WO2023224072A1 - 弾性波装置 - Google Patents

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WO2023224072A1
WO2023224072A1 PCT/JP2023/018453 JP2023018453W WO2023224072A1 WO 2023224072 A1 WO2023224072 A1 WO 2023224072A1 JP 2023018453 W JP2023018453 W JP 2023018453W WO 2023224072 A1 WO2023224072 A1 WO 2023224072A1
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WO
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electrode
busbar
wave device
bus bar
piezoelectric layer
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Application number
PCT/JP2023/018453
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English (en)
French (fr)
Inventor
和則 井上
Original Assignee
株式会社村田製作所
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Application filed by 株式会社村田製作所 filed Critical 株式会社村田製作所
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    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02—Details
    • H03H9/125—Driving means, e.g. electrodes, coils
    • H03H9/145—Driving means, e.g. electrodes, coils for networks using surface acoustic waves

Definitions

  • the present invention relates to an elastic wave device.
  • a through hole is provided in the support.
  • the piezoelectric layer is provided on the support so as to cover the through hole. Therefore, in the laminate of the piezoelectric layer and the support, the portion of the piezoelectric layer that covers the through hole has a membrane shape.
  • a region where adjacent electrode fingers face each other is located in this membrane-shaped part.
  • this region is defined as a crossing region, stress tends to concentrate between the crossing region and the bus bar. Therefore, if a crack occurs in the membrane-like portion, the crack may extend between the intersection region and the bus bar. As a result, the electrode fingers of the IDT electrode are likely to be disconnected. When the number of disconnections in the electrode fingers increases, capacitance may occur in series with the IDT electrode. Due to this, the filter characteristics may change.
  • An object of the present invention is to provide an elastic wave device that can suppress the extension of cracks.
  • An elastic wave device includes a support member having a support substrate, a piezoelectric layer provided on the support member and having a first main surface and a second main surface facing each other, and a piezoelectric layer of the piezoelectric layer.
  • an IDT electrode provided on at least one of the first main surface and the second main surface;
  • a plurality of electrodes including at least one first electrode finger whose one end is connected to the first bus bar section and at least one second electrode finger whose one end is connected to the second bus bar section. the first electrode finger and the second electrode finger are inserted into each other, and the first electrode finger and the second electrode finger are inserted from a direction perpendicular to the direction in which the first electrode finger and the second electrode finger extend.
  • the area where the adjacent first electrode finger and the second electrode finger overlap is an intersection area
  • the supporting member is provided with a hollow part
  • the hollow part is an outer bus bar that overlaps with the intersection area and at least one of the first busbar part and the second busbar part does not overlap with the hollow part in plan view;
  • at least one protruding electrode that extends to the side and faces an electrode finger that is not connected to the outer bus bar among the plurality of electrode fingers, and the protruding electrode is arranged in the cavity in a plan view. It overlaps with the outer periphery of the section.
  • FIG. 1 is a schematic plan view of an elastic wave device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along line II in FIG.
  • FIG. 3 is a schematic plan view of an elastic wave device of a comparative example.
  • FIG. 4 is a schematic plan view showing an enlarged part of the elastic wave device of the comparative example, and shows that the disconnected portion is equivalent to the capacitive part.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of the elastic wave device according to the second embodiment of the present invention, taken along the electrode finger extending direction.
  • FIGS. 6(a) to 6(c) are diagrams illustrating a sacrificial layer forming step and an insulating layer forming step in an example of the method for manufacturing an acoustic wave device according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a portion corresponding to the cross section shown in FIG. 7(a) to 7(d) illustrate a support substrate bonding process, a piezoelectric layer grinding process, an IDT electrode forming process, and a wiring electrode in an example of the method for manufacturing an acoustic wave device according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a portion corresponding to the cross section shown in FIG. 5 for explaining a forming process.
  • FIG. 8(a) and 8(b) are schematic diagrams for explaining the through hole forming step and sacrificial layer removing step in an example of the method for manufacturing an acoustic wave device according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. FIG. 9(a) is a schematic perspective view showing the external appearance of an elastic wave device that utilizes thickness-shear mode bulk waves
  • FIG. 9(b) is a plan view showing the electrode structure on the piezoelectric layer.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of a portion taken along line AA in FIG. 9(a).
  • FIG. 11(a) is a schematic front cross-sectional view for explaining Lamb waves propagating through the piezoelectric film of an acoustic wave device, and FIG. FIG.
  • FIG. 12 is a diagram showing the amplitude direction of the bulk wave in the thickness shear mode.
  • FIG. 13 is a diagram showing the resonance characteristics of an elastic wave device that uses bulk waves in thickness-shear mode.
  • FIG. 14 is a diagram showing the relationship between d/p and the fractional band of a resonator, where p is the distance between the centers of adjacent electrodes, and d is the thickness of the piezoelectric layer.
  • FIG. 15 is a plan view of an elastic wave device that uses thickness-shear mode bulk waves.
  • FIG. 16 is a diagram showing the resonance characteristics of the elastic wave device of the reference example in which spurious signals appear.
  • FIG. 12 is a diagram showing the amplitude direction of the bulk wave in the thickness shear mode.
  • FIG. 13 is a diagram showing the resonance characteristics of an elastic wave device that uses bulk waves in thickness-shear mode.
  • FIG. 14 is a diagram showing the relationship between d/p and the fractional band of a resonator, where
  • FIG. 17 is a diagram showing the relationship between the fractional band and the amount of phase rotation of spurious impedance normalized by 180 degrees as the magnitude of spurious.
  • FIG. 18 is a diagram showing the relationship between d/2p and metallization ratio MR.
  • FIG. 19 is a diagram showing a map of fractional bands with respect to Euler angles (0°, ⁇ , ⁇ ) of LiNbO 3 when d/p is brought as close to 0 as possible.
  • FIG. 20 is a partially cutaway perspective view for explaining an elastic wave device that uses Lamb waves.
  • FIG. 1 is a schematic plan view of an elastic wave device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along line II in FIG.
  • the acoustic wave device 10 includes a piezoelectric substrate 12 and an IDT electrode 11.
  • the piezoelectric substrate 12 is a substrate having piezoelectricity.
  • the piezoelectric substrate 12 includes a support member 13 and a piezoelectric layer 14.
  • the support member 13 is comprised only of a support substrate.
  • the support member 13 may be a laminate including a support substrate.
  • the piezoelectric layer 14 has a first main surface 14a and a second main surface 14b.
  • the first main surface 14a and the second main surface 14b are opposed to each other.
  • the second main surface 14b is located on the support member 13 side.
  • the piezoelectric layer 14 is, for example, a lithium niobate layer, such as a LiNbO 3 layer, or a lithium tantalate layer, such as a LiTaO 3 layer.
  • the support member 13 is provided with a recess.
  • a piezoelectric layer 14 is provided on the support member 13 so as to close the recess. This forms a hollow section.
  • This hollow part is the hollow part 10a.
  • the support member 13 and the piezoelectric layer 14 are arranged such that a part of the support member 13 and a part of the piezoelectric layer 14 face each other with the cavity 10a in between.
  • the recess may be provided in the piezoelectric layer 14.
  • the cavity 10a may be a through hole provided in the support member 13.
  • the piezoelectric layer 14 includes a membrane portion 14c.
  • the membrane portion 14c is a portion of the piezoelectric layer 14 that overlaps with the cavity portion 10a in a plan view.
  • planar view refers to viewing from a direction corresponding to the upper side in FIG. 2 along the lamination direction of the support member 13 and the piezoelectric layer 14.
  • the piezoelectric layer 14 side is the upper side.
  • the IDT electrode 11 is provided on the first main surface 14a of the piezoelectric layer 14. As shown in FIG. 1, the IDT electrode 11 includes a pair of busbar portions and a plurality of electrode fingers. Specifically, the pair of busbar sections is a first busbar section 26 and a second busbar section 27. The first busbar section 26 and the second busbar section 27 are opposed to each other. Specifically, the plurality of electrode fingers are a plurality of first electrode fingers 28 and a plurality of second electrode fingers 29. One end of each of the plurality of first electrode fingers 28 is connected to the first bus bar section 26 . One end of each of the plurality of second electrode fingers 29 is connected to the second busbar section 27 . The plurality of first electrode fingers 28 and the plurality of second electrode fingers 29 are inserted into each other.
  • the IDT electrode 11 may be made of a single layer metal film or may be made of a laminated metal film.
  • the direction in which the plurality of first electrode fingers 28 and the plurality of second electrode fingers 29 extend is referred to as the electrode finger stretching direction
  • the direction orthogonal to the electrode finger stretching direction is referred to as the electrode finger orthogonal direction.
  • the direction perpendicular to the electrode fingers is parallel to the direction in which the adjacent first electrode fingers 28 and second electrode fingers 29 face each other.
  • the intersection area F overlaps with the cavity 10a in plan view.
  • the first busbar section 26 includes an outer busbar 26a, an inner busbar 26b, and a plurality of protruding electrodes 26c.
  • the boundaries between each part of the IDT electrode 11 are shown by broken lines.
  • the inner bus bar 26b is located on the inner side in the direction in which the electrode fingers extend. More specifically, as shown in FIG. 1, of the outer bus bar 26a and the inner bus bar 26b, the inner bus bar 26b is located on the intersection area F side.
  • One end of the plurality of first electrode fingers 28 is connected to the inner bus bar 26b of the first bus bar section 26.
  • the outer bus bar 26a does not overlap the cavity 10a in plan view.
  • a portion of the inner bus bar 26b overlaps with the cavity 10a in plan view.
  • the portion of the inner bus bar 26b other than the vicinity of the end in the direction perpendicular to the electrode fingers overlaps with the cavity 10a in plan view.
  • the inner bus bar 26b extends to a portion that does not overlap the cavity 10a in plan view.
  • the plurality of protruding electrodes 26c extend from the outer bus bar 26a toward the intersection region F, and face the intersection region F.
  • the plurality of protruding electrodes 26c overlap the outer periphery of the cavity 10a in plan view. Specifically, the plurality of protruding electrodes 26c extend from a portion that does not overlap with the cavity 10a to a portion that overlaps with the cavity 10a in plan view.
  • An inner bus bar 26b is located between the plurality of protruding electrodes 26c and the crossing region F.
  • the plurality of protruding electrodes 26c are not in contact with the inner bus bar 26b.
  • the plurality of protruding electrodes 26c face the plurality of second electrode fingers 29 across the inner bus bar 26b.
  • the first bus bar section 26 has a plurality of first connection sections 26d and a plurality of second connection sections 26e.
  • the first connecting portion 26d is a connecting portion in the present invention.
  • the plurality of first connection parts 26d and the plurality of second connection parts 26e connect the inner bus bar 26b and the outer bus bar 26a.
  • a plurality of first connection portions 26d are arranged on an extension line of the plurality of first electrode fingers 28 connected to the inner bus bar 26b. This configuration is equivalent to a configuration in which the first electrode finger 28 includes the first connection portion 26d.
  • the first electrode finger 28 is connected to the outer bus bar 26a at the first connection portion 26d.
  • the plurality of second connection parts 26e are not located on the extension line of the plurality of first electrode fingers 28.
  • the plurality of second connecting portions 26e are located in portions that do not overlap with the cavity portion 10a in plan view. Note that the second connecting portion 26e is a portion included in the outer bus bar 26a.
  • the first bus bar section 26 has two second connection sections 26e.
  • Two second connecting portions 26e connect both ends of the inner bus bar 26b in the direction orthogonal to the electrode fingers and the outer bus bar 26a. Therefore, in the first bus bar section 26, a plurality of first connection sections 26d and a plurality of protruding electrodes 26c are provided in a gap surrounded by an outer bus bar 26a, an inner bus bar 26b, and two second connection sections 26e. It has a set configuration.
  • the second busbar portion 27 also includes an outer busbar 27a, an inner busbar 27b, a plurality of protruding electrodes 27c, a plurality of first connection portions 27d, and a plurality of second connection portions 27e.
  • the second connecting portion 27e is a portion included in the outer bus bar 27a.
  • the second busbar portion 27 includes a plurality of first connection portions 27d and a plurality of protruding electrodes 27c provided in a gap surrounded by an outer busbar 27a, an inner busbar 27b, and two second connection portions 27e. It has a similar configuration.
  • One end of a plurality of second electrode fingers 29 is connected to the inner bus bar 27b.
  • the plurality of protruding electrodes 27c face the plurality of first electrode fingers 28 with the inner bus bar 27b interposed therebetween.
  • the configurations of the second busbar portion 27 and the second electrode finger 29 are equivalent to the configuration in which the second electrode finger 29 includes the first connection portion 27d.
  • the second electrode finger 29 includes the first connection portion 27d
  • the second electrode finger 29 is connected to the outer bus bar 27a at the first connection portion 27d.
  • first busbar section 26 and the second busbar section 27 only needs to have at least one protruding electrode.
  • one of the first busbar section 26 and the second busbar section 27 may have a bar-like shape without an outer busbar and an inner busbar.
  • a feature of this embodiment is that the first busbar portion 26 has a plurality of protruding electrodes 26c, and the plurality of protruding electrodes 26c overlap the outer peripheral edge of the cavity 10a in plan view. Thereby, the portion where stress is concentrated can be moved from the region between the intersection region F and the first bus bar portion 26 to the center side of the membrane portion 14c, and the stress itself can also be reduced.
  • the first bus bar portion 26 has a plurality of protruding electrodes 26c, stress can also be dispersed. Due to these, the extension of cracks along the first bus bar portion 26 can be suppressed. Therefore, disconnection of the first electrode finger 28 can be suppressed, and deterioration of the electrical characteristics of the acoustic wave device 10 can be suppressed.
  • the first busbar section 106 and the second busbar section 107 have a bar-like shape without an outer busbar and an inner busbar.
  • cracks G occur in the membrane portion 14c of the piezoelectric layer 14.
  • the crack G occurs near the first busbar portion 106.
  • stress tends to concentrate between the intersection region and the first busbar portion 106. Therefore, the crack G extends along the first busbar portion 106.
  • the plurality of first electrode fingers 28 are cut.
  • the first bus bar section 26 has a plurality of protruding electrodes 26c.
  • the second bus bar portion 27 also has a plurality of protruding electrodes 27c.
  • disconnection of the second electrode finger 29 can also be suppressed. Therefore, deterioration of the electrical characteristics of the elastic wave device 10 can be suppressed more reliably.
  • the elastic wave device 10 of the first embodiment is an elastic wave resonator configured to be able to utilize thickness-shear mode bulk waves. More specifically, in the acoustic wave device 10, where d is the thickness of the piezoelectric layer 14 and p is the center-to-center distance between adjacent electrode fingers, d/p is 0.5 or less. Thereby, thickness-shear mode bulk waves are suitably excited.
  • the intersection region F includes a plurality of excitation regions.
  • the crossover region F and each excitation region are regions of the piezoelectric layer 14 defined based on the configuration of the IDT electrode 11. In each excitation region, a thickness-shear mode bulk wave is excited.
  • the elastic wave device 10 may be configured to be able to utilize plate waves.
  • the excitation region is the crossover region F.
  • the cavity 10a shown in FIG. 2 is an acoustic reflection section in the present invention.
  • the acoustic reflection portion can effectively confine the energy of the elastic wave to the piezoelectric layer 14 side.
  • a wiring electrode 24 is connected to the first bus bar portion 26 . More specifically, the wiring electrode 24 is provided over the outer bus bar 26 a of the first bus bar section 26 and over the piezoelectric layer 14 . The wiring electrode 24 does not reach the boundary between the outer bus bar 26a and the plurality of protruding electrodes 26c. The thickness of the wiring electrode 24 is thicker than the thickness of the first bus bar portion 26. Thereby, the electrical resistance of the wiring electrode 24 can be easily lowered.
  • the wiring electrode 25 is also connected to the second bus bar section 27.
  • the elastic wave device 10 can be used, for example, as a filter device.
  • the IDT electrode 11 is connected to, for example, another element in the filter device, a ground potential, etc. via the wiring electrode 24 and the wiring electrode 25.
  • the piezoelectric layer 14 is provided with a plurality of through holes 14d.
  • the plurality of through holes 14d are used when forming the cavity 10a. Specifically, when manufacturing the acoustic wave device 10, the sacrificial layer is removed by etching to form the cavity 10a. At this time, the sacrificial layer is removed using the through hole 14d.
  • the number of locations where the through holes 14d are provided in the piezoelectric layer 14 is not particularly limited. Depending on the method of manufacturing the acoustic wave device 10, the piezoelectric layer 14 may be provided with at least one through hole 14d. Alternatively, the piezoelectric layer 14 does not necessarily need to be provided with the through holes 14d.
  • the first busbar section 26 does not necessarily have to have the second connection section 26e. Even in this case, the outer bus bar 26a and the inner bus bar 26b can be suitably connected by the plurality of first connecting portions 26d. Thereby, the electrical resistance of the first bus bar portion 26 can be suitably reduced.
  • the first busbar section 26 has at least one second connection section 26e. Thereby, it is possible to have a configuration in which the outer bus bar 26a and the inner bus bar 26b are connected in the portion supported by the support member 13 shown in FIG. 2. Thereby, the strength of the first busbar section 26 can be increased.
  • the plurality of first connection parts 26d are provided on the extension line of the plurality of first electrode fingers 28. Note that the arrangement of the plurality of first connecting portions 26d is not limited to the above.
  • the first busbar section 26 does not necessarily have the inner busbar 26b.
  • the first bus bar section 26 does not have the plurality of first connection parts 26d and the plurality of second connection parts 26e.
  • the first busbar section 26 has an inner busbar 26b. Thereby, the influence of the plurality of protruding electrodes 26c on the electrical characteristics of the acoustic wave device 10 can be suppressed.
  • These preferred configurations for the first busbar section 26 are also the same for the second busbar section 27.
  • the plurality of electrode fingers of the IDT electrode 11 only need to include at least one first electrode finger 28 and at least one second electrode finger 29. That is, the plurality of electrode fingers may be only one pair of the first electrode finger 28 and the second electrode finger 29. In this specification, even if the first electrode finger 28 and the second electrode finger 29 face each other in the electrode finger orthogonal direction, the first electrode finger 28 and the second electrode finger It is assumed that 29 are inserted into each other.
  • a dielectric film may be provided on the first main surface 14a of the piezoelectric layer 14 so as to cover the IDT electrode 11. Since the IDT electrode 11 is thereby protected by the dielectric film, the IDT electrode 11 is less likely to be damaged.
  • a material for the dielectric film silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, or the like can be used, for example. Note that the material of the dielectric film is not limited to the above. This configuration can also be applied to configurations of other forms of the present invention.
  • the IDT electrode 11 is provided on the first main surface 14a of the piezoelectric layer 14.
  • the IDT electrode 11 only needs to be provided on at least one of the first main surface 14a and the second main surface 14b of the piezoelectric layer 14.
  • a portion of each protruding electrode 26c of the first busbar portion 26, a portion of the inner busbar 26b, and the outer busbar 26a are supported by the support member. It borders on 13.
  • a portion of each first connection portion 26 d and each second connection portion 26 e of the first bus bar portion 26 are also in contact with the support member 13 . The same applies to the second busbar section 27.
  • the extension of cracks along each bus bar portion can be suppressed, as in the first embodiment. Therefore, disconnection of the plurality of electrode fingers can be suppressed, and deterioration of the electrical characteristics of the acoustic wave device can be suppressed.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of the elastic wave device according to the second embodiment along the direction in which the electrode fingers extend.
  • This embodiment differs from the first embodiment in that the support member 33 includes a support substrate 36 and an insulating layer 35, and that the cavity 30a is provided in the insulating layer 35.
  • the elastic wave device 30 of this embodiment has the same configuration as the elastic wave device 10 of the first embodiment.
  • An insulating layer 35 is provided on the support substrate 36.
  • a piezoelectric layer 14 is provided on the insulating layer 35.
  • an appropriate dielectric material such as silicon oxide or tantalum oxide can be used.
  • a recess is provided in the insulating layer 35.
  • a piezoelectric layer 14 is provided on the insulating layer 35 so as to close the recess. This forms a hollow section.
  • This hollow part is the hollow part 30a.
  • the support member 33 and the piezoelectric layer 14 are arranged such that a part of the support member 33 and a part of the piezoelectric layer 14 face each other with the cavity 30a in between.
  • the recess in the support member 33 may be provided across the insulating layer 35 and the support substrate 36.
  • the recess provided only in the support substrate 36 may be closed by the insulating layer 35.
  • the cavity 30a may be a through hole provided in the support member 33.
  • the IDT electrode 11 is provided in the same way as in the first embodiment. Therefore, the first bus bar portion 26 has a plurality of protruding electrodes 26c, and the plurality of protruding electrodes 26c overlap with the outer peripheral edge of the cavity portion 30a in plan view. Thereby, the portion where stress is concentrated can be moved from the region between the intersection region and the first bus bar portion 26 to the center side of the membrane portion 14c, and the stress itself can also be reduced.
  • the first bus bar portion 26 has a plurality of protruding electrodes 26c, stress can also be dispersed. Due to these, the extension of cracks along the first bus bar portion 26 can be suppressed. Therefore, disconnection of the first electrode finger 28 shown in FIG. 1 can be suppressed, and deterioration of the electrical characteristics of the acoustic wave device 30 can be suppressed.
  • the second busbar section 27 is also configured similarly to the first busbar section 26. Thereby, the extension of cracks along the second busbar portion 27 can be suppressed. Therefore, deterioration of the electrical characteristics of the elastic wave device 30 can be suppressed more reliably.
  • FIG. 6(a) to 6(c) are cross sections shown in FIG. 5 for explaining the sacrificial layer forming step and the insulating layer forming step in an example of the method for manufacturing an acoustic wave device according to the second embodiment.
  • FIG. FIGS. 7(a) to 7(d) show a support substrate bonding process, a piezoelectric layer grinding process, an IDT electrode forming process, and a wiring electrode forming process in an example of the method for manufacturing an acoustic wave device according to the second embodiment.
  • 6 is a schematic cross-sectional view showing a portion corresponding to the cross section shown in FIG. 5 for explanation.
  • FIGS. 8(a) and 8(b) are schematic front sectional views for explaining a through hole forming step and a sacrificial layer removing step in an example of the method for manufacturing an acoustic wave device according to the second embodiment. It is.
  • a piezoelectric substrate 44 is prepared.
  • the piezoelectric substrate 44 is included in the piezoelectric layer in the present invention.
  • a sacrificial layer 47A is formed on the piezoelectric substrate 44.
  • the sacrificial layer 47A is appropriately patterned by etching or the like.
  • a sacrificial layer 47 is formed as shown in FIG. 6(b).
  • the material of the sacrificial layer 47 for example, ZnO, SiO 2 , Cu, resin, or the like can be used.
  • the insulating layer 35 is formed to cover the sacrificial layer 47.
  • the insulating layer 35 can be formed by, for example, a sputtering method or a vacuum evaporation method.
  • the support substrate 36 is bonded to the insulating layer 35.
  • the insulating layer and the insulating layer 35 covering the sacrificial layer 47 may be bonded.
  • the thickness of the piezoelectric substrate 44 is reduced by grinding or polishing the main surface side of the piezoelectric substrate 44 on which the insulating layer 35 is not provided.
  • grinding for example, grinding, CMP (Chemical Mechanical Polishing) method, ion slicing method, etching, or the like can be used.
  • CMP Chemical Mechanical Polishing
  • ion slicing method etching, or the like.
  • the IDT electrode 11 is formed.
  • the IDT electrode 11 can be formed by, for example, a sputtering method or a vacuum evaporation method.
  • the wiring electrode 24 is formed over the outer bus bar 26a of the first bus bar section 26 and over the piezoelectric layer 14.
  • the wiring electrode 25 is formed over the outer bus bar 27a of the second bus bar section 27 and over the piezoelectric layer 14.
  • the wiring electrode 24 and the wiring electrode 25 can be formed by, for example, a sputtering method or a vacuum evaporation method.
  • a plurality of through holes 14d are formed in the piezoelectric layer 14. More specifically, a plurality of through holes 14d are formed in the piezoelectric layer 14 so as to reach the sacrificial layer 47.
  • the through hole 14d can be formed by, for example, RIE (Reactive Ion Etching) method.
  • the sacrificial layer 47 is removed through the through hole 14d. More specifically, the sacrificial layer 47 in the recess of the insulating layer 35 is removed by flowing an etching solution through the through hole 14d. Thereby, a cavity 30a is formed as shown in FIG. 8(b).
  • the elastic wave device 30 shown in FIG. 5 is obtained. Note that the above manufacturing method is just an example, and the elastic wave device 30 can also be obtained by other methods.
  • the thickness sliding mode will be explained using an example of a conventional IDT electrode.
  • electrode in the IDT electrode described below corresponds to the electrode finger in the present invention.
  • the support member in the following examples corresponds to the support substrate in the present invention.
  • FIG. 9(a) is a schematic perspective view showing the external appearance of an elastic wave device that utilizes thickness-shear mode bulk waves
  • FIG. 9(b) is a plan view showing the electrode structure on the piezoelectric layer.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of a portion taken along line AA in FIG. 9(a).
  • the acoustic wave device 1 has a piezoelectric layer 2 made of LiNbO 3 .
  • the piezoelectric layer 2 may be made of LiTaO 3 .
  • the cut angle of LiNbO 3 and LiTaO 3 is a Z cut, it may be a rotational Y cut or an X cut.
  • the thickness of the piezoelectric layer 2 is not particularly limited, but in order to effectively excite the thickness shear mode, it is preferably 40 nm or more and 1000 nm or less, more preferably 50 nm or more and 1000 nm or less.
  • the piezoelectric layer 2 has first and second main surfaces 2a and 2b facing each other. An electrode 3 and an electrode 4 are provided on the first main surface 2a.
  • electrode 3 is an example of a "first electrode”
  • electrode 4 is an example of a "second electrode”.
  • the plurality of electrodes 3 are a plurality of first electrode fingers connected to the first busbar section 5.
  • the plurality of electrodes 4 are a plurality of second electrode fingers connected to the second busbar section 6.
  • the plurality of electrodes 3 and the plurality of electrodes 4 are interposed with each other.
  • Electrode 3 and electrode 4 have a rectangular shape and have a length direction.
  • the electrode 3 and the adjacent electrode 4 face each other in a direction perpendicular to this length direction.
  • the length direction of the electrodes 3 and 4 and the direction perpendicular to the length direction of the electrodes 3 and 4 are both directions that intersect with the thickness direction of the piezoelectric layer 2. Therefore, it can be said that the electrode 3 and the adjacent electrode 4 face each other in the direction intersecting the thickness direction of the piezoelectric layer 2. Further, the length direction of the electrodes 3 and 4 may be replaced with the direction perpendicular to the length direction of the electrodes 3 and 4 shown in FIGS. 9(a) and 9(b). That is, in FIGS. 9A and 9B, the electrodes 3 and 4 may be extended in the direction in which the first busbar section 5 and the second busbar section 6 extend.
  • first busbar section 5 and the second busbar section 6 will extend in the direction in which the electrodes 3 and 4 extend in FIGS. 9(a) and 9(b).
  • a plurality of pairs of structures in which an electrode 3 connected to one potential and an electrode 4 connected to the other potential are adjacent to each other are provided in a direction perpendicular to the length direction of the electrodes 3 and 4.
  • electrode 3 and electrode 4 are adjacent does not mean that electrode 3 and electrode 4 are arranged so as to be in direct contact with each other, but when electrode 3 and electrode 4 are arranged with a gap between them.
  • the electrode 3 and the electrode 4 when the electrode 3 and the electrode 4 are adjacent to each other, no electrode connected to the hot electrode or the ground electrode, including the other electrodes 3 and 4, is arranged between the electrode 3 and the electrode 4.
  • This logarithm does not need to be an integer pair, and may be 1.5 pairs, 2.5 pairs, or the like.
  • the center-to-center distance between the electrodes 3 and 4, that is, the pitch, is preferably in the range of 1 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less.
  • the width of the electrodes 3 and 4, that is, the dimension in the opposing direction of the electrodes 3 and 4, is preferably in the range of 50 nm or more and 1000 nm or less, and more preferably in the range of 150 nm or more and 1000 nm or less.
  • the distance between the centers of the electrodes 3 and 4 refers to the distance between the center of the dimension (width dimension) of the electrode 3 in the direction orthogonal to the length direction of the electrode 3 and the center of the dimension (width dimension) of the electrode 4 in the direction orthogonal to the length direction of the electrode 4. This is the distance between the center of the dimension (width dimension).
  • the direction perpendicular to the length direction of the electrodes 3 and 4 is the direction perpendicular to the polarization direction of the piezoelectric layer 2. This is not the case when a piezoelectric material having a different cut angle is used as the piezoelectric layer 2.
  • “orthogonal” is not limited to strictly orthogonal, but approximately orthogonal (for example, the angle between the direction orthogonal to the length direction of the electrodes 3 and 4 and the polarization direction is 90° ⁇ 10°). (within range).
  • a support member 8 is laminated on the second main surface 2b side of the piezoelectric layer 2 with an insulating layer 7 in between.
  • the insulating layer 7 and the support member 8 have a frame-like shape, and have through holes 7a and 8a as shown in FIG. Thereby, a cavity 9 is formed.
  • the cavity 9 is provided so as not to hinder the vibration of the excitation region C of the piezoelectric layer 2. Therefore, the support member 8 is laminated on the second main surface 2b with the insulating layer 7 in between, at a position that does not overlap with the portion where at least one pair of electrodes 3 and 4 are provided. Note that the insulating layer 7 may not be provided. Therefore, the support member 8 can be laminated directly or indirectly on the second main surface 2b of the piezoelectric layer 2.
  • the insulating layer 7 is made of silicon oxide. However, other than silicon oxide, an appropriate insulating material such as silicon oxynitride or alumina can be used.
  • the support member 8 is made of Si. The plane orientation of the Si surface on the piezoelectric layer 2 side may be (100), (110), or (111). It is desirable that the Si constituting the support member 8 has a high resistivity of 4 k ⁇ cm or more. However, the support member 8 can also be constructed using an appropriate insulating material or semiconductor material.
  • Examples of materials for the support member 8 include aluminum oxide, lithium tantalate, lithium niobate, piezoelectric materials such as crystal, alumina, magnesia, sapphire, silicon nitride, aluminum nitride, silicon carbide, zirconia, cordierite, mullite, and star.
  • Various ceramics such as tite and forsterite, dielectrics such as diamond and glass, semiconductors such as gallium nitride, etc. can be used.
  • the plurality of electrodes 3 and 4 and the first and second busbar parts 5 and 6 are made of a suitable metal or alloy such as Al or AlCu alloy.
  • the electrodes 3 and 4 and the first and second busbar sections 5 and 6 have a structure in which an Al film is laminated on a Ti film. Note that an adhesive layer other than the Ti film may be used.
  • an AC voltage is applied between the plurality of electrodes 3 and the plurality of electrodes 4. More specifically, an AC voltage is applied between the first busbar section 5 and the second busbar section 6.
  • d/p is 0. It is considered to be 5 or less. Therefore, the bulk wave in the thickness shear mode is effectively excited, and good resonance characteristics can be obtained. More preferably, d/p is 0.24 or less, in which case even better resonance characteristics can be obtained.
  • the elastic wave device 1 Since the elastic wave device 1 has the above-mentioned configuration, even if the logarithm of the electrodes 3 and 4 is reduced in an attempt to downsize the device, the Q value is unlikely to decrease. This is because even if the number of electrode fingers in the reflectors on both sides is reduced, the propagation loss is small. Furthermore, the number of electrode fingers can be reduced because the bulk waves in the thickness shear mode are used. The difference between the Lamb wave used in the elastic wave device and the thickness-shear mode bulk wave will be explained with reference to FIGS. 11(a) and 11(b).
  • FIG. 11(a) is a schematic front cross-sectional view for explaining Lamb waves propagating through a piezoelectric film of an acoustic wave device as described in Japanese Patent Publication No. 2012-257019.
  • waves propagate through the piezoelectric film 201 as indicated by arrows.
  • the first main surface 201a and the second main surface 201b are opposite to each other, and the thickness direction connecting the first main surface 201a and the second main surface 201b is the Z direction. It is.
  • the X direction is the direction in which the electrode fingers of the IDT electrodes are lined up.
  • the Lamb wave the wave propagates in the X direction as shown.
  • the piezoelectric film 201 vibrates as a whole, but since the wave propagates in the X direction, reflectors are placed on both sides to obtain resonance characteristics. Therefore, wave propagation loss occurs, and when miniaturization is attempted, that is, when the number of logarithms of electrode fingers is reduced, the Q value decreases.
  • the vibration displacement is in the thickness-slip direction, so the waves are generated between the first principal surface 2a and the second principal surface of the piezoelectric layer 2.
  • 2b that is, the Z direction, and resonates. That is, the X-direction component of the wave is significantly smaller than the Z-direction component. Since resonance characteristics are obtained by the propagation of waves in the Z direction, propagation loss is unlikely to occur even if the number of electrode fingers of the reflector is reduced. Furthermore, even if the number of pairs of electrodes 3 and 4 is reduced in an attempt to promote miniaturization, the Q value is unlikely to decrease.
  • FIG. 12 schematically shows a bulk wave when a voltage is applied between electrode 3 and electrode 4 such that electrode 4 has a higher potential than electrode 3.
  • the first region 451 is a region of the excitation region C between a virtual plane VP1 that is perpendicular to the thickness direction of the piezoelectric layer 2 and bisects the piezoelectric layer 2, and the first main surface 2a.
  • the second region 452 is a region of the excitation region C between the virtual plane VP1 and the second principal surface 2b.
  • the elastic wave device 1 As mentioned above, in the elastic wave device 1, at least one pair of electrodes consisting of the electrode 3 and the electrode 4 are arranged, but since the wave is not propagated in the X direction, the elastic wave device 1 is made up of the electrodes 3 and 4. There is no need for a plurality of pairs of electrodes. That is, it is only necessary that at least one pair of electrodes be provided.
  • the electrode 3 is an electrode connected to a hot potential
  • the electrode 4 is an electrode connected to a ground potential.
  • the electrode 3 may be connected to the ground potential and the electrode 4 may be connected to the hot potential.
  • at least one pair of electrodes is an electrode connected to a hot potential or an electrode connected to a ground potential, as described above, and no floating electrode is provided.
  • FIG. 13 is a diagram showing the resonance characteristics of the elastic wave device shown in FIG. 10. Note that the design parameters of the elastic wave device 1 that obtained this resonance characteristic are as follows.
  • Insulating layer 7 silicon oxide film with a thickness of 1 ⁇ m.
  • Support member 8 Si.
  • the length of the excitation region C is a dimension along the length direction of the electrodes 3 and 4 of the excitation region C.
  • the distances between the electrode pairs made up of the electrodes 3 and 4 were all equal in multiple pairs. That is, the electrodes 3 and 4 were arranged at equal pitches.
  • d/p is 0.5 or less, as described above. Preferably it is 0.24 or less. This will be explained with reference to FIG.
  • FIG. 14 is a diagram showing the relationship between this d/p and the fractional band of the resonator of the elastic wave device.
  • FIG. 15 is a plan view of an elastic wave device that utilizes bulk waves in thickness-shear mode.
  • a pair of electrodes including an electrode 3 and an electrode 4 are provided on the first main surface 2a of the piezoelectric layer 2.
  • K in FIG. 15 is the crossover width.
  • the number of pairs of electrodes may be one. Even in this case, if the above-mentioned d/p is 0.5 or less, bulk waves in the thickness shear mode can be excited effectively.
  • the above-mentioned adjacent region with respect to the excitation region C which is a region where any of the adjacent electrodes 3, 4 overlap when viewed in the opposing direction.
  • the metallization ratio MR of the matching electrodes 3 and 4 satisfies MR ⁇ 1.75(d/p)+0.075. In that case, spurious can be effectively reduced. This will be explained with reference to FIGS. 16 and 17.
  • the metallization ratio MR will be explained with reference to FIG. 9(b).
  • the excitation region C is a region where electrode 3 overlaps electrode 4 when electrode 3 and electrode 4 are viewed in a direction perpendicular to the length direction of electrodes 3 and 4, that is, in a direction in which they face each other. 3, and a region between electrodes 3 and 4 where electrodes 3 and 4 overlap.
  • the metallization ratio MR is the ratio of the area of the metallized portion to the area of the excitation region C.
  • MR may be the ratio of the metallized portion included in all the excitation regions to the total area of the excitation regions.
  • FIG. 17 shows the relationship between the fractional band and the amount of phase rotation of the spurious impedance normalized by 180 degrees as the magnitude of the spurious when a large number of elastic wave resonators are configured according to the form of the elastic wave device 1.
  • FIG. 17 shows the specific band was adjusted by variously changing the thickness of the piezoelectric layer and the dimensions of the electrode.
  • FIG. 17 shows the results when a Z-cut piezoelectric layer made of LiNbO 3 is used, the same tendency occurs even when piezoelectric layers with other cut angles are used.
  • the spurious is as large as 1.0.
  • the fractional band exceeds 0.17, that is, exceeds 17%, a large spurious with a spurious level of 1 or more will affect the pass band even if the parameters that make up the fractional band are changed. Appear within. That is, as in the resonance characteristic shown in FIG. 16, a large spurious signal indicated by arrow B appears within the band. Therefore, it is preferable that the fractional band is 17% or less. In this case, by adjusting the thickness of the piezoelectric layer 2, the dimensions of the electrodes 3 and 4, etc., the spurious can be reduced.
  • FIG. 18 is a diagram showing the relationship between d/2p, metallization ratio MR, and fractional band.
  • various elastic wave devices having different d/2p and MR were constructed and the fractional bands were measured.
  • the hatched area on the right side of the broken line D in FIG. 18 is an area where the fractional band is 17% or less.
  • the fractional band can be reliably set to 17% or less.
  • FIG. 19 is a diagram showing a map of fractional bands with respect to Euler angles (0°, ⁇ , ⁇ ) of LiNbO 3 when d/p is brought as close to 0 as possible.
  • the hatched areas in FIG. 19 are areas where a fractional band of at least 5% can be obtained, and the range of the area can be approximated by the following equations (1), (2), and (3). ).
  • the fractional band can be made sufficiently wide, which is preferable.
  • the piezoelectric layer 2 is a lithium tantalate layer.
  • FIG. 20 is a partially cutaway perspective view for explaining an elastic wave device that uses Lamb waves.
  • the elastic wave device 81 has a support substrate 82.
  • the support substrate 82 is provided with an open recess on the upper surface.
  • a piezoelectric layer 83 is laminated on the support substrate 82 .
  • An IDT electrode 84 is provided on the piezoelectric layer 83 above the cavity 9 .
  • Reflectors 85 and 86 are provided on both sides of the IDT electrode 84 in the elastic wave propagation direction.
  • the outer peripheral edge of the cavity 9 is shown by a broken line.
  • the IDT electrode 84 includes first and second busbar portions 84a and 84b, a plurality of first electrode fingers 84c, and a plurality of second electrode fingers 84d.
  • the plurality of first electrode fingers 84c are connected to the first bus bar portion 84a.
  • the plurality of second electrode fingers 84d are connected to the second bus bar portion 84b.
  • the plurality of first electrode fingers 84c and the plurality of second electrode fingers 84d are inserted into each other.
  • the elastic wave device 81 by applying an alternating current electric field to the IDT electrode 84 on the cavity 9, a Lamb wave as a plate wave is excited. Since the reflectors 85 and 86 are provided on both sides, the resonance characteristic due to the Lamb wave described above can be obtained.
  • the elastic wave device of the present invention may utilize plate waves.
  • an IDT electrode 84, a reflector 85, and a reflector 86 are provided on a main surface corresponding to the first main surface 14a of the piezoelectric layer 14 shown in FIG. 2 and the like.
  • the first main surface 14a or the second main surface of the piezoelectric layer 14 in the acoustic wave device of the first embodiment or the second embodiment is The IDT electrode according to the present invention and the reflector 85 and reflector 86 shown in FIG. 20 may be provided on the main surface 14b.
  • d/p is preferably 0.5 or less, and 0.24 or less. It is more preferable that Thereby, even better resonance characteristics can be obtained. Furthermore, in the excitation region of the elastic wave device of the first embodiment or the second embodiment that utilizes a thickness-shear mode bulk wave, as described above, MR ⁇ 1.75(d/p)+0.075 It is preferable to satisfy the following. In this case, spurious components can be suppressed more reliably.
  • the piezoelectric layer in the acoustic wave device of the first embodiment or the second embodiment that utilizes a thickness-shear mode bulk wave is preferably a lithium niobate layer or a lithium tantalate layer.
  • the Euler angles ( ⁇ , ⁇ , ⁇ ) of lithium niobate or lithium tantalate constituting the piezoelectric layer are within the range of formula (1), formula (2), or formula (3) above. is preferred. In this case, the fractional band can be made sufficiently wide.

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Abstract

クラックの伸展を抑制することができる、弾性波装置を提供する。　本発明に係る弾性波装置１０は、支持基板を有する支持部材と、支持部材に設けられており、対向し合う第１の主面１４ａ及び第２の主面１４ｂを有する圧電層１４と、圧電層１４の第１の主面１４ａ及び第２の主面１４ｂのうち少なくとも一方に設けられているＩＤＴ電極１１とを備える。ＩＤＴ電極１１は、対向し合う第１のバスバー部２６及び第２のバスバー部２７と、第１のバスバー部２６に一端が接続されている少なくとも１本の第１の電極指２８、及び第２のバスバー部２７に一端が接続されている少なくとも１本の第２の電極指２９を含む複数の電極指とを有する。第１の電極指２８と、第２の電極指２９とは互いに間挿し合っている。第１の電極指２８及び第２の電極指２９が延びる方向と直交する方向から見たときに、隣り合う第１の電極指２８及び第２の電極指２９が重なり合っている領域が交叉領域Ｆである。支持部材に空洞部１０ａが設けられている。空洞部１０ａは、平面視において、交叉領域Ｆと重なっている。第１のバスバー部２６及び第２のバスバー部２７のうち少なくとも一方が、平面視において空洞部１０ａと重なっていない外側バスバー（２６ａ，２７ａ）と、外側バスバーから交叉領域Ｆ側に延びており、複数の電極指のうち該外側バスバーに接続されていない電極指と対向している少なくとも１本の突起電極（２６ｃ，２７ｃ）とを有する。突起電極が、平面視において、空洞部１０ａの外周縁と重なっている。

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。近年においては、下記の特許文献１に記載のような、厚み滑りモードのバルク波を用いた弾性波装置が提案されている。この弾性波装置においては、支持体上に圧電層が設けられている。圧電層上に、ＩＤＴ（Ｉｎｔｅｒｄｉｇｉｔａｌ　Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）電極が設けられている。ＩＤＴ電極は、１対の櫛歯状電極を有する。各櫛歯状電極は、バスバー及び複数の電極指を有する。１対の櫛歯状電極同士は圧電層上において互いに間挿し合っている。１対の櫛歯状電極は互いに異なる電位に接続される。ＩＤＴ電極に交流電圧を印加することにより、厚み滑りモードのバルク波を励振させている。
米国特許第１０４９１１９２号明細書
　特許文献１に記載の弾性波装置においては、支持体に貫通孔が設けられている。圧電層は、貫通孔を覆うように、支持体上に設けられている。そのため、圧電層及び支持体の積層体においては、圧電層における貫通孔を覆っている部分はメンブレン状である。
　このメンブレン状の部分には、隣り合う電極指同士が互いに対向した領域が位置している。該領域を交叉領域としたときに、交叉領域及びバスバーの間には、応力が集中し易い。そのため、メンブレン状の部分にクラックが生じた場合、該クラックが、交叉領域及びバスバーの間において伸展することがある。これにより、ＩＤＴ電極の電極指が断線し易い。電極指の断線の本数が多くなると、ＩＤＴ電極に対して直列に静電容量が生じることがある。これに起因して、フィルタ特性が変化する場合がある。
　本発明の目的は、クラックの伸展を抑制することができる、弾性波装置を提供することにある。
　本発明に係る弾性波装置は、支持基板を有する支持部材と、前記支持部材に設けられており、対向し合う第１の主面及び第２の主面を有する圧電層と、前記圧電層の前記第１の主面及び前記第２の主面のうち少なくとも一方に設けられているＩＤＴ電極とを備え、前記ＩＤＴ電極が、対向し合う第１のバスバー部及び第２のバスバー部と、前記第１のバスバー部に一端が接続されている少なくとも１本の第１の電極指、及び前記第２のバスバー部に一端が接続されている少なくとも１本の第２の電極指を含む複数の電極指とを有し、前記第１の電極指と、前記第２の電極指とが互いに間挿し合っており、前記第１の電極指及び前記第２の電極指が延びる方向と直交する方向から見たときに、隣り合う前記第１の電極指及び前記第２の電極指が重なり合っている領域が交叉領域であり、前記支持部材に空洞部が設けられており、前記空洞部が、平面視において、前記交叉領域と重なっており、前記第１のバスバー部及び前記第２のバスバー部のうち少なくとも一方が、平面視において前記空洞部と重なっていない外側バスバーと、前記外側バスバーから前記交叉領域側に延びており、前記複数の電極指のうち該外側バスバーに接続されていない電極指と対向している少なくとも１本の突起電極とを有し、前記突起電極が、平面視において、前記空洞部の外周縁と重なっている。
　本発明によれば、クラックの伸展を抑制することができる、弾性波装置を提供することができる。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る弾性波装置の模式的平面図である。 図２は、図１中のＩ－Ｉ線に沿う模式的断面図である。 図３は、比較例の弾性波装置の模式的平面図である。 図４は、比較例の弾性波装置の一部を拡大して示す模式的平面図であって、断線した部分が容量部と等価であることを示す図である。 図５は、本発明の第２の実施形態に係る弾性波装置の、電極指延伸方向に沿う模式的断面図である。 図６（ａ）～図６（ｃ）は、本発明の第２の実施形態に係る弾性波装置の製造方法の一例における、犠牲層形成工程及び絶縁層形成工程を説明するための、図５に示す断面に相当する部分を示す模式的断面図である。 図７（ａ）～図７（ｄ）は、本発明の第２の実施形態に係る弾性波装置の製造方法の一例における、支持基板接合工程、圧電層研削工程、ＩＤＴ電極形成工程及び配線電極形成工程を説明するための、図５に示す断面に相当する部分を示す模式的断面図である。 図８（ａ）及び図８（ｂ）は、本発明の第２の実施形態に係る弾性波装置の製造方法の一例における、貫通穴形成工程及び犠牲層除去工程を説明するための、模式的正面断面図である。 図９（ａ）は、厚み滑りモードのバルク波を利用する弾性波装置の外観を示す略図的斜視図であり、図９（ｂ）は、圧電層上の電極構造を示す平面図である。 図１０は、図９（ａ）中のＡ－Ａ線に沿う部分の断面図である。 図１１（ａ）は、弾性波装置の圧電膜を伝搬するラム波を説明するための模式的正面断面図であり、図１１（ｂ）は、弾性波装置における、圧電膜を伝搬する厚み滑りモードのバルク波を説明するための模式的正面断面図である。 図１２は、厚み滑りモードのバルク波の振幅方向を示す図である。 図１３は、厚み滑りモードのバルク波を利用する弾性波装置の共振特性を示す図である。 図１４は、隣り合う電極の中心間距離をｐ、圧電層の厚みをｄとした場合のｄ／ｐと共振子としての比帯域との関係を示す図である。 図１５は、厚み滑りモードのバルク波を利用する弾性波装置の平面図である。 図１６は、スプリアスが現れている参考例の弾性波装置の共振特性を示す図である。 図１７は、比帯域と、スプリアスの大きさとしての１８０度で規格化されたスプリアスのインピーダンスの位相回転量との関係を示す図である。 図１８は、ｄ／２ｐと、メタライゼーション比ＭＲとの関係を示す図である。 図１９は、ｄ／ｐを限りなく０に近づけた場合のＬｉＮｂＯ３のオイラー角（０°，θ，ψ）に対する比帯域のマップを示す図である。 図２０は、ラム波を利用する弾性波装置を説明するための部分切り欠き斜視図である。
　以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。
　なお、本明細書に記載の各実施形態は、例示的なものであり、異なる実施形態間において、構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることを指摘しておく。
　図１は、本発明の第１の実施形態に係る弾性波装置の模式的平面図である。図２は、図１中のＩ－Ｉ線に沿う模式的断面図である。
　図１に示すように、弾性波装置１０は、圧電性基板１２と、ＩＤＴ電極１１とを有する。圧電性基板１２は圧電性を有する基板である。図２に示すように、圧電性基板１２は、支持部材１３と、圧電層１４とを有する。本実施形態では、支持部材１３は、支持基板のみにより構成されている。もっとも、支持部材１３は支持基板を含む積層体であってもよい。
　圧電層１４は第１の主面１４ａ及び第２の主面１４ｂを有する。第１の主面１４ａ及び第２の主面１４ｂは互いに対向している。第１の主面１４ａ及び第２の主面１４ｂのうち、第２の主面１４ｂが支持部材１３側に位置している。
　支持部材１３としての支持基板の材料には、例えば、シリコンなどの半導体や、酸化アルミニウムなどのセラミックスなどを用いることができる。圧電層１４は、例えば、ＬｉＮｂＯ３層などのニオブ酸リチウム層またはＬｉＴａＯ３層などのタンタル酸リチウム層である。
　図２に示すように、支持部材１３に凹部が設けられている。支持部材１３上に、凹部を塞ぐように、圧電層１４が設けられている。これにより、中空部が構成されている。この中空部が空洞部１０ａである。本実施形態では、支持部材１３の一部及び圧電層１４の一部が、空洞部１０ａを挟み互いに対向するように、支持部材１３と圧電層１４とが配置されている。もっとも、凹部は圧電層１４に設けられていても構わない。なお、空洞部１０ａは、支持部材１３に設けられた貫通孔であってもよい。
　圧電層１４はメンブレン部１４ｃを含む。具体的には、メンブレン部１４ｃは、圧電層１４における、平面視において空洞部１０ａと重なっている部分である。本明細書において平面視とは、図２における上方に相当する方向から、支持部材１３及び圧電層１４の積層方向に沿って見ることをいう。なお、図２においては、例えば、支持部材１３及び圧電層１４のうち、圧電層１４側が上方である。
　圧電層１４の第１の主面１４ａに、ＩＤＴ電極１１が設けられている。図１に示すように、ＩＤＴ電極１１は、１対のバスバー部と、複数の電極指とを有する。１対のバスバー部は、具体的には、第１のバスバー部２６及び第２のバスバー部２７である。第１のバスバー部２６及び第２のバスバー部２７は互いに対向している。複数の電極指は、具体的には、複数の第１の電極指２８及び複数の第２の電極指２９である。複数の第１の電極指２８の一端はそれぞれ、第１のバスバー部２６に接続されている。複数の第２の電極指２９の一端はそれぞれ、第２のバスバー部２７に接続されている。複数の第１の電極指２８及び複数の第２の電極指２９は互いに間挿し合っている。ＩＤＴ電極１１は、単層の金属膜からなっていてもよく、あるいは、積層金属膜からなっていてもよい。
　以下においては、複数の第１の電極指２８及び複数の第２の電極指２９が延びる方向を電極指延伸方向とし、電極指延伸方向と直交する方向を電極指直交方向とする。なお、電極指直交方向は、隣り合う第１の電極指２８及び第２の電極指２９が対向している方向と平行である。電極指直交方向からＩＤＴ電極１１を見たときに、隣り合う第１の電極指２８及び第２の電極指２９が重なり合っている領域が交叉領域Ｆである。交叉領域Ｆは、平面視において、空洞部１０ａと重なっている。
　図１及び図２に示すように、第１のバスバー部２６は、外側バスバー２６ａと、内側バスバー２６ｂと、複数の突起電極２６ｃとを有する。なお、図２においては、ＩＤＴ電極１１の各部分同士の境界を、破線により示している。外側バスバー２６ａ及び内側バスバー２６ｂのうち、内側バスバー２６ｂが、電極指延伸方向において内側に位置している。より具体的には、図１に示すように、外側バスバー２６ａ及び内側バスバー２６ｂのうち、内側バスバー２６ｂが交叉領域Ｆ側に位置している。第１のバスバー部２６の内側バスバー２６ｂに、複数の第１の電極指２８の一端が接続されている。
　外側バスバー２６ａは、平面視において空洞部１０ａと重なっていない。他方、内側バスバー２６ｂの一部は、平面視において空洞部１０ａと重なっている。具体的には、内側バスバー２６ｂの、電極指直交方向における端部付近以外は、平面視において空洞部１０ａと重なっている。言い換えれば、内側バスバー２６ｂは、平面視において空洞部１０ａに重なっていない部分に至るように延びている。
　複数の突起電極２６ｃは、外側バスバー２６ａから交叉領域Ｆ側に延びており、交叉領域Ｆと対向している。複数の突起電極２６ｃは、平面視において、空洞部１０ａの外周縁と重なっている。具体的には、複数の突起電極２６ｃは、平面視において、空洞部１０ａと重なっていない部分から、空洞部１０ａと重なっている部分に至るように延びている。複数の突起電極２６ｃ及び交叉領域Ｆの間に、内側バスバー２６ｂが位置している。複数の突起電極２６ｃは、内側バスバー２６ｂには接触していない。複数の突起電極２６ｃは、内側バスバー２６ｂを隔てて、複数の第２の電極指２９と対向している。
　第１のバスバー部２６は、複数の第１の接続部２６ｄ及び複数の第２の接続部２６ｅを有する。第１の接続部２６ｄは、本発明における接続部である。複数の第１の接続部２６ｄ及び複数の第２の接続部２６ｅは、内側バスバー２６ｂ及び外側バスバー２６ａ接続している。
　内側バスバー２６ｂに接続された複数の第１の電極指２８の延長線上に、複数の第１の接続部２６ｄが配置されている。この構成は、第１の電極指２８が第１の接続部２６ｄを含む構成と等価である。第１の電極指２８が第１の接続部２６ｄを含むとする場合、第１の電極指２８は、第１の接続部２６ｄにおいて、外側バスバー２６ａに接続されている。他方、複数の第２の接続部２６ｅは、複数の第１の電極指２８の延長線上に位置していない。複数の第２の接続部２６ｅは、平面視において空洞部１０ａと重ならない部分に位置している。なお、第２の接続部２６ｅは、外側バスバー２６ａに含まれている部分である。
　より具体的には、本実施形態では、第１のバスバー部２６は２つの第２の接続部２６ｅを有する。２つの第２の接続部２６ｅにより、内側バスバー２６ｂの電極指直交方向における両端部と、外側バスバー２６ａとが接続されている。よって、第１のバスバー部２６は、外側バスバー２６ａ、内側バスバー２６ｂ及び２つの第２の接続部２６ｅにより囲まれた空隙部中に、複数の第１の接続部２６ｄ及び複数の突起電極２６ｃが設けられた構成を有する。
　同様に、第２のバスバー部２７も、外側バスバー２７ａ、内側バスバー２７ｂ、複数の突起電極２７ｃ、複数の第１の接続部２７ｄ及び複数の第２の接続部２７ｅを有する。第２の接続部２７ｅは、具体的には、外側バスバー２７ａに含まれている部分である。第２のバスバー部２７は、外側バスバー２７ａ、内側バスバー２７ｂ及び２つの第２の接続部２７ｅにより囲まれた空隙部中に、複数の第１の接続部２７ｄ及び複数の突起電極２７ｃが設けられた構成を有する。内側バスバー２７ｂに、複数の第２の電極指２９の一端が接続されている。複数の突起電極２７ｃは、内側バスバー２７ｂを隔てて、複数の第１の電極指２８と対向している。
　第２のバスバー部２７及び第２の電極指２９における構成は、第２の電極指２９が第１の接続部２７ｄを含む構成と等価である。第２の電極指２９が第１の接続部２７ｄを含むとする場合、第２の電極指２９は、第１の接続部２７ｄにおいて、外側バスバー２７ａに接続されている。
　なお、第１のバスバー部２６及び第２のバスバー部２７のうち、少なくとも一方が少なくとも１本の突起電極を有していればよい。例えば、第１のバスバー部２６及び第２のバスバー部２７のうち一方は、外側バスバー及び内側バスバーを有しない、バー状の形状であっても構わない。もっとも、第１のバスバー部２６及び第２のバスバー部２７のうち少なくとも一方が、複数の突起電極を有していることが好ましい。第１のバスバー部２６及び第２のバスバー部２７の双方が、複数の突起電極を有することがより好ましい。
　本実施形態の特徴は、第１のバスバー部２６が複数の突起電極２６ｃを有し、複数の突起電極２６ｃが、平面視において、空洞部１０ａの外周縁と重なっていることにある。それによって、応力が集中する部分を、交叉領域Ｆ及び第１のバスバー部２６の間の領域から、メンブレン部１４ｃの中央側に移動させることができ、かつ応力自体を小さくすることもできる。加えて、第１のバスバー部２６が複数の突起電極２６ｃを有することにより、応力を分散させることもできる。これらにより、第１のバスバー部２６に沿うクラックの伸展を抑制することができる。従って、第１の電極指２８の断線を抑制することができ、弾性波装置１０の電気的特性の劣化を抑制することができる。
　第１の実施形態の上記効果を、比較例を参照してより詳細に説明する。図３に示す比較例においては、第１のバスバー部１０６及び第２のバスバー部１０７は、外側バスバー及び内側バスバーを有しない、バー状の形状である。比較例においては、圧電層１４のメンブレン部１４ｃにクラックＧが生じている。クラックＧは、第１のバスバー部１０６付近に生じている。上記のように、交叉領域及び第１のバスバー部１０６の間においては、応力が集中し易い。そのため、クラックＧは、第１のバスバー部１０６に沿って伸展している。これにより、複数の第１の電極指２８が切断されている。
　図４により拡大して示すように、第１の電極指２８が断線すると、電極同士が互いに対向した部分が生じる。この部分は、図４において模式的に示すように、ＩＤＴ電極１１１に直列に接続された容量部と等価である。そのため、弾性波装置の電気的特性が劣化するおそれがある。
　これに対して、図１に示す第１の実施形態においては、第１のバスバー部２６が複数の突起電極２６ｃを有する。それによって、上記のように、第１の電極指２８の断線を抑制することができ、弾性波装置１０の電気的特性の劣化を抑制することができる。加えて、第２のバスバー部２７も複数の突起電極２７ｃを有する。それによって、第２の電極指２９の断線も抑制することができる。従って、弾性波装置１０の電気的特性の劣化をより確実に抑制することができる。
　以下において、第１の実施形態の構成のさらなる詳細を説明する。
　第１の実施形態の弾性波装置１０は、厚み滑りモードのバルク波を利用可能に構成された弾性波共振子である。より具体的には、弾性波装置１０においては、圧電層１４の厚みをｄ、隣り合う電極指同士の中心間距離をｐとした場合、ｄ／ｐが０．５以下である。それによって、厚み滑りモードのバルク波が好適に励振される。
　なお、電極指直交方向からＩＤＴ電極１１を見たときに、隣り合う電極指同士が重なり合う領域であり、かつ隣り合う電極指同士の中心間の領域が励振領域である。すなわち、第１の実施形態では、交叉領域Ｆが複数の励振領域を含む。交叉領域Ｆ及び各励振領域は、ＩＤＴ電極１１の構成に基づいて定義される、圧電層１４の領域である。各励振領域において、厚み滑りモードのバルク波が励振される。
　一方で、弾性波装置１０は、板波を利用可能に構成されていてもよい。この場合には、励振領域は交叉領域Ｆである。
　図２に示す空洞部１０ａは、本発明における音響反射部である。音響反射部により、弾性波のエネルギーを圧電層１４側に効果的に閉じ込めることができる。
　第１のバスバー部２６には、配線電極２４が接続されている。より具体的には、第１のバスバー部２６の外側バスバー２６ａ上及び圧電層１４上にわたり、配線電極２４が設けられている。配線電極２４は、外側バスバー２６ａ及び複数の突起電極２６ｃの境界には至っていない。配線電極２４の厚みは、第１のバスバー部２６の厚みよりも厚い。これにより、配線電極２４の電気抵抗を低くし易い。
　同様に、第２のバスバー部２７にも、配線電極２５が接続されている。弾性波装置１０は、例えば、フィルタ装置などに用いることができる。この場合、ＩＤＴ電極１１は、配線電極２４及び配線電極２５を介して、例えばフィルタ装置における他の素子や、グラウンド電位などに接続される。
　図１に戻り、圧電層１４には、複数の貫通穴１４ｄが設けられている。複数の貫通穴１４ｄは、空洞部１０ａを形成する際に用いられる。具体的には、弾性波装置１０の製造に際し、エッチングにより犠牲層を除去することにより、空洞部１０ａが形成される。このとき、貫通穴１４ｄを用いて、犠牲層が除去される。
　圧電層１４における、貫通穴１４ｄが設けられている箇所数は特に限定されない。弾性波装置１０を製造する方法に応じて、圧電層１４に少なくとも１つの貫通穴１４ｄが設けられていてもよい。あるいは、圧電層１４には、貫通穴１４ｄは必ずしも設けられていなくともよい。
　ところで、第１のバスバー部２６は、第２の接続部２６ｅを必ずしも有していなくともよい。この場合においても、複数の第１の接続部２６ｄにより、外側バスバー２６ａ及び内側バスバー２６ｂを好適に接続することができる。それによって、第１のバスバー部２６の電気抵抗を好適に低くすることができる。
　もっとも、第１のバスバー部２６が、少なくとも１つの第２の接続部２６ｅを有することが好ましい。それによって、図２に示す支持部材１３により支持されている部分において、外側バスバー２６ａ及び内側バスバー２６ｂが接続された構成とすることができる。これにより、第１のバスバー部２６の強度を高めることができる。
　図１に示すように、複数の第１の接続部２６ｄは、複数の第１の電極指２８の延長線上に設けられている。なお、複数の第１の接続部２６ｄの配置は上記に限定されない。
　第１のバスバー部２６は、内側バスバー２６ｂを必ずしも有しなくともよい。この場合には、第１のバスバー部２６は、複数の第１の接続部２６ｄ及び複数の第２の接続部２６ｅを有しない。もっとも、第１のバスバー部２６が内側バスバー２６ｂを有することが好ましい。それによって、複数の突起電極２６ｃによる、弾性波装置１０の電気的特性に対する影響を抑制することができる。これらの、第１のバスバー部２６において好ましい構成は、第２のバスバー部２７においても同様である。
　ＩＤＴ電極１１の複数の電極指は、少なくとも１本の第１の電極指２８及び少なくとも１本の第２の電極指２９を含んでいればよい。すなわち、複数の電極指が、１対のみの第１の電極指２８及び第２の電極指２９であってもよい。本明細書においては、この場合に、第１の電極指２８及び第２の電極指２９が電極指直交方向において互いに対向している場合にも、第１の電極指２８及び第２の電極指２９が間挿し合っているものとする。
　圧電層１４の第１の主面１４ａには、ＩＤＴ電極１１を覆うように、誘電体膜が設けられていてもよい。それによって、誘電体膜によりＩＤＴ電極１１が保護されるため、ＩＤＴ電極１１が破損し難い。誘電体膜の材料としては、例えば、酸化ケイ素、窒化ケイ素または酸窒化ケイ素などを用いることができる。なお、誘電体膜の材料は上記に限定されない。この構成は、本発明の他の形態の構成にも適用することができる。
　第１の実施形態においては、ＩＤＴ電極１１は、圧電層１４の第１の主面１４ａに設けられている。もっとも、ＩＤＴ電極１１は、圧電層１４の第１の主面１４ａ及び第２の主面１４ｂのうち少なくとも一方に設けられていればよい。ＩＤＴ電極１１が第２の主面１４ｂに設けられている場合には、第１のバスバー部２６の各突起電極２６ｃの一部と、内側バスバー２６ｂの一部と、外側バスバー２６ａとが支持部材１３と接している。第１のバスバー部２６の各第１の接続部２６ｄの一部及び各第２の接続部２６ｅも、支持部材１３に接している。第２のバスバー部２７においても同様である。
　ＩＤＴ電極１１が第２の主面１４ｂに設けられている場合においても、第１の実施形態と同様に、各バスバー部に沿うクラックの伸展を抑制することができる。従って、複数の電極指の断線を抑制することができ、弾性波装置の電気的特性の劣化を抑制することができる。
　図５は、第２の実施形態に係る弾性波装置の、電極指延伸方向に沿う模式的断面図である。
　本実施形態は、支持部材３３が、支持基板３６と、絶縁層３５とを有する点、及び空洞部３０ａが絶縁層３５に設けられている点において、第１の実施形態と異なる。上記の点以外においては、本実施形態の弾性波装置３０は第１の実施形態の弾性波装置１０と同様の構成を有する。
　支持基板３６上に絶縁層３５が設けられている。絶縁層３５上に圧電層１４が設けられている。絶縁層３５の材料としては、酸化ケイ素または酸化タンタルなどの、適宜の誘電体を用いることができる。
　図５に示すように、絶縁層３５に凹部が設けられている。絶縁層３５上に、凹部を塞ぐように、圧電層１４が設けられている。これにより、中空部が構成されている。この中空部が空洞部３０ａである。本実施形態では、支持部材３３の一部及び圧電層１４の一部が、空洞部３０ａを挟み互いに対向するように、支持部材３３と圧電層１４とが配置されている。もっとも、支持部材３３における凹部は、絶縁層３５及び支持基板３６にわたり設けられていてもよい。あるいは、支持基板３６のみに設けられた凹部が、絶縁層３５により塞がれていてもよい。なお、空洞部３０ａは、支持部材３３に設けられた貫通孔であってもよい。
　本実施形態においても、ＩＤＴ電極１１は、第１の実施形態と同様に設けられている。よって、第１のバスバー部２６が複数の突起電極２６ｃを有し、複数の突起電極２６ｃが、平面視において、空洞部３０ａの外周縁と重なっている。それによって、応力が集中する部分を、交叉領域及び第１のバスバー部２６の間の領域から、メンブレン部１４ｃの中央側に移動させることができ、かつ応力自体を小さくすることもできる。加えて、第１のバスバー部２６が複数の突起電極２６ｃを有することにより、応力を分散させることもできる。これらにより、第１のバスバー部２６に沿うクラックの伸展を抑制することができる。従って、図１を援用して示す第１の電極指２８の断線を抑制することができ、弾性波装置３０の電気的特性の劣化を抑制することができる。
　第２のバスバー部２７も、第１のバスバー部２６と同様に構成されている。これにより、第２のバスバー部２７に沿うクラックの伸展を抑制することができる。従って、弾性波装置３０の電気的特性の劣化をより確実に抑制することができる。
　本実施形態の弾性波装置３０の製造方法の一例を以下において説明する。
　図６（ａ）～図６（ｃ）は、第２の実施形態に係る弾性波装置の製造方法の一例における、犠牲層形成工程及び絶縁層形成工程を説明するための、図５に示す断面に相当する部分を示す模式的断面図である。図７（ａ）～図７（ｄ）は、第２の実施形態に係る弾性波装置の製造方法の一例における、支持基板接合工程、圧電層研削工程、ＩＤＴ電極形成工程及び配線電極形成工程を説明するための、図５に示す断面に相当する部分を示す模式的断面図である。図８（ａ）及び図８（ｂ）は、第２の実施形態に係る弾性波装置の製造方法の一例における、貫通穴形成工程及び犠牲層除去工程を説明するための、模式的正面断面図である。
　図６（ａ）に示すように、圧電基板４４を用意する。圧電基板４４は、本発明における圧電層に含まれる。次に、圧電基板４４上に犠牲層４７Ａを形成する。次に、犠牲層４７Ａを、エッチングを行うことなどにより適宜パターニングする。これにより、図６（ｂ）に示すように、犠牲層４７を形成する。犠牲層４７の材料としては、例えば、ＺｎＯ、ＳｉＯ２、Ｃｕまたは樹脂などを用いることができる。
　次に、図６（ｃ）に示すように、犠牲層４７を覆うように、絶縁層３５を形成する。絶縁層３５は、例えば、スパッタリング法または真空蒸着法などにより形成することができる。
　次に、図７（ａ）に示すように、支持基板３６を、絶縁層３５に接合する。なお、例えば、支持基板３６上に絶縁層を別途形成した後に、該絶縁層と、犠牲層４７を覆っている絶縁層３５とを接合してもよい。
　次に、圧電基板４４における、絶縁層３５が設けられていない主面側を研削または研磨することにより、圧電基板４４の厚みを薄くする。圧電基板４４の厚みの調整には、例えば、グラインド、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）法、イオンスライス法またはエッチングなどを用いることができる。これにより、図７（ｂ）に示すように、圧電層１４を得る。
　次に、図７（ｃ）に示すように、ＩＤＴ電極１１を形成する。ＩＤＴ電極１１は、例えば、スパッタリング法または真空蒸着法などにより形成することができる。
　次に、図７（ｄ）に示すように、配線電極２４を、第１のバスバー部２６の外側バスバー２６ａ上及び圧電層１４上にわたり形成する。同様に、配線電極２５を、第２のバスバー部２７の外側バスバー２７ａ上及び圧電層１４上にわたり形成する。配線電極２４及び配線電極２５は、例えば、スパッタリング法または真空蒸着法などにより形成することができる。
　次に、図８（ａ）に示すように、圧電層１４に複数の貫通穴１４ｄを形成する。より具体的には、複数の貫通穴１４ｄを、圧電層１４に、犠牲層４７に至るように形成する。貫通穴１４ｄは、例えば、ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ　Ｉｏｎ　Ｅｔｃｈｉｎｇ）法などにより形成することができる。次に、貫通穴１４ｄを介して犠牲層４７を除去する。より具体的には、貫通穴１４ｄからエッチング液を流入させることにより、絶縁層３５の凹部内の犠牲層４７を除去する。これにより、図８（ｂ）に示すように、空洞部３０ａを形成する。
　以上により、図５に示す弾性波装置３０を得る。なお、上記の製造方法は一例であって、他の方法により弾性波装置３０を得ることもできる。
　以下において、従来のＩＤＴ電極の例を用いて、厚み滑りモードの詳細を説明する。なお、後述するＩＤＴ電極における「電極」は、本発明における電極指に相当する。以下の例における支持部材は、本発明における支持基板に相当する。
　図９（ａ）は、厚み滑りモードのバルク波を利用する弾性波装置の外観を示す略図的斜視図であり、図９（ｂ）は、圧電層上の電極構造を示す平面図であり、図１０は、図９（ａ）中のＡ－Ａ線に沿う部分の断面図である。
　弾性波装置１は、ＬｉＮｂＯ３からなる圧電層２を有する。圧電層２は、ＬｉＴａＯ３からなるものであってもよい。ＬｉＮｂＯ３やＬｉＴａＯ３のカット角は、Ｚカットであるが、回転ＹカットやＸカットであってもよい。圧電層２の厚みは、特に限定されないが、厚み滑りモードを効果的に励振するには、４０ｎｍ以上、１０００ｎｍ以下であることが好ましく、５０ｎｍ以上、１０００ｎｍ以下であることがより好ましい。圧電層２は、対向し合う第１，第２の主面２ａ，２ｂを有する。第１の主面２ａ上に、電極３及び電極４が設けられている。ここで電極３が「第１電極」の一例であり、電極４が「第２電極」の一例である。図９（ａ）及び図９（ｂ）では、複数の電極３が、第１のバスバー部５に接続されている複数の第１の電極指である。複数の電極４は、第２のバスバー部６に接続されている複数の第２の電極指である。複数の電極３及び複数の電極４は、互いに間挿し合っている。電極３及び電極４は、矩形形状を有し、長さ方向を有する。この長さ方向と直交する方向において、電極３と、隣りの電極４とが対向している。電極３，４の長さ方向、及び、電極３，４の長さ方向と直交する方向はいずれも、圧電層２の厚み方向に交叉する方向である。このため、電極３と、隣りの電極４とは、圧電層２の厚み方向に交叉する方向において対向しているともいえる。また、電極３，４の長さ方向が図９（ａ）及び図９（ｂ）に示す電極３，４の長さ方向に直交する方向と入れ替わってもよい。すなわち、図９（ａ）及び図９（ｂ）において、第１のバスバー部５及び第２のバスバー部６が延びている方向に電極３，４を延ばしてもよい。その場合、第１のバスバー部５及び第２のバスバー部６は、図９（ａ）及び図９（ｂ）において電極３，４が延びている方向に延びることとなる。そして、一方電位に接続される電極３と、他方電位に接続される電極４とが隣り合う１対の構造が、上記電極３，４の長さ方向と直交する方向に、複数対設けられている。ここで電極３と電極４とが隣り合うとは、電極３と電極４とが直接接触するように配置されている場合ではなく、電極３と電極４とが間隔を介して配置されている場合を指す。また、電極３と電極４とが隣り合う場合、電極３と電極４との間には、他の電極３，４を含む、ホット電極やグラウンド電極に接続される電極は配置されない。この対数は、整数対である必要はなく、１．５対や２．５対などであってもよい。電極３，４間の中心間距離すなわちピッチは、１μｍ以上、１０μｍ以下の範囲が好ましい。また、電極３，４の幅、すなわち電極３，４の対向方向の寸法は、５０ｎｍ以上、１０００ｎｍ以下の範囲であることが好ましく、１５０ｎｍ以上、１０００ｎｍ以下の範囲であることがより好ましい。なお、電極３，４間の中心間距離とは、電極３の長さ方向と直交する方向における電極３の寸法（幅寸法）の中心と、電極４の長さ方向と直交する方向における電極４の寸法（幅寸法）の中心とを結んだ距離となる。
　また、弾性波装置１では、Ｚカットの圧電層を用いているため、電極３，４の長さ方向と直交する方向は、圧電層２の分極方向に直交する方向となる。圧電層２として他のカット角の圧電体を用いた場合には、この限りでない。ここにおいて、「直交」とは、厳密に直交する場合のみに限定されず、略直交（電極３，４の長さ方向と直交する方向と分極方向とのなす角度が例えば９０°±１０°の範囲内）でもよい。
　圧電層２の第２の主面２ｂ側には、絶縁層７を介して支持部材８が積層されている。絶縁層７及び支持部材８は、枠状の形状を有し、図１０に示すように、貫通孔７ａ，８ａを有する。それによって、空洞部９が形成されている。空洞部９は、圧電層２の励振領域Ｃの振動を妨げないために設けられている。従って、上記支持部材８は、少なくとも１対の電極３，４が設けられている部分と重ならない位置において、第２の主面２ｂに絶縁層７を介して積層されている。なお、絶縁層７は設けられずともよい。従って、支持部材８は、圧電層２の第２の主面２ｂに直接または間接に積層され得る。
　絶縁層７は、酸化ケイ素からなる。もっとも、酸化ケイ素の他、酸窒化ケイ素、アルミナなどの適宜の絶縁性材料を用いることができる。支持部材８は、Ｓｉからなる。Ｓｉの圧電層２側の面における面方位は（１００）や（１１０）であってもよく、（１１１）であってもよい。支持部材８を構成するＳｉは、抵抗率４ｋΩｃｍ以上の高抵抗であることが望ましい。もっとも、支持部材８についても適宜の絶縁性材料や半導体材料を用いて構成することができる。
　支持部材８の材料としては、例えば、酸化アルミニウム、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、水晶などの圧電体、アルミナ、マグネシア、サファイア、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、炭化ケイ素、ジルコニア、コージライト、ムライト、ステアタイト、フォルステライトなどの各種セラミック、ダイヤモンド、ガラスなどの誘電体、窒化ガリウムなどの半導体などを用いることができる。
　上記複数の電極３，４及び第１，第２のバスバー部５，６は、Ａｌ、ＡｌＣｕ合金などの適宜の金属もしくは合金からなる。弾性波装置１では、電極３，４及び第１，第２のバスバー部５，６は、Ｔｉ膜上にＡｌ膜を積層した構造を有する。なお、Ｔｉ膜以外の密着層を用いてもよい。
　駆動に際しては、複数の電極３と、複数の電極４との間に交流電圧を印加する。より具体的には、第１のバスバー部５と第２のバスバー部６との間に交流電圧を印加する。それによって、圧電層２において励振される厚み滑りモードのバルク波を利用した、共振特性を得ることが可能とされている。また、弾性波装置１では、圧電層２の厚みをｄ、複数対の電極３，４のうちいずれかの隣り合う電極３，４の中心間距離をｐとした場合、ｄ／ｐは０．５以下とされている。そのため、上記厚み滑りモードのバルク波が効果的に励振され、良好な共振特性を得ることができる。より好ましくは、ｄ／ｐは０．２４以下であり、その場合には、より一層良好な共振特性を得ることができる。
　弾性波装置１では、上記構成を備えるため、小型化を図ろうとして、電極３，４の対数を小さくしたとしても、Ｑ値の低下が生じ難い。これは、両側の反射器における電極指の本数を少なくしても、伝搬ロスが少ないためである。また、上記電極指の本数を少なくできるのは、厚み滑りモードのバルク波を利用していることによる。弾性波装置で利用したラム波と、上記厚み滑りモードのバルク波の相違を、図１１（ａ）及び図１１（ｂ）を参照して説明する。
　図１１（ａ）は、日本公開特許公報　特開２０１２－２５７０１９号公報に記載のような弾性波装置の圧電膜を伝搬するラム波を説明するための模式的正面断面図である。ここでは、圧電膜２０１中を矢印で示すように波が伝搬する。ここで、圧電膜２０１では、第１の主面２０１ａと、第２の主面２０１ｂとが対向しており、第１の主面２０１ａと第２の主面２０１ｂとを結ぶ厚み方向がＺ方向である。Ｘ方向は、ＩＤＴ電極の電極指が並んでいる方向である。図１１（ａ）に示すように、ラム波では、波が図示のように、Ｘ方向に伝搬していく。板波であるため、圧電膜２０１が全体として振動するものの、波はＸ方向に伝搬するため、両側に反射器を配置して、共振特性を得ている。そのため、波の伝搬ロスが生じ、小型化を図った場合、すなわち電極指の対数を少なくした場合、Ｑ値が低下する。
　これに対して、図１１（ｂ）に示すように、弾性波装置１では、振動変位は厚み滑り方向であるから、波は、圧電層２の第１の主面２ａと第２の主面２ｂとを結ぶ方向、すなわちＺ方向にほぼ伝搬し、共振する。すなわち、波のＸ方向成分がＺ方向成分に比べて著しく小さい。そして、このＺ方向の波の伝搬により共振特性が得られるため、反射器の電極指の本数を少なくしても、伝搬損失は生じ難い。さらに、小型化を進めようとして、電極３，４からなる電極対の対数を減らしたとしても、Ｑ値の低下が生じ難い。
　なお、厚み滑りモードのバルク波の振幅方向は、図１２に示すように、圧電層２の励振領域Ｃに含まれる第１領域４５１と、励振領域Ｃに含まれる第２領域４５２とで逆になる。図１２では、電極３と電極４との間に、電極４が電極３よりも高電位となる電圧が印加された場合のバルク波を模式的に示してある。第１領域４５１は、励振領域Ｃのうち、圧電層２の厚み方向に直交し圧電層２を２分する仮想平面ＶＰ１と、第１の主面２ａとの間の領域である。第２領域４５２は、励振領域Ｃのうち、仮想平面ＶＰ１と、第２の主面２ｂとの間の領域である。
　上記のように、弾性波装置１では、電極３と電極４とからなる少なくとも１対の電極が配置されているが、Ｘ方向に波を伝搬させるものではないため、この電極３，４からなる電極対の対数は複数対ある必要はない。すなわち、少なくとも１対の電極が設けられてさえおればよい。
　例えば、上記電極３がホット電位に接続される電極であり、電極４がグラウンド電位に接続される電極である。もっとも、電極３がグラウンド電位に、電極４がホット電位に接続されてもよい。弾性波装置１では、少なくとも１対の電極は、上記のように、ホット電位に接続される電極またはグラウンド電位に接続される電極であり、浮き電極は設けられていない。
　図１３は、図１０に示す弾性波装置の共振特性を示す図である。なお、この共振特性を得た弾性波装置１の設計パラメータは以下の通りである。
　圧電層２：オイラー角（０°，０°，９０°）のＬｉＮｂＯ３、厚み＝４００ｎｍ。
　電極３と電極４の長さ方向と直交する方向に視たときに、電極３と電極４とが重なっている領域、すなわち励振領域Ｃの長さ＝４０μｍ、電極３，４からなる電極の対数＝２１対、電極間中心距離＝３μｍ、電極３，４の幅＝５００ｎｍ、ｄ／ｐ＝０．１３３。
　絶縁層７：１μｍの厚みの酸化ケイ素膜。
　支持部材８：Ｓｉ。
　なお、励振領域Ｃの長さとは、励振領域Ｃの電極３，４の長さ方向に沿う寸法である。
　弾性波装置１では、電極３，４からなる電極対の電極間距離は、複数対において全て等しくした。すなわち、電極３と電極４とを等ピッチで配置した。
　図１３から明らかなように、反射器を有しないにも関わらず、比帯域が１２．５％である良好な共振特性が得られている。
　ところで、上記圧電層２の厚みをｄ、電極３と電極４との電極の中心間距離をｐとした場合、前述したように、弾性波装置１では、ｄ／ｐは０．５以下、より好ましくは０．２４以下である。これを、図１４を参照して説明する。
　図１３に示した共振特性を得た弾性波装置と同様に、但しｄ／ｐを変化させ、複数の弾性波装置を得た。図１４は、このｄ／ｐと、弾性波装置の共振子としての比帯域との関係を示す図である。
　図１４から明らかなように、ｄ／ｐ＞０．５では、ｄ／ｐを調整しても、比帯域は５％未満である。これに対して、ｄ／ｐ≦０．５の場合には、その範囲内でｄ／ｐを変化させれば、比帯域を５％以上とすることができ、すなわち高い結合係数を有する共振子を構成することができる。また、ｄ／ｐが０．２４以下の場合には、比帯域を７％以上と高めることができる。加えて、ｄ／ｐをこの範囲内で調整すれば、より一層比帯域の広い共振子を得ることができ、より一層高い結合係数を有する共振子を実現することができる。従って、ｄ／ｐを０．５以下とすることにより、上記厚み滑りモードのバルク波を利用した、高い結合係数を有する共振子を構成し得ることがわかる。
　図１５は、厚み滑りモードのバルク波を利用する弾性波装置の平面図である。弾性波装置８０では、圧電層２の第１の主面２ａ上において、電極３と電極４とを有する１対の電極が設けられている。なお、図１５中のＫが交叉幅となる。前述したように、本発明の弾性波装置では、電極の対数は１対であってもよい。この場合においても、上記ｄ／ｐが０．５以下であれば、厚み滑りモードのバルク波を効果的に励振することができる。
　弾性波装置１では、好ましくは、複数の電極３，４において、いずれかの隣り合う電極３，４が対向している方向に視たときに重なっている領域である励振領域Ｃに対する、上記隣り合う電極３，４のメタライゼーション比ＭＲが、ＭＲ≦１．７５（ｄ／ｐ）＋０．０７５を満たすことが望ましい。その場合には、スプリアスを効果的に小さくすることができる。これを、図１６及び図１７を参照して説明する。図１６は、上記弾性波装置１の共振特性の一例を示す参考図である。矢印Ｂで示すスプリアスが、共振周波数と反共振周波数との間に現れている。なお、ｄ／ｐ＝０．０８として、かつＬｉＮｂＯ３のオイラー角（０°，０°，９０°）とした。また、上記メタライゼーション比ＭＲ＝０．３５とした。
　メタライゼーション比ＭＲを、図９（ｂ）を参照して説明する。図９（ｂ）の電極構造において、１対の電極３，４に着目した場合、この１対の電極３，４のみが設けられるとする。この場合、一点鎖線で囲まれた部分が励振領域Ｃとなる。この励振領域Ｃとは、電極３と電極４とを、電極３，４の長さ方向と直交する方向すなわち対向方向に見たときに電極３における電極４と重なり合っている領域、電極４における電極３と重なり合っている領域、及び、電極３と電極４との間の領域における電極３と電極４とが重なり合っている領域である。そして、この励振領域Ｃの面積に対する、励振領域Ｃ内の電極３，４の面積が、メタライゼーション比ＭＲとなる。すなわち、メタライゼーション比ＭＲは、メタライゼーション部分の面積の励振領域Ｃの面積に対する比である。
　なお、複数対の電極が設けられている場合、励振領域の面積の合計に対する全励振領域に含まれているメタライゼーション部分の割合をＭＲとすればよい。
　図１７は弾性波装置１の形態に従って、多数の弾性波共振子を構成した場合の比帯域と、スプリアスの大きさとしての１８０度で規格化されたスプリアスのインピーダンスの位相回転量との関係を示す図である。なお、比帯域については、圧電層の膜厚や電極の寸法を種々変更し、調整した。また、図１７は、ＺカットのＬｉＮｂＯ３からなる圧電層を用いた場合の結果であるが、他のカット角の圧電層を用いた場合においても、同様の傾向となる。
　図１７中の楕円Ｊで囲まれている領域では、スプリアスが１．０と大きくなっている。図１７から明らかなように、比帯域が０．１７を超えると、すなわち１７％を超えると、スプリアスレベルが１以上の大きなスプリアスが、比帯域を構成するパラメータを変化させたとしても、通過帯域内に現れる。すなわち、図１６に示す共振特性のように、矢印Ｂで示す大きなスプリアスが帯域内に現れる。よって、比帯域は１７％以下であることが好ましい。この場合には、圧電層２の膜厚や電極３，４の寸法などを調整することにより、スプリアスを小さくすることができる。
　図１８は、ｄ／２ｐと、メタライゼーション比ＭＲと、比帯域との関係を示す図である。上記弾性波装置において、ｄ／２ｐと、ＭＲが異なる様々な弾性波装置を構成し、比帯域を測定した。図１８の破線Ｄの右側のハッチングを付して示した部分が、比帯域が１７％以下の領域である。このハッチングを付した領域と、付していない領域との境界は、ＭＲ＝３．５（ｄ／２ｐ）＋０．０７５で表される。すなわち、ＭＲ＝１．７５（ｄ／ｐ）＋０．０７５である。従って、好ましくは、ＭＲ≦１．７５（ｄ／ｐ）＋０．０７５である。その場合には、比帯域を１７％以下としやすい。より好ましくは、図１８中の一点鎖線Ｄ１で示すＭＲ＝３．５（ｄ／２ｐ）＋０．０５の右側の領域である。すなわち、ＭＲ≦１．７５（ｄ／ｐ）＋０．０５であれば、比帯域を確実に１７％以下にすることができる。
　図１９は、ｄ／ｐを限りなく０に近づけた場合のＬｉＮｂＯ３のオイラー角（０°，θ，ψ）に対する比帯域のマップを示す図である。図１９のハッチングを付して示した部分が、少なくとも５％以上の比帯域が得られる領域であり、当該領域の範囲を近似すると、下記の式（１）、式（２）及び式（３）で表される範囲となる。
　（０°±１０°，０°～２０°，任意のψ）　　…式（１）
　（０°±１０°，２０°～８０°，０°～６０°（１－（θ－５０）２／９００）１／２）　または　（０°±１０°，２０°～８０°，［１８０°－６０°（１－（θ－５０）２／９００）１／２］～１８０°）　　…式（２）
　（０°±１０°，［１８０°－３０°（１－（ψ－９０）２／８１００）１／２］～１８０°，任意のψ）　　…式（３）
　従って、上記式（１）、式（２）または式（３）のオイラー角範囲の場合、比帯域を十分に広くすることができ、好ましい。圧電層２がタンタル酸リチウム層である場合も同様である。
　図２０は、ラム波を利用する弾性波装置を説明するための部分切り欠き斜視図である。
　弾性波装置８１は、支持基板８２を有する。支持基板８２には、上面に開いた凹部が設けられている。支持基板８２上に圧電層８３が積層されている。それによって、空洞部９が構成されている。この空洞部９の上方において圧電層８３上に、ＩＤＴ電極８４が設けられている。ＩＤＴ電極８４の弾性波伝搬方向両側に、反射器８５，８６が設けられている。図２０において、空洞部９の外周縁を破線で示す。ここでは、ＩＤＴ電極８４は、第１，第２のバスバー部８４ａ，８４ｂと、複数本の第１の電極指８４ｃ及び複数本の第２の電極指８４ｄとを有する。複数本の第１の電極指８４ｃは、第１のバスバー部８４ａに接続されている。複数本の第２の電極指８４ｄは、第２のバスバー部８４ｂに接続されている。複数本の第１の電極指８４ｃと、複数本の第２の電極指８４ｄとは間挿し合っている。
　弾性波装置８１では、上記空洞部９上のＩＤＴ電極８４に、交流電界を印加することにより、板波としてのラム波が励振される。そして、反射器８５，８６が両側に設けられているため、上記ラム波による共振特性を得ることができる。
　このように、本発明の弾性波装置は、板波を利用するものであってもよい。なお、図２０に示す例では、図２などに示す圧電層１４の第１の主面１４ａに相当する主面に、ＩＤＴ電極８４、反射器８５及び反射器８６が設けられている。本発明の弾性波装置が板波を利用するものである場合には、上記第１の実施形態または第２の実施形態の弾性波装置における圧電層１４の第１の主面１４ａまたは第２の主面１４ｂに、本発明におけるＩＤＴ電極と、図２０に示す反射器８５及び反射器８６とが設けられていればよい。
　厚み滑りモードのバルク波を利用する第１の実施形態または第２の実施形態の弾性波装置においては、上記のように、ｄ／ｐが０．５以下であることが好ましく、０．２４以下であることがより好ましい。それによって、より一層良好な共振特性を得ることができる。さらに、厚み滑りモードのバルク波を利用する第１の実施形態または第２の実施形態の弾性波装置における励振領域においては、上記のように、ＭＲ≦１．７５（ｄ／ｐ）＋０．０７５を満たすことが好ましい。この場合には、スプリアスをより確実に抑制することができる。
　厚み滑りモードのバルク波を利用する第１の実施形態または第２の実施形態の弾性波装置における圧電層は、ニオブ酸リチウム層またはタンタル酸リチウム層であることが好ましい。そして、該圧電層を構成しているニオブ酸リチウムまたはタンタル酸リチウムのオイラー角（φ，θ，ψ）が、上記の式（１）、式（２）または式（３）の範囲にあることが好ましい。この場合、比帯域を十分に広くすることができる。
１…弾性波装置
２…圧電層
２ａ，２ｂ…第１，第２の主面
３，４…電極
５，６…第１，第２のバスバー部
７…絶縁層
７ａ…貫通孔
８…支持部材
８ａ…貫通孔
９…空洞部
１０…弾性波装置
１０ａ…空洞部
１１…ＩＤＴ電極
１２…圧電性基板
１３…支持部材
１４…圧電層
１４ａ，１４ｂ…第１，第２の主面
１４ｃ…メンブレン部
１４ｄ…貫通穴
２４，２５…配線電極
２６，２７…第１，第２のバスバー部
２６ａ，２７ａ…外側バスバー
２６ｂ，２７ｂ…内側バスバー
２６ｃ，２７ｃ…突起電極
２６ｄ，２７ｄ…第１の接続部
２６ｅ，２７ｅ…第２の接続部
２８，２９…第１，第２の電極指
３０…弾性波装置
３０ａ…空洞部
３３…支持部材
３５…絶縁層
３６…支持基板
４４…圧電基板
４７，４７Ａ…犠牲層
８０，８１…弾性波装置
８２…支持基板
８３…圧電層
８４…ＩＤＴ電極
８４ａ，８４ｂ…第１，第２のバスバー部
８４ｃ，８４ｄ…第１，第２の電極指
８５，８６…反射器
１０６，１０７…第１，第２のバスバー部
１１１…ＩＤＴ電極
２０１…圧電膜
２０１ａ，２０１ｂ…第１，第２の主面
４５１，４５２…第１，第２領域
Ｃ…励振領域
Ｆ…交叉領域
ＶＰ１…仮想平面

Claims (11)

  1. 　支持基板を有する支持部材と、
    　前記支持部材に設けられており、対向し合う第１の主面及び第２の主面を有する圧電層と、
    　前記圧電層の前記第１の主面及び前記第２の主面のうち少なくとも一方に設けられているＩＤＴ電極と、
    を備え、
    　前記ＩＤＴ電極が、対向し合う第１のバスバー部及び第２のバスバー部と、前記第１のバスバー部に一端が接続されている少なくとも１本の第１の電極指、及び前記第２のバスバー部に一端が接続されている少なくとも１本の第２の電極指を含む複数の電極指と、を有し、前記第１の電極指と、前記第２の電極指とが互いに間挿し合っており、
    　前記第１の電極指及び前記第２の電極指が延びる方向と直交する方向から見たときに、隣り合う前記第１の電極指及び前記第２の電極指が重なり合っている領域が交叉領域であり、
    　前記支持部材に空洞部が設けられており、前記空洞部が、平面視において、前記交叉領域と重なっており、
    　前記第１のバスバー部及び前記第２のバスバー部のうち少なくとも一方が、平面視において前記空洞部と重なっていない外側バスバーと、前記外側バスバーから前記交叉領域側に延びており、前記複数の電極指のうち該外側バスバーに接続されていない電極指と対向している少なくとも１本の突起電極と、を有し、前記突起電極が、平面視において、前記空洞部の外周縁と重なっている、弾性波装置。
  2. 　前記第１のバスバー部及び前記第２のバスバー部の双方が前記突起電極を有する、請求項１に記載の弾性波装置。
  3. 　前記第１のバスバー部及び前記第２のバスバー部のうち前記突起電極を有するバスバー部が、前記交叉領域及び前記突起電極の間に設けられている内側バスバーをさらに有し、
    　前記内側バスバーを有する前記バスバー部に接続されている前記電極指が、前記内側バスバー及び前記外側バスバーを接続している接続部を含む、請求項１または２に記載の弾性波装置。
  4. 　前記接続部が第１の接続部であり、
    　前記内側バスバーが、平面視において前記空洞部に重なっていない部分に至るように延びており、
    　前記外側バスバーが、前記内側バスバー及び前記外側バスバーを接続している、少なくとも１つの第２の接続部を有する、請求項３に記載の弾性波装置。
  5. 　前記圧電層がニオブ酸リチウムまたはタンタル酸リチウムからなる、請求項１～４のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  6. 　厚み滑りモードのバルク波を利用可能に構成されている、請求項１～５のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  7. 　前記圧電層の厚みをｄ、隣り合う前記電極指同士の中心間距離をｐとした場合、ｄ／ｐが０．５以下である、請求項１～６のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  8. 　ｄ／ｐが０．２４以下である、請求項７に記載の弾性波装置。
  9. 　前記交叉領域が、隣り合う前記電極指同士の中心間にそれぞれ位置する複数の励振領域を含み、
    　前記励振領域に対する、前記複数の電極指のメタライゼーション比をＭＲとしたときに、ＭＲ≦１．７５（ｄ／ｐ）＋０．０７５を満たす、請求項１～８のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  10. 　前記圧電層がニオブ酸リチウムまたはタンタル酸リチウムからなり、
    　前記圧電層を構成しているニオブ酸リチウムまたはニオブ酸リチウムのオイラー角（φ，θ，ψ）が、以下の式（１）、式（２）または式（３）の範囲にある、請求項１～９のいずれか１項に記載の弾性波装置。
    　（０°±１０°，０°～２０°，任意のψ）　　…式（１）
    　（０°±１０°，２０°～８０°，０°～６０°（１－（θ－５０）２／９００）１／２）　または　（０°±１０°，２０°～８０°，［１８０°－６０°（１－（θ－５０）２／９００）１／２］～１８０°）　　…式（２）
    　（０°±１０°，［１８０°－３０°（１－（ψ－９０）２／８１００）１／２］～１８０°，任意のψ）　　…式（３）
  11. 　板波を利用可能に構成されている、請求項１～５のいずれか１項に記載の弾性波装置。
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