectric film is formed on the first main surface of the piezoelectric layer so as to cover the first IDT electrode.
  • the thickness of the dielectric film is 0.15 ⁇ or less, where ⁇ is the wavelength defined by the electrode finger pitch of the first IDT electrode.
  • a support member including a support substrate and a piezoelectric body provided on the support member and having first and second main surfaces facing each other a layer, a first IDT electrode provided on the first principal surface and having a plurality of electrode fingers, and a second IDT electrode provided on the second principal surface and having a plurality of electrode fingers;
  • the second IDT electrode is embedded in the support member, and a film covering the first IDT electrode is provided on the first main surface of the piezoelectric layer. do not have.
  • the elastic wave device of the present invention fluctuations in electrical characteristics can be suppressed, and high-order modes can be suppressed.
  • FIG. 1 is a schematic front cross-sectional view of an elastic wave device according to a first embodiment of the invention.
  • FIG. 2 is a schematic plan view of the elastic wave device according to the first embodiment of the invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing the definition of the crystallographic axis of silicon.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing the (100) plane of silicon.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing the (110) plane of silicon.
  • FIG. 7 is a schematic front cross-sectional view showing the vicinity of each pair of electrode fingers of a first IDT electrode and a second IDT electrode in an elastic wave device of a first comparative example.
  • FIG. 1 is a schematic front cross-sectional view of an elastic wave device according to a first embodiment of the invention.
  • FIG. 2 is a schematic plan view of the elastic wave device according to the first embodiment of the invention.
  • FIG. 3 is a cross-section
  • FIG. 8 is a schematic front cross-sectional view showing the vicinity of each pair of electrode fingers of a first IDT electrode and a second IDT electrode in an elastic wave device of a second comparative example.
  • FIG. 9 is a diagram showing phase characteristics in a first comparative example and a second comparative example.
  • FIG. 10 is a diagram showing phase characteristics in the first embodiment and the second comparative example of the invention.
  • FIG. 11 is a schematic front cross-sectional view of an elastic wave device according to a first modification of the first embodiment of the invention.
  • FIG. 12 is a diagram showing the relationship between the thickness of the dielectric film and the phase of the higher-order mode in the first modified example of the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a diagram showing the relationship between the thickness of the dielectric film and the Q characteristic in the first modified example of the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a schematic front cross-sectional view showing the vicinity of each pair of electrode fingers of a first IDT electrode and a second IDT electrode in an elastic wave device of a third comparative example.
  • FIG. 15 is a diagram showing impedance characteristics on the lower side than the resonance frequency of the main mode in the first embodiment and the third comparative example of the present invention.
  • FIG. 16 is a diagram showing the relationship between ⁇ in the Euler angle of the piezoelectric layer and the phase of the higher-order mode in the first embodiment and the second comparative example of the present invention.
  • FIG. 17 is a diagram showing phase characteristics in a second modified example and a fourth comparative example of the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 is a diagram showing the relationship between ⁇ in the Euler angle of the piezoelectric layer and the phase of the higher-order mode in the second modification of the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 19 is a diagram showing phases of higher-order modes in the first embodiment of the present invention, its third to fifth modified examples, and the first comparative example.
  • FIG. 20 is a diagram showing the relationship between the combination of materials for the first IDT electrode and the second IDT electrode and the sound velocity in the main mode.
  • FIG. 21 is a diagram showing displacement in the piezoelectric layer for each combination of materials of the first IDT electrode and the second IDT electrode.
  • FIG. 22 is a diagram showing the relationship between the combination of materials for the first IDT electrode and the second IDT electrode and the difference between the maximum value and minimum value of displacement in the piezoelectric layer.
  • FIG. 23 is a schematic front sectional view for explaining the distance dx.
  • FIG. 24 is a diagram showing the relationship between distance dx and resonance frequency.
  • FIG. 25 is a diagram showing the relationship between the distance dx and the antiresonance frequency.
  • FIG. 26 is a diagram showing the relationship between the distance dx and the fractional bandwidth.
  • FIG. 27 is a diagram showing phase characteristics when the distance dx is 0 ⁇ and when the distance dx is 0.05 ⁇ .
  • FIG. 28 is a diagram showing the relationship between the distance dx and the phase of unwanted waves that become ripples.
  • FIG. 23 is a diagram showing the relationship between the combination of materials for the first IDT electrode and the second IDT electrode and the difference between the maximum value and minimum value of displacement in the piezoelectric layer.
  • FIG. 29 is a schematic front cross-sectional view showing the vicinity of each pair of electrode fingers of a first IDT electrode and a second IDT electrode in an elastic wave device according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 30 is a diagram showing phase characteristics in the second embodiment of the present invention, its first and second modifications, and a second comparative example.
  • FIG. 31 is a schematic plan view showing the configuration of the first IDT electrodes in the third embodiment of the invention.
  • FIG. 32 is a diagram showing impedance frequency characteristics of the first and third embodiments of the present invention.
  • FIG. 33 is a schematic plan view of an elastic wave device according to the first modification of the third embodiment of the invention.
  • FIG. 34 is a schematic plan view of an elastic wave device according to a second modification of the third embodiment of the invention.
  • FIG. 35 is a schematic plan view of an elastic wave device according to a third modification of the third embodiment of the invention.
  • FIG. 36 is a schematic front cross-sectional view showing the vicinity of each pair of electrode fingers of a first IDT electrode and a second IDT electrode in an elastic wave device according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 37 is a diagram showing phase characteristics in the fourth embodiment of the present invention and the second comparative example.
  • FIG. 38 is a diagram showing the relationship between ⁇ in the Euler angle and the thickness of the piezoelectric layer, and the electromechanical coupling coefficient ksaw2 of the SH mode in the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 39 is a diagram showing the relationship between ⁇ in the Euler angle of the piezoelectric layer, the thickness of the dielectric layer, and the electromechanical coupling coefficient ksaw2 of the SH mode in the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 40 is a diagram showing the relationship between ⁇ at the Euler angles of the lithium niobate layer, the thickness thereof, and the electromechanical coupling coefficient ksaw2 of the SH mode.
  • FIG. 41 is a schematic front cross-sectional view showing the vicinity of each pair of electrode fingers of a first IDT electrode and a second IDT electrode in an elastic wave device according to a fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 42 is a diagram showing phase characteristics in the fifth embodiment of the present invention and the second comparative example.
  • FIG. 1 is a schematic front cross-sectional view of an elastic wave device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic plan view of the elastic wave device according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG. 1 is a cross-sectional view taken along line II in FIG.
  • the + and - signs in FIG. 1 schematically indicate the relative potential heights.
  • the elastic wave device 1 has a piezoelectric substrate 2.
  • the piezoelectric substrate 2 includes a support substrate 3 and a piezoelectric layer 6 . More specifically, piezoelectric layer 6 is provided directly on support substrate 3 .
  • the support substrate 3 is a support member in the present invention. However, the support member may be a laminate including the support substrate 3 .
  • the piezoelectric layer 6 has a first main surface 6a and a second main surface 6b.
  • the first main surface 6a and the second main surface 6b face each other.
  • a first IDT electrode 7A is provided on the first main surface 6a.
  • a second IDT electrode 7B is provided on the second main surface 6b.
  • the first IDT electrode 7A and the second IDT electrode 7B face each other with the piezoelectric layer 6 interposed therebetween.
  • the second main surface 6b of the piezoelectric layer 6 is bonded to the supporting substrate 3 as a supporting member.
  • a second IDT electrode 7B is embedded in the support substrate 3 .
  • the support substrate 3 has a portion facing the second IDT electrode 7B.
  • An elastic wave is excited by applying an AC voltage to the first IDT electrode 7A and the second IDT electrode 7B.
  • the elastic wave device 1 uses an SH mode surface wave as a main mode.
  • the main mode is not limited to the SH mode, and other modes may be used as the main mode.
  • a pair of reflectors 8A and 8B are provided on both sides of the first IDT electrode 7A on the first main surface 6a of the piezoelectric layer 6 in the elastic wave propagation direction.
  • a pair of reflectors 8C and 8D are provided on both sides of the second IDT electrode 7B on the second main surface 6b in the elastic wave propagation direction.
  • the acoustic wave device 1 of this embodiment is a surface acoustic wave resonator.
  • the elastic wave device according to the present invention is not limited to elastic wave resonators, and may be a filter device or a multiplexer having a plurality of elastic wave resonators.
  • the first IDT electrode 7A has a first busbar 16 and a second busbar 17, and a plurality of first electrode fingers 18 and a plurality of second electrode fingers 19.
  • the first busbar 16 and the second busbar 17 face each other.
  • One end of each of the plurality of first electrode fingers 18 is connected to the first bus bar 16 .
  • One end of each of the plurality of second electrode fingers 19 is connected to the second bus bar 17 .
  • the plurality of first electrode fingers 18 and the plurality of second electrode fingers 19 are interleaved with each other.
  • the second IDT electrode 7B also has a pair of busbars and a plurality of electrode fingers.
  • the electrode finger pitches of the first IDT electrode 7A and the second IDT electrode 7B are the same.
  • the electrode finger pitch is the center-to-center distance between adjacent electrode fingers.
  • the same electrode finger pitch also includes different electrode finger pitches within an error range that does not affect the electrical characteristics of the acoustic wave device.
  • the cross-sectional shape of each electrode finger of the first IDT electrode 7A and the second IDT electrode 7B is trapezoidal.
  • the cross-sectional shape of each electrode finger is not limited to the above, and may be rectangular, for example.
  • the first IDT electrode 7A, the second IDT electrode 7B, the reflector 8A, the reflector 8B, the reflector 8C and the reflector 8D are made of Al.
  • the materials of each IDT electrode and each reflector are not limited to the above.
  • each IDT electrode and each reflector may consist of a laminated metal film.
  • the description that the IDT electrodes and the like are made of a specific material such as Al also includes the case where the IDT electrodes and the like contain trace amounts of impurities that do not affect the electrical characteristics of the acoustic wave device.
  • the intersecting region A is the region where adjacent electrode fingers overlap when viewed from the elastic wave propagation direction.
  • the second IDT electrode 7B also has crossover regions.
  • the intersection area A of the first IDT electrode 7A and the intersection area of the second IDT electrode 7B overlap in plan view. More specifically, the center of the plurality of electrode fingers in the intersecting region A of the first IDT electrode 7A and the center of the plurality of electrode fingers in the intersecting region of the second IDT electrode 7B overlap in plan view. .
  • at least a portion of the plurality of electrode fingers of the first IDT electrode 7A and at least a portion of the plurality of electrode fingers of the second IDT electrode 7B may overlap in plan view. In other words, it suffices if the overlapping state is within an error range that does not affect the electrical characteristics of the elastic wave device, and deviations due to manufacturing variations are included in the overlapping.
  • the planar view refers to the direction viewed from above in FIG.
  • the elastic wave device 1 has a first through electrode 15A and a second through electrode 15B.
  • the first through electrode 15A and the second through electrode 15B penetrate the piezoelectric layer 6 .
  • the first through electrode 15A connects the first bus bar 16 of the first IDT electrode 7A and one bus bar of the second IDT electrode 7B.
  • the second through electrode 15B connects the second bus bar 17 of the first IDT electrode 7A and the other bus bar of the second IDT electrode 7B.
  • each bus bar may be connected to the same signal potential by wiring other than the through electrode.
  • the potential of the multiple first electrode fingers 18 is relatively higher than the potential of the multiple second electrode fingers 19 .
  • the potential of the plurality of second electrode fingers 19 may be relatively higher than the potential of the plurality of first electrode fingers 18 .
  • a feature of this embodiment is that the second IDT electrode 7B is embedded in the support substrate 3 as a support member.
  • the piezoelectric layer 6 is supported by the support substrate 3 even at the portion where the elastic wave is excited, so that the shape of the piezoelectric layer 6 is difficult to deform and variations in electrical characteristics can be suppressed.
  • the second IDT electrode 7B is embedded in the support member, the high-order mode can be leaked to the support member side. Thereby, high-order modes can be further suppressed. Details of the effect of suppressing higher-order modes will be described below together with details of the configuration of this embodiment.
  • the piezoelectric layer 6 is a lithium tantalate layer. More specifically, the cut angle of lithium tantalate used for the piezoelectric layer 6 is 30° Y-cut X-propagation. However, the material and cut angle of the piezoelectric layer 6 are not limited to the above.
  • the piezoelectric layer 6 may be, for example, a lithium niobate layer.
  • the piezoelectric layer 6 has crystal axes (X Li , Y Li , Z Li ).
  • the support substrate 3 is a silicon substrate. As shown in FIG. 4, silicon has a diamond structure. In this specification, the crystal axes of silicon constituting the silicon substrate are assumed to be (X Si , Y Si , Z Si ). In silicon, the X Si , Y Si and Z Si axes are equivalent due to the symmetry of the crystal structure.
  • the plane orientation of the support substrate 3 is (100). The (100) plane orientation indicates that the substrate is cut along the (100) plane perpendicular to the crystal axis represented by the Miller index [100] in the crystal structure of silicon having a diamond structure.
  • the (100) plane has four-fold in-plane symmetry, and an equivalent crystal structure is obtained by rotating it by 90°.
  • the (100) plane is the plane shown in FIG.
  • the supporting substrate 3 and the piezoelectric layer 6 are laminated so that the X Li axis direction and the Si [110] direction are parallel.
  • the Si [110] direction is a direction perpendicular to the (110) plane shown in FIG.
  • the orientation relationship between the support substrate 3 and the piezoelectric layer 6 is not limited to the above.
  • the plane orientation, propagation direction, and material of the support substrate 3 are also not particularly limited. Glass, crystal, alumina, or the like, for example, may be used for the support substrate 3 .
  • the first comparative example differs from the first embodiment in that it does not have the second IDT electrode. Furthermore, the first comparative example differs from the first embodiment in that the portion of the piezoelectric layer 6 that overlaps the intersecting region in plan view is not laminated with the support substrate. As shown in FIG. 8, the second comparative example differs from the first embodiment in that the second IDT electrodes 7B are not embedded in the support substrate. Furthermore, the second comparative example differs from the first embodiment in that the portion of the piezoelectric layer 6 that overlaps with the intersecting region in plan view is not laminated with the support substrate.
  • Phase characteristics were compared by performing simulations in the first embodiment, the first comparative example, and the second comparative example.
  • the design parameters of each elastic wave device are as follows. In the first comparative example and the second comparative example, the portion of the piezoelectric layer 6 that overlaps with the intersecting region in plan view is not laminated with the support substrate. Therefore, in each comparative example, the design parameters of the supporting substrate were not set.
  • the design parameters of the elastic wave device 1 of the first embodiment are as follows.
  • the potentials of the electrode fingers overlapping each other in plan view are the same.
  • ⁇ be the wavelength defined by the electrode finger pitches of the first IDT electrode 7A and the second IDT electrode 7B.
  • Support substrate 3 material...Si, plane orientation...(100) plane Piezoelectric layer 6; material... LiTaO3 , cut angle...30° Y cut X propagation, thickness 0.2 ⁇ Relationship between the orientations of the support substrate 3 and the piezoelectric layer 6; the Si[110] direction and the XLi axis direction are parallel.
  • First IDT electrode 7A material: Al, thickness: 0.07 ⁇ , duty ratio: 0.5
  • Second IDT electrode 7B material: Al, thickness: 0.07 ⁇ , duty ratio: 0.5 Wavelength ⁇ ; 1 ⁇ m
  • the design parameters of the elastic wave device of the first comparative example are as follows.
  • Piezoelectric layer 6 material: LiTaO 3 , cut angle: 30° Y cut, X propagation, thickness: 0.2 ⁇ First IDT electrode 7A; material: Al, thickness: 0.07 ⁇ , duty ratio: 0.5 Wavelength ⁇ ; 1 ⁇ m
  • the design parameters of the elastic wave device of the second comparative example are as follows.
  • the potentials of the electrode fingers overlapping each other in plan view are the same.
  • Piezoelectric layer 6 material: LiTaO 3 , cut angle: 30° Y cut, X propagation, thickness: 0.2 ⁇ First IDT electrode 7A; material: Al, thickness: 0.07 ⁇ , duty ratio: 0.5 Second IDT electrode 7B; material: Al, thickness: 0.07 ⁇ , duty ratio: 0.5 Wavelength ⁇ ; 1 ⁇ m
  • FIG. 9 is a diagram showing phase characteristics in a first comparative example and a second comparative example.
  • FIG. 10 is a diagram showing phase characteristics in the first embodiment and the second comparative example.
  • the first IDT electrode 7A and the second IDT electrode 7B face each other, and the support substrate 3 is embedded with the second IDT electrode 7B. Thereby, the high-order mode can be leaked to the support substrate 3 side. Therefore, high-order modes can be effectively suppressed.
  • the first main surface 6a of the piezoelectric layer 6 is not provided with a film that covers the first IDT electrodes 7A. This makes it possible to efficiently excite the main mode.
  • the present invention is not limited to the above configuration.
  • FIG. 11 is a schematic front cross-sectional view of an elastic wave device according to a first modified example of the first embodiment.
  • a dielectric film 29 may be provided on the first main surface 6a of the piezoelectric layer 6 so as to cover the first IDT electrodes 7A, as in the first modification shown in FIG.
  • the dielectric film 29 is a silicon oxide film.
  • the material of the dielectric film 29 is not limited to silicon oxide, and for example, silicon nitride, silicon oxynitride, tantalum pentoxide, amorphous silicon, polycrystalline silicon, aluminum oxide, aluminum nitride, or silicon carbide may be used. can. Since the first IDT electrode 7A is protected by the dielectric film 29, the first IDT electrode 7A is less likely to be damaged.
  • the design parameters of the elastic wave device are as follows.
  • Support substrate 3 material...Si, plane orientation...(100) plane Piezoelectric layer 6; material... LiTaO3 , cut angle...30° Y cut X propagation, thickness 0.2 ⁇ Relationship between the orientations of the support substrate 3 and the piezoelectric layer 6; the Si[110] direction and the XLi axis direction are parallel.
  • First IDT electrode 7A material: Al, thickness: 0.07 ⁇ , duty ratio: 0.5 Second IDT electrode 7B; material: Al, thickness: 0.07 ⁇ , duty ratio: 0.5 Wavelength ⁇ ; 1 ⁇ m Dielectric film 29; material: SiO 2 , thickness: changed in steps of 0.0175 ⁇ in the range of 0.015 ⁇ or more and 0.05 ⁇ or less, and changed in steps of 0.025 ⁇ in the range of 0.05 ⁇ or more and 0.25 ⁇ or less let me
  • FIG. 12 is a diagram showing the relationship between the thickness of the dielectric film and the phase of the higher-order mode in the first modified example of the first embodiment.
  • the higher-order mode phase shown in FIG. 12 is the higher-order mode phase at 5000 MHz to 7000 MHz.
  • the phase of the higher-order mode is 70 dB or less.
  • the high-order mode at 5000 MHz to 7000 MHz is about 85 dB.
  • higher-order modes are suppressed more than in the first comparative example.
  • the thinner the dielectric film 29 is the more the higher modes are suppressed. This is because the thinner the dielectric film 29 is, the more difficult it is to confine higher-order modes in the dielectric film 29 .
  • the thickness of the dielectric film 29 is 0.15 ⁇ or less
  • the high-order mode is -80 dB or less. Therefore, the thickness of dielectric film 29 is preferably 0.15 ⁇ or less. This makes it possible to further suppress higher-order modes.
  • FIG. 13 is a diagram showing the relationship between the thickness of the dielectric film and the Q characteristic in the first modified example of the first embodiment. Note that the Q characteristic when the thickness of the dielectric film 29 is 0.015 ⁇ is set to 1, which is a reference value.
  • the Q characteristic of the piezoelectric layer 6 is higher than the Q characteristic of the dielectric film 29 . Therefore, the thinner the dielectric film 29 is, the higher the ratio of the portion having high Q characteristics in the laminate of the piezoelectric layer 6 and the dielectric film 29 is. Therefore, the above relationship is established.
  • the thickness of the dielectric film 29 is 0.05 ⁇ or less, the Q characteristic is 1 or more. Therefore, it is preferable that the thickness of the dielectric film 29 is 0.05 ⁇ or less. Thereby, the Q characteristic can be further improved.
  • the first IDT electrode 7A and the second IDT electrode 7B face each other with the piezoelectric layer 6 interposed therebetween, and the overlapping electrode fingers in a plan view are They are preferably connected to the same potential.
  • the symmetry of the electric field generated from the first IDT electrode 7A and the second IDT electrode 7B can be enhanced. Thereby, high-order modes can be further suppressed.
  • the capacitance can be increased.
  • the first IDT electrode 7A and the second IDT electrode 7B face each other with the piezoelectric layer 6 interposed therebetween, the capacitance can be increased.
  • the first IDT electrode 7A and the second IDT electrode 7B are made small, a desired capacitance can be obtained. Therefore, the acoustic wave device 1 can be made compact.
  • the third comparative example differs from the first embodiment in that it does not have the second IDT electrode.
  • the impedance characteristics were compared by performing simulations in the first embodiment and the third comparative example.
  • the design parameters of the elastic wave device of the first embodiment were the same as those used when the phase characteristics were obtained.
  • the design parameters of the third comparative example were the same as those of the first embodiment except that the second IDT electrode 7B was not provided.
  • FIG. 15 is a diagram showing impedance characteristics on the lower side than the resonance frequency of the main mode in the first embodiment and the third comparative example.
  • the impedance in the first embodiment is lower than the impedance in the third comparative example. Therefore, in the first embodiment, the capacitance can be increased, and the elastic wave device 1 can be made smaller.
  • the thickness of the piezoelectric layer 6 is 2 ⁇ or less.
  • the thickness of the piezoelectric layer 6 is preferably 1 ⁇ or less. Thereby, higher-order modes can be suppressed more reliably.
  • the thickness of the piezoelectric layer 6 is not limited to the above.
  • FIG. 16 also shows the results of the second comparative example for reference.
  • FIG. 16 is a diagram showing the relationship between ⁇ in the Euler angle of the piezoelectric layer and the phase of the higher-order mode in the first embodiment and the second comparative example.
  • a dashed line in FIG. 16 indicates the phase of the higher-order mode near 8400 MHz in the second comparative example shown in FIG.
  • the piezoelectric layer 6 may be a lithium niobate layer. Also in this case, fluctuations in electrical characteristics can be suppressed, and higher-order modes can be suppressed. This is shown by comparing the second modification of the first embodiment and the fourth comparative example. As shown with reference to FIG. 1, the second modification differs from the first embodiment only in that the piezoelectric layer 6 is a lithium niobate layer.
  • the fourth comparative example differs from the second modification in that the second IDT electrode is not embedded in the support substrate. Furthermore, the fourth comparative example differs from the second modification in that the portion of the piezoelectric layer that overlaps with the intersecting region in plan view is not laminated with the support substrate.
  • FIG. 17 is a diagram showing phase characteristics in the second modified example of the first embodiment and the fourth comparative example.
  • the piezoelectric layer 6 is also supported by the support substrate 3 at the portion where the elastic wave is excited, as in the first embodiment. As a result, the shape of the piezoelectric layer 6 is less likely to deform, and variations in electrical characteristics can be suppressed.
  • FIG. 18 is a diagram showing the relationship between ⁇ in the Euler angle of the piezoelectric layer and the phase of the higher-order mode in the second modification of the first embodiment.
  • FIG. 19 shows the phases of the higher-order modes in the third to fifth modifications, which differ from the first embodiment only in the material of the support substrate 3 .
  • a higher-order mode shown in FIG. 19 is a higher-order mode near 7500 MHz.
  • the support substrate 3 is made of glass.
  • the support substrate 3 is made of crystal.
  • the support substrate 3 is made of alumina.
  • FIG. 19 also shows higher-order modes of the first comparative example. As described above, in the first comparative example, the portion of the piezoelectric layer 6 that overlaps the intersecting region in plan view is not laminated with the support substrate 3 .
  • FIG. 19 is a diagram showing phases of higher-order modes in the first embodiment, its third to fifth modifications, and the first comparative example.
  • the first IDT electrode 7A and the second IDT electrode 7B are made of Al in the first embodiment, they are not limited to this.
  • a simulation relating to the main mode sound velocity was performed with different materials for the first IDT electrode 7A and the second IDT electrode 7B.
  • the main mode in the first embodiment is an SH mode surface wave.
  • the material of the first IDT electrode 7A is M1
  • the material of the second IDT electrode 7B is M2, it is described as M1/M2.
  • the simulation was performed with the thickness of the first IDT electrode 7A and the thickness of the second IDT electrode 7B set to 0.07 ⁇ in both cases.
  • FIG. 20 is a diagram showing the relationship between the combination of materials for the first IDT electrode and the second IDT electrode and the sound velocity in the main mode.
  • the sound velocity in the main mode is lower than in the case of Al/Al.
  • the wavelength ⁇ becomes shorter as the sound velocity v becomes lower.
  • the wavelength ⁇ is defined by the electrode finger pitch. Therefore, the shorter the wavelength ⁇ , the narrower the electrode finger pitch. Therefore, the size of the IDT electrode can be reduced.
  • At least one of the first IDT electrode 7A and the second IDT electrode 7B is preferably made of Pt. Thereby, the size of the first IDT electrode 7A and the size of the second IDT electrode 7B can be reduced, and the size reduction of the acoustic wave device 1 can be promoted.
  • the sound velocity in the main mode is lower in the case of Pt/Al and in the case of Pt/Pt than in the case of Al/Pt. Therefore, the first IDT electrode 7A is preferably made of Pt. Thereby, the size reduction of the elastic wave device 1 can be further promoted.
  • a simulation of the magnitude of displacement in the piezoelectric layer 6 was performed under the same conditions as the simulation of the SH mode sound velocity. Specifically, a simulation was performed regarding the relationship between the position in the thickness direction of the piezoelectric layer 6 and the magnitude of displacement.
  • FIG. 21 is a diagram showing displacement in the piezoelectric layer for each combination of materials of the first IDT electrode and the second IDT electrode. 0 on the horizontal axis of FIG. 21 indicates the position of the first main surface 6 a of the piezoelectric layer 6 . 200 on the horizontal axis indicates the position of the second main surface 6b.
  • the displacement when the horizontal axis is 0 is smaller in the case of Al/Al and in the case of Al/Pt than in the case of Pt/Al and Pt/Pt. That is, when the first IDT electrode 7A is made of Al, the displacement of the first main surface 6a of the piezoelectric layer 6 can be reduced. Thereby, the stress applied to the first IDT electrode 7A can be reduced, and stress migration can be suppressed. Therefore, the first IDT electrode 7A is preferably made of Al. As a result, stress migration can be suppressed, and deterioration of power durability caused by stress migration can also be suppressed.
  • the difference between the maximum value and the minimum value of displacement in the piezoelectric layer 6 was calculated for each combination of the materials of the IDT electrodes.
  • FIG. 22 is a diagram showing the relationship between the combination of materials for the first IDT electrode and the second IDT electrode and the difference between the maximum value and minimum value of displacement in the piezoelectric layer.
  • the first IDT electrode 7A is made of Al and the second IDT electrode 7B is made of Pt.
  • the uniformity of displacement in the thickness direction of the piezoelectric layer 6 can be enhanced.
  • elastic waves can be uniformly propagated in the thickness direction of the piezoelectric layer 6, and good electrical characteristics can be obtained.
  • the electrical characteristics can be stabilized against changes in the configuration of the elastic wave device 1 .
  • the density of the second IDT electrode 7B is preferably higher than that of the first IDT electrode 7A, not limited to the case of Al/Pt. Also in this case, good electrical characteristics can be obtained and the electrical characteristics can be stabilized.
  • the second IDT electrode 7B is made of Pt, the electrical resistance of the electrode fingers may increase. In that case, the second IDT electrode 7B may have a laminated structure such as an Al layer and a Pt layer to reduce the electrical resistance.
  • the main mode is the SH mode.
  • IDTu [ ⁇ ] be the thickness of the first IDT electrode 7A
  • IDTd [ ⁇ ] be the thickness of the second IDT electrode 7B
  • ⁇ 1 [g/cm 3 ] be the density of the first IDT electrode 7A
  • ⁇ 1 [g/cm 3 ] be the thickness of the second IDT electrode 7B.
  • ⁇ 2 [g/cm 3 ] be the density of the electrode 7B
  • SH_BW [%] be the specific bandwidth of the SH mode.
  • IDTu(IDTd) ⁇ t n where the thickness of each electrode layer is t 1 , t 2 , . . . , t n .
  • the density of each electrode layer is ⁇ 1 , ⁇ 2 , .
  • each electrode layer is made of an alloy, if the densities of the elements constituting the alloy are ⁇ 1 , ⁇ 2 , . ⁇ ( ⁇ n ⁇ pn ).
  • Equation 1 which is a relational expression between IDTu, IDTd, ⁇ 1 and ⁇ 2, and SH_BW, was derived by simulation.
  • IDTu, IDTd, ⁇ 1 and ⁇ 2 have thicknesses and densities within the range where SH_BW derived from Equation 1 is 3% or more.
  • the acoustic wave device 1 can be suitably used as a filter device. It is more preferable that IDTu, IDTd, ⁇ 1 and ⁇ 2 have a thickness and a density in a range in which SH_BW derived by Equation 1 is 3.5% or more, and more preferably a thickness and a density in a range of 4% or more. More preferred. Thereby, insertion loss can be reduced when the acoustic wave device 1 is used in a filter device.
  • IDTu, IDTd, ⁇ 1 and ⁇ 2 are thicknesses and densities within a range in which SH_BW derived from Equation 1 is 4.5% or more. As a result, the insertion loss can be further reduced, and it is easy to comply with next-generation communication standards.
  • the following metal densities [g/cm 3 ] may be used.
  • IDTu and IDTd are in a range where SH_BW derived by Equation 1 is 3% or more.
  • the range of the thicknesses of IDTu and IDTd is more preferably a range in which SH_BW derived by Equation 1 is 3.5% or more, more preferably 4% or more. A range of 4.5% or more is even more preferable.
  • the first IDT electrode 7A is a laminate of a plurality of electrode layers made of a metal selected from the group of metals described above, the density obtained from ⁇ ( ⁇ n ⁇ t n )/ ⁇ t n may be used as ⁇ 1 in Equation 1.
  • the electrode layer of the first IDT electrode 7A is an alloy layer composed of two or more metals selected from the group of metals described above, the density obtained from ⁇ ( ⁇ n ⁇ p n ) is expressed by the formula It may be used as ⁇ 1 of 1.
  • the first IDT electrode 7A is a laminate of alloy layers
  • ⁇ ( ⁇ n ⁇ t n )/ ⁇ t n and ⁇ ( ⁇ n ⁇ pn ) may be used together.
  • the second IDT electrode 7B is a laminate of a plurality of electrode layers, or when the electrode layer of the second IDT electrode 7B is an alloy layer.
  • duty_u and duty_d are duty ratios within a range in which SH_BW derived by Equation 2 is 4% or more, more preferably 4.5% or more. Thereby, insertion loss can be reduced when the acoustic wave device 1 is used in a filter device.
  • Equation 3 which is a relational expression between duty_u and duty_d and the phase of the unwanted wave, was derived by simulation. Note that the unwanted waves cause ripples on the higher frequency side than the anti-resonant frequency.
  • duty ratio is in the range below. As a result, it is possible to suppress ripples that occur on the higher frequency side than the anti-resonance frequency.
  • the center of the plurality of electrode fingers in the intersecting region A of the first IDT electrode 7A and the center of the plurality of electrode fingers in the intersecting region of the second IDT electrode 7B overlap in plan view. there is however, as shown in FIG. 23, the centers of the plurality of electrode fingers of the first IDT electrode 7A and the second IDT electrode 7B do not necessarily have to overlap each other.
  • dx[ ⁇ ] be the distance in the elastic wave propagation direction between the centers of the first IDT electrode 7A and the second IDT electrode 7B when viewed from above.
  • the relationship between dx, resonance frequency, anti-resonance frequency and fractional bandwidth was obtained by simulation.
  • the design parameters of the elastic wave device 1 are as follows.
  • Support substrate 3 material...Si, plane orientation...(100) plane Piezoelectric layer 6; material... LiTaO3 , cut angle...30° Y cut X propagation, thickness 0.2 ⁇ Relationship between the orientations of the support substrate 3 and the piezoelectric layer 6; the Si[110] direction and the XLi axis direction are parallel.
  • First IDT electrode 7A material: Al, thickness: 0.07 ⁇ , duty ratio: 0.5
  • Second IDT electrode 7B material: Al, thickness: 0.07 ⁇ , duty ratio: 0.5 Wavelength ⁇ ; 1 ⁇ m dx; changed in increments of 0.01 ⁇ in the range of 0 ⁇ or more and 0.5 ⁇ or less.
  • FIG. 24 is a diagram showing the relationship between the distance dx and the resonance frequency.
  • FIG. 25 is a diagram showing the relationship between the distance dx and the antiresonance frequency.
  • FIG. 26 is a diagram showing the relationship between the distance dx and the fractional bandwidth.
  • the resonance frequency is highest when the distance dx is 0.25 ⁇ .
  • the distance dx is 0 ⁇ or more and 0.25 ⁇ or less, the longer the distance dx, the higher the resonance frequency.
  • Resonance frequency becomes lower. Therefore, the resonance frequency can be adjusted by adjusting the distance dx. More specifically, in order to increase the resonance frequency by 0.1% or more compared to when dx is 0 ⁇ , 0.07 ⁇ dx ⁇ 0.43 ⁇ . To increase the resonance frequency by 0.2% or more, 0.1 ⁇ dx ⁇ 0.4 ⁇ . To increase the resonance frequency by 0.3% or more, 0.13 ⁇ dx ⁇ 0.37 ⁇ . To increase the resonance frequency by 0.4% or more, 0.16 ⁇ dx ⁇ 0.34 ⁇ . To increase the resonance frequency by 0.5% or more, 0.2 ⁇ dx ⁇ 0.3 ⁇ .
  • the fractional bandwidth can be adjusted by adjusting the distance dx. More specifically, when the fractional bandwidth is 4% or more and 5% or less, 0 ⁇ dx ⁇ 0.09 ⁇ may be satisfied. When the fractional bandwidth is 3% or more and 4% or less, 0.09 ⁇ dx ⁇ 0.15 ⁇ may be satisfied. When the fractional bandwidth is 2% or more and 3% or less, 0.15 ⁇ dx ⁇ 0.2 ⁇ may be satisfied. When the fractional bandwidth is 1% or more and 2% or less, 0.2 ⁇ dx ⁇ 0.27 ⁇ may be satisfied.
  • the fractional bandwidth is 0% or more and 1% or less, 0.27 ⁇ dx ⁇ 0.5 ⁇ may be satisfied.
  • the specific band required for each band of the filter device is different. In this embodiment, the fractional band can be easily adjusted for each band of the filter device used.
  • FIG. 27 is a diagram showing phase characteristics when the distance dx is 0 ⁇ and when the distance dx is 0.05 ⁇ .
  • FIG. 28 is a diagram showing the relationship between the distance dx and the phase of unwanted waves that become ripples.
  • ripples occur on the high-frequency side of the anti-resonance frequency.
  • the distance dx is 0 ⁇ or more and 0.25 ⁇ or less, the longer the distance dx, the larger the ripple. The longer dx, the smaller the ripple.
  • the distance dx is preferably 0 ⁇ dx ⁇ 0.04 ⁇ or 0.44 ⁇ dx ⁇ 0.5 ⁇ . Thereby, the ripple is reduced to 60deg. The following can be suppressed. More preferably, the distance dx satisfies 0 ⁇ dx ⁇ 0.02 ⁇ or 0.48 ⁇ dx ⁇ 0.5 ⁇ . Thereby, the ripple is reduced to -50deg. The following can be suppressed.
  • the direction in which the plurality of first electrode fingers 18 and the plurality of second electrode fingers 19 extend is defined as the electrode finger extending direction.
  • the extending direction of the electrode fingers is orthogonal to the elastic wave propagation direction.
  • dy [ ⁇ ] be the distance between the centers of the intersecting regions of the first IDT electrode 7A and the second IDT electrode 7B in the extending direction of the electrode fingers.
  • the distance dy may be within the range of 0 ⁇ dy ⁇ 0.5 ⁇ , for example.
  • both the distance dx and the distance dy may be other than 0 ⁇ .
  • FIG. 29 is a schematic front cross-sectional view showing the vicinity of each pair of electrode fingers of the first IDT electrode and the second IDT electrode in the elastic wave device according to the second embodiment.
  • This embodiment differs from the first embodiment in that an insulator layer 39A is provided between the first IDT electrode 7A and the piezoelectric layer 6.
  • This embodiment also differs from the first embodiment in that an insulator layer 39B is provided between the second IDT electrode 7B and the piezoelectric layer 6.
  • FIG. Except for the above points, the elastic wave device of this embodiment has the same configuration as the elastic wave device 1 of the first embodiment.
  • the insulator layer 39A and the insulator layer 39B are silicon nitride layers.
  • the materials of the insulator layers 39A and 39B are not limited to those described above, and silicon oxide, tantalum oxide, alumina, or silicon oxynitride, for example, can also be used.
  • the thicknesses of the insulator layers 39A and 39B can be easily adjusted.
  • the piezoelectric layer 6 is supported by the support substrate 3 even at the portion where the elastic wave is excited. Therefore, it is possible to suppress variations in electrical characteristics due to changes in the shape of the piezoelectric layer 6 . Furthermore, since the high-order mode can be leaked to the support substrate 3 side, the high-order mode can be suppressed.
  • An insulator layer may be provided between at least one of the first IDT electrode 7A and the second IDT electrode 7B and the piezoelectric layer 6 .
  • an insulator layer 39A is provided between the first IDT electrode 7A and the piezoelectric layer 6.
  • the insulator layer 39B is not provided.
  • an insulator layer 39B is provided between the second IDT electrode 7B and the piezoelectric layer 6.
  • the insulator layer 39A is not provided.
  • no insulator layer is provided.
  • the portion of the piezoelectric layer that overlaps the intersecting region in plan view is not laminated with the support substrate.
  • FIG. 30 is a diagram showing phase characteristics in the second embodiment, its first and second modifications, and a second comparative example.
  • FIG. 30 shows the results when the thickness of the insulator layer 39A is 0.01 ⁇ and the thickness of the insulator layer 39B is 0.01 ⁇ . However, it has been found that even if the thicknesses of the insulator layers 39A and 39B are changed, the higher-order modes can be similarly suppressed.
  • FIG. 31 is a schematic plan view showing the configuration of the first IDT electrodes in the third embodiment.
  • This embodiment differs from the first embodiment in that the elastic wave device 41 uses a piston mode. Except for the above points, the elastic wave device 41 of this embodiment has the same configuration as the elastic wave device 1 of the first embodiment.
  • the intersection region A of the first IDT electrode 47A has a central region C and a pair of edge regions.
  • a pair of edge regions are a first edge region E1 and a second edge region E2.
  • the central region C is a region located on the central side in the extending direction of the electrode fingers.
  • the first edge region E1 and the second edge region E2 face each other with the central region C interposed therebetween in the direction in which the electrode fingers extend.
  • the first IDT electrode 47A has a pair of gap regions.
  • a pair of gap regions is a first gap region G1 and a second gap region G2.
  • the first gap region G1 is located between the first busbar 16 and the intersection region A.
  • the second gap region G2 is located between the second busbar 17 and the intersection region A.
  • Each of the plurality of first electrode fingers 48 has a wide portion 48a located in the first edge region E1 and a wide portion 48b located in the second edge region E2. In each electrode finger, the width at the wide portion is wider than the width at other portions.
  • each of the plurality of second electrode fingers 49 also has a wide portion 49a located in the first edge region E1 and a wide portion 49b located in the second edge region E2. Note that the width of the electrode finger is the dimension along the elastic wave propagation direction of the electrode finger.
  • the sound velocity in the first edge region E1 is lower than that in the central region C due to the provision of the wide portion 48a and the wide portion 49a. Further, the sound velocity in the second edge region E2 is lower than the sound speed in the central region C due to the provision of the wide width portion 48b and the wide width portion 49b. That is, a pair of low-pitched sound velocity regions are formed in a pair of edge regions.
  • the low sound velocity region is a region in which the sound velocity is lower than the sound velocity in the central region C. As shown in FIG.
  • the first gap region G1 only the plurality of first electrode fingers 48 among the plurality of first electrode fingers 48 and the plurality of second electrode fingers 49 are provided.
  • the plurality of first electrode fingers 48 and the plurality of second electrode fingers 49 only the plurality of second electrode fingers 49 are provided in the second gap region G2.
  • the speed of sound in the first gap region G1 and the speed of sound in the second gap region G2 is higher than that in the central region C. That is, a pair of high sound velocity regions are formed in a pair of gap regions.
  • the high sound velocity area is an area where the sound velocity is higher than the sound velocity in the central area C. As shown in FIG.
  • the relationship of each speed of sound is Vg>Vc>Ve.
  • the further to the left the line indicating the height of each sound speed the higher the sound speed.
  • a central region C, a pair of low sound velocity regions, and a pair of high sound velocity regions are arranged in this order from the center in the extending direction of the electrode fingers. This establishes the piston mode. Thereby, the transverse mode can be suppressed.
  • At least one electrode finger among the plurality of first electrode fingers 48 and the plurality of second electrode fingers 49 is located at the wide portion in at least one of the first edge region E1 and the second edge region E2.
  • all first electrode fingers 48 have widened portions 48a and 48b at both edge regions
  • all second electrode fingers 49 have widened portions 49a and 49b at both edge regions. is preferred.
  • the second IDT electrode is also configured similarly to the first IDT electrode 47A. That is, the second IDT electrode also has a wide portion in which the plurality of first electrode fingers and the plurality of second electrode fingers are located in both edge regions. However, it is sufficient that at least one of the first edge region and the second edge region of at least one of the first IDT electrode 47A and the second IDT electrode has a low-frequency region. If both the first IDT electrode 47A and the second IDT electrode are provided with the wide portion, the sound speed can be made lower, and the effect of suppressing the transverse mode is improved.
  • FIG. 32 is a diagram showing impedance frequency characteristics of the first embodiment and the third embodiment.
  • a transverse mode is generated in the first embodiment.
  • the third embodiment since the piston mode is used, it can be seen that the lateral mode can be suppressed. Therefore, when it is necessary to suppress the transverse mode, the third embodiment may be applied. Furthermore, it can be seen that the impedance at the anti-resonant frequency can be increased in the third embodiment. This is because the first IDT electrode 47A and the second IDT electrode face each other across the piezoelectric layer 6, the second IDT electrode is embedded in the supporting member, and the piston mode is used. This is a peculiar effect.
  • the transverse mode can also be suppressed by providing the mass addition film.
  • mass adding films 43 are provided in each of a pair of edge regions. Each mass addition film 43 has a strip shape. Each mass addition film 43 is provided over a plurality of electrode fingers. Each mass addition film 43 is also provided on the piezoelectric layer 6 between the electrode fingers. Note that each mass addition film 43 may be provided between a plurality of electrode fingers and the piezoelectric layer 6 . Each mass addition film 43 may overlap with a plurality of electrode fingers in plan view. Alternatively, a plurality of mass addition films may be provided, and each mass addition film may overlap each electrode finger in plan view.
  • the mass adding film 43 may be provided on at least one of the first principal surface 6a side and the second principal surface 6b side of the piezoelectric layer 6 .
  • the thickness of a pair of edge regions of the plurality of electrode fingers may be thicker than the thickness of the central region.
  • a pair of low-pitched sound velocity regions can be configured in a pair of edge regions.
  • the first IDT electrode or the second IDT electrode has an opening in the bus bar and a piston mode may be used.
  • the lateral mode can also be suppressed by an IDT electrode that does not use the piston mode.
  • a second modification and a third modification of the third embodiment which differ from the third embodiment only in the configurations of the first IDT electrode and the second IDT electrode, will be described below.
  • the first IDT electrode and the second IDT electrode are similarly configured.
  • fluctuations in electrical characteristics due to changes in the shape of the piezoelectric layer can be suppressed, and high-order modes and transverse modes can be suppressed. can be suppressed.
  • the first IDT electrode 47C is an inclined IDT electrode. More specifically, when a virtual line formed by connecting the tips of the plurality of first electrode fingers 18 is defined as a first envelope D1, the first envelope D1 is is sloping. Similarly, when a virtual line formed by connecting the tips of the plurality of second electrode fingers 19 is defined as a second envelope D2, the second envelope D2 is inclined with respect to the elastic wave propagation direction. is doing.
  • the respective envelopes need not be parallel, but if they are parallel, the ability to suppress the transverse mode is higher, which is preferable.
  • the first IDT electrode 47C has multiple first dummy electrode fingers 45 and multiple second dummy electrode fingers 46 .
  • One ends of the plurality of first dummy electrode fingers 45 are each connected to the first bus bar 16 .
  • the other ends of the plurality of first dummy electrode fingers 45 face each second electrode finger 19 with a gap therebetween.
  • One ends of the plurality of second dummy electrode fingers 46 are each connected to the second bus bar 17 .
  • the other ends of the plurality of second dummy electrode fingers 46 face each of the first electrode fingers 18 with a gap therebetween.
  • the plurality of first dummy electrode fingers 45 and the plurality of second dummy electrode fingers 46 may not be provided.
  • the first IDT electrode 47E is an apodized IDT electrode. More specifically, the first IDT electrode 47E has a crossing width that varies in the elastic wave propagation direction, where the crossing width is the dimension of the crossing area A along the direction in which the electrode fingers extend. The crossing width becomes narrower toward the outside from the center of the first IDT electrode 47E in the elastic wave propagation direction.
  • the intersecting region A has a substantially rhombic shape in plan view. However, the shape of the intersecting region A in plan view is not limited to the above.
  • a plurality of dummy electrode fingers are also provided in this modified example.
  • the plurality of dummy electrode fingers have different lengths, and the plurality of electrode fingers have different lengths.
  • the crossing width is changed as described above.
  • the lengths of the dummy electrode fingers and the electrode fingers are the dimensions along the extending direction of the dummy electrode fingers and the electrode fingers. Note that the reflector is omitted in FIG.
  • FIG. 36 is a schematic front cross-sectional view showing the vicinity of each pair of electrode fingers of a first IDT electrode and a second IDT electrode in an elastic wave device according to a fourth embodiment.
  • a support member 59 includes a dielectric layer 55 .
  • a dielectric layer 55 is provided between the support substrate 3 and the piezoelectric layer 6 .
  • a dielectric layer 55 is laminated directly to the piezoelectric layer 6 . Therefore, the second IDT electrode 7B is embedded in the dielectric layer 55.
  • FIG. Except for the above points, the elastic wave device of this embodiment has the same configuration as the elastic wave device 1 of the first embodiment.
  • the dielectric layer 55 is a silicon oxide layer.
  • the material of the dielectric layer 55 is not limited to the above.
  • silicon oxynitride, lithium oxide, or tantalum pentoxide may be used.
  • the piezoelectric layer 6 is also supported by the support member 59 at the portion where elastic waves are excited. Therefore, it is possible to suppress variations in electrical characteristics due to changes in the shape of the piezoelectric layer 6 . Furthermore, since the high-order mode can be leaked to the support member 59 side, the high-order mode can be suppressed.
  • a phase characteristic was obtained by performing a simulation in the fourth embodiment.
  • the design parameters of the acoustic wave device were as follows. Note that the thickness of the dielectric layer 55 is the distance between the layer and adjacent layers. More specifically, the thickness of the dielectric layer 55 is the distance between the support substrate 3 and the piezoelectric layer 6 in this embodiment.
  • FIG. 37 also shows the phase characteristics of the second comparative example. In the second comparative example, the portion of the piezoelectric layer that overlaps with the intersecting region in plan view is not laminated with the supporting member.
  • Support substrate 3 material...Si, plane orientation...(100) plane Dielectric layer 55; material... SiO2 , thickness...0.27 ⁇ Piezoelectric layer 6; material: LiTaO 3 , cut angle: 30° Y cut, X propagation, thickness: 0.2 ⁇ Relationship between the orientations of the support substrate 3 and the piezoelectric layer 6; the Si[110] direction and the XLi axis direction are parallel.
  • Second IDT electrode 7B material: Al, thickness: 0.07 ⁇ , duty ratio: 0.5 Wavelength ⁇ ; 1 ⁇ m
  • FIG. 37 is a diagram showing phase characteristics in the fourth embodiment and the second comparative example.
  • the main mode is an SH mode surface wave.
  • the electromechanical coupling coefficient ksaw2 of the SH mode depends on ⁇ in the Euler angles ( ⁇ , ⁇ , ⁇ ) of the piezoelectric layer 6 and the thickness of the dielectric layer 55 . An example of this is illustrated by FIGS.
  • ⁇ is 0 deg. Above, 180deg. 10 deg. changed in increments.
  • the thickness of the piezoelectric layer 6 was changed in steps of 0.05 ⁇ within the range of 0.05 ⁇ or more and 0.1 ⁇ or less, and changed in steps of 0.1 ⁇ in the range of 0.1 ⁇ or more and 0.5 ⁇ or less.
  • the thickness of the dielectric layer 55 was changed in increments of 0.1 ⁇ in the range of 0 ⁇ or more and 1 ⁇ or less. However, when the thickness of the dielectric layer 55 is 0 ⁇ , the dielectric layer 55 is not provided, so the configuration is the same as that of the first embodiment. At each angle and each thickness, the electromechanical coupling coefficient ksaw2 of the SH mode was obtained by simulation.
  • FIG. 38 is a diagram showing the relationship between ⁇ in the Euler angle of the piezoelectric layer, the thickness, and the electromechanical coupling coefficient ksaw2 of the SH mode in the fourth embodiment.
  • FIG. 39 is a diagram showing the relationship between ⁇ in the Euler angle of the piezoelectric layer, the thickness of the dielectric layer, and the electromechanical coupling coefficient ksaw2 of the SH mode in the fourth embodiment.
  • the results shown in FIG. 38 are obtained when the thickness of the dielectric layer 55 is 0.2 ⁇ .
  • the results shown in FIG. 39 are obtained when the thickness of the piezoelectric layer 6 is 0.2 ⁇ .
  • the thickness of the dielectric layer 55 is SiO2 [ ⁇ ].
  • 38 and 39 the thickness of the piezoelectric layer 6 is LT[ ⁇ ].
  • the electromechanical coupling coefficient ksaw2 of the SH mode depends on ⁇ in the Euler angles of the piezoelectric layer 6 and the thickness of the dielectric layer 55 .
  • the thickness of the piezoelectric layer 6 is preferably 0.05 ⁇ or more and 0.5 ⁇ or less. Thereby, the electromechanical coupling coefficient ksaw2 of the SH mode can be suitably adjusted.
  • the thickness of the dielectric layer 55 is preferably greater than 0 ⁇ and less than or equal to 0.5 ⁇ . Thereby, the electromechanical coupling coefficient ksaw2 of the SH mode can be increased and preferably adjusted.
  • Equation 4 which is a relational expression between LT, SiO2, LT- ⁇ , and SH_ksaw 2 , was derived by simulation.
  • LT, SiO2, and LT- ⁇ have thicknesses and angles in the range in which SH_ksaw 2 derived from Equation 4 is 6% or more.
  • the elastic wave device can be suitably used for the filter device.
  • LT, SiO2 and LT- ⁇ have a thickness and an angle in a range in which SH_ksaw 2 derived by Equation 4 is 8% or more, more preferably 10% or more. preferable.
  • insertion loss can be reduced when the acoustic wave device is used in a filter device.
  • Equation 5 which is a relational expression between LT, SiO2 , LT- ⁇ , and Rayleigh_ksaw2, was derived by simulation.
  • ea (a is an integer) in the formula indicates “ ⁇ 10 ⁇ a ”.
  • LT, SiO2, and LT- ⁇ have thicknesses and angles in the range in which Rayleigh_ksaw2 derived from Equation 5 is 0.5% or less. More preferably, LT, SiO2, and LT- ⁇ are thicknesses and angles in a range in which Rayleigh_ksaw2 derived by Equation 5 is 0.2% or less, and the thickness and angle are in a range of 0.1% or less. is more preferable. Thereby, unwanted waves can be effectively suppressed.
  • the piezoelectric layer 6 may be a lithium niobate layer.
  • the electromechanical coupling coefficient ksaw2 of the SH mode depends on ⁇ in the Euler angles ( ⁇ , ⁇ , ⁇ ) of the lithium niobate layer and the thickness of the dielectric layer 55 .
  • An example of this is illustrated by FIG.
  • the ⁇ and thickness of the lithium niobate layer and the thickness of the dielectric layer 55 were varied in the same manner as in the examples shown in FIGS.
  • FIG. 40 is a diagram showing the relationship between ⁇ at the Euler angles of the lithium niobate layer, the thickness thereof, and the electromechanical coupling coefficient ksaw2 of the SH mode. The results shown in FIG. 40 are obtained when the thickness of the dielectric layer 55 is 0.2 ⁇ . Note that in FIG. 40, the thickness of the lithium niobate layer is LN[ ⁇ ].
  • the electromechanical coupling coefficient ksaw2 in SH mode depends on the Euler angle ⁇ and the thickness of the lithium niobate layer and the thickness of the dielectric layer 55 . Even when the piezoelectric layer 6 is a lithium niobate layer, if the lithium niobate layer has a thickness of 0.05 ⁇ or more and 0.5 ⁇ or less, the SH mode electromechanical coupling coefficient ksaw 2 is preferably can be adjusted. When the thickness of the dielectric layer 55 is set to be greater than 0 ⁇ and equal to or less than 0.5 ⁇ , the electromechanical coupling coefficient ksaw2 in SH mode can be increased and adjusted appropriately.
  • Equation 6 which is a relational expression between LN, SiO2, LN- ⁇ , and SH_ksaw 2 , was derived by simulation.
  • LN, SiO2, and LN- ⁇ have thicknesses and angles in the range in which SH_ksaw 2 derived from Equation 6 is 5% or more.
  • the elastic wave device can be suitably used for the filter device.
  • LN, SiO2 and LN- ⁇ have a thickness and an angle in a range in which SH_ksaw 2 derived from Equation 6 is 10% or more, more preferably 15% or more. preferable.
  • insertion loss can be reduced when the acoustic wave device is used in a filter device.
  • LN, SiO2 and LN- ⁇ have thicknesses and angles in the range in which SH_ksaw 2 derived from Equation 6 is 20% or more. As a result, the insertion loss can be further reduced when the elastic wave device is used in the filter device.
  • Equation 7 which is a relational expression between LN, SiO2 , LN- ⁇ , and Rayleigh_ksaw2, was derived by simulation.
  • LN, SiO2, and LN- ⁇ have thicknesses and angles in the range in which Rayleigh_ksaw2 derived from Equation 7 is 0.5% or less. More preferably, LN, SiO2, and LN- ⁇ have thicknesses and angles in the range in which Rayleigh_ksaw2 derived by Equation 7 is 0.2% or less, and thicknesses and angles in the range of 0.1% or less. is more preferable. Thereby, unwanted waves can be effectively suppressed.
  • FIG. 41 is a schematic front cross-sectional view showing the vicinity of each pair of electrode fingers of a first IDT electrode and a second IDT electrode in an elastic wave device according to a fifth embodiment.
  • This embodiment differs from the fourth embodiment in that the support member 69 has a plurality of dielectric layers. Except for the above points, the elastic wave device of this embodiment has the same configuration as the elastic wave device of the fourth embodiment.
  • a high acoustic velocity layer 64 as a first dielectric layer is provided on the support substrate 3 .
  • a dielectric layer 55 is provided as a second dielectric layer on the high acoustic velocity layer 64 .
  • the support substrate 3, the dielectric layer 55, and the high acoustic velocity layer 64 may be laminated in this order.
  • the number of dielectric layers is not particularly limited. At least one dielectric layer may be provided between the support substrate 3 and the piezoelectric layer 6 .
  • the high acoustic velocity layer 64 is a relatively high acoustic velocity layer.
  • the acoustic velocity of the bulk wave propagating through the high acoustic velocity layer 64 is higher than the acoustic velocity of the elastic wave propagating through the piezoelectric layer 6 .
  • the high acoustic velocity layer 64 is a silicon nitride layer.
  • the material of the high acoustic velocity layer 64 is not limited to the above.
  • a medium containing the above materials as a main component such as steatite, forsterite, magnesia, DLC (diamond-like carbon) film, or diamond, can also be used.
  • FIG. 42 also shows the phase characteristics of the second comparative example.
  • the portion of the piezoelectric layer 6 that overlaps the intersecting region in plan view is not laminated with the supporting member.
  • Support substrate 3 material...Si, plane orientation...(100) plane High acoustic velocity layer 64; material... Si3N4 , thickness 0.45 ⁇ Dielectric layer 55; material... SiO2 , thickness...0.27 ⁇ Piezoelectric layer 6; material: LiTaO 3 , cut angle: 30° Y cut, X propagation, thickness: 0.2 ⁇ Relationship between the orientations of the support substrate 3 and the piezoelectric layer 6; the Si[110] direction and the XLi axis direction are parallel.
  • First IDT electrode 7A material: Al, thickness: 0.07 ⁇ , duty ratio: 0.5
  • Second IDT electrode 7B material: Al, thickness: 0.07 ⁇ , duty ratio: 0.5 Wavelength ⁇ ; 1 ⁇ m
  • FIG. 42 is a diagram showing phase characteristics in the fifth embodiment and the second comparative example.
  • a plurality of higher-order modes are generated in the second comparative example.
  • higher modes are suppressed.
  • the high-order modes are suppressed when the material and thickness of the high-sonic layer 64 are changed.
  • Supporting member A Intersecting region C Central region E1, E2 First and second edge regions G1, G2 First , the second gap region

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Abstract

電気的特性の変動を抑制することができ、かつ高次モードを抑制することができる、弾性波装置を提供する。　本発明の弾性波装置は、支持基板３を含む支持部材と、支持部材上に設けられており、対向し合う第１の主面６ａ及び第２の主面６ｂを有する圧電体層６と、第１の主面６ａに設けられており、複数の電極指を有する第１のＩＤＴ電極７Ａと、第２の主面６ｂに設けられており、複数の電極指を有する第２のＩＤＴ電極７Ｂとを備える。第２のＩＤＴ電極７Ｂが支持部材に埋め込まれている。圧電体層６の第１の主面６ａに、第１のＩＤＴ電極７Ａを覆うように誘電体膜２９が設けられている。第１のＩＤＴ電極７Ａの電極指ピッチにより規定される波長をλとしたときに、誘電体膜２９の厚みが０．１５λ以下である。

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。下記の特許文献１には、板波を利用する弾性波装置の一例が開示されている。この弾性波装置においては、支持体上にＬｉＮｂＯ３基板が設けられている。支持体には貫通孔が設けられている。ＬｉＮｂＯ３基板における上記貫通孔に臨んでいる部分において、ＬｉＮｂＯ３基板の両面にＩＤＴ電極が設けられている。
国際公開第２０１３／０２１９４８号
　しかしながら、特許文献１に記載された弾性波装置においては、弾性波の励振に伴い、ＬｉＮｂＯ３基板の形状の変化が大きくなりがちである。そのため、弾性波装置の電気的特性の変動が生じやすい、という問題がある。また、高次モードの発生を十分に抑制することができない。
　本発明の目的は、電気的特性の変動を抑制することができ、かつ高次モードを抑制することができる、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のある広い局面では、支持基板を含む支持部材と、前記支持部材上に設けられており、対向し合う第１の主面及び第２の主面を有する圧電体層と、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第１のＩＤＴ電極と、前記第２の主面に設けられており、複数の電極指を有する第２のＩＤＴ電極とが備えられており、前記第２のＩＤＴ電極が前記支持部材に埋め込まれており、前記圧電体層の前記第１の主面に、前記第１のＩＤＴ電極を覆うように誘電体膜が設けられており、前記第１のＩＤＴ電極の電極指ピッチにより規定される波長をλとしたときに、前記誘電体膜の厚みが０．１５λ以下である。
　本発明に係る弾性波装置の他の広い局面では、支持基板を含む支持部材と、前記支持部材上に設けられており、対向し合う第１の主面及び第２の主面を有する圧電体層と、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第１のＩＤＴ電極と、前記第２の主面に設けられており、複数の電極指を有する第２のＩＤＴ電極とが備えられており、前記第２のＩＤＴ電極が前記支持部材に埋め込まれており、前記圧電体層の前記第１の主面に、前記第１のＩＤＴ電極を覆う膜が設けられていない。
　本発明に係る弾性波装置によれば、電気的特性の変動を抑制することができ、かつ高次モードを抑制することができる。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る弾性波装置の模式的正面断面図である。 図２は、本発明の第１の実施形態に係る弾性波装置の模式的平面図である。 図３は、図２中のＩＩ－ＩＩ線に沿う断面図である。 図４は、シリコンの結晶軸の定義を示す模式図である。 図５は、シリコンの（１００）面を示す模式図である。 図６は、シリコンの（１１０）面を示す模式図である。 図７は、第１の比較例の弾性波装置における、第１のＩＤＴ電極及び第２のＩＤＴ電極の各１対の電極指付近を示す模式的正面断面図である。 図８は、第２の比較例の弾性波装置における、第１のＩＤＴ電極及び第２のＩＤＴ電極の各１対の電極指付近を示す模式的正面断面図である。 図９は、第１の比較例及び第２の比較例における位相特性を示す図である。 図１０は、本発明の第１の実施形態及び第２の比較例における位相特性を示す図である。 図１１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模式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１の変形例における誘電体膜の厚みと高次モードの位相との関係を示す図である。 図１３は、本発明の第１の実施形態の第１の変形例における誘電体膜の厚みとＱ特性との関係を示す図である。 図１４は、第３の比較例の弾性波装置における、第１のＩＤＴ電極及び第２のＩＤＴ電極の各１対の電極指付近を示す模式的正面断面図である。 図１５は、本発明の第１の実施形態及び第３の比較例における、メインモードの共振周波数よりも低域側のインピーダンス特性を示す図である。 図１６は、本発明の第１の実施形態及び第２の比較例においての、圧電体層のオイラー角におけるθと、高次モードの位相との関係を示す図である。 図１７は、本発明の第１の実施形態の第２の変形例及び第４の比較例における位相特性を示す図である。 図１８は、本発明の第１の実施形態の第２の変形例においての、圧電体層のオイラー角におけるθと、高次モードの位相との関係を示す図である。 図１９は、本発明の第１の実施形態及びその第３～第５の変形例並びに第１の比較例における高次モードの位相を示す図である。 図２０は、第１のＩＤＴ電極及び第２のＩＤＴ電極の材料の組み合わせと、メインモードの音速との関係を示す図である。 図２１は、第１のＩＤＴ電極及び第２のＩＤＴ電極の材料の組み合わせ毎の、圧電体層内における変位を示す図である。 図２２は、第１のＩＤＴ電極及び第２のＩＤＴ電極の材料の組み合わせと、圧電体層内における変位の最大値及び最小値の差との関係を示す図である。 図２３は、距離ｄｘを説明するための模式的正面断面図である。 図２４は、距離ｄｘと共振周波数との関係を示す図である。 図２５は、距離ｄｘと反共振周波数との関係を示す図である。 図２６は、距離ｄｘと比帯域との関係を示す図である。 図２７は、距離ｄｘが０λである場合、及び距離ｄｘが０．０５λである場合の位相特性を示す図である。 図２８は、距離ｄｘと、リップルとなる不要波の位相との関係を示す図である。 図２９は、本発明の第２の実施形態に係る弾性波装置における、第１のＩＤＴ電極及び第２のＩＤＴ電極の各１対の電極指付近を示す模式的正面断面図である。 図３０は、本発明の第２の実施形態並びにその第１の変形例及び第２の変形例と、第２の比較例とにおける位相特性を示す図である。 図３１は、本発明の第３の実施形態における第１のＩＤＴ電極の構成を示す模式的平面図である。 図３２は、本発明の第１の実施形態及び第３の実施形態のインピーダンス周波数特性を示す図である。 図３３は、本発明の第３の実施形態の第１の変形例に係る弾性波装置の模式的平面図である。 図３４は、本発明の第３の実施形態の第２の変形例に係る弾性波装置の模式的平面図である。 図３５は、本発明の第３の実施形態の第３の変形例に係る弾性波装置の模式的平面図である。 図３６は、本発明の第４の実施形態に係る弾性波装置における、第１のＩＤＴ電極及び第２のＩＤＴ電極の各１対の電極指付近を示す模式的正面断面図である。 図３７は、本発明の第４の実施形態及び第２の比較例における位相特性を示す図である。 図３８は、本発明の第４の実施形態においての、圧電体層のオイラー角におけるθ及び厚みと、ＳＨモードの電気機械結合係数ｋｓａｗ２との関係を示す図である。 図３９は、本発明の第４の実施形態においての、圧電体層のオイラー角におけるθ及び誘電体層の厚みと、ＳＨモードの電気機械結合係数ｋｓａｗ２との関係を示す図である。 図４０は、ニオブ酸リチウム層のオイラー角におけるθ及び厚みと、ＳＨモードの電気機械結合係数ｋｓａｗ２との関係を示す図である。 図４１は、本発明の第５の実施形態に係る弾性波装置における、第１のＩＤＴ電極及び第２のＩＤＴ電極の各１対の電極指付近を示す模式的正面断面図である。 図４２は、本発明の第５の実施形態及び第２の比較例における位相特性を示す図である。
　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模式的正面断面図である。図２は、第１の実施形態に係る弾性波装置の模式的平面図である。図３は、図２中のＩＩ－ＩＩ線に沿う断面図である。なお、図１は、図２中のＩ－Ｉ線に沿う断面図である。図１中の＋及び－の符号は、電位の相対的な高さを模式的に示している。
　図１に示すように、弾性波装置１は圧電性基板２を有する。圧電性基板２は、支持基板３と、圧電体層６とを含む。より具体的には、圧電体層６が、支持基板３上に直接的に設けられている。支持基板３は本発明における支持部材である。もっとも、支持部材は、支持基板３を含む積層体であってもよい。
　圧電体層６は第１の主面６ａ及び第２の主面６ｂを有する。第１の主面６ａ及び第２の主面６ｂは対向している。第１の主面６ａには第１のＩＤＴ電極７Ａが設けられている。第２の主面６ｂには第２のＩＤＴ電極７Ｂが設けられている。第１のＩＤＴ電極７Ａ及び第２のＩＤＴ電極７Ｂは、圧電体層６を挟んで対向している。
　圧電体層６の第２の主面６ｂは、支持部材としての支持基板３に接合されている。第２のＩＤＴ電極７Ｂは、支持基板３に埋め込まれている。言い換えると、支持基板３は、第２のＩＤＴ電極７Ｂと対向する部分を有している。
　第１のＩＤＴ電極７Ａ及び第２のＩＤＴ電極７Ｂ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１はメインモードとしてＳＨモードの表面波を利用している。ただし、メインモードはＳＨモードには限定されず、他のモードをメインモードとしてもよい。圧電体層６の第１の主面６ａにおける、第１のＩＤＴ電極７Ａの弾性波伝搬方向両側には、１対の反射器８Ａ及び反射器８Ｂが設けられている。同様に、第２の主面６ｂにおける、第２のＩＤＴ電極７Ｂの弾性波伝搬方向両側には、１対の反射器８Ｃ及び反射器８Ｄが設けられている。これらの反射器８Ａ，８Ｂ，８Ｃ，８Ｄは、第１のＩＤＴ電極７Ａと同電位でもよいし、第２のＩＤＴ電極７Ｂと同電位でもよいし、第１のＩＤＴ電極７Ａ、第２のＩＤＴ電極７Ｂの両方と同電位でもよい。あるいは、浮き電極でもよい。このように、本実施形態の弾性波装置１は弾性表面波共振子である。もっとも、本発明に係る弾性波装置は弾性波共振子には限定されず、複数の弾性波共振子を有するフィルタ装置やマルチプレクサであってもよい。
　図２に示すように、第１のＩＤＴ電極７Ａは、第１のバスバー１６及び第２のバスバー１７と、複数の第１の電極指１８及び複数の第２の電極指１９とを有する。第１のバスバー１６及び第２のバスバー１７は対向している。第１のバスバー１６に、複数の第１の電極指１８の一端がそれぞれ接続されている。第２のバスバー１７に、複数の第２の電極指１９の一端がそれぞれ接続されている。複数の第１の電極指１８及び複数の第２の電極指１９は互いに間挿し合っている。
　第２のＩＤＴ電極７Ｂも、第１のＩＤＴ電極７Ａと同様に、１対のバスバーと、複数の電極指とを有する。第１のＩＤＴ電極７Ａ及び第２のＩＤＴ電極７Ｂの電極指ピッチは同じである。なお、電極指ピッチとは、隣り合う電極指同士の中心間距離である。本明細書において電極指ピッチが同じとは、弾性波装置の電気的特性に影響が出ない程度の誤差範囲において、電極指ピッチが異なることも含む。図１に示すように、第１のＩＤＴ電極７Ａ及び第２のＩＤＴ電極７Ｂの各電極指の横断面の形状は台形である。もっとも、各電極指の横断面の形状は上記に限定されず、例えば矩形であってもよい。
　第１のＩＤＴ電極７Ａ、第２のＩＤＴ電極７Ｂ、反射器８Ａ、反射器８Ｂ、反射器８Ｃ及び反射器８ＤはＡｌからなる。もっとも、各ＩＤＴ電極及び各反射器の材料は上記に限定されない。あるいは、各ＩＤＴ電極及び各反射器は、積層金属膜からなっていてもよい。なお、本明細書において、ＩＤＴ電極などがＡｌなどの特定の材料からなると記載する場合、ＩＤＴ電極などが、弾性波装置の電気的特性に影響しない程度の微量の不純物を含む場合も含まれる。
　第１のＩＤＴ電極７Ａにおいて、弾性波伝搬方向から見たときに、隣り合う電極指同士が重なり合っている領域は交叉領域Ａである。同様に、第２のＩＤＴ電極７Ｂも交叉領域を有する。第１のＩＤＴ電極７Ａの交叉領域Ａ及び第２のＩＤＴ電極７Ｂの交叉領域は、平面視において重なっている。より具体的には、第１のＩＤＴ電極７Ａの交叉領域Ａにおける複数の電極指の中心と、第２のＩＤＴ電極７Ｂの交叉領域における複数の電極指の中心とは、平面視において重なっている。もっとも、第１のＩＤＴ電極７Ａの複数の電極指の少なくとも一部と、第２のＩＤＴ電極７Ｂの複数の電極指の少なくとも一部とが、平面視において重なっていればよい。つまり、弾性波装置の電気的特性に影響が出ない程度の誤差範囲において、重なっている状態であればよく、製造ばらつき上のずれは、重なっていることに含まれる。ここで、平面視とは、図１における上方から見る方向をいう。
　図３に示すように、弾性波装置１は、第１の貫通電極１５Ａ及び第２の貫通電極１５Ｂを有する。第１の貫通電極１５Ａ及び第２の貫通電極１５Ｂは圧電体層６を貫通している。第１の貫通電極１５Ａは、第１のＩＤＴ電極７Ａの第１のバスバー１６及び第２のＩＤＴ電極７Ｂの一方のバスバーを接続している。第２の貫通電極１５Ｂは、第１のＩＤＴ電極７Ａの第２のバスバー１７及び第２のＩＤＴ電極７Ｂの他方のバスバーを接続している。これにより、圧電体層６を挟んで対向している電極指同士の電位が同じとされている。もっとも、貫通電極以外の配線により、各バスバーを同じ信号電位に接続してもよい。
　図１に示すように、複数の第１の電極指１８の電位は、複数の第２の電極指１９の電位よりも相対的に高い。もっとも、複数の第２の電極指１９の電位が、複数の第１の電極指１８の電位よりも相対的に高くてもよい。
　本実施形態の特徴は、第２のＩＤＴ電極７Ｂが支持部材としての支持基板３に埋め込まれていることにある。これにより、圧電体層６は、弾性波が励振される部分においても支持基板３により支持されているため、圧電体層６の形状が変形し難く、電気的特性の変動を抑制することができる。加えて、第２のＩＤＴ電極７Ｂが支持部材に埋め込まれていることにより、高次モードを支持部材側に漏洩させることができる。それによって、高次モードをより一層抑制することができる。高次モードの抑制の効果の詳細を、本実施形態の構成の詳細と共に、以下において示す。
　圧電体層６はタンタル酸リチウム層である。より具体的には、圧電体層６に用いられるタンタル酸リチウムのカット角は３０°ＹカットＸ伝搬である。もっとも、圧電体層６の材料及びカット角は上記に限定されない。圧電体層６は、例えばニオブ酸リチウム層であってもよい。圧電体層６は結晶軸（ＸＬｉ，ＹＬｉ，ＺＬｉ）を有する。
　支持基板３はシリコン基板である。図４に示すように、シリコンはダイヤモンド構造を有する。本明細書において、シリコン基板を構成するシリコンの結晶軸は、（ＸＳｉ，ＹＳｉ，ＺＳｉ）であるとする。シリコンにおいては、結晶構造の対称性により、ＸＳｉ軸、ＹＳｉ軸及びＺＳｉ軸はそれぞれ等価である。本実施形態では、支持基板３の面方位は（１００）である。面方位が（１００）であるとは、ダイヤモンド構造を有するシリコンの結晶構造において、ミラー指数［１００］で表される結晶軸に直交する（１００）面においてカットした基板であることを示す。（１００）面においては面内４回対称であり、９０°回転で等価な結晶構造となる。なお、（１００）面は図５に示す面である。
　支持基板３及び圧電体層６は、ＸＬｉ軸方向及びＳｉ［１１０］方向が平行となるように積層されている。Ｓｉ［１１０］方向とは、図６に示す（１１０）面と直交する方向である。もっとも、支持基板３及び圧電体層６の方位の関係は上記に限定されない。支持基板３の面方位、伝搬方向及び材料も特に限定されない。支持基板３には、例えば、ガラス、水晶またはアルミナなどを用いてもよい。
　以下において、本実施形態、第１の比較例及び第２の比較例を比較することにより、本実施形態において高次モードを抑制できることを示す。図７に示すように、第１の比較例は、第２のＩＤＴ電極を有しない点において第１の実施形態と異なる。さらに、第１の比較例は、圧電体層６における平面視において交叉領域と重なっている部分が、支持基板と積層されていない点において、第１の実施形態と異なる。図８に示すように、第２の比較例は、第２のＩＤＴ電極７Ｂが支持基板に埋め込まれていない点において第１の実施形態と異なる。さらに、第２の比較例は、圧電体層６における、平面視において交叉領域と重なっている部分が、支持基板と積層されていない点において、第１の実施形態と異なる。
　第１の実施形態、第１の比較例及び第２の比較例においてシミュレーションを行うことにより、位相特性を比較した。各弾性波装置の設計パラメータは以下の通りとした。なお、第１の比較例及び第２の比較例では、圧電体層６における、平面視において交叉領域と重なっている部分は支持基板と積層されていない。そのため、各比較例においては、支持基板の設計パラメータを設定していない。
　第１の実施形態の弾性波装置１の設計パラメータは以下の通りである。なお、第１のＩＤＴ電極７Ａ及び第２のＩＤＴ電極７Ｂでは、平面視において重なっている電極指同士の電位は同じである。第１のＩＤＴ電極７Ａ及び第２のＩＤＴ電極７Ｂの電極指ピッチにより規定される波長をλとする。
　支持基板３；材料…Ｓｉ、面方位…（１００）面
　圧電体層６；材料…ＬｉＴａＯ３、カット角…３０°ＹカットＸ伝搬、厚み０．２λ
　支持基板３及び圧電体層６の方位の関係；Ｓｉ［１１０］方向及びＸＬｉ軸方向が平行。
　第１のＩＤＴ電極７Ａ；材料…Ａｌ、厚み…０．０７λ、デューティ比…０．５
　第２のＩＤＴ電極７Ｂ；材料…Ａｌ、厚み…０．０７λ、デューティ比…０．５
　波長λ；１μｍ
　第１の比較例の弾性波装置の設計パラメータは以下の通りである。
　圧電体層６；材料…ＬｉＴａＯ３、カット角…３０°ＹカットＸ伝搬、厚み０．２λ
　第１のＩＤＴ電極７Ａ；材料…Ａｌ、厚み…０．０７λ、デューティ比…０．５
　波長λ；１μｍ
　第２の比較例の弾性波装置の設計パラメータは以下の通りである。なお、第１のＩＤＴ電極７Ａ及び第２のＩＤＴ電極７Ｂでは、平面視において重なっている電極指同士の電位は同じである。
　圧電体層６；材料…ＬｉＴａＯ３、カット角…３０°ＹカットＸ伝搬、厚み０．２λ
　第１のＩＤＴ電極７Ａ；材料…Ａｌ、厚み…０．０７λ、デューティ比…０．５
　第２のＩＤＴ電極７Ｂ；材料…Ａｌ、厚み…０．０７λ、デューティ比…０．５
　波長λ；１μｍ
　図９は、第１の比較例及び第２の比較例における位相特性を示す図である。図１０は、第１の実施形態及び第２の比較例における位相特性を示す図である。
　図９に示すように、第１の比較例においては、広い周波数帯域において、複数の高次モードが生じている。第２の比較例では、５５００ＭＨｚ付近においては、高次モードが抑制されている。しかしながら、第２の比較例においても、５５００ＭＨｚ付近を除くと、広い周波数帯域において、複数の高次モードが生じている。このように、第１のＩＤＴ電極７Ａ及び第２のＩＤＴ電極７Ｂが対向していても、高次モードを十分に抑制することはできていない。
　これに対して、図１０に示すように、第１の実施形態においては、広い周波数帯域において高次モードが抑制されていることがわかる。第１の実施形態においては、第１のＩＤＴ電極７Ａ及び第２のＩＤＴ電極７Ｂが対向しており、かつ支持基板３に第２のＩＤＴ電極７Ｂが埋め込まれている。それによって、高次モードを支持基板３側に漏洩させることができる。従って、高次モードを効果的に抑制することができる。
　第１の実施形態においては、圧電体層６の第１の主面６ａには、第１のＩＤＴ電極７Ａを覆う膜は設けられていない。これにより、メインモードを効率よく励振させることができる。もっとも、本発明は上記構成に限定されるものではない。
　図１１は、第１の実施形態の第１の変形例に係る弾性波装置の模式的正面断面図である。
　図１１に示される第１の変形例のように、圧電体層６の第１の主面６ａに、第１のＩＤＴ電極７Ａを覆うように誘電体膜２９が設けられていてもよい。本変形例においては、誘電体膜２９は酸化ケイ素膜である。もっとも、誘電体膜２９の材料は酸化ケイ素には限定されず、例えば、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、五酸化タンタル、アモルファスシリコン、多結晶シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウムまたは炭化ケイ素などを用いることもできる。第１のＩＤＴ電極７Ａが誘電体膜２９により保護されるため、第１のＩＤＴ電極７Ａが破損し難い。
　ここで、本変形例の弾性波装置において、シミュレーションを行うことにより、誘電体膜２９の厚みと、高次モードの位相及びＱ値との関係を求めた。弾性波装置の設計パラメータは以下の通りである。
　支持基板３；材料…Ｓｉ、面方位…（１００）面
　圧電体層６；材料…ＬｉＴａＯ３、カット角…３０°ＹカットＸ伝搬、厚み０．２λ
　支持基板３及び圧電体層６の方位の関係；Ｓｉ［１１０］方向及びＸＬｉ軸方向が平行。
　第１のＩＤＴ電極７Ａ；材料…Ａｌ、厚み…０．０７λ、デューティ比…０．５
　第２のＩＤＴ電極７Ｂ；材料…Ａｌ、厚み…０．０７λ、デューティ比…０．５
　波長λ；１μｍ
　誘電体膜２９；材料…ＳｉＯ２、厚み…０．０１５λ以上、０．０５λ以下の範囲において０．０１７５λ刻みで変化させ、０．０５λ以上、０．２５λ以下の範囲において０．０２５λ刻みで変化させた。
　図１２は、第１の実施形態の第１の変形例における誘電体膜の厚みと高次モードの位相との関係を示す図である。図１２に示す高次モードの位相は、５０００ＭＨｚ～７０００ＭＨｚにおける高次モードの位相である。
　図１２に示すように、本変形例においては、高次モードの位相は７０ｄＢ以下である。他方、図９に示す第１の比較例では、５０００ＭＨｚ～７０００ＭＨｚにおける高次モードは８５ｄＢ程である。このように、本変形例においては、上記の第１の比較例よりも高次モードが抑制されている。さらに、図１２に示すように、誘電体膜２９の厚みが薄くなるほど、高次モードが抑制されていることがわかる。これは、誘電体膜２９の厚みが薄いほど、誘電体膜２９に高次モードが閉じこめられ難くなることによる。そして、誘電体膜２９の厚みが０．１５λ以下である場合には、高次モードは－８０ｄＢ以下となっている。よって、誘電体膜２９の厚みは０．１５λ以下であることが好ましい。これにより、高次モードをより一層抑制することができる。
　図１３は、第１の実施形態の第１の変形例における誘電体膜の厚みとＱ特性との関係を示す図である。なお、誘電体膜２９の厚みが０．０１５λであるときのＱ特性を、基準値である１としている。
　図１３に示すように、誘電体膜２９の厚みが薄くなるほど、Ｑ特性が高くなっていることがわかる。本実施形態では、圧電体層６のＱ特性は誘電体膜２９のＱ特性よりも高い。そのため、誘電体膜２９が薄くなるほど、圧電体層６及び誘電体膜２９の積層体において、高いＱ特性を有する部分の割合が大きくなる。よって、上記の関係となる。そして、誘電体膜２９の厚みが０．０５λ以下である場合には、Ｑ特性は１以上となっている。従って、誘電体膜２９の厚みは０．０５λ以下であることが好ましい。これにより、Ｑ特性をより一層向上させることができる。
　図１に戻り、第１の実施形態のように、第１のＩＤＴ電極７Ａ及び第２のＩＤＴ電極７Ｂが圧電体層６を挟んで対向しており、平面視において重なっている電極指同士が同じ電位に接続されることが好ましい。この場合には、第１のＩＤＴ電極７Ａ及び第２のＩＤＴ電極７Ｂから発生する電界の対称性を高めることができる。それによって、高次モードをより一層抑制することができる。
　さらに、第１の実施形態においては、第１のＩＤＴ電極７Ａ及び第２のＩＤＴ電極７Ｂが圧電体層６を挟んで対向していることにより、静電容量を大きくすることができる。それによって、第１のＩＤＴ電極７Ａ及び第２のＩＤＴ電極７Ｂを小型にしても、所望の静電容量を得ることができる。従って、弾性波装置１を小型にすることができる。これを、第１の実施形態及び第３の比較例を比較することにより示す。図１４に示すように、第３の比較例は、第２のＩＤＴ電極を有しない点において、第１の実施形態と異なる。
　第１の実施形態及び第３の比較例においてシミュレーションを行うことにより、インピーダンス特性を比較した。インピーダンスが低いほど、静電容量が大きいこととなる。第１の実施形態の弾性波装置の設計パラメータは、上記の位相特性を求めた際と同様とした。第３の比較例の設計パラメータは、第２のＩＤＴ電極７Ｂを有しない点以外においては、第１の実施形態と同様とした。
　図１５は、第１の実施形態及び第３の比較例における、メインモードの共振周波数よりも低域側のインピーダンス特性を示す図である。
　図１５に示すように、第１の実施形態におけるインピーダンスは、第３の比較例におけるインピーダンスよりも低いことがわかる。よって、第１の実施形態においては、静電容量を大きくすることができ、弾性波装置１を小型にすることができる。
　ところで、第１の実施形態においては、圧電体層６の厚みは２λ以下である。なお、圧電体層６の厚みは１λ以下であることが好ましい。それによって、高次モードをより確実に抑制することができる。もっとも、圧電体層６の厚みは上記に限定されない。
　圧電体層６のカット角によらず、高次モードを抑制できることを以下において示す。圧電体層６のオイラー角（φ，θ，ψ）におけるθと、８４００ＭＨｚ付近の高次モードの位相との関係をシミュレーションにより求めた。なお、θは、０ｄｅｇ．以上、１８０ｄｅｇ．以下の範囲において５ｄｅｇ．刻みで変化させた。φ、ψは０°とした。ただし、φ、ψともに±１０°の範囲内も許容する。図１６には、参考として、第２の比較例の結果も併せて示す。
　図１６は、第１の実施形態及び第２の比較例においての、圧電体層のオイラー角におけるθと、高次モードの位相との関係を示す図である。図１６中の破線は、図１０に示した第２の比較例の、８４００ＭＨｚ付近の高次モードの位相である。
　図１６に示すように、第１の実施形態においては、圧電体層６のオイラー角におけるθによらず、高次モードを抑制できていることがわかる。
　なお、圧電体層６はニオブ酸リチウム層であってもよい。この場合においても、電気的特性の変動を抑制することができ、かつ高次モードを抑制することができる。これを、第１の実施形態の第２の変形例及び第４の比較例を比較することにより示す。図１を援用して示すように、第２の変形例は、圧電体層６がニオブ酸リチウム層である点のみにおいて第１の実施形態と異なる。第４の比較例は、第２のＩＤＴ電極が支持基板に埋め込まれていない点において第２の変形例と異なる。さらに、第４の比較例は、圧電体層における、平面視において交叉領域と重なっている部分が、支持基板と積層されていない点において、第２の変形例と異なる。
　図１７は、第１の実施形態の第２の変形例及び第４の比較例における位相特性を示す図である。
　図１７に示すように、第４の比較例においては、広い周波数帯域において、複数の高次モードが生じている。これに対して、第１の実施形態の第２の変形例においては、広い周波数帯域において、高次モードを抑制できていることがわかる。さらに本変形例では、第１の実施形態と同様に、圧電体層６が、弾性波が励振される部分においても支持基板３により支持されている。それによって、圧電体層６の形状が変形し難く、電気的特性の変動を抑制することができる。
　圧電体層６がニオブ酸リチウム層である場合においても、カット角によらず、高次モードを抑制できることを以下において示す。ニオブ酸リチウム層のオイラー角（φ，θ，ψ）におけるθと、１０５００ＭＨｚ付近の高次モードの位相との関係をシミュレーションにより求めた。なお、θは、０ｄｅｇ．以上、１８０ｄｅｇ．以下の範囲において５ｄｅｇ．刻みで変化させた。
　図１８は、第１の実施形態の第２の変形例においての、圧電体層のオイラー角におけるθと、高次モードの位相との関係を示す図である。
　図１８に示すように、第１の実施形態の第２の変形例においては、圧電体層６のオイラー角におけるθによらず、高次モードを抑制できていることがわかる。
　上述したように、支持基板３の材料には、シリコン以外の材料を用いてもよい。支持基板３の材料のみが第１の実施形態と異なる第３～第５の変形例における高次モードの位相を図１９において示す。図１９に示す高次モードは、７５００ＭＨｚ付近における高次モードである。なお、第３の変形例においては、支持基板３がガラスからなる。第４の変形例においては、支持基板３が水晶からなる。第５の変形例においては、支持基板３がアルミナからなる。図１９においては、第１の比較例の高次モードも示す。上記のように、第１の比較例では、圧電体層６における、平面視において交叉領域と重なっている部分は、支持基板３と積層されていない。
　図１９は、第１の実施形態及びその第３～第５の変形例並びに第１の比較例における高次モードの位相を示す図である。
　図１９に示すように、第１の実施形態及びその第３～第５の変形例のいずれにおいても、第１の比較例よりも高次モードが抑制されていることがわかる。
　第１の実施形態では、第１のＩＤＴ電極７Ａ及び第２のＩＤＴ電極７ＢはＡｌからなるが、これに限定されるものではない。ここで、第１のＩＤＴ電極７Ａ及び第２のＩＤＴ電極７Ｂの材料を異ならせて、メインモードの音速に係るシミュレーションを行った。なお、第１の実施形態におけるメインモードはＳＨモードの表面波である。以下においては、第１のＩＤＴ電極７Ａの材料がＭ１であり、第２のＩＤＴ電極７Ｂの材料がＭ２である場合、Ｍ１／Ｍ２と記載する。上記ＩＤＴ電極の材料の組み合わせは、Ａｌ／Ａｌ、Ａｌ／Ｐｔ、Ｐｔ／Ａｌ及びＰｔ／Ｐｔの４通りとした。第１のＩＤＴ電極７Ａ及び第２のＩＤＴ電極７Ｂの厚みは、いずれの場合も０．０７λとしてシミュレーションを行った。
　図２０は、第１のＩＤＴ電極及び第２のＩＤＴ電極の材料の組み合わせと、メインモードの音速との関係を示す図である。
　図２０に示すように、第１のＩＤＴ電極７Ａ及び第２のＩＤＴ電極７Ｂのうち少なくとも一方がＰｔからなる場合に、Ａｌ／Ａｌである場合よりもメインモードの音速が低いことがわかる。該音速が低い場合には、弾性波装置１を小型にすることができる。より詳細には、周波数をｆ、音速をｖとしたときに、ｆ＝ｖ／λである。弾性波装置１において所望の周波数ｆとする場合には、音速ｖが低いほど、波長λが短くなる。上記のように、波長λは電極指ピッチにより規定される。そのため、波長λが短いほど、電極指ピッチは狭くなる。よって、ＩＤＴ電極を小型にすることができる。以上のように、第１のＩＤＴ電極７Ａ及び第２のＩＤＴ電極７Ｂのうち少なくとも一方がＰｔからなることが好ましい。それによって、第１のＩＤＴ電極７Ａ及び第２のＩＤＴ電極７Ｂを小型にすることができ、弾性波装置１の小型化を進めることができる。
　さらに、Ａｌ／Ｐｔの場合よりも、Ｐｔ／Ａｌの場合及びＰｔ／Ｐｔの場合において、メインモードの音速が低くなる。よって、第１のＩＤＴ電極７Ａは、Ｐｔからなることが好ましい。それによって、弾性波装置１の小型化をより一層進めることができる。
　ＳＨモードの音速に係るシミュレーションと同様の条件において、圧電体層６内の変位の大きさに係るシミュレーションを行った。具体的には、圧電体層６の厚み方向における位置と、変位の大きさとの関係に係るシミュレーションを行った。
　図２１は、第１のＩＤＴ電極及び第２のＩＤＴ電極の材料の組み合わせ毎の、圧電体層内における変位を示す図である。図２１の横軸における０は、圧電体層６の第１の主面６ａの位置を示す。横軸における２００は、第２の主面６ｂの位置を示す。
　図２１に示すように、Ａｌ／Ａｌの場合及びＡｌ／Ｐｔの場合に、Ｐｔ／Ａｌの場合及びＰｔ／Ｐｔの場合よりも、横軸が０のときの変位が小さいことがわかる。すなわち、第１のＩＤＴ電極７ＡがＡｌからなる場合には、圧電体層６の第１の主面６ａの変位を小さくすることができる。これにより、第１のＩＤＴ電極７Ａに加わる応力を小さくすることができ、ストレスマイグレーションを抑制することができる。よって、第１のＩＤＴ電極７ＡはＡｌからなることが好ましい。それによって、ストレスマイグレーションを抑制することができ、ストレスマイグレーションに起因する耐電力性の劣化も抑制することができる。
　上記ＩＤＴ電極の材料の組み合わせ毎に、圧電体層６内における変位の最大値及び最小値の差を算出した。
　図２２は、第１のＩＤＴ電極及び第２のＩＤＴ電極の材料の組み合わせと、圧電体層内における変位の最大値及び最小値の差との関係を示す図である。
　図２２に示すように、Ａｌ／Ｐｔにおいて、変位の最大値及び最小値の差が最も小さいことがわかる。よって、第１のＩＤＴ電極７ＡがＡｌからなり、第２のＩＤＴ電極７ＢがＰｔからなることが好ましい。この場合には、圧電体層６の厚み方向における変位の均一性を高めることができる。それによって、圧電体層６の厚み方向において、弾性波を均一に伝搬させることができるため、良好な電気的特性を得ることができる。加えて、上記厚み方向において伝搬する弾性波の対称性を高めることができるため、弾性波装置１の構成の変化に対して、電気的特性を安定化させることができる。
　なお、Ａｌ／Ｐｔである場合に限られず、第２のＩＤＴ電極７Ｂの密度が第１のＩＤＴ電極７Ａの密度よりも大きいことが好ましい。この場合においても、良好な電気的特性を得ることができ、かつ電気的特性を安定化させることができる。第２のＩＤＴ電極７ＢをＰｔにより構成した場合、電極指の電気抵抗が高くなる場合がある。その場合、第２のＩＤＴ電極７ＢをＡｌ層及びＰｔ層などの積層構造として電気抵抗を下げてもよい。
　さらに、第１のＩＤＴ電極７Ａ及び第２のＩＤＴ電極７Ｂの材料、密度及び厚みと、メインモードの比帯域との関係を求めた。なお、第１の実施形態では、メインモードはＳＨモードである。第１のＩＤＴ電極７Ａの厚みをＩＤＴｕ［λ］、第２のＩＤＴ電極７Ｂの厚みをＩＤＴｄ［λ］とし、第１のＩＤＴ電極７Ａの密度をρ１［ｇ／ｃｍ３］、第２のＩＤＴ電極７Ｂの密度をρ２［ｇ／ｃｍ３］とし、ＳＨモードの比帯域をＳＨ＿ＢＷ［％］とする。
　なお、ＩＤＴ電極が複数の電極層の積層体である場合は、各電極層の厚みをｔ１、ｔ２、…、ｔｎとすると、ＩＤＴｕ（ＩＤＴｄ）＝Σｔｎ、となる。また、このとき、各電極層の密度をρ１、ρ２、…、ρｎとすると、ＩＤＴ電極の密度は、Σ（ρｎ×ｔｎ）／Σｔｎ、となる。さらに、各電極層が合金からなる場合、合金を構成する元素の密度をρ１、ρ２、…、ρｎ、濃度をｐ１、ｐ２、…、ｐｎ［％］とすると、密度＝Σ（ρｎ×ｐｎ）、となる。
　ＩＤＴｕ、ＩＤＴｄ、ρ１及びρ２と、ＳＨ＿ＢＷとの関係式である式１を、シミュレーションにより導出した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
　ＩＤＴｕ、ＩＤＴｄ、ρ１及びρ２が、式１により導出されるＳＨ＿ＢＷが３％以上となる範囲の厚み及び密度であることが好ましい。この場合には、弾性波装置１をフィルタ装置に好適に用いることができる。ＩＤＴｕ、ＩＤＴｄ、ρ１及びρ２が、式１により導出されるＳＨ＿ＢＷが３．５％以上となる範囲の厚み及び密度であることがより好ましく、４％以上となる範囲の厚み及び密度であることがさらに好ましい。それによって、弾性波装置１をフィルタ装置に用いた場合に、挿入損失を小さくすることができる。ＩＤＴｕ、ＩＤＴｄ、ρ１及びρ２が、式１により導出されるＳＨ＿ＢＷが４．５％以上となる範囲の厚み及び密度であることがより一層好ましい。それによって、挿入損失をより一層小さくすることができ、かつ次世代通信規格に対応し易い。
　式１中のρ１及びρ２の値としては、例えば、以下の金属の密度［ｇ／ｃｍ３］を用いてもよい。Ａｌ：２．６９９、Ｃｕ：８．９６、Ａｇ：１０．０５、Ａｕ：１９．３２、Ｐｔ：２１．４、Ｗ：１９．３、Ｔｉ：４．５４、Ｎｉ：８．９、Ｃｒ：７．１９、Ｍｏ：１０．２８。この場合、ρ１及びρ２として用いた密度に相当する金属からなる第１のＩＤＴ電極７Ａ及び第２のＩＤＴ電極７Ｂにおいて、ＩＤＴｕ及びＩＤＴｄが、式１により導出されるＳＨ＿ＢＷが３％以上となる範囲の厚みであることが好ましい。上記の場合において、ＩＤＴｕ及びＩＤＴｄの厚みの範囲が、式１により導出されるＳＨ＿ＢＷが３．５％以上となる範囲であることがより好ましく、４％以上となる範囲であることがさらに好ましく、４．５％以上となる範囲であることがより一層好ましい。
　一方で、第１のＩＤＴ電極７Ａが、上記の金属の群から選択される金属からなる複数の電極層の積層体である場合、Σ（ρｎ×ｔｎ）／Σｔｎから求められた密度を、式１のρ１として用いてもよい。他方、第１のＩＤＴ電極７Ａの電極層が上記の金属の群から選択される２種以上の金属からなる合金層である場合、Σ（ρｎ×ｐｎ）から求められた密度を、式１のρ１として用いてもよい。第１のＩＤＴ電極７Ａが合金層の積層体である場合には、Σ（ρｎ×ｔｎ）／Σｔｎ及びΣ（ρｎ×ｐｎ）を併用すればよい。第２のＩＤＴ電極７Ｂが複数の電極層の積層体である場合、あるいは第２のＩＤＴ電極７Ｂの電極層が合金層である場合も同様である。
　一方で、第１のＩＤＴ電極７Ａ及び第２のＩＤＴ電極７Ｂのデューティ比と、ＳＨモードの比帯域との関係を求めた。第１のＩＤＴ電極７Ａのデューティ比をｄｕｔｙ＿ｕとし、第２のＩＤＴ電極７Ｂのデューティ比をｄｕｔｙ＿ｄとする。ｄｕｔｙ＿ｕ及びｄｕｔｙ＿ｄと、ＳＨ＿ＢＷとの関係式である式２を、シミュレーションにより導出した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
　ｄｕｔｙ＿ｕ及びｄｕｔｙ＿ｄが、式２により導出されるＳＨ＿ＢＷが４％以上となる範囲のデューティ比であることが好ましく、４．５％以上となる範囲のデューティ比であることがより好ましい。それによって、弾性波装置１をフィルタ装置に用いた場合に、挿入損失を小さくすることができる。
　他方、ｄｕｔｙ＿ｕ及びｄｕｔｙ＿ｄと不要波の位相との関係式である式３を、シミュレーションにより導出した。なお、該不要波により、反共振周波数よりも高域側にリップルが生じる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
　ｄｕｔｙ＿ｕ及びｄｕｔｙ＿ｄが、式３により導出される不要波の位相が－３０ｄｅｇ．以下となる範囲のデューティ比であることが好ましい。それによって、反共振周波数よりも高域側に生じるリップルを抑制することができる。
　第１の実施形態では、第１のＩＤＴ電極７Ａの交叉領域Ａにおける複数の電極指の中心と、第２のＩＤＴ電極７Ｂの交叉領域における複数の電極指の中心とは、平面視において重なっている。もっとも、図２３に示すように、第１のＩＤＴ電極７Ａ及び第２のＩＤＴ電極７Ｂの複数の電極指の中心同士は、必ずしも重なっていなくともよい。
　平面視したときの、第１のＩＤＴ電極７Ａ及び第２のＩＤＴ電極７Ｂの中心同士の、弾性波伝搬方向における距離をｄｘ［λ］とする。ｄｘと、共振周波数、反共振周波数及び比帯域との関係をシミュレーションにより求めた。弾性波装置１の設計パラメータは、以下の通りである。なお、第１のＩＤＴ電極７Ａ及び第２のＩＤＴ電極７Ｂでは、平面視において重なっている電極指同士の電位は同じである。すなわち、ｄｘ＝０のときは、対向する第１のＩＤＴ電極７Ａと第２のＩＤＴ電極７Ｂは同電位となる。ｄｘ＝０．５では、第１のＩＤＴ電極７Ａと第２のＩＤＴ電極７Ｂは、電位が逆相となる。
　支持基板３；材料…Ｓｉ、面方位…（１００）面
　圧電体層６；材料…ＬｉＴａＯ３、カット角…３０°ＹカットＸ伝搬、厚み０．２λ
　支持基板３及び圧電体層６の方位の関係；Ｓｉ［１１０］方向及びＸＬｉ軸方向が平行。
　第１のＩＤＴ電極７Ａ；材料…Ａｌ、厚み…０．０７λ、デューティ比…０．５
　第２のＩＤＴ電極７Ｂ；材料…Ａｌ、厚み…０．０７λ、デューティ比…０．５
　波長λ；１μｍ
　ｄｘ；０λ以上、０．５λ以下の範囲において０．０１λ刻みで変化させた。
　図２４は、距離ｄｘと共振周波数との関係を示す図である。図２５は、距離ｄｘと反共振周波数との関係を示す図である。図２６は、距離ｄｘと比帯域との関係を示す図である。
　図２４に示すように、距離ｄｘが０．２５λのときに共振周波数が最も高くなる。なお、距離ｄｘが０λ以上、０．２５λ以下の場合には、距離ｄｘが長くなるほど共振周波数が高くなり、距離ｄｘが０．２５λ以上、０．５λ以下の場合には、距離ｄｘが長くなるほど共振周波数が低くなる。よって、距離ｄｘを調整することにより、共振周波数を調整することができる。より具体的には、ｄｘが０λであるときに比べて、共振周波数を、０．１％以上高くする場合には、０．０７λ≦ｄｘ≦０．４３λとすればよい。共振周波数を０．２％以上高くする場合には、０．１λ≦ｄｘ≦０．４λとすればよい。共振周波数を０．３％以上高くする場合には、０．１３λ≦ｄｘ≦０．３７λとすればよい。共振周波数を０．４％以上高くする場合には、０．１６λ≦ｄｘ≦０．３４λとすればよい。共振周波数を０．５％以上高くする場合には、０．２λ≦ｄｘ≦０．３λとすればよい。
　他方、図２５に示すように、距離ｄｘが長くなるほど、反共振周波数が低くなることがわかる。図２６に示すように、距離ｄｘが長くなるほど、比帯域の値が小さくなることがわかる。よって、距離ｄｘを調整することにより、比帯域を調整することができる。より具体的には、比帯域を４％以上、５％以下とする場合には、０λ≦ｄｘ≦０．０９λとすればよい。比帯域を３％以上、４％以下とする場合には、０．０９λ≦ｄｘ≦０．１５λとすればよい。比帯域を２％以上、３％以下とする場合には、０．１５λ≦ｄｘ≦０．２λとすればよい。比帯域を１％以上、２％以下とする場合には、０．２λ≦ｄｘ≦０．２７λとすればよい。比帯域を０％以上、１％以下とする場合には、０．２７λ≦ｄｘ≦０．５λとすればよい。弾性波装置１をフィルタ装置に用いる場合、フィルタ装置のＢａｎｄ毎に求められる比帯域が異なる。本実施形態においては、用いられるフィルタ装置のＢａｎｄ毎に、容易に比帯域を調整することができる。
　なお、距離ｄｘが０λ以外であると、反共振周波数より高域側において、不要波によるリップルが生じる。距離ｄｘとリップルの大きさとの関係をシミュレーションにより求めた。
　図２７は、距離ｄｘが０λである場合、及び距離ｄｘが０．０５λである場合の位相特性を示す図である。図２８は、距離ｄｘと、リップルとなる不要波の位相との関係を示す図である。
　図２７に示すように、反共振周波数よりも高域側にリップルが生じていることがわかる。図２８に示すように、距離ｄｘが０λ以上、０．２５λ以下の場合には、距離ｄｘが長くなるほどリップルが大きくなり、距離ｄｘが０．２５λ以上、０．５λ以下の場合には、距離ｄｘが長くなるほどリップルが小さくなる。距離ｄｘは、０λ≦ｄｘ≦０．０４λまたは０．４４λ≦ｄｘ≦０．５λであることが好ましい。それによって、リップルを６０ｄｅｇ．以下に抑制することができる。距離ｄｘは、０λ≦ｄｘ≦０．０２λまたは０．４８λ≦ｄｘ≦０．５λであることがより好ましい。それによって、リップルを－５０ｄｅｇ．以下に抑制することができる。
　ここで、複数の第１の電極指１８及び複数の第２の電極指１９が延びる方向を電極指延伸方向とする。本実施形態では、電極指延伸方向は弾性波伝搬方向と直交する。第１のＩＤＴ電極７Ａ及び第２のＩＤＴ電極７Ｂの交叉領域の中心同士の、電極指延伸方向における距離をｄｙ［λ］とする。０λ≦ｄｙ≦０．５λの範囲において、距離ｄｙと、共振周波数、反共振周波数及び比帯域との関係をシミュレーションにより求めた。これにより、距離ｄｙの、共振周波数、反共振周波数及び比帯域に対する影響は軽微であることが確認された。よって、距離ｄｙは、例えば、０λ≦ｄｙ≦０．５λの範囲内であってもよい。あるいは、距離ｄｘ及び距離ｄｙの双方を０λ以外としてもよい。
　図２９は、第２の実施形態に係る弾性波装置における、第１のＩＤＴ電極及び第２のＩＤＴ電極の各１対の電極指付近を示す模式的正面断面図である。
　本実施形態は、第１のＩＤＴ電極７Ａと圧電体層６との間に絶縁体層３９Ａが設けられている点において第１の実施形態と異なる。本実施形態は、第２のＩＤＴ電極７Ｂと圧電体層６との間に絶縁体層３９Ｂが設けられている点においても第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１と同様の構成を有する。
　絶縁体層３９Ａ及び絶縁体層３９Ｂは、具体的には、窒化ケイ素層である。もっとも、絶縁体層３９Ａ及び絶縁体層３９Ｂの材料は上記に限定されず、例えば、酸化ケイ素、酸化タンタル、アルミナまたは酸窒化ケイ素などを用いることもできる。絶縁体層３９Ａ及び絶縁体層３９Ｂの厚みを調整することにより、比帯域を容易に調整することができる。
　本実施形態においても、第１の実施形態と同様に、圧電体層６は、弾性波が励振される部分においても支持基板３により支持されている。よって、圧電体層６の形状の変化による電気的特性の変動を抑制することができる。さらに、支持基板３側に高次モードを漏洩させることができるため、高次モードを抑制することができる。
　なお、第１のＩＤＴ電極７Ａ及び第２のＩＤＴ電極７Ｂのうち少なくとも一方と、圧電体層６との間に、絶縁体層が設けられていればよい。以下において、絶縁体層の配置を異ならせても、高次モードを抑制できることを示す。第２の実施形態並びにその第１の変形例及び第２の変形例と、第２の比較例とを比較することにより、上記効果を示す。第１の変形例においては、第１のＩＤＴ電極７Ａと圧電体層６と間に絶縁体層３９Ａが設けられている。他方、絶縁体層３９Ｂは設けられていない。第２の変形例においては、第２のＩＤＴ電極７Ｂと圧電体層６との間に絶縁体層３９Ｂが設けられている。他方、絶縁体層３９Ａは設けられていない。第２の比較例においては、絶縁体層は設けられていない。加えて、第２の比較例では、圧電体層における、平面視において交叉領域と重なっている部分は、支持基板と積層されていない。
　図３０は、第２の実施形態並びにその第１の変形例及び第２の変形例と、第２の比較例とにおける位相特性を示す図である。
　図３０に示すように、第２の比較例においては、複数の高次モードが生じている。これに対して、第２の実施形態並びにその第１の変形例及び第２の変形例においては、高次モードが抑制されていることがわかる。図３０は、絶縁体層３９Ａの厚みが０．０１λであり、絶縁体層３９Ｂの厚みが０．０１λである場合の結果を示している。もっとも、絶縁体層３９Ａ及び絶縁体層３９Ｂの厚みを変化させても、同様に高次モードを抑制できることがわかっている。
　図３１は、第３の実施形態における第１のＩＤＴ電極の構成を示す模式的平面図である。
　本実施形態は、弾性波装置４１がピストンモードを利用している点において第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４１は第１の実施形態の弾性波装置１と同様の構成を有する。
　具体的には、第１のＩＤＴ電極４７Ａの交叉領域Ａは、中央領域Ｃと、１対のエッジ領域とを有する。１対のエッジ領域は、第１のエッジ領域Ｅ１及び第２のエッジ領域Ｅ２である。中央領域Ｃは、電極指延伸方向における中央側に位置する領域である。第１のエッジ領域Ｅ１及び第２のエッジ領域Ｅ２は、電極指延伸方向において、中央領域Ｃを挟んで対向している。さらに、第１のＩＤＴ電極４７Ａは、１対のギャップ領域を有する。１対のギャップ領域は、第１のギャップ領域Ｇ１及び第２のギャップ領域Ｇ２である。第１のギャップ領域Ｇ１は、第１のバスバー１６及び交叉領域Ａの間に位置している。第２のギャップ領域Ｇ２は、第２のバスバー１７及び交叉領域Ａの間に位置している。
　複数の第１の電極指４８はそれぞれ、第１のエッジ領域Ｅ１に位置する幅広部４８ａと、第２のエッジ領域Ｅ２に位置する幅広部４８ｂとを有する。各電極指において、幅広部における幅は、他の部分における幅よりも広い。同様に、複数の第２の電極指４９もそれぞれ、第１のエッジ領域Ｅ１に位置する幅広部４９ａと、第２のエッジ領域Ｅ２に位置する幅広部４９ｂとを有する。なお、電極指の幅とは、電極指の弾性波伝搬方向に沿う寸法である。
　第１のＩＤＴ電極４７Ａにおいては、上記幅広部４８ａ及び幅広部４９ａが設けられていることにより、第１のエッジ領域Ｅ１における音速が中央領域Ｃにおける音速よりも低い。さらに、上記幅広部４８ｂ及び幅広部４９ｂが設けられていることにより、第２のエッジ領域Ｅ２における音速が中央領域Ｃにおける音速よりも低い。すなわち、１対のエッジ領域において、１対の低音速領域が構成されている。低音速領域とは、中央領域Ｃにおける音速よりも音速が低い領域である。
　他方、第１のギャップ領域Ｇ１においては、複数の第１の電極指４８及び複数の第２の電極指４９のうち、複数の第１の電極指４８のみが設けられている。第２のギャップ領域Ｇ２においては、複数の第１の電極指４８及び複数の第２の電極指４９のうち、複数の第２の電極指４９のみが設けられている。それによって、第１のギャップ領域Ｇ１及び第２のギャップ領域Ｇ２の音速が中央領域Ｃにおける音速よりも高い。すなわち、１対のギャップ領域において、１対の高音速領域が構成されている。高音速領域とは、中央領域Ｃにおける音速よりも音速が高い領域である。
　ここで、中央領域Ｃにおける音速をＶｃ、第１のエッジ領域Ｅ１及び第２のエッジ領域Ｅ２における音速をＶｅ、第１のギャップ領域Ｇ１及び第２のギャップ領域Ｇ２における音速をＶｇとしたときに、各音速の関係は、Ｖｇ＞Ｖｃ＞Ｖｅである。なお、図３１における音速の関係を示す部分においては、矢印Ｖで示すように、各音速の高さを示す線が左側に位置するほど音速が高いことを示す。電極指延伸方向における中央から、中央領域Ｃ、１対の低音速領域及び１対の高音速領域が、この順序において配置されている。これにより、ピストンモードを成立させる。それによって、横モードを抑制することができる。
　なお、複数の第１の電極指４８及び複数の第２の電極指４９のうち少なくとも１本の電極指が、第１のエッジ領域Ｅ１及び第２のエッジ領域Ｅ２のうち少なくとも一方において、幅広部を有していればよい。もっとも、全ての第１の電極指４８が双方のエッジ領域において幅広部４８ａ及び幅広部４８ｂを有し、全ての第２の電極指４９が双方のエッジ領域において幅広部４９ａ及び幅広部４９ｂを有することが好ましい。
　本実施形態においては、第２のＩＤＴ電極も第１のＩＤＴ電極４７Ａと同様に構成されている。すなわち、第２のＩＤＴ電極も、複数の第１の電極指及び複数の第２の電極指が、双方のエッジ領域に位置する幅広部を有する。もっとも、第１のＩＤＴ電極４７Ａ及び第２のＩＤＴ電極のうち少なくとも一方における、第１のエッジ領域及び第２のエッジ領域のうち少なくとも一方に、低音速領域が構成されていればよい。第１のＩＤＴ電極４７Ａ及び第２のＩＤＴ電極双方に幅広部が設けられると、より低音速とすることができるため、横モードの抑制効果が向上される。
　図３２は、第１の実施形態及び第３の実施形態のインピーダンス周波数特性を示す図である。
　図３２中の矢印Ｂに示すように、第１の実施形態においては横モードが生じている。第３の実施形態においては、ピストンモードを利用しているため、横モードを抑制できていることがわかる。従って、横モードを抑制する必要がある場合には、第３の実施形態を適用すればよい。さらに、第３の実施形態では、反共振周波数におけるインピーダンスを高められることがわかる。これは、第１のＩＤＴ電極４７Ａ及び第２のＩＤＴ電極が圧電体層６を挟んで対向しており、第２のＩＤＴ電極が支持部材に埋め込まれており、かつピストンモードを利用することによる特有の効果である。
　なお、質量付加膜が設けられることにより、横モードを抑制することもできる。図３３に示す第３の実施形態の第１の変形例においては、１対のエッジ領域において、それぞれ質量付加膜４３が設けられている。各質量付加膜４３は帯状の形状を有する。各質量付加膜４３は、複数の電極指上にわたり設けられている。各質量付加膜４３は、圧電体層６上における電極指間の部分にも設けられている。なお、各質量付加膜４３は、複数の電極指及び圧電体層６の間に設けられていてもよい。各質量付加膜４３は、複数の電極指と平面視において重なっていればよい。あるいは、複数の質量付加膜が設けられており、各質量付加膜が、各電極指と平面視において重なっていてもよい。これらにより、１対のエッジ領域において１対の低音速領域を構成することができる。質量付加膜４３は、圧電体層６の第１の主面６ａ側及び第２の主面６ｂ側のうち少なくとも一方に設けられていればよい。
　あるいは、例えば、複数の電極指の１対のエッジ領域における厚みが、中央領域における厚みよりも厚くともよい。この場合にも、１対のエッジ領域において１対の低音速領域を構成することができる。これ以外にも、例えば、第１のＩＤＴ電極または第２のＩＤＴ電極は、特許文献「国際公開第２０１６／０８４５２６号」に記載のような、バスバーに開口部が設けられており、かつピストンモードを利用する構成であってもよい。上記の各場合においても、第３の実施形態と同様に、圧電体層の形状の変化による電気的特性の変動を抑制することができ、かつ高次モード及び横モードを抑制することができる。
　ピストンモードを利用しない構成のＩＤＴ電極により、横モードを抑制することもできる。以下において、第１のＩＤＴ電極及び第２のＩＤＴ電極の構成のみが第３の実施形態と異なる、第３の実施形態の第２の変形例及び第３の変形例を示す。第２の変形例及び第３の変形例のそれぞれにおいては、第１のＩＤＴ電極及び第２のＩＤＴ電極は同様に構成されている。第２の変形例及び第３の変形例においても、第３の実施形態と同様に、圧電体層の形状の変化による電気的特性の変動を抑制することができ、かつ高次モード及び横モードを抑制することができる。
　図３４に示す第２の変形例においては、第１のＩＤＴ電極４７Ｃは傾斜型のＩＤＴ電極である。より具体的には、複数の第１の電極指１８の先端を結ぶことにより形成される仮想線を第１の包絡線Ｄ１としたときに、第１の包絡線Ｄ１は弾性波伝搬方向に対して傾斜している。同様に、複数の第２の電極指１９の先端を結ぶことにより形成される仮想線を第２の包絡線Ｄ２としたときに、第２の包絡線Ｄ２は、弾性波伝搬方向に対して傾斜している。それぞれの包絡線は平行でなくてもよいが、平行の場合は、より横モード抑制能力が高く好ましい。
　第１のＩＤＴ電極４７Ｃは、複数の第１のダミー電極指４５及び複数の第２のダミー電極指４６を有する。複数の第１のダミー電極指４５の一端はそれぞれ、第１のバスバー１６に接続されている。複数の第１のダミー電極指４５の他端はそれぞれ、各第２の電極指１９とギャップを隔てて対向している。複数の第２のダミー電極指４６の一端はそれぞれ、第２のバスバー１７に接続されている。複数の第２のダミー電極指４６の他端はそれぞれ、各第１の電極指１８とギャップを隔てて対向している。もっとも、複数の第１のダミー電極指４５及び複数の第２のダミー電極指４６は設けられていなくともよい。
　図３５に示す第３の変形例においては、第１のＩＤＴ電極４７Ｅはアポダイズ型のＩＤＴ電極である。より具体的には、交叉領域Ａの電極指延伸方向に沿う寸法を交叉幅としたときに、第１のＩＤＴ電極４７Ｅは、弾性波伝搬方向において交叉幅が変化している。第１のＩＤＴ電極４７Ｅの弾性波伝搬方向における中央から外側に向かうにつれて、交叉幅が狭くなっている。交叉領域Ａは、平面視において略菱形状の形状を有する。もっとも、交叉領域Ａの平面視における形状は上記に限定されない。
　本変形例においても、複数のダミー電極指が設けられている。複数のダミー電極指の長さがそれぞれ異なり、かつ複数の電極指の長さがそれぞれ異なる。これにより、交叉幅が上記のように変化している。ダミー電極指及び電極指の長さは、ダミー電極指及び電極指の電極指延伸方向に沿う寸法である。なお、図３５においては、反射器を省略している。
　図３６は、第４の実施形態に係る弾性波装置における、第１のＩＤＴ電極及び第２のＩＤＴ電極の各１対の電極指付近を示す模式的正面断面図である。
　本実施形態は、支持部材５９が誘電体層５５を含む点において第１の実施形態と異なる。誘電体層５５は、支持基板３及び圧電体層６の間に設けられている。誘電体層５５が圧電体層６に直接的に積層されている。よって、第２のＩＤＴ電極７Ｂは誘電体層５５に埋め込まれている。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１と同様の構成を有する。
　誘電体層５５は酸化ケイ素層である。もっとも、誘電体層５５の材料は上記に限定されず、例えば、酸窒化ケイ素、酸化リチウムまたは五酸化タンタルなどを用いてもよい。
　本実施形態では、第１の実施形態と同様に、圧電体層６が、弾性波が励振される部分においても支持部材５９により支持されている。よって、圧電体層６の形状の変化による電気的特性の変動を抑制することができる。さらに、支持部材５９側に高次モードを漏洩させることができるため、高次モードを抑制することができる。
　第４の実施形態においてシミュレーションを行うことにより、位相特性を求めた。弾性波装置の設計パラメータは以下の通りとした。なお、誘電体層５５の厚みは、該層と隣接する層同士の間の距離である。より具体的には、本実施形態では、誘電体層５５の厚みは、支持基板３及び圧電体層６の間の距離である。図３７には、第２の比較例の位相特性も併せて示す。第２の比較例では、圧電体層における、平面視において交叉領域と重なっている部分は、支持部材と積層されていない。
　支持基板３；材料…Ｓｉ、面方位…（１００）面
　誘電体層５５；材料…ＳｉＯ２、厚み…０．２７λ
　圧電体層６；材料…ＬｉＴａＯ３、カット角…３０°ＹカットＸ伝搬、厚み０．２λ
　支持基板３及び圧電体層６の方位の関係；Ｓｉ［１１０］方向及びＸＬｉ軸方向が平行。
　第１のＩＤＴ電極７Ａ；材料…Ａｌ、厚み…０．０７λ、デューティ比…０．５
　第２のＩＤＴ電極７Ｂ；材料…Ａｌ、厚み…０．０７λ、デューティ比…０．５
　波長λ；１μｍ
　図３７は、第４の実施形態及び第２の比較例における位相特性を示す図である。
　図３７に示すように、第２の比較例においては複数の高次モードが生じている。これに対して、本実施形態においては、高次モードが抑制されていることがわかる。なお、誘電体層５５の材料及び厚みを異ならせた場合にも、高次モードが抑制されることがわかっている。
　本実施形態では、メインモードはＳＨモードの表面波である。ＳＨモードの電気機械結合係数ｋｓａｗ２は、圧電体層６のオイラー角（φ，θ，ψ）におけるθ及び厚み並びに誘電体層５５の厚みに依存する。この例を、図３８及び図３９により示す。
　なお、θは、０ｄｅｇ．以上、１８０ｄｅｇ．以下の範囲において１０ｄｅｇ．刻みで変化させた。圧電体層６の厚みは、０．０５λ以上、０．１λ以下の範囲において０．０５λ刻みで変化させ、０．１λ以上、０．５λ以下の範囲において０．１λ刻みで変化させた。誘電体層５５の厚みは、０λ以上、１λ以下の範囲において、０．１λ刻みで変化させた。もっとも、誘電体層５５の厚みが０λの場合、誘電体層５５が設けられていないため、第１の実施形態の構成と同様である。上記の各角度及び各厚みにおいて、シミュレーションによりＳＨモードの電気機械結合係数ｋｓａｗ２を求めた。
　図３８は、第４の実施形態においての、圧電体層のオイラー角におけるθ及び厚みと、ＳＨモードの電気機械結合係数ｋｓａｗ２との関係を示す図である。図３９は、第４の実施形態においての、圧電体層のオイラー角におけるθ及び誘電体層の厚みと、ＳＨモードの電気機械結合係数ｋｓａｗ２との関係を示す図である。図３８に示す結果は、誘電体層５５の厚みを０．２λとした場合の結果である。図３９に示す結果は、圧電体層６の厚みを０．２λとした場合の結果である。なお、図３８において、誘電体層５５の厚みをＳｉＯ２［λ］とする。図３８及び図３９において、圧電体層６の厚みをＬＴ［λ］とする。
　図３８及び図３９に示すように、ＳＨモードの電気機械結合係数ｋｓａｗ２は、圧電体層６のオイラー角におけるθ及び厚み並びに誘電体層５５の厚みに依存することがわかる。圧電体層６の厚みは、０．０５λ以上、０．５λ以下であることが好ましい。それによって、ＳＨモードの電気機械結合係数ｋｓａｗ２を好適に調整することができる。誘電体層５５の厚みは、０λよりも厚く、０．５λ以下であることが好ましい。それによって、ＳＨモードの電気機械結合係数ｋｓａｗ２を高めることができ、かつ好適に調整することができる。
　圧電体層６の厚みをＬＴ［λ］、誘電体層５５の厚みをＳｉＯ２［λ］とし、圧電体層６のオイラー角（φ，θ，ψ）におけるθをＬＴ－θ［ｄｅｇ．］とし、ＳＨモードの電気機械結合係数をＳＨ＿ｋｓａｗ２［％］とする。ＬＴ、ＳｉＯ２及びＬＴ－θと、ＳＨ＿ｋｓａｗ２との関係式である式４を、シミュレーションにより導出した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
　ＬＴ、ＳｉＯ２及びＬＴ－θが、式４により導出されるＳＨ＿ｋｓａｗ２が６％以上となる範囲の厚み及び角度であることが好ましい。それによって、弾性波装置をフィルタ装置に好適に用いることができる。ＬＴ、ＳｉＯ２及びＬＴ－θが、式４により導出されるＳＨ＿ｋｓａｗ２が８％以上となる範囲の厚み及び角度であることがより好ましく、１０％以上となる範囲の厚み及び角度であることがさらに好ましい。それによって、弾性波装置をフィルタ装置に用いた場合に、挿入損失を小さくすることができる。
　ＳＨモードを利用する場合、レイリーモードは不要波となる。レイリーモードの電気機械結合係数をレイリー＿ｋｓａｗ２［％］とする。ＬＴ、ＳｉＯ２及びＬＴ－θと、レイリー＿ｋｓａｗ２との関係式である式５を、シミュレーションにより導出した。なお、本明細書において、式中の「ｅ－ａ（ａは整数）」は、「×１０－ａ」であることを示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012
　ＬＴ、ＳｉＯ２及びＬＴ－θが、式５により導出されるレイリー＿ｋｓａｗ２が０．５％以下となる範囲の厚み及び角度であることが好ましい。ＬＴ、ＳｉＯ２及びＬＴ－θが、式５により導出されるレイリー＿ｋｓａｗ２が０．２％以下となる範囲の厚み及び角度であることがより好ましく、０．１％以下となる範囲の厚み及び角度であることがさらに好ましい。それによって、不要波を効果的に抑制することができる。
　上記のように、圧電体層６はニオブ酸リチウム層であってもよい。この場合においても、ＳＨモードの電気機械結合係数ｋｓａｗ２は、ニオブ酸リチウム層のオイラー角（φ，θ，ψ）におけるθ及び厚み並びに誘電体層５５の厚みに依存する。この例を、図４０により示す。なお、ニオブ酸リチウム層のθ及び厚み並びに誘電体層５５の厚みは、図３８及び図３９に示した例と同様に変化させた。
　図４０は、ニオブ酸リチウム層のオイラー角におけるθ及び厚みと、ＳＨモードの電気機械結合係数ｋｓａｗ２との関係を示す図である。図４０に示す結果は、誘電体層５５の厚みを０．２λとした場合の結果である。なお、図４０において、ニオブ酸リチウム層の厚みをＬＮ［λ］とする。
　図４０に示すように、ＳＨモードの電気機械結合係数ｋｓａｗ２は、ニオブ酸リチウム層のオイラー角におけるθ及び厚み並びに誘電体層５５の厚みに依存することがわかる。なお、圧電体層６をニオブ酸リチウム層とした場合においても、ニオブ酸リチウム層の厚みを、０．０５λ以上、０．５λ以下とした場合、ＳＨモードの電気機械結合係数ｋｓａｗ２を好適に調整することができる。誘電体層５５の厚みを０λよりも厚く、０．５λ以下とした場合、ＳＨモードの電気機械結合係数ｋｓａｗ２を高めることができ、かつ好適に調整することができる。
　ニオブ酸リチウム層の厚みをＬＮ［λ］とし、ニオブ酸リチウム層のオイラー角（φ，θ，ψ）におけるθをＬＮ－θ［ｄｅｇ．］とする。ＬＮ、ＳｉＯ２及びＬＮ－θと、ＳＨ＿ｋｓａｗ２との関係式である式６を、シミュレーションにより導出した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000013
　ＬＮ、ＳｉＯ２及びＬＮ－θが、式６により導出されるＳＨ＿ｋｓａｗ２が５％以上となる範囲の厚み及び角度であることが好ましい。それによって、弾性波装置をフィルタ装置に好適に用いることができる。ＬＮ、ＳｉＯ２及びＬＮ－θが、式６より導出されるＳＨ＿ｋｓａｗ２が１０％以上となる範囲の厚み及び角度であることがより好ましく、１５％以上となる範囲の厚み及び角度であることがさらに好ましい。それによって、弾性波装置をフィルタ装置に用いた場合に、挿入損失を小さくすることができる。ＬＮ、ＳｉＯ２及びＬＮ－θが、式６により導出されるＳＨ＿ｋｓａｗ２が２０％以上となる範囲の厚み及び角度であることがさらにより好ましい。それによって、弾性波装置をフィルタ装置に用いた場合に、挿入損失をより一層小さくすることができる。
　ＬＮ、ＳｉＯ２及びＬＮ－θと、レイリー＿ｋｓａｗ２との関係式である式７を、シミュレーションにより導出した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000014
　ＬＮ、ＳｉＯ２及びＬＮ－θが、式７により導出されるレイリー＿ｋｓａｗ２が０．５％以下となる範囲の厚み及び角度であることが好ましい。ＬＮ、ＳｉＯ２及びＬＮ－θが、式７により導出されるレイリー＿ｋｓａｗ２が０．２％以下となる範囲の厚み及び角度であることがより好ましく、０．１％以下となる範囲の厚み及び角度であることがさらに好ましい。それによって、不要波を効果的に抑制することができる。
　図４１は、第５の実施形態に係る弾性波装置における、第１のＩＤＴ電極及び第２のＩＤＴ電極の各１対の電極指付近を示す模式的正面断面図である。
　本実施形態は、支持部材６９が複数の誘電体層を有する点において、第４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４の実施形態の弾性波装置と同様の構成を有する。
　より具体的には、支持基板３上に、１層目の誘電体層としての高音速層６４が設けられている。高音速層６４上に、２層目の誘電体層としての誘電体層５５が設けられている。なお、支持基板３、誘電体層５５及び高音速層６４の順序において積層されていてもよい。誘電体層の層数は特に限定されない。支持基板３及び圧電体層６の間に、少なくとも１層の誘電体層が設けられていてもよい。
　高音速層６４は相対的に高音速な層である。高音速層６４を伝搬するバルク波の音速は、圧電体層６を伝搬する弾性波の音速よりも高い。本実施形態では、高音速層６４は窒化ケイ素層である。もっとも、高音速層６４の材料は上記に限定されず、例えば、シリコン、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、酸窒化ケイ素、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、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）膜またはダイヤモンドなど、上記材料を主成分とする媒質を用いることもできる。
　本実施形態においても、第４の実施形態と同様に、圧電体層６の形状の変化による電気的特性の変動を抑制することができ、かつ高次モードを抑制することができる。
　第５の実施形態においてシミュレーションを行うことにより、位相特性を求めた。弾性波装置の設計パラメータは以下の通りとした。図４２には、第２の比較例の位相特性も併せて示す。第２の比較例では、圧電体層６における、平面視において交叉領域と重なっている部分は支持部材と積層されていない。
　支持基板３；材料…Ｓｉ、面方位…（１００）面
　高音速層６４；材料…Ｓｉ３Ｎ４、厚み０．４５λ
　誘電体層５５；材料…ＳｉＯ２、厚み…０．２７λ
　圧電体層６；材料…ＬｉＴａＯ３、カット角…３０°ＹカットＸ伝搬、厚み０．２λ
　支持基板３及び圧電体層６の方位の関係；Ｓｉ［１１０］方向及びＸＬｉ軸方向が平行。
　第１のＩＤＴ電極７Ａ；材料…Ａｌ、厚み…０．０７λ、デューティ比…０．５
　第２のＩＤＴ電極７Ｂ；材料…Ａｌ、厚み…０．０７λ、デューティ比…０．５
　波長λ；１μｍ
　図４２は、第５の実施形態及び第２の比較例における位相特性を示す図である。
　図４２に示すように、第２の比較例においては複数の高次モードが生じている。これに対して、本実施形態においては、高次モードが抑制されていることがわかる。なお、高音速層６４の材料及び厚みを異ならせた場合にも、高次モードが抑制されることがわかっている。
１…弾性波装置
２…圧電性基板
３…支持基板
６…圧電体層
６ａ，６ｂ…第１，第２の主面
７Ａ，７Ｂ…第１，第２のＩＤＴ電極
８Ａ，８Ｂ，８Ｃ，８Ｄ…反射器
１５Ａ，１５Ｂ…第１，第２の貫通電極
１６，１７…第１，第２のバスバー
１８，１９…第１，第２の電極指
２９…誘電体膜
３９Ａ，３９Ｂ…絶縁体層
４１…弾性波装置
４３…質量付加膜
４５，４６…第１，第２のダミー電極指
４７Ａ，４７Ｃ，４７Ｅ…第１のＩＤＴ電極
４８，４９…第１，第２の電極指
４８ａ，４８ｂ，４９ａ，４９ｂ…幅広部
５５…誘電体層
５９…支持部材
６４…高音速層
６９…支持部材
Ａ…交叉領域
Ｃ…中央領域
Ｅ１，Ｅ２…第１，第２のエッジ領域
Ｇ１，Ｇ２…第１，第２のギャップ領域

Claims (24)

  1. 　支持基板を含む支持部材と、
    　前記支持部材上に設けられており、対向し合う第１の主面及び第２の主面を有する圧電体層と、
    　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第１のＩＤＴ電極と、
    　前記第２の主面に設けられており、複数の電極指を有する第２のＩＤＴ電極と、
    を備え、
    　前記第２のＩＤＴ電極が前記支持部材に埋め込まれており、
    　前記圧電体層の前記第１の主面に、前記第１のＩＤＴ電極を覆うように誘電体膜が設けられており、
    　前記第１のＩＤＴ電極の電極指ピッチにより規定される波長をλとしたときに、前記誘電体膜の厚みが０．１５λ以下である、弾性波装置。
  2. 　前記誘電体膜の厚みが０．０５λ以下である、請求項１に記載の弾性波装置。
  3. 　支持基板を含む支持部材と、
    　前記支持部材上に設けられており、対向し合う第１の主面及び第２の主面を有する圧電体層と、
    　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第１のＩＤＴ電極と、
    　前記第２の主面に設けられており、複数の電極指を有する第２のＩＤＴ電極と、
    を備え、
    　前記第２のＩＤＴ電極が前記支持部材に埋め込まれており、
    　前記圧電体層の前記第１の主面に、前記第１のＩＤＴ電極を覆う膜が設けられていない、弾性波装置。
  4. 　前記第１のＩＤＴ電極の前記複数の電極指の少なくとも一部、及び前記第２のＩＤＴ電極の前記複数の電極指の少なくとも一部が、平面視において重なっており、かつ平面視において重なっている前記電極指同士が同じ電位に接続されている、請求項１～３のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  5. 　前記第１のＩＤＴ電極及び前記第２のＩＤＴ電極のうち少なくとも一方と、前記圧電体層との間に、絶縁体層が設けられている、請求項１～４のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  6. 　前記第１のＩＤＴ電極及び前記第２のＩＤＴ電極が、それぞれ複数の電極指を有し、
    　前記第１のＩＤＴ電極及び前記第２のＩＤＴ電極のそれぞれにおいて、弾性波伝搬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っている領域が交叉領域であり、前記複数の電極指が延びる方向を電極指延伸方向としたときに、前記交叉領域が、前記電極指延伸方向における中央側に位置する中央領域と、前記電極指延伸方向において前記中央領域を挟んで対向している第１のエッジ領域及び第２のエッジ領域と、を有し、
    　前記第１のＩＤＴ電極及び前記第２のＩＤＴ電極のうち少なくとも一方において、前記第１のエッジ領域及び前記第２のエッジ領域における音速が、前記中央領域における音速よりも低い、請求項１～５のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  7. 　ＳＨモードを利用しており、
    　前記第１のＩＤＴ電極及び前記第２のＩＤＴ電極の電極指ピッチが同じであり、前記第１のＩＤＴ電極及び前記第２のＩＤＴ電極の電極指ピッチにより規定される波長をλとしたときに、前記第１のＩＤＴ電極の厚みをＩＤＴｕ［λ］、前記第２のＩＤＴ電極の厚みをＩＤＴｄ［λ］とし、前記第１のＩＤＴ電極の密度をρ１［ｇ／ｃｍ３］、前記第２のＩＤＴ電極の密度をρ２［ｇ／ｃｍ３］とし、ＳＨモードの比帯域をＳＨ＿ＢＷ［％］としたときに、前記ＩＤＴｕ、前記ＩＤＴｄ、前記ρ１及び前記ρ２が、下記の式１により導出される前記ＳＨ＿ＢＷが３％以上となる範囲の厚み及び密度である、請求項１～６のいずれか１項に記載の弾性波装置。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
  8. 　前記第２のＩＤＴ電極の密度が前記第１のＩＤＴ電極の密度よりも大きい、請求項１～７のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  9. 　前記第１のＩＤＴ電極及び前記第２のＩＤＴ電極のうち少なくとも一方がＰｔからなる、請求項１～８のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  10. 　前記第１のＩＤＴ電極がＡｌからなり、前記第２のＩＤＴ電極がＰｔからなる、請求項８または９に記載の弾性波装置。
  11. 　ＳＨモードを利用しており、
    　前記第１のＩＤＴ電極のデューティ比をｄｕｔｙ＿ｕとし、前記第２のＩＤＴ電極のデューティ比をｄｕｔｙ＿ｄとし、ＳＨモードの比帯域をＳＨ＿ＢＷ［％］としたときに、前記ｄｕｔｙ＿ｕ及び前記ｄｕｔｙ＿ｄが、下記の式２により導出される前記ＳＨ＿ＢＷが４％以上となる範囲のデューティ比である、請求項１～１０のいずれか１項に記載の弾性波装置。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
  12. 　前記第１のＩＤＴ電極のデューティ比をｄｕｔｙ＿ｕとし、前記第２のＩＤＴ電極のデューティ比をｄｕｔｙ＿ｄとしたときに、前記ｄｕｔｙ＿ｕ及び前記ｄｕｔｙ＿ｄが、下記の式３により導出される不要波の位相が－３０ｄｅｇ．以下となる範囲のデューティ比である、請求項１～１１のいずれか１項に記載の弾性波装置。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
  13. 　前記圧電体層がタンタル酸リチウム層またはニオブ酸リチウム層である、請求項１～１２のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  14. 　前記支持部材が、前記支持基板及び前記圧電体層の間に設けられている、少なくとも１層の誘電体層を含む、請求項１～１３のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  15. 　前記少なくとも１層の誘電体層が、高音速層を含み、
    　前記高音速層を伝搬するバルク波の音速が、前記圧電体層を伝搬する弾性波の音速よりも高い、請求項１４に記載の弾性波装置。
  16. 　前記少なくとも１層の誘電体層が、酸化ケイ素層を含む、請求項１４または１５に記載の弾性波装置。
  17. 　酸化ケイ素層である前記誘電体層が、前記圧電体層に直接的に積層されており、
    　前記圧電体層がタンタル酸リチウム層であり、
    　ＳＨモードを利用しており、
    　前記第１のＩＤＴ電極及び前記第２のＩＤＴ電極の電極指ピッチが同じであり、前記第１のＩＤＴ電極及び前記第２のＩＤＴ電極の電極指ピッチにより規定される波長をλとしたときに、前記圧電体層の厚みをＬＴ［λ］、前記誘電体層の厚みをＳｉＯ２［λ］とし、前記圧電体層のオイラー角（φ，θ，ψ）におけるθをＬＴ－θ［ｄｅｇ．］とし、ＳＨモードの電気機械結合係数をＳＨ＿ｋｓａｗ２［％］としたときに、前記ＬＴ、前記ＳｉＯ２及び前記ＬＴ－θが、下記の式４により導出される前記ＳＨ＿ｋｓａｗ２が６％以上となる範囲の厚み及び角度である、請求項１６に記載の弾性波装置。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
  18. 　酸化ケイ素層である前記誘電体層が、前記圧電体層に直接的に積層されており、
    　前記圧電体層がタンタル酸リチウム層であり、
    　ＳＨモードを利用しており、
    　前記第１のＩＤＴ電極及び前記第２のＩＤＴ電極の電極指ピッチが同じであり、該電極指ピッチにより規定される波長をλとしたときに、前記圧電体層の厚みをＬＴ［λ］、前記誘電体層の厚みをＳｉＯ２［λ］とし、前記圧電体層のオイラー角（φ，θ，ψ）におけるθをＬＴ－θ［ｄｅｇ．］とし、レイリーモードの電気機械結合係数をレイリー＿ｋｓａｗ２［％］としたときに、前記ＬＴ、前記ＳｉＯ２及び前記ＬＴ－θが、下記の式５により導出される前記レイリー＿ｋｓａｗ２が０．５％以下となる範囲の厚み及び角度である、請求項１６または１７に記載の弾性波装置。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
  19. 　酸化ケイ素層である前記誘電体層が、前記圧電体層に直接的に積層されており、
    　前記圧電体層がニオブ酸リチウム層であり、
    　ＳＨモードを利用しており、
    　前記第１のＩＤＴ電極及び前記第２のＩＤＴ電極の電極指ピッチが同じであり、該電極指ピッチにより規定される波長をλとしたときに、前記圧電体層の厚みをＬＮ［λ］、前記誘電体層の厚みをＳｉＯ２［λ］とし、前記圧電体層のオイラー角（φ，θ，ψ）におけるθをＬＮ－θ［ｄｅｇ．］とし、ＳＨモードの電気機械結合係数をＳＨ＿ｋｓａｗ２［％］としたときに、前記ＬＮ、前記ＳｉＯ２及び前記ＬＮ－θが、下記の式６により導出される前記ＳＨ＿ｋｓａｗ２が５％以上となる範囲の厚み及び角度である、請求項１６に記載の弾性波装置。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
  20. 　酸化ケイ素層である前記誘電体層が、前記圧電体層に直接的に積層されており、
    　前記圧電体層がニオブ酸リチウム層であり、
    　ＳＨモードを利用しており、
    　前記第１のＩＤＴ電極及び前記第２のＩＤＴ電極の電極指ピッチが同じであり、該電極指ピッチにより規定される波長をλとしたときに、前記圧電体層の厚みをＬＮ［λ］、前記誘電体層の厚みをＳｉＯ２［λ］とし、前記圧電体層のオイラー角（φ，θ，ψ）におけるθをＬＮ－θ［ｄｅｇ．］とし、レイリーモードの電気機械結合係数をレイリー＿ｋｓａｗ２［％］としたときに、前記ＬＮ、前記ＳｉＯ２及び前記ＬＮ－θが、下記の式７により導出される前記レイリー＿ｋｓａｗ２が０．５％以下となる範囲の厚み及び角度である、請求項１６または１９に記載の弾性波装置。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
  21. 　前記圧電体層がタンタル酸リチウム層またはニオブ酸リチウム層であり、
    　前記圧電体層の厚みが０．０５λ以上、０．５λ以下であり、
    　酸化ケイ素層である前記誘電体層の厚みが０λより厚く、０．５λ以下である、請求項１６～２０のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  22. 　前記圧電体層が、前記支持基板上に直接的に設けられている、請求項１～１３のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  23. 　前記第１のＩＤＴ電極及び前記第２のＩＤＴ電極がそれぞれ１対のバスバーを有し、
    　前記圧電体層を貫通しており、かつ前記第１のＩＤＴ電極の一方の前記バスバー及び前記第２のＩＤＴ電極の一方の前記バスバーを接続している貫通電極をさらに備える、請求項１～２２のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  24. 　前記支持基板がシリコン基板である、請求項１～２３のいずれか１項に記載の弾性波装置。
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