特許 5690711 弾性波素子

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5690711

(24)【登録日】2015年2月6日

(45)【発行日】2015年3月25日

(54)【発明の名称】弾性波素子

(51)【国際特許分類】

   H03H 9/145 20060101AFI20150305BHJP

   H03H 9/64 20060101ALI20150305BHJP

   H03H 9/72 20060101ALI20150305BHJP

【ＦＩ】

   H03H9/145 C

   H03H9/64 Z

   H03H9/72

【請求項の数】19

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2011-288230(P2011-288230)

(22)【出願日】2011年12月28日

(65)【公開番号】特開2013-138333(P2013-138333A)

(43)【公開日】2013年7月11日

【審査請求日】2013年11月18日

(73)【特許権者】

【識別番号】514250975

【氏名又は名称】スカイワークス・パナソニック フィルターソリューションズ ジャパン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100083806

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 秀和

(74)【代理人】

【識別番号】100095500

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 正和

(74)【代理人】

【識別番号】100111235

【弁理士】

【氏名又は名称】原 裕子

(72)【発明者】

【氏名】藤原 城二

(72)【発明者】

【氏名】中西 秀和

(72)【発明者】

【氏名】鶴成 哲也

(72)【発明者】

【氏名】小松 禎也

(72)【発明者】

【氏名】中村 弘幸

【審査官】 橋本 和志

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１１／１５８４４５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１０／０５２９１４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特表２００８−５３３７７９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０３Ｈ９／００−９／７６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

圧電基板と、
前記圧電基板の上方に形成された少なくとも１組のＩＤＴ電極と、
前記圧電基板および前記ＩＤＴ電極を被覆する第１の誘電体膜と、
前記第１誘電体膜より横波の伝搬速度が速い材料からなり、少なくとも前記第１の誘電体膜の前記ＩＤＴ電極の電極指の上方の領域、および、前記ＩＤＴ電極の電極指間の上方の領域を被覆する第２の誘電体膜とを備え、
前記第２の誘電体膜は、前記ＩＤＴ電極の電極指の上方の領域の膜厚が、前記ＩＤＴ電極の電極指間の上方の領域の膜厚より厚い弾性波素子。

【請求項2】

圧電基板と、
前記圧電基板の上方に形成された少なくとも１組のＩＤＴ電極と、
前記圧電基板および前記ＩＤＴ電極を被覆する第１の誘電体膜と、
前記第１の誘電体膜よりも横波の伝搬速度が速い材料からなり、前記第１の誘電体膜の少なくとも一部を被覆する第２の誘電体膜とを備え、
前記第２誘電体膜は、前記ＩＤＴ電極の電極指の上方の領域を被覆しない、弾性波素子。

【請求項3】

圧電基板と、
前記圧電基板の上方に形成された少なくとも１組のＩＤＴ電極と、
前記圧電基板および前記ＩＤＴ電極を被覆する第１の誘電体膜と、
前記第１の誘電体膜よりも横波の伝搬速度が速い材料からなり、前記第１の誘電体膜の少なくとも一部を被覆する第２の誘電体膜とを備え、
前記第２誘電体膜は、前記ＩＤＴ電極の電極指間の上方の領域を被覆しない、弾性波素子。

【請求項4】

レイリー波およびＳＨ波を励振する圧電基板と、
前記圧電基板の上方に形成され、少なくとも１組のＩＤＴ電極からなり、前記レイリー波を主要弾性波として励振させる共振器と、
前記圧電基板および前記ＩＤＴ電極を被覆する第１の誘電体膜と、
横波の伝搬速度が前記第１の誘電体膜より速い材料からなり、前記第１の誘電体膜の少なくとも一部の領域を所定の膜厚で被覆する第２の誘電体膜とを備え、
前記所定の膜厚は、前記ＩＤＴ電極の電極指間の上方の領域の膜厚が、前記ＩＤＴ電極の電極指の上方の領域の膜厚より厚くなるように構成され、
前記ＳＨ波による共振周波数が、前記レイリー波による反共振周波数より高い、弾性波素子。

【請求項5】

レイリー波およびＳＨ波を励振する圧電基板と、
前記圧電基板の上方に形成され、少なくとも１組のＩＤＴ電極からなり、前記レイリー波を主要弾性波として励振させる共振器と、
前記圧電基板および前記ＩＤＴ電極を被覆する第１の誘電体膜と、
横波の伝搬速度が前記第１の誘電体膜より速い材料からなり、前記第１の誘電体膜の少なくとも一部の領域を所定の膜厚で被覆する第２の誘電体膜とを備え、
前記所定の膜厚は、前記ＩＤＴ電極の電極指の上方の領域の膜厚が、前記ＩＤＴ電極の電極指間の上方の領域の膜厚より厚くなるように構成され、
前記ＳＨ波による共振周波数が、前記レイリー波による共振周波数より低い、弾性波素子。

【請求項6】

前記第２の誘電体膜は、上方に突出した凸部によって膜厚の差が形成される、請求項２または４に記載の弾性表面波素子。

【請求項7】

前記第１の誘電体膜は、凹部を備え、
前記第２の誘電体膜は、前記第１の誘電体膜の凹部を含む領域に被覆される請求項２、４および６のいずれかに記載の弾性波素子。

【請求項8】

前記第１の誘電体膜は、前記ＩＤＴ電極の一方のバスバーと他方の電極指の先端との間の領域、および、前記ＩＤＴ電極の一方の電極指の先端と他方のバスバーとの間の領域をそれぞれ含む２つの帯状の領域において、それぞれ平坦な上面を有する、請求項２、４、６および７のいずれかに記載の弾性波素子。

【請求項9】

前記第２の誘電体膜は、前記２つの帯状の領域において、被覆されない、または、同一の膜厚で被覆される、請求項８に記載の弾性波素子。

【請求項10】

前記第１の誘電体膜または前記第２の誘電体膜は、膜厚が連続的に変化するテーパー部を有する、請求項２、４および６−９のいずれかに記載の弾性波素子。

【請求項11】

前記第２の誘電体膜は、上方に突出した凸部によって膜厚の差が形成される、請求項２または５に記載の弾性表面波素子。

【請求項12】

前記第１の誘電体膜は、凹部を備え、
前記第２の誘電体膜は、前記第１の誘電体膜の凹部を含む領域に被覆される請求項２、３、５および１１のいずれかに記載の弾性波素子。

【請求項13】

前記第１の誘電体膜は、前記ＩＤＴ電極の一方のバスバーと他方の電極指の先端との間の領域、および、前記ＩＤＴ電極の一方の電極指の先端と他方のバスバーとの間の領域をそれぞれ含む２つの帯状の領域において、それぞれ平坦な上面を有する、請求項３、５、１１および１２のいずれかに記載の弾性波素子。

【請求項14】

前記第２の誘電体膜は、前記２つの帯状の領域において、被覆されない、または、同一の膜厚で被覆される、請求項１３に記載の弾性波素子。

【請求項15】

前記第１の誘電体膜または前記第２の誘電体膜は、各膜の端部または膜厚が変化する箇所においてテーパー部を備え、膜厚が連続的に変化する、請求項３、５、７、１１−１４のいずれかに記載の弾性波素子。

【請求項16】

入力端子と、
出力端子と、
前記入力端子および前記出力端子との間に直列に接続される直列共振器と、
前記直列共振器に一端が接続され、他端が接地される並列共振器とを含むラダー型フィルタであって、
前記直列共振器は、請求項２、４および６−１０のいずれかに記載の弾性波素子である、ラダー型フィルタ。

【請求項17】

入力端子と、
出力端子と、
前記入力端子および前記出力端子との間に直列に接続される直列共振器と、
前記直列共振器に一端が接続され、他端が接地される並列共振器とを含むラダー型フィルタであって、
前記並列共振器は、請求項３、５および１１−１５のいずれかに記載の弾性波素子である、ラダー型フィルタ。

【請求項18】

入力端子と、
出力端子と、
前記入力端子および前記出力端子の間に直列に接続された、ＤＭＳフィルタおよび直列共振器とを含むフィルタであって、
前記直列共振器は、請求項１−１５のいずれかに記載の弾性波素子である、フィルタ。

【請求項19】

第１、第２および第３の端子と、
前記第１の端子および前記第２の端子の間に接続された第１のフィルタと、
前記第１の端子および前記第３の端子の間に接続された第２のフィルタとを含むデュプレクサであって、
前記第１のフィルタおよび前記第２のフィルタの少なくとも一方は、請求項１−１５のいずれかに記載の弾性波素子である、デュプレクサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、帯域フィルタ等に用いられる弾性波素子に関するものである。

【背景技術】

【0002】

近年、携帯電話等の情報通信機器などの分野において、共振子、フィルタなどの回路素子として、圧電基板の表面に電極を形成した弾性波素子が用いられている。このような弾性波素子の一例を図２１に示す。図２１の（ａ）は、弾性波素子１５００の上面図である。弾性波素子１５００は、圧電基板１５０１に１対の櫛形のＩＤＴ電極１５０２と、２つの反射器１５０３を配置して形成されている。ＩＤＴ電極１５０２はそれぞれ、バスバー１５１１および当該バスバー１５１１から延伸する複数の電極指１５１２を有する。ＩＤＴ電極１５０２のそれぞれの電極指１５１２は、他方のＩＤＴ電極１５０２の電極指１５１２と交互に並ぶよう配置される。また、反射器１５０３は、これらのＩＤＴ電極１５０２をはさんで、１つずつ配置される。これらの電極指１５１２が交互に並んだ領域を含む帯状の領域である交差領域は、弾性波の主要な伝播路として利用される。

【0003】

また、特許文献１および特許文献２は、このような弾性波素子１５００に誘電体膜を被覆することを開示している。図２１の（ｂ）は、誘電体膜を被覆した弾性波素子１５００の、図２１の（ａ）に示すＣ−Ｃ´線に沿った断面の一部を示す図である。弾性波素子１５００は、圧電基板１５０１およびＩＤＴ電極１５０２に誘電体膜１５０４を被覆している。これにより、弾性波素子１５００の温度特性が改善される。また、誘電体膜１５０４の膜厚を、各電極指１５１２の上方の部分が、各電極指１５１２の間の上方の部分より薄くしている。これにより、挿入損失を低減するとともに比帯域の低下を抑制し、あるいは、共振周波数と反共振周波数とのエネルギー分布差を小さくし、これらの周波数における温度特性差を小さくしている。

【0004】

また、誘電体膜を被覆した弾性波素子に、耐湿性の高いパッシベーション膜（第２の誘電体膜）をさらに保護膜として被覆したものが提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００９−１４７８１８号公報

【特許文献2】国際公開２００７／０９９７４２号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

従来、レイリー波を主要波とする弾性波素子においては、共振周波数と反共振周波数との間にＳＨ波による不要な応答が存在する。そのため、弾性波素子をフィルタとして使用する場合、この不要応答が帯域内リプルとなりフィルタの通過特性の劣化を招く課題があった。

【0007】

それゆえに、本発明の目的は、誘電体膜を被覆した弾性波素子において、フィルタとしての通過特性の劣化を抑制することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、圧電基板と、圧電基板の上方に形成された少なくとも１組のＩＤＴ電極と、圧電基板およびＩＤＴ電極を被覆する第１の誘電体膜と、第１誘電体膜より横波の伝搬速度が速い材料からなり、少なくとも第１の誘電体膜のＩＤＴ電極の電極指の上方の領域、および、ＩＤＴ電極の電極指間の上方の領域を被覆する第２の誘電体膜とを備え、第２の誘電体膜の、ＩＤＴ電極の電極指の上方の領域の膜厚と、ＩＤＴ電極の電極指間の上方の領域の膜厚とが異なる弾性波素子である。

【0009】

第２の誘電体膜は、ＩＤＴ電極の電極指間の上方の領域の膜厚が、ＩＤＴ電極の電極指の上方の領域の膜厚より厚いことが好ましい。

【0010】

あるいは、第２の誘電体膜は、ＩＤＴ電極の電極指の上方の領域の膜厚が、ＩＤＴ電極の電極指間の上方の領域の膜厚より厚いことが好ましい。

【0011】

また、本発明は、圧電基板と、圧電基板の上方に形成された少なくとも１組のＩＤＴ電極と、圧電基板およびＩＤＴ電極を被覆する第１の誘電体膜と、第１の誘電体膜よりも横波の伝搬速度が速い材料からなり、第１の誘電体膜の少なくとも一部を被覆する第２の誘電体膜とを備え、第２誘電体膜は、ＩＤＴ電極の電極指の上方の領域を被覆しない、あるいは、ＩＤＴ電極の電極指間の上方の領域を被覆しない、弾性波素子である。

【0012】

また、本発明は、レイリー波およびＳＨ波を励振する圧電基板と、圧電基板の上方に形成され、少なくとも１組のＩＤＴ電極からなり、レイリー波を主要弾性波として励振させる共振器と、圧電基板およびＩＤＴ電極を被覆する第１の誘電体膜と、横波の伝搬速度が第１の誘電体膜より速い材料からなり、第１の誘電体膜の少なくとも一部の領域を所定の膜厚パターンで被覆する第２の誘電体膜とを備え、ＳＨ波による共振周波数が、レイリー波による反共振周波数より高い、あるいは、レイリー波による共振周波数より低い、弾性波素子である。

【0013】

また、第２の誘電体膜は、上方に突出した凸部によって膜厚の差が形成されることが好ましい。

【0014】

あるいは、第１の誘電体膜は、凹部を備え、第２の誘電体膜は、第１の誘電体膜の凹部を含む領域に被覆されることが好ましい。

【0015】

また、第１の誘電体膜は、ＩＤＴ電極の一方のバスバーと他方の電極指の先端との間の領域、および、ＩＤＴ電極の一方の電極指の先端と他方のバスバーとの間の領域をそれぞれ含む２つの帯状の領域において、それぞれ平坦な上面を有し、第２の誘電体膜は、２つの帯状の領域において、被覆されない、または、同一の膜厚で被覆されることが好ましい。

【0016】

また、第１の誘電体膜または第２の誘電体膜は、各膜の端部または膜厚が変化する箇所においてテーパー部を備え、膜厚が連続的に変化することが好ましい。

【0017】

また、本発明は、入力端子と、出力端子と、入力端子および出力端子との間に直列に接続される直列共振器と、直列共振器に一端が接続され、他端が接地される並列共振器とを含むラダー型フィルタにも向けられる。直列共振器および並列共振器は上述の弾性波素子が用いられる。また、本発明は、入力端子と、出力端子と、入力端子および出力端子の間に直列に接続された、ＤＭＳフィルタおよび直列共振器とを含むフィルタにも向けられる。直列共振器は、上述の弾性波素子が用いられる。また、本発明は、第１、第２および第３の端子と、第１の端子および第２の端子の間に接続された第１のフィルタと、第１の端子および第３の端子の間に接続された第２のフィルタとを含むデュプレクサにも向けられる。第１のフィルタおよび第２のフィルタの少なくとも一方は、上述の弾性波素子が用いられる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の第１の実施形態に係る弾性波素子の上面図および拡大断面図

【図2】比較例に係る弾性波素子の周波数特性を示す図

【図3】比較例に係る弾性波素子の周波数特性を示す図

【図4】比較例に係る弾性波素子の周波数特性を示す図

【図5】本発明の第１の実施形態に係る弾性波素子の検討例の周波数特性を示す図

【図6】本発明の第１の実施形態に係る弾性波素子の検討例の周波数特性を示す図

【図7】本発明の第１の実施形態に係る弾性波素子の検討例の周波数特性を示す図

【図8】本発明の第１の実施形態に係る弾性波素子の拡大断面図

【図9】本発明の第１の実施形態に係る弾性波素子の拡大断面図

【図10】本発明の第１の実施形態に係る弾性波素子の部分上面図

【図11】本発明の第２の実施形態に係る弾性波素子の上面図および拡大断面図

【図12】本発明の第２の実施形態に係る弾性波素子の検討例の周波数特性を示す図

【図13】本発明の第２の実施形態に係る弾性波素子の検討例の周波数特性を示す図

【図14】本発明の第２の実施形態に係る弾性波素子の検討例の周波数特性を示す図

【図15】本発明の第２の実施形態に係る弾性波素子の拡大断面図

【図16】本発明の第２の実施形態に係る弾性波素子の拡大断面図

【図17】本発明の第１の実施形態に係る弾性波素子の部分上面図

【図18】本発明の第３の実施形態に係る弾性波素子の拡大断面図

【図19】本発明の第１−第３の実施形態の変形例に係る弾性波素子の上面図

【図20】本発明の第４の実施形態に係るラダー型フィルタの構成図

【図21】従来の弾性波素子の上面図および拡大断面図

【発明を実施するための形態】

【0019】

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について以下に説明する。図１は本実施形態に係る弾性波素子１００を透過的に描いた上面図およびそのＡ−Ａ´線に沿った拡大断面図である。弾性波素子１００は、圧電基板１０１に２つのＩＤＴ電極１０２と、２つの反射器１０３を配置して構成される共振子である。ＩＤＴ電極１０２はそれぞれ、バスバー１１１および当該バスバー１１１から延伸する複数の電極指１１２を有する。各ＩＤＴ電極１０２のそれぞれの電極指１１２は、他方のＩＤＴ電極１０２の電極指１１２と交互に並び、かつ、先端が他方のＩＤＴ電極１０２のバスバー１１１に近接するよう配置される。また、反射器１０３はこれらのＩＤＴ電極１０２をはさんで、１つずつ配置される。また、圧電基板１０１、ＩＤＴ電極１０２および反射器１０３は、第１の誘電体膜１０４および、第１の誘電体膜より横波の伝搬速度が速い第２の誘電体膜１０５によって被覆されている。各ＩＤＴ電極１０２の電極指１１２が交互に並んだ帯状の領域である交差領域は、弾性波の主要な伝播路として利用される。第１の誘電体膜１０４は、上面が平坦な面となるよう被覆されている。第２の誘電体膜１０５は、電極指１１２間の上方の領域に、上方に突出した凸部１２１を備え、電極指１１２の上方の部分より、電極指１１２間の上方の部分のほうが膜厚が厚くなっている。

【0020】

圧電基板１０１としては、例えばカット角１２９°の回転Ｙカットニオブ酸リチウム基板（ＬｉＮｂＯ₃）が用いられる。また、ＩＤＴ電極１０２および反射器１０３としては、例えば、アルミニウム、銅、銀、金、チタン、タングステン、モリブデン、白金、またはクロムからなる単体金属、もしくはこれらを主成分とする合金、またはこれらの金属を積層させた積層体からなる電極が用いられる。また、第１の誘電体膜１０４は、二酸化珪素（ＳｉＯ₂）を主成分とすることが好適である。また、第２の誘電体膜１０５は、窒化珪素（ＳｉＮ）または酸化窒化珪素（ＳｉＯＮ）を主成分とすることが好適である。

【0021】

以下に、第２の誘電体膜１０５の膜厚を、電極指１１２の上方の部分より、電極指１１２間の上方の部分のほうを厚くする効果を説明する。図２−４は、弾性波素子１００において、電極指１１２のピッチを２ｎｍ、第１の誘電体膜１０４の主成分をＳｉＯ₂、圧電基板からの高さを０．３１λ（λは励起波長）、第２の誘電体膜１０５の主成分をＳｉＮとし、比較用に第２の誘電体膜１０５を、電極指１１２の上方の部分および電極指１１２間の部分に一様な膜厚で被覆し、その膜厚を変化させた場合の弾性波素子１００のアドミタンス特性を示す図である。図２−４に示すように第２の誘電体膜１０５を被覆しない場合（０λ）から、膜厚を厚くしていくにつれて、レイリー波の共振周波数、反共振周波数およびＳＨ波のピークの周波数がいずれも同程度に高くなる。そのため、レイリー波の共振周波数と反共振周波数との間から帯域内リプルとなるＳＨ波のピークが外れることがなく、フィルタとしての通過特性を改善できない。

【0022】

図５−７は、上述の場合において、第２の誘電体膜１０５を、電極指１１２の上方に被覆せず、電極指１１２間の上方にのみ被覆する点のみ条件を変えて、その膜厚を変化させた場合の弾性波素子１００のアドミタンス特性を示す図である。図５−７に示すように、第２の誘電体膜１０５を被覆しない場合（０λ）から、膜厚を厚くしていくにつれて、レイリー波の共振周波数、反共振周波数が低くなるのに対し、ＳＨ波のピークの周波数が高くなり、膜厚が０．０１λ以上であれば、ＳＨ波のピークの周波数が、レイリー波の反共振周波数より高くなる。これは、レイリー波に対しては、第２の誘電体膜１０５を被覆することによる質量付加の効果が作用して、レイリー波の伝搬速度が低下するのに対し、レイリー波より伝送路の表面側にエネルギーが集中するＳＨ波に対しては、第２の誘電体膜１０５の横波の伝搬速度が第１の誘電体膜１０４より速いことが作用し、ＳＨ波の伝搬速度が増加するためと考えられる。このように、第２の誘電体膜１０５の厚さを、電極指１１２の上方の部分より、電極指１１２間の上方の部分のほうを厚くすることで、レイリー波の共振周波数と反共振周波数との間から帯域内リプルとなるＳＨ波のピークを高周波数側に外すことができ、フィルタの通過特性を改善できる。

【0023】

第２の誘電体膜１０５の、電極指１１２の上方の部分の厚さと電極指１１２間の上方の部分の厚さとの差は、０．１λを超えると、レイリー波のＫ^２値が小さくなる。そのため、厚さの差は、０．１λ以下とすることが望ましい。

【0024】

弾性波素子１００においては、第２の誘電体膜１０５は、電極指１１２間の上方の領域に、上方に突出した凸部１２１を備えることで膜厚に差を設けたが、下方に突出した凸部を備えてもよい。図８の（ａ）および（ｂ）に、このような弾性波素子２００および３００の拡大断面図を示す。弾性波素子２００は、弾性波素子１００において、凸部１２１を備えない代わりに、第１の誘電体膜１０４が、電極指１１２間の領域に凹部１２２を備え、第２の誘電体膜１０５が、凹部１２２に嵌合する下方に突出した凸部１２３を備えることで、第２の誘電体膜１０５の膜厚の差を設けたものである。また、弾性波素子３００は、弾性波素子２００において、弾性波素子１００における凸部１２１を併せて備えることで膜厚の差を設けたものである。これらの弾性波素子１００、２００および３００においては、第１の誘電体膜１０４の全面に第２の誘電体膜１０５を被覆している。これにより、第２の誘電体膜１０５の保護膜としての機能が十分に発揮され、品質を向上することができる。

【0025】

あるいは、第２の誘電体膜１０５を電極指１１２間の上方の領域に被覆し、電極指１１２の上方の領域には被覆しなくてもよい。図９の（ａ）および（ｂ）に、このような弾性波素子４００および５００の拡大断面図を示す。弾性波素子４００は、弾性波素子１００において、第２の誘電体膜１０５を電極指１１２間の上方の領域にのみ被覆したものである。弾性波素子５００は、弾性波素子１００において、第１の誘電体膜１０４が、電極指１１２間の上方の領域に凹部１２４を備え、第２の誘電体膜１０５が、凹部１２４を被覆したものである。弾性波素子５００においては、第１の誘電体膜１０４の凹部１２４を除く表面より、第２の誘電体膜１０５の上端部が高くてもよく、低くてもよく、同一の高さであってもよい。

【0026】

図１０は弾性波素子１００、２００および３００の上面の一部を示す図であり、第２の誘電体膜１０５の弾性波素子上面における被覆パターンの３つの例を示している。図１０において、斜線で示した領域は、他の領域より第２の誘電体膜１０５の膜厚が厚い領域を示す。各弾性波素子は、図１０の（ａ）に示すように交差領域の電極指１１２間の上方においてのみ第２の誘電体膜１０５の膜厚の厚い領域を設けてもよく、図１０の（ｂ）に示すように、交差領域以外の領域にも延長して膜厚の厚い領域を設けてもよい。あるいは、図１０の（ｃ）に示すように、交差領域の電極指１１２の上方においてのみ第２の誘電体膜１０５の膜厚を薄くしてもよい。図１０の（ａ）および（ｃ）に示すように、ＩＤＴ電極１０２のバスバー１１１と他方のＩＤＴ電極１０２の電極指１１２の先端との間の領域を含む帯状のギャップ領域において、第１の誘電体膜１０４および第２の誘電体膜１０５の上面に凹凸を設けず平坦な上面を有するようにした場合、ギャップ領域における凹凸による伝搬速度の低下を防ぎ、交差領域への弾性波の閉じ込めが向上しフィルタの性能を改善できる。

【0027】

弾性波素子４００および５００においては、図１０に示す各被覆パターンにおいて、斜線で示した領域に第２の誘電体膜１０５を被覆し、他の領域に被覆しないものとすればよい。また、図１０の（ａ）および（ｃ）に示すように、ギャップ領域において、第１の誘電体膜１０４の上面を凹凸のない平坦な面にし、第２の誘電体膜１０５を被覆しないか、一様な膜厚で被覆することで、ギャップ領域における凹凸による伝搬速度の低下を防ぎ、交差領域への弾性波の閉じ込めが向上しフィルタの性能を改善できる。

【0028】

第２の誘電体膜１０５の被覆パターンは、上述の各例に限られず、電極指１１２の上方の領域の膜厚より、電極指１１２間の上方の少なくとも一部の領域の膜厚が厚ければよい。

【0029】

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態について以下に説明する。図１１は本実施形態に係る弾性波素子６００を透過的に描いた上面図およびそのＢ−Ｂ´線に沿った拡大断面図である。弾性波素子６００は、第１の実施形態に係る弾性波素子１００において、第２の誘電体膜１０５が、電極指１１２の上方の領域に、上方に突出した凸部１２５を備え、電極指１１２間の上方の部分より、電極指１１２の上方の部分のほうが膜厚が厚くなっている点で異なる。

【0030】

以下に、第２の誘電体膜１０５の膜厚を、電極指１１２間の上方の部分より、電極指１１２の上方の部分のほうを厚くする効果を説明する。図１２−１４は、弾性波素子６００において、電極指１１２のピッチを２ｎｍ、第１の誘電体膜１０４の主成分をＳｉＯ₂、圧電基板からの高さを０．３１λ（λは励起波長）、第２の誘電体膜１０５の主成分をＳｉＮとし、第２の誘電体膜１０５を、電極指１１２間の上方に被覆せず、電極指１１２の上方に被覆した場合の弾性波素子１００のアドミタンス特性を示す図である。図１２−１４に示すように第２の誘電体膜１０５を被覆しない場合（０λ）から、膜厚を厚くしていくにつれて、レイリー波の共振周波数、反共振周波数およびＳＨ波のピークの周波数がともに低くなる。ＳＨ波のピークの周波数の低下量は、レイリー波の共振周波数および反共振周波数の低下量より大きく、膜厚が０．０４λ以上であれば、ＳＨ波のピークの周波数が、レイリー波の反共振周波数より低くなる。これは、レイリー波およびＳＨ波のいずれに対しても、第２の誘電体膜１０５を被覆することによる質量付加の効果が作用して、伝搬速度が低下し、とくにレイリー波より伝送路の表面側にエネルギーが集中するＳＨ波に対しては、電極指１１２の上方表面に近接する第２の誘電体膜１０５によって、より大きく質量付加の効果が作用するためと考えられる。このように、第２の誘電体膜１０５の厚さを、電極指１１２間の上方の部分より、電極指１１２の上方の部分のほうを厚くすることで、レイリー波の共振周波数と反共振周波数との間から帯域内リプルとなるＳＨ波のピークを低周波数側に外すことができ、フィルタの通過特性を改善できる。

【0031】

第２の誘電体膜１０５の、電極指１１２の上方の部分の厚さと電極指１１２間の上方の部分の厚さとの差は、０．１λを超えると、レイリー波のＫ^２値が小さくなる。そのため、厚さの差は、０．１λ以下とすることが望ましい。

【0032】

弾性波素子６００においては、第２の誘電体膜１０５は、電極指１１２の上方の領域に、上方に突出した凸部１２１を備えることで膜厚に差を設けたが、下方に突出した凸部を備えてもよい。図１５の（ａ）および（ｂ）に、このような弾性波素子７００および８００の拡大断面図を示す。弾性波素子７００は、弾性波素子６００において、凸部１２５を備えない代わりに、第１の誘電体膜１０４が、電極指１１２の上方の領域に凹部１２６を備え、第２の誘電体膜１０５が、凹部１２６に嵌合する下方に突出した凸部１２７を備えることで、第２の誘電体膜１０５の膜厚の差を設けたものである。また、弾性波素子８００は、弾性波素子７００において、弾性波素子６００における凸部１２１を併せて備えることで膜厚の差を設けたものである。これらの弾性波素子６００、７００および８００においては、第１の誘電体膜１０４の全面に第２の誘電体膜１０５を被覆している。これにより、第２の誘電体膜１０５の保護膜としての機能が十分に発揮され、品質を向上することができる。

【0033】

あるいは、第２の誘電体膜１０５を電極指１１２の上方の領域に被覆し、電極指１１２の上方の領域には被覆しなくてもよい。図１６の（ａ）および（ｂ）に、このような弾性波素子９００および１０００の拡大断面図を示す。弾性波素子９００は、弾性波素子６００において、第２の誘電体膜１０５を電極指１１２の上方の領域に被覆したものである。弾性波素子１０００は、弾性波素子６００において、第１の誘電体膜１０４が、電極指１１２の領域に凹部１２８を備え、第２の誘電体膜１０５が、凹部１２８を被覆したものである。弾性波素子１０００においては、第１の誘電体膜１０４の凹部１２８を除く表面より、第２の誘電体膜１０５の上端部が高くてもよく、低くてもよく、同一の高さであってもよい。

【0034】

図１７は弾性波素子６００、７００および８００の上面の一部を示す図であり、第２の誘電体膜１０５の弾性波素子上面における被覆パターンの３つの例を示している。図１７において、斜線で示した領域は、他の領域より第２の誘電体膜１０５の膜厚が厚い領域を示す。各弾性波素子は、図１７の（ａ）に示すように交差領域の電極指１１２の上方においてのみ第２の誘電体膜１０５の膜厚の厚い領域を設けてもよく、図１７の（ｂ）に示すように、交差領域以外の領域にも延長して膜厚の厚い領域を設けてもよい。あるいは、図１７の（ｃ）に示すように、交差領域の電極指１１２間の上方においてのみ第２の誘電体膜１０５の膜厚を薄くしてもよい。図１７の（ａ）および（ｃ）に示すように、ＩＤＴ電極１０２のバスバー１１１と他方のＩＤＴ電極１０２の電極指１１２の先端との間の領域を含む帯状のギャップ領域において、第１の誘電体膜１０４および第２の誘電体膜１０５の上面に凹凸を設けず平坦な上面を有するようにした場合、ギャップ領域における凹凸による伝搬速度の低下を防ぎ、交差領域への弾性波の閉じ込めが向上しフィルタの性能を改善できる。

【0035】

弾性波素子９００および１０００においては、図１７に示す各被覆パターンにおいて、斜線で示した領域に第２の誘電体膜１０５を被覆し、他の領域に被覆しないものとすればよい。また、図１７の（ａ）および（ｃ）に示すように、ギャップ領域において、第１の誘電体膜１０４の上面を凹凸のない平坦な面にし、第２の誘電体膜１０５を被覆しないか、一様な膜厚で被覆することで、ギャップ領域における凹凸による伝搬速度の低下を防ぎ、交差領域への弾性波の閉じ込めが向上しフィルタの性能を改善できる。

【0036】

第２の誘電体膜１０５の被覆パターンは、上述の各例に限られず、電極指１１２間の上方の領域の膜厚より、電極指１１２の上方の少なくとも一部の領域の膜厚が厚ければよい。

【0037】

（第３の実施形態）
本実施形態は、第１の実施形態および第２の実施形態に係る各弾性波素子において、第１の誘電体膜の膜厚を連続的に変化させ、各誘電体膜の膜厚の急峻な変化を抑制したものである。図１８の（ａ）は、一例として、図１に示した第１の実施形態に係る弾性波素子１００において、誘電体膜１０４の凸部１２１の端部に、連続的に膜厚が変化するテーパー部１２０１を設けた弾性波素子１００ｂの拡大断面図である。図１８の（ｂ）は、他の例として、図８に示した第１の実施形態に係る弾性波素子３００において、第２の誘電体膜１０５の凸部１２１、１２２および第１の誘電体膜１０４の凹部１２４に、テーパー部１２０１を設けた弾性波素子３００ｂの拡大断面図である。また、図１８の（ｃ）は、さらに他の例として、図９に示した第１の実施形態に係る弾性波素子５００において、第２の誘電体膜１０５の端部にテーパー部１２０１を設けた弾性波素子５００ｂの拡大断面図である。また、他の弾性波デバイスに同様にテーパー部１２０１を設けてもよい。これらのように、テーパー部１２０１によって誘電体膜の膜厚を連続的に変化させる場合、膜厚を急峻に変化させる場合に比べて、当該箇所を伝搬する弾性波の伝搬速度の急速な変化が抑制され、不要なスプリアス波の発生を低減することができる。また、電極指１１２と、第２の誘電体膜１０５の被覆パターンとの間の位置決めに誤差があっても、位置決め誤差による弾性波素子の周波数特性の変動が抑制され、品質のばらつきを低減することができる。

【0038】

第１−第３の実施形態に係る各弾性波素子において、ＩＤＴ電極１０２が、ダミー電極指１１３をさらに備えてもよい。図１９は、このような弾性波素子１１００を透過的に示す上面図である。ダミー電極指１１３は、バスバー１１１から、電極指１１２と交互に延伸し、他方のＩＤＴ電極１０２の電極指１１２の先端に近接する。第２の誘電体膜１０５の被覆パターンは、第１の実施形態または第２の実施形態と同様のパターンを用いればよい。

【0039】

（第４の実施形態）
本実施形態は、上述の各弾性波素子をラダー型フィルタ２０００に適用したものである。図２０にラダー型フィルタ２０００の構成を示す。ラダー型フィルタ２０００は、入力端子２００１および出力端子２００２と、これらの間に直列に接続された直列共振器として、第１の実施形態に係る弾性波素子１００と、弾性波素子１００に一端が接続され、他端が接地される並列共振器として、第２の実施形態に係る弾性波素子６００とを含む。

【0040】

一般に、ラダー型フィルタの通過帯域の高周波数側の通過帯域と減衰帯域との間の通過特性であるスロープ特性は、直列共振器の共振周波数の高周波数側のスロープ特性に依存する。また、ラダー型フィルタの通過帯域の低周波数側のスロープ特性は、並列共振器の共振周波数の低周波側のスロープ特性に依存する。ラダー型フィルタ２０００においては、直列共振器として、ＳＨ波による不要な応答のピークを、高周波数側に移動させた弾性波素子１００を用い、並列共振器として、ＳＨ波による不要な応答のピークを、低周波数側に移動させた弾性波素子６００を用いる。これらの弾性波素子１００および６００においては、主要波であるレイリー波の共振周波数がラダー型フィルタ２０００の通過帯域内にあり、ＳＨ波による不要な応答がラダー型フィルタ２０００の減衰帯域と通過帯域との間のスロープ内にあるように設定される。これにより、ラダー型フィルタ２０００のＳＨ波による帯域内リプルを低減することができる。

【0041】

また、ラダー型フィルタ２０００において、弾性波素子１００、６００以外の弾性波素子を用いてもよい。例えば、直列共振器として、第１の実施形態に係る弾性波素子２００−５００のいずれかを用い、並列共振器として弾性波素子７００−１０００のいずれかを用いてもよい。また、直列共振器および並列共振器の一方のみ本発明に係る弾性波素子を用いてもよい。

【0042】

また、他の適用例として、入力端子と出力端子間に、上述の各弾性波素子１００−１０００のいずれかを、直列共振器としてＤＭＳフィルタ（二重モード弾性波フィルタ）に直列に接続して構成されるフィルタが挙げられる。弾性波素子においては、主要波であるレイリー波の共振周波数がフィルタの通過帯域内にあり、ＳＨ波による不要な応答がフィルタの減衰帯域と通過帯域との間のスロープ内にあるように設定される。これにより、フィルタの通過特性を弾性波素子を用いて調整しつつ、ＳＨ波による帯域内リプルを低減することができる。

【0043】

また、さらに他の適用例として、上述の各弾性波素子を用いたデュプレクサが挙げられる。デュプレクサは、通過帯域の異なる２つのフィルタを含む。２つのフィルタの各一端が第１の端子に接続され、各他端がそれぞれ第２の端子および第３の端子に接続される。通過帯域の低い方のフィルタとして上述の弾性波素子１００−６００のいずれかを用いた場合、ＳＨ波による不要な応答が、通過帯域の高い方のフィルタの減衰帯域と通過帯域との間のスロープ内にあるように設定することで、デュプレクサの分波性能を向上することができる。また、過帯域の高い方のフィルタとして上述の弾性波素子７００−１０００のいずれかを用いた場合、ＳＨ波による不要な応答が、通過帯域の低い方のフィルタの減衰帯域と通過帯域との間のスロープ内にあるように設定することで、デュプレクサの分波性能を向上することができる。

【産業上の利用可能性】

【0044】

本発明は、フィルタ等に用いられる弾性波素子において有用である。

【符号の説明】

【0045】

１００、１００ｂ、２００、３００、３００ｂ、４００、５００、５００ｂ、６００、７００、８００、９００、１０００、１１００、１５００ 弾性波素子
１０１、１５０１ 圧電基板
１０２、１５０２ ＩＤＴ電極
１０３、１５０３ 反射器
１０４、１５０４ 第１の誘電体膜
１０５ 第２の誘電体膜
１１１、１５１１ バスバー
１１２、１５１２ 電極指
１１３ ダミー電極指
１２１、１２３、１２５、１２７ 凸部
１２２、１２４、１２６、１２８ 凹部
１２０１ テーパー部
２０００ ラダー型フィルタ
２００１ 入力端子
２００２ 出力端子

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】