WO2023190673A1 - バルク弾性波フィルタデバイス - Google Patents

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WO2023190673A1
WO2023190673A1 PCT/JP2023/012773 JP2023012773W WO2023190673A1 WO 2023190673 A1 WO2023190673 A1 WO 2023190673A1 JP 2023012773 W JP2023012773 W JP 2023012773W WO 2023190673 A1 WO2023190673 A1 WO 2023190673A1
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WO
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layer
acoustic impedance
impedance layer
multilayer film
low
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Application number
PCT/JP2023/012773
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English (en)
French (fr)
Inventor
優津希 青木
大輔 中村
広宣 待永
Original Assignee
日東電工株式会社
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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/15—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material
    • H03H9/17—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator

Definitions

  • the present invention relates to a bulk acoustic wave filter device.
  • BAW resonators or BAW filters that utilize bulk acoustic waves are used in resonators of electronic devices such as smartphones and high frequency filters of communication devices.
  • the thickness of the functional layer constituting a BAW device is determined by the target frequency, and the higher the frequency, the thinner the film becomes. Since the acoustic characteristics and electrical characteristics of functional elements (or active elements) such as BAW resonators change due to heat, a configuration that can reduce the influence of heat is required.
  • One aspect of the present invention is to provide a bulk acoustic wave filter device with good heat dissipation.
  • the bulk acoustic wave filter device comprises: an acoustic multilayer film in which a first layer having a predetermined specific acoustic impedance and a second layer having a specific acoustic impedance lower than the first layer are alternately laminated on a support substrate; an active element provided on the opposite side of the supporting substrate of the acoustic multilayer film;
  • the active element has a first electrode layer provided on the acoustic multilayer film, a piezoelectric layer provided on the first electrode layer, and a second electrode layer provided on the piezoelectric layer. and has Part or all of the second layer in the acoustic multilayer film has conductivity, and an insulating layer is provided between the acoustic multilayer film and the first electrode layer.
  • the second layer having conductivity has an electrical resistivity of 1.0 ⁇ 10 ⁇ -3 ⁇ cm or less.
  • a laminate with good heat dissipation properties and a high-frequency filter device using the same are realized.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a bulk acoustic wave filter device using the laminate shown in FIG. 1.
  • FIG. FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a modification of the laminate shown in FIG. 1.
  • FIG. 4 is a schematic diagram of a bulk acoustic wave filter device using the laminate shown in FIG. 3.
  • FIG. It is a figure which shows the structure and thermal characteristics of the laminated body of an Example. It is a figure which shows the structure and thermal characteristics of the laminated body of an Example. It is a figure which shows the structure and thermal characteristics of the laminated body of a comparative example.
  • Heat conduction in thin films mainly includes heat conduction by phonons (lattice vibration) and heat conduction by carriers.
  • a silicon oxide film (SiO2) conventionally used as a low acoustic impedance layer of an acoustic mirror is an insulator, and heat conduction by phonons is dominant.
  • heat conduction by carriers is more efficient than heat conduction by phonons because the carriers have a longer mean free path.
  • Heat conduction by carriers is affected by carrier density, but heat conduction by phonons is not directly affected by carrier density. Therefore, in the embodiment, by making heat conduction by carriers dominant, the heat dissipation effect of a functional device using vibration is enhanced.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a laminate 20 used in the bulk acoustic wave filter device of the embodiment.
  • the laminate 20 includes an acoustic multilayer film 18 on the support substrate 11 and an insulating layer 19 provided on the acoustic multilayer film 18 .
  • the acoustic multilayer film 18 is a multilayer film in which two or more pairs of a first layer 16 having a predetermined specific acoustic impedance and a second layer 17 having a lower specific acoustic impedance than the first layer are laminated alternately. .
  • the first layer 16 has a higher specific acoustic impedance than the second layer 17, for convenience, the first layer will be referred to as the "high acoustic impedance layer 16" and the second layer will be referred to as the "low acoustic impedance layer 17". call.
  • at least one low acoustic impedance layer 17 is formed of a conductive oxide.
  • the resonance vibration energy is reflected by the acoustic multilayer film 18.
  • the speed at which vibration waves (elastic waves) propagate through the high acoustic impedance layer 16 and the speed at which they propagate through the low acoustic impedance layer 17 are different.
  • the thickness of the film so that the reflected waves strengthen each other due to interference at the interface between each layer that makes up the acoustic multilayer film 18, the resonance vibration energy is transferred to the incident direction of the elastic wave without being affected by the support substrate 11. The thermal energy is released in the direction of the support substrate 11.
  • the high acoustic impedance layer 16 is formed of a material with high density or bulk modulus, such as tungsten (W), molybdenum (Mo), tantalum oxide (Ta2O5), and zinc oxide (ZnO).
  • the low acoustic impedance layer 17 is formed of a material having a lower density or bulk modulus than the high acoustic impedance layer 16, and by selecting a conductive material, the carrier can play a role in heat conduction.
  • the electrical resistivity range is preferably 1.0 ⁇ 10 ⁇ -3 ⁇ cm or less, more preferably 8.0 ⁇ 10 ⁇ -4 ⁇ cm or less, and even more preferably 5.0 ⁇ 10 ⁇ -4 ⁇ cm or less. In the following explanation, “electrical resistivity" may be simply referred to as "resistivity.”
  • the low acoustic impedance layer 17 ITO (indium tin oxide), AZO (Al-doped zinc oxide), IZO (In-doped zinc oxide), FTO (fluorine-doped tin oxide), GZO (Ga-doped zinc oxide), ATO (antimony-doped A conductive oxide such as tin oxide (tin oxide) or PTO (phosphorus-doped tin oxide) is used. These materials are generally used as transparent conductive films. As will be described later, the thermal conductivity of the low acoustic impedance layer 17 is 3 W/mK or more, more preferably 3.35 W/mK or more.
  • the low acoustic impedance layer 17 may be an amorphous layer or a predominantly amorphous layer. By making the low acoustic impedance layer 17 a layer in which amorphous is dominant, stress increase in the high acoustic impedance layer 16 can be suppressed.
  • the high acoustic impedance layer 16 and the low acoustic impedance layer 17 are formed on the support substrate 11 by sputtering or the like.
  • a conductive oxide as the low acoustic impedance layer 17
  • heat diffusion by carriers becomes possible, and complicated processing steps such as providing a heat bridge are not necessary.
  • the support substrate 11 is any substrate that can support the acoustic multilayer film 18.
  • a semiconductor substrate such as silicon (Si), an inorganic dielectric substrate such as MgO or sapphire, or a plastic substrate may be used.
  • a flexible substrate as the support substrate 11
  • PET polyethylene terephthalate
  • PEN polyethylene naphthalate
  • PC polycarbonate
  • acrylic resin acrylic resin
  • PI polyimide
  • thin film glass etc.
  • the insulating layer 19 provided on the surface opposite to the support substrate 11 electrically insulates between the acoustic multilayer film 18 and the active elements (resonators, etc.) connected to the acoustic multilayer film 18 .
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a bulk acoustic wave filter device 10 using the laminate 20 of FIG. 1.
  • the bulk acoustic wave filter device 10 includes a first electrode layer 12 , a second electrode layer 14 , and a piezoelectric layer provided between the first electrode layer 12 and the second electrode layer 14 on the insulating layer 19 of the laminate 20 . layer 13.
  • the first electrode layer 12, the second electrode layer 14, and the piezoelectric layer 13 form a resonator 15, which is an active element.
  • the first electrode layer 12 and the second electrode layer 14 are made of a conductive material.
  • a conductive material For example, Mo, W, Pr, Au, Ru, Ir, Al, Cu, etc. may be used as the conductive material.
  • a material for the piezoelectric layer 13 wurtzite crystal, perovskite crystal, etc. can be used. A predetermined amount of an impurity element may be added as a subcomponent using these crystalline materials as the main component.
  • As the wurtzite piezoelectric material zinc oxide (ZnO), aluminum nitride (AlN), gallium nitride (GaN), etc. can be used.
  • Heat generated by driving the resonator 15 is transmitted to the support substrate 11 side by the acoustic multilayer film 18.
  • the thermal conductivity of the low acoustic impedance layer 17 is 3 W/mK or more, and heat can be efficiently transferred to the support substrate 11 side.
  • FIG. 3 is a schematic diagram of a laminate 40 that is a modification of the laminate 20 in FIG. 1.
  • all of the low acoustic impedance layers 17 of the acoustic multilayer film 18 are formed of conductive oxide, and an insulating layer 19 is provided on the acoustic multilayer film 18.
  • a portion of the low acoustic impedance layer is formed from a conductive oxide and a portion is formed from a conventional insulating material.
  • the low acoustic impedance layer 27-2 provided at least as the uppermost layer of the acoustic multilayer film 28 is made of an insulating material.
  • the insulating material is SiO2, Al2O3, etc.
  • the laminate 40 has an acoustic multilayer film 28 in which a high acoustic impedance layer 26 and a low acoustic impedance layer 27-1 or 27-2 are alternately laminated on the support substrate 11.
  • a low acoustic impedance layer 27-2 connected to an active element such as a piezoelectric element or a resonator is formed of an insulating material, and other low acoustic impedance layers are formed of an insulating material.
  • 27-1 may be formed of a conductive oxide. With this configuration, there is no need to separately provide an insulating layer on the acoustic multilayer film 28.
  • the insulating low acoustic impedance layer 27-2 occupies a small proportion of the acoustic multilayer film 28, heat is efficiently dissipated by the high acoustic impedance layer 26 and the conductive oxide low acoustic impedance layer 27-1.
  • the information is transmitted to the support substrate 11.
  • FIG. 4 is a schematic diagram of a bulk acoustic wave filter device 30 using the laminate 40 of FIG. 3.
  • the bulk acoustic wave filter device 30 includes a first electrode layer 12 , a second electrode layer 14 , and a piezoelectric layer 13 provided between the first electrode layer 12 and the second electrode layer 14 on a laminate 40 .
  • the first electrode layer 12, the second electrode layer 14, and the piezoelectric layer 13 form a resonator 15, which is an active element.
  • the configuration of the resonator 15 is the same as the resonator 15 in FIG.
  • a perovskite crystal or a wurtzite crystal may be used as the piezoelectric layer 13 .
  • the heat dissipation effect is high. .
  • FIGS. 5A and 5B show the structure and thermal characteristics of the laminate of the example.
  • FIG. 5C shows the structure and thermal characteristics of a laminate of a comparative example.
  • the low acoustic impedance layer and the high acoustic impedance layer are respectively referred to as a "low acoustic Imp. layer” and a "high acoustic Imp. layer.”
  • the low acoustic impedance layer and the high acoustic impedance layer are respectively referred to as a "low acoustic Imp. layer” and a "high acoustic Imp. layer.”
  • three high acoustic impedance layers and three low acoustic impedance layers each are alternately laminated.
  • Thermal conductivity and thermal resistance of the low acoustic impedance layer and the high acoustic impedance layer can be determined by changing the frequency of the high frequency applied to the laminate, the material thickness of the low acoustic impedance layer, and the material and thickness of the high acoustic impedance layer. Measure. Regarding the thermal conductivity and thermal resistance, the thermal diffusivity ⁇ was calculated by the thermoreflectance method, and the thermal conductivity ⁇ was calculated using the formula shown below.
  • Example 1 a silicon substrate is used as the substrate, a high acoustic impedance layer is formed of W, and a low acoustic impedance layer is formed of ITO.
  • the center frequency of the applied high frequency is 2 GHz
  • the center wavelength of the elastic wave propagating through the high acoustic impedance layer is about 2600 nm.
  • the thickness of the high acoustic impedance layer is set to 650 nm, which is 1/4 of the center wavelength of the elastic wave.
  • the center wavelength of the elastic wave propagating through the ITO of the low acoustic impedance layer is approximately 2165 nm, and the thickness of the ITO layer is set to 541 nm.
  • the resistivity of ITO is 3.3 ⁇ 10 ⁇ -4 ⁇ cm, and it has sufficient electrical conductivity to cause heat conduction by carriers.
  • the thermal conductivity of the high acoustic impedance layer is 5.06 ⁇ 10 (W/mK)
  • the thermal conductivity of the low acoustic impedance layer is 5.95 (W/mK).
  • the thermal resistance of the low acoustic impedance layer is 9.08 ⁇ 10 ⁇ -8 (m 2 K/W)
  • the thermal resistance of the high acoustic impedance layer is 1.28 ⁇ 10 ⁇ -8 (m 2 K/W)
  • the total heat The resistance is 1.04 ⁇ 10 ⁇ -7 (m 2 K/W). It can be seen that the thermal conductivity of ITO is very good, and the acoustic multilayer film as a whole has low thermal resistance and good thermal conductivity.
  • Example 2 a silicon substrate is used as the substrate, a high acoustic impedance layer is formed of W, and a low acoustic impedance layer is formed of IZO.
  • the thickness of the high acoustic impedance layer is set to 650 nm as in Example 1.
  • the center wavelength of the elastic wave propagating through the IZO of the low acoustic impedance layer is approximately 2035 nm, and the thickness of the IZO layer is set to 509 nm.
  • the resistivity of IZO is 4.1 ⁇ 10 ⁇ -4 ⁇ cm, and it has sufficient electrical conductivity to cause heat conduction by carriers.
  • the thermal conductivity of the high acoustic impedance layer is 5.06 ⁇ 10 (W/mK), and the thermal conductivity of the low acoustic impedance layer is 3.35 (W/mK).
  • the thermal resistance of the low acoustic impedance layer is 1.52 ⁇ 10 ⁇ -7 (m 2 K/W)
  • the thermal resistance of the high acoustic impedance layer is 1.28 ⁇ 10 ⁇ -8 (m 2 K/W)
  • the total heat The resistance is 1.65 ⁇ 10 ⁇ -7 (m 2 K/W).
  • the acoustic multilayer film as a whole has low thermal resistance and good thermal conductivity.
  • Example 3 a silicon substrate is used as the substrate, a high acoustic impedance layer is formed of W, and a low acoustic impedance layer is formed of AZO.
  • the thickness of the high acoustic impedance layer is set to 650 nm as in Example 1.
  • the center wavelength of the elastic wave propagating through the AZO of the low acoustic impedance layer is approximately 2052 nm, and the thickness of the AZO layer is set to 538 nm.
  • the resistivity of AZO is 4.0 ⁇ 10 ⁇ -4 ⁇ cm, and it has sufficient electrical conductivity to cause heat conduction by carriers.
  • the thermal conductivity of the high acoustic impedance layer is 5.06 ⁇ 10 (W/mK), and the thermal conductivity of the low acoustic impedance layer is 4.89 (W/mK).
  • the thermal resistance of the low acoustic impedance layer is 1.10 ⁇ 10 ⁇ -7 (m 2 K/W)
  • the thermal resistance of the high acoustic impedance layer is 1.28 ⁇ 10 ⁇ -8 (m 2 K/W)
  • the total heat The resistance is 1.23 ⁇ 10 ⁇ -7 (m 2 K/W).
  • AZO has good thermal conductivity, and the acoustic multilayer film as a whole has low thermal resistance and good thermal conductivity.
  • Example 4 In Example 4, as in Example 1, a high acoustic impedance layer is formed of W and a low acoustic impedance layer is formed of ITO on a silicon substrate. Unlike Example 1, the center frequency of the applied high frequency is set to 6 GHz. In this case, the center wavelength of the elastic wave propagating through the high acoustic impedance layer is approximately 868 nm, and the thickness of the high acoustic impedance layer is set to 217 nm. The center wavelength of the elastic wave propagating through the ITO layer is approximately 720 nm, and the thickness of the ITO layer is 180 nm.
  • the resistivity of ITO is 3.3 ⁇ 10 ⁇ -4 ⁇ cm, and it has sufficient electrical conductivity to cause heat conduction by carriers.
  • the thermal conductivity of the high acoustic impedance layer is 5.06 ⁇ 10 (W/mK)
  • the thermal conductivity of the low acoustic impedance layer is 5.95 (W/mK).
  • the thermal resistance of the low acoustic impedance layer is 3.03 ⁇ 10 ⁇ -8 (m 2 K/W)
  • the thermal resistance of the high acoustic impedance layer is 4.28 ⁇ 10 ⁇ -9 (m 2 K/W)
  • the total heat The resistance is 3.64 ⁇ 10 ⁇ -8 (m 2 K/W).
  • ITO has good thermal conductivity, and the acoustic multilayer film as a whole has low thermal resistance to 6 GHz resonance vibration and has good thermal conductivity.
  • Example 5 In Example 5, as in Example 2, a high acoustic impedance layer is formed of W and a low acoustic impedance layer is formed of IZO on a silicon substrate. Unlike Example 2, the center frequency of the applied high frequency is set to 6 GHz. The thickness of the high acoustic impedance layer is 217 nm, and the thickness of the IZO layer is 170 nm. The resistivity of IZO is 4.1 ⁇ 10 ⁇ -4 ⁇ cm, and it has sufficient electrical conductivity to cause heat conduction by carriers.
  • the thermal conductivity of the high acoustic impedance layer is 5.06 ⁇ 10 (W/mK), and the thermal conductivity of the low acoustic impedance layer is 3.35 (W/mK).
  • the thermal resistance of the low acoustic impedance layer is 5.06 ⁇ 10 ⁇ -8 (m 2 K/W)
  • the thermal resistance of the high acoustic impedance layer is 4.28 ⁇ 10 ⁇ -9 (m 2 K/W)
  • the total heat The resistance is 5.49 ⁇ 10 ⁇ -8 (m 2 K/W).
  • the acoustic multilayer film as a whole has low thermal resistance to 6 GHz resonance vibration and good thermal conductivity.
  • Example 6 a high acoustic impedance layer is formed of W and a low acoustic impedance layer is formed of AZO on a silicon substrate. Unlike Example 3, the center frequency of the applied high frequency is set to 6 GHz. The thickness of the high acoustic impedance layer is 217 nm, and the thickness of the AZO layer is 170 nm. The resistivity of AZO is 4.0 ⁇ 10 ⁇ -4 ⁇ cm, and it has sufficient electrical conductivity to cause heat conduction by carriers.
  • the thermal conductivity of the high acoustic impedance layer is 5.06 ⁇ 10 (W/mK), and the thermal conductivity of the low acoustic impedance layer is 4.89 (W/mK).
  • the thermal resistance of the low acoustic impedance layer is 3.47 ⁇ 10 ⁇ -8 (m 2 K/W)
  • the thermal resistance of the high acoustic impedance layer is 4.28 ⁇ 10 ⁇ -9 (m 2 K/W)
  • the total heat The resistance is 3.90 ⁇ 10 ⁇ -8 (m 2 K/W).
  • AZO has good thermal conductivity, and the acoustic multilayer film as a whole has low thermal resistance to 6 GHz resonance vibration and has good thermal conductivity.
  • Example 7 In Example 7, as in Example 1, a high acoustic impedance layer is formed of W and a low acoustic impedance layer is formed of ITO on a silicon substrate. Unlike Example 1, the center frequency of the applied high frequency is set to 3 GHz. The thickness of the high acoustic impedance layer is 433 nm. The low acoustic impedance (ITO) thickness is 360 nm. The materials of the low acoustic impedance layer and the high acoustic impedance layer are ITO and W, as in Example 1, and their respective thermal conductivities are the same as in Example 1.
  • the thermal resistance of the low acoustic impedance layer is 6.06 ⁇ 10 ⁇ -8 (m 2 K/W)
  • the thermal resistance of the high acoustic impedance layer is 8.56 ⁇ 10 ⁇ -9 (m 2 K/W)
  • the total heat The resistance is 6.91 ⁇ 10 ⁇ -8 (m 2 K/W).
  • ITO has good thermal conductivity, and the acoustic multilayer film as a whole has low thermal resistance to 6 GHz resonance vibration and has good thermal conductivity.
  • Example 8 In Example 8, as in Example 2, a high acoustic impedance layer is formed of W and a low acoustic impedance layer is formed of IZO on a silicon substrate. Unlike Example 2, the center frequency of the applied high frequency is set to 3 GHz. The thickness of the high acoustic impedance layer is 433 nm, and the thickness of the IZO layer is 339 nm. The materials of the low acoustic impedance layer and the high acoustic impedance layer are IZO and W, as in Example 2, and their respective thermal conductivities are the same as in Example 2.
  • the thermal resistance of the low acoustic impedance layer is 1.01 ⁇ 10 ⁇ -7 (m 2 K/W)
  • the thermal resistance of the high acoustic impedance layer is 8.56 ⁇ 10 ⁇ -9 (m 2 K/W)
  • the total heat The resistance is 1.10 ⁇ 10 ⁇ -7 (m 2 K/W).
  • the acoustic multilayer film as a whole has low thermal resistance to 3 GHz resonance vibration and good thermal conductivity.
  • Example 9 In Example 9, as in Example 3, a high acoustic impedance layer is formed of W and a low acoustic impedance layer is formed of AZO on a silicon substrate. Unlike Example 3, the center frequency of the applied high frequency is set to 3 GHz. The thickness of the high acoustic impedance layer is 433 nm, and the thickness of the AZO layer is 358 nm. The materials of the low acoustic impedance layer and the high acoustic impedance layer are AZO and W, as in Example 3, and their respective thermal conductivities are the same as in Example 3.
  • the thermal resistance of the low acoustic impedance layer is 7.33 ⁇ 10 ⁇ -8 (m 2 K/W)
  • the thermal resistance of the high acoustic impedance layer is 8.56 ⁇ 10 ⁇ -9 (m 2 K/W)
  • the total heat The resistance is 8.18 ⁇ 10 ⁇ -8 (m 2 K/W).
  • AZO has good thermal conductivity
  • the acoustic multilayer film as a whole has low thermal resistance to 3 GHz resonance vibration and has good thermal conductivity.
  • Example 10 In Example 10, as in Example 1, a high acoustic impedance layer is formed of W and a low acoustic impedance layer is formed of ITO on a silicon substrate. Unlike Example 1, the center frequency of the applied high frequency is set to 4 GHz. The thickness of the high acoustic impedance layer is 325 nm. The low acoustic impedance (ITO) thickness is 270 nm. The materials of the low acoustic impedance layer and the high acoustic impedance layer are ITO and W, as in Example 1, and their respective thermal conductivities are the same as in Example 1.
  • the thermal resistance of the low acoustic impedance layer is 4.54 ⁇ 10 ⁇ -8 (m 2 K/W)
  • the thermal resistance of the high acoustic impedance layer is 6.42 ⁇ 10 ⁇ -9 (m 2 K/W)
  • the total heat The resistance is 5.18 ⁇ 10 ⁇ -8 (m 2 K/W).
  • ITO has good thermal conductivity, and the acoustic multilayer film as a whole has low thermal resistance to 4 GHz resonance vibration and has good thermal conductivity.
  • Example 11 In Example 8, as in Example 2, a high acoustic impedance layer is formed of W and a low acoustic impedance layer is formed of IZO on a silicon substrate. Unlike the second embodiment, the center frequency of the applied high frequency is set to 4 GHz. The thickness of the high acoustic impedance layer is 325 nm, and the thickness of the IZO layer is 254 nm. The materials of the low acoustic impedance layer and the high acoustic impedance layer are IZO and W, as in Example 2, and their respective thermal conductivities are the same as in Example 2.
  • the thermal resistance of the low acoustic impedance layer is 7.58 ⁇ 10 ⁇ -8 (m 2 K/W)
  • the thermal resistance of the high acoustic impedance layer is 6.42 ⁇ 10 ⁇ -9 (m 2 K/W)
  • the total heat The resistance is 8.23 ⁇ 10 ⁇ -8 (m 2 K/W).
  • the acoustic multilayer film as a whole has low thermal resistance to 4 GHz resonance vibration and good thermal conductivity.
  • Example 12 In Example 12, as in Example 3, a high acoustic impedance layer is formed of W and a low acoustic impedance layer is formed of AZO on a silicon substrate. Unlike Example 3, the center frequency of the applied high frequency is set to 4 GHz. The thickness of the high acoustic impedance layer is 325 nm, and the thickness of the AZO layer is 269 nm. The materials of the low acoustic impedance layer and the high acoustic impedance layer are AZO and W, as in Example 3, and their respective thermal conductivities are the same as in Example 3.
  • the thermal resistance of the low acoustic impedance layer is 5.50 ⁇ 10 ⁇ -8 (m 2 K/W)
  • the thermal resistance of the high acoustic impedance layer is 6.42 ⁇ 10 ⁇ -9 (m 2 K/W)
  • the total heat The resistance is 6.14 ⁇ 10 ⁇ -8 (m 2 K/W).
  • AZO has good thermal conductivity
  • the acoustic multilayer film as a whole has low thermal resistance to 4 GHz resonance vibration and has good thermal conductivity.
  • Example 13 In Example 13, as in Example 1, a high acoustic impedance layer is formed of W and a low acoustic impedance layer is formed of ITO on a silicon substrate. Unlike Example 1, the center frequency of the applied high frequency is set to 5 GHz. The thickness of the high acoustic impedance layer is 260 nm. The low acoustic impedance (ITO) thickness is 216 nm. The materials of the low acoustic impedance layer and the high acoustic impedance layer are ITO and W, as in Example 1, and their respective thermal conductivities are the same as in Example 1.
  • the thermal resistance of the low acoustic impedance layer is 3.63 ⁇ 10 ⁇ -8 (m 2 K/W)
  • the thermal resistance of the high acoustic impedance layer is 5.14 ⁇ 10 ⁇ -9 (m 2 K/W)
  • the total heat The resistance is 4.15 ⁇ 10 ⁇ -8 (m 2 K/W).
  • ITO has good thermal conductivity, and the acoustic multilayer film as a whole has low thermal resistance to 5 GHz resonance vibration and has good thermal conductivity.
  • Example 14 In Example 14, as in Example 2, a high acoustic impedance layer is formed of W and a low acoustic impedance layer is formed of IZO on a silicon substrate. Unlike Example 2, the center frequency of the applied high frequency is set to 5 GHz. The thickness of the high acoustic impedance layer is 260 nm, and the thickness of the IZO layer is 204 nm. The materials of the low acoustic impedance layer and the high acoustic impedance layer are IZO and W, as in Example 2, and their respective thermal conductivities are the same as in Example 2.
  • the thermal resistance of the low acoustic impedance layer is 6.07 ⁇ 10 ⁇ -8 (m 2 K/W)
  • the thermal resistance of the high acoustic impedance layer is 5.14 ⁇ 10 ⁇ -9 (m 2 K/W)
  • the total heat The resistance is 6.58 ⁇ 10 ⁇ -8 (m 2 K/W).
  • the acoustic multilayer film as a whole has low thermal resistance to 5 GHz resonance vibration and good thermal conductivity.
  • Example 15 In Example 15, as in Example 3, a high acoustic impedance layer is formed of W and a low acoustic impedance layer is formed of AZO on a silicon substrate. Unlike the third embodiment, the center frequency of the applied high frequency is set to 5 GHz. The thickness of the high acoustic impedance layer is 260 nm, and the thickness of the AZO layer is 215 nm. The materials of the low acoustic impedance layer and the high acoustic impedance layer are AZO and W, as in Example 3, and their respective thermal conductivities are the same as in Example 3.
  • the thermal resistance of the low acoustic impedance layer is 4.40 ⁇ 10 ⁇ -8 (m 2 K/W)
  • the thermal resistance of the high acoustic impedance layer is 5.14 ⁇ 10 ⁇ -9 (m 2 K/W)
  • the total heat The resistance is 4.91 ⁇ 10 ⁇ -8 (m 2 K/W).
  • AZO has good thermal conductivity
  • the acoustic multilayer film as a whole has low thermal resistance to 4 GHz resonance vibration and has good thermal conductivity.
  • Comparative Example 1 a silicon substrate is used as the substrate, a high acoustic impedance layer is formed of W, and a low acoustic impedance layer is formed of SiO2.
  • the center frequency of the applied high frequency is 2 GHz
  • the thickness of the high acoustic impedance layer is set to 650 nm.
  • the center wavelength of the elastic wave propagating through SiO2, which is a low acoustic impedance layer, is approximately 2980 nm, and the thickness of the SiO2 layer is set to 745 nm.
  • SiO2 is generally an insulator and has a resistivity of 10 ⁇ 6 ⁇ cm or more, so no heat conduction by carriers occurs.
  • the thermal conductivity of the high acoustic impedance layer is as low as 5.06 ⁇ 10 (W/mK), and the thermal conductivity of the low acoustic impedance layer is 1.31 (W/mK).
  • the thermal resistance of the high acoustic impedance layer is 1.28 ⁇ 10 ⁇ -8 (m 2 K/W), while the thermal resistance of the low acoustic impedance layer is 5.68 ⁇ 10 ⁇ -7 (m 2 K/W).
  • the total thermal resistance is as high as 5.81 ⁇ 10 ⁇ -7 (m 2 K/W).
  • the acoustic multilayer film as a whole has high thermal resistance and poor thermal conductivity. Since this acoustic multilayer film cannot dissipate heat sufficiently, there is a risk that the resonance characteristics will deteriorate.
  • Comparative Example 2 Similar to Comparative Example 1, a high acoustic impedance layer is formed of W and a low acoustic impedance layer is formed of SiO2 on a silicon substrate, but a high frequency with a center frequency of 6 GHz is applied.
  • the thickness of the high acoustic impedance layer is set to 217 nm, and the thickness of the SiO2 layer, which is the low acoustic impedance layer, is set to 248 nm.
  • SiO2 is generally an insulator and has a resistivity of 10 ⁇ 6 ⁇ cm or more, so no heat conduction by carriers occurs.
  • the thermal conductivity of the high acoustic impedance layer is as low as 5.06 ⁇ 10 (W/mK), and the thermal conductivity of the low acoustic impedance layer is 1.31 (W/mK).
  • the thermal resistance of the high acoustic impedance layer is 4.28 ⁇ 10 ⁇ -9 (m 2 K/W), while the thermal resistance of the low acoustic impedance layer is 1.89 ⁇ 10 ⁇ -7 (m 2 K/W).
  • the total thermal resistance is also as high as 1.94 ⁇ 10 ⁇ -7 (m 2 K/W). Since SiO2 has poor thermal conductivity and high thermal resistance, the acoustic multilayer film as a whole has high thermal resistance. This acoustic multilayer film cannot sufficiently dissipate heat against the 6 GHz resonance vibration, and there is a possibility that the resonance characteristics may deteriorate.
  • Comparative Example 3 a silicon substrate is used as the substrate, a high acoustic impedance layer is formed of Mo, a low acoustic impedance layer is formed of SiO2, and a high frequency with a center frequency of 2 GHz is applied.
  • the center wavelength of the elastic wave propagating in Mo is approximately 3096 nm, and the thickness of the Mo layer is set to 774 nm.
  • the thickness of the SiO2 low acoustic impedance layer is set to 745 nm as in Comparative Example 1.
  • SiO2 is generally an insulator and has a resistivity of 10 ⁇ 6 ⁇ cm or more, so no heat conduction by carriers occurs.
  • the thermal conductivity of the high acoustic impedance layer is 3.53 ⁇ 10 (W/mK), which is sufficiently high, but the thermal conductivity of the low acoustic impedance layer is as low as 1.31 (W/mK).
  • the thermal resistance of the high acoustic impedance layer is 2.19 ⁇ 10 ⁇ -8 (m 2 K/W), while the thermal resistance of the low acoustic impedance layer is 5.68 ⁇ 10 ⁇ -7 (m 2 K/W).
  • the total thermal resistance is as high as 5.90 ⁇ 10 ⁇ -7 (m 2 K/W). Since SiO2 has low thermal conductivity and high thermal resistance, the acoustic multilayer film as a whole has high thermal resistance. This acoustic multilayer film cannot sufficiently dissipate heat against 2 GHz resonance vibration, and there is a possibility that resonance characteristics may deteriorate.
  • Comparative example 4 a silicon substrate is used as the substrate, the high acoustic impedance layer is formed of ZnO, the low acoustic impedance layer is formed of SiO2, and a high frequency with a center frequency of 2 GHz is applied.
  • the center wavelength of the elastic wave propagating in ZnO is approximately 3776 nm, and the thickness of the ZnO layer is set to 944 nm.
  • the thickness of the SiO2 low acoustic impedance layer is set to 745 nm as in Comparative Examples 1 and 3. Since SiO2 is generally an insulator and has a resistivity of 10 6 ⁇ cm or more, no heat conduction by carriers occurs.
  • the thermal conductivity of the high acoustic impedance layer is 1.94 ⁇ 10 (W/mK), and the thermal conductivity of the low acoustic impedance layer is 1.31 (W/mK).
  • the thermal resistance of the high acoustic impedance layer is 4.97 ⁇ 10 -8 (m 2 K/W), but the thermal resistance of the low acoustic impedance layer is as high as 5.68 ⁇ 10 -7 (m 2 K/W).
  • the total thermal resistance is as high as 6.18 ⁇ 10 ⁇ 7 (m 2 K/W). Since SiO2 has poor thermal conductivity and high thermal resistance, the acoustic multilayer film as a whole has high thermal resistance. This acoustic multilayer film cannot sufficiently dissipate heat against resonance vibrations of 2 GHz, and there is a possibility that resonance characteristics may deteriorate.
  • Comparative Example 5 a silicon substrate is used as the substrate, the high acoustic impedance layer is formed of W, the low acoustic impedance layer is formed of Al2O3, and a high frequency with a center frequency of 2 GHz is applied.
  • the thickness of the W layer is set to 650 nm as in Comparative Example 1.
  • the center wavelength of the elastic wave propagating through Al2O3 is approximately 5552 nm, and the thickness of the low acoustic impedance layer is set to 1388 nm. Since Al2O3 is generally an insulator and has a resistivity of 10 ⁇ 6 ⁇ cm or more, no heat conduction by carriers occurs.
  • the thermal conductivity of the high acoustic impedance layer is 5.06 x 10 (W/mK), and the thermal conductivity of the low acoustic impedance layer is 2.81 (W/mK), which are somewhat higher than that of SiO2. .
  • the thermal resistance of the high acoustic impedance layer is 1.28 ⁇ 10 ⁇ -8 (m 2 K/W), while the thermal resistance of the low acoustic impedance layer is 4.94 ⁇ 10 ⁇ -7 (m 2 K/W).
  • the total thermal resistance is as high as 5.07 ⁇ 10 ⁇ -7 (m 2 K/W).
  • thermal conduction by phonons is dominant, and the thermal resistance is high.
  • the acoustic multilayer film as a whole cannot dissipate sufficient heat against the 2 GHz resonance vibration, and there is a risk that the resonance characteristics may deteriorate.
  • carriers can be reduced by forming the low acoustic impedance layer with a conductive oxide such as ITO, IZO, or AZO instead of an insulating layer such as SiO2 or Al2O3. It can be seen that it plays a role in heat conduction and improves thermal conductivity.
  • a conductive oxide such as ITO, IZO, and AZO
  • conductive oxides such as FTO, GZO, ATO, and PTO may be used, or a composite of one or more conductive oxides may be used.
  • the thermal conductivity of the low acoustic impedance layer is maintained at 3 W/mK or more, and the overall acoustic multilayer film is Heat dissipation can be improved.
  • the present invention has been described above based on specific embodiments, the present invention is not limited to the above-described configuration example.
  • the high acoustic impedance layer may be formed of Ta2O5, Ru, Ir, or a composite thereof in addition to W, Mo, and ZnO
  • the low acoustic impedance layer may be formed of a transparent electrode material.
  • the uppermost low acoustic impedance layer of the acoustic multilayer film may be formed of an insulating layer such as SiO2 or Al2O3.
  • an insulating layer may be used as a part of the low acoustic impedance layer as long as heat conduction by carriers can be obtained predominantly in the entire low acoustic impedance layer of the oxide conductor. . In either case, the thermal conductivity of the acoustic multilayer film as a whole is improved.
  • an active element such as a resonator or a piezoelectric element
  • heat generated by the active element can be efficiently released from the acoustic multilayer film to the support substrate.
  • the laminate of the embodiment heat diffusion by the carrier is possible in the low acoustic impedance layer, and high heat dissipation is achieved without requiring complicated processing.
  • a high-frequency filter device using a laminate characteristic deterioration of the acoustic multilayer film due to heat generation of the active element is suppressed, and reliability of device operation is improved.

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Abstract

放熱性が良好なバルク弾性波フィルタデバイスを提供する。バルク弾性波フィルタデバイスは、支持基板の上に所定の固有音響インピーダンスを有する第１の層と、第１の層よりも低い固有音響インピーダンスを有する第２の層が交互に積層された音響多層膜と、前記音響多層膜の前記支持基板と反対側に設けられる能動素子と、を有し、前記能動素子は、前記音響多層膜の上に設けられる第１電極層と、前記第１電極層の上に設けられる圧電層と、前記圧電層の上に設けられる第２電極層を有し、前記音響多層膜の一部または全部が導電性を有し、前記音響多層膜と前記第１電極層の間に絶縁層が設けられている。好ましい構成例では、導電性を有する前記第２の層は１．０×１０＾－３Ωｃｍ以下の電気抵抗率を有する。

Description

バルク弾性波フィルタデバイス
　本発明は、バルク弾性波フィルタデバイスに関する。
　マイクロ波、ミリ波、テラヘルツ波といった高い周波数の電波を用いることで、高速で大容量の通信が可能になる。５Ｇ移動体通信規格では、「sub-6」と呼ばれる６ＧＨｚに近い周波数帯と２８ＧＨｚ帯とが使用され、将来的には、１００ＧＨｚ帯の使用も検討されている。そのため、数ＧＨｚを超える高周波に適した共振器やバンドパスフィルタが求められる。スマートフォン等の電子機器の共振子や、通信機器の高周波フィルタでは、バルク弾性波（Bulk Acoustic Wave：ＢＡＷ）を利用したＢＡＷ共振器、あるいはＢＡＷフィルタが用いられている。ＢＡＷデバイスを構成する機能層の厚さは、目標とする周波数によって決まり、高周波になるほど薄膜になる。ＢＡＷ共振器等の機能素子（または能動素子）は、熱により音響特性や電気特性が変化するので、熱の影響を低減できる構成が求められる。
　共振子と支持基板の間に、低熱伝導層と高熱伝導層を交互に積層した音響ミラー層を設け、共振子と支持基板の間をヒートブリッジで結合した構成が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
特許第６６６８３４７号公報
　電子・通信機器の高周波化にともなって素子の小型化が進んでおり、デバイス駆動時の温度上昇によるデバイス機能の低下が問題となっている。ヒートブリッジを設ける公知の構成は、ヒートブリッジを形成するための複雑な加工工程を要する。音響ミラーの側方をヒートブリッジで取り囲む構成では、低熱伝導層を通る伝熱パスが発生し、効率的な放熱特性が得られない。ビートブリッジを共振子の直下に設けた構成では、ヒートブリッジが音響ミラーによる弾性波反射の妨げになって、共振特性が低下する。
　本発明は、一つの側面で、放熱性が良好なバルク弾性波フィルタデバイスを提供することを目的とする。
　実施形態において、バルク弾性波フィルタデバイスは、
　支持基板の上に、所定の固有音響インピーダンスを有する第１の層と、第１の層よりも低い固有音響インピーダンスを有する第２の層が交互に積層された音響多層膜と、
　前記音響多層膜の前記支持基板と反対側に設けられる能動素子と、
を有し、前記能動素子は、前記音響多層膜の上に設けられる第１電極層と、前記第１電極層の上に設けられる圧電層と、前記圧電層の上に設けられる第２電極層とを有し、
　前記音響多層膜中の前記第２の層の一部または全部が導電性を有し、前記音響多層膜と前記第１電極層との間に絶縁層が設けられている。
　好ましい構成例で、前記導電性を有する前記第２の層は、１．０×１０＾－３Ωｃｍ以下の電気抵抗率を有する。
　放熱性が良好な積層体と、これを用いた高周波フィルタデバイスが実現される。
実施形態のバルク弾性波フィルタデバイスに用いられる積層体の模式図である。 図１の積層体を用いたバルク弾性波フィルタデバイスの模式図である。 図１の積層体の変形例を模式図である。 図３の積層体を用いたバルク弾性波フィルタデバイスの模式図である。 実施例の積層体の構成と熱特性を示す図である。 実施例の積層体の構成と熱特性を示す図である。 比較例の積層体の構成と熱特性を示す図である。
　薄膜の熱伝導には、主としてフォノン（格子振動）による熱伝導と、キャリアによる熱伝導がある。従来、音響ミラーの低音響インピーダンス層に用いられていたシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）は絶縁物であり、フォノンによる熱伝導が支配的である。一般的に、キャリアによる熱伝導は、キャリアの平均自由行程が長いため、フォノンによる熱伝導よりも効率的である。キャリアによる熱伝導はキャリア密度の影響を受けるが、フォノンによる熱伝導は、キャリア密度の影響を直接的には受けない。そこで実施形態では、キャリアによる熱伝導を支配的にすることで、振動を利用した機能デバイスの放熱効果を高める。
　以下で、図面を参照して、実施形態のバルク弾性波フィルタデバイスの具体的な構成を説明する。以下に示す形態は、本開示の技術思想を具現化するための一例であって、開示内容を限定するものではない。各図面に示される構成要素の大きさ、位置関係等は、発明の理解を容易にするために、誇張して描かれている場合がある。同一の構成要素または機能に同一の名称または符号を付けて、重複する説明を最小限にする場合がある。位置関係で「上に」または「下に」というときは、特段の指定がない場合は積層方向または成膜方向の上下を指し、絶対的な方向ではない。
　図１は、実施形態のバルク弾性波フィルタデバイスに用いられる積層体２０の模式図である。積層体２０は、支持基板１１の上に、音響多層膜１８と、音響多層膜１８の上に設けられた絶縁層１９を含む。音響多層膜１８は、所定の固有音響インピーダンスを有する第１の層１６と、第１の層よりも固有音響インピーダンスの低い第２の層１７が、交互に２ペア以上積層された多層膜である。第１の層１６は第２の層１７よりも固有音響インピーダンスが高いので、便宜上、第１の層を「高音響インピーダンス層１６」と呼び、第２の層を「低音響インピーダンス層１７」と呼ぶ。実施形態の特徴として、少なくとも一つの低音響インピーダンス層１７を導電性酸化物で形成する。
　絶縁層１９を介して音響多層膜１８に共振振動が伝えられると、共振の振動エネルギーは音響多層膜１８で反射される。振動の波（弾性波）が高音響インピーダンス層１６を伝搬する速度と、低音響インピーダンス層１７を伝搬する速度は異なる。音響多層膜１８を構成する各層の界面で、干渉により反射波は強め合うように、膜厚を設計することで、共振の振動エネルギーを、支持基板１１の影響を受けずに弾性波の入射方向に戻しつつ、熱エネルギーを支持基板１１の方向に逃がす。
　高音響インピーダンス層１６は、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）など、密度または体積弾性率が高い材料で形成される。低音響インピーダンス層１７は、高音響インピーダンス層１６よりも密度または体積弾性率が低い材料で形成され、かつ、導電性をもつ材料を選択することで、キャリアが熱伝導を担うことができる。その電気抵抗率の範囲は１.０×１０＾－３Ωｃｍ以下が好ましく、８.０×１０＾－４Ωｃｍ以下がより好ましく、さらには５.０×１０＾－４Ωｃｍ以下が好ましい。以下の説明で「電気抵抗率」を単に「抵抗率」と呼ぶ場合がある。
　低音響インピーダンス層１７として、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）、ＡＺＯ（Ａｌドープ酸化亜鉛）、ＩＺＯ（Ｉｎドープ酸化亜鉛）、ＦＴＯ（フッ素ドープ酸化スズ）、ＧＺＯ（Ｇａドープ酸化亜鉛）、ＡＴＯ（アンチモンドープ酸化スズ）、ＰＴＯ（リンドープ酸化スズ）などの導電性酸化物を用いる。これらの材料は、一般的には透明導電膜として用いられている。後述するように、低音響インピーダンス層１７の熱伝導率は３Ｗ／ｍＫ以上、より好ましくは３．３５Ｗ／ｍＫ以上である。低音響インピーダンス層１７はアモルファス層、またはアモルファスが支配的な層であってもよい。低音響インピーダンス層１７をアモルファスが支配的な層とすることで、高音響インピーダンス層１６での応力増大を抑制することができる。
　高音響インピーダンス層１６と低音響インピーダンス層１７は、支持基板１１上にスパッタリング等で形成される。低音響インピーダンス層１７として導電性酸化物を用いることで、キャリアによる熱拡散が可能となり、ヒートブリッジ等を設ける複雑な加工工程は不要である。
　支持基板１１は、音響多層膜１８を支持することのできる任意の基板である。シリコン（Ｓｉ）等の半導体基板を用いてもよいし、ＭｇＯ、サファイア等の無機誘電体基板を用いてもよいし、プラスチック基板を用いてもよい。支持基板１１として可撓性の基板を用いる場合、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、アクリル系樹脂、シクロオレフィン系ポリマー、ポリイミド（ＰＩ）、薄膜ガラス等を用いてもよい。支持基板１１と反対側の表面に設けられる絶縁層１９は、音響多層膜１８と、音響多層膜１８に接続される能動素子（共振子等）の間を電気的に絶縁する。
　図２は、図１の積層体２０を用いたバルク弾性波フィルタデバイス１０の模式図である。バルク弾性波フィルタデバイス１０は、積層体２０の絶縁層１９の上に、第１電極層１２と、第２電極層１４と、第１電極層１２と第２電極層１４の間に設けられる圧電層１３とを有する。第１電極層１２と、第２電極層１４と、圧電層１３とで、能動素子である共振子１５が形成される。
　第１電極層１２と第２電極層１４は導電性材料で形成されている。例えば、導電性材料にはＭｏ,Ｗ，Ｐｒ，Ａｕ，Ｒｕ，Ｉｒ，Ａｌ，Ｃｕなどをもちいても良い。圧電層１３の材料として、ウルツ鉱型の結晶、ペロブスカイト型の結晶などを用いることができる。これらの結晶材料を主成分として、所定量の不純物元素が副成分として添加されていてもよい。ウルツ鉱型の圧電材料としては酸化亜鉛（ＺｎＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、等を用いることができる。
　共振子１５に高周波が入力されると、圧電層１３の膜厚に対応する特定の周波数で共振振動が発生する。共振子１５が駆動されると、共振の振動エネルギーが生成されるとともに、電気的な駆動により熱が生じる。絶縁層１９を介して音響多層膜１８に伝わった共振振動エネルギーは音響多層膜１８によって反射され、共振子１５に戻って、第１電極層１２と第２電極層１４の間に閉じ込められる。閉じ込められた振動は、第１電極層１２と第２電極層１４により電気信号として取り出される。
　共振子１５の駆動により発生した熱は、音響多層膜１８により支持基板１１側に伝達される。低音響インピーダンス層１７の熱伝導率は３Ｗ／ｍＫ以上であり、熱を支持基板１１側へ効率的に伝達できる。
　図３は、図１の積層体２０の変形例である積層体４０の模式図である。図１の積層体２０は、音響多層膜１８ですべての低音響インピーダンス層１７を導電性酸化物で形成し、音響多層膜１８の上に絶縁層１９を設けた。図３の積層体４０では、低音響インピーダンス層の一部は導電性酸化物で形成され、一部は従来の絶縁性材料で形成されている。音響多層膜２８の少なくとも最上層に設けられる低音響インピーダンス層２７－２は絶縁性材料で形成されている。絶縁性材料は、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３等である。
　積層体４０は、支持基板１１の上に、高音響インピーダンス層２６と、低音響インピーダンス層２７－１または２７－２が交互に積層された音響多層膜２８を有する。音響多層膜２８のうち、支持基板１１と反対側で、圧電素子、共振子などの能動素子に接続される低音響インピーダンス層２７－２を絶縁性の材料で形成し、その他の低音響インピーダンス層２７－１を、導電性酸化物で形成してもよい。この構成では、音響多層膜２８の上に別途、絶縁層を設ける必要がない。音響多層膜２８のうち、絶縁性の低音響インピーダンス層２７－２が占める割合はわずかなので、高音響インピーダンス層２６と、導電性酸化物の低音響インピーダンス層２７－１により、熱は効率的に支持基板１１に伝えられる。
　図４は、図３の積層体４０を用いたバルク弾性波フィルタデバイス３０の模式図である。バルク弾性波フィルタデバイス３０は、積層体４０の上に、第１電極層１２と、第２電極層１４と、第１電極層１２と第２電極層１４の間に設けられる圧電層１３とを有する。第１電極層１２と第２電極層１４と圧電層１３で、能動素子である共振子１５が形成される。
　共振子１５の構成は、図２の共振子１５と同じである。圧電層１３として、ペロブスカイト型の結晶、あるいはウルツ鉱型の結晶を用いてもよい。
　共振子１５に高周波が入力されると、圧電層１３の膜厚に対応する特定の周波数で共振振動が発生する。共振子１５が駆動されると、共振の振動エネルギーが生成されるとともに、電気的な駆動により熱が生じる。共振子１５から音響多層膜２８に伝わった共振振動エネルギーは音響多層膜２８によって反射され、共振子１５に戻って、第１電極層１２と第２電極層１４の間に閉じ込められる。閉じ込められた振動は、第１電極層１２と第２電極層１４により電気信号として取り出される。
　図３、及び図４の構成でも、音響多層膜２８に含まれる低音響インピーダンス層のうちの少なくとも一部の低音響インピーダンス層２８－１が導電性酸化物で形成されるので、放熱効果が高い。
　図５Ａと図５Ｂは、実施例の積層体の構成と熱特性を示す。図５Ｃは、比較例の積層体の構成と熱特性を示す。図示の便宜上、図５Ａから５Ｃで低音響インピーダンス層と高音響インピーダンス層をそれぞれ「低音響Ｉｍｐ．層」、「高音響Ｉｍｐ．層」と表記している部分がある。実施例と比較例に共通の構成として、高音響インピーダンス層と低音響インピーダンス層を、それぞれ３層ずつ交互に積層する。積層体に印加する高周波の周波数、低音響インピーダンス層の材料の厚さ、及び、高音響インピーダンス層の材料と厚さを変えて、低音響インピーダンス層と高音響インピーダンス層の熱伝導率と熱抵抗を測定する。熱伝導率と熱抵抗は、サーモリフレクタンス法によって熱拡散率λを算出し、以下に示す式で熱伝導率κを算出した。
　　　κ＝ρｃλ
ここで、ρは密度、ｃは比熱である。また、熱抵抗Ｒは以下の式を用いて算出した。
　　　Ｒ＝ｄ／κ
ここで、ｄは膜厚である。
　＜実施例１＞
　実施例１で、基板としてシリコン基板を用い、高音響インピーダンス層をＷ、低音響インピーダンス層をＩＴＯで形成する。印加される高周波の中心周波数が２ＧＨｚの場合、高音響インピーダンス層を伝搬する弾性波の中心波長は約２６００ｎｍである。高音響インピーダンス層の厚さを弾性波の中心波長の１／４の６５０ｎｍに設定する。低音響インピーダンス層のＩＴＯを伝搬する弾性波の中心波長は約２１６５ｎｍであり、ＩＴＯ層の厚さを５４１ｎｍに設定する。ＩＴＯの抵抗率は３．３×１０＾－４Ωｃｍであり、キャリアによる熱伝導を生じさせるのに十分な導電性を有している。ここで、高音響インピーダンス層の熱伝導率は５．０６×１０（Ｗ／ｍＫ）、低音響インピーダンス層の熱伝導率は５．９５（Ｗ／ｍＫ）である。低音響インピーダンス層の熱抵抗は９．０８×１０＾－８（ｍ２Ｋ／Ｗ）、高音響インピーダンス層の熱抵抗は１．２８×１０＾－８（ｍ２Ｋ／Ｗ）、総熱抵抗は１．０４×１０＾－７（ｍ２Ｋ／Ｗ）である。ＩＴＯの熱伝導率は非常に良好であり、音響多層膜全体として熱抵抗が低く、熱伝導性が良いことがわかる。
　＜実施例２＞
　実施例２では、基板としてシリコン基板を用い、高音響インピーダンス層をＷ、低音響インピーダンス層をＩＺＯで形成する。高音響インピーダンス層の厚さを、実施例１と同じく６５０ｎｍに設定する。低音響インピーダンス層のＩＺＯを伝搬する弾性波の中心波長は約２０３５ｎｍであり、ＩＺＯ層の厚さを５０９ｎｍに設定する。ＩＺＯの抵抗率は４．１×１０＾－４Ωｃｍであり、キャリアによる熱伝導を生じさせるのに十分な導電性を有している。ここで、高音響インピーダンス層の熱伝導率は５．０６×１０（Ｗ／ｍＫ）、低音響インピーダンス層の熱伝導率は３．３５（Ｗ／ｍＫ）である。低音響インピーダンス層の熱抵抗は１．５２×１０＾－７（ｍ２Ｋ／Ｗ）、高音響インピーダンス層の熱抵抗は１．２８×１０＾－８（ｍ２Ｋ／Ｗ）、総熱抵抗は１．６５×１０＾－７（ｍ２Ｋ／Ｗ）である。音響多層膜全体として熱抵抗が低く、熱伝導性が良い。
　＜実施例３＞
　実施例３では、基板としてシリコン基板を用い、高音響インピーダンス層をＷ、低音響インピーダンス層をＡＺＯで形成する。高音響インピーダンス層の厚さを、実施例１と同じく６５０ｎｍに設定する。低音響インピーダンス層のＡＺＯを伝搬する弾性波の中心波長は約２０５２ｎｍであり、ＡＺＯ層の厚さを５３８ｎｍに設定する。ＡＺＯの抵抗率は４．０×１０＾－４Ωｃｍであり、キャリアによる熱伝導を生じさせるのに十分な導電性を有している。ここで、高音響インピーダンス層の熱伝導率は５．０６×１０（Ｗ／ｍＫ）、低音響インピーダンス層の熱伝導率は４．８９（Ｗ／ｍＫ）である。低音響インピーダンス層の熱抵抗は１．１０×１０＾－７（ｍ２Ｋ／Ｗ）、高音響インピーダンス層の熱抵抗は１．２８×１０＾－８（ｍ２Ｋ／Ｗ）、総熱抵抗は１．２３×１０＾－７（ｍ２Ｋ／Ｗ）である。ＡＺＯの熱伝導率は良好であり、音響多層膜全体として熱抵抗が低く、熱伝導性が良い。
　＜実施例４＞
　実施例４では、実施例１と同じく、シリコン基板上に高音響インピーダンス層をＷ、低音響インピーダンス層をＩＴＯで形成する。実施例１と異なり、印加する高周波の中心周波数を６ＧＨｚに設定する。この場合、高音響インピーダンス層を伝搬する弾性波の中心波長は約８６８ｎｍであり、高音響インピーダンス層の厚さを２１７ｎｍに設定する。ＩＴＯ層を伝搬する弾性波の中心波長は約７２０ｎｍであり、ＩＴＯ層の厚さを１８０ｎｍにする。ＩＴＯの抵抗率は３．３×１０＾－４Ωｃｍであり、キャリアによる熱伝導を生じさせるのに十分な導電性を有している。ここで、高音響インピーダンス層の熱伝導率は５．０６×１０（Ｗ／ｍＫ）、低音響インピーダンス層の熱伝導率は５．９５（Ｗ／ｍＫ）である。低音響インピーダンス層の熱抵抗は３．０３×１０＾－８（ｍ２Ｋ／Ｗ）、高音響インピーダンス層の熱抵抗は４．２８×１０＾－９（ｍ２Ｋ／Ｗ）、総熱抵抗は３．６４×１０＾－８（ｍ２Ｋ／Ｗ）である。ＩＴＯの熱伝導率は良好であり、音響多層膜全体として６ＧＨｚの共振振動に対して熱抵抗が低く、熱伝導性が良い。
　＜実施例５＞
　実施例５では、実施例２と同じく、シリコン基板上に高音響インピーダンス層をＷ、低音響インピーダンス層をＩＺＯで形成する。実施例２と異なり、印加する高周波の中心周波数を６ＧＨｚに設定する。高音響インピーダンス層の厚さを２１７ｎｍ、ＩＺＯ層の厚さを１７０ｎｍにする。ＩＺＯの抵抗率は４．１×１０＾－４Ωｃｍであり、キャリアによる熱伝導を生じさせるのに十分な導電性を有している。ここで、高音響インピーダンス層の熱伝導率は５．０６×１０（Ｗ／ｍＫ）、低音響インピーダンス層の熱伝導率は３．３５（Ｗ／ｍＫ）である。低音響インピーダンス層の熱抵抗は５．０６×１０＾－８（ｍ２Ｋ／Ｗ）、高音響インピーダンス層の熱抵抗は４．２８×１０＾－９（ｍ２Ｋ／Ｗ）、総熱抵抗は５．４９×１０＾－８（ｍ２Ｋ／Ｗ）である。音響多層膜全体として６ＧＨｚの共振振動に対して熱抵抗が低く、熱伝導性が良い。
　＜実施例６＞
　実施例６では、実施例３と同じく、シリコン基板上に高音響インピーダンス層をＷ、低音響インピーダンス層をＡＺＯで形成する。実施例３と異なり、印加する高周波の中心周波数を６ＧＨｚに設定する。高音響インピーダンス層の厚さを２１７ｎｍ、ＡＺＯ層の厚さを１７０ｎｍにする。ＡＺＯの抵抗率は４．０×１０＾－４Ωｃｍであり、キャリアによる熱伝導を生じさせるのに十分な導電性を有している。ここで、高音響インピーダンス層の熱伝導率は５．０６×１０（Ｗ／ｍＫ）、低音響インピーダンス層の熱伝導率は４．８９（Ｗ／ｍＫ）である。低音響インピーダンス層の熱抵抗は３．４７×１０＾－８（ｍ２Ｋ／Ｗ）、高音響インピーダンス層の熱抵抗は４．２８×１０＾－９（ｍ２Ｋ／Ｗ）、総熱抵抗は３．９０×１０＾－８（ｍ２Ｋ／Ｗ）である。ＡＺＯの熱伝導率は良好であり、音響多層膜全体として６ＧＨｚの共振振動に対して熱抵抗が低く、熱伝導性が良い。
　＜実施例７＞
　実施例７では、実施例１と同じく、シリコン基板上に高音響インピーダンス層をＷ、低音響インピーダンス層をＩＴＯで形成する。実施例１と異なり、印加する高周波の中心周波数を３ＧＨｚに設定する。高音響インピーダンス層の厚さは４３３ｎｍである。低音響インピーダンス（ＩＴＯ）の厚さは３６０ｎｍである。低音響インピーダンス層と高音響インピーダンス層の材料は実施例１と同じくＩＴＯとＷであり、それぞれの熱伝導率は実施例１と同じである。低音響インピーダンス層の熱抵抗は６．０６×１０＾－８（ｍ２Ｋ／Ｗ）、高音響インピーダンス層の熱抵抗は８．５６×１０＾－９（ｍ２Ｋ／Ｗ）、総熱抵抗は６．９１×１０＾－８（ｍ２Ｋ／Ｗ）である。ＩＴＯの熱伝導率は良好であり、音響多層膜全体として６ＧＨｚの共振振動に対して熱抵抗が低く、熱伝導性が良い。
　＜実施例８＞
　実施例８では、実施例２と同じく、シリコン基板上に高音響インピーダンス層をＷ、低音響インピーダンス層をＩＺＯで形成する。実施例２と異なり、印加する高周波の中心周波数を３ＧＨｚに設定する。高音響インピーダンス層の厚さを４３３ｎｍ、ＩＺＯ層の厚さを３３９ｎｍにする。低音響インピーダンス層と高音響インピーダンス層の材料は実施例２と同じくＩＺＯとＷであり、それぞれの熱伝導率は実施例２と同じである。低音響インピーダンス層の熱抵抗は１．０１×１０＾－７（ｍ２Ｋ／Ｗ）、高音響インピーダンス層の熱抵抗は８．５６×１０＾－９（ｍ２Ｋ／Ｗ）、総熱抵抗は１．１０×１０＾－７（ｍ２Ｋ／Ｗ）である。音響多層膜全体として３ＧＨｚの共振振動に対して熱抵抗が低く、熱伝導性が良い。
　＜実施例９＞
　実施例９では、実施例３と同じく、シリコン基板上に高音響インピーダンス層をＷ、低音響インピーダンス層をＡＺＯで形成する。実施例３と異なり、印加する高周波の中心周波数を３ＧＨｚに設定する。高音響インピーダンス層の厚さを４３３ｎｍ、ＡＺＯ層の厚さを３５８ｎｍにする。低音響インピーダンス層と高音響インピーダンス層の材料は実施例３と同じくＡＺＯとＷであり、それぞれの熱伝導率は実施例３と同じである。低音響インピーダンス層の熱抵抗は７．３３×１０＾－８（ｍ２Ｋ／Ｗ）、高音響インピーダンス層の熱抵抗は８．５６×１０＾－９（ｍ２Ｋ／Ｗ）、総熱抵抗は８．１８×１０＾－８（ｍ２Ｋ／Ｗ）である。ＡＺＯの熱伝導率は良好であり、音響多層膜全体として３ＧＨｚの共振振動に対して熱抵抗が低く、熱伝導性が良い。
　＜実施例１０＞
　実施例１０では、実施例１と同じく、シリコン基板上に高音響インピーダンス層をＷ、低音響インピーダンス層をＩＴＯで形成する。実施例１と異なり、印加する高周波の中心周波数を４ＧＨｚに設定する。高音響インピーダンス層の厚さは３２５ｎｍである。低音響インピーダンス（ＩＴＯ）の厚さは２７０ｎｍである。低音響インピーダンス層と高音響インピーダンス層の材料は実施例１と同じくＩＴＯとＷであり、それぞれの熱伝導率は実施例１と同じである。低音響インピーダンス層の熱抵抗は４．５４×１０＾－８（ｍ２Ｋ／Ｗ）、高音響インピーダンス層の熱抵抗は６．４２×１０＾－９（ｍ２Ｋ／Ｗ）、総熱抵抗は５．１８×１０＾－８（ｍ２Ｋ／Ｗ）である。ＩＴＯの熱伝導率は良好であり、音響多層膜全体として４ＧＨｚの共振振動に対して熱抵抗が低く、熱伝導性が良い。
　＜実施例１１＞
　実施例８では、実施例２と同じく、シリコン基板上に高音響インピーダンス層をＷ、低音響インピーダンス層をＩＺＯで形成する。実施例２と異なり、印加する高周波の中心周波数を４ＧＨｚに設定する。高音響インピーダンス層の厚さを３２５ｎｍ、ＩＺＯ層の厚さを２５４ｎｍにする。低音響インピーダンス層と高音響インピーダンス層の材料は実施例２と同じくＩＺＯとＷであり、それぞれの熱伝導率は実施例２と同じである。低音響インピーダンス層の熱抵抗は７．５８×１０＾－８（ｍ２Ｋ／Ｗ）、高音響インピーダンス層の熱抵抗は６．４２×１０＾－９（ｍ２Ｋ／Ｗ）、総熱抵抗は８．２３×１０＾－８（ｍ２Ｋ／Ｗ）である。音響多層膜全体として４ＧＨｚの共振振動に対して熱抵抗が低く、熱伝導性が良い。
　＜実施例１２＞
　実施例１２では、実施例３と同じく、シリコン基板上に高音響インピーダンス層をＷ、低音響インピーダンス層をＡＺＯで形成する。実施例３と異なり、印加する高周波の中心周波数を４ＧＨｚに設定する。高音響インピーダンス層の厚さを３２５ｎｍ、ＡＺＯ層の厚さを２６９ｎｍにする。低音響インピーダンス層と高音響インピーダンス層の材料は実施例３と同じくＡＺＯとＷであり、それぞれの熱伝導率は実施例３と同じである。低音響インピーダンス層の熱抵抗は５．５０×１０＾－８（ｍ２Ｋ／Ｗ）、高音響インピーダンス層の熱抵抗は６．４２×１０＾－９（ｍ２Ｋ／Ｗ）、総熱抵抗は６．１４×１０＾－８（ｍ２Ｋ／Ｗ）である。ＡＺＯの熱伝導率は良好であり、音響多層膜全体として４ＧＨｚの共振振動に対して熱抵抗が低く、熱伝導性が良い。
　＜実施例１３＞
　実施例１３では、実施例１と同じく、シリコン基板上に高音響インピーダンス層をＷ、低音響インピーダンス層をＩＴＯで形成する。実施例１と異なり、印加する高周波の中心周波数を５ＧＨｚに設定する。高音響インピーダンス層の厚さは２６０ｎｍである。低音響インピーダンス（ＩＴＯ）の厚さは２１６ｎｍである。低音響インピーダンス層と高音響インピーダンス層の材料は実施例１と同じくＩＴＯとＷであり、それぞれの熱伝導率は実施例１と同じである。低音響インピーダンス層の熱抵抗は３．６３×１０＾－８（ｍ２Ｋ／Ｗ）、高音響インピーダンス層の熱抵抗は５．１４×１０＾－９（ｍ２Ｋ／Ｗ）、総熱抵抗は４．１５×１０＾－８（ｍ２Ｋ／Ｗ）である。ＩＴＯの熱伝導率は良好であり、音響多層膜全体として５ＧＨｚの共振振動に対して熱抵抗が低く、熱伝導性が良い。
　＜実施例１４＞
　実施例１４では、実施例２と同じく、シリコン基板上に高音響インピーダンス層をＷ、低音響インピーダンス層をＩＺＯで形成する。実施例２と異なり、印加する高周波の中心周波数を５ＧＨｚに設定する。高音響インピーダンス層の厚さを２６０ｎｍ、ＩＺＯ層の厚さを２０４ｎｍにする。低音響インピーダンス層と高音響インピーダンス層の材料は実施例２と同じくＩＺＯとＷであり、それぞれの熱伝導率は実施例２と同じである。低音響インピーダンス層の熱抵抗は６．０７×１０＾－８（ｍ２Ｋ／Ｗ）、高音響インピーダンス層の熱抵抗は５．１４×１０＾－９（ｍ２Ｋ／Ｗ）、総熱抵抗は６．５８×１０＾－８（ｍ２Ｋ／Ｗ）である。音響多層膜全体として５ＧＨｚの共振振動に対して熱抵抗が低く、熱伝導性が良い。
　＜実施例１５＞
　実施例１５では、実施例３と同じく、シリコン基板上に高音響インピーダンス層をＷ、低音響インピーダンス層をＡＺＯで形成する。実施例３と異なり、印加する高周波の中心周波数を５ＧＨｚに設定する。高音響インピーダンス層の厚さを２６０ｎｍ、ＡＺＯ層の厚さを２１５ｎｍにする。低音響インピーダンス層と高音響インピーダンス層の材料は実施例３と同じくＡＺＯとＷであり、それぞれの熱伝導率は実施例３と同じである。低音響インピーダンス層の熱抵抗は４．４０×１０＾－８（ｍ２Ｋ／Ｗ）、高音響インピーダンス層の熱抵抗は５．１４×１０＾－９（ｍ２Ｋ／Ｗ）、総熱抵抗は４．９１×１０＾－８（ｍ２Ｋ／Ｗ）である。ＡＺＯの熱伝導率は良好であり、音響多層膜全体として４ＧＨｚの共振振動に対して熱抵抗が低く、熱伝導性が良い。
　＜比較例１＞
　図５Ｃを参照すると、比較例１で、基板としてシリコン基板を用い、高音響インピーダンス層をＷ、低音響インピーダンス層をＳｉＯ２で形成する。印加される高周波の中心周波数が２ＧＨｚの場合、高音響インピーダンス層の厚さを６５０ｎｍに設定する。低音響インピーダンス層であるＳｉＯ２を伝搬する弾性波の中心波長は約２９８０ｎｍであり、ＳｉＯ２層の厚さを７４５ｎｍに設定する。ＳｉＯ２は一般的に絶縁物であり、抵抗率は１０＾６Ωｃｍ以上となるため、キャリアによる熱伝導が生じない。ここで、高音響インピーダンス層の熱伝導率は５．０６×１０（Ｗ／ｍＫ）、低音響インピーダンス層の熱伝導率は１．３１（Ｗ／ｍＫ）と低い。高音響インピーダンス層の熱抵抗は１．２８×１０＾－８（ｍ２Ｋ／Ｗ）であるが、低音響インピーダンス層の熱抵抗は５．６８×１０＾－７（ｍ２Ｋ／Ｗ）と高く、総熱抵抗は５．８１×１０＾－７（ｍ２Ｋ／Ｗ）と高くなる。ＳｉＯ２の熱伝導率が悪く、熱抵抗が高いため、音響多層膜全体として熱抵抗が高く、熱伝導性が悪くなる。この音響多層膜では十分な放熱ができないため、共振特性が劣化するおそれがある。
　＜比較例２＞
　比較例２では、比較例１と同様に、シリコン基板上に高音響インピーダンス層をＷ、低音響インピーダンス層をＳｉＯ２で形成するが、中心周波数が６ＧＨｚの高周波を印加する。高音響インピーダンス層の厚さを２１７ｎｍに設定し、低音響インピーダンス層であるＳｉＯ２層の厚さを２４８ｎｍに設定する。ＳｉＯ２は一般的に絶縁物であり、抵抗率は１０＾６Ωｃｍ以上となるため、キャリアによる熱伝導が生じない。ここで、高音響インピーダンス層の熱伝導率は５．０６×１０（Ｗ／ｍＫ）、低音響インピーダンス層の熱伝導率は１．３１（Ｗ／ｍＫ）と低い。高音響インピーダンス層の熱抵抗は４．２８×１０＾－９（ｍ２Ｋ／Ｗ）であるが、低音響インピーダンス層の熱抵抗は１．８９×１０＾－７（ｍ２Ｋ／Ｗ）と高く、総熱抵抗も１．９４×１０＾－７（ｍ２Ｋ／Ｗ）と高い。ＳｉＯ２の熱伝導率が悪く、熱抵抗が高いため、音響多層膜全体としても熱抵抗が高い。この音響多層膜では６ＧＨｚの共振振動に対して十分な放熱ができず、共振特性が劣化するおそれがある。
　＜比較例３＞
　比較例３では、基板としてシリコン基板を用い、高音響インピーダンス層をＭｏ、低音響インピーダンス層をＳｉＯ２で形成し、中心周波数が２ＧＨｚの高周波を印加する。Ｍｏ中を伝搬する弾性波の中心波長は約３０９６ｎｍであり、Ｍｏ層の厚さを７７４ｎｍに設定する。ＳｉＯ２低音響インピーダンス層の厚さを、比較例１と同様に７４５ｎｍに設定する。ＳｉＯ２は一般的に絶縁物であり、抵抗率は１０＾６Ωｃｍ以上となるため、キャリアによる熱伝導が生じない。ここで、高音響インピーダンス層の熱伝導率は３．５３×１０（Ｗ／ｍＫ）であり十分に高いが、低音響インピーダンス層の熱伝導率は１．３１（Ｗ／ｍＫ）と低い。高音響インピーダンス層の熱抵抗は２．１９×１０＾－８（ｍ２Ｋ／Ｗ）であるが、低音響インピーダンス層の熱抵抗は５．６８×１０＾－７（ｍ２Ｋ／Ｗ）と高く、総熱抵抗は５．９０×１０＾－７（ｍ２Ｋ／Ｗ）と高くなる。ＳｉＯ２の熱伝導率が低く、熱抵抗が高いため、音響多層膜全体としても熱抵抗が高い。この音響多層膜では、２ＧＨｚの共振振動に対して十分な放熱ができず、共振特性が劣化するおそれがある。
　＜比較例４＞
　比較例４では、基板としてシリコン基板を用い、高音響インピーダンス層をＺｎＯ、低音響インピーダンス層をＳｉＯ２で形成し、中心周波数が２ＧＨｚの高周波を印加する。ＺｎＯ中を伝搬する弾性波の中心波長は約３７７６ｎｍであり、ＺｎＯ層の厚さを９４４ｎｍに設定する。ＳｉＯ２低音響インピーダンス層の厚さを、比較例１、３と同様に７４５ｎｍに設定する。ＳｉＯ２は一般的に絶縁物であり、抵抗率は１０６Ωｃｍ以上となるため、キャリアによる熱伝導が生じない。ここで、高音響インピーダンス層の熱伝導率は１．９４×１０（Ｗ／ｍＫ）、低音響インピーダンス層の熱伝導率は１．３１（Ｗ／ｍＫ）である。高音響インピーダンス層の熱抵抗は４．９７×１０－８（ｍ２Ｋ／Ｗ）であるが、低音響インピーダンス層の熱抵抗は５．６８×１０－７（ｍ２Ｋ／Ｗ）と高く、総熱抵抗は６．１８×１０－７（ｍ２Ｋ／Ｗ）と高くなる。ＳｉＯ２の熱伝導率が悪く、熱抵抗が高いため、音響多層膜全体としても熱抵抗が高い。この音響多層膜では２ＧＨｚの共振振動に対して十分な放熱ができず、共振特性が劣化するおそれがある。
　＜比較例５＞
　比較例５では、基板としてシリコン基板を用い、高音響インピーダンス層をＷ、低音響インピーダンス層をＡｌ２Ｏ３で形成し、中心周波数が２ＧＨｚの高周波を印加する。Ｗ層の厚さを、比較例１と同じく６５０ｎｍに設定する。Ａｌ２Ｏ３を伝搬する弾性波の中心波長は約５５５２ｎｍであり、低音響インピーダンス層の厚さを１３８８ｎｍに設定する。Ａｌ２Ｏ３は一般的に絶縁物であり、抵抗率は１０＾６Ωｃｍ以上となるため、キャリアによる熱伝導が生じない。ここで、高音響インピーダンス層の熱伝導率は５．０６×１０（Ｗ／ｍＫ）、低音響インピーダンス層の熱伝導率は２．８１（Ｗ／ｍＫ）と、ＳｉＯ２に比べると多少は高くなる。高音響インピーダンス層の熱抵抗は１．２８×１０＾－８（ｍ２Ｋ／Ｗ）であるが、低音響インピーダンス層の熱抵抗は４．９４×１０＾－７（ｍ２Ｋ／Ｗ）と高く、総熱抵抗は５．０７×１０＾－７（ｍ２Ｋ／Ｗ）と高くなる。Ａｌ２Ｏ３ではフォノンによる熱伝導が支配的であり、熱抵抗が高い。音響多層膜全体として２ＧＨｚの共振振動に対して十分な放熱ができず、共振特性が劣化するおそれがある。
　実施例１～１５、及び比較例１～５に基づくと、低音響インピーダンス層をＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３等の絶縁層に代えて、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＡＺＯ等の導電性酸化物で形成することでキャリアが熱伝導を担い、熱伝導率が向上することがわかる。ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＡＺＯ以外に、ＦＴＯ、ＧＺＯ、ＡＴＯ、ＰＴＯ等の導電性酸化物を用いてもよいし、１以上の導電性酸化物の複合体を用いてもよい。低音響インピーダンス層に抵抗率が１．０×１０＾－３Ωｃｍ以下の導電性酸化物を用いることで、低音響インピーダンス層での熱伝導率を３Ｗ/ｍＫ以上に保ち、音響多層膜全体での放熱性を向上することができる。
　以上、特定の実施例に基づいて本発明を説明してきたが、本発明は上述した構成例に限定されない。たとえば、高音響インピーダンス層をＷ、Ｍｏ、ＺｎＯの他に、Ｔａ２Ｏ５、Ｒｕ、Ｉｒ、またはこれらの複合体で形成し、低音響インピーダンス層を透明電極材料で形成してもよい。また、音響多層膜の最上層の低音響インピーダンス層をＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３等の絶縁層で形成してもよい。酸化物導電体の低音響インピーダンス層の全体として、キャリアによる熱伝導が支配的に得られる限り、最上層の低音響インピーダンス層以外に、低音響インピーダンス層の一部に絶縁層を用いてもよい。いずれの場合も、音響多層膜全体としての熱伝導率が向上する。音響多層膜の上に共振子、圧電子などの能動素子を接続する際に、能動素子での発熱を効率的に音響多層膜から支持基板へと逃がすことができる。実施形態の積層体では、低音響インピーダンス層でキャリアによる熱拡散が可能となり、複雑な加工を必要とせずに、高い放熱性を実現する。積層体を用いた高周波フィルタデバイスでは、能動素子の発熱による音響多層膜の特性劣化が抑制され、デバイス動作の信頼性が向上する。
　この出願は、２０２２年３月３１日に日本国特許庁に出願された特許出願第２０２２－０５８８１５号を優先権の基礎とし、その全内容を参照により含むものである。
１０、３０　バルク弾性波フィルタデバイス
１１　支持基板
１２　第１電極層
１３　圧電層
１４　第２電極層
１５　共振子（能動素子）
１６、２６　高音響インピーダンス層（第１の層）
１７、２７－１、２７－２　低音響インピーダンス層（第２の層）
１８、２８　音響多層膜
１９　絶縁層
２０、４０　積層体

Claims (8)

  1. 　支持基板の上に、所定の固有音響インピーダンスを有する第１の層と、第１の層よりも低い固有音響インピーダンスを有する第２の層が交互に積層された音響多層膜と、
    　前記音響多層膜の前記支持基板と反対側に設けられる能動素子と、
    を有し、
    　前記能動素子は、前記音響多層膜の上に設けられる第１電極層と、前記第１電極層の上に設けられる圧電層と、前記圧電層の上に設けられる第２電極層を有し、
    　前記音響多層膜中の前記第２の層の一部または全部が導電性を有し、
    　前記音響多層膜と前記第１電極層との間に絶縁層が設けられていることを特徴とするバルク弾性波フィルタデバイス。
  2. 　前記導電性を有する前記第２の層は１．０×１０＾－３Ωｃｍ以下の電気抵抗率を有する、
    請求項１に記載のバルク弾性波フィルタデバイス。
  3. 　前記導電性を有する前記第２の層は３Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率を有する、
    請求項１または２に記載のバルク弾性波フィルタデバイス。
  4. 　前記導電性を有する前記第２の層は、導電性酸化物または透明電極材料で形成されている、
    請求項１から３のいずれか１項に記載のバルク弾性波フィルタデバイス。
  5. 　前記導電性を有する前記第２の層は、ＩＴＯ、ＡＺＯ、ＩＺＯ、ＦＴＯ、ＧＺＯ、ＡＴＯ、ＰＴＯ、またはこれらの複合体である、
    請求項４に記載のバルク弾性波フィルタデバイス。
  6. 　前記第１の層は、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ２Ｏ５、ＺｎＯ、Ｒｕ、Ｉｒ、またはこれらの複合体である、
    請求項１から５のいずれか１項に記載のバルク弾性波フィルタデバイス。
  7. 　前記音響多層膜の最上層に設けられる前記第２の層は絶縁性である、
    請求項１から６のいずれか１項に記載のバルク弾性波フィルタデバイス。
  8. 　前記第２の層の全部は導電性であり、
    　前記音響多層膜の上に設けられる絶縁層
    をさらに有する請求項１に記載のバルク弾性波フィルタデバイス。
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