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1. WO2020116528 - ELASTIC WAVE APPARATUS

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明 細 書

発明の名称 弾性波装置

技術分野

0001  

背景技術

0002   0003   0004   0005  

先行技術文献

特許文献

0006  

発明の概要

発明が解決しようとする課題

0007   0008  

課題を解決するための手段

0009  

発明の効果

0010  

図面の簡単な説明

0011  

発明を実施するための形態

0012   0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063   0064   0065   0066   0067   0068   0069   0070   0071   0072   0073   0074   0075   0076   0077   0078   0079   0080   0081   0082   0083   0084   0085   0086   0087   0088   0089  

符号の説明

0090  

請求の範囲

1   2   3   4   5   6   7   8  

図面

1   2   3   4   5   6   7   8  

明 細 書

発明の名称 : 弾性波装置

技術分野

[0001]
 本発明は、一般に弾性波装置に関し、より詳細には、圧電体層を備える弾性波装置に関する。

背景技術

[0002]
 従来、支持基板と、音響反射層と、圧電体層と、IDT(Interdigital Transducer)電極と、を備える弾性波装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
[0003]
 音響反射層は、支持基板上に形成されている。圧電体層は、音響反射層上に形成されている。IDT電極は、圧電体層の上面に形成されている。
[0004]
 音響反射層は、低音響インピーダンス層と、低音響インピーダンス層よりも音響インピーダンスが高い高音響インピーダンス層と、を有している。
[0005]
 特許文献1には、高音響インピーダンス層の音響インピーダンスと、低音響インピーダンス層の音響インピーダンスとの比である音響インピーダンス比が最大となる材料の組み合わせとして、W(タングステン)とSiO (酸化ケイ素)との組み合わせが開示されている。

先行技術文献

特許文献

[0006]
特許文献1 : 国際公開第2012/086441号

発明の概要

発明が解決しようとする課題

[0007]
 特許文献1に開示された弾性波装置では、例えば、音響反射層がタングステンにより形成された導電層(高音響インピーダンス層)を含んでいる場合に、IDT電極と導電層との間に発生する寄生容量により共振特性が低下してしまうという問題があった。
[0008]
 本発明の目的は、共振特性を向上させることが可能な弾性波装置を提供することにある。なお、共振特性の向上とは、伝搬損失を低減させて、共振特性のQ値やインピーダンス比の向上を実現することである。

課題を解決するための手段

[0009]
 本発明の一態様に係る弾性波装置は、支持基板と、音響反射層と、圧電体層と、IDT電極と、を備える。前記音響反射層は、前記支持基板上に形成されている。前記圧電体層は、前記音響反射層上に形成されている。前記IDT電極は、前記圧電体層上に形成されている。前記音響反射層は、少なくとも1つの高音響インピーダンス層と、少なくとも1つの低音響インピーダンス層と、を有する。前記低音響インピーダンス層は、前記高音響インピーダンス層よりも音響インピーダンスが低い。前記音響反射層では、前記高音響インピーダンス層及び前記低音響インピーダンス層の少なくとも1つが導電層である。前記IDT電極は、第1バスバーと、第2バスバーと、複数の第1電極指と、複数の第2電極指と、を有する。前記第2バスバーは、前記第1バスバーに対向している。前記複数の第1電極指は、前記第1バスバーに接続され前記第2バスバー側に延びている。前記複数の第2電極指は、前記第2バスバーに接続され前記第1バスバー側に延びている。前記IDT電極の電極指ピッチにより定まる弾性波の波長をλとし、前記複数の第1電極指の先端の包絡線と前記複数の第2電極指の先端の包絡線との間の領域を交差領域としたときに、前記支持基板の厚さ方向からの平面視において、前記導電層が少なくとも前記交差領域に重複し、前記複数の第1電極指の延びている方向で前記複数の第1電極指の前記先端から前記導電層の端まで距離が0より大きく12λ以下である。

発明の効果

[0010]
 本発明の一態様に係る弾性波装置では、共振特性を向上させることが可能となる。

図面の簡単な説明

[0011]
[図1] 図1は、本発明の一実施形態に係る弾性波装置の平面図である。
[図2] 図2は、同上の弾性波装置に関し、図1のX1-X1線断面図である。
[図3] 図3は、同上の弾性波装置に関し、図1のX2-X2線断面図である。
[図4] 図4は、弾性波装置のインピーダンス-周波数特性の説明図である。
[図5] 図5は、IDT電極の第1電極指の先端と導電層の端との距離と、比帯域幅×Q値と、の関係を示すグラフである。
[図6] 図6は、IDT電極の交差領域の交差幅と、比帯域幅×Q値と、の関係を示すグラフである。
[図7] 図7は、本発明の一実施形態の一変形例に係る弾性波装置の平面図である。
[図8] 図8は、同上の弾性波装置の等価回路図である。

発明を実施するための形態

[0012]
 以下、実施形態に係る弾性波装置について、図面を参照して説明する。
[0013]
 以下の実施形態等において参照する図1~3及び7は、いずれも模式的な図であり、図中の各構成要素の大きさや厚さそれぞれの比が、必ずしも実際の寸法比を反映しているとは限らない。
[0014]
 (1)弾性波装置の全体構成
 以下、実施形態に係る弾性波装置1について、図1~3を参照して説明する。
[0015]
 実施形態に係る弾性波装置1は、例えば、弾性波として板波を利用する弾性波装置である。弾性波装置1は、支持基板2と、音響反射層3と、圧電体層4と、IDT電極5と、を備える。音響反射層3は、支持基板2上に形成されている。圧電体層4は、音響反射層3上に形成されている。IDT電極5は、圧電体層4上に形成されている。音響反射層3は、少なくとも1つ(例えば、2つ)の高音響インピーダンス層31と、少なくとも1つ(例えば、3つ)の低音響インピーダンス層32と、を有する。低音響インピーダンス層32は、高音響インピーダンス層31よりも音響インピーダンスが低い。また、弾性波装置1は、電気絶縁層6を更に含んでいる。電気絶縁層6は、支持基板2上に形成されており、音響反射層3を囲んでいる。弾性波装置1では、音響反射層3と電気絶縁層6とを含む中間層7が、支持基板2と圧電体層4との間に介在している。弾性波装置1は、2つの反射器8を更に備える。2つの反射器8は、弾性波装置1の弾性波の伝搬方向に沿った方向においてIDT電極5の一方側及び他方側それぞれに1つずつ位置している。
[0016]
 (2)弾性波装置の各構成要素
 次に、弾性波装置1の各構成要素について、図面を参照して説明する。
[0017]
 (2.1)支持基板
 支持基板2は、図2に示すように、音響反射層3、圧電体層4及びIDT電極5を含む積層体9を支持している。積層体9は、上述の電気絶縁層6も含んでいる。
[0018]
 支持基板2は、第1主面21及び第2主面22を有する。第1主面21及び第2主面22は、互いに対向する。支持基板2の平面視形状(支持基板2を厚さ方向D1から見たときの外周形状)は、長方形状であるが、これに限らず、例えば正方形状であってもよい。
[0019]
 支持基板2は、例えば、シリコン基板である。支持基板2の厚さは、10λ(λ:電極指ピッチP1により定まる弾性波の波長)μm以上180μm以下が好適であり、一例として、例えば、120μmである。支持基板2がシリコン基板の場合、第1主面21の面方位は、例えば、(100)面、(111)面、(551)面を採用することができる。弾性波の伝搬方位は、シリコン基板の面方位に制約されずに設定することができる。
[0020]
 支持基板2の材料は、Si(シリコン)に限らず、例えば、リチウムニオベイト(LiNbO )、リチウムタンタレート(LiTaO )、水晶、ガラスであってもよい。
[0021]
 (2.2)音響反射層
 音響反射層3は、図2に示すように、支持基板2の第1主面21上に形成されている。音響反射層3は、支持基板2の厚さ方向D1においてIDT電極5に対向している。
[0022]
 音響反射層3は、IDT電極5で励振された弾性波が支持基板2に漏洩するのを抑制する機能を有する。弾性波装置1は、音響反射層3を備えることにより、圧電体層4内及び弾性波が励振されているIDT電極5内への弾性波エネルギーの閉じ込め効果を高めることができる。そのため、弾性波装置1は、音響反射層3を備えていない場合と比べて、損失を低減し、Q値を高めることができる。
[0023]
 音響反射層3は、複数(3つ)の低音響インピーダンス層32と複数(2つ)の高音響インピーダンス層31とが支持基板2の厚さ方向D1において一層ごとに交互に並んだ積層構造を有する。低音響インピーダンス層32の音響インピーダンスは、高音響インピーダンス層31の音響インピーダンスよりも低い。
[0024]
 以下では、説明の便宜上、音響反射層3において、2つの高音響インピーダンス層31を、支持基板2の第1主面21に近い順に、第1高音響インピーダンス層311、第2高音響インピーダンス層312と称することもある。また、3つの低音響インピーダンス層32を、支持基板2の第1主面21に近い順に、第1低音響インピーダンス層321、第2低音響インピーダンス層322、第3低音響インピーダンス層323と称することもある。
[0025]
 音響反射層3では、支持基板2側から、第1低音響インピーダンス層321、第1高音響インピーダンス層311、第2低音響インピーダンス層322、第2高音響インピーダンス層312及び第3低音響インピーダンス層323が、この順に並んでいる。したがって、音響反射層3は、第3低音響インピーダンス層323と第2高音響インピーダンス層312との界面、第2高音響インピーダンス層312と第2低音響インピーダンス層322との界面、第2低音響インピーダンス層322と第1高音響インピーダンス層311との界面、第1高音響インピーダンス層311と第1低音響インピーダンス層321との界面のそれぞれにおいて、圧電体層4からの弾性波(板波)を反射することが可能である。
[0026]
 複数の高音響インピーダンス層31の材料は、例えば、Pt(白金)である。また、複数の低音響インピーダンス層32の材料は、例えば、SiO (酸化ケイ素)である。複数の高音響インピーダンス層31の各々の厚さは、例えば、0.09λである。また、複数の低音響インピーダンス層32の各々の厚さは、例えば、0.14λである。音響反射層3は、2つの高音響インピーダンス層31の各々がPtにより形成されているので、2つの導電層を含んでいる。
[0027]
 複数の高音響インピーダンス層31の材料は、Pt(白金)に限らず、例えば、W(タングステン)、Ta(タンタル)等の金属でもよい。また、音響反射層3は、高音響インピーダンス層31が導電層である例に限らず、低音響インピーダンス層32が導電層であってもよい。
[0028]
 また、複数の高音響インピーダンス層31は、互いに同じ材料である場合に限らず、例えば、互いに異なる材料であってもよい。また、複数の低音響インピーダンス層32は、互いに同じ材料である場合に限らず、例えば、互いに異なる材料であってもよい。
[0029]
 また、音響反射層3における高音響インピーダンス層31及び低音響インピーダンス層32それぞれの数は、2つ及び3つに限らず、2つ以上及び3つ以上であってもよい。また、高音響インピーダンス層31の数と低音響インピーダンス層32の数とは異なる場合に限らず、同じであってもよいし、低音響インピーダンス層32の数が高音響インピーダンス層31の数よりも1つ少なくてもよい。また、音響反射層3は、少なくとも1つの高音響インピーダンス層31と少なくとも1つの低音響インピーダンス層32とが支持基板2の厚さ方向D1において重複していればよい。
[0030]
 (2.3)電気絶縁層
 電気絶縁層6は、電気絶縁性を有する。電気絶縁層6は、支持基板2の厚さ方向D1からの平面視で音響反射層3を囲んでいる。電気絶縁層6は、音響反射層3とは異なる位置で支持基板2と圧電体層4との間に介在している。電気絶縁層6は、支持基板2と圧電体層4との間に介在する中間層7において音響反射層3以外の領域(部分)である。電気絶縁層6は、例えば、低音響インピーダンス層32と同じ材料により形成されている。電気絶縁層6の材料は、例えば、SiO (酸化ケイ素)である。
[0031]
 (2.4)圧電体層
 圧電体層4は、第1主面41及び第2主面42を有する。第1主面41と第2主面42とは対向する。圧電体層4のオイラー角(φ,θ,ψ)において、IDT電極5で励振される弾性波の伝搬方位に相当するψは0°以上90°以下とすることができる。圧電体層4は、例えば、オイラー角が(90°,90°,40°)のXカット40°伝搬LiNbO からなる。圧電体層4の材料は、LiNbO に限らず、例えば、LiTaO でもよい。
[0032]
 圧電体層4の厚さは、IDT電極5の電極指ピッチP1により定まる弾性波の波長をλとしたときに、1λ以下である。これにより、弾性波装置1では、IDT電極5によって板波が励振され、板波が伝搬する。圧電体層4の厚さは、一例として、0.2λである。電極指ピッチP1については、後述の「(2.5)IDT電極」の欄で説明する。
[0033]
 (2.5)IDT電極
 IDT電極5は、圧電体層4上に形成されている。より詳細には、IDT電極5は、圧電体層4の中間層7側の第2主面42とは反対の第1主面41上に形成されている。
[0034]
 IDT電極5は、第1バスバー51と、第2バスバー52と、複数の第1電極指53と、複数の第2電極指54と、を有する。第2バスバー52は、第1バスバー51に対向している。
[0035]
 複数の第1電極指53は、第1バスバー51に接続され第2バスバー52側に延びている。複数の第1電極指53は、第1バスバー51と一体に形成されており、第2バスバー52とは離れている。複数の第1電極指53の先端と第2バスバー52との間のギャップ長は、一例として、0.2λである。
[0036]
 複数の第2電極指54は、第2バスバー52に接続され第1バスバー51側に延びている。複数の第2電極指54は、第2バスバー52と一体に形成されており、第1バスバー51とは離れている。複数の第2電極指54の先端と第1バスバー51との間のギャップ長は、一例として、0.2λである。
[0037]
 IDT電極5では、複数の第1電極指53と複数の第2電極指54とが、1本ずつ交互に互いに離隔して並んでいる。したがって、隣り合う第1電極指53と第2電極指54とは離れている。第1バスバー51は、複数の第1電極指53を同じ電位にするための導体部である。第2バスバー52は、複数の第2電極指54を同じ電位(等電位)にするための導体部である。
[0038]
 IDT電極5の電極指ピッチP1は、図1に示すように、複数の第1電極指53のうち隣り合う2つの第1電極指53の中心線間の距離、又は、複数の第2電極指54のうち隣り合う2つの第2電極指54の中心線間の距離で定義される。隣り合う2つの第2電極指54の中心線間の距離は、隣り合う2つの第1電極指53の中心線間の距離と同じである。
[0039]
 実施形態に係る弾性波装置1のIDT電極5では、第1電極指53と第2電極指54との対数は、一例として100である。つまり、IDT電極5は、一例として、100本の第1電極指53と、100本の第2電極指54と、を有している。
[0040]
 IDT電極5は、導電性を有する。IDT電極5の材料は、例えば、Al(アルミニウム)、Cu(銅)、Pt(白金)、Au(金)、Ag(銀)、Ti(チタン)、Ni(ニッケル)、Cr(クロム)、Mo(モリブデン)、W(タングステン)又はこれらの金属のいずれかを主体とする合金等である。また、IDT電極5は、これらの金属又は合金からなる複数の金属膜を積層した構造を有していてもよい。IDT電極5は、例えば、圧電体層4上に形成されたTi膜からなる密着膜と、密着膜上に形成されたAl膜からなる主電極膜との積層膜を含む。密着膜の厚さは、例えば、10nmである。また、主電極膜の厚さは、例えば80nmである。なお、IDT電極5は、第1バスバー51及び第2バスバー52の低抵抗化の観点等から、第1バスバー51及び第2バスバー52の各々において、主電極膜上に形成された金属膜を含んでいてもよい。
[0041]
 IDT電極5は、複数の第1電極指53と複数の第2電極指54とで規定される交差領域55を有している。交差領域55は、複数の第1電極指53の先端の包絡線L1と複数の第2電極指54の先端の包絡線L2との間の領域である。IDT電極5は、交差領域55において、弾性波(板波)を励振する。図1では、IDT電極5の交差領域55にドットのハッチングを付してあるが、このハッチングは、断面を表すものではなく、交差領域55と第1バスバー51及び第2バスバー52との相対的な位置関係を分かりやすくするために付してあるにすぎない。
[0042]
 IDT電極5において、交差領域55の交差幅H1は、複数の第1電極指53の延びている方向における交差領域55の幅である。
[0043]
 IDT電極5は、正規型のIDT電極でもよいし、アポダイズ重み付けが施されているIDT電極であってもよいし、傾斜IDT電極であってもよい。アポダイズ重み付けが施されているIDT電極では、弾性波の伝搬方向の一端部から中央に近づくにつれて交差幅が大きくなり、弾性波の伝搬方向の中央から他端部に近づくにつれて交差幅が小さくなっている。したがって、IDT電極5がアポダイズ重み付けが施されているIDT電極の場合、IDT電極5の交差領域55は、ひし形又は六角形となる。アポダイズ重み付けが施されているIDT電極では、複数の第1電極指53の先端の包絡線L1と、複数の第2電極指54の先端の包絡線L2と、のそれぞれと、弾性波の伝搬方向とのなす角の大きさ(アポダイズ角度)が0°よりも大きい。
[0044]
 (2.6)反射器
 2つの反射器8の各々は、短絡グレーティングである。各反射器8は、弾性波を反射する。
[0045]
 各反射器8は、複数の電極指81を有し、複数の電極指81の一端どうし短絡され、他端どうしが短絡されている。各反射器8では、電極指81の数は、一例として20である。
[0046]
 各反射器8は、導電性を有する。各反射器8の材料は、例えば、Al、Cu、Pt、Au、Ag、Ti、Ni、Cr、Mo、W又はこれらの金属のいずれかを主体とする合金等である。また、各反射器8は、これらの金属又は合金からなる複数の金属膜を積層した構造を有していてもよい。各反射器8は、例えば、圧電体層4上に形成されたTi膜からなる密着膜と、密着膜上に形成されたAl膜からなる主電極膜との積層膜を含む。密着膜の厚さは、例えば、10nmである。また、主電極膜の厚さは、例えば80nmである。
[0047]
 弾性波装置1では、各反射器8とIDT電極5とが同じ材料で同じ厚さに設定されている場合、弾性波装置1の製造時に各反射器8とIDT電極5とを同じ工程で形成することができる。
[0048]
 弾性波装置1では、各反射器8は、支持基板2の厚さ方向D1からの平面視において、音響反射層3と重複している。
[0049]
 (3)レイアウト
 弾性波装置1では、支持基板2の厚さ方向D1からの平面視において、導電層(高音響インピーダンス層31)が少なくとも交差領域55に重複している。また、弾性波装置1では、複数の第1電極指53の延びている方向で複数の第1電極指53の先端から導電層(高音響インピーダンス層31)の端まで距離d1が0より大きく12λ以下である。また、弾性波装置1では、複数の第2電極指54の延びている方向で複数の第2電極指54の先端から導電層(高音響インピーダンス層31)の端まで距離d2が0より大きく12λ以下である。弾性波装置1では、距離d1と距離d2とが等しいが、距離d1と距離d2とが異なっていてもよい。
[0050]
 (4)弾性波装置の特性
 図4は、弾性波装置1のインピーダンスの周波数特性である。図4において、横軸は周波数であり、縦軸は弾性波装置1のインピーダンス〔dB〕である。ここでのインピーダンス〔dB〕は、弾性波装置1のインピーダンスをZとした場合、20×log 10|Z|で求められる値である。
[0051]
 また、弾性波装置1のインピーダンス比は、
インピーダンス比=(20×log 10|Z2|)-(20×log 10|Z1|)
で求められる値である。ここにおいて、Z1は、弾性波装置1の共振周波数でのインピーダンスである。また、Z2は、弾性波装置1の反共振周波数でのインピーダンスである。
[0052]
 図5は、実施形態に係る弾性波装置1の共振特性を評価項目の一例として、弾性波装置1における各距離d1,d2と「比帯域幅×Q値」との関係を示す。ここにおいて、比帯域幅は、
比帯域幅=(共振周波数-反共振周波数)/共振周波数
で定義される。図5における横軸は、「距離d1及び距離d2」である。図5では、距離d1及び距離d2について、導電層(高音響インピーダンス層31)の端(高音響インピーダンス層31の端31A及び31B)と第1電極指53の先端及び第2電極指54の先端とが一致する場合を0として、導電層の端(高音響インピーダンス層31の端31A及び31B)が第1電極指53の先端及び第2電極指54の先端それぞれより外側にある場合を正、導電層の端(高音響インピーダンス層31の端31A及び31B)が第1電極指53の先端及び第2電極指54の先端それぞれより内側にある場合を負としている。図5における縦軸の「比帯域幅×Q値」は、距離d1及び距離d2を0としたときの、比帯域幅×Q値の値で規格化した値である。なお、弾性波装置では、一般的に、同じQ値であれば、比帯域幅が広いほうが、インピーダンス比が大きくなる。
[0053]
 図5には、距離d1及び距離d2を0λ、1.4λ、2.2λ、3.9λ、4.8λ、7λ、10.6λ、12.4λそれぞれとしたときの「比帯域幅×Q値」について規格化した値をプロットしてある。なお、図5では、実施形態に係る弾性波装置1との比較のために、距離d1及び距離d2の各々を-0.8λとした場合、距離d1及び距離d2の各々を12.4λとした場合の「比帯域幅×Q値」について規格化した値もプロットしてある。なお、図5の評価結果を得るために特性評価を行ったサンプルの構造パラメータは、下記の通りである。
[0054]
 (構造パラメータ)
圧電体層4:オイラー角が(90°,90°,40°)のXカット40°伝搬LiNbO
圧電体層4の厚さ:0.2λ
高音響インピーダンス層31の材料:Pt
高音響インピーダンス層31の厚さ:0.09λ
低音響インピーダンス層32の材料:SiO
低音響インピーダンス層32の厚さ:0.14λ
IDT電極5:アポダイズ重み付けが施されているIDT電極
第1電極指53と第2電極指54との対数:100対
交差領域55の交差幅H1(平均交差幅):15λ
反射器8における電極指の本数:20本
複数の第1電極指53の先端と第2バスバー52との間のギャップ長:0.2λ
複数の第2電極指54の先端と第1バスバー51との間のギャップ長:0.2λ
[0055]
 図5の結果から、弾性波装置1では、距離d1及び距離d2を0λよりも大きく12λ以下とすることにより、複数の第1電極指53の先端及び複数の第2電極指54の先端が支持基板2の厚さ方向からの平面視で高音響インピーダンス層31と重複している場合、距離d1及び距離d2を0λとした場合と比べて、共振特性を向上させることができることが分かる。実施形態に係る弾性波装置1では、支持基板2の厚さ方向D1からの平面視で導電層がIDT電極5の全体に重複している場合と比べて、共振特性を向上させることが可能となる。
[0056]
 また、弾性波装置1では、支持基板2の厚さ方向D1からの平面視において、複数の第1電極指53の先端と第2バスバー52との間のギャップ長が0.2λであり、複数の第2電極指54の先端と第1バスバー51との間のギャップ長が0.2λである。したがって、弾性波装置1では、距離d1及び距離d2の各々が0.2より大きく12λ以下であれば、導電層(高音響インピーダンス層31)が第1バスバー51の一部と第2バスバー52の一部との両方に重複する。
[0057]
 図6は、弾性波装置1において、IDT電極5を正規型のIDT電極として、交差幅H1を3λ、4λ、5λ、7.5λそれぞれとしたときの交差幅H1と「比帯域幅×Q値」との関係を示すグラフである。図6では、比較のために、交差幅H1を10λ、15λとしたときの「比帯域幅×Q値」もプロットしてある。なお、図6における縦軸の「比帯域幅×Q値」は、交差幅H1を7.5λとしたときの、比帯域幅×Q値の値で規格化した値である。
[0058]
 図6から、弾性波装置1では、複数の第1電極指53の延びている方向で、交差領域55の交差幅H1が7.5λ以下であることにより、「比帯域幅×Q値」が向上する(つまり、共振特性が向上する)ことが分かる。図6では、交差幅H1として、3λ、4λ、5λ、7.5λを例示してあるが、交差幅H1の下限は、例えば、2λである。
[0059]
 (5)効果
 実施形態に係る弾性波装置1は、支持基板2と、音響反射層3と、圧電体層4と、IDT電極5と、を備える。音響反射層3は、支持基板2上に形成されている。圧電体層4は、音響反射層3上に形成されている。IDT電極5は、圧電体層4上に形成されている。音響反射層3は、少なくとも1つの高音響インピーダンス層31と、少なくとも1つの低音響インピーダンス層32と、を有する。低音響インピーダンス層32は、高音響インピーダンス層31よりも音響インピーダンスが低い。音響反射層3では、高音響インピーダンス層31及び低音響インピーダンス層32の少なくとも1つが導電層(高音響インピーダンス層31)である。IDT電極5は、第1バスバー51と、第2バスバー52と、複数の第1電極指53と、複数の第2電極指54と、を有する。第2バスバー52は、第1バスバー51に対向している。複数の第1電極指53は、第1バスバー51に接続され第2バスバー52側に延びている。複数の第2電極指54は、第2バスバー52に接続され第1バスバー51側に延びている。IDT電極5の電極指ピッチP1により定まる弾性波の波長をλとし、複数の第1電極指53の先端の包絡線L1と複数の第2電極指54の先端の包絡線L2との間の領域を交差領域55としたときに、支持基板2の厚さ方向D1からの平面視において、導電層(高音響インピーダンス層31)が少なくとも交差領域55に重複し、複数の第1電極指53の延びている方向で複数の第1電極指53の先端から導電層(高音響インピーダンス層31)の端まで距離d1が0(0λ)より大きく12λ以下である。また、複数の第2電極指54の延びている方向で複数の第2電極指54の先端から導電層(高音響インピーダンス層31)の端まで距離d2が0(0λ)より大きく12λ以下である。
[0060]
 実施形態に係る弾性波装置1では、共振特性を向上させることができる。また、実施形態に係る弾性波装置1では、不要波によるリップルを低減することができる。また、実施形態に係る弾性波装置1では、寄生容量の増加による帯域幅の減少を抑制することができる。
[0061]
 また、実施形態に係る弾性波装置1では、IDT電極5の電極指ピッチP1により定まる弾性波の波長をλとしたときに、圧電体層4の厚さが、1λ以下である。これにより、実施形態に係る弾性波装置1では、板波を励振することができる。
[0062]
 また、実施形態に係る弾性波装置1では、弾性波が板波である。これにより、実施形態に係る弾性波装置1は、板波を利用する弾性波装置として使用することが可能となる。
[0063]
 また、実施形態に係る弾性波装置1では、圧電体層4の材料がLiNbO 又はLiTaO であり、低音響インピーダンス層32の材料がSiO である。ここにおいて、LiNbO 及びLiTaO の各々の弾性定数は負の温度特性を有し、SiO の弾性定数は正の温度特性を有する。したがって、実施形態に係る弾性波装置1では、TCF(Temperature Coefficient of Frequency)の絶対値を小さくすることができ、周波数温度特性を改善することができる。
[0064]
 上記の実施形態は、本発明の様々な実施形態の一つに過ぎない。上記の実施形態は、本発明の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。
[0065]
 上記の実施形態に係る弾性波装置1では、音響反射層3を備えることにより、弾性波の漏れを抑制することができ、弾性波を効果的に閉じ込めることができQ値を高めることができる。音響反射層3では、例えば高音響インピーダンス層31の材料として金属を採用することにより、高音響インピーダンス層31と低音響インピーダンス層32との音響インピーダンス比を大きくすることができ、板波を効果的に反射することができ、弾性波装置1のQ値を高めることができる。しかしながら、弾性波装置1の比較例として、支持基板2の厚さ方向D1において導電層をIDT電極5の全部に対向する大きさとした構成では、IDT電極5と導電層との間の寄生容量に起因してインピーダンス比が低下する。これに対して、実施形態に係る弾性波装置1では、下記の第1条件と第2条件との両方を満たすことにより共振特性を向上させることができるが、第1条件と第2条件とのうち少なくとも第1条件を満たしていることにより、共振特性を向上させることが可能となる。第1条件は、支持基板2の厚さ方向D1からの平面視において、導電層(高音響インピーダンス層31)が少なくとも交差領域55に重複し、複数の第1電極指53の延びている方向で複数の第1電極指53の先端から導電層(高音響インピーダンス層31)の端(高音響インピーダンス層31の端31A)まで距離d1が0より大きく12λ以下である、という条件である。第2条件は、支持基板2の厚さ方向D1からの平面視において、複数の第2電極指54の延びている方向で複数の第2電極指54の先端から導電層(高音響インピーダンス層31)の端(高音響インピーダンス層31の端31B)まで距離d2が0より大きく12λ以下である、という条件である。弾性波装置1では、第1条件と第2条件とのうち第1条件のみ満たす場合よりも、第1条件と第2条件との両方を満たすほうが、弾性波を効果的に閉じ込めることができQ値を高めることができる。
[0066]
 また、実施形態に係る弾性波装置1では、支持基板2の厚さ方向D1からの平面視において、導電層(高音響インピーダンス層31)が第1バスバー51の一部と第2バスバー52の一部との両方に重複しているが、少なくとも一方に重複している構成であってもよい。
[0067]
 また、実施形態に係る弾性波装置1では、支持基板2の厚さ方向D1からの平面視において、導電層(高音響インピーダンス層31)の外周形状が矩形状であるが、これに限らず、導電層が、矩形状部分と、矩形状部分の外周縁から矩形状部分と同一面内で外方に突出する突部と、を含んでいてもよい。また、導電層に切欠部が形成されていてもよい。
[0068]
 弾性波装置1は、第1バスバー51に接続された第1配線層と、第1配線層を介して第1バスバー51に接続された第1端子と、第2バスバー52に接続された第2配線層と、第2配線層を介して第2バスバー52に接続された第2端子と、を更に備えていてもよい。また、弾性波装置1は、複数の反射器8の各々に1つずつ接続された複数の第3配線層を更に備えていてもよい。この場合、複数の反射器8の各々は、少なくとも第3配線層を介して第2端子と接続されていてもよい。第1配線層は、第1バスバー51から複数の第1電極指53側とは反対側へ延びている。第1配線層は、支持基板2の厚さ方向D1において第1バスバー51と一部重複するように形成されていてもよいし、第1バスバー51と同じ材料かつ同じ厚さで第1バスバー51と一体に形成されていてもよい。また、第1配線層は、第1バスバー51と一体に形成された第1金属膜と、第1金属膜上に形成された金属膜と、を含んでいてもよい。第2配線層は、第2バスバー52から複数の第2電極指54側とは反対側へ延びている。第2配線層は、支持基板2の厚さ方向D1において第2バスバー52と一部重複するように形成されていてもよいし、第2バスバー52と同じ材料かつ同じ厚さで第2バスバー52と一体に形成されていてもよい。また、第2配線層は、第2バスバー52と一体に形成された第2金属膜と、第2金属膜上に形成された金属膜と、を含んでいてもよい。
[0069]
 また、弾性波装置1では、各反射器8が短絡グレーティングであるが、これに限らず、例えば、開放グレーティング、正負反射型グレーティング等であってもよい。また、弾性波装置1において、各反射器8は、必須の構成要素ではない。
[0070]
 また、弾性波装置1では、IDT電極5が複数設けられていてもよい。ここにおいて、弾性波装置1は、IDT電極5と音響反射層3との組を複数組備えている場合、複数の音響反射層3の導電層(例えば、高音響インピーダンス層31)どうしが電気的に絶縁されていればよい。弾性波装置1は、複数のIDT電極5を備える場合、複数のIDT電極5を接続する適宜の配線層を備えることにより、弾性波フィルタを構成することができる。
[0071]
 実施形態の一変形例に係る弾性波装置1aは、図7及び8に示すように、圧電体層4上に複数(5つ)のIDT電極5を備えている点で、実施形態に係る弾性波装置1と相違する。弾性波装置1aに関し、実施形態に係る弾性波装置1と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
[0072]
 弾性波装置1aは、弾性波フィルタ(ここでは、ラダー型フィルタ)である。弾性波装置1aは、入力端子15と、出力端子16と、入力端子15と出力端子16とを結ぶ第1経路上に設けられた直列腕回路12と、第1経路上のノードとグラウンド(グラウンド端子17、18)とを結ぶ第2経路上に設けられた複数(2つ)の並列腕回路13、14と、を備える。直列腕回路12は、複数(3つ)の直列腕共振子S1を有する。複数の並列腕回路13、14の各々は、並列腕共振子S2を有する。グラウンド端子17、18は、1つのグラウンドとして共通化されていてもよい。
[0073]
 弾性波装置1aでは、複数の直列腕共振子S1及び複数の並列腕共振子S2の各々が、実施形態で説明したIDT電極5と圧電体層4と音響反射層3とを含む弾性波共振子で構成されている。これにより、弾性波装置1aでは、共振特性の向上を図れる。
[0074]
 弾性波装置1aでは、2つの並列腕回路13、14を備えているが、並列腕回路の数は、2つに限らず、例えば、1つであってもよいし、3つ以上であってもよい。
[0075]
 (まとめ)
 以上説明した実施形態等から以下の態様が開示されている。
[0076]
 第1の態様に係る弾性波装置(1;1a)は、支持基板(2)と、音響反射層(3)と、圧電体層(4)と、IDT電極(5)と、を備える。音響反射層(3)は、支持基板(2)上に形成されている。圧電体層(4)は、音響反射層(3)上に形成されている。IDT電極(5)は、圧電体層(4)上に形成されている。音響反射層(3)は、少なくとも1つの高音響インピーダンス層(31)と、少なくとも1つの低音響インピーダンス層(32)と、を有する。低音響インピーダンス層(32)は、高音響インピーダンス層(31)よりも音響インピーダンスが低い。音響反射層(3)では、高音響インピーダンス層(31)及び低音響インピーダンス層(32)の少なくとも1つが導電層である。IDT電極(5)は、第1バスバー(51)と、第2バスバー(52)と、複数の第1電極指(53)と、複数の第2電極指(54)と、を有する。第2バスバー(52)は、第1バスバー(51)に対向している。複数の第1電極指(53)は、第1バスバー(51)に接続され第2バスバー(52)側に延びている。複数の第2電極指(54)は、第2バスバー(52)に接続され第1バスバー(51)側に延びている。IDT電極(5)の電極指ピッチ(P1)により定まる弾性波の波長をλとし、複数の第1電極指(53)の先端の包絡線(L1)と複数の第2電極指(54)の先端の包絡線(L2)との間の領域を交差領域(55)としたときに、圧電体層(4)の厚さ方向からの平面視において、導電層が少なくとも交差領域(55)に重複し、複数の第1電極指(53)の延びている方向で複数の第1電極指(53)の先端から導電層(高音響インピーダンス層31)の端(高音響インピーダンス層31の端31A)まで距離(d1)が0より大きく12λ以下である。
[0077]
 第1の態様に係る弾性波装置(1;1a)では、共振特性を向上させることが可能となる。
[0078]
 第2の態様に係る弾性波装置(1;1a)は、第1の態様に基づく。第2の態様に係る弾性波装置(1;1a)では、支持基板(2)の厚さ方向(D1)からの平面視において、複数の第2電極指(54)の延びている方向で複数の第2電極指(54)の先端から導電層(高音響インピーダンス層31)の端(高音響インピーダンス層31の端31B)まで距離(d2)が0より大きく12λ以下である。
[0079]
 第2の態様に係る弾性波装置(1;1a)では、Q値を向上させることが可能となる。
[0080]
 第3の態様に係る弾性波装置(1;1a)は、第1又は2の態様に基づく。第3の態様に係る弾性波装置(1;1a)では、支持基板(2)の厚さ方向(D1)からの平面視において、導電層(高音響インピーダンス層31)が第1バスバー(51)の一部と第2バスバー(52)の一部との少なくとも一方に重複している。
[0081]
 第4の態様に係る弾性波装置(1;1a)は、第1~3の態様のいずれか一つに基づく。第4の態様に係る弾性波装置(1;1a)では、複数の第1電極指(53)の延びている方向で、交差領域(55)の交差幅(H1)が7.5λ以下である。
[0082]
 第4の態様に係る弾性波装置(1;1a)では、共振特性を向上させることが可能となる。
[0083]
 第5の態様に係る弾性波装置(1;1a)は、第1~4の態様のいずれか一つに基づく。第5の態様に係る弾性波装置(1;1a)では、高音響インピーダンス層(31)は、複数設けられている。低音響インピーダンス層(32)は、複数設けられている。複数の高音響インピーダンス層(31)と複数の低音響インピーダンス層(32)とが支持基板(2)の厚さ方向(D1)において一層ごとに交互に並んでいる。
[0084]
 第6の態様に係る弾性波装置(1;1a)は、第1~5の態様のいずれか一つにおいて、圧電体層(4)の厚さが、1λ以下である。
[0085]
 第6の態様に係る弾性波装置(1;1a)では、板波を励振することができる。
[0086]
 第7の態様に係る弾性波装置(1;1a)は、第6の態様において、弾性波が板波である。
[0087]
 第7の態様に係る弾性波装置(1;1a)では、板波を利用する弾性波装置として使用することが可能となる。
[0088]
 第8の態様に係る弾性波装置(1a)では、第1~7の態様のいずれか一つにおいて、弾性波装置(1a)は、複数の弾性波共振子を備える弾性波フィルタである。複数の弾性波共振子の各々は、IDT電極(5)と圧電体層(4)と音響反射層(3)とを含む共振子である。複数の弾性波共振子の圧電体層(4)どうしはつながっている。複数の弾性波共振子の音響反射層(3)どうしは互いに離れていて電気的に絶縁されている。
[0089]
 第8の態様に係る弾性波装置(1a)では、弾性波フィルタの共振特性の向上を図ることが可能となる。

符号の説明

[0090]
 1、1a 弾性波装置
 2 支持基板
 21 第1主面
 22 第2主面
 3 音響反射層
 31 高音響インピーダンス層(導電層)
 311 第1高音響インピーダンス層(導電層)
 312 第2高音響インピーダンス層(導電層)
 32 低音響インピーダンス層
 321 第1低音響インピーダンス層
 322 第2低音響インピーダンス層
 323 第3低音響インピーダンス層
 4 圧電体層
 41 第1主面
 42 第2主面
 5 IDT電極
 51 第1バスバー
 52 第2バスバー
 53 第1電極指
 54 第2電極指
 55 交差領域
 6 電気絶縁層
 7 中間層
 8 反射器
 81 電極指
 9 積層体
 12 直列腕回路
 13 並列腕回路
 14 並列腕回路
 15 入力端子
 16 出力端子
 17 グラウンド端子
 18 グラウンド端子
 S1 直列腕共振子
 S2 並列腕共振子
 D1 厚さ方向
 P1 電極指ピッチ
 d1 距離
 d2 距離
 H1 交差幅
 L1 包絡線
 L2 包絡線

請求の範囲

[請求項1]
 支持基板と、
 前記支持基板上に形成されている音響反射層と、
 前記音響反射層上に形成されている圧電体層と、
 前記圧電体層上に形成されているIDT電極と、を備え、
 前記音響反射層は、
  少なくとも1つの高音響インピーダンス層と、
  前記高音響インピーダンス層よりも音響インピーダンスが低い少なくとも1つの低音響インピーダンス層と、を有し、
 前記音響反射層では、
  前記高音響インピーダンス層及び前記低音響インピーダンス層の少なくとも1つが導電層であり、
 前記IDT電極は、
  第1バスバーと、
  前記第1バスバーに対向している第2バスバーと、
  前記第1バスバーに接続され前記第2バスバー側に延びている複数の第1電極指と、
  前記第2バスバーに接続され前記第1バスバー側に延びている複数の第2電極指と、を有し、
 前記IDT電極の電極指ピッチにより定まる弾性波の波長をλとし、前記複数の第1電極指の先端の包絡線と前記複数の第2電極指の先端の包絡線との間の領域を交差領域としたときに、
  前記支持基板の厚さ方向からの平面視において、
   前記導電層が少なくとも前記交差領域に重複し、
   前記複数の第1電極指の延びている方向で前記複数の第1電極指の前記先端から前記導電層の端まで距離が0より大きく12λ以下である、
 弾性波装置。
[請求項2]
 前記支持基板の厚さ方向からの平面視において、
  前記複数の第2電極指の延びている方向で前記複数の第2電極指の前記先端から前記導電層の端まで距離が0より大きく12λ以下である、
 請求項1に記載の弾性波装置。
[請求項3]
 前記支持基板の厚さ方向からの平面視において、
 前記導電層が前記第1バスバーの一部と前記第2バスバーの一部との少なくとも一方に重複している、
 請求項1又は2に記載の弾性波装置。
[請求項4]
 前記複数の第1電極指の延びている方向で、前記交差領域の交差幅が7.5λ以下である、
 請求項1~3のいずれか一項に記載の弾性波装置。
[請求項5]
 前記高音響インピーダンス層は、複数設けられており、
 前記低音響インピーダンス層は、複数設けられており、
 前記複数の高音響インピーダンス層と前記複数の低音響インピーダンス層とが前記支持基板の厚さ方向において一層ごとに交互に並んでいる、
 請求項1~4のいずれか一項に記載の弾性波装置。
[請求項6]
 前記圧電体層の厚さが、1λ以下である、
 請求項1~5のいずれか一項に記載の弾性波装置。
[請求項7]
 前記弾性波が板波である、
 請求項6に記載の弾性波装置。
[請求項8]
 前記弾性波装置は、複数の弾性波共振子を備える弾性波フィルタであって、
 前記複数の弾性波共振子の各々は、前記IDT電極と前記圧電体層と前記音響反射層とを含む共振子であり、
 前記複数の弾性波共振子の前記圧電体層どうしはつながっており、
 前記複数の弾性波共振子の前記音響反射層どうしは互いに離れていて電気的に絶縁されている、
 請求項1~7のいずれか一項に記載の弾性波装置。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3]

[ 図 4]

[ 図 5]

[ 図 6]

[ 図 7]

[ 図 8]