特許 6961068 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】6961068

(24)【登録日】2021年10月14日

(45)【発行日】2021年11月5日

(54)【発明の名称】弾性波素子

(51)【国際特許分類】

   H03H 9/25 20060101AFI20211025BHJP

【ＦＩ】

   H03H9/25 C

【請求項の数】9

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2020-501004(P2020-501004)

(86)(22)【出願日】2019年2月20日

(86)【国際出願番号】JP2019006387

(87)【国際公開番号】WO2019163842

(87)【国際公開日】20190829

【審査請求日】2020年8月18日

(31)【優先権主張番号】特願2018-31760(P2018-31760)

(32)【優先日】2018年2月26日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000006633

【氏名又は名称】京セラ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100135828

【弁理士】

【氏名又は名称】飯島 康弘

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 幹

(72)【発明者】

【氏名】岸野 哲也

【審査官】 石田 昌敏

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１２／０８６６３９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１７／０１３９６８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１８／００３２７３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１５−０７３３３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１９／０２２２３６（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０３Ｈ ９／１４５−９／７６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の電極指を備え、弾性表面波を励振するＩＤＴ電極と、
上面に前記ＩＤＴ電極が位置している、横波音速がサファイアよりも遅い圧電結晶からなる第１基板と、
第１面と第２面とを備え、前記第１面が前記第１基板の下面に接合され、前記第１基板よりも横波音速の遅い材料からなる中間層と、
前記第２面に接合されたサファイアからなる第２基板とを備え、
前記第１基板および前記中間層の合計厚みが、前記複数の電極指の繰り返し間隔で定義されるｐの２倍未満であり、
前記中間層は、酸化タンタルを主成分とし、０．１２ｐ以上０．２３ｐ以下の厚みである、弾性波素子。

【請求項2】

複数の電極指を備え、弾性表面波を励振するＩＤＴ電極と、
上面に前記ＩＤＴ電極が位置している、横波音速がサファイアよりも遅い圧電結晶からなる第１基板と、
第１面と第２面とを備え、前記第１面が前記第１基板の下面に接合され、前記第１基板よりも横波音速の遅い材料からなる中間層と、
前記第２面に接合されたサファイアからなる第２基板とを備え、
前記第１基板および前記中間層の合計厚みが、前記複数の電極指の繰り返し間隔で定義されるｐの２倍未満であり、
前記中間層は、酸化チタンを主成分とする、弾性波素子。

【請求項3】

複数の電極指を備え、弾性表面波を励振するＩＤＴ電極と、
上面に前記ＩＤＴ電極が位置している、横波音速がサファイアよりも遅い圧電結晶からなる第１基板と、
第１面と第２面とを備え、前記第１面が前記第１基板の下面に接合され、前記第１基板よりも横波音速の遅い材料からなる中間層と、
前記第２面に接合されたサファイアからなる第２基板とを備え、
前記第１基板および前記中間層の合計厚みが、前記複数の電極指の繰り返し間隔で定義されるｐの２倍未満であり、
前記第１基板の厚みが０．６８ｐ〜０．７２ｐであり、
前記中間層の厚みは、０．１７５ｐ〜０．１８５ｐである、弾性波素子。

【請求項4】

複数の電極指を備え、弾性表面波を励振するＩＤＴ電極と、
上面に前記ＩＤＴ電極が位置している、横波音速がサファイアよりも遅い圧電結晶からなる第１基板と、
第１面と第２面とを備え、前記第１面が前記第１基板の下面に接合され、前記第１基板よりも横波音速の遅い材料からなる中間層と、
前記第２面に接合されたサファイアからなる第２基板とを備え、
前記第１基板および前記中間層の合計厚みが、前記複数の電極指の繰り返し間隔で定義されるｐの２倍未満であり、
前記中間層の厚みは、０．１８３ｐ〜０．１８５ｐであり、
前記第１基板の厚みが０．５５ｐ〜０．７２ｐである、弾性波素子。

【請求項5】

複数の電極指を備え、弾性表面波を励振するＩＤＴ電極と、
上面に前記ＩＤＴ電極が位置している、横波音速がサファイアよりも遅い圧電結晶からなり、前記複数の電極指の繰り返し間隔で定義されるｐの２倍未満の厚みである、第１基板と、
第１面と第２面とを備え、前記第１面が前記第１基板の下面に接合され、前記第１基板よりも横波音速の遅い材料からなる中間層と、
前記第２面に接合されたサファイアからなる第２基板とを備え、
前記第１基板の厚みおよび前記中間層の厚みが、図５のＡ１で示す領域の関係を満たす、弾性波素子。

【請求項6】

前記第１基板は、Ｘ伝搬回転Ｙカットのタンタル酸リチウム単結晶基板である、請求項１乃至５のいずれかに記載の弾性波素子。

【請求項7】

前記中間層は、０．０８ｐ以上０．２４ｐ以下の厚みである、請求項１乃至６のいずれかに記載の弾性波素子。

【請求項8】

前記第１基板は、０．５５ｐ以上０．８５ｐ以下の厚みである、請求項７に記載の弾性波素子。

【請求項9】

前記第１基板の厚みをＤとすると、Ｄ≦０．８５ｐであり、
前記中間層の厚みは、−０．０９２５×Ｄ＋０．２３７ｐ±０．００５ｐの範囲である、請求項１乃至８のいずれかに記載の弾性波素子。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、弾性波素子に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、電気特性を改善することを目的として支持基板と圧電基板とを貼り合わせた複合基板に電極を設けて弾性波素子を作製することが知られている。ここで、弾性波素子は、例えば、携帯電話などの通信機器におけるバンドパスフィルタとして使用されている。また、複合基板は、圧電基板としてニオブ酸リチウムやタンタル酸リチウム、支持基板としてシリコンや石英、セラミックスなどを用いたものが知られている（特開２００６−３１９６７９号公報参照）。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

しかしながら、近年、移動体通信に用いられる携帯端末装置は小型化、軽量化が進むとともに、高い通信品質を実現するために、さらに高い電気特性を備える弾性波素子が求められている。例えば、周波数特性にばらつきの少ない弾性波素子が求められている。

【0004】

本発明は、このような課題に鑑みなされたものであり、その目的は、電気特性の優れた弾性波素子を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の弾性波素子は、ＩＤＴ電極と第１基板と中間層と第２基板とを備えている。ＩＤＴ電極は、複数の電極指を備え、弾性表面波を励振する。第１基板は、その上面に前記ＩＤＴ電極が位置しており、前記複数の電極指の繰り返し間隔ｐの２倍未満の厚みである、圧電結晶からなるものである。中間層は、第１面と第２面とを備え、前記第１面が前記第１基板の下面に接合され、前記第１基板および第２基板よりも横波音速の遅い材料からなる。第２基板は、前記第２面に接合されたサファイアである。

【発明の効果】

【0006】

上記構成によれば、電気特性の優れた弾性波素子を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１（ａ）は、本開示にかかる複合基板の上面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）の部分破断斜視図である。

【図2】本開示にかかる弾性波素子の説明図である。

【図3】第２基板の材料パラメータとＳＡＷ素子の周波数変化率との関係を示す線図である。

【図4】第１基板の厚みと共振周波数との関係を示す線図である。

【図5】第１基板の厚みと中間層５０の厚みと周波数変化率との関係を示す等高線図である。

【図6】図６（ａ）〜図６（ｃ）はそれぞれ、中間層の厚みと共振周波数のシフト量との相関を示す線図である。

【図7】参考例に係る弾性波素子の厚みに対する周波数変化の様子を示す線図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、本開示の複合基板、弾性波素子の一例を図面を用いて詳細に説明する。

【0009】

（複合基板）
本実施形態の複合基板１は、図１に示すように、いわゆる貼り合せ基板であり、第１基板１０と、第２基板２０と、第１基板１０と第２基板２０との間に位置する中間層５０とで構成される。ここで、図１（ａ）は複合基板１の上面図を示し、図１（ｂ）は複合基板１の一部を破断した斜視図を示す。

【0010】

第１基板１０は、圧電材料からなり、例えば、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ_３，以下、ＬＴという）結晶からなる圧電性を有する単結晶の基板によって構成されている。具体的には、例えば、第１基板１０は、３６°〜６０°Ｙカット−Ｘ伝播のＬＴ基板によって構成されている。ニオブ酸リチウム結晶を用いてもよい。この場合には例えば６０°〜７０°Ｙカットとしてもよい。

【0011】

第１基板１０の厚みは、面内においてほぼ一定であり、ピッチｐの２倍未満となるように設計される。ここで、ピッチｐとは、後述するＩＤＴ電極３１を構成する電極指３２の繰り返し間隔を示すものである。より具体的には、電極指３２の幅方向における中心間の間隔を示すものである。また、第１基板１０は後述の中間層５０の厚みと合わせて２ｐ未満の厚みしてもよい。第１基板１０の平面形状および各種寸法も適宜に設定されてよい。なお、この例では、ＬＴ基板のＸ軸と弾性表面波（Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ：ＳＡＷ）の伝搬方向とは略一致している。

【0012】

第２基板２０は、薄い第１基板１０を支持するものであり、第１基板１０よりも厚く、強度の高い材料からなる。また、第１基板１０の材料よりも熱膨張係数が小さい材料で形成してもよい。この場合には、温度変化が生じると第１基板１０に熱応力が生じ、この際、弾性定数の温度依存性と応力依存性とが打ち消し合い、ひいては、弾性波素子（ＳＡＷ素子）の電気特性の温度変化が抑制される。

【0013】

さらに、第２基板２０は、第１基板１０中を伝搬する横波バルク波に比べて第２基板２０中を伝搬する横波バルク波の音速が高い材料からなる。理由については後述する。

【0014】

このような第２基板２０として、本開示では、サファイア基板を用いる。

【0015】

第２基板２０の厚さは、例えば、一定であり、適宜に設定されてよい。ただし、第２基板２０の厚さは、温度補償が好適に行われるように、第１基板１０の厚さを考慮して設定される。また、本開示の第１基板１０の厚さは非常に薄いため、第２基板２０は、第１基板１０を支持可能な厚さに考慮して決定される。一例として、第１基板１０の厚さの１０倍以上としてもよく、第２基板１５の厚さは２０〜３００μｍである。第２基板２０の平面形状および各種寸法は、第１基板１０と同等としてもよいし、第１基板１０よりも大きくてもよい。

【0016】

また、基板全体の強度向上や、熱応力によるそりを防止し、第１基板１０により強い熱応力をかける目的で、第２基板２０の第１基板１０と反対側の面に、第２基板２０よりも熱膨張係数の大きい不図示の第３基板を貼り付けてもよい。第３基板は、第２基板２０がＳｉからなる場合には、セラミック基板，Ｃｕ層，樹脂基板等を用いることができる。また、第３基板を設ける場合には、第２基板２０の厚みを薄くしてもよい。

【0017】

第１基板１０および第２基板２０の間には中間層５０が位置している。中間層５０は互いに向き合う第１面５０ａと第２面５０ｂとを備え、第１面５０ａを第１基板１０に接合させ、第２面５０ｂを第２基板２０に接合させている。

【0018】

中間層５０を形成する材料としては、第１基板１０よりもバルク波の横波の音速が遅い材料で構成される。具体的には第１基板１０がＬＴ基板で構成され、第２基板２０がサファイアで構成される場合には、酸化ケイ素，酸化タンタル，酸化チタン等とすることができる。

【0019】

このような中間層５０は、第１基板１０上または第２基板２０上に成膜して形成してもよい。具体的には、ＭＢＥ（Ｍｏｌｅｃｕｒｅｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ）法、ＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ
Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、スパッタ法、蒸着法等により支持基板とする第１基板１０または第２基板２０上に中間層５０を形成する。然る後に、中間層５０の上面と、残りの基板（１０または２０）とをプラズマやイオンガン，中性子ガンなどで活性化処理した後に接着層を介在させずに貼り合わせる、いわゆる直接接合によって貼り合わされていても良い。

【0020】

このような中間層５０の結晶性は、アモルファス、多結晶等適宜自由に選択できる。なお、中間層５０の厚みについては後述する。

【0021】

（ＳＡＷ素子）
そして、複合基板１は、図２に示す通りの複数の区画に区分され、その一区分それぞれがＳＡＷ素子３０となる。具体的には、複合基板１を各区画ごとに切り出し個片化してＳＡＷ素子３０とする。ＳＡＷ素子３０は、第１基板１０の上面にＳＡＷを励振するＩＤＴ電極３１が形成されている。ＩＤＴ電極３１は電極指３２を複数本有し、その配列方向に沿ってＳＡＷが伝搬する。ここで、この配列方向は、第１基板１０の圧電結晶のＸ軸と概ね平行である。

【0022】

ＳＡＷ素子３０は、複合基板１を用いることにより、温度変化による周波数特性（電気特性）変化を抑制することができる。

【0023】

また、ＳＡＷ素子３０は、第１基板１０が薄く、かつ、中間層５０を介在させて第２基板２０を貼り合せている。このような構成により、ＳＡＷ素子３０では、第１基板１０の下面または第２基板２０の上面においてバルク波が反射して再びＩＤＴ電極３１に入力されることにより、特定の周波数にバルク波スプリアスと呼ばれるリップルが発生する。

【0024】

バルク波スプリアスは、特に第２基板２０におけるバルク波の音速が、第１基板１０を伝播するバルク波の音速よりも速い場合（第１基板１０がＬＴやＬｉＮｂＯ_３などで、第２基板２０がサファイアやＳｉなどの場合）は顕著になる。これは、音速の差によってバルク波が第１基板１０内に閉じ込められ、第１基板１０があたかもバルク波を伝搬させる導波路のような動作をし、そのバルク波とＩＤＴ電極３１が特定の周波数でカップリングするためである。

【0025】

ここで、バルク波スプリアスの発生周波数は、第１基板１０の厚みが薄くなるほど高周波数側にシフトしていき、２ｐ未満の領域においては、共振周波数および反共振周波数近傍には存在しなくなる。本開示のＳＡＷ素子３０において、第１基板１０の厚みは中間層５０を含めて２ｐ未満となっているため、バルク波スプリアスによる共振特性の低下を抑制することができる。

【0026】

また、第１基板１０の厚みを１．６ｐ以下とする場合には、共振周波数および反共振周波数の双方の近傍においてバルク波スプリアスの発現を抑制することができる。これにより、バルク波スプリアスの影響を抑制したＳＡＷ素子３０を提供することができる。

【0027】

さらに、第１基板１０の厚みを０．４ｐ〜１．２ｐとする場合には、さらに高い周波数帯までバルク波スプリアスが発生しないことから、優れた電気特性を備えるＳＡＷ素子３０を提供することができる。

【0028】

なお、第１基板１０の厚みが０．４ｐよりも薄い場合には、共振周波数ｆｒと反共振周波数ｆａとの差分（周波数差ｆａ−ｆｒ）が小さくなる。このため、安定した周波数特性を発現させるために、第１基板１０の厚みを０．４ｐ以上としてもよい。

【0029】

一方、ＳＡＷ素子３０のＱ値を高めるためには第１基板１０の厚みは薄い方がよく、具体的には１ｐ未満としてもよい。

【0030】

参考までに、第１基板１０の厚みを薄くしたＳＡＷ素子３０は、例えば特開２００４−２８２２３２号公報，特開２０１５―７３３３１号公報，特開２０１５−９２７８２号公報に開示されている。

【0031】

このように、第１基板１０の厚みを薄くすることにより、電気特性の優れたＳＡＷ素子３０を提供することができる。しかし、その一方で、ＳＡＷ素子３０の周波数特性は、第１基板１０の厚みの影響を受けるようになる。また、第１基板１０と中間層５０との合計厚みが波長よりも薄いため、ＳＡＷの一部が第２基板２０にも届くこととなる。このため、ＳＡＷ素子３０は、第２基板２０の材料特性の影響を受けることとなる。

【0032】

まず、第２基板２０の影響について検討する。第１基板１０の厚みは２ｐ未満であることから、ＳＡＷの波長未満の厚みとなり、ＳＡＷの一部が第２基板２０に分布することとなる。ここで、ＳＡＷが抵抗率の低い材料中に分布すると、ＳＡＷ素子３０のＱ値が低下する。このため、第２基板２０としては高い絶縁性を備えることが求められる。そこで、絶縁性の高さから第２基板２０の材料としてサファイア基板を用いることとする。

【0033】

また、サファイア基板は音速が早いため、通過帯域より高周波数側に位置するバルク波スプリアスを、Ｓｉ等の他の基板に比べ高周波数側に位置させることができる。このことからも第２基板２０としてサファイア基板を用いることで、バルク波スプリアスの抑制されたＳＡＷ素子３０を提供することができる。

【0034】

次に、第１基板１０の厚みの影響について検討する。第１基板１０の厚みが変化すると、周波数特性が変化する。これは、第１基板１０の厚みのバラツキにより周波数特性が大きく変動することを示している。第１基板１０は単結晶基板を研磨する、もしくは薄膜プロセスにて成膜して形成する。このため、実際の製造工程では膜厚のバラツキが不可避である。そこで、ＳＡＷ素子３０として安定した周波数特性を実現するためには、第１基板１０の厚みに対してロバスト性を高める必要がある。

【0035】

しかしながら、第２基板２０として用いるサファイアは、ロバスト性の低い材料となっている。以下、その理由について説明する。

【0036】

第１基板１０の厚みのバラツキに対してロバスト性を高めるには、具体的には、第１基板１０の厚みの変化に対する周波数変化率を低くする必要がある。ここで、第１基板１０の厚みが変化したときの共振周波数および反共振周波数の変化率の絶対値の平均値を周波数変化率と定義する。周波数変化率は以下の数式で表される。
（Δｆ／ｆ）／（Δｔ／ｔ）＝（｜（Δｆｒ／ｆｒ）／（Δｔ／ｔ）｜＋｜（Δｆａ／ｆａ）／（Δｔ／ｔ）｜）／２
ここで、ｆは周波数、ｆｒは共振周波数、ｆａは反共振周波数、ｔは第１基板１０の厚みを指すものとする。また、Δはその変化量を示す。周波数変化率の単位は無次元であるが、分かりやすいように％／％と示すこととする。この周波数変化率が小さい場合、ＳＡＷ素子はロバスト性が高くなる。

【0037】

この周波数変化率を第２基板２０の材料パラメータを変化させてシミュレーションした結果を図３に示す。図３において、横軸は第２基板２０中を伝播する横波バルク波の音速Ｖ（単位：ｍ／ｓ）を、縦軸を第２基板２０の音響インピーダンスＩ（単位：ＭＲａｙｌ）を示し、周波数変化率の等高線図を示している。

【0038】

図３からも明らかなように、第２基板２０としてサファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）を用いる場合には、周波数変化率が比較的高くなっていることが確認できる。

【0039】

ここで、本開示のＳＡＷ素子１によれば、第１基板１０の直下に中間層５０を配置している。この中間層５０の存在により、上述のような周波数変化率が比較的高くなる虞のあるサファイアを第２基板２０に用いた場合であっても、第１基板１０の厚みに対するロバスト性を高めることができる。以下、そのメカニズムについて説明する。

【0040】

２ｐ未満の厚みの第１基板１０において、その厚みが厚くなると、ＳＡＷの弾性波振動の第１基板１０内の分布量が多くなるため周波数が低周波数側にシフトする。その一方で、第１基板１０の厚みが厚くなると、中間層５０および第２基板２０内におけるＳＡＷの分布量は減ることになる。

【0041】

ここで、中間層５０は、前述の通り、音速が第１基板１０よりも遅くなっている。このような音速の遅い中間層５０におけるＳＡＷの分布量が少なくなることで、ＳＡＷ素子３０全体の周波数特性は高周波数側にシフトする。

【0042】

そして、第２基板２０は、前述の通り、音速が第１基板１０よりも早くなっている。このような音速の速い第２基板２０におけるＳＡＷの分布量が少なくなることで、ＳＡＷ素子３０全体の周波数特性は低周波数側にシフトする。

【0043】

このような３つの構成要素を積層した構成とすることで、ＳＡＷ素子３０全体としては周波数特性の変化を打ち消し合い、周波数変化を抑制することができる。ここで、第１基板１０が薄い場合には、厚み変化による周波数低下が大きくなることから、第１基板１０と同じく、第２基板２０よりも音速が遅い材料からなる中間層５０を導入することでこの周波数低下を緩和することができる。これは、バルク波スプリアスの特性はそのままに、第１基板１０の厚みを厚くすることでロバスト性を高めたのと同様の効果を示すことを可能としたともいえる。

【0044】

このような中間層５０を挿入することによる効果を検証する。

【0045】

図４に、中間層５０の厚みと第１基板１０の厚みとを異ならせたときのＳＡＷ素子３０の共振周波数ｆｒの値の変化の様子を示す。図４において、横軸は第１基板１０のピッチに対する厚み比を、縦軸は周波数（単位：ＭＨｚ）を示している。

【0046】

図４において、中間層５０としてＴａ_２Ｏ_５を用いて、その厚みを０．１４ｐ〜０．２０ｐまで異ならせて、各厚みにおける共振周波数変化の様子をシミレーションした結果を示している。図４から明らかなように、中間層５０が存在していても第１基板１０の厚みの変化に応じて共振周波数は変化するが、その変化率が小さくなる領域があることを確認できる。より詳細には、第１基板１０の厚みに応じて周波数変化率を小さくすることのできる中間層５０厚みが存在することが分かる。

【0047】

図４に示すシミュレーションの結果を元に、図５に、第１基板１０の厚みと中間層５０の厚みとを異ならせた場合の周波数変化の様子を等高線で示した。図５に示す通り、第１基板１０の厚みが０．９ｐ未満までの領域においては、第１基板１０の厚みが厚くなるほど、周波数変化を±１ＭＨｚ／ｐ以内におさめることのできる中間層５０厚みは線形的に小さくなる様子が確認された。なお、図５中において、周波数変化を±１ＭＨｚ／ｐ以内におさめることのできる領域をＡ１としている。第１基板１０の厚みと、中間層５０厚みとを図５の領域Ａ１内に位置するような関係とすることで、周波数変動の小さい、優れた電気特性を実現可能となる。

【0048】

ここで、第１基板１０の厚みは０．９ｐ以上の領域では、第１基板１０の厚みが厚くなっても領域Ａ１となる中間層５０の厚みは薄くならず、相関性が低くなっていることが分かる。これは、第１基板１０の厚みが厚くなり、第１基板１０の外側に漏洩するＳＡＷの割合が少なくなったことに起因すると考えられる。

【0049】

以上を踏まえると、第１基板１０の厚みＤが０．８５ｐ以下の領域では、中間層５０の厚みをピッチ比換算で、−０．０９２５×Ｄ＋０．２３７ｐ±０．００５ｐ以内としてもよい。このような範囲の中央値を図５中に破線で示している。

【0050】

なお、図５からも明らかなように、周波数変化を±１ＭＨｚ／ｐ以内とできる領域の幅が特異的に大きくなる領域がある。具体的には、第１基板１０の厚みを０．６８ｐ±０．０２ｐ、中間層５０の厚みを０．１８ｐ±０．００５ｐとしたときにロバスト性を高くすることができる。また、中間層５０の厚みに対するロバスト性を高めることに着目すると、第１基板１０の厚みを０．６５ｐ〜０．７５ｐとしてもよい。この場合には、周波数変化を±１ＭＨｚ／ｐ以内とすることのできる中間層５０幅を大きくとることができる。同様に、第１基板１０の厚み変動に対するロバスト性を高めることに着目すると、中間層５０の厚みを０．１８ｐ〜０．１８５ｐとしてもよい。その場合には、周波数変化を±１ＭＨｚ／ｐ以内とすることのできる第１基板１０の厚みの幅を飛躍的に大きくすることができる。特に中間層５０の厚みが０．１８３ｐ〜０．１８５ｐの場合には、周波数変化を±１ＭＨｚ／ｐ以内とすることのできる第１基板１０の厚みの幅を０．５５ｐ〜０．７２ｐと大きくすることができる。

【0051】

なお、中間層５０がない場合には、共振周波数は、図４において中間層５０の厚みが０．１４ｐのものよりも大きく変動することを確認している。具体的には、図７に、中間層５０を備えない、ＬＴからなる第１基板とサファイアからなる第２基板とを直接貼り合せた弾性波素子について、第１基板厚みに対する共振周波数の変化の様子を示している。図７において横軸は第１基板のピッチに対する厚み（ピッチで規格化した厚み）を示し、縦軸に共振周波数（単位：ＭＨｚ）を示している。

【0052】

図７から明らかなように、第１基板の厚みが１ｐ未満の場合には周波数変化率が高い。具体的には、第１基板の厚みは０．６ｐ〜０．８ｐの間の領域において、第１基板の厚みが０．１μｍ変化したときの周波数変化量は３．７ＭＨｚであった。これに対して、ＳＡＷ素子３０によれば、同様の厚み範囲において０．２３ＭＨｚであり、１５倍以上ロバスト性が高まっていることが確認できた。

【0053】

なお、中間層として音速の高い材料を用いた場合には第２基板が直接接合されているときと同様のメカニズムで共振周波数の変動は大きくなっていた。以上より、音速の低い中間層５０を設けることにより初めて、第１基板１０の厚みバラツキに対してロバスト性の高いＳＡＷ素子３０を提供することができる。

【0054】

（ＳＡＷ素子３０の変形例）
上述の例では、第１基板１０の厚みについては、中間層５０と合わせて２ｐ未満という制限があるのみであったが、０．５５ｐ〜０．８５ｐとしてもよい。

【0055】

図４からも明らかなように、第１基板１０の厚みが厚くなるにつれて周波数変化は小さくなる傾向がある。その一方で、共振子としての特性に着目すると、第１基板１０の厚みが小さくなるほどロスが小さくなる。このため、第１基板１０の厚みは１ｐ以下としてもよい。さらに、０．８５ｐ以下とした場合には、共振子の最大位相を８８ｄｅｇ以上とすることができる。

【0056】

一方で、第１基板１０の厚みが０．４ｐ以下の場合には、共振周波数と反共振周波数の差が小さくなっていき、十分な周波数差を確保できなくなる虞がある。また、０．５５ｐ以上となると領域Ａ１が広くなり、中間層５０の厚みに対するロバスト性も高めることができる。

【0057】

これらを考慮にいれると、第１基板１０の厚みは０．５５ｐ〜０．８５ｐとしてもよい。この場合には、共振子としての特性も高い上に、図４からも明らかなように、中間層５０の厚みに対してもロバスト性の高い領域となっている。すなわち、第１基板１０の厚み変動、中間層５０の厚み変動双方に対して許容度が高く、周波数変化の少ないＳＡＷ素子３０を提供することができる。

【0058】

このような厚みの第１基板１０を用いる場合の中間層５０の厚みについて検討する。図６は、中間層５０の厚みと共振周波数のシフト量との関係を示す線図である。第１基板１０の厚みは上述の範囲内としている。また、シフト量とは、第１基板１０の厚みを０．１μｍ（すなわち０．０３７ｐ）異ならせたときの共振周波数の変化量である。

【0059】

図６において、横軸は中間層５０のピッチに対する厚み、縦軸は第１基板１０の厚みを０．１μｍ異ならせた場合の共振周波数のシフト量を示している。また、図６（ａ）は中間層としてＴａ_２Ｏ_５を用いた場合をについて、図６（ｂ）はＳｉＯ_２を用いた場合、図６（ｃ）はＴｉＯ_２を用いた場合について示している。

【0060】

図６から明らかなように、第１基板１０の厚みが０．５５ｐ〜０．８５ｐの範囲内においては、中間層５０の材料を異ならせた場合であってもシフト量がゼロとなる厚みは約０．０．１８ｐとなることを確認できた。そして、シフト量が±１ＭＨｚ以内の中間層５０の厚み範囲は、Ｔａ_２Ｏ_５の場合には、０．１２ｐ〜０．２３ｐ、ＳｉＯ_２の場合には、０．０８ｐ〜０．２４ｐ、ＴｉＯ_２の場合には、０．１２ｐ〜０．２２ｐとなる。以上より、中間層５０の厚みは、０．０８ｐ〜０．２４ｐ以下としてもよく、より好ましくは０．１２ｐ〜０．２２ｐとしてもよい。さらに、０．１５ｐ〜０．２１ｐとする場合には、さらに周波数変化の少ないＳＡＷ素子３０を提供することができる。

【0061】

なお、中間層５０の材料としては、酸化ケイ素を用いた場合には、中間層５０の膜厚が変化しても周波数シフト量の変化の割合が小さかった。すなわち、図６における線分の傾きが小さかった。このことから、中間層５０の厚みに対するロバスト性を高めるためには酸化ケイ素を用いてもよい。

【0062】

一方で、共振子特性Δｆの観点からは、中間層５０として酸化タンタルを用いてもよい。その場合にはΔf低減の効果が期待でき、より急峻なフィルタ特性を得ることができる。
中間層５０の材料として酸化チタンを用いた場合における線分の傾き（図６（ｃ））は、中間層５０の材料として酸化タンタルを用いた場合における線分の傾き（図６（ａ））と同程度であった。

【符号の説明】

【0063】

１：複合基板
１０：第１基板
２０：第２基板
３０：弾性波素子
３１：ＩＤＴ電極
５０：中間層

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】