WO2023003006A1 - 弾性波装置 - Google Patents

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WO2023003006A1
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翔 永友
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株式会社村田製作所
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    • H03H9/175Acoustic mirrors

Definitions

  • the present invention relates to elastic wave devices.
  • Patent Literature 1 discloses an example of an elastic wave device.
  • an IDT electrode Interdigital Transducer
  • High density metals such as molybdenum or tungsten have been cited as materials for IDT electrodes. It is described that when molybdenum is used for the IDT electrode, the film thickness of the IDT electrode is set to 0.0375 ⁇ or more in order to increase the electromechanical coupling coefficient.
  • An object of the present invention is to provide an elastic wave device capable of improving temperature characteristics.
  • An acoustic wave device includes a piezoelectric layer, and an IDT electrode provided on the piezoelectric layer and having a plurality of electrode fingers arranged periodically. wherein at least one electrode layer contains at least one of Nb, Pd and Ni, and based on the density ratio of the electrode layer and Mo, the electrode layer is made of Mo The sum of the converted thicknesses of the electrode layers is 10% or more of the period of the plurality of electrode fingers.
  • FIG. 1 is a plan view of an elastic wave device according to a first embodiment of the invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II in FIG.
  • FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the elastic temperature coefficient TCm of the electrode finger and the sound velocity temperature coefficient TCVr at the resonance point when the normalized thickness of the electrode finger is 10%.
  • FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the Mo content in NbMo and dc44/dT.
  • FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the content of Mo in NbMo and density.
  • FIG. 6(a) is a diagram showing the relationship between the elastic temperature coefficient TCm of the electrode finger and the difference ⁇ TCV in the sound velocity temperature coefficient when the normalized thickness of the electrode finger is 8%
  • FIG. 6(b) 6 is a diagram showing the relationship between the elastic temperature coefficient TCm of the electrode finger and the difference ⁇ TCV in the sound velocity temperature coefficient when the normalized thickness of the electrode finger is 10%
  • FIG. 6D is a diagram showing the relationship between the temperature coefficient of elasticity TCm of the electrode fingers and the difference ⁇ TCV in the temperature coefficient of sound velocity when the normalized thickness is 12%.
  • FIG. 7 is a front cross-sectional view of an elastic wave device according to a second embodiment of the invention.
  • FIG. 8 is a front cross-sectional view of an elastic wave device according to a third embodiment of the invention.
  • FIG. 9 is a front cross-sectional view of an elastic wave device according to a fourth embodiment of the invention.
  • FIG. 1 is a plan view of an elastic wave device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II in FIG.
  • the elastic wave device 1 has a piezoelectric substrate.
  • the piezoelectric substrate of this embodiment is a piezoelectric substrate made up of only the piezoelectric layer 3 .
  • the piezoelectric substrate may be a laminated substrate including the piezoelectric layer 3 .
  • An IDT electrode 4 is provided on the piezoelectric layer 3 .
  • elastic waves are excited.
  • the SH mode is excited as the main mode.
  • the elastic wave device 1 utilizes an SH mode in a Love wave state. The fact that the SH mode is in a Love wave state means that the SH mode is in a non-leak state in the thickness direction of the piezoelectric layer 3 .
  • the elastic wave device 1 of this embodiment is a surface acoustic wave resonator.
  • the elastic wave device of the present invention may be, for example, a filter device or a multiplexer having a plurality of elastic wave resonators.
  • Lithium tantalate is used for the piezoelectric layer 3 . More specifically, 42YX-LiTaO 3 is used for the piezoelectric layer 3 .
  • the cut angle and material of the piezoelectric layer 3 are not limited to the above.
  • Lithium niobate such as LiNbO 3 may be used for the piezoelectric layer 3 .
  • the IDT electrode 4 has a first busbar 6 and a second busbar 7, and a plurality of first electrode fingers 8 and a plurality of second electrode fingers 9.
  • the first busbar 6 and the second busbar 7 face each other.
  • One ends of the plurality of first electrode fingers 8 are each connected to the first bus bar 6 .
  • One end of each of the plurality of second electrode fingers 9 is connected to the second bus bar 7 .
  • the plurality of first electrode fingers 8 and the plurality of second electrode fingers 9 are arranged periodically.
  • the plurality of first electrode fingers 8 and the plurality of second electrode fingers 9 are interleaved with each other.
  • the first electrode finger 8 and the second electrode finger 9 may be simply referred to as electrode fingers.
  • the IDT electrode 4 consists of one electrode layer. Note that the IDT electrode 4 may have at least one electrode layer. Therefore, the IDT electrode 4 may have a plurality of electrode layers.
  • the electrode layer of the IDT electrode 4 contains NbMo.
  • NbMo is an alloy of Nb and Mo.
  • the material of the electrode layer is not limited to the above. NiTi, CoPd, NiFe, or the like, for example, can also be used as the material of the electrode layer.
  • At least one electrode layer should contain at least one of Nb, Pd and Ni. In particular, at least one electrode layer more preferably contains an alloy containing Nb.
  • a material similar to that of the IDT electrode 4 is used for the pair of reflectors 5A and 5B.
  • Mo conversion thickness is used as the thickness of the electrode layer.
  • the Mo equivalent thickness of the electrode layer is the thickness of the electrode layer converted based on the density ratio of the electrode layer and Mo assuming that the electrode layer is made of Mo.
  • the density of the electrode layer is ⁇ e
  • the density of Mo is ⁇ Mo
  • the thickness of the electrode layer is te
  • the Mo-converted thickness of the electrode finger is the sum of the Mo-converted thicknesses of the plurality of electrode layers.
  • the Mo-equivalent thickness of the electrode finger is ⁇ tnk (1 ⁇ k ⁇ m).
  • the sum of the Mo-equivalent thicknesses of the electrode layers is the Mo-equivalent thickness of one electrode layer.
  • the thickness of the electrode fingers may also be expressed as a normalized thickness normalized by the period of the plurality of electrode fingers of the IDT electrode 4 .
  • the standardized thickness of the electrode fingers here is the ratio of the thickness of the electrode fingers to the period. More specifically, the standardized thickness of the electrode fingers is the ratio of the Mo-equivalent thickness of the electrode fingers to the period.
  • the electrode finger pitch of the IDT electrode 4 is p
  • the period of the plurality of electrode fingers is 2p.
  • the electrode finger pitch is the center-to-center distance between the adjacent first electrode fingers 18 and second electrode fingers 19 .
  • the Mo equivalent thickness of the electrode finger is 2p
  • the normalized thickness of the electrode finger is 100%.
  • a feature of this embodiment is that the electrode layers of the electrode fingers contain Nb, and the sum of the Mo-equivalent thicknesses of the electrode layers is 10% or more of the period of the plurality of electrode fingers. That is, the standardized thickness of the electrode finger is 10% or more.
  • the SH mode is in a Love wave state. In this state, the temperature characteristics can be improved by including Nb in the electrode layer. More specifically, the absolute value of the temperature coefficient of sound velocity TCV [ppm/K] can be reduced.
  • the electrode layer may contain at least one of Nb, Pd and Ni. In the following, after showing the characteristics when the SH mode is a Love wave state, it will be shown that the temperature characteristics can be improved by configuring the electrode layer as in this embodiment.
  • the contribution of the electrode fingers to various characteristics of elastic waves is not large.
  • the elastic wave when the elastic wave is in a non-leak state, for example, when the SH mode is in a Love wave state, the displacement distribution of the elastic wave concentrates on the surface of the piezoelectric layer and the electrode fingers. Therefore, the contribution of the electrode fingers to various characteristics of elastic waves is increased. More specifically, the contribution of the temperature coefficient of elasticity TCm [ppm/K] of the electrode fingers to the temperature coefficient of sound velocity TCV increases. Furthermore, the greater the mass addition by the electrode fingers, the greater the contribution.
  • the SH mode When the SH mode is in a Love wave state and the mass addition by the electrode fingers is large, if the elastic temperature coefficient TCm changes, for example, the sound speed temperature coefficient TCVr [ppm/K] at the resonance point or the sound speed temperature coefficient at the antiresonance point TCVa [ppm/K] changes greatly. Furthermore, the difference ⁇ TCV [ppm/K] between the temperature coefficients of sound velocity at the resonance point and the anti-resonance point also changes greatly. In the following, the case where the SH mode is in the Love wave state and the case where the SH mode is in the leaky state are compared.
  • the SH mode becomes a Love wave state.
  • the relationship between the elastic temperature coefficient TCm of the electrode finger and the sound velocity temperature coefficient TCVr at the resonance point was derived when the normalized thickness of the electrode finger was 10%.
  • the IDT electrode is made of virtual Mo
  • the piezoelectric layer is made of 42YX-LiTaO 3 .
  • the elastic temperature coefficient TCm was changed by changing the elastic coefficients c11 and c44 of virtual Mo.
  • the elastic moduli c11 and c44 were set to the same value.
  • the physical property values of virtual Mo other than the elastic modulus are the same as those of Mo.
  • the elastic coefficient c44 contributes to the temperature coefficient of sound velocity TCV. Therefore, in this specification, the elastic temperature coefficient TCm indicates the temperature dependence of the elastic modulus c44. That is, dc44/dT [ppm/K] as the slope of the change in the elastic modulus c44 with respect to temperature change is the elastic temperature coefficient TCm [ppm/K].
  • FIG. 3 shows the results of the above simulation. For comparison, the temperature coefficient of sound velocity TCVr when the SH mode is in the leak state is also shown.
  • FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the elastic temperature coefficient TCm of the electrode finger and the sound velocity temperature coefficient TCVr at the resonance point when the normalized thickness of the electrode finger is 10%.
  • the dashed line in FIG. 3 indicates the temperature coefficient of sound velocity TCVr at the resonance point when the SH mode is in the leaky state.
  • the result when the SH mode is in the leaky state is the result when the normalized thickness of the electrode finger is thinner than 10%.
  • the temperature coefficient of sound velocity TCVr at the resonance point is -35 ppm/K.
  • the temperature coefficient of sound velocity TCVr approaches 0 as the temperature coefficient of elasticity TCm increases. If the elastic temperature coefficient TCm is -40 ppm/K or more, the temperature coefficient of sound velocity TCVr when the SH mode is in the Love wave state becomes equal to or more than the temperature coefficient of sound velocity TCVr in the leak state.
  • the elastic temperature coefficient TCm of the electrode material is smaller than -40 ppm/K.
  • Table 1 shows the elastic temperature coefficient TCm of typical materials used for IDT electrodes. As shown in Table 1, the elastic temperature coefficient TCm of both materials is less than -40 ppm/K. Therefore, conventionally, when the SH mode is a Love wave, the temperature characteristics are degraded compared to when the SH mode is a leaky state.
  • Table 2 shows an example in which Mo is used for the IDT electrode. As shown in Table 2, in the Love wave state, the absolute value of TCVr is larger than in the leaky state.
  • alloys containing at least one of Nb, Pd, NiFe and Nb and Pd have a relatively large elastic temperature coefficient TCm.
  • an alloy containing Nb is used for the electrode layers of the electrode fingers. Therefore, the elastic temperature coefficient TCm of the electrode finger can be increased, the absolute value of the sound velocity temperature coefficient TCVr at the resonance point can be decreased, and the temperature characteristics can be improved.
  • the IDT electrode uses NbMo as an alloy containing Nb.
  • NbMo an alloy containing Nb.
  • dc44/dT in NbMo is shown.
  • dc44/dT which indicates the temperature dependence of the elastic modulus c44, is the elastic temperature coefficient TCm.
  • FIG. 4 is based on the description in the non-patent document (Hubbell, et al., Physics Letters A 39.4 (1972): 261-262.).
  • FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the content of Mo in NbMo and dc44/dT. Note that the relationship shown in FIG. 4 is the relationship at 25°C. Note that Nb is indicated when the Mo content is 0%.
  • dc44/dT of Nb is -35 ppm/K. Further, it can be seen that dc44/dT increases as the Mo content increases in the range where the Mo content in NbMo is 33.6 atm % or less. Furthermore, when the content of Mo is 33.6 atm %, dc44/dT becomes the maximum value.
  • the Mo content is preferably 50 atm % or less. In this case, dc44/dT of NbMo can be made larger than dc44/dT of Nb. More preferably, the Mo content is 2.5 atomic % or more and 49 atomic % or less. In this case, dc44/dT can be 0 ppm/K or more.
  • the Mo content is 10 atm % or more and 46 atm % or less.
  • dc44/dT can be 100 ppm/K or more.
  • the Mo content is 22.5 atm% or more and 42.5 atm% or less.
  • dc44/dT can be 300 ppm/K or more.
  • the elastic temperature coefficient TCm of the electrode fingers can be increased. Therefore, the absolute value of the temperature coefficient of sound velocity TCVr at the resonance point can be reduced, and the temperature characteristics can be improved.
  • the relationship between the elastic temperature coefficient TCm of the electrode finger and the difference ⁇ TCV in the temperature coefficient of sound velocity was derived in each case where the thickness of the electrode finger was changed. Note that when the absolute value of the difference ⁇ TCV between the temperature coefficients of sound velocity at the resonance point and the anti-resonance point is large, the range of change in the resonance point and the anti-resonance point due to the temperature change is different. Therefore, the stability of the electrical characteristics of the elastic wave device may be impaired. Therefore, the smaller the absolute value of the difference ⁇ TCV between the temperature coefficients of sound velocity, the better the temperature characteristics.
  • FIG. 6(a) is a diagram showing the relationship between the elastic temperature coefficient TCm of the electrode finger and the difference ⁇ TCV in the temperature coefficient of sound velocity when the normalized thickness of the electrode finger is 8%.
  • FIG. 6B is a diagram showing the relationship between the elastic temperature coefficient TCm of the electrode finger and the difference ⁇ TCV in the temperature coefficient of sound velocity when the normalized thickness of the electrode finger is 10%.
  • FIG. 6(c) is a diagram showing the relationship between the elastic temperature coefficient TCm of the electrode finger and the difference ⁇ TCV in the temperature coefficient of sound velocity when the normalized thickness of the electrode finger is 12%.
  • FIG. 6D is a diagram showing the relationship between the elastic temperature coefficient TCm of the electrode finger and the difference ⁇ TCV in the temperature coefficient of sound velocity when the normalized thickness of the electrode finger is 14%.
  • the SH mode When the normalized thickness of the electrode fingers is 8%, as shown in FIG. 6(a), the SH mode is in a leaky state. Even in this state, the difference ⁇ TCV between the temperature coefficient of sound velocity at the resonance point and the anti-resonance point depends on the elastic temperature coefficient TCm of the electrode finger. However, when the SH mode is in the leaky state, the absolute value of the difference ⁇ TCV between the temperature coefficients of sound velocity increases as the elastic temperature coefficient TCm increases.
  • FIGS. 6(a) and 6(b) A comparison of FIGS. 6(a) and 6(b) reveals that the relationship between the elastic temperature coefficient TCm of the electrode fingers and the difference ⁇ TCV between the sound velocity temperature coefficients is different from each other.
  • the normalized thickness of the electrode fingers is 10% as shown in FIG. 6B
  • the absolute value of the difference ⁇ TCV in the temperature coefficient of sound velocity approaches 0 as the elastic temperature coefficient TCm increases.
  • the SH mode becomes a Love wave state when the normalized thickness of the electrode finger is 10% or more.
  • FIGS. 6(c) and 6(d) when the normalized thickness is 12% and 14%, the absolute value of the difference ⁇ TCV between the temperature coefficients of sound velocity is even smaller.
  • the standardized thickness of the electrode fingers is preferably 12% or more, more preferably 14% or more. Thereby, the temperature characteristics can be further improved.
  • the upper limit of the standardized thickness of the electrode fingers is not particularly limited, the standardized thickness of the electrode fingers is preferably 100% or less. In this case, the electrode fingers can be suitably formed, and productivity can be improved.
  • the piezoelectric body used for the piezoelectric layer 3 shown in FIG. 2 is a rotated Y-cut crystal, and preferably has a rotation angle of ⁇ 30° or more and 70° or less. Thereby, the SH mode can be suitably excited.
  • the piezoelectric substrate is a piezoelectric substrate consisting of the piezoelectric layer 3 only.
  • the piezoelectric substrate may be a laminated substrate including the piezoelectric layer 3 .
  • second to fourth embodiments will be described as examples in which the piezoelectric substrate is a laminated substrate.
  • the elastic wave devices of the second to fourth embodiments have the same configuration as the elastic wave device 1 of the first embodiment. The temperature characteristics can be improved also in the second to fourth embodiments.
  • FIG. 7 is a front sectional view of an elastic wave device according to the second embodiment.
  • the piezoelectric substrate 12 of this embodiment has a support substrate 16 , a high acoustic velocity film 15 as a high acoustic velocity material layer, a low acoustic velocity film 14 , and a piezoelectric layer 3 .
  • a high acoustic velocity film 15 is provided on a support substrate 16 .
  • a low acoustic velocity film 14 is provided on the high acoustic velocity film 15 .
  • a piezoelectric layer 3 is provided on the low-frequency film 14 .
  • the low sound velocity film 14 is a relatively low sound velocity film. More specifically, the acoustic velocity of the bulk wave propagating through the low velocity film 14 is lower than the acoustic velocity of the bulk wave propagating through the piezoelectric layer 3 .
  • the material of the low-voltage film 14 for example, glass, silicon oxide, silicon oxynitride, lithium oxide, tantalum pentoxide, or a material containing silicon oxide to which fluorine, carbon, or boron is added as a main component may be used. can be done.
  • the high sound velocity material layer is a relatively high sound velocity layer.
  • the high acoustic velocity material layer is the high acoustic velocity film 15 .
  • the acoustic velocity of the bulk wave propagating through the high acoustic velocity material layer is higher than the acoustic velocity of the elastic wave propagating through the piezoelectric layer 3 .
  • Materials for the high-sonic material layer include, for example, silicon, aluminum oxide, silicon carbide, silicon nitride, silicon oxynitride, sapphire, lithium tantalate, lithium niobate, crystal, alumina, zirconia, cordierite, mullite, steatite, Forsterite, a DLC (diamond-like carbon) film, diamond, or the like can be used as a medium mainly composed of the above materials.
  • Materials for the support substrate 16 include, for example, aluminum oxide, lithium tantalate, lithium niobate, piezoelectric materials such as crystal, alumina, sapphire, magnesia, silicon nitride, aluminum nitride, silicon carbide, zirconia, cordierite, mullite, and steer.
  • Various ceramics such as tight and forsterite, dielectrics such as diamond and glass, semiconductors such as silicon and gallium nitride, and resins can be used.
  • the high acoustic velocity film 15 as the high acoustic velocity material layer, the low acoustic velocity film 14 and the piezoelectric layer 3 are laminated in this order. Thereby, the elastic wave energy can be effectively confined to the piezoelectric layer 3 side.
  • the piezoelectric substrate may be a laminate of a support substrate, a high acoustic velocity film, and a piezoelectric layer.
  • the high acoustic velocity material layer may be a high acoustic velocity support substrate.
  • the piezoelectric substrate may be a laminate of a high acoustic velocity support substrate, a low acoustic velocity film and a piezoelectric layer, or may be a laminate of a high acoustic velocity support substrate and a piezoelectric layer.
  • the temperature characteristics can be improved as in the second embodiment.
  • the energy of elastic waves can be confined on the piezoelectric layer side.
  • FIG. 8 is a front cross-sectional view of an elastic wave device according to a third embodiment.
  • the piezoelectric substrate 22 of this embodiment has a support substrate 16 , an acoustic reflection film 24 and a piezoelectric layer 3 .
  • An acoustic reflection film 24 is provided on the support substrate 16 .
  • a piezoelectric layer 3 is provided on the acoustic reflection film 24 .
  • the acoustic reflection film 24 is a laminate of multiple acoustic impedance layers. More specifically, the acoustic reflection film 24 has multiple low acoustic impedance layers and multiple high acoustic impedance layers.
  • a low acoustic impedance layer is a layer having relatively low acoustic impedance.
  • the multiple low acoustic impedance layers of the acoustic reflection film 24 are a low acoustic impedance layer 28a and a low acoustic impedance layer 28b.
  • the high acoustic impedance layer is a layer with relatively high acoustic impedance.
  • the multiple high acoustic impedance layers of the acoustic reflection film 24 are a high acoustic impedance layer 29a and a high acoustic impedance layer 29b. Low acoustic impedance layers and high acoustic impedance layers are alternately laminated.
  • the low acoustic impedance layer 28a is the layer closest to the piezoelectric layer 3 in the acoustic reflection film 24. As shown in FIG.
  • the acoustic reflection film 24 has two low acoustic impedance layers and two high acoustic impedance layers. However, the acoustic reflection film 24 may have at least one low acoustic impedance layer and at least one high acoustic impedance layer. Silicon oxide, aluminum, or the like, for example, can be used as the material of the low acoustic impedance layer. Examples of materials for the high acoustic impedance layer include metals such as platinum or tungsten, and dielectrics such as aluminum nitride or silicon nitride.
  • FIG. 9 is a front cross-sectional view of an elastic wave device according to a fourth embodiment.
  • the piezoelectric substrate 32 of this embodiment has a support member 36 and a piezoelectric layer 3 .
  • the support member 36 includes a support substrate 36a and a dielectric layer 36b.
  • the support substrate 36a is configured in the same manner as the support substrate 16 of the second embodiment and the third embodiment.
  • a dielectric layer 36b is provided on the support substrate 36a.
  • a piezoelectric layer 3 is provided on the dielectric layer 36b.
  • the support member 36 has a hollow portion 36c. More specifically, the cavity 36c is a recess provided in the dielectric layer 36b.
  • a hollow portion is formed by sealing the concave portion with the piezoelectric layer 3 .
  • the hollow portion 36c overlaps at least a portion of the IDT electrode 4 in plan view.
  • planar view refers to a direction viewed from above in FIG. 2, FIG. 9, or the like.
  • the hollow portion 36c may be provided only in the support substrate 36a, or may be provided over the support substrate 36a and the dielectric layer 36b. Alternatively, the hollow portion 36c may be a through hole provided in at least one of the support substrate 36a and the dielectric layer 36b.
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Abstract

温度特性を改善することができる、弾性波装置を提供する。 弾性波装置1は、圧電体層3と、圧電体層3上に設けられており、周期的に配置された複数の電極指(複数の第1,第2の電極指8,9)を有するIDT電極4とを備える。電極指が少なくとも1層の電極層を含み、少なくとも1層の電極層がNb、Pd及びNiのうち少なくともいずれか1種を含む。電極層及びMoの密度比に基づいて、電極層がMoからなるものとして換算された電極層の厚みの総和が、複数の電極指の周期に対して10%以上である。

Description

弾性波装置
 本発明は、弾性波装置に関する。
 従来、弾性波装置は携帯電話機のフィルタなどに広く用いられている。下記の特許文献1には、弾性波装置の一例が開示されている。この弾性波装置においては、圧電基板上にIDT電極(Interdigital Transducer)が設けられている。IDT電極の材料として、モリブデンまたはタングステンといった、高い密度の金属が挙げられている。IDT電極にモリブデンを用いた場合において、電気機械結合係数を高めるために、IDT電極の膜厚を0.0375λ以上とすることが記載されている。
特許第5716050号公報
 高い密度の金属をIDT電極に用いることによって、SAW(Surface Acoustic Wave)の音速を低くすることが可能である。これにより、バルク波放射を抑制することによって、モードを漏洩波の状態からラブ波の状態とすることができる。本発明者は、特許文献1に記載のような構成とすると、漏洩波の状態と比較して、ラブ波の状態では温度特性が劣化することを見出した。
 本発明の目的は、温度特性を改善することができる、弾性波装置を提供することにある。
 本発明に係る弾性波装置は、圧電体層と、前記圧電体層上に設けられており、周期的に配置された複数の電極指を有するIDT電極とを備え、前記電極指が少なくとも1層の電極層を含み、少なくとも1層の前記電極層がNb、Pd及びNiのうち少なくともいずれか1種を含み、前記電極層及びMoの密度比に基づいて、前記電極層がMoからなるものとして換算された前記電極層の厚みの総和が、前記複数の電極指の周期に対して10%以上である。
 本発明に係る弾性波装置によれば、温度特性を改善することができる。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る弾性波装置の平面図である。 図2は、図1中のI-I線に沿う断面図である。 図3は、電極指の規格化厚みが10%である場合における、電極指の弾性温度係数TCmと、共振点における音速温度係数TCVrとの関係を示す図である。 図4は、NbMoにおけるMoの含有率及びdc44/dTの関係を示す図である。 図5は、NbMoにおけるMoの含有率と、密度との関係を示す図である。 図6(a)は、電極指の規格化厚みが8%である場合における、電極指の弾性温度係数TCmと、音速温度係数の差ΔTCVとの関係を示す図であり、図6(b)は、電極指の規格化厚みが10%である場合における、電極指の弾性温度係数TCmと、音速温度係数の差ΔTCVとの関係を示す図であり、図6(c)は、電極指の規格化厚みが12%である場合における、電極指の弾性温度係数TCmと、音速温度係数の差ΔTCVとの関係を示す図であり、図6(d)は、電極指の規格化厚みが14%である場合における、電極指の弾性温度係数TCmと、音速温度係数の差ΔTCVとの関係を示す図である。 図7は、本発明の第2の実施形態に係る弾性波装置の正面断面図である。 図8は、本発明の第3の実施形態に係る弾性波装置の正面断面図である。 図9は、本発明の第4の実施形態に係る弾性波装置の正面断面図である。
 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平面図である。図2は、図1中のI-I線に沿う断面図である。
 図1及び図2に示すように、弾性波装置1は圧電性基板を有する。本実施形態の圧電性基板は、圧電体層3のみからなる圧電基板である。もっとも、圧電性基板は、圧電体層3を含む積層基板であってもよい。
 圧電体層3上にはIDT電極4が設けられている。IDT電極4に交流電圧を印加することにより、弾性波が励振される。本実施形態ではメインモードとしてSHモードが励振される。より詳細には、弾性波装置1は、ラブ波の状態としたSHモードを利用する。なお、SHモードがラブ波の状態であるとは、SHモードが圧電体層3の厚み方向において非漏洩状態であることをいう。
 圧電体層3上における、IDT電極4の弾性波伝搬方向両側には、1対の反射器5A及び反射器5Bが設けられている。本実施形態の弾性波装置1は弾性表面波共振子である。もっとも、本発明の弾性波装置は、例えば、複数の弾性波共振子を有するフィルタ装置やマルチプレクサなどであってもよい。
 圧電体層3にはタンタル酸リチウムが用いられている。より具体的には、圧電体層3には42YX-LiTaOが用いられている。もっとも、圧電体層3のカット角及び材料は上記に限定されない。圧電体層3には、LiNbOなどのニオブ酸リチウムが用いられていてもよい。
 図1に示すように、IDT電極4は、第1のバスバー6及び第2のバスバー7と、複数の第1の電極指8及び複数の第2の電極指9とを有する。第1のバスバー6及び第2のバスバー7は互いに対向している。複数の第1の電極指8の一端はそれぞれ、第1のバスバー6に接続されている。複数の第2の電極指9の一端はそれぞれ、第2のバスバー7に接続されている。複数の第1の電極指8及び複数の第2の電極指9は周期的に配置されている。複数の第1の電極指8及び複数の第2の電極指9は互いに間挿し合っている。以下においては、第1の電極指8及び第2の電極指9を単に電極指と記載することもある。
 IDT電極4は1層の電極層からなる。なお、IDT電極4は少なくとも1層の電極層を有していればよい。よって、IDT電極4は複数の電極層を有していてもよい。
 IDT電極4の電極層はNbMoを含む。NbMoはNb及びMoの合金である。もっとも、電極層の材料は上記に限定されない。電極層の材料としては、例えば、NiTi、CoPdまたはNiFeなどを用いることもできる。なお、少なくとも1層の電極層が、Nb、Pd及びNiのうち少なくともいずれか1種を含んでいればよい。特に、少なくとも1層の電極層が、Nbが含まれる合金を含むことがより好ましい。1対の反射器5A及び反射器5Bには、IDT電極4と同様の材料が用いられている。
 本明細書では、電極層の厚みとしてMo換算厚みを用いる。電極層のMo換算厚みとは、電極層及びMoの密度比に基づいて、電極層がMoからなるものとして換算された電極層の厚みである。電極層の密度をρe、Moの密度をρMo、密度比をr=ρe/ρMoとし、電極層の厚みをte、電極層のMo換算厚みをtnとしたときに、tn=r×teである。電極指が複数の電極層を有する場合には、電極指のMo換算厚みは、複数の電極層のMo換算厚みの総和である。例えば、電極指がm層の電極層の積層体であり、k番目の電極層のMo換算厚みをtnkとしたときに、電極指のMo換算厚みはΣtnk(1≦k≦m)である。もっとも、電極指が1層のみの電極層を有する場合、電極層のMo換算厚みの総和は1層の電極層のMo換算厚みである。
 他方、本明細書では、電極指の厚みを、IDT電極4の複数の電極指の周期により規格化された規格化厚みとして表すこともある。ここでの電極指の規格化厚みは、電極指の厚みの上記周期に対する比率である。より詳細には、電極指の規格化厚みは、電極指のMo換算厚みの上記周期に対する比率である。なお、IDT電極4の電極指ピッチをpとしたときに、複数の電極指の周期は2pである。電極指ピッチとは、隣り合う第1の電極指18及び第2の電極指19の中心間距離である。例えば、電極指のMo換算厚みが2pである場合には、電極指の規格化厚みは100%である。
 本実施形態の特徴は、電極指の電極層がNbを含み、かつ電極層のMo換算厚みの総和が、複数の電極指の周期に対して10%以上であることにある。すなわち、電極指の規格化厚みは10%以上である。これにより、SHモードをラブ波の状態としている。この状態において、電極層がNbを含むことにより、温度特性を改善することができる。より具体的には、音速温度係数TCV[ppm/K]の絶対値を小さくすることができる。もっとも、電極層は、Nb、Pd及びNiのうち少なくともいずれか1種を含んでいればよい。以下において、SHモードがラブ波の状態である場合の特徴を示した後、本実施形態のように電極層を構成することにより、温度特性を改善できることを示す。
 弾性波が漏洩状態である場合には、弾性波の各種の特性に対して、圧電体層の影響が支配的である。そのため、弾性波の各種の特性に対して、電極指の寄与は大きくはない。一方で、弾性波が非漏洩状態である場合、例えばSHモードがラブ波の状態である場合には、弾性波の変位分布は圧電体層の表面及び電極指に集中する。そのため、弾性波の各種の特性に対する、電極指の寄与が大きくなる。より具体的には、音速温度係数TCVに対する、電極指の弾性温度係数TCm[ppm/K]などの寄与が大きくなる。さらに、電極指による質量付加が大きくなるほど、上記寄与が大きくなる。
 SHモードがラブ波の状態であり、かつ電極指による質量付加が大きい場合、弾性温度係数TCmが変化すると、例えば、共振点における音速温度係数TCVr[ppm/K]または反共振点における音速温度係数TCVa[ppm/K]が大きく変化する。さらに、共振点及び反共振点における音速温度係数の差ΔTCV[ppm/K]も大きく変化する。以下において、SHモードがラブ波の状態である場合、及びSHモードが漏洩状態である場合を比較する。
 本実施形態のように、電極指の規格化厚みが10%以上である場合に、SHモードはラブ波の状態となる。シミュレーションにより、電極指の規格化厚みが10%である場合における、電極指の弾性温度係数TCmと、共振点における音速温度係数TCVrとの関係を導出した。なお、このシミュレーションでは、IDT電極が仮想Moからなり、圧電体層が42YX-LiTaOからなるものとしている。仮想Moの弾性係数c11及びc44を変化させることにより、弾性温度係数TCmを変化させた。弾性係数c11及びc44は同じ値とした。仮想Moの弾性係数以外の物性値は、Moの物性値と同じである。なお、音速温度係数TCVには弾性係数c44が寄与する。そのため、本明細書において弾性温度係数TCmは、弾性係数c44の温度に対する依存性を示す。すなわち、温度変化に対する弾性係数c44の変化の傾きとしてのdc44/dT[ppm/K]が、弾性温度係数TCm[ppm/K]である。図3において、上記シミュレーションの結果を示す。比較として、SHモードが漏洩状態である場合の音速温度係数TCVrも併せて示す。
 図3は、電極指の規格化厚みが10%である場合における、電極指の弾性温度係数TCmと、共振点における音速温度係数TCVrとの関係を示す図である。図3中の破線は、SHモードが漏洩状態である場合の、共振点における音速温度係数TCVrを示す。なお、SHモードが漏洩状態である場合の結果は、電極指の規格化厚みが10%よりも薄い場合の結果である。
 図3に示すように、SHモードが漏洩状態である場合、共振点における音速温度係数TCVrは-35ppm/Kである。一方で、SHモードがラブ波の状態である場合においては、弾性温度係数TCmが大きくなるほど、音速温度係数TCVrが0に近づくことがわかる。弾性温度係数TCmが-40ppm/K以上であれば、SHモードがラブ波の状態である場合の音速温度係数TCVrが、漏洩状態である場合の音速温度係数TCVr以上となることがわかる。
 しかしながら、一般に、電極材料の弾性温度係数TCmは-40ppm/Kよりも小さい。表1に、IDT電極に用いられる代表的な材料の弾性温度係数TCmを示す。表1に示すように、いずれの材料の弾性温度係数TCmも-40ppm/Kより小さい。そのため、従来においては、SHモードがラブ波の状態では、SHモードが漏洩状態である場合に比べ、温度特性は劣化していた。IDT電極にMoが用いられている場合の例を表2に示す。表2に示すように、ラブ波の状態では、漏洩状態である場合に比べ、TCVrの絶対値が大きくなっている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 他方、Nb、Pd、NiFe並びにNb及びPdのうち少なくとも一方が含まれる合金の弾性温度係数TCmは比較的大きい。そして、本実施形態においては、電極指の電極層には、Nbを含む合金が用いられている。よって、電極指の弾性温度係数TCmを大きくすることができ、共振点における音速温度係数TCVrなどの絶対値を小さくすることができ、温度特性を改善することができる。
 なお、より具体的には、本実施形態においては、IDT電極には、Nbを含む合金としてNbMoが用いられている。図4において、NbMoにおけるdc44/dTを示す。なお、上記のように、弾性係数c44の温度に対する依存性を示すdc44/dTは、弾性温度係数TCmである。図4は、非特許文献(Hubbell, et al., Physics Letters A 39.4 (1972): 261-262.)の記載に基づく。
 図4は、NbMoにおけるMoの含有率及びdc44/dTの関係を示す図である。なお、図4に示す関係は、25℃における関係である。なお、Moの含有率が0%である場合、Nbを示す。
 図4に示すように、Nbのdc44/dTは-35ppm/Kである。そして、NbMoにおけるMoの含有率が33.6atm%以下の範囲においては、Moの含有率が高くなるほど、dc44/dTが大きくなっていることがわかる。さらに、Moの含有率が33.6atm%である場合に、dc44/dTが最大値となっている。Moの含有率は50atm%以下であることが好ましい。この場合には、NbMoのdc44/dTをNbのdc44/dTよりも大きくすることができる。Moの含有率は2.5atm%以上、49atm%以下であることがより好ましい。この場合には、dc44/dTを0ppm/K以上とすることができる。Moの含有率は10atm%以上、46atm%以下であることがさらに好ましい。この場合には、dc44/dTを100ppm/K以上とすることができる。Moの含有率は22.5atm%以上、42.5atm%以下であることがさらにより好ましい。この場合には、dc44/dTを300ppm/K以上とすることができる。
 よって、上記のようなNbMoをIDT電極に用いることにより、電極指の弾性温度係数TCmを大きくすることができる。従って、共振点における音速温度係数TCVrの絶対値を小さくすることができ、温度特性を改善することができる。
 さらに、電極指がMoからなる場合と、NbMoにおけるMoの含有率が36%の場合とにおいてシミュレーションを行った。これにより、両者の共振点におけるTCVr及び反共振点におけるTCVaを比較した。なお、このシミュレーションにおいては、電極指にMoを用いた場合と、電極指にNbMoを用いた場合とにおいて、電極指による質量付加を同じとした。より具体的には、電極指にMoを用いた場合には、電極指の規格化厚みを10%とした。電極指にNbMoを用いた場合には、電極指の規格化厚みを11%とした。これは、図5に示す、NbMoにおけるMoの含有率と、密度との関係に基づく。表3に上記シミュレーションの結果を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 表3から、本実施形態のように電極指にNbMoを用いた場合において、電極指にMoを用いた場合よりも、共振点における音速温度係数TCVr及び反共振点における音速温度係数TCVaの双方の絶対値を小さくできていることがわかる。本実施形態では、SHモードをラブ波の状態として利用しているため、電極指の弾性温度係数TCmが大きいほど、音速温度係数TCVの絶対値を小さくできる。さらに、図4に示すように、NbMoにおけるMoの含有率が36%の場合、dc44/dT、すなわち弾性温度係数TCmが600ppm/Kと高い。従って、温度特性をより一層改善することができる。
 さらに、シミュレーションにより、電極指の厚みを変化させたそれぞれの場合において、電極指の弾性温度係数TCmと、音速温度係数の差ΔTCVとの関係を導出した。なお、共振点及び反共振点における音速温度係数の差ΔTCVの絶対値が大きい場合には、温度変化による、共振点及び反共振点の変化の幅が異なる。そのため、弾性波装置の電気的特性の安定性が損なわれるおそれがある。よって、音速温度係数の差ΔTCVの絶対値が小さいほど、温度特性が良好である。
 図6(a)は、電極指の規格化厚みが8%である場合における、電極指の弾性温度係数TCmと、音速温度係数の差ΔTCVとの関係を示す図である。図6(b)は、電極指の規格化厚みが10%である場合における、電極指の弾性温度係数TCmと、音速温度係数の差ΔTCVとの関係を示す図である。図6(c)は、電極指の規格化厚みが12%である場合における、電極指の弾性温度係数TCmと、音速温度係数の差ΔTCVとの関係を示す図である。図6(d)は、電極指の規格化厚みが14%である場合における、電極指の弾性温度係数TCmと、音速温度係数の差ΔTCVとの関係を示す図である。
 図6(a)に示す、電極指の規格化厚みが8%である場合では、SHモードは漏洩状態である。この状態においても、共振点及び反共振点における音速温度係数の差ΔTCVには、電極指の弾性温度係数TCmに対する依存性はある。しかしながら、SHモードが漏洩状態である場合には、弾性温度係数TCmが大きくなると、音速温度係数の差ΔTCVの絶対値は大きくなる。
 図6(a)及び図6(b)を比較すると、電極指の弾性温度係数TCm及び音速温度係数の差ΔTCVの関係が、互いに異なっていることがわかる。図6(b)に示す、電極指の規格化厚みが10%である場合には、弾性温度係数TCmが大きくなるほど、音速温度係数の差ΔTCVの絶対値が0に近づいている。このように、電極指の規格化厚みが10%以上である場合に、SHモードがラブ波の状態となることを確認できる。図6(c)及び図6(d)に示すように、規格化厚みが12%及び14%の場合には、音速温度係数の差ΔTCVの絶対値はより一層小さくなっている。電極指の規格化厚みは、12%以上であることが好ましく、14%以上であることがより好ましい。それによって、温度特性をより一層改善することができる。なお、電極指の規格化厚みの上限は特に限定されないが、電極指の規格化厚みは100%以下であることが好ましい。この場合には、電極指を好適に形成することができ、生産性を高めることができる。
 ところで、図2に示す圧電体層3に用いられている圧電体は、回転Yカット結晶であり、回転角が-30°以上、70°以下であることが好ましい。それによって、SHモードを好適に励振させることができる。
 本実施形態においては、圧電性基板は圧電体層3のみからなる圧電基板である。もっとも、圧電性基板は圧電体層3を含む積層基板であってもよい。以下において、圧電性基板が積層基板である場合の例として、第2~第4の実施形態を示す。なお、圧電性基板以外においては、第2~第4の実施形態の弾性波装置は第1の実施形態の弾性波装置1と同様の構成を有する。第2~第4の実施形態においても、温度特性を改善することができる。
 図7は、第2の実施形態に係る弾性波装置の正面断面図である。
 本実施形態の圧電性基板12は、支持基板16と、高音速材料層としての高音速膜15と、低音速膜14と、圧電体層3とを有する。支持基板16上に高音速膜15が設けられている。高音速膜15上に低音速膜14が設けられている。低音速膜14上に圧電体層3が設けられている。
 低音速膜14は相対的に低音速な膜である。より具体的には、低音速膜14を伝搬するバルク波の音速は、圧電体層3を伝搬するバルク波の音速よりも低い。低音速膜14の材料としては、例えば、ガラス、酸化ケイ素、酸窒化ケイ素、酸化リチウム、五酸化タンタル、または、酸化ケイ素にフッ素、炭素やホウ素を加えた化合物を主成分とする材料を用いることができる。
 高音速材料層は相対的に高音速な層である。本実施形態では、高音速材料層は高音速膜15である。高音速材料層を伝搬するバルク波の音速は、圧電体層3を伝搬する弾性波の音速よりも高い。高音速材料層の材料としては、例えば、シリコン、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、サファイア、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、水晶、アルミナ、ジルコニア、コージライト、ムライト、ステアタイト、フォルステライト、DLC(ダイヤモンドライクカーボン)膜またはダイヤモンドなど、上記材料を主成分とする媒質を用いることができる。
 支持基板16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、サファイア、マグネシア、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、シリコン、窒化ガリウムなどの半導体または樹脂などを用いることができる。
 本実施形態では、高音速材料層としての高音速膜15、低音速膜14及び圧電体層3がこの順序において積層されている。それによって、弾性波のエネルギーを圧電体層3側に効果的に閉じ込めることができる。
 なお、圧電性基板は、支持基板、高音速膜及び圧電体層の積層体であってもよい。あるいは、高音速材料層は高音速支持基板であってもよい。この場合、例えば、圧電性基板は、高音速支持基板、低音速膜及び圧電体層の積層体であってもよく、高音速支持基板及び圧電体層の積層体であってもよい。これらの場合においても、第2の実施形態と同様に、温度特性を改善することができる。さらに、弾性波のエネルギーを圧電体層側に閉じ込めことができる。
 図8は、第3の実施形態に係る弾性波装置の正面断面図である。
 本実施形態の圧電性基板22は、支持基板16と、音響反射膜24と、圧電体層3とを有する。支持基板16上に音響反射膜24が設けられている。音響反射膜24上に圧電体層3が設けられている。
 音響反射膜24は複数の音響インピーダンス層の積層体である。より具体的には、音響反射膜24は、複数の低音響インピーダンス層と、複数の高音響インピーダンス層とを有する。低音響インピーダンス層は、相対的に音響インピーダンスが低い層である。音響反射膜24の複数の低音響インピーダンス層は、低音響インピーダンス層28a及び低音響インピーダンス層28bである。一方で、高音響インピーダンス層は、相対的に音響インピーダンスが高い層である。音響反射膜24の複数の高音響インピーダンス層は、高音響インピーダンス層29a及び高音響インピーダンス層29bである。低音響インピーダンス層及び高音響インピーダンス層は交互に積層されている。なお、低音響インピーダンス層28aが、音響反射膜24において最も圧電体層3側に位置する層である。
 音響反射膜24は、低音響インピーダンス層及び高音響インピーダンス層をそれぞれ2層ずつ有する。もっとも、音響反射膜24は、低音響インピーダンス層及び高音響インピーダンス層をそれぞれ少なくとも1層ずつ有していればよい。低音響インピーダンス層の材料としては、例えば、酸化ケイ素またはアルミニウムなどを用いることができる。高音響インピーダンス層の材料としては、例えば、白金またはタングステンなどの金属や、窒化アルミニウムまたは窒化ケイ素などの誘電体を用いることができる。
 図9は、第4の実施形態に係る弾性波装置の正面断面図である。
 本実施形態の圧電性基板32は、支持部材36と、圧電体層3とを有する。支持部材36は、支持基板36aと、誘電体層36bとを含む。なお、支持基板36aは、第2の実施形態や、第3の実施形態の支持基板16と同様に構成されている。支持基板36a上に誘電体層36bが設けられている。誘電体層36b上に圧電体層3が設けられている。支持部材36は空洞部36cを有する。より具体的には、空洞部36cは、誘電体層36bに設けられた凹部である。この凹部が圧電体層3により封止されることによって、中空部が形成されている。空洞部36cは、平面視において、IDT電極4の少なくとも一部と重なっている。本明細書において平面視とは、図2または図9などにおける上方から見る方向をいう。
 なお、空洞部36cは、支持基板36aのみに設けられていてもよく、支持基板36a及び誘電体層36bにわたり設けられていてもよい。あるいは、空洞部36cは、支持基板36a及び誘電体層36bのうち少なくとも一方に設けられた貫通孔であってもよい。支持部材36は支持基板36aのみからなっていてもよい。この場合には、支持基板36aに空洞部36cが設けられていればよい。
1…弾性波装置
3…圧電体層
4…IDT電極
5A,5B…反射器
6,7…第1,第2のバスバー
8,9…第1,第2の電極指
12…圧電性基板
14…低音速膜
15…高音速膜
16…支持基板
22…圧電性基板
24…音響反射膜
28a,28b…低音響インピーダンス層
29a,29b…高音響インピーダンス層
32…圧電性基板
36…支持部材
36a…支持基板
36b…誘電体層
36c…空洞部

Claims (8)

  1.  圧電体層と、
     前記圧電体層上に設けられており、周期的に配置された複数の電極指を有するIDT電極と、
    を備え、
     前記電極指が少なくとも1層の電極層を含み、少なくとも1層の前記電極層がNb、Pd及びNiのうち少なくともいずれか1種を含み、
     前記電極層及びMoの密度比に基づいて、前記電極層がMoからなるものとして換算された前記電極層の厚みの総和が、前記複数の電極指の周期に対して10%以上である、弾性波装置。
  2.  前記圧電体層にタンタル酸リチウムが用いられている、請求項1に記載の弾性波装置。
  3.  前記圧電体層にニオブ酸リチウムが用いられている、請求項1に記載の弾性波装置。
  4.  前記圧電体層に用いられている圧電体が回転Yカット結晶であり、回転角が-30°以上、70°以下である、請求項2または3に記載の弾性波装置。
  5.  前記電極層がNbMoを含み、前記電極層に含まれるNbMoにおけるMoの含有率が50atm%以下である、請求項1~4のいずれか1項に記載の弾性波装置。
  6.  前記電極層に含まれるNbMoにおけるMoの含有率が2.5atm%以上、49atm%以下である、請求項5に記載の弾性波装置。
  7.  前記電極層に含まれるNbMoにおけるMoの含有率が10atm%以上、46atm%以下である、請求項6に記載の弾性波装置。
  8.  前記電極層に含まれるNbMoにおけるMoの含有率が22.5atm%以上、42.5atm%以下である、請求項7に記載の弾性波装置。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006114930A1 (ja) * 2005-04-25 2006-11-02 Murata Manufacturing Co., Ltd. 弾性境界波装置
JP2012222458A (ja) * 2011-04-05 2012-11-12 Nippon Dempa Kogyo Co Ltd 弾性表面波デバイス
WO2016047255A1 (ja) * 2014-09-26 2016-03-31 国立大学法人東北大学 弾性波装置
US20200169247A1 (en) * 2018-06-15 2020-05-28 Resonant Inc. Transversely-excited film bulk acoustic resonators with molybdenum conductors
JP2020156003A (ja) * 2019-03-22 2020-09-24 株式会社村田製作所 弾性波装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006114930A1 (ja) * 2005-04-25 2006-11-02 Murata Manufacturing Co., Ltd. 弾性境界波装置
JP2012222458A (ja) * 2011-04-05 2012-11-12 Nippon Dempa Kogyo Co Ltd 弾性表面波デバイス
WO2016047255A1 (ja) * 2014-09-26 2016-03-31 国立大学法人東北大学 弾性波装置
US20200169247A1 (en) * 2018-06-15 2020-05-28 Resonant Inc. Transversely-excited film bulk acoustic resonators with molybdenum conductors
JP2020156003A (ja) * 2019-03-22 2020-09-24 株式会社村田製作所 弾性波装置

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