WO2022264914A1 - 弾性波装置 - Google Patents

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WO2022264914A1
WO2022264914A1 PCT/JP2022/023269 JP2022023269W WO2022264914A1 WO 2022264914 A1 WO2022264914 A1 WO 2022264914A1 JP 2022023269 W JP2022023269 W JP 2022023269W WO 2022264914 A1 WO2022264914 A1 WO 2022264914A1
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elastic wave
piezoelectric layer
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哲也 木村
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株式会社村田製作所
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    • H03H9/02086—Means for compensation or elimination of undesirable effects
    • H03H9/02133—Means for compensation or elimination of undesirable effects of stress

Definitions

  • the present disclosure relates to elastic wave devices.
  • Patent Document 1 describes an elastic wave device.
  • the acoustic wave device shown in Patent Document 1 generates heat during operation. At this time, since the coefficient of linear expansion of the busbar electrode of the functional electrode is larger than the coefficient of linear expansion of the piezoelectric layer, there is a possibility that the piezoelectric layer will be bent excessively and the characteristics will be degraded.
  • the present disclosure is intended to solve the above-described problems, and aims to suppress occurrence of portions where the piezoelectric layer is excessively bent.
  • An elastic wave device includes a support member having a support substrate, a piezoelectric layer provided on the support member, and a functional electrode provided on the piezoelectric layer, wherein the support member includes and a space portion at a position at least partially overlapping with the functional electrode in a plan view, and the functional electrode includes a first metal layer and a second metal layer laminated on at least a portion of the first metal layer. and the coefficient of linear expansion of the second metal layer is smaller than the coefficient of linear expansion of the first metal layer.
  • An elastic wave device includes a support member including a support substrate, a piezoelectric layer provided on the support member, and functional electrodes provided on and under the piezoelectric layer.
  • the support member has a space portion at a position at least partially overlapping with the functional electrode in plan view, and the functional electrode is formed on a first metal layer and at least a portion of the first metal layer. and a laminated second metal layer, wherein the coefficient of linear expansion of the first metal layer is smaller than the coefficient of linear expansion of the second metal layer.
  • FIG. 1A is a perspective view showing an elastic wave device according to a first embodiment
  • FIG. 1B is a plan view showing the electrode structure of the first embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a portion along line II-II of FIG. 1A.
  • FIG. 3A is a schematic cross-sectional view for explaining Lamb waves propagating through the piezoelectric layer of the comparative example.
  • FIG. 3B is a schematic cross-sectional view for explaining a thickness-shear primary mode bulk wave propagating through the piezoelectric layer of the first embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view for explaining the amplitude direction of a thickness-shear primary mode bulk wave propagating in the piezoelectric layer of the first embodiment.
  • FIG. 1A is a perspective view showing an elastic wave device according to a first embodiment
  • FIG. 1B is a plan view showing the electrode structure of the first embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a portion along line II
  • FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of resonance characteristics of the elastic wave device of the first embodiment.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram showing the relationship between , and the fractional band.
  • FIG. FIG. 7 is a plan view showing an example in which a pair of electrodes are provided in the elastic wave device of the first embodiment.
  • FIG. 8 is a reference diagram showing an example of resonance characteristics of the elastic wave device of the first embodiment.
  • FIG. 9 shows the ratio bandwidth when a large number of elastic wave resonators are configured in the elastic wave device of the first embodiment, and the phase rotation amount of the spurious impedance normalized by 180 degrees as the magnitude of the spurious. is an explanatory diagram showing the relationship between.
  • FIG. 9 shows the ratio bandwidth when a large number of elastic wave resonators are configured in the elastic wave device of the first embodiment, and the phase rotation amount of the spurious impedance normalized by 180 degrees as the magnitude of the spurious.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram showing the relationship between d/2p, metallization ratio MR, and fractional bandwidth.
  • FIG. 11 is an explanatory diagram showing a map of the fractional band with respect to the Euler angles (0°, ⁇ , ⁇ ) of LiNbO 3 when d/p is infinitely close to 0.
  • FIG. 12 is a partially cutaway perspective view for explaining the elastic wave device according to the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view for explaining an elastic wave device according to an embodiment of the present disclosure;
  • FIG. 14 is a perspective view showing an example of the elastic wave device according to the first embodiment;
  • 15 is a cross-sectional view taken along line XV-XV of FIG. 14.
  • FIG. 16 is a diagram showing the distribution of displacement in the Z direction of the piezoelectric layer of the acoustic wave device according to Test Example 1.
  • FIG. 17 is a diagram showing the distribution of displacement in the Z direction of the piezoelectric layer of the acoustic wave device according to Test Example 2.
  • FIG. 18 is a diagram showing the distribution of displacement in the Z direction of the piezoelectric layer of the elastic wave device according to Test Example 3.
  • FIG. FIG. 19 is a diagram showing displacement in the Z direction of the piezoelectric layer along line A-A' of FIGS. 16 to 18.
  • FIG. FIG. 20 is a cross-sectional view showing a first modification of the elastic wave device according to the first embodiment.
  • FIG. 20 is a cross-sectional view showing a first modification of the elastic wave device according to the first embodiment.
  • FIG. 21 is a cross-sectional view showing a second modification of the elastic wave device according to the first embodiment.
  • FIG. 22 is a cross-sectional view showing a third modification of the elastic wave device according to the first embodiment;
  • FIG. 23 is a cross-sectional view showing a fourth modification of the elastic wave device according to the first embodiment;
  • FIG. 1A is a perspective view showing an elastic wave device according to a first embodiment
  • FIG. 1B is a plan view showing the electrode structure of the first embodiment.
  • the elastic wave device 1 of the first embodiment has a piezoelectric layer 2 made of LiNbO 3 .
  • the piezoelectric layer 2 may consist of LiTaO 3 .
  • the cut angle of LiNbO 3 and LiTaO 3 is Z-cut in the first embodiment.
  • the cut angles of LiNbO 3 and LiTaO 3 may be rotated Y-cut or X-cut.
  • the Y-propagation and X-propagation ⁇ 30° propagation orientations are preferred.
  • the thickness of the piezoelectric layer 2 is not particularly limited, it is preferably 50 nm or more and 1000 nm or less in order to effectively excite the thickness shear primary mode.
  • the piezoelectric layer 2 has a first main surface 2a and a second main surface 2b facing each other in the Z direction. Electrode fingers 3 and 4 are provided on the first main surface 2a.
  • the electrode finger 3 is an example of the "first electrode finger” and the electrode finger 4 is an example of the "second electrode finger”.
  • the multiple electrode fingers 3 are multiple “first electrode fingers” connected to the first busbar electrodes 5 .
  • the multiple electrode fingers 4 are multiple “second electrode fingers” connected to the second busbar electrodes 6 .
  • the plurality of electrode fingers 3 and the plurality of electrode fingers 4 are interdigitated with each other.
  • an IDT (Interdigital Transducer) electrode including electrode fingers 3 , electrode fingers 4 , first busbar electrodes 5 , and second busbar electrodes 6 is configured.
  • the electrode fingers 3 and 4 have a rectangular shape and a length direction.
  • the electrode finger 3 and the electrode finger 4 adjacent to the electrode finger 3 face each other in a direction perpendicular to the length direction.
  • Both the length direction of the electrode fingers 3 and 4 and the direction orthogonal to the length direction of the electrode fingers 3 and 4 are directions that intersect the thickness direction of the piezoelectric layer 2 . Therefore, it can be said that the electrode finger 3 and the electrode finger 4 adjacent to the electrode finger 3 face each other in the direction intersecting the thickness direction of the piezoelectric layer 2 .
  • the thickness direction of the piezoelectric layer 2 is defined as the Z direction
  • the length direction of the electrode fingers 3 and 4 is defined as the Y direction (or first direction)
  • the orthogonal direction of the electrode fingers 3 and 4 is defined as It may be described as the X direction (or second direction).
  • the length direction of the electrode fingers 3 and 4 may be interchanged with the direction orthogonal to the length direction of the electrode fingers 3 and 4 shown in FIGS. 1A and 1B. That is, in FIGS. 1A and 1B, the electrode fingers 3 and 4 may extend in the direction in which the first busbar electrodes 5 and the second busbar electrodes 6 extend. In that case, the first busbar electrode 5 and the second busbar electrode 6 extend in the direction in which the electrode fingers 3 and 4 extend in FIGS. 1A and 1B.
  • a pair of structures in which the electrode fingers 3 connected to one potential and the electrode fingers 4 connected to the other potential are adjacent to each other are arranged in a direction perpendicular to the length direction of the electrode fingers 3 and 4. Multiple pairs are provided.
  • the electrode finger 3 and the electrode finger 4 are adjacent to each other, not when the electrode finger 3 and the electrode finger 4 are arranged so as to be in direct contact, but when the electrode finger 3 and the electrode finger 4 are arranged with a gap therebetween. It refers to the case where the When the electrode finger 3 and the electrode finger 4 are adjacent to each other, there are electrodes connected to the hot electrode and the ground electrode, including other electrode fingers 3 and 4, between the electrode finger 3 and the electrode finger 4. is not placed.
  • the logarithms need not be integer pairs, but may be 1.5 pairs, 2.5 pairs, or the like.
  • the center-to-center distance, that is, the pitch, between the electrode fingers 3 and 4 is preferably in the range of 1 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less. Further, the center-to-center distance between the electrode fingers 3 and 4 means the center of the width dimension of the electrode fingers 3 in the direction orthogonal to the length direction of the electrode fingers 3 and the distance orthogonal to the length direction of the electrode fingers 4 . It is the distance connecting the center of the width dimension of the electrode finger 4 in the direction of
  • the electrode fingers 3 and 4 when at least one of the electrode fingers 3 and 4 is plural (when there are 1.5 or more pairs of electrodes when the electrode fingers 3 and 4 are paired as a pair of electrode pairs), the electrode fingers 3.
  • the center-to-center distance of the electrode fingers 4 refers to the average value of the center-to-center distances of adjacent electrode fingers 3 and electrode fingers 4 among 1.5 or more pairs of electrode fingers 3 and electrode fingers 4 .
  • the width of the electrode fingers 3 and 4 that is, the dimension in the facing direction of the electrode fingers 3 and 4 is preferably in the range of 150 nm or more and 1000 nm or less.
  • the center-to-center distance between the electrode fingers 3 and 4 is the distance between the center of the dimension (width dimension) of the electrode finger 3 in the direction perpendicular to the length direction of the electrode finger 3 and the length of the electrode finger 4. It is the distance connecting the center of the dimension (width dimension) of the electrode finger 4 in the direction orthogonal to the direction.
  • the direction orthogonal to the length direction of the electrode fingers 3 and 4 is the direction orthogonal to the polarization direction of the piezoelectric layer 2 .
  • “perpendicular” is not limited to being strictly perpendicular, but substantially perpendicular (the angle formed by the direction perpendicular to the length direction of the electrode fingers 3 and electrode fingers 4 and the polarization direction is, for example, 90° ⁇ 10°).
  • a supporting substrate 8 is laminated on the second main surface 2b side of the piezoelectric layer 2 with a dielectric layer 7 interposed therebetween.
  • the dielectric layer 7 and the support substrate 8 have a frame shape and, as shown in FIG. 2, openings 7a and 8a.
  • a space (air gap) 9 is thereby formed.
  • the space 9 is provided so as not to disturb the vibration of the excitation region C of the piezoelectric layer 2 . Therefore, the support substrate 8 is laminated on the second main surface 2b with the dielectric layer 7 interposed therebetween at a position not overlapping the portion where at least one pair of electrode fingers 3 and 4 are provided. Note that the dielectric layer 7 may not be provided. Therefore, the support substrate 8 can be directly or indirectly laminated to the second main surface 2b of the piezoelectric layer 2 .
  • the dielectric layer 7 is made of silicon oxide.
  • the dielectric layer 7 can be formed of an appropriate insulating material such as silicon nitride, alumina, etc., in addition to silicon oxide.
  • the support substrate 8 is made of Si.
  • the plane orientation of the surface of Si on the piezoelectric layer 2 side may be (100), (110), or (111).
  • high-resistance Si having a resistivity of 4 k ⁇ or more is desirable.
  • the support substrate 8 can also be constructed using an appropriate insulating material or semiconductor material.
  • Materials for the support substrate 8 include, for example, aluminum oxide, lithium tantalate, lithium niobate, piezoelectric materials such as crystal, alumina, magnesia, sapphire, silicon nitride, aluminum nitride, silicon carbide, zirconia, cordierite, mullite, and steer.
  • Various ceramics such as tight and forsterite, dielectrics such as diamond and glass, and semiconductors such as gallium nitride can be used.
  • the plurality of electrode fingers 3, electrode fingers 4, first busbar electrodes 5, and second busbar electrodes 6 are made of appropriate metals or alloys such as Al and AlCu alloys.
  • the electrode fingers 3, the electrode fingers 4, the first busbar electrodes 5, and the second busbar electrodes 6 have a structure in which an Al film is laminated on a Ti film. Note that an adhesion layer other than the Ti film may be used.
  • an AC voltage is applied between the multiple electrode fingers 3 and the multiple electrode fingers 4 . More specifically, an AC voltage is applied between the first busbar electrode 5 and the second busbar electrode 6 . As a result, it is possible to obtain resonance characteristics using a thickness-shear primary mode bulk wave excited in the piezoelectric layer 2 .
  • d/p is set to 0.5 or less.
  • the thickness-shear primary mode bulk wave is effectively excited, and good resonance characteristics can be obtained. More preferably, d/p is 0.24 or less, in which case even better resonance characteristics can be obtained.
  • the electrode fingers 3 and the electrode fingers 4 When at least one of the electrode fingers 3 and the electrode fingers 4 is plural as in the first embodiment, that is, when the electrode fingers 3 and the electrode fingers 4 form a pair of electrodes, the electrode fingers 3 and the electrode fingers When there are 1.5 pairs or more of 4, the center-to-center distance p between the adjacent electrode fingers 3 and 4 is the average distance between the center-to-center distances between the adjacent electrode fingers 3 and 4 .
  • the acoustic wave device 1 of the first embodiment has the above configuration, even if the logarithms of the electrode fingers 3 and 4 are reduced in an attempt to reduce the size, the Q value is unlikely to decrease. This is because the resonator does not require reflectors on both sides, and the propagation loss is small. The reason why the above reflector is not required is that the bulk wave of the thickness-shlip primary mode is used.
  • FIG. 3A is a schematic cross-sectional view for explaining Lamb waves propagating through the piezoelectric layer of the comparative example.
  • FIG. 3B is a schematic cross-sectional view for explaining a thickness-shear primary mode bulk wave propagating through the piezoelectric layer of the first embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view for explaining the amplitude direction of a thickness-shear primary mode bulk wave propagating in the piezoelectric layer of the first embodiment.
  • FIG. 3A shows an acoustic wave device as described in Patent Document 1, in which Lamb waves propagate through the piezoelectric layer.
  • waves propagate through the piezoelectric layer 201 as indicated by arrows.
  • the piezoelectric layer 201 has a first principal surface 201a and a second principal surface 201b, and the thickness direction connecting the first principal surface 201a and the second principal surface 201b is the Z direction.
  • the X direction is the direction in which the electrode fingers 3 and 4 of the IDT electrodes are aligned.
  • the wave propagates in the X direction as shown.
  • the wave is generated between the first main surface 2a and the second main surface 2a of the piezoelectric layer 2. It propagates almost in the direction connecting the surface 2b, that is, in the Z direction, and resonates. That is, the X-direction component of the wave is significantly smaller than the Z-direction component. Further, since resonance characteristics are obtained by propagating waves in the Z direction, no reflector is required. Therefore, no propagation loss occurs when propagating to the reflector. Therefore, even if the number of electrode pairs consisting of the electrode fingers 3 and 4 is reduced in an attempt to promote miniaturization, the Q value is unlikely to decrease.
  • the amplitude direction of the bulk wave of the primary thickness-shear mode is the first region 251 included in the excitation region C (see FIG. 1B) of the piezoelectric layer 2 and the first region 251 included in the excitation region C (see FIG. 1B). 2 area 252 is reversed.
  • FIG. 4 schematically shows bulk waves when a voltage is applied between the electrode fingers 3 so that the electrode fingers 4 have a higher potential than the electrode fingers 3 .
  • the first region 251 is a region of the excitation region C between the virtual plane VP1 that is perpendicular to the thickness direction of the piezoelectric layer 2 and bisects the piezoelectric layer 2 and the first main surface 2a.
  • the second region 252 is a region of the excitation region C between the virtual plane VP1 and the second main surface 2b.
  • At least one pair of electrodes consisting of the electrode fingers 3 and 4 is arranged. It is not always necessary to have a plurality of pairs of electrode pairs. That is, it is sufficient if at least one pair of electrodes is provided.
  • the electrode finger 3 is an electrode connected to a hot potential
  • the electrode finger 4 is an electrode connected to a ground potential.
  • the electrode finger 3 may be connected to the ground potential and the electrode finger 4 to the hot potential.
  • the at least one pair of electrodes are, as described above, electrodes connected to a hot potential or electrodes connected to a ground potential, and no floating electrodes are provided.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of resonance characteristics of the elastic wave device of the first embodiment.
  • the design parameters of the acoustic wave device 1 that obtained the resonance characteristics shown in FIG. 5 are as follows.
  • Piezoelectric layer 2 LiNbO3 with Euler angles (0°, 0°, 90°) Thickness of piezoelectric layer 2: 400 nm
  • Length of excitation region C (see FIG. 1B): 40 ⁇ m Number of electrode pairs consisting of electrode fingers 3 and 4: 21 pairs Center-to-center distance (pitch) between electrode fingers 3 and 4: 3 ⁇ m Width of electrode fingers 3 and 4: 500 nm d/p: 0.133
  • Dielectric layer 7 Silicon oxide film with a thickness of 1 ⁇ m
  • Support substrate 8 Si
  • the excitation region C (see FIG. 1B) is a region where the electrode fingers 3 and 4 overlap when viewed in the X direction perpendicular to the length direction of the electrode fingers 3 and 4. .
  • the length of the excitation region C is the dimension along the length direction of the electrode fingers 3 and 4 of the excitation region C. As shown in FIG. Here, the excitation region C is an example of the "intersection region".
  • the inter-electrode distances of the electrode pairs consisting of the electrode fingers 3 and 4 are all equal in a plurality of pairs. That is, the electrode fingers 3 and the electrode fingers 4 are arranged at equal pitches.
  • d/p is 0.5 or less, more preferably 0. .24 or less. This will be explained with reference to FIG.
  • FIG. It is an explanatory view showing the relationship with the fractional bandwidth as.
  • At least one pair of electrodes may be one pair, and the above p is the center-to-center distance between adjacent electrode fingers 3 and 4 in the case of one pair of electrodes. In the case of 1.5 pairs or more of electrodes, the average distance between the centers of adjacent electrode fingers 3 and 4 should be p.
  • the thickness d of the piezoelectric layer 2 if the piezoelectric layer 2 has variations in thickness, a value obtained by averaging the thickness may be adopted.
  • FIG. 7 is a plan view showing an example in which a pair of electrodes are provided in the elastic wave device of the first embodiment.
  • a pair of electrodes having electrode fingers 3 and 4 are provided on first main surface 2 a of piezoelectric layer 2 .
  • K in FIG. 7 is the intersection width.
  • the number of pairs of electrodes may be one. Even in this case, if the above d/p is 0.5 or less, it is possible to effectively excite the bulk wave in the primary mode of thickness shear.
  • the excitation region is an overlapping region of the plurality of electrode fingers 3 and 4 when viewed in the direction in which any adjacent electrode fingers 3 and 4 are facing each other. It is desirable that the metallization ratio MR of the adjacent electrode fingers 3 and 4 with respect to the region C satisfies MR ⁇ 1.75(d/p)+0.075. In that case, spurious can be effectively reduced. This will be described with reference to FIGS. 8 and 9. FIG.
  • FIG. 8 is a reference diagram showing an example of resonance characteristics of the elastic wave device of the first embodiment.
  • a spurious signal indicated by an arrow B appears between the resonance frequency and the anti-resonance frequency.
  • d/p 0.08 and the Euler angles of LiNbO 3 (0°, 0°, 90°).
  • the metallization ratio MR was set to 0.35.
  • the metallization ratio MR will be explained with reference to FIG. 1B.
  • the excitation region C is the portion surrounded by the dashed-dotted line.
  • the excitation region C is a region where the electrode fingers 3 and 4 overlap with the electrode fingers 4 when viewed in a direction perpendicular to the length direction of the electrode fingers 3 and 4, that is, in a facing direction. a region where the electrode fingers 3 overlap each other; and a region between the electrode fingers 3 and 4 where the electrode fingers 3 and 4 overlap each other.
  • the area of the electrode fingers 3 and 4 in the excitation region C with respect to the area of the excitation region C is the metallization ratio MR. That is, the metallization ratio MR is the ratio of the area of the metallization portion to the area of the excitation region C.
  • the ratio of the metallization portion included in the entire excitation region C to the total area of the excitation region C should be MR.
  • FIG. 9 shows the ratio bandwidth when a large number of elastic wave resonators are configured in the elastic wave device of the first embodiment, and the phase rotation amount of the spurious impedance normalized by 180 degrees as the magnitude of the spurious. is an explanatory diagram showing the relationship between. The ratio band was adjusted by changing the film thickness of the piezoelectric layer 2 and the dimensions of the electrode fingers 3 and 4 .
  • FIG. 9 shows the results when the piezoelectric layer 2 made of Z-cut LiNbO 3 is used, but the same tendency is obtained when the piezoelectric layer 2 with other cut angles is used.
  • the spurious is as large as 1.0.
  • the fractional band exceeds 0.17, that is, exceeds 17%, a large spurious with a spurious level of 1 or more changes the parameters constituting the fractional band, even if the passband appear within. That is, as in the resonance characteristics shown in FIG. 8, a large spurious component indicated by arrow B appears within the band. Therefore, the specific bandwidth is preferably 17% or less. In this case, by adjusting the film thickness of the piezoelectric layer 2 and the dimensions of the electrode fingers 3 and 4, the spurious response can be reduced.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram showing the relationship between d/2p, metallization ratio MR, and fractional bandwidth.
  • various elastic wave devices 1 with different d/2p and MR were configured, and the fractional bandwidth was measured.
  • the hatched portion on the right side of the dashed line D in FIG. 10 is the area where the fractional bandwidth is 17% or less.
  • FIG. 11 is an explanatory diagram showing a map of the fractional band with respect to the Euler angles (0°, ⁇ , ⁇ ) of LiNbO 3 when d/p is infinitely close to 0.
  • FIG. A hatched portion in FIG. 11 is a region where a fractional bandwidth of at least 5% or more is obtained. When the range of the area is approximated, it becomes the range represented by the following formulas (1), (2) and (3).
  • Equation (1) (0° ⁇ 10°, 20° to 80°, 0° to 60° (1-( ⁇ -50) 2 /900) 1/2 ) or (0° ⁇ 10°, 20° to 80°, [180 °-60° (1-( ⁇ -50) 2 /900) 1/2 ] ⁇ 180°) Equation (2) (0° ⁇ 10°, [180°-30°(1-( ⁇ -90) 2 /8100) 1/2 ] ⁇ 180°, arbitrary ⁇ ) Equation (3)
  • the fractional band can be sufficiently widened, which is preferable.
  • FIG. 12 is a partially cutaway perspective view for explaining the elastic wave device according to the embodiment of the present disclosure.
  • the outer peripheral edge of the space 9 is indicated by a dashed line.
  • the elastic wave device of the present disclosure may utilize plate waves.
  • the elastic wave device 301 has reflectors 310 and 311 as shown in FIG. Reflectors 310 and 311 are provided on both sides of the electrode fingers 3 and 4 of the piezoelectric layer 2 in the acoustic wave propagation direction.
  • a Lamb wave as a plate wave is excited by applying an AC electric field to the electrode fingers 3 and 4 on the space 9.
  • the reflectors 310 and 311 are provided on both sides, it is possible to obtain resonance characteristics due to Lamb waves as Lamb waves.
  • the elastic wave devices 1 and 101 use bulk waves in the primary mode of thickness shear.
  • the first electrode finger 3 and the second electrode finger 4 are adjacent electrodes, the thickness of the piezoelectric layer 2 is d, and the center of the first electrode finger 3 and the second electrode finger 4 is d/p is set to 0.5 or less, where p is the distance between them.
  • the Q value can be increased even if the elastic wave device is miniaturized.
  • piezoelectric layer 2 is made of lithium niobate or lithium tantalate.
  • the first principal surface 2a or the second principal surface 2b of the piezoelectric layer 2 has first electrode fingers 3 and second electrode fingers 4 facing each other in a direction intersecting the thickness direction of the piezoelectric layer 2. It is desirable to cover the finger 3 and the second electrode finger 4 with a protective film.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view for explaining the elastic wave device according to the embodiment of the present disclosure.
  • the acoustic wave device of the present disclosure may be a device utilizing bulk waves as shown in FIG. 13, that is, a BAW (Bulk Acoustic Wave) element.
  • the acoustic wave device 401 has functional electrodes 410 and 411 .
  • the functional electrode 410 is an electrode provided on the first principal surface 2 a of the piezoelectric layer 2 .
  • the functional electrode 411 is an electrode provided on the second main surface 2 b of the piezoelectric layer 2 .
  • the functional electrode 410 is an example of the "upper electrode” and the functional electrode 411 is an example of the "lower electrode”.
  • the support substrate 8 has the space 9 on the piezoelectric layer 2 side, and the functional electrode 411 is provided in the space 9 .
  • the piezoelectric layer 2 is provided with through holes 412 .
  • the through hole 412 is a hole penetrating the piezoelectric layer 2 in the Z direction. Through hole 412 communicates with space 9 .
  • an etchant is poured through the through holes 412 to etch the sacrificial layer provided in the space 9 in advance before bonding. can do.
  • FIG. 14 is a perspective view showing an example of the elastic wave device according to the first embodiment.
  • 15 is a cross-sectional view taken along line XV-XV of FIG. 14.
  • an elastic wave device 1A according to the first embodiment includes a support member 20, a piezoelectric layer 2, and functional electrodes 10. As shown in FIGS. Here, in the following description, of the directions parallel to the Z direction, one direction may be described as upward and the other direction as downward.
  • the piezoelectric layer 2 is provided on the support member 20 in the elastic wave device 1A.
  • the support member 20 is a member having a thickness in the Z direction and provided with the support substrate 8 .
  • support member 20 comprises support substrate 8 and dielectric layer 7 .
  • the support member 20 has a space portion 9 at a position at least partially overlapping with the functional electrode 10 in a plan view in the Z direction.
  • the space 9 is provided on the surface of the dielectric layer 7 on the piezoelectric layer 2 side.
  • the space portion 9 may be provided so as to penetrate the dielectric layer 7 or may be provided in the dielectric layer 7 and the support substrate 8 .
  • the space portion 9 may be provided so as to penetrate the support member 20 .
  • the functional electrode 10 is an electrode provided on the piezoelectric layer 2 . 14 and 15, the functional electrode 10 is provided on the first main surface 2a of the piezoelectric layer 2.
  • the functional electrode 10 includes wiring electrodes and IDT electrodes.
  • a wiring electrode is an electrode that connects a resonator having an IDT electrode and another element.
  • the functional electrode 10 has a first metal layer 11 and a second metal layer 12 . Note that the functional electrode 10 may be provided on the first principal surface 2 a and the second principal surface 2 b of the piezoelectric layer 2 .
  • the first metal layer 11 is a layer provided on the piezoelectric layer 2 .
  • the first metal layer 11 forms the electrode fingers 3,4 and the busbar electrodes 5,6.
  • the first metal layer 11 contains, for example, aluminum (Al). This makes it possible to obtain good frequency characteristics.
  • the first metal layer 11 is not limited to being made of a single metal, and may be an alloy.
  • the first metal layer 11 is not limited to being in contact with the first main surface 2 a of the piezoelectric layer 2 .
  • the first metal layer 11 may be stacked on the piezoelectric layer 2 via a layer made of a material different from that of the first metal layer 11, such as titanium (Ti) or chromium (Cr).
  • the second metal layer 12 is a layer laminated on at least part of the first metal layer 11 .
  • the second metal layer 12 is laminated on the first metal layer 11 and has a thickness greater than that of the first metal layer 11 .
  • the second metal layer 12 forms wiring electrodes.
  • the second metal layer 12 is made of a metal that has a low electrical resistance and a coefficient of linear expansion smaller than that of the first metal layer 11 .
  • the second metal layer 12 contains gold (Au) or copper (Cu), for example.
  • Au gold
  • Cu copper
  • the first metal layer 11 is supported by the second metal layer 12 having a coefficient of linear expansion smaller than that of the first metal layer 11, so that the piezoelectric layer 2 can be prevented from being bent excessively.
  • the second metal layer 12 is not limited to being made of a single metal, and may be an alloy.
  • the difference in linear expansion coefficient between the piezoelectric layer 2 and the second metal layer 12 is smaller than the difference in linear expansion coefficient between the piezoelectric layer 2 and the first metal layer 11 .
  • the piezoelectric layer 2 is made of a material having an anisotropic linear expansion coefficient, such as lithium niobate (LiNbO 3 )
  • the linear expansion coefficient of the piezoelectric layer 2 in the direction perpendicular to the thickness direction and the second It is sufficient that the difference between the linear expansion coefficient of the metal layer 12 and the linear expansion coefficient of the first metal layer 11 is smaller than the difference between the linear expansion coefficient of the piezoelectric layer 2 in the direction perpendicular to the thickness direction.
  • the first metal layer 11 is supported by the second metal layer 12 whose coefficient of linear expansion is close to that of the piezoelectric layer 2, so that the piezoelectric layer 2 can be prevented from being bent excessively.
  • Table 1 is a list of linear expansion coefficients of materials included in the elastic wave device according to the first embodiment. From Table 1, when the first metal layer 11 is made of Al and the second metal layer 12 is made of Au or Cu, the coefficient of linear expansion of the second metal layer 12 is smaller than the coefficient of linear expansion of the first metal layer 11. can do.
  • the piezoelectric layer 2 is ZY cut, that is, when it is made of LiNbO 3 with Euler angles of (0°, 37.5°, 0°)
  • the linear expansion coefficient of the piezoelectric layer 2 in the XY plane direction and The difference between the coefficient of linear expansion of the second metal layer 12 can be made smaller than the difference between the coefficient of linear expansion of the piezoelectric layer 2 and the coefficient of linear expansion of the first metal layer 11 in the XY plane direction.
  • the portion of the piezoelectric layer 2 that overlaps with the space portion 9 when viewed in plan in the Z direction is not supported by the support member 20 having a low coefficient of linear expansion. It is easily deformed by thermal expansion of the first metal layer 11 .
  • the second metal layer 12 overlaps at least part of the boundary 9a between the support member 20 and the space 9 when viewed in the Z direction.
  • the boundary 9a between the support member 20 and the space 9 refers to the opening of the support member 20 on the Z-direction surface of the support member 20 on the piezoelectric layer 2 side.
  • the opening of the support member 20 refers to the opening 7 a of the dielectric layer 7 or the opening 8 a of the support substrate 8 .
  • FIG. 14 when a line passing through the boundary 9a and parallel to the Z direction is a line E, it can be said that the second metal layer 12 overlaps the line E. As shown in FIG.
  • the first metal layer 11 provided at a position overlapping the space portion 9 when viewed in plan in the Z direction is also supported by the second metal layer 12 . Therefore, deformation of the portion of the piezoelectric layer 2 that overlaps with the space portion 9 in a plan view in the Z direction is suppressed.
  • test example will be described below.
  • a simulation model was created with the following design parameters.
  • Piezoelectric layer 2 LiNbO3 with Euler angles (0°, 37.5°, 0°) Thickness of piezoelectric layer 2: 385 mm Thickness of support substrate 8: 50 ⁇ m Thickness of dielectric layer 7: 2 ⁇ m Depth of space 9 (length in Z direction): 1.5 ⁇ m Thickness of first metal layer 11: 504 nm Thickness of second metal layer 12: 2.9 ⁇ m
  • the elastic wave device according to Test Example 1 is an elastic wave device 1A in which the first metal layer 11 and the second metal layer 12 are made of Al, and is a comparative example.
  • the elastic wave device according to Test Example 2 is an elastic wave device 1A in which the first metal layer 11 is made of Al and the second metal layer 12 is made of Cu, and is an example.
  • the elastic wave device according to Test Example 3 is an elastic wave device 1A in which the first metal layer 11 is made of Al and the second metal layer 12 is made of Au, and is an example.
  • FIG. 16 is a diagram showing the distribution of displacement in the Z direction of the piezoelectric layer of the acoustic wave device according to Test Example 1.
  • FIG. 17 is a diagram showing the distribution of displacement in the Z direction of the piezoelectric layer of the acoustic wave device according to Test Example 2.
  • FIG. 18 is a diagram showing the distribution of displacement in the Z direction of the piezoelectric layer of the elastic wave device according to Test Example 3.
  • FIG. FIG. 19 is a diagram showing displacement in the Z direction of the piezoelectric layer along line A-A' of FIGS. 16 to 18.
  • the position in the Y direction means the distance from the center of the space 9 in the Y direction.
  • Test Example 1 which is a comparative example, as shown in FIGS. 16 and 19, the displacement of the piezoelectric layer 2 in the Z direction is large near the center of the space 9 in the Y direction, and the piezoelectric layer 2 is excessively deformed. There is a bent part.
  • Test Example 2 which is an example, the displacement of the piezoelectric layer 2 in the Z direction is smaller than that in Test Example 1, and the piezoelectric layer 2 near the center of the space 9 in the Y direction. Deflection of the layer 2 is suppressed. From this, it can be seen that by making the coefficient of linear expansion of the second metal layer 12 smaller than the coefficient of linear expansion of the first metal layer 11, it is possible to suppress the occurrence of portions where the piezoelectric layer 2 is excessively bent. .
  • Test Example 3 which is an example, the displacement of the piezoelectric layer 2 in the Z direction is even smaller than in Test Example 1. Bending of the piezoelectric layer 2 is further suppressed. From this, it can be seen that by further reducing the size of the second metal layer 12, the bending in the Z direction can be further suppressed.
  • the elastic wave device according to the first embodiment is not limited to the elastic wave device 1A shown in FIGS. 14 and 15.
  • Other embodiments will be described below with reference to the drawings. 14 and 15 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
  • a line passing through the boundary 9a and parallel to the Z direction may be described as a line E.
  • FIG. 20 to 23 a line passing through the boundary 9a and parallel to the Z direction may be described as a line E.
  • FIG. 20 is a cross-sectional view showing a first modified example of the elastic wave device according to the first embodiment.
  • the inner end of the second metal layer 12A in the X direction is located between the support member 20 and the space 9 when viewed in plan in the Z direction. It overlaps with part of the boundary 9a.
  • the inner end of the second metal layer 12A in the X direction refers to the end of the X direction of the second metal layer 12 on which the space 9 is provided when viewed in plan in the Z direction.
  • the inner end of the second metal layer 12A in the X direction is the portion of the boundary 9a between the support member 20 and the space 9 that is parallel to the Y direction when viewed in plan in the Z direction. overlapping. In other words, it can be said that the inner end of the second metal layer 12A in the X direction overlaps with the line E in FIG.
  • FIG. 21 is a cross-sectional view showing a second modification of the elastic wave device according to the first embodiment.
  • the second metal layer 12B does not overlap the boundary 9a between the support member 20 and the space 9 when viewed in the Z direction.
  • the second metal layer 12B does not overlap the space 9 when viewed in the Z direction.
  • FIG. 22 is a cross-sectional view showing a third modified example of the elastic wave device according to the first embodiment.
  • the second metal layer 12C is laminated on part of the first metal layer 11A.
  • the first metal layer 11A forms electrode fingers 3 and 4
  • the second metal layer 12C forms bus bars 5 and 6 and wiring electrodes.
  • FIG. 23 is a cross-sectional view showing a fourth modified example of the elastic wave device according to the first embodiment.
  • the second metal layer 12D is laminated on part of the first metal layer 11B.
  • the first metal layer 11B forms electrode fingers 3, 4 and bus bars 5, 6, and the second metal layer 12C forms wiring electrodes.
  • the elastic wave device according to the first embodiment is not limited to the elastic wave devices 1A to 1E.
  • the support member 20 may not include the dielectric layer 7 and the piezoelectric layer 2 may be provided on the support substrate 8 .
  • the acoustic wave device may further include a protective film in the Z direction of the second metal layer 12 .
  • the elastic wave device includes the support member 20 having the support substrate 8, the piezoelectric layer 2 provided on the support member 20, and the function provided on the piezoelectric layer 2.
  • the support member 20 has a space portion 9 at a position that at least partially overlaps the functional electrode 10 in plan view, and the functional electrode 10 includes a first metal layer 11 and a first metal layer 11. and a second metal layer 12 laminated on at least a part of the layer 11 , the linear expansion coefficient of the second metal layer 12 being smaller than the linear expansion coefficient of the first metal layer 11 .
  • the first metal layer 11 is supported by the second metal layer 12 having a coefficient of linear expansion smaller than that of the first metal layer 11, it is possible to prevent the piezoelectric layer 2 from being bent excessively. can.
  • the second metal layer 12 overlaps at least part of the boundary 9a between the support member 20 and the space 9 in plan view. As a result, it is possible to further suppress the occurrence of portions where the piezoelectric layer 2 is excessively bent.
  • the difference in linear expansion coefficient between the piezoelectric layer 2 and the second metal layer 12 is smaller than the difference in linear expansion coefficient between the piezoelectric layer 2 and the first metal layer 11 .
  • the piezoelectric layer 2 is excessively bent. It is possible to further suppress the occurrence of part.
  • the second metal layer 12 contains Au or Cu. Thereby, the coefficient of linear expansion of the second metal layer 12 can be reduced.
  • the first metal layer 11 contains Al. This makes it possible to obtain good frequency characteristics.
  • the second metal layer 12 is a wiring electrode. Even in this case, it is possible to prevent the piezoelectric layer 2 from being bent excessively.
  • the support member 20 further includes a dielectric layer 7 provided on the support substrate 8, and the dielectric layer 7 has a space portion 9 in a part thereof. Even in this case, it is possible to prevent the piezoelectric layer 2 from being bent excessively.
  • the functional electrode 10 has a first electrode finger 3 extending in the first direction and a second electrode facing the first electrode finger 3 in a second direction orthogonal to the first direction and extending in the first direction. a finger 4; As a result, it is possible to provide an elastic wave device capable of obtaining good resonance characteristics.
  • the thickness of the piezoelectric layer 2 is determined when p is the center-to-center distance between the adjacent first electrode fingers 3 and second electrode fingers 4 of the first electrode fingers 3 and the second electrode fingers 4. is less than or equal to 2p.
  • the piezoelectric layer 2 contains lithium niobate or lithium tantalate. As a result, it is possible to provide an elastic wave device capable of obtaining good resonance characteristics.
  • it is configured to be able to use bulk waves in the thickness-shlip mode. As a result, it is possible to provide an elastic wave device with a high coupling coefficient and good resonance characteristics.
  • a more desirable aspect is that d/p is 0.24 or less. Thereby, the acoustic wave device 1 can be miniaturized and the Q value can be increased.
  • the region where the first electrode fingers 3 and the second electrode fingers 4 overlap when viewed in the third direction is the excitation region C, and the first electrode fingers 3 and the second electrode fingers with respect to the excitation region C.
  • MR.ltoreq.1.75(d/p)+0.075 where MR is the metallization ratio of 4.
  • the fractional bandwidth can be reliably set to 17% or less.
  • the functional electrode has an upper electrode and a lower electrode that sandwich the piezoelectric layer 2 in the thickness direction. As a result, it is possible to provide an elastic wave device capable of obtaining good resonance characteristics.
  • the Euler angles ( ⁇ , ⁇ , ⁇ ) of lithium niobate or lithium tantalate are within the range of formula (1), formula (2), or formula (3) below.
  • the fractional bandwidth can be widened sufficiently.
  • Equation (1) (0° ⁇ 10°, 20° to 80°, 0° to 60° (1-( ⁇ -50) 2 /900) 1/2 ) or (0° ⁇ 10°, 20° to 80°, [180 °-60° (1-( ⁇ -50) 2 /900) 1/2 ] ⁇ 180°) Equation (2) (0° ⁇ 10°, [180°-30°(1-( ⁇ -90) 2 /8100) 1/2 ] ⁇ 180°, arbitrary ⁇ ) Equation (3)
  • the acoustic wave device includes a support member 20 having a support substrate 8, a piezoelectric layer 2 provided on the support member 20, and piezoelectric layers 2 provided above and below the piezoelectric layer 2.
  • the support member 20 has a space portion 9 at a position at least partially overlapping the functional electrode 10 in plan view, and the functional electrode 10 includes the first metal layer 11 and the second metal layer 11.
  • a second metal layer 12 is laminated on at least a part of the first metal layer 11 , and the coefficient of linear expansion of the second metal layer 12 is smaller than the coefficient of linear expansion of the first metal layer 11 . Accordingly, since the first metal layer 11 is supported by the second metal layer 12 having a coefficient of linear expansion smaller than that of the first metal layer 11, it is possible to prevent the piezoelectric layer 2 from being bent excessively. can.

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Abstract

圧電層が過度に撓む部分が生じることを抑制する。弾性波装置は、支持基板を備える支持基板部材と、支持基板部材の上に設けられた圧電層と、圧電層の少なくとも一部と重なる空間部と、圧電層の上に設けられる機能電極と、を備える。支持部材には、平面視して、機能電極と少なくとも一部が重なる位置に空間部があり、機能電極は、第１金属層と、第１金属層の少なくとも一部に積層された第２金属層とを有し、第２金属層の線膨張係数は、第１金属層の線膨張係数よりも小さい。

Description

弾性波装置
　本開示は、弾性波装置に関する。
　特許文献１には、弾性波装置が記載されている。
特開２０１２－２５７０１９号公報
　特許文献１に示す弾性波装置は、動作時に発熱する。このとき、機能電極のバスバー電極の線膨張率が圧電層の線膨張率と比べて大きいために、圧電層が過度に撓む部分が生じ、特性が劣化する可能性がある。
　本開示は、上述した課題を解決するものであり、圧電層が過度に撓む部分が生じることを抑制することを目的とする。
　一態様に係る弾性波装置は、支持基板を備える支持部材と、前記支持部材の上に設けられた圧電層と、前記圧電層の上に設けられる機能電極と、を備え、前記支持部材には、平面視して、前記機能電極と少なくとも一部が重なる位置に空間部があり、前記機能電極は、第１金属層と、前記第１金属層の少なくとも一部に積層された第２金属層とを有し、前記第２金属層の線膨張係数は、前記第１金属層の線膨張係数よりも小さい。
　他の態様に係る弾性波装置は、支持基板を備える支持部材と、前記支持部材の上に設けられた圧電層と、前記圧電層の上及び前記圧電層の下に設けられる機能電極と、を備え、前記支持部材には、平面視して、前記機能電極と少なくとも一部が重なる位置に空間部があり、前記機能電極は、第１金属層と、前記第１金属層の少なくとも一部に積層された第２金属層とを有し、前記第１金属層の線膨張係数は、前記第２金属層の線膨張係数よりも小さい。
　本開示によれば、圧電層が過度に撓む部分が生じることを抑制することができる。
図１Ａは、第１実施形態の弾性波装置を示す斜視図である。 図１Ｂは、第１実施形態の電極構造を示す平面図である。 図２は、図１ＡのＩＩ－ＩＩ線に沿う部分の断面図である。 図３Ａは、比較例の圧電層を伝播するラム波を説明するための模式的な断面図である。 図３Ｂは、第１実施形態の圧電層を伝播する厚み滑り１次モードのバルク波を説明するための模式的な断面図である。 図４は、第１実施形態の圧電層を伝播する厚み滑り１次モードのバルク波の振幅方向を説明するための模式的な断面図である。 図５は、第１実施形態の弾性波装置の共振特性の例を示す説明図である。 図６は、第１実施形態の弾性波装置において、隣り合う電極の中心間距離または中心間距離の平均距離をｐ、圧電層の平均厚みをｄとした場合、ｄ／２ｐと、共振子としての比帯域との関係を示す説明図である。 図７は、第１実施形態の弾性波装置において、１対の電極が設けられている例を示す平面図である。 図８は、第１実施形態の弾性波装置の共振特性の一例を示す参考図である。 図９は、第１実施形態の弾性波装置の、多数の弾性波共振子を構成した場合の比帯域と、スプリアスの大きさとしての１８０度で規格化されたスプリアスのインピーダンスの位相回転量との関係を示す説明図である。 図１０は、ｄ／２ｐと、メタライゼーション比ＭＲと、比帯域との関係を示す説明図である。 図１１は、ｄ／ｐを限りなく０に近づけた場合のＬｉＮｂＯ３のオイラー角（０°、θ、ψ）に対する比帯域のマップを示す説明図である。 図１２は、本開示の実施形態に係る弾性波装置を説明するための部分切り欠き斜視図である。 図１３は、本開示の実施形態に係る弾性波装置を説明するための断面図である。 図１４は、第１実施形態に係る弾性波装置の一例を示す斜視図である。 図１５は、図１４のＸＶ－ＸＶ線の断面図である。 図１６は、試験例１に係る弾性波装置の圧電層のＺ方向の変位の分布を示す図である。 図１７は、試験例２に係る弾性波装置の圧電層のＺ方向の変位の分布を示す図である。 図１８は、試験例３に係る弾性波装置の圧電層のＺ方向の変位の分布を示す図である。 図１９は、図１６から図１８のＡ－Ａ’線における圧電層のＺ方向の変位を示す図である。 図２０は、第１実施形態に係る弾性波装置の第１変形例を示す断面図である。 図２１は、第１実施形態に係る弾性波装置の第２変形例を示す断面図である。 図２２は、第１実施形態に係る弾性波装置の第３変形例を示す断面図である。 図２３は、第１実施形態に係る弾性波装置の第４変形例を示す断面図である。
　以下に、本開示の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態により本開示が限定されるものではない。なお、本開示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変形例や第２実施の形態以降では第１の実施形態と共通の事柄についての記述を省略し、異なる点についてのみ説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については実施形態毎には逐次言及しない。
　（第１実施形態）
　図１Ａは、第１実施形態の弾性波装置を示す斜視図である。図１Ｂは、第１実施形態の電極構造を示す平面図である。
　第１実施形態の弾性波装置１は、ＬｉＮｂＯ３からなる圧電層２を有する。圧電層２は、ＬｉＴａＯ３からなるものであってもよい。ＬｉＮｂＯ３やＬｉＴａＯ３のカット角は、第１実施形態では、Ｚカットである。ＬｉＮｂＯ３やＬｉＴａＯ３のカット角は、回転ＹカットやＸカットであってもよい。好ましくは、Ｙ伝搬及びＸ伝搬±３０°の伝搬方位が好ましい。
　圧電層２の厚みは、特に限定されないが、厚み滑り１次モードを効果的に励振するには、５０ｎｍ以上、１０００ｎｍ以下が好ましい。
　圧電層２は、Ｚ方向に対向し合う第１の主面２ａと、第２の主面２ｂとを有する。第１の主面２ａ上に、電極指３及び電極指４が設けられている。
　ここで電極指３が「第１電極指」の一例であり、電極指４が「第２電極指」の一例である。図１Ａ及び図１Ｂでは、複数の電極指３は、第１のバスバー電極５に接続されている複数の「第１電極指」である。複数の電極指４は、第２のバスバー電極６に接続されている複数の「第２電極指」である。複数の電極指３及び複数の電極指４は、互いに間挿し合っている。これにより、電極指３と、電極指４と、第１のバスバー電極５と、第２のバスバー電極６と、を備えるＩＤＴ（Ｉｎｔｅｒｄｉｇｉｔａｌ　Ｔｒａｎｓｕｄｕｃｅｒ）電極が構成される。
　電極指３及び電極指４は、矩形形状を有し、長さ方向を有する。この長さ方向と直交する方向において、電極指３と、電極指３と隣接する電極指４とが対向している。電極指３、電極指４の長さ方向、及び、電極指３、電極指４の長さ方向と直交する方向はいずれも、圧電層２の厚み方向に交差する方向である。このため、電極指３と、電極指３と隣接する電極指４とは、圧電層２の厚み方向に交差する方向において対向しているともいえる。以下の説明では、圧電層２の厚み方向をＺ方向とし、電極指３、電極指４の長さ方向をＹ方向（または第１方向）とし、電極指３、電極指４の直交する方向をＸ方向（または第２方向）として、説明することがある。
　また、電極指３、電極指４の長さ方向が図１Ａ及び図１Ｂに示す電極指３、電極指４の長さ方向に直交する方向と入れ替わってもよい。すなわち、図１Ａ及び図１Ｂにおいて、第１のバスバー電極５及び第２のバスバー電極６が延びている方向に電極指３、電極指４を延ばしてもよい。その場合、第１のバスバー電極５及び第２のバスバー電極６は、図１Ａ及び図１Ｂにおいて電極指３、電極指４が延びている方向に延びることとなる。そして、一方電位に接続される電極指３と、他方電位に接続される電極指４とが隣り合う１対の構造が、上記電極指３、電極指４の長さ方向と直交する方向に、複数対設けられている。
　ここで電極指３と電極指４とが隣り合うとは、電極指３と電極指４とが直接接触するように配置されている場合ではなく、電極指３と電極指４とが間隔を介して配置されている場合を指す。また、電極指３と電極指４とが隣り合う場合、電極指３と電極指４との間には、他の電極指３、電極指４を含む、ホット電極やグラウンド電極に接続される電極は配置されない。この対数は、整数対である必要はなく、１．５対や２．５対などであってもよい。
　電極指３と電極指４との間の中心間距離すなわちピッチは、１μｍ以上、１０μｍ以下の範囲が好ましい。また、電極指３と電極指４との間の中心間距離とは、電極指３の長さ方向と直交する方向における電極指３の幅寸法の中心と、電極指４の長さ方向と直交する方向における電極指４の幅寸法の中心とを結んだ距離となる。
　さらに、電極指３、電極指４の少なくとも一方が複数本ある場合（電極指３、電極指４を一対の電極組とした場合に、１．５対以上の電極組がある場合）、電極指３、電極指４の中心間距離は、１．５対以上の電極指３、電極指４のうち隣り合う電極指３、電極指４それぞれの中心間距離の平均値を指す。
　また、電極指３、電極指４の幅、すなわち電極指３、電極指４の対向方向の寸法は、１５０ｎｍ以上、１０００ｎｍ以下の範囲が好ましい。なお、電極指３と電極指４との間の中心間距離とは、電極指３の長さ方向と直交する方向における電極指３の寸法（幅寸法）の中心と、電極指４の長さ方向と直交する方向における電極指４の寸法（幅寸法）の中心とを結んだ距離となる。
　また、第１実施形態では、Ｚカットの圧電層を用いているため、電極指３、電極指４の長さ方向と直交する方向は、圧電層２の分極方向に直交する方向となる。圧電層２として他のカット角の圧電体を用いた場合には、この限りでない。ここにおいて、「直交」とは、厳密に直交する場合のみに限定されず、略直交（電極指３、電極指４の長さ方向と直交する方向と分極方向とのなす角度が例えば９０°±１０°）でもよい。
　圧電層２の第２の主面２ｂ側には、誘電体層７を介して支持基板８が積層されている。誘電体層７及び支持基板８は、枠状の形状を有し、図２に示すように、開口部７ａ、８ａを有する。それによって、空間部（エアギャップ）９が形成されている。
　空間部９は、圧電層２の励振領域Ｃの振動を妨げないために設けられている。従って、上記支持基板８は、少なくとも１対の電極指３、電極指４が設けられている部分と重ならない位置において、第２の主面２ｂに誘電体層７を介して積層されている。なお、誘電体層７は設けられずともよい。従って、支持基板８は、圧電層２の第２の主面２ｂに直接または間接に積層され得る。
　誘電体層７は、酸化ケイ素で形成されている。もっとも、誘電体層７は、酸化ケイ素の他、窒化ケイ素、アルミナなどの適宜の絶縁性材料で形成することができる。
　支持基板８は、Ｓｉにより形成されている。Ｓｉの圧電層２側の面における面方位は（１００）や（１１０）であってもよく、（１１１）であってもよい。好ましくは、抵抗率４ｋΩ以上の高抵抗のＳｉが望ましい。もっとも、支持基板８についても適宜の絶縁性材料や半導体材料を用いて構成することができる。支持基板８の材料としては、例えば、酸化アルミニウム、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、水晶などの圧電体、アルミナ、マグネシア、サファイア、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、炭化ケイ素、ジルコニア、コージライト、ムライト、ステアタイト、フォルステライトなどの各種セラミック、ダイヤモンド、ガラスなどの誘電体、窒化ガリウムなどの半導体などを用いることができる。
　上記複数の電極指３、電極指４及び第１のバスバー電極５、第２のバスバー電極６は、Ａｌ、ＡｌＣｕ合金などの適宜の金属もしくは合金からなる。第１実施形態では、電極指３、電極指４及び第１のバスバー電極５、第２のバスバー電極６は、Ｔｉ膜上にＡｌ膜を積層した構造を有する。なお、Ｔｉ膜以外の密着層を用いてもよい。
　駆動に際しては、複数の電極指３と、複数の電極指４との間に交流電圧を印加する。より具体的には、第１のバスバー電極５と第２のバスバー電極６との間に交流電圧を印加する。それによって、圧電層２において励振される厚み滑り１次モードのバルク波を利用した、共振特性を得ることが可能とされている。
　また、弾性波装置１では、圧電層２の厚みをｄ、複数対の電極指３、電極指４のうちいずれかの隣り合う電極指３、電極指４の中心間距離をｐとした場合、ｄ／ｐは０．５以下とされている。そのため、上記厚み滑り１次モードのバルク波が効果的に励振され、良好な共振特性を得ることができる。より好ましくは、ｄ／ｐは０．２４以下であり、その場合には、より一層良好な共振特性を得ることができる。
　なお、第１実施形態のように電極指３、電極指４の少なくとも一方が複数本ある場合、すなわち、電極指３、電極指４を１対の電極組とした場合に電極指３、電極指４が１．５対以上ある場合、隣り合う電極指３、電極指４の中心間距離ｐは、各隣り合う電極指３、電極指４の中心間距離の平均距離となる。
　第１実施形態の弾性波装置１では、上記構成を備えるため、小型化を図ろうとして、電極指３、電極指４の対数を小さくしたとしても、Ｑ値の低下が生じ難い。これは、両側に反射器を必要としない共振器であり、伝搬ロスが少ないためである。また、上記反射器を必要としないのは、厚み滑り１次モードのバルク波を利用していることによる。
　図３Ａは、比較例の圧電層を伝播するラム波を説明するための模式的な断面図である。図３Ｂは、第１実施形態の圧電層を伝播する厚み滑り１次モードのバルク波を説明するための模式的な断面図である。図４は、第１実施形態の圧電層を伝播する厚み滑り１次モードのバルク波の振幅方向を説明するための模式的な断面図である。
　図３Ａでは、特許文献１に記載のような弾性波装置であり、圧電層をラム波が伝搬する。図３Ａに示すように、圧電層２０１中を矢印で示すように波が伝搬する。ここで、圧電層２０１には、第１の主面２０１ａと、第２の主面２０１ｂとがあり、第１の主面２０１ａと第２の主面２０１ｂとを結ぶ厚み方向がＺ方向である。Ｘ方向は、ＩＤＴ電極の電極指３、４が並んでいる方向である。図３Ａに示すように、ラム波では、波が図示のように、Ｘ方向に伝搬していく。板波であるため、圧電層２０１が全体として振動するものの、波はＸ方向に伝搬するため、両側に反射器を配置して、共振特性を得ている。そのため、波の伝搬ロスが生じ、小型化を図った場合、すなわち電極指３、４の対数を少なくした場合、Ｑ値が低下する。
　これに対して、図３Ｂに示すように、第１実施形態の弾性波装置では、振動変位は厚み滑り方向であるから、波は、圧電層２の第１の主面２ａと第２の主面２ｂとを結ぶ方向、すなわちＺ方向にほぼ伝搬し、共振する。すなわち、波のＸ方向成分がＺ方向成分に比べて著しく小さい。そして、このＺ方向の波の伝搬により共振特性が得られるため、反射器を必要としない。よって、反射器に伝搬する際の伝搬損失は生じない。従って、小型化を進めようとして、電極指３、電極指４からなる電極対の対数を減らしたとしても、Ｑ値の低下が生じ難い。
　なお、厚み滑り１次モードのバルク波の振幅方向は、図４に示すように、圧電層２の励振領域Ｃ（図１Ｂ参照）に含まれる第１領域２５１と、励振領域Ｃに含まれる第２領域２５２とで逆になる。図４では、電極指３と電極指４との間に、電極指４が電極指３よりも高電位となる電圧が印加された場合のバルク波を模式的に示してある。第１領域２５１は、励振領域Ｃのうち、圧電層２の厚み方向に直交し圧電層２を２分する仮想平面ＶＰ１と、第１の主面２ａとの間の領域である。第２領域２５２は、励振領域Ｃのうち、仮想平面ＶＰ１と、第２の主面２ｂとの間の領域である。
　弾性波装置１では、電極指３と電極指４とからなる少なくとも１対の電極が配置されているが、Ｘ方向に波を伝搬させるものではないため、この電極指３、電極指４からなる電極対の対数は複数対ある必要は必ずしもない。すなわち、少なくとも１対の電極が設けられてさえいればよい。
　例えば、上記電極指３がホット電位に接続される電極であり、電極指４がグラウンド電位に接続される電極である。もっとも、電極指３がグラウンド電位に、電極指４がホット電位に接続されてもよい。第１実施形態では、少なくとも１対の電極は、上記のように、ホット電位に接続される電極またはグラウンド電位に接続される電極であり、浮き電極は設けられていない。
　図５は、第１実施形態の弾性波装置の共振特性の例を示す説明図である。なお、図５に示す共振特性を得た弾性波装置１の設計パラメータは以下の通りである。
　圧電層２：オイラー角（０°、０°、９０°）のＬｉＮｂＯ３
　圧電層２の厚み：４００ｎｍ
　励振領域Ｃ（図１Ｂ参照）の長さ：４０μｍ
　電極指３、電極指４からなる電極の対数：２１対
　電極指３と電極指４との間の中心間距離（ピッチ）：３μｍ
　電極指３、電極指４の幅：５００ｎｍ
　ｄ／ｐ：０．１３３
　誘電体層７：１μｍの厚みの酸化ケイ素膜
　支持基板８：Ｓｉ
　なお、励振領域Ｃ（図１Ｂ参照）とは、電極指３と電極指４の長さ方向と直交するＸ方向に視たときに、電極指３と電極指４とが重なっている領域である。励振領域Ｃの長さとは、励振領域Ｃの電極指３、電極指４の長さ方向に沿う寸法である。ここで、励振領域Ｃとは、「交差領域」の一例である。
　第１実施形態では、電極指３、電極指４からなる電極対の電極間距離は、複数対において全て等しくした。すなわち、電極指３と電極指４とを等ピッチで配置した。
　図５から明らかなように、反射器を有しないにもかかわらず、比帯域が１２．５％である良好な共振特性が得られている。
　ところで、上記圧電層２の厚みをｄ、電極指３と電極指４との電極の中心間距離をｐとした場合、第１実施形態では、ｄ／ｐは０．５以下、より好ましくは０．２４以下である。これを、図６を参照して説明する。
　図５に示した共振特性を得た弾性波装置と同様に、但しｄ／２ｐを変化させ、複数の弾性波装置を得た。図６は、第１実施形態の弾性波装置において、隣り合う電極の中心間距離または中心間距離の平均距離をｐ、圧電層２の平均厚みをｄとした場合、ｄ／２ｐと、共振子としての比帯域との関係を示す説明図である。
　図６に示すように、ｄ／２ｐが０．２５を超えると、すなわちｄ／ｐ＞０．５では、ｄ／ｐを調整しても、比帯域は５％未満である。これに対して、ｄ／２ｐ≦０．２５、すなわちｄ／ｐ≦０．５の場合には、その範囲内でｄ／ｐを変化させれば、比帯域を５％以上とすることができ、すなわち高い結合係数を有する共振子を構成することができる。また、ｄ／２ｐが０．１２以下の場合、すなわちｄ／ｐが０．２４以下の場合には、比帯域を７％以上と高めることができる。加えて、ｄ／ｐをこの範囲内で調整すれば、より一層比帯域の広い共振子を得ることができ、より一層高い結合係数を有する共振子を実現することができる。従って、ｄ／ｐを０．５以下とすることにより、上記厚み滑り１次モードのバルク波を利用した、高い結合係数を有する共振子を構成し得ることがわかる。
　なお、少なくとも１対の電極は、１対でもよく、上記ｐは、１対の電極の場合、隣り合う電極指３、電極指４の中心間距離とする。また、１．５対以上の電極の場合には、隣り合う電極指３、電極指４の中心間距離の平均距離をｐとすればよい。
　また、圧電層２の厚みｄについても、圧電層２が厚みばらつきを有する場合、その厚みを平均化した値を採用すればよい。
　図７は、第１実施形態の弾性波装置において、１対の電極が設けられている例を示す平面図である。弾性波装置１０１では、圧電層２の第１の主面２ａ上において、電極指３と電極指４とを有する１対の電極が設けられている。なお、図７中のＫが交差幅となる。前述したように、本開示の弾性波装置では、電極の対数は１対であってもよい。この場合においても、上記ｄ／ｐが０．５以下であれば、厚み滑り１次モードのバルク波を効果的に励振することができる。
　弾性波装置１では、好ましくは、複数の電極指３、電極指４において、いずれかの隣り合う電極指３、電極指４が対向している方向に視たときに重なっている領域である励振領域Ｃに対する、上記隣り合う電極指３、電極指４のメタライゼーション比ＭＲが、ＭＲ≦１．７５（ｄ／ｐ）＋０．０７５を満たすことが望ましい。その場合には、スプリアスを効果的に小さくすることができる。これを、図８及び図９を参照して説明する。
　図８は、第１実施形態の弾性波装置の共振特性の一例を示す参考図である。矢印Ｂで示すスプリアスが、共振周波数と反共振周波数との間に現れている。なお、ｄ／ｐ＝０．０８として、かつＬｉＮｂＯ３のオイラー角（０°、０°、９０°）とした。また、上記メタライゼーション比ＭＲ＝０．３５とした。
　メタライゼーション比ＭＲを、図１Ｂを参照して説明する。図１Ｂの電極構造において、１対の電極指３、電極指４に着目した場合、この１対の電極指３、電極指４のみが設けられるとする。この場合、一点鎖線で囲まれた部分が励振領域Ｃとなる。この励振領域Ｃとは、電極指３と電極指４とを、電極指３、電極指４の長さ方向と直交する方向すなわち対向方向に視たときに電極指３における電極指４と重なり合っている領域、電極指４における電極指３と重なり合っている領域、及び、電極指３と電極指４との間の領域における電極指３と電極指４とが重なり合っている領域である。そして、この励振領域Ｃの面積に対する、励振領域Ｃ内の電極指３、電極指４の面積が、メタライゼーション比ＭＲとなる。すなわち、メタライゼーション比ＭＲは、メタライゼーション部分の面積の励振領域Ｃの面積に対する比である。
　なお、複数対の電極指３、電極指４が設けられている場合、励振領域Ｃの面積の合計に対する全励振領域Ｃに含まれているメタライゼーション部分の割合をＭＲとすればよい。
　図９は、第１実施形態の弾性波装置の、多数の弾性波共振子を構成した場合の比帯域と、スプリアスの大きさとしての１８０度で規格化されたスプリアスのインピーダンスの位相回転量との関係を示す説明図である。なお、比帯域については、圧電層２の膜厚や電極指３、電極指４の寸法を種々変更し、調整した。また、図９は、ＺカットのＬｉＮｂＯ３からなる圧電層２を用いた場合の結果であるが、他のカット角の圧電層２を用いた場合においても、同様の傾向となる。
　図９中の楕円Ｊで囲まれている領域では、スプリアスが１．０と大きくなっている。図９から明らかなように、比帯域が０．１７を超えると、すなわち１７％を超えると、スプリアスレベルが１以上の大きなスプリアスが、比帯域を構成するパラメータを変化させたとしても、通過帯域内に現れる。すなわち、図８に示す共振特性のように、矢印Ｂで示す大きなスプリアスが帯域内に現れる。よって、比帯域は１７％以下であることが好ましい。この場合には、圧電層２の膜厚や電極指３、電極指４の寸法などを調整することにより、スプリアスを小さくすることができる。
　図１０は、ｄ／２ｐと、メタライゼーション比ＭＲと、比帯域との関係を示す説明図である。第１実施形態の弾性波装置１において、ｄ／２ｐと、ＭＲが異なる様々な弾性波装置１を構成し、比帯域を測定した。図１０の破線Ｄの右側のハッチングを付して示した部分が、比帯域が１７％以下の領域である。このハッチングを付した領域と、付していない領域との境界は、ＭＲ＝３．５（ｄ／２ｐ）＋０．０７５で表される。すなわち、ＭＲ＝１．７５（ｄ／ｐ）＋０．０７５である。従って、好ましくは、ＭＲ≦１．７５（ｄ／ｐ）＋０．０７５である。その場合には、比帯域を１７％以下としやすい。より好ましくは、図１０中の一点鎖線Ｄ１で示すＭＲ＝３．５（ｄ／２ｐ）＋０．０５の右側の領域である。すなわち、ＭＲ≦１．７５（ｄ／ｐ）＋０．０５であれば、比帯域を確実に１７％以下にすることができる。
　図１１は、ｄ／ｐを限りなく０に近づけた場合のＬｉＮｂＯ３のオイラー角（０°、θ、ψ）に対する比帯域のマップを示す説明図である。図１１のハッチングを付して示した部分が、少なくとも５％以上の比帯域が得られる領域である。領域の範囲を近似すると、下記の式（１）、式（２）及び式（３）で表される範囲となる。
　（０°±１０°、０°～２０°、任意のψ）　　…式（１）
　（０°±１０°、２０°～８０°、０°～６０°（１－（θ－５０）２／９００）１／２）または（０°±１０°、２０°～８０°、［１８０°－６０°（１－（θ－５０）２／９００）１／２］～１８０°）　　…式（２）
　（０°±１０°、［１８０°－３０°（１－（ψ－９０）２／８１００）１／２］～１８０°、任意のψ）　　…式（３）
　従って、上記式（１）、式（２）または式（３）のオイラー角範囲の場合、比帯域を十分に広くすることができ、好ましい。
　図１２は、本開示の実施形態に係る弾性波装置を説明するための部分切り欠き斜視図である。図１２において、空間部９の外周縁を破線で示す。本開示の弾性波装置は、板波を利用するものであってもよい。この場合、図１２に示すように、弾性波装置３０１は、反射器３１０、３１１を有する。反射器３１０、３１１は、圧電層２の電極指３、４の弾性波伝搬方向両側に設けられる。弾性波装置３０１では、空間部９上の電極指３、４に、交流電界を印加することにより、板波としてのラム波が励振される。このとき、反射器３１０、３１１が両側に設けられているため、板波としてのラム波による共振特性を得ることができる。
　以上説明したように、弾性波装置１、１０１では、厚み滑り１次モードのバルク波が利用されている。また、弾性波装置１、１０１では、第１電極指３及び第２電極指４は隣り合う電極同士であり、圧電層２の厚みをｄ、第１電極指３及び第２電極指４の中心間距離をｐとした場合、ｄ／ｐが０．５以下とされている。これにより、弾性波装置が小型化しても、Ｑ値を高めることができる。
　弾性波装置１、１０１では、圧電層２がニオブ酸リチウムまたはタンタル酸リチウムで形成されている。圧電層２の第１の主面２ａまたは第２の主面２ｂには、圧電層２の厚み方向に交差する方向において対向する第１電極指３及び第２電極指４があり、第１電極指３及び第２電極指４の上を保護膜で覆うことが望ましい。
　図１３は、本開示の実施形態に係る弾性波装置を説明するための断面図である。本開示の弾性波装置は、図１３に示すようなバルク波を利用する装置、すなわちＢＡＷ（Ｂｕｌｋ　Ａｃｏｕｓｔｉｃ　Ｗａｖｅ）素子であってもよい。この場合、弾性波装置４０１は、機能電極４１０、４１１を有する。機能電極４１０は、圧電層２の第１の主面２ａに設けられる電極である。機能電極４１１は、圧電層２の第２の主面２ｂに設けられる電極である。図１３では、機能電極４１０は、「上部電極」の一例であり、機能電極４１１は、「下部電極」の一例である。図１３の例では、支持基板８は、圧電層２側に空間部９を有し、機能電極４１１は、空間部９内に設けられる。
　図１３の例では、圧電層２には、貫通孔４１２が設けられる。貫通孔４１２は、圧電層２をＺ方向に貫通する孔である。貫通孔４１２は、空間部９と連通している。貫通孔４１２を圧電層２に設けることで、圧電層２を支持基板８に接合した後に、貫通孔４１２からエッチング液を流し込むことで、接合前にあらかじめ空間部９に設けられた犠牲層をエッチングすることができる。
　図１４は、第１実施形態に係る弾性波装置の一例を示す斜視図である。図１５は、図１４のＸＶ－ＸＶ線の断面図である。図１４及び図１５に示すように、第１実施形態に係る弾性波装置１Ａは、支持部材２０と、圧電層２と、機能電極１０とを備える。ここで、以下の説明において、Ｚ方向に平行な向きのうち、一方の向きを上、他方の向きを下として説明することがある。弾性波装置１Ａでは、圧電層２は、支持部材２０の上に設けられる。
　支持部材２０は、Ｚ方向に厚みを有し、支持基板８を備える部材である。第１実施形態では、支持部材２０は、支持基板８と、誘電体層７とを備える。支持部材２０には、Ｚ方向に平面視して、機能電極１０と少なくとも一部が重なる位置に空間部９がある。図１５の例では、空間部９は、誘電体層７の圧電層２側の面に設けられる。なお、空間部９は、誘電体層７を貫通するように設けられてもよく、誘電体層７及び支持基板８に設けられてもよい。また、空間部９は、支持部材２０を貫通するように設けられてもよい。
　機能電極１０は、圧電層２の上に設けられる電極である。図１４及び図１５の例では、機能電極１０は、圧電層２の第１の主面２ａに設けられる。機能電極１０は、配線電極及びＩＤＴ電極を備える。配線電極とは、ＩＤＴ電極を有する共振子と他の素子とを接続する電極である。機能電極１０は、第１金属層１１と第２金属層１２とを有する。なお、機能電極１０は、圧電層２の第１の主面２ａ及び第２の主面２ｂに設けられてもよい。
　第１金属層１１は、圧電層２の上に設けられる層である。図１４の例では、第１金属層１１は、電極指３、４及びバスバー電極５、６を形成する。第１金属層１１は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）を含む。これにより、良好な周波数特性を得ることができる。なお、第１金属層１１は、単体金属からなることに限られず、合金であってもよい。また、第１金属層１１は、圧電層２の第１の主面２ａと接するように設けられることに限られない。第１金属層１１は、例えば、チタン（Ｔｉ）やクロム（Ｃｒ）など、第１金属層１１の材料と異なる材料からなる層を介して、圧電層２に積層されてもよい。
　第２金属層１２は、第１金属層１１の少なくとも一部に積層される層である。第１実施形態では、第２金属層１２は、第１金属層１１の上に積層され、第１金属層１１より厚みが大きい層となっている。図１５の例では、第２金属層１２は、配線電極を形成する。第２金属層１２は、電気抵抗が小さく、線膨張係数が第１金属層１１より小さい金属からなる。第２金属層１２は、例えば、金（Ａｕ）または銅（Ｃｕ）を含む。これにより、第１金属層１１より小さい線膨張率を有する第２金属層１２によって第１金属層１１が支持されるため、圧電層２が過度に撓む部分が生じることを抑制することができる。なお、第２金属層１２は、単体金属からなることに限られず、合金であってもよい。
　圧電層２と第２金属層１２との線膨張係数の差は、圧電層２と第１金属層１１との線膨張係数の差よりも小さい。ここで、圧電層２が、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）など、線膨張係数が異方性を有する材料からなる場合、厚さ方向に垂直な方向の圧電層２の線膨張係数と、第２金属層１２の線膨張係数との差が、厚さ方向に垂直な方向の圧電層２の線膨張係数と、第１金属層１１の線膨張係数との差よりも小さければよい。これにより、線膨張率が圧電層２に近い第２金属層１２によって第１金属層１１が支持されるため、圧電層２が過度に撓む部分が生じることを抑制することができる。
　表１は、第１実施形態に係る弾性波装置に含まれる材料の線膨張係数の一覧表である。表１より、第１金属層１１がＡｌからなり、第２金属層１２がＡｕまたはＣｕからなる場合、第２金属層１２の線膨張係数は、第１金属層１１の線膨張係数よりも小さくすることができる。この場合、表１より、圧電層２がＺＹカット、すなわちオイラー角が（０°、３７．５°、０°）であるＬｉＮｂＯ３からなる場合、ＸＹ平面方向の圧電層２の線膨張係数と第２金属層１２の線膨張係数との差を、ＸＹ平面方向の圧電層２の線膨張係数と第１金属層１１の線膨張係数との差よりも小さくすることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　ここで、圧電層２のうち、Ｚ方向に平面視して、空間部９と重なる部分は、線膨張係数の低い支持部材２０によって支持されていないため、圧電層２の該部分に設けられた第１金属層１１の熱膨張によって変形しやすくなっている。
　図１５の例では、第２金属層１２は、Ｚ方向に平面視して、支持部材２０と空間部９との境界９ａの少なくとも一部と重なっている。ここで、支持部材２０と空間部９との境界９ａとは、支持部材２０の圧電層２側のＺ方向の面における、支持部材２０の開口部をいう。支持部材２０の開口部とは、誘電体層７の開口部７ａまたは支持基板８の開口部８ａを指す。言い換えれば、図１４において、境界９ａを通り、Ｚ方向に平行な線を線Ｅとした場合、第２金属層１２は、線Ｅと重なっているといえる。
　これにより、Ｚ方向に平面視して、空間部９と重なる位置に設けられた第１金属層１１も、第２金属層１２によって支持される。したがって、圧電層２のうち、Ｚ方向に平面視して、空間部９と重なる部分の変形が抑制されるため、圧電層２が過度に撓む部分が生じることをより抑制することができる。
　以下、試験例について説明する。第１実施形態に係る弾性波装置１Ａの試験例は、以下の設計パラメータでシミュレーションモデルを作成した。
　圧電層２：オイラー角（０°、３７．５°、０°）のＬｉＮｂＯ３
　圧電層２の厚み：３８５ｍｍ
　支持基板８の厚み：５０μｍ
　誘電体層７の厚み：２μｍ
　空間部９の深さ（Ｚ方向の長さ）：１．５μｍ
　第１金属層１１の厚み：５０４ｎｍ
　第２金属層１２の厚み：２．９μｍ
　シミュレーションにおいては、試験例１から試験例３に係る弾性波装置について、圧電層２の温度が１０５℃となった場合の圧電層２のＺ方向の変位を計算した。試験例１に係る弾性波装置は、第１金属層１１及び第２金属層１２がＡｌからなる場合の弾性波装置１Ａであり、比較例である。試験例２に係る弾性波装置は、第１金属層１１がＡｌからなり、第２金属層１２がＣｕからなる場合の弾性波装置１Ａであり、実施例である。試験例３に係る弾性波装置は、第１金属層１１がＡｌからなり、第２金属層１２がＡｕからなる場合の弾性波装置１Ａであり、実施例である。
　図１６は、試験例１に係る弾性波装置の圧電層のＺ方向の変位の分布を示す図である。図１７は、試験例２に係る弾性波装置の圧電層のＺ方向の変位の分布を示す図である。図１８は、試験例３に係る弾性波装置の圧電層のＺ方向の変位の分布を示す図である。図１９は、図１６から図１８のＡ－Ａ’線における圧電層のＺ方向の変位を示す図である。ここで、図１９において、Ｙ方向の位置とは、空間部９のＹ方向の中心からの距離をいう。
　比較例である試験例１では、図１６及び図１９に示すように、空間部９のＹ方向の中心付近において、圧電層２のＺ方向の変位が大きくなっており、圧電層２が過度に撓む部分が生じている。
　実施例である試験例２では、図１７及び図１９に示すように、試験例１と比べ、圧電層２のＺ方向の変位が小さくなっており、空間部９のＹ方向の中心付近における圧電層２の撓みが抑制されている。これより、第２金属層１２の線膨張係数を、第１金属層１１の線膨張係数よりも小さくすることで、圧電層２が過度に撓む部分が生じることを抑制することができることが分かる。
　実施例である試験例３では、図１８及び図１９に示すように、試験例１と比べ、圧電層２のＺ方向の変位がさらに小さくなっており、空間部９のＹ方向の中心付近における圧電層２の撓みがさらに抑制されている。これより、第２金属層１２をさらに小さくすることで、Ｚ方向の撓みをより抑制できることが分かる。
　第１実施形態に係る弾性波装置は、図１４及び図１５に示す弾性波装置１Ａに限られない。以下、図面を用いて他の実施例について図面を用いて説明する。なお、図１４及び図１５と同様の構成については、同じ符号を付して説明を省略する。また、以下で説明する図２０から図２３において、境界９ａを通り、Ｚ方向に平行な線を線Ｅとして説明することがある。
　図２０は、第１実施形態に係る弾性波装置の第１変形例を示す断面図である。図２０に示すように、第１変形例に係る弾性波装置１Ｂでは、第２金属層１２ＡのＸ方向の内側の端が、Ｚ方向に平面視して、支持部材２０と空間部９との境界９ａの一部と重なっている。第２金属層１２ＡのＸ方向の内側の端とは、第２金属層１２のＸ方向の端のうち、Ｚ方向に平面視して空間部９が設けられている側の端をいう。図２０の例では、第２金属層１２ＡのＸ方向の内側の端は、Ｚ方向に平面視して、支持部材２０と空間部９との境界９ａのうち、Ｙ方向に平行である部分と重なっている。言い換えれば、図２０において、第２金属層１２ＡのＸ方向の内側の端は、線Ｅと重なっているといえる。
　図２１は、第１実施形態に係る弾性波装置の第２変形例を示す断面図である。図２１に示すように、第２変形例に係る弾性波装置１Ｃでは、第２金属層１２Ｂは、Ｚ方向に平面視して、支持部材２０と空間部９との境界９ａと重なっていない。図２１の例では、第２金属層１２Ｂは、Ｚ方向に平面視して、空間部９と重なっていない。言い換えれば、図２１において、第２金属層１２Ｂは、線Ｅと重なっていないといえる。
　図２２は、第１実施形態に係る弾性波装置の第３変形例を示す断面図である。図２２に示すように、第３変形例に係る弾性波装置１Ｄでは、第２金属層１２Ｃは、第１金属層１１Ａの一部に積層している。図２２の例では、第１金属層１１Ａは、電極指３、４を形成し、第２金属層１２Ｃは、バスバー５、６及び配線電極を形成する。
　図２３は、第１実施形態に係る弾性波装置の第４変形例を示す断面図である。図２３に示すように、第４変形例に係る弾性波装置１Ｅでは、第２金属層１２Ｄは、第１金属層１１Ｂの一部に積層している。図２３の例では、第１金属層１１Ｂは、電極指３、４及びバスバー５、６を形成し、第２金属層１２Ｃは、配線電極を形成する。
　以上、第１実施形態に係る弾性波装置１Ａ～１Ｅについて説明したが、第１実施形態に係る弾性波装置は、弾性波装置１Ａ～１Ｅに限られない。例えば、支持部材２０は、誘電体層７を備えていなくてもよく、支持基板８の上に圧電層２が設けられてもよい。また、弾性波装置は、第２金属層１２のＺ方向に、保護膜をさらに備えてもよい。
　以上説明したように、第１実施形態に係る弾性波装置は、支持基板８を備える支持部材２０と、支持部材２０の上に設けられた圧電層２と、圧電層２の上に設けられる機能電極１０と、を備え、支持部材２０には、平面視して、機能電極１０と少なくとも一部が重なる位置に空間部９があり、機能電極１０は、第１金属層１１と、第１金属層１１の少なくとも一部に積層された第２金属層１２とを有し、第２金属層１２の線膨張係数は、第１金属層１１の線膨張係数よりも小さい。
　これにより、第１金属層１１は、第１金属層１１より小さい線膨張率を有する第２金属層１２によって支持されるため、圧電層２が過度に撓む部分が生じることを抑制することができる。
　望ましい態様として、第２金属層１２は、平面視して、支持部材２０と空間部９との境界９ａの少なくとも一部と重なっている。これにより、圧電層２が過度に撓む部分が生じることをより抑制することができる。
　望ましい態様として、圧電層２と第２金属層１２との線膨張係数の差は、圧電層２と第１金属層１１との線膨張係数の差よりも小さい。これにより、第１金属層１１は、線膨張率が圧電層２に近い第１金属層１１より小さい線膨張率を有する第２金属層１２によって支持されるため、圧電層２が過度に撓む部分が生じることをより抑制することができる。
　望ましい態様として、第２金属層１２は、ＡｕまたはＣｕを含む。これにより、第２金属層１２の線膨張係数を小さくすることができる。
　望ましい態様として、第１金属層１１は、Ａｌを含む。これにより、良好な周波数特性を得ることができる。
　また、第２金属層１２は、配線電極である。この場合においても、圧電層２が過度に撓む部分が生じることを抑制することができる。
　また、支持部材２０は、支持基板８の上に設けられた誘電体層７をさらに備え、誘電体層７の一部には、空間部９がある。この場合においても、圧電層２が過度に撓む部分が生じることを抑制することができる。
　望ましい態様として、機能電極１０は、第１方向に延びる第１電極指３と、第１方向に直交する第２方向に第１電極指３のいずれかと対向し、第１方向に延びる第２電極指４と、を有する。これにより、良好な共振特性が得られる弾性波装置を提供することができる。
　望ましい態様として、圧電層２の厚みは、第１電極指３と第２電極指４のうち、隣り合う第１電極指３と第２電極指４との間の中心間距離をｐとした場合に２ｐ以下である。これにより、弾性波装置１を小型化でき、かつＱ値を高めることができる。
　望ましい態様として、圧電層２が、ニオブ酸リチウムまたはタンタル酸リチウムを含む。これにより、良好な共振特性が得られる弾性波装置を提供することができる。
　望ましい態様として、厚み滑りモードのバルク波を利用可能に構成されている。これにより、結合係数が高まり、良好な共振特性が得られる弾性波装置を提供することができる。
　さらに望ましい態様として、ｄ／ｐが０．２４以下である。これにより、弾性波装置１を小型化でき、かつＱ値を高めることができる。
　望ましい態様として、第３方向にみたときに第１電極指３と第２電極指４とが重なっている領域が励振領域Ｃであり、励振領域Ｃに対する、第１電極指３及び第２電極指４のメタライゼーション比をＭＲとしたときに、ＭＲ≦１．７５（ｄ／ｐ）＋０．０７５を満たす。この場合、比帯域を確実に１７％以下にすることができる。
　望ましい態様として、板波を利用可能に構成されている。これにより、良好な共振特性が得られる弾性波装置を提供することができる。
　望ましい態様として、機能電極は、圧電層２を厚み方向に挟む上部電極及び下部電極を有する。これにより、良好な共振特性が得られる弾性波装置を提供することができる。
　望ましい態様として、ニオブ酸リチウムまたはタンタル酸リチウムのオイラー角（φ，θ，ψ）が、以下の式（１）、式（２）または式（３）の範囲にある。この場合、比帯域を十分に広くすることができる。
　（０°±１０°，０°～２０°，任意のψ）　　…式（１）
　（０°±１０°，２０°～８０°，０°～６０°（１－（θ－５０）２／９００）１／２）　または　（０°±１０°，２０°～８０°，［１８０°－６０°（１－（θ－５０）２／９００）１／２］～１８０°）　　…式（２）
　（０°±１０°，［１８０°－３０°（１－（ψ－９０）２／８１００）１／２］～１８０°，任意のψ）　　…式（３）
　また、第１実施形態に係る弾性波装置は、支持基板８を備える支持部材２０と、支持部材２０の上に設けられた圧電層２と、圧電層２の上及び圧電層２の下に設けられる機能電極１０と、を備え、支持部材２０には、平面視して、機能電極１０と少なくとも一部が重なる位置に空間部９があり、機能電極１０は、第１金属層１１と、第１金属層１１の少なくとも一部に積層された第２金属層１２とを有し、第２金属層１２の線膨張係数は、第１金属層１１の線膨張係数よりも小さい。これにより、第１金属層１１は、第１金属層１１より小さい線膨張率を有する第２金属層１２によって支持されるため、圧電層２が過度に撓む部分が生じることを抑制することができる。
　なお、上記した実施の形態は、本開示の理解を容易にするためのものであり、本開示を限定して解釈するためのものではない。本開示は、その趣旨を逸脱することなく、変更／改良され得るとともに、本開示にはその等価物も含まれる。
１、１Ａ～１Ｅ、１０１、３０１、４０１　弾性波装置
２　圧電層
２ａ　第１の主面
２ｂ　第２の主面
３　電極指（第１電極指）
４　電極指（第２電極指）
５　バスバー電極（第１のバスバー電極）
６　バスバー電極（第２のバスバー電極）
７　誘電体層
８　支持基板
７ａ、８ａ　開口部
９　空間部
９ａ　境界
１０　機能電極
１１、１１Ａ、１１Ｂ　第１金属層
１２、１２Ａ～１２Ｄ　第２金属層
２０　支持部材
２０１　圧電層
２０１ａ　第１の主面
２０１ｂ　第２の主面
２５１　第１領域
２５２　第２領域
３１０、３１１　反射器
４１０、４１１　機能電極
４１２　貫通孔
Ｃ　励振領域
ＶＰ１　仮想平面

Claims (18)

  1. 　支持基板を備える支持部材と、
    　前記支持部材の上に設けられた圧電層と、
    　前記圧電層の上に設けられる機能電極と、
    　を備え、
    　前記支持部材には、平面視して、前記機能電極と少なくとも一部が重なる位置に空間部があり、
    　前記機能電極は、第１金属層と、前記第１金属層の少なくとも一部に積層された第２金属層とを有し、前記第２金属層の線膨張係数は、前記第１金属層の線膨張係数よりも小さい、弾性波装置。
  2. 　前記第２金属層は、平面視して、前記支持部材と前記空間部との境界の少なくとも一部と重なっている、請求項１に記載の弾性波装置。
  3. 　前記圧電層と前記第２金属層との線膨張係数の差は、前記圧電層と前記第１金属層との線膨張係数の差よりも小さい、請求項１または２に記載の弾性波装置。
  4. 　前記第２金属層は、ＡｕまたはＣｕを含む、請求項１から３のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  5. 　前記第１金属層は、Ａｌを含む、請求項１から４のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  6. 　前記第２金属層は、配線電極である、請求項１から５のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  7. 　前記支持部材は、前記支持基板の上に設けられた誘電体層をさらに備え、
    　前記誘電体層の一部には、前記空間部がある、請求項１から５のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  8. 　前記機能電極は、第１方向に延びる第１電極指と、前記第１方向に直交する第２方向に前記第１電極指のいずれかと対向し、前記第１方向に延びる第２電極指と、を有する、請求項１から７のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  9. 　前記圧電層の厚みは、前記第１電極指と前記第２電極指のうち、隣り合う第１電極指と第２電極指との間の中心間距離をｐとした場合に２ｐ以下である、請求項８に記載の弾性波装置。
  10. 　前記圧電層が、ニオブ酸リチウムまたはタンタル酸リチウムを含む、請求項８または９に記載の弾性波装置。
  11. 　厚み滑りモードのバルク波を利用可能に構成されている、請求項８から１０のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  12. 　前記圧電層の厚みをｄ、前記第１電極指と前記第２電極指のうち、隣り合う第１電極指と第２電極指との中心間距離をｐとした場合、ｄ／ｐ≦０．５である、請求項１０に記載の弾性波装置。
  13. 　前記ｄ／ｐが０．２４以下である、請求項１２に記載の弾性波装置。
  14. 　前記機能電極は、前記第１方向に延びる第１電極指と、前記第１方向に直交する第２方向に前記第１電極指のいずれかと対向し、前記第２方向に延びる第２電極指と、を有し、隣り合う前記第１電極指と前記第２電極指とが対向している方向に視たときに重なっている領域が励振領域であり、前記励振領域に対する、前記第１電極指及び前記第２電極指のメタライゼーション比をＭＲとしたときに、ＭＲ≦１．７５（ｄ／ｐ）＋０．０７５を満たす、請求項８に記載の弾性波装置。
  15. 　板波を利用可能に構成されている、請求項１から１０のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  16. 　前記機能電極は、前記圧電層を厚み方向に挟む上部電極及び下部電極を有する、請求項１から７のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  17. 　前記ニオブ酸リチウムまたは前記タンタル酸リチウムのオイラー角（φ，θ，ψ）が、以下の式（１）、式（２）または式（３）の範囲にある、請求項１０に記載の弾性波装置。
    　（０°±１０°，０°～２０°，任意のψ）　　…式（１）
    　（０°±１０°，２０°～８０°，０°～６０°（１－（θ－５０）２／９００）１／２）　または　（０°±１０°，２０°～８０°，［１８０°－６０°（１－（θ－５０）２／９００）１／２］～１８０°）　　…式（２）
    　（０°±１０°，［１８０°－３０°（１－（ψ－９０）２／８１００）１／２］～１８０°，任意のψ）　　…式（３）
  18. 　支持基板を備える支持部材と、
    　前記支持部材の上に設けられた圧電層と、
    　前記圧電層の上及び前記圧電層の下に設けられる機能電極と、
    　を備え、
    　前記支持部材には、平面視して、前記機能電極と少なくとも一部が重なる位置に空間部があり、
    　前記機能電極は、第１金属層と、前記第１金属層の少なくとも一部に積層された第２金属層とを有し、前記第１金属層の線膨張係数は、前記第２金属層の線膨張係数よりも小さい、弾性波装置。
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