WO2023002858A1 - 弾性波装置及びフィルタ装置 - Google Patents

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克也 大門
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Definitions

  • the present invention relates to elastic wave devices and filter devices.
  • An object of the present invention is to provide an elastic wave device and a filter device that can suppress unwanted waves and suppress an increase in insertion loss.
  • An elastic wave device includes a supporting member including a supporting substrate, a piezoelectric layer provided on the supporting member and being a rotated Y-cut lithium niobate layer, and provided on the piezoelectric layer. , an IDT electrode having a pair of bus bars and a plurality of electrode fingers, wherein the support member is provided with an acoustic reflector, and the acoustic reflector is at least part of the IDT electrode in a plan view.
  • d is the thickness of the piezoelectric layer and p is the center-to-center distance between the adjacent electrode fingers.
  • Some of the plurality of electrode fingers are connected, and the rest of the plurality of electrode fingers are connected to the other bus bar, and the plurality of electrode fingers connected to one of the bus bars. and the plurality of electrode fingers connected to the other bus bar are inserted into each other, and when viewed from the direction in which the adjacent electrode fingers face each other, the adjacent electrode fingers are separated from each other is a crossing region, a region located between the crossing region and the pair of busbars is a pair of gap regions, and at least a part of at least one of the pair of gap regions has , a mass-adding membrane is provided.
  • a filter device includes at least one series arm resonator and at least one parallel arm resonator, and the series arm resonator and the parallel arm resonator are configured according to the present invention. and the thickness of the mass addition film of at least one of the parallel arm resonators is thinner than the thickness of the mass addition film of at least one of the series arm resonators.
  • an elastic wave device and a filter device that can suppress unwanted waves and suppress an increase in insertion loss.
  • FIG. 1 is a schematic plan view of an elastic wave device according to a first embodiment of the invention.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along line II in FIG.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing the vicinity of the first gap region along line II-II in FIG.
  • FIG. 4 is a diagram showing admittance frequency characteristics in the first embodiment and the first comparative example of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the width of the gap region and impedance frequency characteristics.
  • FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the width of the gap region and admittance frequency characteristics.
  • FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the thickness of the mass addition film and the admittance frequency characteristic when the width of the gap region is 3 ⁇ m and the thickness of the mass addition film is 10 nm to 30 nm.
  • FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the thickness of the mass addition film and the admittance frequency characteristic when the width of the gap region is 3 ⁇ m and the thickness of the mass addition film is 40 nm to 75 nm.
  • FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the thickness of the mass addition film and the admittance frequency characteristics when the width of the gap region is 3 ⁇ m and the thickness of the mass addition film is 100 nm to 150 nm.
  • FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the thickness of the mass addition film and the admittance frequency characteristic when the width of the gap region is 5 ⁇ m and the thickness of the mass addition film is 20 nm to 50 nm.
  • FIG. 11 is a diagram showing the relationship between the thickness of the mass addition film and the admittance frequency characteristics when the width of the gap region is 5 ⁇ m and the thickness of the mass addition film is 75 nm to 150 nm.
  • FIG. 12 is a diagram showing the relationship between the thickness of the mass addition film and the admittance frequency characteristics when the width of the gap region is 7 ⁇ m and the thickness of the mass addition film is 30 nm to 50 nm.
  • FIG. 13 is a diagram showing the relationship between the thickness of the mass addition film and admittance frequency characteristics when the width of the gap region is 7 ⁇ m and the thickness of the mass addition film is 75 nm to 150 nm.
  • FIG. 14 is a diagram showing the relationship between the width of the gap region and the lower limit of the thickness of the mass adding film when ripples due to unwanted waves are no longer generated.
  • FIG. 15 is a diagram showing the relationship between the thickness of the mass addition film and the admittance at 4778 MHz when the width of the gap region is 3 ⁇ m and the thickness of the mass addition film is 10 nm to 150 nm.
  • FIG. 16 is a diagram showing the relationship between the thickness of the mass addition film and the admittance at 4778 MHz when the width of the gap region is 5 ⁇ m and the thickness of the mass addition film is 20 nm to 150 nm.
  • FIG. 17 is a diagram showing the relationship between the thickness of the mass addition film and the admittance at 4778 MHz when the width of the gap region is 7 ⁇ m and the thickness of the mass addition film is 30 nm to 150 nm.
  • FIG. 18 is a diagram showing impedance frequency characteristics in a first comparative example and a second comparative example.
  • FIG. 19 is a diagram showing admittance frequency characteristics in a first comparative example and a second comparative example.
  • FIG. 20 is a schematic plan view of an elastic wave device according to a modification of the first embodiment of the invention.
  • FIG. 21 is a schematic cross-sectional view showing the vicinity of the first gap region along line II-II in FIG.
  • FIG. 22 is a schematic plan view of an elastic wave device according to a second embodiment of the invention.
  • 23 is a schematic cross-sectional view taken along line II in FIG. 22.
  • FIG. 24 is a schematic cross-sectional view showing the vicinity of the first gap region along line II-II in FIG.
  • FIG. 25 is a diagram showing admittance frequency characteristics in the second embodiment and the third comparative example of the present invention.
  • FIG. 26 is a diagram showing the relationship between the width of the gap region and impedance frequency characteristics.
  • FIG. 27 is a diagram showing the relationship between the width of the gap region and admittance frequency characteristics.
  • FIG. 28 is a diagram showing impedance frequency characteristics in a second comparative example and a third comparative example.
  • FIG. 29 is a diagram showing admittance frequency characteristics in the second comparative example and the third comparative example.
  • FIG. 30 is a schematic plan view of an elastic wave device according to a third embodiment of the invention. 31 is a schematic cross-sectional view taken along line II-II in FIG. 30.
  • FIG. FIG. 32 is a schematic plan view of an elastic wave device according to a fourth embodiment of the invention.
  • FIG. 33 is a schematic cross-sectional view along line II-II in FIG.
  • FIG. 34 is a circuit diagram of a filter device according to a fifth embodiment of the invention.
  • FIG. 35 is a diagram showing admittance frequency characteristics in series arm resonators and parallel arm resonators having mass addition films with different thicknesses.
  • FIG. 36(a) is a schematic perspective view showing the external appearance of an acoustic wave device that utilizes thickness-shear mode bulk waves
  • FIG. 36(b) is a plan view showing an electrode structure on a piezoelectric layer.
  • FIG. 37 is a cross-sectional view along line AA in FIG. 36(a).
  • FIG. 38(a) is a schematic front cross-sectional view for explaining a Lamb wave propagating through a piezoelectric film of an acoustic wave device
  • FIG. 38(b) is a thickness shear propagating FIG.
  • FIG. 2 is a schematic front cross-sectional view for explaining bulk waves in a mode
  • FIG. 39 is a diagram showing amplitude directions of bulk waves in the thickness shear mode.
  • FIG. 40 is a diagram showing resonance characteristics of an acoustic wave device that utilizes bulk waves in a thickness-shear mode.
  • FIG. 41 is a diagram showing the relationship between d/p and the fractional bandwidth of the resonator, where p is the center-to-center distance between adjacent electrodes and d is the thickness of the piezoelectric layer.
  • FIG. 42 is a plan view of an acoustic wave device that utilizes thickness shear mode bulk waves.
  • FIG. 43 is a diagram showing resonance characteristics of the elastic wave device of the reference example in which spurious appears.
  • FIG. 44 is a diagram showing the relationship between the fractional bandwidth and the amount of phase rotation of the spurious impedance normalized by 180 degrees as the magnitude of the spurious.
  • FIG. 45 is a diagram showing the relationship between d/2p and metallization ratio MR.
  • FIG. 46 is a diagram showing a map of fractional bandwidth with respect to Euler angles (0°, ⁇ , ⁇ ) of LiNbO 3 when d/p is brought infinitely close to 0.
  • FIG. FIG. 47 is a front cross-sectional view of an elastic wave device having an acoustic multilayer film.
  • FIG. 1 is a schematic plan view of an elastic wave device according to the first embodiment of the invention.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along line II in FIG. Note that a protective film, which will be described later, is omitted in FIG. The same applies to schematic plan views other than FIG.
  • the acoustic wave device 10 has a piezoelectric substrate 12 and an IDT electrode 11.
  • the piezoelectric substrate 12 has a support member 13 and a piezoelectric layer 14 .
  • the support member 13 includes a support substrate 16 and an insulating layer 15 .
  • An insulating layer 15 is provided on the support substrate 16 .
  • a piezoelectric layer 14 is provided on the insulating layer 15 .
  • the support member 13 may be composed of only the support substrate 16 .
  • the piezoelectric layer 14 has a first main surface 14a and a second main surface 14b.
  • the first main surface 14a and the second main surface 14b face each other.
  • the second principal surface 14b is located on the support member 13 side.
  • the piezoelectric layer 14 is a rotated Y-cut-lithium niobate layer, such as a rotated Y - cut-LiNbO3 layer.
  • the support member 13 is provided with a hollow portion 10a. More specifically, the insulating layer 15 is provided with a recess. A piezoelectric layer 14 is provided on the insulating layer 15 so as to close the recess. Thereby, the hollow portion 10a is configured. However, the cavity 10 a may be provided over the insulating layer 15 and the support substrate 16 or may be provided only in the support substrate 16 . Note that the hollow portion 10 a may be a through hole provided in the support member 13 .
  • An IDT electrode 11 is provided on the first main surface 14a of the piezoelectric layer 14. As shown in FIG. At least a portion of the IDT electrode 11 overlaps the hollow portion 10a of the support member 13 in plan view.
  • plan view means viewing from a direction corresponding to the upper direction in FIG. In FIG. 2, for example, of the support substrate 16 and the piezoelectric layer 14, the piezoelectric layer 14 side is the upper side.
  • the IDT electrode 11 has a pair of busbars and a plurality of electrode fingers.
  • a pair of busbars is specifically a first busbar 26 and a second busbar 27 .
  • the first busbar 26 and the second busbar 27 face each other.
  • the plurality of electrode fingers are specifically a plurality of first electrode fingers 28 and a plurality of second electrode fingers 29 .
  • One ends of the plurality of first electrode fingers 28 are each connected to the first bus bar 26 .
  • One ends of the plurality of second electrode fingers 29 are each connected to the second bus bar 27 .
  • the plurality of first electrode fingers 28 and the plurality of second electrode fingers 29 are interleaved with each other.
  • the IDT electrode 11 may be composed of a single-layer metal film, or may be composed of a laminated metal film.
  • the first electrode finger 28 and the second electrode finger 29 may be simply referred to as electrode fingers.
  • the electrode finger extending direction When the direction in which a plurality of electrode fingers extends is defined as the electrode finger extending direction, and the direction in which adjacent electrode fingers face each other is defined as the electrode finger facing direction, in the present embodiment, the electrode finger extending direction and the electrode finger facing direction are Orthogonal.
  • the elastic wave device 10 of the present embodiment is an elastic wave resonator configured to be able to use bulk waves in thickness-shear mode.
  • d/p is 0.5 or less, where d is the thickness of the piezoelectric layer 14 and p is the distance between the centers of adjacent electrode fingers.
  • the hollow portion 10a of the support member 13 shown in FIG. 2 is the acoustic reflection portion in the present invention.
  • the acoustic reflector can effectively confine the energy of the elastic wave to the piezoelectric layer 14 side.
  • An acoustic multilayer film, which will be described later, may be provided as the acoustic reflector.
  • the IDT electrode 11 has an intersecting region F.
  • the intersecting region F is a region where adjacent electrode fingers overlap each other when viewed from the direction in which the electrode fingers are opposed.
  • the intersection region F has a central region H and a pair of edge regions.
  • a pair of edge regions is specifically a first edge region E1 and a second edge region E2.
  • the first edge region E1 and the second edge region E2 are arranged so as to sandwich the central region H in the extending direction of the electrode fingers.
  • the first edge region E1 is located on the first bus bar 26 side.
  • the second edge region E2 is located on the second busbar 27 side.
  • the IDT electrode 11 has a pair of gap regions.
  • a pair of gap regions are located between the intersection region F and a pair of busbars.
  • a pair of gap regions is specifically a first gap region G1 and a second gap region G2.
  • the first gap region G1 is located between the first busbar 26 and the first edge region E1.
  • the second gap region G2 is located between the second busbar 27 and the second edge region E2.
  • a protective film 23 is provided on the first main surface 14 a of the piezoelectric layer 14 so as to cover the IDT electrodes 11 .
  • the protective film 23 is provided so as to overlap the entire IDT electrode 11 in plan view.
  • the protective film 23 is also provided on the portion between the electrode fingers and each gap region on the first main surface 14a.
  • the protective film 23 is made of silicon oxide.
  • the term "a certain member is made of a certain material” includes the case where a minute amount of impurity is included to such an extent that the electrical characteristics of the acoustic wave device are not significantly degraded.
  • the material of the protective film 23 is not limited to the above.
  • a dielectric such as silicon nitride can be used.
  • the protective film 23 may not necessarily be provided.
  • the acoustic wave device 10 has a pair of mass adding films 24 .
  • the mass addition film 24 is the first mass addition film in the present invention.
  • One mass addition film 24 is provided in each of the first gap region G1 and the second gap region G2.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing the vicinity of the first gap region along line II-II in FIG.
  • a mass adding film 24 is provided on the protective film 23 .
  • the mass addition film 24 may be provided directly on the first main surface 14a of the piezoelectric layer 14 or on the electrode fingers.
  • a protective film 23 may be provided on the mass adding film 24 .
  • Each mass addition film 24 is not provided at each edge region.
  • the mass addition film 24 and the protective film 23 are integrally made of the same material.
  • a dashed line in FIG. 3 indicates the boundary between the mass adding film 24 and the protective film 23 .
  • the mass addition film 24 and protective film 23 are made of silicon oxide. Note that the mass addition film 24 and the protective film 23 may be made of different materials.
  • each mass addition film 24 has a strip shape. Each mass addition film 24 is provided over the entire gap region. However, in the elastic wave device of the present invention, the mass adding film may be provided in at least a part of at least one of the pair of gap regions.
  • This embodiment is characterized in that the piezoelectric layer 14 is a rotated Y-cut lithium niobate layer, d/p is 0.5 or less, and each mass addition film 24 is provided in each gap region. be.
  • d/p is 0.5 or less
  • each mass addition film 24 is provided in each gap region. be.
  • the first comparative example differs from the first embodiment in that no mass addition film is provided.
  • the elastic wave device of the first comparative example also uses bulk waves in the thickness-shear mode, like the elastic wave device of the first embodiment.
  • the admittance frequency characteristics of the elastic wave devices of the first embodiment and the first comparative example were compared.
  • the piezoelectric layers of the first embodiment and the first comparative example were 157° rotated Y-cut lithium niobate layers.
  • FIG. 4 is a diagram showing admittance frequency characteristics in the first embodiment and the first comparative example. The smaller the admittance in the band surrounded by the two-dot chain line in FIG. 4, the smaller the insertion loss.
  • ripples occur between the resonance frequency and the anti-resonance frequency in the first comparative example.
  • This ripple is caused by unwanted waves generated in the gap region.
  • This unwanted wave is peculiar to an elastic wave device that uses a rotated Y-cut lithium niobate layer as a piezoelectric layer and utilizes a thickness shear mode bulk wave.
  • ripples that occur in the first comparative example are suppressed. From this, it can be seen that the above unwanted waves can be suppressed in the first embodiment.
  • the admittance of the first embodiment is equivalent to the admittance of the first comparative example. Therefore, in the first embodiment, it is possible to achieve both suppression of unnecessary waves and suppression of an increase in insertion loss.
  • a plurality of elastic wave devices of the first comparative example having gap regions with different widths were prepared.
  • the width of the gap region is the dimension along the extending direction of the electrode fingers of the gap region.
  • the width of the first gap region and the width of the second gap region are the same. Impedance frequency characteristics and admittance frequency characteristics of each prepared acoustic wave device were measured.
  • the design parameters of the elastic wave device of the first comparative example are as follows. Let ⁇ be the wavelength defined by the wavelength of the IDT electrode.
  • Piezoelectric layer Material: 157° rotated Y-cut LiNbO 3 , thickness: 0.36 ⁇ m IDT electrode; Layer structure: Ti layer/AlCu layer/Ti layer from the piezoelectric layer side, thickness of each layer: 0.01 ⁇ m/0.49 ⁇ m/0.004 ⁇ m from the piezoelectric layer side, wavelength ⁇ : 8.4 ⁇ m, duty ratio: 0 .21, width of the gap region...1 ⁇ m, 3 ⁇ m or 5 ⁇ m Protective film; material: SiO 2 , thickness: 0.108 ⁇ m
  • FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the width of the gap region and impedance frequency characteristics.
  • FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the width of the gap region and admittance frequency characteristics.
  • a pair of mass adding films 24 are provided in each gap region. Thereby, unnecessary waves generated in the gap region can be suppressed. Further, by providing the mass addition film 24, unnecessary waves are suppressed even when the width of the gap region is widened. Therefore, it is possible to achieve both suppression of unnecessary waves and suppression of an increase in insertion loss.
  • the thickness of the mass-adding film that can effectively suppress unnecessary waves was determined according to the width of the gap region. More specifically, a plurality of acoustic wave devices having the configuration of the first embodiment and having different widths of the gap regions or different thicknesses of the mass adding films were prepared. The admittance frequency characteristics of each prepared elastic wave device were measured. The design parameters of the elastic wave device related to the measurement are as follows.
  • Piezoelectric layer Material: 157° rotated Y-cut LiNbO 3 , thickness: 0.4 ⁇ m IDT electrode; Layer structure: Ti layer/AlCu layer/Ti layer from the piezoelectric layer side, thickness of each layer: 0.01 ⁇ m/0.49 ⁇ m/0.004 ⁇ m from the piezoelectric layer side, wavelength ⁇ : 8.4 ⁇ m, duty ratio: 0 .21, width of the gap region...3 ⁇ m, 5 ⁇ m or 7 ⁇ m Mass addition film; material: silicon oxide Protective film: material: silicon oxide, thickness: 0.108 ⁇ m
  • the thickness of the mass addition film is 10 nm, 20 nm, 30 nm, 40 nm, 50 nm, 75 nm, 100 nm, 125 nm, or 150 nm.
  • the thickness of the mass addition film was 20 nm, 30 nm, 40 nm, 50 nm, 75 nm, 100 nm, 125 nm or 150 nm.
  • the thickness of the mass addition film was 30 nm, 40 nm, 50 nm, 75 nm, 100 nm, 125 nm or 150 nm.
  • FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the thickness of the mass addition film and admittance frequency characteristics when the width of the gap region is 3 ⁇ m and the thickness of the mass addition film is 10 nm to 30 nm.
  • FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the thickness of the mass addition film and the admittance frequency characteristic when the width of the gap region is 3 ⁇ m and the thickness of the mass addition film is 40 nm to 75 nm.
  • FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the thickness of the mass addition film and the admittance frequency characteristics when the width of the gap region is 3 ⁇ m and the thickness of the mass addition film is 100 nm to 150 nm.
  • FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the thickness of the mass addition film and admittance frequency characteristics when the width of the gap region is 5 ⁇ m and the thickness of the mass addition film is 20 nm to 50 nm.
  • FIG. 11 is a diagram showing the relationship between the thickness of the mass addition film and the admittance frequency characteristics when the width of the gap region is 5 ⁇ m and the thickness of the mass addition film is 75 nm to 150 nm.
  • FIG. 12 is a diagram showing the relationship between the thickness of the mass addition film and admittance frequency characteristics when the width of the gap region is 7 ⁇ m and the thickness of the mass addition film is 30 nm to 50 nm.
  • FIG. 13 is a diagram showing the relationship between the thickness of the mass addition film and admittance frequency characteristics when the width of the gap region is 7 ⁇ m and the thickness of the mass addition film is 75 nm to 150 nm.
  • FIG. 14 is a diagram showing the relationship between the width of the gap region and the lower limit of the thickness of the mass adding film when ripples caused by unwanted waves are almost completely eliminated.
  • the magnitude of insertion loss was evaluated in each elastic wave device having the admittance frequency characteristics shown in FIGS. Specifically, the admittance at 4778 MHz was compared for each elastic wave device. The smaller the admittance at 4778 MHz, the smaller the insertion loss.
  • FIG. 15 is a diagram showing the relationship between the thickness of the mass addition film and the admittance at 4778 MHz when the width of the gap region is 3 ⁇ m and the thickness of the mass addition film is 10 nm to 150 nm.
  • FIG. 16 is a diagram showing the relationship between the thickness of the mass addition film and the admittance at 4778 MHz when the width of the gap region is 5 ⁇ m and the thickness of the mass addition film is 20 nm to 150 nm.
  • FIG. 17 is a diagram showing the relationship between the thickness of the mass addition film and the admittance at 4778 MHz when the width of the gap region is 7 ⁇ m and the thickness of the mass addition film is 30 nm to 150 nm.
  • the admittance is small and the insertion loss is small when the thickness of the mass adding film is 75 nm or less.
  • FIGS. 16 and 17 even when the width of the gap region is 5 ⁇ m or 7 ⁇ m, the admittance is small and the insertion loss is low when the thickness of the mass addition film is 75 nm or less. I know it will be smaller.
  • the thickness of the mass addition film is made equal to or greater than the thickness indicated by the dashed-dotted lines in FIGS. 15, 16 and 17, unnecessary waves can be suppressed more effectively.
  • the relationship between the thickness of the mass-adding film and the width of the gap region is given by the above formula. From the above, when the width of the gap region is x [ ⁇ m] and the thickness of the mass addition film is y [nm], the thickness y of the mass addition film preferably satisfies 5x+5 ⁇ y ⁇ 75 nm. As a result, unnecessary waves can be suppressed more effectively, and insertion loss can be reduced.
  • the generation of unwanted waves in the gap region is a unique problem when the rotated Y-cut lithium niobate layer is used as the piezoelectric layer.
  • a rotated Y-cut lithium niobate layer is used as the piezoelectric layer.
  • Z-cut lithium niobate is used as the piezoelectric layer.
  • no mass addition film is provided in the second comparative example.
  • the elastic wave device of the second comparative example also utilizes thickness shear mode bulk waves.
  • the impedance frequency characteristics and admittance frequency characteristics of the elastic wave devices of the first and second comparative examples were compared.
  • the design parameters of the elastic wave device of the first comparative example according to the comparison are those of the elastic wave device having the width of the gap region of 5 ⁇ m among the elastic wave devices having the frequency characteristics of FIGS. is the same as
  • the design parameters of the elastic wave device of the second comparative example are as follows.
  • Piezoelectric layer material: Z cut-LiNbO 3 , thickness: 0.37 ⁇ m IDT electrode; Layer structure: Ti layer/AlCu layer/Ti layer from the piezoelectric layer side, thickness of each layer: 0.01 ⁇ m/0.49 ⁇ m/0.004 ⁇ m from the piezoelectric layer side, wavelength ⁇ : 8.4 ⁇ m, duty ratio: 0 .21, width of the gap region...5 ⁇ m Protective film; material: SiO 2 , thickness: 0.133 ⁇ m
  • FIG. 18 is a diagram showing impedance frequency characteristics in the first comparative example and the second comparative example.
  • FIG. 19 is a diagram showing admittance frequency characteristics in a first comparative example and a second comparative example.
  • the mass addition film 24 is provided in each of the first gap region G1 and the second gap region G2 as in the first embodiment. Thereby, it is possible to suppress generation of unnecessary waves in both the first gap region G1 and the second gap region G2. Therefore, it is possible to effectively reduce the ripple that occurs in the admittance frequency characteristic or the like.
  • the mass adding film 24 is continuously provided so as to overlap the plurality of electrode fingers and the regions between the electrode fingers in plan view. More specifically, one of the mass addition films 24 of the pair of mass addition films 24 is provided over the entire first gap region G1. The other mass addition film 24 is provided over the entire second gap region G2.
  • the mass addition film 24 may be provided in at least part of the first gap region G1. More specifically, it may be provided in at least a part of the first gap region G1 in the extending direction of the electrode fingers. And it is sufficient that it is provided in at least a part of the first gap region G1 in the direction in which the electrode fingers are opposed. The same applies when the mass addition film 24 is provided in the second gap region G2.
  • the mass addition film 24 only needs to overlap at least one electrode finger in plan view. However, the mass adding film 24 preferably overlaps with a plurality of electrode fingers in plan view, and more preferably overlaps with all of the electrode fingers. More preferably, the mass addition film 24 is provided over the entire gap region in the direction in which the electrode fingers are opposed, as in the present embodiment. Thereby, unwanted waves generated in the gap region can be suppressed more reliably.
  • the mass addition film 24 may be indirectly provided on the electrode fingers or on the first main surface 14a of the piezoelectric layer 14 via the protective film 23 as in the present embodiment. Alternatively, the mass addition film 24 may be provided directly on the electrode fingers or on the first major surface 14 a of the piezoelectric layer 14 .
  • the mass addition film 24 is a low sound velocity film.
  • a low sound velocity membrane is a relatively low sound velocity membrane. More specifically, the acoustic velocity of the bulk wave propagating through the low velocity film is lower than the acoustic velocity of the bulk wave propagating through the piezoelectric layer 14 . More preferably, at least one dielectric selected from the group consisting of silicon oxide, tungsten oxide, niobium pentoxide, tantalum oxide and hafnium oxide is used as the material of the mass addition film 24 . In this case, the sound velocity of the bulk wave propagating through the mass addition film 24 can be more reliably reduced. Thereby, unwanted waves generated in the gap region can be effectively suppressed.
  • both the mass adding film 24 and the protective film 23 are provided in the first gap region G1 and the second gap region G2.
  • the mass addition film 24 and the protective film 23 are laminated.
  • the mass addition film 24 and the protection film 23 are integrally made of the same material.
  • the protective film 23 has a uniform thickness. Therefore, the total thickness of the protective film 23 and the mass addition film 24 in the first gap region G1 and the second gap region G2 is thicker than the thickness of the protective film 23 in the central region H.
  • the thickness of the protective film 23 is the thickness of the portion of the protective film 23 provided on the electrode finger in the central region H.
  • the thickness of the mass addition film 24 is obtained by subtracting the thickness of the protection film 23 from the total thickness of the protection film 23 and the mass addition film 24 .
  • the thickness of the mass addition film 24 is preferably 5 nm or more and 100 nm or less. In this case, unnecessary waves generated in the gap region can be suitably suppressed, and the mass addition film 24 can be easily formed.
  • the width of the first gap region G1 and the second gap region G2 is preferably 1 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less. In this case, unwanted waves generated in the gap region can be suitably suppressed, and the IDT electrode 11 can be easily formed. More preferably, the widths of the first gap region and the second gap region are 3 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less. In this case, unnecessary waves generated in the gap region can be suitably suppressed, the insertion loss can be more reliably reduced, and the IDT electrode 11 can be easily formed.
  • the mass adding film 24 is provided only in each gap region.
  • one of the mass addition films 24A of the pair of mass addition films 24A is located above the first gap region G1 and the first bus bar 26. are set across.
  • the other mass addition film 24A is provided over the second gap region G2 and the second bus bar 27. As shown in FIG.
  • both the protective film 23 and the mass addition film 24A are provided on the first busbar 26 and the second busbar 27 as well as the gap regions. Specifically, a protective film 23 and a mass addition film 24A are laminated. Therefore, the total thickness of the protective film 23 and the mass addition film 24A on each gap region, the first bus bar 26 and the second bus bar 27 is thicker than the thickness of the protective film 23 in the central region H. Also in this modified example, as in the first embodiment, unnecessary waves can be suppressed, and an increase in insertion loss can be suppressed.
  • FIG. 22 is a schematic plan view of an elastic wave device according to the second embodiment.
  • 23 is a schematic cross-sectional view taken along line II in FIG. 22.
  • FIG. FIG. 24 is a schematic cross-sectional view showing the vicinity of the first gap region along line II-II in FIG.
  • this embodiment differs from the first embodiment in that a dielectric film 32 is provided between the IDT electrode 11 and the piezoelectric layer . Except for the above points, the elastic wave device of this embodiment has the same configuration as the elastic wave device 10 of the first embodiment.
  • the dielectric film 32 is provided so as to overlap the entire IDT electrode 11 in plan view.
  • the dielectric film 32 is also provided on the first main surface 14a of the piezoelectric layer 14 between the electrode fingers and in each gap region.
  • the dielectric film 32 may be provided at least in the intersecting region F.
  • the dielectric film 32 is made of silicon oxide.
  • the material of the dielectric film 32 is not limited to the above. For example, a dielectric such as silicon nitride can be used.
  • the dielectric film 32, the mass adding film 24 and the protective film 23 are made of the same material.
  • 23 indicates the boundary between the dielectric film 32 and the protective film 23.
  • Each dashed line in FIG. 24 indicates the boundary between the dielectric film 32 and the protective film 23 and the boundary between the protective film 23 and the mass addition film 24 .
  • both the mass adding film 24 and the dielectric film 32 are provided in the first gap region G1. Specifically, the dielectric film 32 and the mass addition film 24 are laminated. In this embodiment, the thickness of the dielectric film 32 is uniform. Therefore, the total thickness of the dielectric film 32 and the mass addition film 24 in the first gap region G1 is thicker than the thickness of the dielectric film 32 in the central region H.
  • a protective film 23 is provided in the first gap region G1 as in the first embodiment.
  • the dielectric film 32, protective film 23 and mass adding film 24 are laminated in this order.
  • the total thickness of the dielectric film 32, the protective film 23 and the mass addition film 24 in the first gap region G1 is thicker than the thickness of the dielectric film 32 in the central region H and greater than the thickness of the protective film 23 in the central region H. too thick.
  • the total thickness of the dielectric film 32, the protective film 23 and the mass addition film 24 in the first gap region G1 is thicker than the total thickness of the dielectric film 32 and the protective film 23 in the central region H.
  • the dielectric film 32, the mass adding film 24, and the protective film 23 are laminated in this order as in the first gap region G1.
  • the thicknesses of the dielectric film 32, the protective film 23 and the mass addition film 24 in the second gap region G2 are equal to the respective thicknesses of the dielectric film 32, the protection film 23 and the mass addition film 24 in the first gap region G1. Same as thickness.
  • the dielectric film 32, the protective film 23 and the mass addition film 24 are integrally constructed of the same material.
  • the thickness of the dielectric film 32 is the same as that of the piezoelectric layer 14 and the thickness of the dielectric film 32 in the central region H. It is the thickness of the portion provided between the IDT electrodes 11 .
  • the mass addition films 24 are provided in the first gap region G1 and the second gap region G2. Therefore, unwanted waves can be suppressed, and an increase in insertion loss can be suppressed. This is shown below by comparing the present embodiment and the third comparative example.
  • the third comparative example differs from the second embodiment in that no mass addition film is provided.
  • the elastic wave device of the third comparative example also utilizes thickness shear mode bulk waves, like the elastic wave device of the second embodiment.
  • the admittance frequency characteristics of the elastic wave devices of the second embodiment and the third comparative example were compared.
  • the piezoelectric layers of the second embodiment and the third comparative example were 128° rotated Y-cut lithium niobate layers.
  • FIG. 25 is a diagram showing admittance frequency characteristics in the second embodiment and the third comparative example.
  • ripples occur between the resonance frequency and the anti-resonance frequency in the third comparative example. This ripple is caused by unwanted waves generated in the gap region.
  • ripples that occur in the third comparative example are suppressed. From this, it can be seen that unwanted waves can be suppressed in the second embodiment.
  • the admittance of the second embodiment is equal to or less than the admittance of the third comparative example. Therefore, in the second embodiment, it is possible to achieve both suppression of unnecessary waves and suppression of an increase in insertion loss.
  • a plurality of elastic wave devices of the third comparative example were prepared in which the widths of the gap regions were different from each other.
  • the width of the first gap region and the width of the second gap region are the same. Impedance frequency characteristics and admittance frequency characteristics of each prepared elastic wave device were measured.
  • the design parameters of the acoustic wave device of the third comparative example are as follows.
  • Piezoelectric layer Material: 128° rotated Y-cut LiNbO 3 , thickness: 0.36 ⁇ m Dielectric film 32; material: SiO2 , thickness: 0.045 ⁇ m IDT electrode; Layer structure: Ti layer/AlCu layer/Ti layer from the piezoelectric layer side, thickness of each layer: 0.01 ⁇ m/0.49 ⁇ m/0.004 ⁇ m from the piezoelectric layer side, wavelength ⁇ : 8.4 ⁇ m, duty ratio: 0 .21, width of the gap region...1 ⁇ m, 3 ⁇ m or 5 ⁇ m Protective film; material: SiO 2 , thickness: 0.108 ⁇ m
  • FIG. 26 is a diagram showing the relationship between the width of the gap region and impedance frequency characteristics.
  • FIG. 27 is a diagram showing the relationship between the width of the gap region and admittance frequency characteristics.
  • a pair of mass adding films 24 are provided in each gap region. Thereby, unnecessary waves generated in the gap region can be suppressed. Further, by providing the mass addition film 24, unnecessary waves are suppressed even when the width of the gap region is widened. Therefore, it is possible to achieve both suppression of unnecessary waves and suppression of an increase in insertion loss.
  • the generation of unwanted waves in the gap region is a unique problem when the rotated Y-cut lithium niobate layer is used as the piezoelectric layer.
  • This also applies to the structure provided with the dielectric film 32 .
  • This is confirmed below by comparing a second comparative example and a third comparative example.
  • a rotated Y-cut lithium niobate layer is used as the piezoelectric layer.
  • Z-cut lithium niobate is used as the piezoelectric layer.
  • the second comparative example has the same configuration as the second comparative example compared with the first comparative example above.
  • the mass addition film and dielectric film 32 are not provided.
  • the dielectric film 32 is provided instead of the mass addition film.
  • the impedance frequency characteristics and the admittance frequency characteristics were compared in the elastic wave devices of the second comparative example and the third comparative example.
  • the design parameters of the elastic wave device of the third comparative example related to the comparison are those of the elastic wave device having the width of the gap region of 5 ⁇ m among the elastic wave devices having the frequency characteristics shown in FIGS. is the same as
  • the design parameters of the elastic wave device of the second comparative example related to the comparison are the same as the design parameters of the elastic wave device of the second comparative example having the frequency characteristics shown in FIGS. 18 and 19 .
  • FIG. 28 is a diagram showing impedance frequency characteristics in the second comparative example and the third comparative example.
  • FIG. 29 is a diagram showing admittance frequency characteristics in the second comparative example and the third comparative example.
  • a large ripple occurs between the resonance frequency and the anti-resonance frequency in the third comparative example. As described above, this ripple is caused by unwanted waves generated in the gap region. On the other hand, in the second comparative example, large ripples unlike the third comparative example do not occur. From the above, it can be confirmed that the generation of unwanted waves in the gap region is a problem specific to the case where the rotated Y-cut lithium niobate layer is used as the piezoelectric layer.
  • FIG. 30 is a schematic plan view of an elastic wave device according to the third embodiment. 31 is a schematic cross-sectional view taken along line II-II in FIG. 30. FIG.
  • this embodiment differs from the second embodiment in that a pair of mass addition films 24A are provided between the IDT electrode 11 and the piezoelectric layer 14.
  • FIG. 30 this embodiment differs from the second embodiment in that one of the mass addition films 24A of the pair of mass addition films 24A overlaps the first bus bar 26 in plan view. different. Furthermore, it differs from the second embodiment in that the other mass addition film 24A overlaps the second bus bar 27 in plan view.
  • the elastic wave device of this embodiment has the same configuration as the elastic wave device of the second embodiment.
  • the piezoelectric layer 14, the dielectric film 32, the mass adding film 24A and the protective film 23 are laminated in this order.
  • the piezoelectric layer 14, the dielectric film 32, the mass adding film 24A, the electrode fingers and the protective film 23 are laminated in this order in the portions where the electrode fingers are provided in the first gap region G1.
  • One of the mass addition films 24A of the pair of mass addition films 24A is provided between the dielectric film 32 and the first bus bar 26, as shown in FIG.
  • the other mass addition film 24 A is provided between the dielectric film 32 and the second bus bar 27 .
  • a dielectric film 32 and a mass addition film 24A are laminated between the piezoelectric layer 14 and the first bus bar 26 as well as in each gap region. Therefore, the total thickness of the dielectric film 32 and the mass adding film 24A between the piezoelectric layer 14 and the first bus bar 26 is thicker than the thickness of the dielectric film 32 in the central region H.
  • a dielectric film 32 and a mass adding film 24A are laminated also between the piezoelectric layer 14 and the second bus bar 27 . Therefore, the total thickness of the dielectric film 32 and the mass addition film 24A between the piezoelectric layer 14 and the second bus bar 27 is thicker than the thickness of the dielectric film 32 in the central region H.
  • the mass addition film 24A is provided in each of the first gap region G1 and the second gap region G2. Therefore, as in the second embodiment, unnecessary waves can be suppressed, and an increase in insertion loss can be suppressed.
  • the mass adding film was not provided in the edge region.
  • the mass addition film may be provided in the edge region.
  • An example of this is shown in the fourth embodiment. Note that in the fourth embodiment, the mass addition film provided in each gap region is the first mass addition film.
  • FIG. 32 is a schematic plan view of an elastic wave device according to the fourth embodiment.
  • FIG. 33 is a schematic cross-sectional view along line II-II in FIG.
  • a first mass addition film 44A is provided in each of the first gap region G1 and the second gap region G2 as in the first embodiment.
  • the present embodiment differs from the first embodiment in that a second mass adding film 44B is provided in each of the first edge region E1 and the second edge region E2.
  • the elastic wave device of this embodiment has the same configuration as the elastic wave device 10 of the first embodiment.
  • Each second mass adding film 44B has a strip shape. Each second mass addition film 44B is provided over each edge region. By providing the second mass addition film 44B, a low sound velocity region is formed in each edge region. The low sound velocity region is a region in which the sound velocity is lower than the sound velocity in the central region H. A central region H and a low-frequency region are arranged in this order from the inner side to the outer side of the IDT electrode 11 in the electrode finger extending direction. Thereby, the piston mode is established and the transverse mode can be suppressed.
  • the first mass addition film 44A is provided in the first gap region G1 and the second gap region G2. Therefore, unwanted waves can be suppressed, and an increase in insertion loss can be suppressed.
  • the elastic wave device of the present embodiment uses bulk waves in the thickness-shear mode instead of surface acoustic waves.
  • the piston mode can be established favorably.
  • the second mass adding film 44B may be provided in at least one of the first edge region E1 and the second edge region E2. However, it is preferable that the second mass adding film 44B is provided in both the first edge region E1 and the second edge region E2. As a result, the piston mode can be established more reliably, and the transverse mode can be suppressed more reliably.
  • the second mass adding film 44B only needs to overlap with at least one electrode finger in plan view.
  • the second mass addition film 44B preferably overlaps with a plurality of electrode fingers in plan view, and more preferably overlaps with all of the electrode fingers.
  • the second mass addition film 44B is made of silicon oxide.
  • the material of the second mass addition film 44B is not limited to the above.
  • at least one dielectric selected from the group consisting of silicon oxide, tungsten oxide, niobium pentoxide, tantalum oxide and hafnium oxide is used. be able to.
  • the first mass addition film 44A and the second mass addition film 44B are separately shown. However, as shown in FIG. 33, in the present embodiment, the first mass addition film 44A, the second mass addition film 44B, and the protective film 23 are integrally made of the same material. The first mass addition film 44A, the second mass addition film 44B, and the protective film 23 may be made of different materials.
  • both the second mass adding film 44B and the protective film 23 are provided in the first edge region E1.
  • the second mass addition film 44B and the protective film 23 are laminated.
  • the protective film 23 has a uniform thickness. Therefore, the total thickness of the protective film 23 and the second mass adding film 44B in the first edge region E1 is thicker than the thickness of the protective film 23 in the central region H. Also in the second edge region E2, the second mass addition film 44B and the protective film 23 are laminated. The total thickness of the protective film 23 and the second mass adding film 44B in the second edge region E2 is thicker than the thickness of the protective film 23 in the central region H.
  • the thickness of the second mass addition film 44B is determined by the total thickness of the protection film 23 and the second mass addition film 44B. It is assumed that the thickness of the film 23 is subtracted.
  • a second mass adding film 44B is provided on the protective film 23.
  • the second mass addition film 44B may be provided directly on the first main surface 14a of the piezoelectric layer 14 or on the electrode fingers.
  • a protective film 23 may be provided on the second mass addition film 44B.
  • the second mass addition film 44 B may be provided between the piezoelectric layer 14 and the IDT electrode 11 .
  • the elastic wave device according to the present invention can be used, for example, in a filter device.
  • An example of this is illustrated by the fifth embodiment.
  • FIG. 34 is a circuit diagram of a filter device according to the fifth embodiment.
  • the filter device 50 is a ladder filter.
  • the filter device 50 has a first signal terminal 52 and a second signal terminal 53, a plurality of series arm resonators and a plurality of parallel arm resonators.
  • all series arm resonators and all parallel arm resonators are elastic wave resonators.
  • All series arm resonators and all parallel arm resonators are elastic wave devices according to the present invention.
  • at least one series arm resonator or at least one parallel arm resonator in the filter device 50 may be the elastic wave device according to the present invention.
  • the first signal terminal 52 and the second signal terminal 53 may be configured as electrode pads or may be configured as wiring.
  • the first signal terminal 52 is an antenna terminal.
  • An antenna terminal is connected to the antenna.
  • the plurality of series arm resonators of the filter device 50 are specifically a series arm resonator S1, a series arm resonator S2 and a series arm resonator S3.
  • the plurality of parallel arm resonators are specifically a parallel arm resonator P1 and a parallel arm resonator P2.
  • the series arm resonator S1, the series arm resonator S2, and the series arm resonator S3 are connected in series with each other.
  • a parallel arm resonator P1 is connected between the connection point between the series arm resonators S1 and S2 and the ground potential.
  • a parallel arm resonator P2 is connected between the connection point between the series arm resonators S2 and S3 and the ground potential. Note that the circuit configuration of the filter device 50 is not limited to the above. Filter device 50 may have at least one series arm resonator and at least one parallel arm resonator.
  • the filter device 50 has series arm resonators and parallel arm resonators, which are elastic wave devices according to the present invention. Therefore, in the series arm resonator and the parallel arm resonator of the filter device 50, unwanted waves can be suppressed and an increase in insertion loss can be suppressed, as in the first embodiment.
  • the thickness of the mass addition film of at least one parallel arm resonator is preferably thinner than the thickness of the mass addition film of at least one series arm resonator. More preferably, the thickness of the mass addition films in all the parallel arm resonators is thinner than the thickness of the mass addition films in all the series arm resonators. As a result, the filter device 50 as a whole can effectively suppress unnecessary waves and effectively suppress an increase in insertion loss.
  • the thickness of the mass addition film in the series arm resonator is large, it is possible to suppress unwanted waves in a band in which the filter characteristics of the series arm resonator are greatly affected.
  • the same band has little effect on the filter characteristics of the parallel arm resonator. Therefore, in the parallel arm resonator, unwanted waves may occur in the same band. Therefore, in the parallel arm resonator, by reducing the thickness of the mass addition film, it is possible to reduce the insertion loss in the band in which the filter characteristics of the parallel arm resonator are greatly affected. Details of this effect will be shown more specifically below.
  • Piezoelectric layer Material: 128° rotated Y-cut LiNbO 3 , thickness: 0.36 ⁇ m Dielectric film 32; material: SiO2 , thickness: 0.045 ⁇ m IDT electrode; Layer structure: Ti layer/AlCu layer/Ti layer from the piezoelectric layer side, thickness of each layer: 0.01 ⁇ m/0.49 ⁇ m/0.004 ⁇ m from the piezoelectric layer side, wavelength ⁇ : 8.4 ⁇ m, duty ratio: 0 .21, width of the gap region...5 ⁇ m Protective film; material: SiO 2 , thickness: 0.108 ⁇ m Mass addition film; thickness: 0.055 ⁇ m
  • the design parameters of the parallel arm resonator were the same as those of the series arm resonator, except that the thickness of the mass addition film was set to 0.015 ⁇ m.
  • FIG. 35 is a diagram showing admittance frequency characteristics in series arm resonators and parallel arm resonators having mass addition films with different thicknesses.
  • a band indicated by an arrow L1 in FIG. 35 is a band in which the series arm resonator has a large influence on the filter characteristics. It can be seen that unwanted waves in the series arm resonator are suppressed in the band indicated by the arrow L1. This is because the mass addition film of the series arm resonator is thick.
  • the band indicated by arrow L2 in FIG. 35 is a band in which the parallel arm resonator has a large influence on the filter characteristics. It can be seen that in the band indicated by the arrow L2, the admittance of the parallel arm resonator is small and the insertion loss is small. This is because the thickness of the mass addition film of the parallel arm resonator is thin.
  • Electrodes in the IDT electrodes to be described later correspond to electrode fingers in the present invention.
  • the supporting member in the following examples corresponds to the supporting substrate in the present invention.
  • FIG. 36(a) is a schematic perspective view showing the external appearance of an acoustic wave device that utilizes thickness-shear mode bulk waves
  • FIG. 36(b) is a plan view showing an electrode structure on a piezoelectric layer
  • FIG. 37 is a cross-sectional view along line AA in FIG. 36(a).
  • the acoustic wave device 1 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, but may be rotational Y-cut or X-cut.
  • the thickness of the piezoelectric layer 2 is not particularly limited, it is preferably 40 nm or more and 1000 nm or less, more preferably 50 nm or more and 1000 nm or less, in order to effectively excite the thickness-shear mode.
  • the piezoelectric layer 2 has first and second major surfaces 2a and 2b facing each other. Electrodes 3 and 4 are provided on the first main surface 2a.
  • the electrode 3 is an example of the "first electrode” and the electrode 4 is an example of the "second electrode”.
  • the multiple electrodes 3 are multiple first electrode fingers connected to the first bus bar 5 .
  • the multiple electrodes 4 are multiple second electrode fingers connected to the second bus bar 6 .
  • the plurality of electrodes 3 and the plurality of electrodes 4 are interleaved with each other. Electrodes 3 and 4 have a rectangular shape and a length direction. The electrode 3 and the adjacent electrode 4 face each other in a direction perpendicular to the length direction. Both the length direction of the electrodes 3 and 4 and the direction orthogonal to the length direction of the electrodes 3 and 4 are directions crossing the thickness direction of the piezoelectric layer 2 .
  • the electrode 3 and the adjacent electrode 4 face each other in the direction crossing the thickness direction of the piezoelectric layer 2 .
  • the length direction of the electrodes 3 and 4 may be interchanged with the direction orthogonal to the length direction of the electrodes 3 and 4 shown in FIGS. 36(a) and 36(b). That is, in FIGS. 36A and 36B, the electrodes 3 and 4 may extend in the direction in which the first busbar 5 and the second busbar 6 extend. In that case, the first busbar 5 and the second busbar 6 extend in the direction in which the electrodes 3 and 4 extend in FIGS. 36(a) and 36(b).
  • a plurality of pairs of structures in which an electrode 3 connected to one potential and an electrode 4 connected to the other potential are adjacent to each other are provided in a direction perpendicular to the length direction of the electrodes 3 and 4.
  • the electrodes 3 and 4 are adjacent to each other, it does not mean that the electrodes 3 and 4 are arranged so as to be in direct contact with each other, but that the electrodes 3 and 4 are arranged with a gap therebetween. point to When the electrodes 3 and 4 are adjacent to each other, no electrodes connected to the hot electrode or the ground electrode, including the other electrodes 3 and 4, are arranged between the electrodes 3 and 4.
  • the logarithms need not be integer pairs, but may be 1.5 pairs, 2.5 pairs, or the like.
  • the center-to-center distance or pitch between the electrodes 3 and 4 is preferably in the range of 1 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less.
  • the width of the electrodes 3 and 4, that is, the dimension of the electrodes 3 and 4 in the facing direction is preferably in the range of 50 nm or more and 1000 nm or less, more preferably in the range of 150 nm or more and 1000 nm or less.
  • the center-to-center distance between the electrodes 3 and 4 means the distance between the center of the dimension (width dimension) of the electrode 3 in the direction orthogonal to the length direction of the electrode 3 and the distance between the center of the electrode 4 in the direction orthogonal to the length direction of the electrode 4. It is the distance connecting the center of the dimension (width dimension) of
  • the direction perpendicular to the length direction of the electrodes 3 and 4 is the direction perpendicular to the polarization direction of the piezoelectric layer 2 .
  • “perpendicular” is not limited to being strictly perpendicular, but is substantially perpendicular (the angle formed by the direction perpendicular to the length direction of the electrodes 3 and 4 and the polarization direction is, for example, 90° ⁇ 10°). within the range).
  • a supporting member 8 is laminated on the second main surface 2b side of the piezoelectric layer 2 with an insulating layer 7 interposed therebetween.
  • the insulating layer 7 and the support member 8 have a frame-like shape and, as shown in FIG. 37, have through holes 7a and 8a.
  • a cavity 9 is thereby formed.
  • the cavity 9 is provided so as not to disturb the vibration of the excitation region C of the piezoelectric layer 2 . Therefore, the support member 8 is laminated on the second main surface 2b with the insulating layer 7 interposed therebetween at a position not overlapping the portion where at least one pair of electrodes 3 and 4 are provided. Note that the insulating layer 7 may not be provided. Therefore, the support member 8 can be directly or indirectly laminated to the second main surface 2b of the piezoelectric layer 2 .
  • the insulating layer 7 is made of silicon oxide. However, in addition to silicon oxide, suitable insulating materials such as silicon oxynitride and alumina can be used.
  • the support member 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). It is desirable that the Si constituting the support member 8 has a high resistivity of 4 k ⁇ cm or more. However, the support member 8 can also be constructed using an appropriate insulating material or semiconductor material.
  • Materials for the support member 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 electrodes 3, 4 and the first and second bus bars 5, 6 are made of appropriate metals or alloys such as Al, AlCu alloys.
  • the electrodes 3 and 4 and the first and second bus bars 5 and 6 have a structure in which an Al film is laminated on a Ti film. Note that an adhesion layer other than the Ti film may be used.
  • d/p is 0.0, where d is the thickness of the piezoelectric layer 2 and p is the center-to-center distance between any one of the pairs of electrodes 3 and 4 adjacent to each other. 5 or less. Therefore, the thickness-shear 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 elastic wave device 1 Since the elastic wave device 1 has the above configuration, even if the logarithm of the electrodes 3 and 4 is reduced in an attempt to reduce the size, the Q value is unlikely to decrease. This is because the propagation loss is small even if the number of electrode fingers in the reflectors on both sides is reduced. Moreover, the fact that the number of electrode fingers can be reduced is due to the fact that bulk waves in the thickness-shear mode are used. The difference between the Lamb wave used in the elastic wave device and the thickness shear mode bulk wave will be described with reference to FIGS. 38(a) and 38(b).
  • FIG. 38(a) is a schematic front cross-sectional view for explaining a Lamb wave propagating through a piezoelectric film of an elastic wave device as described in Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-257019.
  • waves propagate through the piezoelectric film 201 as indicated by arrows.
  • the first main surface 201a and the second main surface 201b face each other, and the thickness direction connecting the first main surface 201a and the second main surface 201b is the Z direction. is.
  • the X direction is the direction in which the electrode fingers of the IDT electrodes are arranged.
  • the Lamb wave propagates in the X direction as shown.
  • the wave is generated on the first principal surface 2a and the second principal surface of the piezoelectric layer 2. 2b, ie, 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, propagation loss is unlikely to occur even if the number of electrode fingers of the reflector is reduced. Furthermore, even if the number of electrode pairs consisting of the electrodes 3 and 4 is reduced in an attempt to promote miniaturization, the Q value is unlikely to decrease.
  • FIG. 39 schematically shows bulk waves when a voltage is applied between the electrodes 3 and 4 so that the potential of the electrode 4 is higher than that of the electrode 3 .
  • the first region 451 is a region of the excitation region C between the first main surface 2a and a virtual plane VP1 that is perpendicular to the thickness direction of the piezoelectric layer 2 and bisects the piezoelectric layer 2 .
  • the second region 452 is a region of the excitation region C between the virtual plane VP1 and the second main surface 2b.
  • the acoustic wave device 1 at least one pair of electrodes consisting of the electrodes 3 and 4 is arranged.
  • the number of electrode pairs need not be plural. That is, it is sufficient that at least one pair of electrodes is provided.
  • the electrode 3 is an electrode connected to a hot potential
  • the electrode 4 is an electrode connected to a ground potential.
  • electrode 3 may also be connected to ground potential and electrode 4 to hot potential.
  • at least one pair of electrodes is an electrode connected to a hot potential or an electrode connected to a ground potential, as described above, and no floating electrodes are provided.
  • FIG. 40 is a diagram showing resonance characteristics of the elastic wave device shown in FIG.
  • the design parameters of the elastic wave device 1 with this resonance characteristic are as follows.
  • Insulating layer 7 Silicon oxide film with a thickness of 1 ⁇ m.
  • Support member 8 Si.
  • the length of the excitation region C is the dimension along the length direction of the electrodes 3 and 4 of the excitation region C.
  • the inter-electrode distances of the electrode pairs consisting of the electrodes 3 and 4 are all the same in a plurality of pairs. That is, the electrodes 3 and 4 were arranged at equal pitches.
  • d/p is more preferably 0.5 or less, as described above. is less than or equal to 0.24. This will be described with reference to FIG.
  • FIG. 41 is a diagram showing the relationship between this d/p and the fractional bandwidth of the acoustic wave device as a resonator.
  • the specific bandwidth when d/p>0.5, even if d/p is adjusted, the specific bandwidth is less than 5%.
  • the specific bandwidth when d/p ⁇ 0.5, the specific bandwidth can be increased to 5% or more by changing d/p within that range. can be configured. Further, when d/p is 0.24 or less, the specific bandwidth can be increased to 7% or more.
  • d/p when adjusting d/p within this range, a resonator with a wider specific band can be obtained, and a resonator with a higher coupling coefficient can be realized. Therefore, by setting d/p to 0.5 or less, it is possible to construct a resonator having a high coupling coefficient using the thickness-shear mode bulk wave.
  • FIG. 42 is a plan view of an elastic wave device that utilizes bulk waves in thickness-shear mode.
  • elastic wave device 80 a pair of electrodes having electrode 3 and electrode 4 is provided on first main surface 2 a of piezoelectric layer 2 .
  • K in FIG. 42 is the crossing width.
  • the number of pairs of electrodes may be one. Even in this case, if d/p is 0.5 or less, bulk waves in the thickness-shear mode can be effectively excited.
  • the adjacent excitation region C is an overlapping region when viewed in the direction in which any of the adjacent electrodes 3 and 4 are facing each other. It is desirable that the metallization ratio MR of the mating electrodes 3, 4 satisfy MR ⁇ 1.75(d/p)+0.075. In that case, spurious can be effectively reduced. This will be described with reference to FIGS. 43 and 44.
  • FIG. FIG. 43 is a reference diagram showing an example of resonance characteristics of the elastic wave device 1.
  • the metallization ratio MR will be explained with reference to FIG. 36(b).
  • the excitation region C is the portion surrounded by the dashed-dotted line.
  • the excitation region C is a region where the electrode 3 and the electrode 4 overlap each other when the electrodes 3 and 4 are viewed in a direction perpendicular to the length direction of the electrodes 3 and 4, i.e., in a facing direction. 3 and an overlapping area between the electrodes 3 and 4 in the area between the electrodes 3 and 4 .
  • the area of the electrodes 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.
  • MR may be the ratio of the metallization portion included in the entire excitation region to the total area of the excitation region.
  • FIG. 44 is a diagram showing the relationship between the fractional bandwidth and the amount of phase rotation of the spurious impedance normalized by 180 degrees as the magnitude of the spurious when a large number of acoustic wave resonators are configured according to this embodiment. be.
  • the ratio band was adjusted by changing the film thickness of the piezoelectric layer and the dimensions of the electrodes.
  • FIG. 44 shows the results when a Z-cut LiNbO 3 piezoelectric layer is used, but the same tendency is obtained when piezoelectric layers with other cut angles are used.
  • the spurious is as large as 1.0.
  • the passband appear within. That is, as in the resonance characteristics shown in FIG. 43, 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 electrodes 3 and 4, the spurious response can be reduced.
  • FIG. 45 is a diagram showing the relationship between d/2p, metallization ratio MR, and fractional bandwidth.
  • various elastic wave devices having different d/2p and MR were constructed, and the fractional bandwidth was measured.
  • the hatched portion on the right side of the dashed line D in FIG. 45 is the area where the fractional bandwidth is 17% or less.
  • FIG. 46 is a diagram showing a map of fractional bandwidth with respect to Euler angles (0°, ⁇ , ⁇ ) of LiNbO 3 when d/p is brought infinitely close to 0.
  • FIG. The hatched portion in FIG. 46 is a region where a fractional bandwidth of at least 5% or more is obtained, and the range of the region is approximated 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.
  • the piezoelectric layer 2 is a lithium tantalate layer.
  • FIG. 47 is a front cross-sectional view of an elastic wave device having an acoustic multilayer film.
  • an acoustic multilayer film 82 is laminated on the second main surface 2 b of the piezoelectric layer 2 .
  • the acoustic multilayer film 82 has a laminated structure of low acoustic impedance layers 82a, 82c, 82e with relatively low acoustic impedance and high acoustic impedance layers 82b, 82d with relatively high acoustic impedance.
  • the thickness shear mode bulk wave can be confined in the piezoelectric layer 2 without using the cavity 9 in the elastic wave device 1 .
  • the elastic wave device 81 by setting d/p to 0.5 or less, it is possible to obtain resonance characteristics based on bulk waves in the thickness-shear mode.
  • the number of lamination of the low acoustic impedance layers 82a, 82c, 82e and the high acoustic impedance layers 82b, 82d is not particularly limited. At least one of the high acoustic impedance layers 82b, 82d should be arranged farther from the piezoelectric layer 2 than the low acoustic impedance layers 82a, 82c, 82e.
  • the low acoustic impedance layers 82a, 82c, 82e and the high acoustic impedance layers 82b, 82d can be made of appropriate materials as long as the acoustic impedance relationship is satisfied.
  • Examples of materials for the low acoustic impedance layers 82a, 82c, 82e include silicon oxide and silicon oxynitride.
  • Materials for the high acoustic impedance layers 82b and 82d include alumina, silicon nitride, and metals.
  • an acoustic multilayer film 82 shown in FIG. 47 may be provided between the support substrate and the piezoelectric layer.
  • low acoustic impedance layers and high acoustic impedance layers may be alternately laminated in the acoustic multilayer film 82 .
  • the acoustic multilayer film 82 may be an acoustic reflector in the elastic wave device.
  • d/p is preferably 0.5 or less, and 0.24 The following are more preferable. Thereby, even better resonance characteristics can be obtained. Furthermore, in the crossover regions of the elastic wave devices of the first to fourth embodiments and modifications using thickness shear mode bulk waves, MR ⁇ 1.75(d/p)+0. 075 is preferred. In this case, spurious can be suppressed more reliably.
  • the piezoelectric layer in the elastic wave devices of the first to fourth embodiments and modifications using thickness shear mode bulk waves is preferably a lithium niobate layer or a lithium tantalate layer.
  • the Euler angles ( ⁇ , ⁇ , ⁇ ) of lithium niobate or lithium tantalate constituting the piezoelectric layer are within the range of the above formula (1), formula (2), or formula (3). is preferred. In this case, the fractional bandwidth can be widened sufficiently.

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Abstract

不要波を抑制することができ、かつ挿入損失が大きくなることを抑制できる、弾性波装置を提供する。 本発明に係る弾性波装置10は、支持基板を含む支持部材と、支持部材上に設けられており、回転Yカット-ニオブ酸リチウム層である圧電層14と、圧電層14上に設けられており、1対のバスバー(第1,第2のバスバー26,27)と、複数の電極指(複数の第1,第2の電極指28,29)とを有するIDT電極11とを備える。支持部材に音響反射部が設けられている。音響反射部は、平面視において、IDT電極11の少なくとも一部と重なっている。圧電層14の厚みをd、隣り合う電極指同士の中心間距離をpとした場合、d/pが0.5以下である。IDT電極11の一方のバスバーに複数の電極指のうち一部の電極指が接続されており、他方のバスバーに複数の電極指のうち残りの電極指が接続されており、一方のバスバーに接続されている複数の電極指、及び他方のバスバーに接続されている複数の電極指が互いに間挿し合っている。隣り合う電極指同士が対向し合う方向から見たときに、隣り合う電極指同士が重なり合う領域が交叉領域Fである。交叉領域Fと1対のバスバーとの間に位置する領域が1対のギャップ領域(第1,第2のギャップ領域G1,G2)である。1対のギャップ領域のうち少なくとも一方の、少なくとも一部に、質量付加膜24が設けられている。

Description

弾性波装置及びフィルタ装置
 本発明は、弾性波装置及びフィルタ装置に関する。
 従来、弾性波装置は、携帯電話器のフィルタなどに広く用いられている。近年においては、下記の特許文献1に記載のような、厚み滑りモードのバルク波を用いた弾性波装置が提案されている。この弾性波装置においては、支持体上に圧電層が設けられている。圧電層上に、対となる電極が設けられている。対となる電極は圧電層上において互いに対向しており、かつ互いに異なる電位に接続される。上記電極間に交流電圧を印加することにより、厚み滑りモードのバルク波を励振させている。
米国特許第10491192号明細書
 特許文献1に記載のような、厚み滑りモードのバルク波を利用する弾性波装置において、圧電層に回転Yカット-ニオブ酸リチウムを用いる場合、共振周波数及び反共振周波数の間に不要波が生じることがある。この不要波を抑制する場合には、挿入損失が大きくなりがちである。そのため、不要波の抑制と、挿入損失が大きくなることの抑制との両立は困難である。
 本発明の目的は、不要波を抑制することができ、かつ挿入損失が大きくなることを抑制できる、弾性波装置及びフィルタ装置を提供することにある。
 本発明に係る弾性波装置は、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、回転Yカット-ニオブ酸リチウム層である圧電層と、前記圧電層上に設けられており、1対のバスバーと、複数の電極指とを有するIDT電極とを備え、前記支持部材に音響反射部が設けられており、前記音響反射部が、平面視において、前記IDT電極の少なくとも一部と重なっており、前記圧電層の厚みをd、隣り合う前記電極指同士の中心間距離をpとした場合、d/pが0.5以下であり、前記IDT電極の一方の前記バスバーに前記複数の電極指のうち一部の電極指が接続されており、他方の前記バスバーに前記複数の電極指のうち残りの電極指が接続されており、一方の前記バスバーに接続されている前記複数の電極指、及び他方の前記バスバーに接続されている前記複数の電極指が互いに間挿し合っており、隣り合う前記電極指同士が対向し合う方向から見たときに、前記隣り合う電極指同士が重なり合う領域が交叉領域であり、前記交叉領域と前記1対のバスバーとの間に位置する領域が1対のギャップ領域であり、前記1対のギャップ領域のうち少なくとも一方の、少なくとも一部に、質量付加膜が設けられている。
 本発明に係るフィルタ装置は、少なくとも1つの直列腕共振子と、少なくとも1つの並列腕共振子とを備え、前記直列腕共振子及び前記並列腕共振子が本発明に従い構成されている弾性波装置であり、少なくとも1つの前記並列腕共振子の前記質量付加膜の厚みが、少なくとも1つの前記直列腕共振子の前記質量付加膜の厚みよりも薄い。
 本発明によれば、不要波を抑制することができ、かつ挿入損失が大きくなることを抑制できる、弾性波装置及びフィルタ装置を提供することができる。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る弾性波装置の模式的平面図である。 図2は、図1中のI-I線に沿う模式的断面図である。 図3は、図1中のII-II線に沿う、第1のギャップ領域付近を示す模式的断面図である 図4は、本発明の第1の実施形態及び第1の比較例におけるアドミッタンス周波数特性を示す図である。 図5は、ギャップ領域の幅と、インピーダンス周波数特性との関係を示す図である。 図6は、ギャップ領域の幅と、アドミッタンス周波数特性との関係を示す図である。 図7は、ギャップ領域の幅が3μmであり、質量付加膜の厚みが10nm~30nmである場合における、質量付加膜の厚みと、アドミッタンス周波数特性との関係を示す図である。 図8は、ギャップ領域の幅が3μmであり、質量付加膜の厚みが40nm~75nmである場合における、質量付加膜の厚みと、アドミッタンス周波数特性との関係を示す図である。 図9は、ギャップ領域の幅が3μmであり、質量付加膜の厚みが100nm~150nmである場合における、質量付加膜の厚みと、アドミッタンス周波数特性との関係を示す図である。 図10は、ギャップ領域の幅が5μmであり、質量付加膜の厚みが20nm~50nmである場合における、質量付加膜の厚みと、アドミッタンス周波数特性との関係を示す図である。 図11は、ギャップ領域の幅が5μmであり、質量付加膜の厚みが75nm~150nmである場合における、質量付加膜の厚みと、アドミッタンス周波数特性との関係を示す図である。 図12は、ギャップ領域の幅が7μmであり、質量付加膜の厚みが30nm~50nmである場合における、質量付加膜の厚みと、アドミッタンス周波数特性との関係を示す図である。 図13は、ギャップ領域の幅が7μmであり、質量付加膜の厚みが75nm~150nmである場合における、質量付加膜の厚みと、アドミッタンス周波数特性との関係を示す図である。 図14は、不要波に起因するリップルが生じなくなくなるときの、ギャップ領域の幅と、質量付加膜の厚みの下限値との関係を示す図である。 図15は、ギャップ領域の幅が3μmであり、質量付加膜の厚みが10nm~150nmである場合における、質量付加膜の厚みと、4778MHzにおけるアドミッタンスとの関係を示す図である。 図16は、ギャップ領域の幅が5μmであり、質量付加膜の厚みが20nm~150nmである場合における、質量付加膜の厚みと、4778MHzにおけるアドミッタンスとの関係を示す図である。 図17は、ギャップ領域の幅が7μmであり、質量付加膜の厚みが30nm~150nmである場合における、質量付加膜の厚みと、4778MHzにおけるアドミッタンスとの関係を示す図である。 図18は、第1の比較例及び第2の比較例におけるインピーダンス周波数特性を示す図である。 図19は、第1の比較例及び第2の比較例におけるアドミッタンス周波数特性を示す図である。 図20は、本発明の第1の実施形態の変形例に係る弾性波装置の模式的平面図である。 図21は、図20中のII-II線に沿う、第1のギャップ領域付近を示す模式的断面図である 図22は、本発明の第2の実施形態に係る弾性波装置の模式的平面図である。 図23は、図22中のI-I線に沿う模式的断面図である。 図24は、図22中のII-II線に沿う、第1のギャップ領域付近を示す模式的断面図である。 図25は、本発明の第2の実施形態及び第3の比較例におけるアドミッタンス周波数特性を示す図である。 図26は、ギャップ領域の幅と、インピーダンス周波数特性との関係を示す図である。 図27は、ギャップ領域の幅と、アドミッタンス周波数特性との関係を示す図である。 図28は、第2の比較例及び第3の比較例におけるインピーダンス周波数特性を示す図である。 図29は、第2の比較例及び第3の比較例におけるアドミッタンス周波数特性を示す図である。 図30は、本発明の第3の実施形態に係る弾性波装置の模式的平面図である。 図31は、図30中のII-II線に沿う模式的断面図である。 図32は、本発明の第4の実施形態に係る弾性波装置の模式的平面図である。 図33は、図32中のII-II線に沿う模式的断面図である。 図34は、本発明の第5の実施形態に係るフィルタ装置の回路図である。 図35は、質量付加膜の厚みが互いに異なる直列腕共振子及び並列腕共振子における、アドミッタンス周波数特性を示す図である。 図36(a)は、厚み滑りモードのバルク波を利用する弾性波装置の外観を示す略図的斜視図であり、図36(b)は、圧電層上の電極構造を示す平面図である。 図37は、図36(a)中のA-A線に沿う部分の断面図である。 図38(a)は、弾性波装置の圧電膜を伝搬するラム波を説明するための模式的正面断面図であり、図38(b)は、弾性波装置における、圧電膜を伝搬する厚み滑りモードのバルク波を説明するための模式的正面断面図である。 図39は、厚み滑りモードのバルク波の振幅方向を示す図である。 図40は、厚み滑りモードのバルク波を利用する弾性波装置の共振特性を示す図である。 図41は、隣り合う電極の中心間距離をp、圧電層の厚みをdとした場合のd/pと共振子としての比帯域との関係を示す図である。 図42は、厚み滑りモードのバルク波を利用する弾性波装置の平面図である。 図43は、スプリアスが現れている参考例の弾性波装置の共振特性を示す図である。 図44は、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図である。 図45は、d/2pと、メタライゼーション比MRとの関係を示す図である。 図46は、d/pを限りなく0に近づけた場合のLiNbOのオイラー角(0°,θ,ψ)に対する比帯域のマップを示す図である。 図47は、音響多層膜を有する弾性波装置の正面断面図である。
 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平面図である。図2は、図1中のI-I線に沿う模式的断面図である。なお、図1においては、後述する保護膜を省略している。図1以外の模式的平面図においても同様である。
 図1に示すように、弾性波装置10は、圧電性基板12と、IDT電極11とを有する。図2に示すように、圧電性基板12は、支持部材13と、圧電層14とを有する。本実施形態では、支持部材13は、支持基板16と、絶縁層15とを含む。支持基板16上に絶縁層15が設けられている。絶縁層15上に圧電層14が設けられている。もっとも、支持部材13は支持基板16のみにより構成されていてもよい。
 圧電層14は第1の主面14a及び第2の主面14bを有する。第1の主面14a及び第2の主面14bは互いに対向している。第1の主面14a及び第2の主面14bのうち、第2の主面14bが支持部材13側に位置している。
 支持基板16の材料としては、例えば、シリコンなどの半導体や、酸化アルミニウムなどのセラミックスなどを用いることができる。絶縁層15の材料としては、酸化ケイ素または酸化タンタルなどの、適宜の誘電体を用いることができる。圧電層14は、例えば回転Yカット-LiNbO層などの、回転Yカット-ニオブ酸リチウム層である。
 図2に示すように、支持部材13には空洞部10aが設けられている。より具体的には、絶縁層15に凹部が設けられている。絶縁層15上に、凹部を塞ぐように、圧電層14が設けられている。これにより、空洞部10aが構成されている。もっとも、空洞部10aは、絶縁層15及び支持基板16にわたり設けられていてもよく、あるいは、支持基板16のみに設けられていてもよい。なお、空洞部10aは、支持部材13に設けられた貫通孔であってもよい。
 圧電層14の第1の主面14aには、IDT電極11が設けられている。平面視において、IDT電極11の少なくとも一部が、支持部材13の空洞部10aと重なっている。本明細書において平面視とは、図2における上方に相当する方向から見ることをいう。なお、図2においては、例えば、支持基板16及び圧電層14のうち、圧電層14側が上方である。
 図1に示すように、IDT電極11は、1対のバスバーと、複数の電極指とを有する。1対のバスバーは、具体的には、第1のバスバー26及び第2のバスバー27である。第1のバスバー26及び第2のバスバー27は互いに対向している。複数の電極指は、具体的には、複数の第1の電極指28及び複数の第2の電極指29である。複数の第1の電極指28の一端はそれぞれ、第1のバスバー26に接続されている。複数の第2の電極指29の一端はそれぞれ、第2のバスバー27に接続されている。複数の第1の電極指28及び複数の第2の電極指29は互いに間挿し合っている。IDT電極11は、単層の金属膜からなっていてもよく、あるいは、積層金属膜からなっていてもよい。
 以下においては、第1の電極指28及び第2の電極指29を、単に電極指と記載することがある。複数の電極指が延びる方向を電極指延伸方向とし、隣り合う電極指同士が互いに対向する方向を電極指対向方向としたときに、本実施形態においては、電極指延伸方向及び電極指対向方向は直交する。
 本実施形態の弾性波装置10は、厚み滑りモードのバルク波を利用可能に構成された弾性波共振子である。弾性波装置10においては、圧電層14の厚みをd、隣り合う電極指の中心間距離をpとした場合、d/pが0.5以下である。これにより、厚み滑りモードのバルク波が好適に励振される。
 ところで、図2に示す支持部材13の空洞部10aは、本発明における音響反射部である。音響反射部により、弾性波のエネルギーを圧電層14側に効果的に閉じ込めることができる。なお、音響反射部として、後述する音響多層膜が設けられていてもよい。
 図1に戻り、IDT電極11は交叉領域Fを有する。交叉領域Fは、電極指対向方向から見たときに、隣り合う電極指同士が重なり合う領域である。交叉領域Fは、中央領域Hと、1対のエッジ領域とを有する。1対のエッジ領域は、具体的には、第1のエッジ領域E1及び第2のエッジ領域E2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Hを挟むように配置されている。第1のエッジ領域E1は第1のバスバー26側に位置している。第2のエッジ領域E2は第2のバスバー27側に位置している。
 IDT電極11は1対のギャップ領域を有する。1対のギャップ領域は、交叉領域Fと1対のバスバーとの間に位置している。1対のギャップ領域は、具体的には、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26及び第1のエッジ領域E1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27及び第2のエッジ領域E2の間に位置している。
 図2に示すように、圧電層14の第1の主面14aに、IDT電極11を覆うように、保護膜23が設けられている。保護膜23は、平面視において、IDT電極11の全体と重なるように設けられている。保護膜23は、第1の主面14aにおける電極指間の部分や各ギャップ領域にも設けられている。本実施形態では、保護膜23は酸化ケイ素からなる。本明細書において、ある部材がある材料からなるとは、弾性波装置の電気的特性が大きく劣化しない程度の微量な不純物が含まれる場合を含む。なお、保護膜23の材料は上記に限定されず、例えば、窒化ケイ素のなどの誘電体を用いることもできる。もっとも、保護膜23は必ずしも設けられていなくともよい。
 図1に示すように、弾性波装置10は1対の質量付加膜24を有する。なお、質量付加膜24は、本発明における第1の質量付加膜である。第1のギャップ領域G1及び第2のギャップ領域G2にそれぞれ、1つの質量付加膜24が設けられている。
 図3は、図1中のII-II線に沿う、第1のギャップ領域付近を示す模式的断面図である。
 本実施形態では、保護膜23上に質量付加膜24が設けられている。もっとも、質量付加膜24は、圧電層14の第1の主面14aまたは電極指上に直接的に設けられていてもよい。質量付加膜24上に保護膜23が設けられていてもよい。各質量付加膜24は、各エッジ領域には設けられていない。
 質量付加膜24及び保護膜23は同じ材料により一体として構成されている。図3中の一点鎖線は、質量付加膜24及び保護膜23の境界を示している。本実施形態では、質量付加膜24及び保護膜23は酸化ケイ素からなる。なお、質量付加膜24及び保護膜23は、互いに異なる材料からなっていてもよい。
 図1に戻り、各質量付加膜24は帯状の形状を有する。各質量付加膜24は、各ギャップ領域の全体にわたり設けられている。もっとも、本発明の弾性波装置においては、質量付加膜は、1対のギャップ領域のうち少なくとも一方の、少なくとも一部に設けられていればよい。
 本実施形態の特徴は、圧電層14が回転Yカット-ニオブ酸リチウム層であり、d/pが0.5以下であり、かつ各質量付加膜24が各ギャップ領域に設けられていることにある。これにより、圧電層14として回転Yカット-ニオブ酸リチウム層を用いた、厚み滑りモードのバルク波を利用する弾性波装置10における特有の不要波を抑制することができる。加えて、挿入損失が大きくなることを抑制できる。この詳細を、本実施形態と、第1の比較例とを比較することにより、以下において示す。
 第1の比較例は、質量付加膜が設けられていない点において、第1の実施形態と異なる。第1の比較例の弾性波装置も、第1の実施形態の弾性波装置と同様に、厚み滑りモードのバルク波を利用する。第1の実施形態及び第1の比較例の弾性波装置のアドミッタンス周波数特性を比較した。なお、当該比較においては、第1の実施形態及び第1の比較例の圧電層は、157°回転Yカット-ニオブ酸リチウム層とした。
 図4は、第1の実施形態及び第1の比較例におけるアドミッタンス周波数特性を示す図である。なお、図4中の二点鎖線により囲まれた帯域におけるアドミッタンスが小さいほど、挿入損失が小さい。
 図4に示すように、第1の比較例においては、共振周波数及び反共振周波数の間において、リップルが生じている。このリップルは、ギャップ領域において生じる不要波に起因する。この不要波は、圧電層として回転Yカット-ニオブ酸リチウム層を用いた、厚み滑りモードのバルク波を利用する弾性波装置における特有の不要波である。これに対して、第1の実施形態では、第1の比較例において生じているリップルは抑制されている。このことから、第1の実施形態においては、上記の不要波を抑制できることがわかる。さらに、二点鎖線により囲まれた帯域において、第1の実施形態のアドミッタンスは、第1の比較例のアドミッタンスと同等である。よって、第1の実施形態においては、不要波の抑制と、挿入損失が大きくなることの抑制とを両立させることができる。
 他方、第1の比較例においては、不要波の抑制と、挿入損失が大きくなることの抑制とを両立させることができない。この詳細を以下において示す。
 ギャップ領域の幅が互いに異なる、複数の第1の比較例の弾性波装置を用意した。ギャップ領域の幅とは、ギャップ領域の電極指延伸方向に沿う寸法である。なお、各弾性波装置においては、第1のギャップ領域の幅と、第2のギャップ領域の幅とは同じである。用意した各弾性波装置のインピーダンス周波数特性及びアドミッタンス周波数特性を測定した。なお、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。ここで、IDT電極の波長により規定される波長をλとする。
 圧電層;材料…157°回転Yカット-LiNbO、厚み…0.36μm
 IDT電極;層構成…圧電層側からTi層/AlCu層/Ti層、各層の厚み…圧電層側から0.01μm/0.49μm/0.004μm、波長λ…8.4μm、デューティ比…0.21、ギャップ領域の幅…1μm、3μmまたは5μm
 保護膜;材料…SiO、厚み…0.108μm
 図5は、ギャップ領域の幅と、インピーダンス周波数特性との関係を示す図である。図6は、ギャップ領域の幅と、アドミッタンス周波数特性との関係を示す図である。
 図5及び図6に示すようにギャップ領域の幅が3μm以上である場合、共振周波数及び反共振周波数の間に、不要波に起因するリップルが生じている。一方で、ギャップ領域の幅が1μmである場合には、上記のようなリップルは生じていない。しかしながら、ギャップ領域の幅が1μmである場合には、図6中の二点鎖線により囲まれた帯域においてアドミッタンスが大きく、挿入損失が大きい。これらのように、第1の比較例においては、不要波の抑制と、挿入損失が大きくなることの抑制とを両立させることができない。
 これに対して、図1に示す第1の実施形態においては、1対の質量付加膜24が、各ギャップ領域に設けられている。それによって、ギャップ領域において生じる不要波を抑制することができる。そして、質量付加膜24が設けられていることによって、ギャップ領域の幅を広くした場合においても、不要波は抑制される。従って、不要波の抑制と、挿入損失が大きくなることの抑制とを両立させることができる。
 さらに、ギャップ領域の幅の広さに応じて、不要波を効果的に抑制できる質量付加膜の厚みを求めた。より具体的には、第1の実施形態の構成を有し、かつギャップ領域の幅、または質量付加膜の厚みが互いに異なる、複数の弾性波装置を用意した。用意した各弾性波装置のアドミッタンス周波数特性を測定した。測定に係る弾性波装置の設計パラメータは以下の通りである。
 圧電層;材料…157°回転Yカット-LiNbO、厚み…0.4μm
 IDT電極;層構成…圧電層側からTi層/AlCu層/Ti層、各層の厚み…圧電層側から0.01μm/0.49μm/0.004μm、波長λ…8.4μm、デューティ比…0.21、ギャップ領域の幅…3μm、5μmまたは7μm
 質量付加膜;材料…酸化ケイ素
 保護膜;材料…酸化ケイ素、厚み…0.108μm
 上記複数の弾性波装置においては、ギャップ領域の幅が3μmである場合、質量付加膜の厚みを、10nm、20nm、30nm、40nm、50nm、75nm、100nm、125nmまたは150nmとした。ギャップ領域の幅が5μmである場合、質量付加膜の厚みを、20nm、30nm、40nm、50nm、75nm、100nm、125nmまたは150nmとした。ギャップ領域の幅が7μmである場合、質量付加膜の厚みを、30nm、40nm、50nm、75nm、100nm、125nmまたは150nmとした。
 図7は、ギャップ領域の幅が3μmであり、質量付加膜の厚みが10nm~30nmである場合における、質量付加膜の厚みと、アドミッタンス周波数特性との関係を示す図である。図8は、ギャップ領域の幅が3μmであり、質量付加膜の厚みが40nm~75nmである場合における、質量付加膜の厚みと、アドミッタンス周波数特性との関係を示す図である。図9は、ギャップ領域の幅が3μmであり、質量付加膜の厚みが100nm~150nmである場合における、質量付加膜の厚みと、アドミッタンス周波数特性との関係を示す図である。
 図7に示すように、ギャップ領域の幅が3μmであり、質量付加膜の厚みが10nmである場合には、4400MHz付近において、不要波に起因するリップルが生じている。もっとも、該リップルは抑制されており、該リップルの強度は小さい。一方で、質量付加膜の厚みが20nmまたは30nmである場合には、該リップルは生じていない。図8及び図9に示すように、質量付加膜の厚みが40nm以上である場合にも、該リップルは生じていない。よって、ギャップ領域の幅が3μmである場合には、質量付加膜の厚みが20nm以上である場合において、不要波をより一層効果的に抑制することができる。
 図10は、ギャップ領域の幅が5μmであり、質量付加膜の厚みが20nm~50nmである場合における、質量付加膜の厚みと、アドミッタンス周波数特性との関係を示す図である。図11は、ギャップ領域の幅が5μmであり、質量付加膜の厚みが75nm~150nmである場合における、質量付加膜の厚みと、アドミッタンス周波数特性との関係を示す図である。
 図10に示すように、ギャップ領域の幅が5μmであり、質量付加膜の厚みが20nmである場合には、4400MHz付近において、不要波に起因するリップルが生じている。もっとも、該リップルは抑制されており、該リップルの強度は小さい。一方で、質量付加膜の厚みが30nm、40nmまたは50nmである場合には、該リップルはほぼ生じていない。図11に示すように、質量付加膜の厚みが75nm以上である場合にも、該リップルは生じていない。よって、ギャップ領域の幅が5μmである場合には、質量付加膜の厚みが30nm以上である場合において、不要波をより一層効果的に抑制することができる。
 図12は、ギャップ領域の幅が7μmであり、質量付加膜の厚みが30nm~50nmである場合における、質量付加膜の厚みと、アドミッタンス周波数特性との関係を示す図である。図13は、ギャップ領域の幅が7μmであり、質量付加膜の厚みが75nm~150nmである場合における、質量付加膜の厚みと、アドミッタンス周波数特性との関係を示す図である。
 図12に示すように、ギャップ領域の幅が7μmであり、質量付加膜の厚みが30nmである場合には、4400MHz付近において、不要波に起因するリップルが生じている。もっとも、該リップルは抑制されており、該リップルの強度は小さい。一方で、質量付加膜の厚みが40nmまたは50nmである場合には、該リップルは生じていない。図13に示すように、質量付加膜の厚みが75nm以上である場合にも、該リップルは生じていない。よって、ギャップ領域の幅が7μmである場合には、質量付加膜の厚みが40nm以上である場合において、不要波をより一層効果的に抑制することができる。
 上記の結果から、アドミッタンス周波数特性において、不要波に起因するリップルがほぼ生じなくなくなるときの、ギャップ領域の幅と、質量付加膜の厚みの下限値との関係を求めた。
 図14は、不要波に起因するリップルがほぼ生じなくなくなるときの、ギャップ領域の幅と、質量付加膜の厚みの下限値との関係を示す図である。
 図14に示すように、不要波に起因するリップルがほぼ生じなくなくなるときの、ギャップ領域の幅と、質量付加膜の厚みの下限値とは、比例の関係にあることがわかる。より具体的には、ギャップ領域の幅をx[μm]、質量付加膜の厚みをy[nm]としたときに、y=5x+5の関係のときに、上記リップルがほぼ生じなくなる。質量付加膜の厚みが、上記下限値よりも厚い場合にも、上記リップルは生じない。このことから、y≧5x+5であることが好ましい。それによって、不要波をより一層効果的に抑制することができる。
 さらに、図7~図13に示すアドミッタンス周波数特性を有する各弾性波装置において、挿入損失の大きさを評価した。具体的には、各弾性波装置における、4778MHzにおけるアドミッタンスを比較した。4778MHzにおけるアドミッタンスが小さいほど、挿入損失が小さい。
 図15は、ギャップ領域の幅が3μmであり、質量付加膜の厚みが10nm~150nmである場合における、質量付加膜の厚みと、4778MHzにおけるアドミッタンスとの関係を示す図である。図16は、ギャップ領域の幅が5μmであり、質量付加膜の厚みが20nm~150nmである場合における、質量付加膜の厚みと、4778MHzにおけるアドミッタンスとの関係を示す図である。図17は、ギャップ領域の幅が7μmであり、質量付加膜の厚みが30nm~150nmである場合における、質量付加膜の厚みと、4778MHzにおけるアドミッタンスとの関係を示す図である。
 図15に示すように、ギャップ領域の幅が3μmである場合、質量付加膜の厚みが75nm以下であるときに、アドミッタンスが小さくなっており、挿入損失が小さくなることがわかる。同様に、図16及び図17に示すように、ギャップ領域の幅が5μmまたは7μmである場合においても、質量付加膜の厚みが75nm以下であるときに、アドミッタンスが小さくなっており、挿入損失が小さくなることがわかる。
 加えて、質量付加膜の厚みを、図15中、図16中及び図17中の一点鎖線に示す厚み以上とすることにより、不要波をより一層効果的に抑制することができる。この質量付加膜の厚みとギャップ領域の幅との関係は、上述した式の通りである。以上より、ギャップ領域の幅をx[μm]、質量付加膜の厚みをy[nm]としたときに、質量付加膜の厚みyは、5x+5≦y≦75nmであることが好ましい。それによって、不要波をより一層効果的に抑制することができ、かつ挿入損失を小さくすることができる。
 上記のように、ギャップ領域において不要波が生じることは、圧電層として回転Yカット-ニオブ酸リチウム層が用いられた場合における特有の問題である。これを、第1の比較例及び第2の比較例を比較することによって、以下において示す。なお、第1の比較例においては、圧電層として回転Yカット-ニオブ酸リチウム層が用いられている。他方、第2の比較例においては、圧電層としてZカット-ニオブ酸リチウムが用いられている。第2の比較例においても、第1の比較例と同様に、質量付加膜は設けられていない。第2の比較例の弾性波装置も、厚み滑りモードのバルク波を利用する。
 第1の比較例及び第2の比較例の弾性波装置において、インピーダンス周波数特性及びアドミッタンス周波数特性を比較した。なお、当該比較に係る第1の比較例の弾性波装置の設計パラメータは、図5及び図6の周波数特性を有する弾性波装置のうち、ギャップ領域の幅が5μmである弾性波装置の設計パラメータと同じである。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。
 圧電層;材料…Zカット-LiNbO、厚み…0.37μm
 IDT電極;層構成…圧電層側からTi層/AlCu層/Ti層、各層の厚み…圧電層側から0.01μm/0.49μm/0.004μm、波長λ…8.4μm、デューティ比…0.21、ギャップ領域の幅…5μm
 保護膜;材料…SiO、厚み…0.133μm
 図18は、第1の比較例及び第2の比較例におけるインピーダンス周波数特性を示す図である。図19は、第1の比較例及び第2の比較例におけるアドミッタンス周波数特性を示す図である。
 図18及び図19に示すように、第1の比較例においては、共振周波数及び反共振周波数の間に大きなリップルが生じている。上記のように、このリップルは、ギャップ領域において生じる不要波に起因する。他方、第2の比較例においては、第1の比較例のような大きなリップルは生じていない。以上より、ギャップ領域において不要波が生じることは、圧電層として回転Yカット-ニオブ酸リチウム層が用いられた場合における特有の問題であることを確認できる。
 図1に戻り、第1の実施形態のように、第1のギャップ領域G1及び第2のギャップ領域G2の双方にそれぞれ、質量付加膜24が設けられていることが好ましい。これにより、第1のギャップ領域G1及び第2のギャップ領域G2の双方において、不要波が生じることを抑制できる。よって、アドミッタンス周波数特性などにおいて生じるリップルを、効果的に小さくすることができる。
 第1の実施形態では、質量付加膜24は、平面視において、複数の電極指と、電極指間の領域とに重なるように、連続的に設けられている。より具体的には、1対の質量付加膜24のうち一方の質量付加膜24は、第1のギャップ領域G1の全てにわたり設けられている。他方の質量付加膜24は、第2のギャップ領域G2の全てにわたり設けられている。
 なお、質量付加膜24が第1のギャップ領域G1に設けられている場合、質量付加膜24は、第1のギャップ領域G1の少なくとも一部に設けられていればよい。より具体的には、第1のギャップ領域G1の、電極指延伸方向における少なくとも一部に設けられていればよい。そして、第1のギャップ領域G1の、電極指対向方向における少なくとも一部に設けられていればよい。質量付加膜24が、第2のギャップ領域G2に設けられている場合においても同様である。
 質量付加膜24は、平面視において、少なくとも1本の電極指と重なっていればよい。もっとも、質量付加膜24が、平面視において複数の電極指と重なっていることが好ましく、全ての電極指と重なっていることがより好ましい。本実施形態のように、質量付加膜24が、ギャップ領域の、電極指対向方向における全てにわたり設けられていることがさらに好ましい。それによって、ギャップ領域において生じる不要波を、より確実に抑制することができる。
 質量付加膜24は、本実施形態のように、電極指上または圧電層14の第1の主面14aに、保護膜23を介して間接的に設けられていてもよい。あるいは、質量付加膜24は、電極指上または圧電層14の第1の主面14aに、直接的に設けられていてもよい。
 質量付加膜24が低音速膜であることが好ましい。低音速膜は相対的に低音速な膜である。より具体的には、低音速膜を伝搬するバルク波の音速は、圧電層14を伝搬するバルク波の音速よりも低い。質量付加膜24の材料として、酸化ケイ素、酸化タングステン、五酸化ニオブ、酸化タンタル及び酸化ハフニウムからなる群から選択された少なくとも1種の誘電体が用いられていることがより好ましい。この場合には、質量付加膜24を伝搬するバルク波の音速をより確実に低くすることができる。それによって、ギャップ領域において生じる不要波を、効果的に抑制することができる。
 上記のように、第1の実施形態では、第1のギャップ領域G1及び第2のギャップ領域G2に、質量付加膜24及び保護膜23の双方が設けられている。具体的には、質量付加膜24及び保護膜23が積層されている。そして、質量付加膜24及び保護膜23は、同じ材料により一体として構成されている。第1の実施形態においては、保護膜23の厚みは一様である。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における、保護膜23及び質量付加膜24の合計の厚みは、中央領域Hにおける保護膜23の厚みよりも厚い。
 保護膜23及び質量付加膜24の材料が同じである場合、保護膜23の厚みは、保護膜23の、中央領域Hにおいて電極指上に設けられた部分の厚みとする。質量付加膜24の厚みは、保護膜23及び質量付加膜24の合計の厚みから、保護膜23の厚みを引いたものとする。質量付加膜24の厚みは、5nm以上、100nm以下であることが好ましい。この場合には、ギャップ領域において生じる不要波を好適に抑制することができ、かつ質量付加膜24を形成し易い。
 第1のギャップ領域G1及び第2のギャップ領域G2の幅は、1μm以上、5μm以下であることが好ましい。この場合には、ギャップ領域において生じる不要波を好適に抑制することができ、かつIDT電極11を形成し易い。第1のギャップ領域及び第2のギャップ領域の幅は、3μm以上、5μm以下であることがより好ましい。この場合には、ギャップ領域において生じる不要波を好適に抑制することができ、挿入損失をより確実に小さくすることができ、かつIDT電極11を形成し易い。
 第1の実施形態においては、各ギャップ領域のみに質量付加膜24が設けられている。もっとも、これに限定されるものではない。例えば、図20及び図21に示す第1の実施形態の変形例においては、1対の質量付加膜24Aのうち一方の質量付加膜24Aは、第1のギャップ領域G1及び第1のバスバー26上にわたり設けられている。他方の質量付加膜24Aは、第2のギャップ領域G2及び第2のバスバー27上にわたり設けられている。
 本変形例では、各ギャップ領域と同様に、第1のバスバー26上及び第2のバスバー27上においても、保護膜23及び質量付加膜24Aの双方が設けられている。具体的には、保護膜23及び質量付加膜24Aが積層されている。よって、各ギャップ領域、第1のバスバー26上及び第2のバスバー27上における、保護膜23及び質量付加膜24Aの合計の厚みは、中央領域Hにおける保護膜23の厚みよりも厚い。本変形例においても、第1の実施形態と同様に、不要波を抑制することができ、かつ挿入損失が大きくなることを抑制できる。
 図22は、第2の実施形態に係る弾性波装置の模式的平面図である。図23は、図22中のI-I線に沿う模式的断面図である。図24は、図22中のII-II線に沿う、第1のギャップ領域付近を示す模式的断面図である。
 図22~図24に示すように、本実施形態は、IDT電極11及び圧電層14の間に誘電体膜32が設けられている点において、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は第1の実施形態の弾性波装置10と同様の構成を有する。
 誘電体膜32は、平面視において、IDT電極11の全体と重なるように設けられている。なお、誘電体膜32は、圧電層14の第1の主面14aにおける電極指間の部分や各ギャップ領域にも設けられている。もっとも、誘電体膜32は、少なくとも交叉領域Fに設けられていればよい。誘電体膜32は酸化ケイ素からなる。なお、誘電体膜32の材料は上記に限定されず、例えば、窒化ケイ素のなどの誘電体を用いることもできる。
 本実施形態では、誘電体膜32、質量付加膜24及び保護膜23は同じ材料からなる。なお、図23中の一点鎖線は、誘電体膜32及び保護膜23の境界を示している。図24中の各一点鎖線は、誘電体膜32及び保護膜23の境界、並びに保護膜23及び質量付加膜24境界を示している。
 図24に示すように、第1のギャップ領域G1に、質量付加膜24及び誘電体膜32の双方が設けられている。具体的には、誘電体膜32及び質量付加膜24が積層されている。本実施形態においては、誘電体膜32の厚みは一様である。よって、第1のギャップ領域G1における、誘電体膜32及び質量付加膜24の合計の厚みは、中央領域Hにおける誘電体膜32の厚みよりも厚い。
 なお、第1のギャップ領域G1には、第1の実施形態と同様に、保護膜23が設けられている。第1のギャップ領域G1においては、誘電体膜32、保護膜23及び質量付加膜24がこの順序で積層されている。第1のギャップ領域G1における誘電体膜32、保護膜23及び質量付加膜24の合計の厚みは、中央領域Hにおける誘電体膜32の厚みよりも厚く、中央領域Hにおける保護膜23の厚みよりも厚い。さらに、第1のギャップ領域G1における誘電体膜32、保護膜23及び質量付加膜24の合計の厚みは、中央領域Hにおける誘電体膜32及び保護膜23の合計の厚みよりも厚い。
 第2のギャップ領域G2においても、第1のギャップ領域G1と同様に、誘電体膜32、質量付加膜24及び保護膜23がこの順序で積層されている。第2のギャップ領域G2における、誘電体膜32、保護膜23及び質量付加膜24のそれぞれの厚みは、第1のギャップ領域G1における誘電体膜32、保護膜23及び質量付加膜24のそれぞれの厚みと同じである。
 本実施形態においては、誘電体膜32、保護膜23及び質量付加膜24は、同じ材料により一体として構成されている。このように、誘電体膜32の材料が、質量付加膜24または保護膜23の材料と同じである場合、誘電体膜32の厚みは、誘電体膜32の、中央領域Hにおいて圧電層14及びIDT電極11の間に設けられた部分における厚みとする。誘電体膜32の厚みを調整することにより、弾性波装置の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、第1のギャップ領域G1及び第2のギャップ領域G2に質量付加膜24が設けられている。よって、不要波を抑制することができ、かつ挿入損失が大きくなることを抑制できる。これを、本実施形態及び第3の比較例を比較することにより、以下において示す。
 第3の比較例は、質量付加膜が設けられていない点において、第2の実施形態と異なる。第3の比較例の弾性波装置も、第2の実施形態の弾性波装置と同様に、厚み滑りモードのバルク波を利用する。第2の実施形態及び第3の比較例の弾性波装置のアドミッタンス周波数特性を比較した。なお、当該比較においては、第2の実施形態及び第3の比較例の圧電層は、128°回転Yカット-ニオブ酸リチウム層とした。
 図25は、第2の実施形態及び第3の比較例におけるアドミッタンス周波数特性を示す図である。
 図25に示すように、第3の比較例においては、共振周波数及び反共振周波数の間において、リップルが生じている。このリップルは、ギャップ領域において生じる不要波に起因する。これに対して、第2の実施形態では、第3の比較例において生じているリップルは抑制されている。このことから、第2の実施形態においては、不要波を抑制できることがわかる。さらに、二点鎖線により囲まれた帯域において、第2の実施形態のアドミッタンスは、第3の比較例のアドミッタンスと同等以下である。よって、第2の実施形態においては、不要波の抑制と、挿入損失が大きくなることの抑制とを両立させることができる。
 他方、第3の比較例においては、不要波の抑制と、挿入損失が大きくなることの抑制とを両立させることができない。この詳細を以下において示す。
 ギャップ領域の幅が互いに異なる、複数の第3の比較例の弾性波装置を用意した。なお、各弾性波装置においては、第1のギャップ領域の幅と、第2のギャップ領域の幅とは同じである。用意した各弾性波装置のインピーダンス周波数特性及びアドミッタンス周波数特性を測定した。なお、第3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。
 圧電層;材料…128°回転Yカット-LiNbO、厚み…0.36μm
 誘電体膜32;材料…SiO、厚み…0.045μm
 IDT電極;層構成…圧電層側からTi層/AlCu層/Ti層、各層の厚み…圧電層側から0.01μm/0.49μm/0.004μm、波長λ…8.4μm、デューティ比…0.21、ギャップ領域の幅…1μm、3μmまたは5μm
 保護膜;材料…SiO、厚み…0.108μm
 図26は、ギャップ領域の幅と、インピーダンス周波数特性との関係を示す図である。図27は、ギャップ領域の幅と、アドミッタンス周波数特性との関係を示す図である。
 図26及び図27に示すようにギャップ領域の幅が3μm以上である場合、共振周波数及び反共振周波数の間に、不要波に起因するリップルが生じている。一方で、ギャップ領域の幅が1μmである場合には、上記のようなリップルは生じていない。しかしながら、ギャップ領域の幅が1μmである場合には、図27中の二点鎖線により囲まれた帯域においてアドミッタンスが大きく、挿入損失が大きい。これらのように、第3の比較例においては、不要波の抑制と、挿入損失が大きくなることの抑制とを両立させることができない。
 これに対して、図22に示す第2の実施形態においては、1対の質量付加膜24が、各ギャップ領域に設けられている。それによって、ギャップ領域において生じる不要波を抑制することができる。そして、質量付加膜24が設けられていることによって、ギャップ領域の幅を広くした場合においても、不要波は抑制される。従って、不要波の抑制と、挿入損失が大きくなることの抑制とを両立させることができる。
 上述したように、ギャップ領域において不要波が生じることは、圧電層として回転Yカット-ニオブ酸リチウム層が用いられた場合における特有の問題である。これは、誘電体膜32が設けられた構成においても同様である。これを、第2の比較例及び第3の比較例を比較することによって、以下において確認的に示す。なお、第3の比較例においては、圧電層として回転Yカット-ニオブ酸リチウム層が用いられている。一方で、第2の比較例においては、圧電層としてZカット-ニオブ酸リチウムが用いられている。第2の比較例は、上記において第1の比較例と比較した第2の比較例と同様の構成を有する。第2の比較例においては、質量付加膜及び誘電体膜32は設けられていない。他方、第3の比較例においては、質量付加膜が設けられておらず、誘電体膜32が設けられている。
 第2の比較例及び第3の比較例の弾性波装置において、インピーダンス周波数特性及びアドミッタンス周波数特性を比較した。なお、当該比較に係る第3の比較例の弾性波装置の設計パラメータは、図26及び図27の周波数特性を有する弾性波装置のうち、ギャップ領域の幅が5μmである弾性波装置の設計パラメータと同じである。当該比較に係る第2の比較例の弾性波装置における設計パラメータは、図18及び図19に示した周波数特性を有する第2の比較例の弾性波装置における設計パラメータと同じである。
 図28は、第2の比較例及び第3の比較例におけるインピーダンス周波数特性を示す図である。図29は、第2の比較例及び第3の比較例におけるアドミッタンス周波数特性を示す図である。
 図28及び図29に示すように、第3の比較例においては、共振周波数及び反共振周波数の間に大きなリップルが生じている。上記のように、このリップルは、ギャップ領域において生じる不要波に起因する。他方、第2の比較例においては、第3の比較例のような大きなリップルは生じていない。以上より、ギャップ領域において不要波が生じることは、圧電層として回転Yカット-ニオブ酸リチウム層が用いられた場合における特有の問題であることを確認できる。
 図30は、第3の実施形態に係る弾性波装置の模式的平面図である。図31は、図30中のII-II線に沿う模式的断面図である。
 図30及び図31に示すように、本実施形態は、1対の質量付加膜24Aが、IDT電極11及び圧電層14の間に設けられている点において第2の実施形態と異なる。図30に示すように、本実施形態は、1対の質量付加膜24Aのうち一方の質量付加膜24Aが、平面視において第1のバスバー26と重なっている点においても第2の実施形態と異なる。さらに、他方の質量付加膜24Aが、平面視において第2のバスバー27と重なっている点においても第2の実施形態と異なる。上記の点以外においては、本実施形態の弾性波装置は第2の実施形態の弾性波装置と同様の構成を有する。
 図31に示すように、第1のギャップ領域G1においては、圧電層14、誘電体膜32、質量付加膜24A及び保護膜23がこの順序において積層されている。あるいは、第1のギャップ領域G1における、電極指が設けられている部分においては、圧電層14、誘電体膜32、質量付加膜24A、電極指及び保護膜23がこの順序において積層されている。第2のギャップ領域G2においても同様である。そして、1対の質量付加膜24Aのうち一方の質量付加膜24Aは、図31に示すように、誘電体膜32及び第1のバスバー26の間に設けられている。他方の質量付加膜24Aは、誘電体膜32及び第2のバスバー27の間に設けられている。
 各ギャップ領域においてと同様に、圧電層14及び第1のバスバー26の間においても、誘電体膜32及び質量付加膜24Aが積層されている。よって、圧電層14及び第1のバスバー26の間における、誘電体膜32及び質量付加膜24Aの合計の厚みは、中央領域Hにおける誘電体膜32の厚みよりも厚い。圧電層14及び第2のバスバー27の間においても、誘電体膜32及び質量付加膜24Aが積層されている。よって、圧電層14及び第2のバスバー27の間における、誘電体膜32及び質量付加膜24Aの合計の厚みは、中央領域Hにおける誘電体膜32の厚みよりも厚い。
 本実施形態では、第1のギャップ領域G1及び第2のギャップ領域G2にそれぞれ、質量付加膜24Aが設けられている。よって、第2の実施形態と同様に、不要波を抑制することができ、かつ挿入損失が大きくなることを抑制できる。
 上記の第1~第3の実施形態においては、質量付加膜がエッジ領域に設けられていない例を示した。もっとも、質量付加膜は、エッジ領域に設けられていてもよい。この例を第4の実施形態において示す。なお、第4の実施形態においては、各ギャップ領域に設けられている質量付加膜を第1の質量付加膜とする。
 図32は、第4の実施形態に係る弾性波装置の模式的平面図である。図33は、図32中のII-II線に沿う模式的断面図である。
 図32に示すように、本実施形態においては、第1の実施形態と同様に第1のギャップ領域G1及び第2のギャップ領域G2にそれぞれ、第1の質量付加膜44Aが設けられている。本実施形態は、第1のエッジ領域E1及び第2のエッジ領域E2のそれぞれに、第2の質量付加膜44Bが設けられ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は第1の実施形態の弾性波装置10と同様の構成を有する。
 各第2の質量付加膜44Bは帯状の形状を有する。各第2の質量付加膜44Bは、各エッジ領域の全体にわたり設けられている。第2の質量付加膜44Bが設けられていることにより、各エッジ領域において、低音速領域が構成されている。低音速領域とは、中央領域Hにおける音速よりも、音速が低い領域である。電極指延伸方向において、IDT電極11の内側から外側にかけて、中央領域H及び低音速領域がこの順序において配置されている。それによって、ピストンモードが成立し、横モードを抑制することができる。
 上記のように、本実施形態においても、第1の実施形態と同様に、第1のギャップ領域G1及び第2のギャップ領域G2に第1の質量付加膜44Aが設けられている。よって、不要波を抑制することができ、かつ挿入損失が大きくなることを抑制できる。
 なお、本実施形態の弾性波装置は、弾性表面波ではなく、厚み滑りモードのバルク波を利用する。この場合には、各ギャップ領域に第1の質量付加膜44Aが設けられていても、ピストンモードを好適に成立させることができる。これにより、横モードの抑制、ギャップ領域において生じる不要波の抑制及び挿入損失が大きくなることの抑制の、いずれの効果をも得ることができる。
 第2の質量付加膜44Bは、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設けられていればよい。もっとも、第2の質量付加膜44Bは、第1のエッジ領域E1及び第2のエッジ領域E2の双方に設けられていることが好ましい。それによって、ピストンモードをより確実に成立させることができ、横モードをより確実に抑制することができる。
 第2の質量付加膜44Bは、平面視において、少なくとも1本の電極指と重なっていればよい。もっとも、第2の質量付加膜44Bは、平面視において複数の電極指と重なっていることが好ましく、全ての電極指と重なっていることがより好ましい。それによって、ピストンモードをより確実に成立させることができ、横モードをより確実に抑制することができる。
 第2の質量付加膜44Bは酸化ケイ素からなる。なお、第2の質量付加膜44Bの材料は上記に限定されず、例えば、酸化ケイ素、酸化タングステン、五酸化ニオブ、酸化タンタル及び酸化ハフニウムからなる群から選択された少なくとも1種の誘電体を用いることができる。
 図32においては、第1の質量付加膜44A及び第2の質量付加膜44Bを分けて示している。もっとも、図33に示すように、本実施形態では、第1の質量付加膜44A、第2の質量付加膜44B及び保護膜23は、同じ材料により一体として構成されている。なお、第1の質量付加膜44A、第2の質量付加膜44B及び保護膜23は、互いに異なる材料からなっていてもよい。
 図33に示すように、第1のエッジ領域E1に、第2の質量付加膜44B及び保護膜23の双方が設けられている。具体的には、第2の質量付加膜44B及び保護膜23が積層されている。第1の実施形態と同様に、保護膜23の厚みは一様である。よって、第1のエッジ領域E1における、保護膜23及び第2の質量付加膜44Bの合計の厚みは、中央領域Hにおける保護膜23の厚みよりも厚い。第2のエッジ領域E2においても、第2の質量付加膜44B及び保護膜23が積層されている。第2のエッジ領域E2における保護膜23及び第2の質量付加膜44Bの合計の厚みは、中央領域Hにおける保護膜23の厚みよりも厚い。
 なお、保護膜23及び第2の質量付加膜44Bの材料が同じである場合、第2の質量付加膜44Bの厚みは、保護膜23及び第2の質量付加膜44Bの合計の厚みから、保護膜23の厚みを引いたものとする。
 本実施形態においては、保護膜23上に第2の質量付加膜44Bが設けられている。もっとも、第2の質量付加膜44Bは、圧電層14の第1の主面14aまたは電極指上に直接的に設けられていてもよい。第2の質量付加膜44B上に保護膜23が設けられていてもよい。あるいは、第2の質量付加膜44Bは、圧電層14及びIDT電極11の間に設けられていてもよい。
 本発明に係る弾性波装置は、例えば、フィルタ装置に用いることができる。この例を、第5の実施形態により示す。
 図34は、第5の実施形態に係るフィルタ装置の回路図である。
 フィルタ装置50はラダー型フィルタである。フィルタ装置50は、第1の信号端子52及び第2の信号端子53と、複数の直列腕共振子及び複数の並列腕共振子を有する。本実施形態においては、全ての直列腕共振子及び全ての並列腕共振子が弾性波共振子である。そして、全ての直列腕共振子及び全ての並列腕共振子が本発明に係る弾性波装置である。もっとも、フィルタ装置50における少なくとも1つの直列腕共振子または少なくとも1つの並列腕共振子が、本発明に係る弾性波装置であればよい。
 第1の信号端子52及び第2の信号端子53は、例えば、電極パッドとして構成されていてもよく、あるいは、配線として構成されていてもよい。本実施形態においては、第1の信号端子52はアンテナ端子である。アンテナ端子はアンテナに接続される。
 フィルタ装置50の複数の直列腕共振子は、具体的には、直列腕共振子S1、直列腕共振子S2及び直列腕共振子S3である。複数の並列腕共振子は、具体的には、並列腕共振子P1及び並列腕共振子P2である。
 第1の信号端子52及び第2の信号端子53の間に、直列腕共振子S1、直列腕共振子S2及び直列腕共振子S3が互いに直列に接続されている。直列腕共振子S1及び直列腕共振子S2の間の接続点とグラウンド電位との間に、並列腕共振子P1が接続されている。直列腕共振子S2及び直列腕共振子S3の間の接続点とグラウンド電位との間に、並列腕共振子P2が接続されている。なお、フィルタ装置50の回路構成は上記に限定されない。フィルタ装置50は、少なくとも1つの直列腕共振子と、少なくとも1つの並列腕共振子とを有していればよい。
 フィルタ装置50は、本発明に係る弾性波装置である直列腕共振子及び並列腕共振子を有する。よって、第1の実施形態などと同様に、フィルタ装置50の直列腕共振子及び並列腕共振子において、不要波を抑制することができ、かつ挿入損失が大きくなることを抑制できる。
 フィルタ装置50においては、少なくとも1つの並列腕共振子の質量付加膜の厚みが、少なくとも1つの直列腕共振子の質量付加膜の厚みよりも薄いことが好ましい。全ての並列腕共振子における質量付加膜の厚みが、全ての直列腕共振子における質量付加膜の厚みよりも薄いことがより好ましい。それによって、フィルタ装置50全体として、不要波を効果的に抑制することができ、かつ挿入損失が大きくなることを効果的に抑制することができる。
 より詳細には、上記構成とした場合、直列腕共振子における質量付加膜の厚みが厚いため、直列腕共振子におけるフィルタ特性に対する影響が大きい帯域において、不要波を抑制することができる。他方、同帯域は、並列腕共振子のフィルタ特性に対する影響は小さい。そのため、並列腕共振子においては、同帯域において不要波が生じていても構わない。よって、並列腕共振子においては、質量付加膜の厚みを薄くすることにより、並列腕共振子におけるフィルタ特性に対する影響が大きい帯域において、挿入損失を小さくすることができる。この効果の詳細を、以下においてより具体的に示す。
 直列腕共振子として用いられる弾性波装置と、並列腕共振子として用いられる弾性波装置とのアドミッタンス周波数特性を測定した。直列腕共振子の設計パラメータは以下の通りである。
 圧電層;材料…128°回転Yカット-LiNbO、厚み…0.36μm
 誘電体膜32;材料…SiO、厚み…0.045μm
 IDT電極;層構成…圧電層側からTi層/AlCu層/Ti層、各層の厚み…圧電層側から0.01μm/0.49μm/0.004μm、波長λ…8.4μm、デューティ比…0.21、ギャップ領域の幅…5μm
 保護膜;材料…SiO、厚み…0.108μm
 質量付加膜;厚み…0.055μm
 並列腕共振子の設計パラメータは、質量付加膜の厚みを0.015μmとした以外においては、直列腕共振子の設計パラメータと同様とした。
 図35は、質量付加膜の厚みが互いに異なる直列腕共振子及び並列腕共振子における、アドミッタンス周波数特性を示す図である。
 図35中の矢印L1により示される帯域は、フィルタ特性に対して、直列腕共振子の影響が大きい帯域である。矢印L1により示される帯域では、直列腕共振子における不要波が抑制されていることがわかる。これは、直列腕共振子の質量付加膜の厚みが厚いことによる。
 一方で、図35中の矢印L2により示される帯域は、フィルタ特性に対して、並列腕共振子の影響が大きい帯域である。矢印L2により示される帯域では、並列腕共振子のアドミッタンスが小さく、挿入損失が小さいことがわかる。これは、並列腕共振子の質量付加膜の厚みが薄いことによる。
 以下において、厚み滑りモードの詳細を説明する。なお、後述するIDT電極における「電極」は、本発明における電極指に相当する。以下の例における支持部材は、本発明における支持基板に相当する。
 図36(a)は、厚み滑りモードのバルク波を利用する弾性波装置の外観を示す略図的斜視図であり、図36(b)は、圧電層上の電極構造を示す平面図であり、図37は、図36(a)中のA-A線に沿う部分の断面図である。
 弾性波装置1は、LiNbOからなる圧電層2を有する。圧電層2は、LiTaOからなるものであってもよい。LiNbOやLiTaOのカット角は、Zカットであるが、回転YカットやXカットであってもよい。圧電層2の厚みは、特に限定されないが、厚み滑りモードを効果的に励振するには、40nm以上、1000nm以下であることが好ましく、50nm以上、1000nm以下であることがより好ましい。圧電層2は、対向し合う第1,第2の主面2a,2bを有する。第1の主面2a上に、電極3及び電極4が設けられている。ここで電極3が「第1電極」の一例であり、電極4が「第2電極」の一例である。図36(a)及び図36(b)では、複数の電極3が、第1のバスバー5に接続されている複数の第1の電極指である。複数の電極4は、第2のバスバー6に接続されている複数の第2の電極指である。複数の電極3及び複数の電極4は、互いに間挿し合っている。電極3及び電極4は、矩形形状を有し、長さ方向を有する。この長さ方向と直交する方向において、電極3と、隣りの電極4とが対向している。電極3,4の長さ方向、及び、電極3,4の長さ方向と直交する方向はいずれも、圧電層2の厚み方向に交叉する方向である。このため、電極3と、隣りの電極4とは、圧電層2の厚み方向に交叉する方向において対向しているともいえる。また、電極3,4の長さ方向が図36(a)及び図36(b)に示す電極3,4の長さ方向に直交する方向と入れ替わってもよい。すなわち、図36(a)及び図36(b)において、第1のバスバー5及び第2のバスバー6が延びている方向に電極3,4を延ばしてもよい。その場合、第1のバスバー5及び第2のバスバー6は、図36(a)及び図36(b)において電極3,4が延びている方向に延びることとなる。そして、一方電位に接続される電極3と、他方電位に接続される電極4とが隣り合う1対の構造が、上記電極3,4の長さ方向と直交する方向に、複数対設けられている。ここで電極3と電極4とが隣り合うとは、電極3と電極4とが直接接触するように配置されている場合ではなく、電極3と電極4とが間隔を介して配置されている場合を指す。また、電極3と電極4とが隣り合う場合、電極3と電極4との間には、他の電極3,4を含む、ホット電極やグラウンド電極に接続される電極は配置されない。この対数は、整数対である必要はなく、1.5対や2.5対などであってもよい。電極3,4間の中心間距離すなわちピッチは、1μm以上、10μm以下の範囲が好ましい。また、電極3,4の幅、すなわち電極3,4の対向方向の寸法は、50nm以上、1000nm以下の範囲であることが好ましく、150nm以上、1000nm以下の範囲であることがより好ましい。なお、電極3,4間の中心間距離とは、電極3の長さ方向と直交する方向における電極3の寸法(幅寸法)の中心と、電極4の長さ方向と直交する方向における電極4の寸法(幅寸法)の中心とを結んだ距離となる。
 また、弾性波装置1では、Zカットの圧電層を用いているため、電極3,4の長さ方向と直交する方向は、圧電層2の分極方向に直交する方向となる。圧電層2として他のカット角の圧電体を用いた場合には、この限りでない。ここにおいて、「直交」とは、厳密に直交する場合のみに限定されず、略直交(電極3,4の長さ方向と直交する方向と分極方向とのなす角度が例えば90°±10°の範囲内)でもよい。
 圧電層2の第2の主面2b側には、絶縁層7を介して支持部材8が積層されている。絶縁層7及び支持部材8は、枠状の形状を有し、図37に示すように、貫通孔7a,8aを有する。それによって、空洞部9が形成されている。空洞部9は、圧電層2の励振領域Cの振動を妨げないために設けられている。従って、上記支持部材8は、少なくとも1対の電極3,4が設けられている部分と重ならない位置において、第2の主面2bに絶縁層7を介して積層されている。なお、絶縁層7は設けられずともよい。従って、支持部材8は、圧電層2の第2の主面2bに直接または間接に積層され得る。
 絶縁層7は、酸化ケイ素からなる。もっとも、酸化ケイ素の他、酸窒化ケイ素、アルミナなどの適宜の絶縁性材料を用いることができる。支持部材8は、Siからなる。Siの圧電層2側の面における面方位は(100)や(110)であってもよく、(111)であってもよい。支持部材8を構成するSiは、抵抗率4kΩcm以上の高抵抗であることが望ましい。もっとも、支持部材8についても適宜の絶縁性材料や半導体材料を用いて構成することができる。
 支持部材8の材料としては、例えば、酸化アルミニウム、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、水晶などの圧電体、アルミナ、マグネシア、サファイア、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、炭化ケイ素、ジルコニア、コージライト、ムライト、ステアタイト、フォルステライトなどの各種セラミック、ダイヤモンド、ガラスなどの誘電体、窒化ガリウムなどの半導体などを用いることができる。
 上記複数の電極3,4及び第1,第2のバスバー5,6は、Al、AlCu合金などの適宜の金属もしくは合金からなる。本実施形態では、電極3,4及び第1,第2のバスバー5,6は、Ti膜上にAl膜を積層した構造を有する。なお、Ti膜以外の密着層を用いてもよい。
 駆動に際しては、複数の電極3と、複数の電極4との間に交流電圧を印加する。より具体的には、第1のバスバー5と第2のバスバー6との間に交流電圧を印加する。それによって、圧電層2において励振される厚み滑りモードのバルク波を利用した、共振特性を得ることが可能とされている。また、弾性波装置1では、圧電層2の厚みをd、複数対の電極3,4のうちいずれかの隣り合う電極3,4の中心間距離をpとした場合、d/pは0.5以下とされている。そのため、上記厚み滑りモードのバルク波が効果的に励振され、良好な共振特性を得ることができる。より好ましくは、d/pは0.24以下であり、その場合には、より一層良好な共振特性を得ることができる。
 弾性波装置1では、上記構成を備えるため、小型化を図ろうとして、電極3,4の対数を小さくしたとしても、Q値の低下が生じ難い。これは、両側の反射器における電極指の本数を少なくしても、伝搬ロスが少ないためである。また、上記電極指の本数を少なくできるのは、厚み滑りモードのバルク波を利用していることによる。弾性波装置で利用したラム波と、上記厚み滑りモードのバルク波の相違を、図38(a)及び図38(b)を参照して説明する。
 図38(a)は、日本公開特許公報 特開2012-257019号公報に記載のような弾性波装置の圧電膜を伝搬するラム波を説明するための模式的正面断面図である。ここでは、圧電膜201中を矢印で示すように波が伝搬する。ここで、圧電膜201では、第1の主面201aと、第2の主面201bとが対向しており、第1の主面201aと第2の主面201bとを結ぶ厚み方向がZ方向である。X方向は、IDT電極の電極指が並んでいる方向である。図38(a)に示すように、ラム波では、波が図示のように、X方向に伝搬していく。板波であるため、圧電膜201が全体として振動するものの、波はX方向に伝搬するため、両側に反射器を配置して、共振特性を得ている。そのため、波の伝搬ロスが生じ、小型化を図った場合、すなわち電極指の対数を少なくした場合、Q値が低下する。
 これに対して、図38(b)に示すように、弾性波装置1では、振動変位は厚み滑り方向であるから、波は、圧電層2の第1の主面2aと第2の主面2bとを結ぶ方向、すなわちZ方向にほぼ伝搬し、共振する。すなわち、波のX方向成分がZ方向成分に比べて著しく小さい。そして、このZ方向の波の伝搬により共振特性が得られるため、反射器の電極指の本数を少なくしても、伝搬損失は生じ難い。さらに、小型化を進めようとして、電極3,4からなる電極対の対数を減らしたとしても、Q値の低下が生じ難い。
 なお、厚み滑りモードのバルク波の振幅方向は、図39に示すように、圧電層2の励振領域Cに含まれる第1領域451と、励振領域Cに含まれる第2領域452とで逆になる。図39では、電極3と電極4との間に、電極4が電極3よりも高電位となる電圧が印加された場合のバルク波を模式的に示してある。第1領域451は、励振領域Cのうち、圧電層2の厚み方向に直交し圧電層2を2分する仮想平面VP1と、第1の主面2aとの間の領域である。第2領域452は、励振領域Cのうち、仮想平面VP1と、第2の主面2bとの間の領域である。
 上記のように、弾性波装置1では、電極3と電極4とからなる少なくとも1対の電極が配置されているが、X方向に波を伝搬させるものではないため、この電極3,4からなる電極対の対数は複数対ある必要はない。すなわち、少なくとも1対の電極が設けられてさえおればよい。
 例えば、上記電極3がホット電位に接続される電極であり、電極4がグラウンド電位に接続される電極である。もっとも、電極3がグラウンド電位に、電極4がホット電位に接続されてもよい。本実施形態では、少なくとも1対の電極は、上記のように、ホット電位に接続される電極またはグラウンド電位に接続される電極であり、浮き電極は設けられていない。
 図40は、図37に示す弾性波装置の共振特性を示す図である。なお、この共振特性を得た弾性波装置1の設計パラメータは以下の通りである。
 圧電層2:オイラー角(0°,0°,90°)のLiNbO、厚み=400nm。
 電極3と電極4の長さ方向と直交する方向に視たときに、電極3と電極4とが重なっている領域、すなわち励振領域Cの長さ=40μm、電極3,4からなる電極の対数=21対、電極間中心距離=3μm、電極3,4の幅=500nm、d/p=0.133。
 絶縁層7:1μmの厚みの酸化ケイ素膜。
 支持部材8:Si。
 なお、励振領域Cの長さとは、励振領域Cの電極3,4の長さ方向に沿う寸法である。
 本実施形態では、電極3,4からなる電極対の電極間距離は、複数対において全て等しくした。すなわち、電極3と電極4とを等ピッチで配置した。
 図40から明らかなように、反射器を有しないにも関わらず、比帯域が12.5%である良好な共振特性が得られている。
 ところで、上記圧電層2の厚みをd、電極3と電極4との電極の中心間距離をpとした場合、前述したように、本実施形態では、d/pは0.5以下、より好ましくは0.24以下である。これを、図41を参照して説明する。
 図40に示した共振特性を得た弾性波装置と同様に、但しd/pを変化させ、複数の弾性波装置を得た。図41は、このd/pと、弾性波装置の共振子としての比帯域との関係を示す図である。
 図41から明らかなように、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/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/pが0.24以下の場合には、比帯域を7%以上と高めることができる。加えて、d/pをこの範囲内で調整すれば、より一層比帯域の広い共振子を得ることができ、より一層高い結合係数を有する共振子を実現することができる。従って、d/pを0.5以下とすることにより、上記厚み滑りモードのバルク波を利用した、高い結合係数を有する共振子を構成し得ることがわかる。
 図42は、厚み滑りモードのバルク波を利用する弾性波装置の平面図である。弾性波装置80では、圧電層2の第1の主面2a上において、電極3と電極4とを有する1対の電極が設けられている。なお、図42中のKが交叉幅となる。前述したように、本発明の弾性波装置では、電極の対数は1対であってもよい。この場合においても、上記d/pが0.5以下であれば、厚み滑りモードのバルク波を効果的に励振することができる。
 弾性波装置1では、好ましくは、複数の電極3,4において、いずれかの隣り合う電極3,4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3,4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43及び図44を参照して説明する。図43は、上記弾性波装置1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LiNbO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36(b)を参照して説明する。図36(b)の電極構造において、1対の電極3,4に着目した場合、この1対の電極3,4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3と電極4とを、電極3,4の長さ方向と直交する方向すなわち対向方向に見たときに電極3における電極4と重なり合っている領域、電極4における電極3と重なり合っている領域、及び、電極3と電極4との間の領域における電極3と電極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3,4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、複数対の電極が設けられている場合、励振領域の面積の合計に対する全励振領域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44は本実施形態に従って、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図である。なお、比帯域については、圧電層の膜厚や電極の寸法を種々変更し、調整した。また、図44は、ZカットのLiNbOからなる圧電層を用いた場合の結果であるが、他のカット角の圧電層を用いた場合においても、同様の傾向となる。
 図44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44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43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3,4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45は、d/2pと、メタライゼーション比MRと、比帯域との関係を示す図である。上記弾性波装置において、d/2pと、MRが異なる様々な弾性波装置を構成し、比帯域を測定した。図45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45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46は、d/pを限りなく0に近づけた場合のLiNbOのオイラー角(0°,θ,ψ)に対する比帯域のマップを示す図である。図46のハッチングを付して示した部分が、少なくとも5%以上の比帯域が得られる領域であり、当該領域の範囲を近似すると、下記の式(1)、式(2)及び式(3)で表される範囲となる。
 (0°±10°,0°~20°,任意のψ)  …式(1)
 (0°±10°,20°~80°,0°~60°(1-(θ-50)/900)1/2) または (0°±10°,20°~80°,[180°-60°(1-(θ-50)/900)1/2]~180°)  …式(2)
 (0°±10°,[180°-30°(1-(ψ-90)/8100)1/2]~180°,任意のψ)  …式(3)
 従って、上記式(1)、式(2)または式(3)のオイラー角範囲の場合、比帯域を十分に広くすることができ、好ましい。圧電層2がタンタル酸リチウム層である場合も同様である。
 図47は、音響多層膜を有する弾性波装置の正面断面図である。
 弾性波装置81では、圧電層2の第2の主面2bに音響多層膜82が積層されている。音響多層膜82は、音響インピーダンスが相対的に低い低音響インピーダンス層82a,82c,82eと、音響インピーダンスが相対的に高い高音響インピーダンス層82b,82dとの積層構造を有する。音響多層膜82を用いた場合、弾性波装置1における空洞部9を用いずとも、厚み滑りモードのバルク波を圧電層2内に閉じ込めることができる。弾性波装置81においても、上記d/pを0.5以下とすることにより、厚み滑りモードのバルク波に基づく共振特性を得ることができる。なお、音響多層膜82においては、その低音響インピーダンス層82a,82c,82e及び高音響インピーダンス層82b,82dの積層数は特に限定されない。低音響インピーダンス層82a,82c,82eよりも、少なくとも1層の高音響インピーダンス層82b,82dが圧電層2から遠い側に配置されておりさえすればよい。
 上記低音響インピーダンス層82a,82c,82e及び高音響インピーダンス層82b,82dは、上記音響インピーダンスの関係を満たす限り、適宜の材料で構成することができる。例えば、低音響インピーダンス層82a,82c,82eの材料としては、酸化ケイ素または酸窒化ケイ素などを挙げることができる。また、高音響インピーダンス層82b,82dの材料としては、アルミナ、窒化ケイ素または金属などを挙げることができる。
 第1~第4の実施形態及び各変形例の弾性波装置においては、例えば、支持基板及び圧電層の間に、図47に示す音響多層膜82が設けられていてもよい。この場合、音響多層膜82において、低音響インピーダンス層と高音響インピーダンス層とが交互に積層されていればよい。音響多層膜82が、弾性波装置における音響反射部であってもよい。
 厚み滑りモードのバルク波を利用する第1~第4の実施形態及び各変形例の弾性波装置においては、上記のように、d/pが0.5以下であることが好ましく、0.24以下であることがより好ましい。それによって、より一層良好な共振特性を得ることができる。さらに、厚み滑りモードのバルク波を利用する第1~第4の実施形態及び各変形例の弾性波装置における交叉領域においては、上記のように、MR≦1.75(d/p)+0.075を満たすことが好ましい。この場合には、スプリアスをより確実に抑制することができる。
 厚み滑りモードのバルク波を利用する第1~第4の実施形態及び各変形例の弾性波装置における圧電層は、ニオブ酸リチウム層またはタンタル酸リチウム層であることが好ましい。そして、該圧電層を構成しているニオブ酸リチウムまたはタンタル酸リチウムのオイラー角(φ,θ,ψ)が、上記の式(1)、式(2)または式(3)の範囲にあることが好ましい。この場合、比帯域を十分に広くすることができる。
1…弾性波装置
2…圧電層
2a,2b…第1,第2の主面
3,4…電極
5,6…第1,第2のバスバー
7…絶縁層
7a…貫通孔
8…支持部材
8a…貫通孔
9…空洞部
10…弾性波装置
10a…空洞部
11…IDT電極
12…圧電性基板
13…支持部材
14…圧電層
14a,14b…第1,第2の主面
15…絶縁層
16…支持基板
23…保護膜
24,24A…質量付加膜
26,27…第1,第2のバスバー
28,29…第1,第2の電極指
32…誘電体膜
44A,44B…第1,第2の質量付加膜
50…フィルタ装置
52,53…第1,第2の信号端子
80,81…弾性波装置
82…音響多層膜
82a,82c,82e…低音響インピーダンス層
82b,82d…高音響インピーダンス層
201…圧電膜
201a,201b…第1,第2の主面
451,452…第1,第2領域
C…励振領域
E1,E2…第1,第2のエッジ領域
F…交叉領域
G1,G2…第1,第2のギャップ領域
H…中央領域
P1,P2…並列腕共振子
S1~S3…直列腕共振子
VP1…仮想平面

Claims (22)

  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、回転Yカット-ニオブ酸リチウム層である圧電層と、
     前記圧電層上に設けられており、1対のバスバーと、複数の電極指と、を有するIDT電極と、
    を備え、
     前記支持部材に音響反射部が設けられており、前記音響反射部が、平面視において、前記IDT電極の少なくとも一部と重なっており、
     前記圧電層の厚みをd、隣り合う前記電極指同士の中心間距離をpとした場合、d/pが0.5以下であり、
     前記IDT電極の一方の前記バスバーに前記複数の電極指のうち一部の電極指が接続されており、他方の前記バスバーに前記複数の電極指のうち残りの電極指が接続されており、一方の前記バスバーに接続されている前記複数の電極指、及び他方の前記バスバーに接続されている前記複数の電極指が互いに間挿し合っており、
     隣り合う前記電極指同士が対向し合う方向から見たときに、前記隣り合う電極指同士が重なり合う領域が交叉領域であり、前記交叉領域と前記1対のバスバーとの間に位置する領域が1対のギャップ領域であり、
     前記1対のギャップ領域のうち少なくとも一方の、少なくとも一部に、質量付加膜が設けられている、弾性波装置。
  2.  前記1対のギャップ領域の双方にそれぞれ、前記質量付加膜が設けられている、請求項1に記載の弾性波装置。
  3.  前記質量付加膜が低音速膜であり、前記低音速膜を伝搬するバルク波の音速が、前記圧電層を伝搬するバルク波の音速よりも低い、請求項1または2に記載の弾性波装置。
  4.  前記質量付加膜に、酸化ケイ素、酸化タングステン、五酸化ニオブ、酸化タンタル及び酸化ハフニウムからなる群から選択された少なくとも1種の誘電体が用いられている、請求項1~3のいずれか1項に記載の弾性波装置。
  5.  前記質量付加膜が、平面視において、前記複数の電極指と、前記電極指間の領域とに重なるように、連続的に設けられている、請求項1~4のいずれか1項に記載の弾性波装置。
  6.  前記質量付加膜が、前記IDT電極及び前記圧電層の間に設けられている、請求項1~4のいずれか1項に記載の弾性波装置。
  7.  前記IDT電極及び前記圧電層の間に設けられている誘電体膜をさらに備える、請求項1~6のいずれか1項に記載の弾性波装置。
  8.  前記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、中央領域と、前記中央領域を前記電極指延伸方向において挟むように配置された1対のエッジ領域と、を有し、
     前記ギャップ領域に、前記誘電体膜及び前記質量付加膜の双方が設けられており、前記ギャップ領域における前記誘電体膜及び前記質量付加膜の合計の厚みが、前記中央領域における前記誘電体膜の厚みよりも厚い、請求項7に記載の弾性波装置。
  9.  前記質量付加膜が前記誘電体膜と同じ材料からなる、請求項7または8に記載の弾性波装置。
  10.  前記圧電層上に、前記IDT電極を覆うように設けられている保護膜をさらに備える、請求項1~9のいずれか1項に記載の弾性波装置。
  11.  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、中央領域と、前記中央領域を前記電極指延伸方向において挟むように配置された1対のエッジ領域と、を有し、
     前記ギャップ領域に、前記保護膜及び前記質量付加膜の双方が設けられており、前記ギャップ領域における前記保護膜及び前記質量付加膜の合計の厚みが、前記中央領域における前記保護膜の厚みよりも厚い、請求項10に記載の弾性波装置。
  12.  前記質量付加膜が前記保護膜と同じ材料からなる、請求項10または11に記載の弾性波装置。
  13.  前記質量付加膜の厚みが、5nm以上、100nm以下である、請求項1~12のいずれか1項に記載の弾性波装置。
  14.  前記質量付加膜が第1の質量付加膜であり、
     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、中央領域と、前記中央領域を前記電極指延伸方向において挟むように配置された1対のエッジ領域と、を有し、
     前記1対のエッジ領域のうち少なくとも一方に第2の質量付加膜が設けられている、請求項1~13のいずれか1項に記載の弾性波装置。
  15.  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、前記ギャップ領域の前記電極指延伸方向に沿う寸法が、1μm以上、5μm以下である、請求項1~14のいずれか1項に記載の弾性波装置。
  16.  前記複数の電極指が延びる方向を電極指延伸方向とし、前記ギャップ領域の前記電極指延伸方向に沿う寸法をx[μm]、前記質量付加膜の厚みをy[nm]としたときに、前記質量付加膜の厚みyが、y≧5x+5である、請求項1~15のいずれか1項に記載の弾性波装置。
  17.  前記質量付加膜の厚みyが、5x+5≦y≦75nmである、請求項16に記載の弾性波装置。
  18.  前記音響反射部が、前記支持部材に設けられた空洞部である、請求項1~17のいずれか1項に記載の弾性波装置。
  19.  d/pが0.24以下である、請求項1~18のいずれか1項に記載の弾性波装置。
  20.  前記交叉領域に対する、前記複数の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1~19のいずれか1項に記載の弾性波装置。
  21.  前記圧電層としての前記回転Yカット-ニオブ酸リチウム層のオイラー角(φ,θ,ψ)が、以下の式(1)、式(2)または式(3)の範囲にある、請求項1~20のいずれか1項に記載の弾性波装置。
    …(0°±10°,0°~20°,任意のψ)  …式(1)
    …(0°±10°,20°~80°,0°~60°(1-(θ-50)/900)1/2)…または…(0°±10°,20°~80°,[180°-60°(1-(θ-50)/900)1/2]~180°)  …式(2)
    …(0°±10°,[180°-30°(1-(ψ-90)/8100)1/2]~180°,任意のψ)  …式(3)
  22.  少なくとも1つの直列腕共振子と、
     少なくとも1つの並列腕共振子と、
    を備え、
     前記直列腕共振子及び前記並列腕共振子が請求項1~21のいずれか1項に記載の弾性波装置であり、
     少なくとも1つの前記並列腕共振子の前記質量付加膜の厚みが、少なくとも1つの前記直列腕共振子の前記質量付加膜の厚みよりも薄い、フィルタ装置。
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