特許 7176622 弾性波装置

(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】

(24)【登録日】2022-11-14

(45)【発行日】2022-11-22

(54)【発明の名称】弾性波装置

(51)【国際特許分類】

   H03H 9/25 20060101AFI20221115BHJP

【ＦＩ】

H03H9/25 C

H03H9/25 Z

【請求項の数】 16

(21)【出願番号】P 2021513714

(86)(22)【出願日】2020-04-10

(86)【国際出願番号】 JP2020016115

(87)【国際公開番号】W WO2020209359

(87)【国際公開日】2020-10-15

【審査請求日】2021-09-01

(31)【優先権主張番号】P 2019076446

(32)【優先日】2019-04-12

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000006231

【氏名又は名称】株式会社村田製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110001232

【氏名又は名称】弁理士法人大阪フロント特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】永友 翔

【審査官】石田 昌敏

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１８／１３１４５４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１８／１９８６５４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特表２０１３－５４４０４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１７／０８６００４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１７－２２４８９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／１６３８６０（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】

支持基板と、
前記支持基板上に直接又は間接に積層されている圧電膜と、
前記圧電膜上に設けられたＩＤＴ電極とを備え、
前記ＩＤＴ電極は、互いに間挿しあう第１の電極指と第２の電極指とを有し、
弾性波伝搬方向に見たときに、前記第１の電極指と前記第２の電極指とが重なり合っている領域を交差領域とした場合、前記交差領域が、前記第１，第２の電極指が延びる方向の中央に位置している中央領域と、前記中央領域の前記第１，第２の電極指が延びる方向外側に配置された第１，第２のエッジ領域とを有し、前記第１，第２のエッジ領域における弾性波の音速が、前記中央領域における弾性波の音速よりも低く、
前記圧電膜において、前記中央領域における前記圧電膜の厚みＨｔと、前記第１，第２のエッジ領域における前記圧電膜の厚みＨｅとが異なるように、前記圧電膜の前記支持基板側の面において、凹部または突出部が設けられており、
前記ＩＤＴ電極の電極指ピッチで定まる波長をλとしたときに、前記中央領域における前記圧電膜の厚みＨｔ及び前記第１，第２のエッジ領域における前記圧電膜の厚みＨｅの少なくとも一方が１λ以下である、弾性波装置。

【請求項2】

前記支持基板と、前記圧電膜との間に積層された中間層をさらに備え、前記圧電膜が前記支持基板に間接的に積層されている、請求項１に記載の弾性波装置。

【請求項3】

前記中間層が、酸化ケイ素膜である、請求項２に記載の弾性波装置。

【請求項4】

前記支持基板と、前記圧電膜との間に積層されており、前記圧電膜に弾性波のエネルギーを閉じ込めるための閉じ込め層をさらに備える、請求項１～３のいずれか１項に記載の弾性波装置。

【請求項5】

前記中間層と、前記支持基板との間に積層されており、前記圧電膜に弾性波のエネルギーを閉じ込めるための閉じ込め層が配置されている、請求項２に記載の弾性波装置。

【請求項6】

前記ＩＤＴ電極が、第１，第２のバスバーを有し、前記第１の電極指が前記第１のバスバーに接続されており、前記第２の電極指が前記第２のバスバーに接続されており、前記第１のバスバーと前記第２の電極指の先端との間及び前記第２のバスバーと前記第１の電極指の先端との間がそれぞれギャップ領域とされており、前記ギャップ領域における前記圧電膜の厚みＨｇが、前記第１，第２のエッジ領域における前記圧電膜の厚みＨｅと等しくされている、請求項１～５のいずれか１項に記載の弾性波装置。

【請求項7】

前記第１，第２のバスバーが設けられている部分における前記圧電膜の厚みＨｂが、前記第１，第２のエッジ領域における前記圧電膜の厚みＨｅに等しい、請求項６に記載の弾性波装置。

【請求項8】

前記ＩＤＴ電極が、第１，第２のバスバーを有し、前記第１の電極指が前記第１のバスバーに接続されており、前記第２の電極指が前記第２のバスバーに接続されており、前記第１のバスバーと前記第２の電極指の先端との間及び前記第２のバスバーと前記第１の電極指の先端との間がそれぞれギャップ領域とされており、前記ギャップ領域における前記圧電膜の厚みＨｇが、前記第１，第２のエッジ領域における前記圧電膜の厚みＨｅ及び前記中央領域における前記圧電膜の厚みＨｔと異なっている、請求項１～５のいずれか１項に記載の弾性波装置。

【請求項9】

前記ＩＤＴ電極が、第１，第２のバスバーを有し、前記第１の電極指が前記第１のバスバーに接続されており、前記第２の電極指が前記第２のバスバーに接続されており、前記第１のバスバーと前記第２の電極指の先端との間及び前記第２のバスバーと前記第１の電極指の先端との間がそれぞれギャップ領域とされており、前記第１，第２のバスバーが設けられている部分における前記圧電膜の厚みＨｂが、前記第１，第２のエッジ領域における前記圧電膜の厚みＨｅ及び前記中央領域における前記圧電膜の厚みＨｔと異なっている、請求項１～５のいずれか１項に記載の弾性波装置。

【請求項10】

前記中間層の上面が前記圧電膜の前記中間層側の底面に接触しており、前記圧電膜の厚みが相対的に薄い部分と、前記中間層との間に空隙が設けられている、請求項２に記載の弾性波装置。

【請求項11】

前記空隙に、前記圧電膜とは異なる材料が充填されている、請求項１０に記載の弾性波装置。

【請求項12】

前記圧電膜がタンタル酸リチウム又はニオブ酸リチウムからなる、請求項１～１１のいずれか１項に記載の弾性波装置。

【請求項13】

前記閉じ込め層が、前記圧電膜を伝搬する弾性波の音速よりも伝搬するバルク波の音速が高い高音速材料からなる高音速層を有する、請求項４または５に記載の弾性波装置。

【請求項14】

前記閉じ込め層が、前記圧電膜を伝搬するバルク波の音速よりも伝搬するバルク波の音速が低い低音速材料からなる低音速層を有し、前記低音速層が、前記高音速層よりも前記圧電膜側に配置されている、請求項１３に記載の弾性波装置。

【請求項15】

前記閉じ込め層が、音響インピーダンスが相対的に低い低音響インピーダンス層と、音響インピーダンスが相対的に高い高音響インピーダンス層とを有する音響ブラッグ反射器である、請求項４または５に記載の弾性波装置。

【請求項16】

前記閉じ込め層において、弾性波を前記圧電膜に閉じ込めるためのキャビティが設けられている、請求項４または５に記載の弾性波装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ＩＤＴ電極の交差領域において、音速が相対的に低いエッジ領域が設けられている、弾性波装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、横モードリップルを抑制するために、一部の領域の音速を低くした弾性波装置が知られている。例えば下記の特許文献１に記載の弾性波装置では、弾性波伝搬方向に見たときに、隣り合う電極指が重なっている領域を交差領域としたときに、交差領域内に低音速領域が設けられている。すなわち、交差領域の中央の領域の両側に、第１，第２のエッジ領域が設けられている。この第１，第２のエッジ領域では、電極指の幅が大きくされていたり、電極指の質量付加層を積層することにより、低音速化が図られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特表２０１３－５１８４５５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載のような弾性波装置では、電極指の幅が部分的に大きくされたり、質量付加層を付け加える必要があるため、電気機械結合係数やＱ特性が劣化するおそれがあった。

【0005】

本発明の目的は、電気機械結合係数の劣化やＱ特性の劣化が生じ難い、弾性波装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に係る弾性波装置は、支持基板と、前記支持基板上に直接又は間接に積層されている圧電膜と、前記圧電膜上に設けられたＩＤＴ電極とを備え、前記ＩＤＴ電極は、互いに間挿しあう第１の電極指と第２の電極指とを有し、弾性波伝搬方向に見たときに、前記第１の電極指と前記第２の電極指とが重なり合っている領域を交差領域とした場合、前記交差領域が、前記第１，第２の電極指が延びる方向の中央に位置している中央領域と、前記中央領域の前記第１，第２の電極指が延びる方向外側に配置された第１，第２のエッジ領域とを有し、前記第１，第２のエッジ領域における弾性波の音速が、前記中央領域における弾性波の音速よりも低く、前記圧電膜において、前記中央領域における前記圧電膜の厚みＨｔと、前記第１，第２のエッジ領域における前記圧電膜の厚みＨｅとが異なっており、前記ＩＤＴ電極の電極指ピッチで定まる波長をλとしたときに、前記中央領域における前記圧電膜の厚みＨｔ及び前記第１，第２のエッジ領域における前記圧電膜の厚みＨｅの少なくとも一方が１λ以下である。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、電気機械結合係数やＱ特性の劣化が生じ難い弾性波装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、本発明の第１の実施形態に係る弾性波装置の側面断面図である。

【図2】図２は、本発明の第１の実施形態に係る弾性波装置の平面図である。

【図3】図３は、ＬｉＴａＯ_３膜厚と、ＳｉＯ_２の規格化膜厚と、音速との関係を示す図である。

【図4】図４は、本発明に係る弾性波装置の実施例及び比較例のインピーダンス－周波数特性を示す図である。

【図5】図５は、本発明の第２の実施形態に係る弾性波装置の側面断面図である。

【図6】図６は、本発明の第３の実施形態に係る弾性波装置の側面断面図である。

【図7】図７は、本発明の第４の実施形態に係る弾性波装置の側面断面図である。

【図8】図８は、本発明の第５の実施形態に係る弾性波装置の側面断面図である。

【図9】図９は、本発明の第６の実施形態に係る弾性波装置の側面断面図である。

【図10】図１０は、本発明の第７の実施形態に係る弾性波装置の平面図である。

【図11】図１１は、本発明の第７の実施形態に係る弾性波装置の側面断面図である。

【図12】図１２は、本発明の第８の実施形態に係る弾性波装置の側面断面図である。

【図13】図１３は、本発明の第９の実施形態に係る弾性波装置の側面断面図である。

【図14】図１４は、本発明の第１０の実施形態に係る弾性波装置の側面断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

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。

【0010】

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。

【0011】

図１は、本発明の第１の実施形態に係る弾性波装置の側面断面図であり、図２はその平面図である。なお、図１は、図２中のＸ－Ｘ線に沿う部分の断面図である。

【0012】

弾性波装置１は、支持基板２を有する。支持基板２上に中間層３を介して圧電膜４が積層されている。圧電膜４上にＩＤＴ電極５及び反射器６，７が設けられている。それによって、１ポート型弾性波共振子が構成されている。

【0013】

圧電膜４は、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ_３）からなる。もっとも、圧電膜４は、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３）等の他の圧電体からなるものであってもよい。圧電膜４は支持基板２上に中間層３を介して間接的に積層されているが、圧電膜４は、支持基板２に直接積層されていてもよい。弾性波装置１では、圧電膜４に他の部分と厚みが異なる部分を設けることにより、音速が低められている。以下、これをより詳細に説明する。

【0014】

図２に示すように、ＩＤＴ電極５は、複数本の第１の電極指５ａと、複数本の第２の電極指５ｂとを有する。複数本の第１の電極指５ａと、複数本の第２の電極指５ｂが互いに間挿しあっている。複数本の第１の電極指５ａの一端は、第１のバスバー５ｃに接続されている。複数本の第１の電極指５ａの他端が第２のバスバー５ｄ側に延ばされている。複数本の第２の電極指５ｂの一端は、第２のバスバー５ｄに接続されている。複数本の第２の電極指５ｂの他端が第１のバスバー５ｃ側に延ばされている。

【0015】

弾性波伝搬方向は、第１，第２の電極指５ａ，５ｂと直交する方向である。弾性波伝搬方向に見たときに、第１の電極指５ａと第２の電極指５ｂとが重なり合っている領域が交差領域Ｃである。すなわち、弾性波が励振される領域である。

【0016】

交差領域Ｃは、第１，第２の電極指５ａ，５ｂが延びる方向中央に位置している中央領域ｔと、中央領域ｔの外側に連なっている第１，第２のエッジ領域ｅ１，ｅ２とを有する。

【0017】

他方、第１の電極指５ａの先端と第２のバスバー５ｄとの間の部分が、図２に示すギャップ領域ｇである。第２の電極指５ｂの先端と第１のバスバー５ｃとの間の部分もギャップ領域ｇとなる。

【0018】

図１に示すように、中央領域ｔにおける圧電膜４の厚みをＨｔとし、第１，第２のエッジ領域ｅ１，ｅ２における圧電膜４の厚みをＨｅとする。なお、第１のエッジ領域ｅ１における圧電膜４の厚みと、第２のエッジ領域ｅ２における圧電膜４の厚みは等しくされている。

【0019】

弾性波装置１では、Ｈｅ＜Ｈｔとされている。また、ギャップ領域ｇにおける圧電膜４の厚みをＨｇとし、第１，第２のバスバー５ｃ，５ｄが設けられている部分の下方の圧電膜４の厚みをＨｂとする。本実施形態では、Ｈｔ＝Ｈｇ＝Ｈｂ＞Ｈｅとされている。

【0020】

支持基板２は、シリコン基板からなる。もっとも、支持基板２の材料は、他の誘電体や半導体を用いてもよく、特に限定されない。例えば、水晶やサファイアなどを用いてもよい。

【0021】

中間層３は、低音速膜であることが好ましい。低音速膜とは、伝搬するバルク波の音速が、圧電膜４を伝搬するバルク波の音速よりも低い膜をいう。低音速膜の材料としては、酸化ケイ素、フッ素ドープド酸化ケイ素、酸窒化ケイ素、カーボンドープドオキサイドなどが挙げられる。本実施形態では、中間層３は、酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）膜からなる。

【0022】

圧電膜４では、第１，第２のエッジ領域ｅ１，ｅ２における圧電膜４の厚みを薄くするために、圧電膜４の下面に凹部４ｂ，４ａが設けられている。このような凹部４ａ，４ｂをうずめるように、酸化ケイ素膜からなる中間層３が圧電膜４の下面に積層されている。

【0023】

ＩＤＴ電極５及び反射器６，７はＡｌ，Ｃｕ，Ｐｔ，Ｗ，Ｍｏ等の金属またはこれらの金属を主体とする合金からなる。金属材料は特に限定されない。また、ＩＤＴ電極５及び反射器６，７は、複数の金属膜を積層してなる積層金属膜であってもよい。

【0024】

弾性波装置１では、第１，第２のエッジ領域ｅ１，ｅ２における、圧電膜４の厚みＨｅが、中央領域ｔにおける圧電膜４の厚みＨｔよりも薄くされているため、第１，第２のエッジ領域ｅ１，ｅ２における音速を低めることができる。これを、図３を参照して説明する。

【0025】

図３は、ＬｉＴａＯ_３膜厚と、ＳｉＯ_２の規格化膜厚と、音速との関係を示す図である。ここでは、支持基板２上にＳｉＯ_２膜及びＬｉＴａＯ_３膜がこの順序で積層されている。なお、ＩＤＴ電極の電極指ピッチで定まる波長をλとする。図３におけるＬｉＴａＯ_３膜の膜厚は、λで規格化した値である。同様に、図３では、ＳｉＯ_２膜の膜厚が、波長規格化膜厚で、０．１、０．２、０．３、０．４、０．５、０．８、１．０、１．５及び２．０の場合と、ＳｉＯ_２膜の波長規格化膜厚が０すなわちＳｉＯ_２膜が設けられていない場合の結果が示されている。

【0026】

図３から明らかなように、ＳｉＯ_２膜が設けられていない場合には、圧電膜であるＬｉＴａＯ_３膜の膜厚が増加するにつれて、音速が低くなっている。したがって、低音速領域を作るには、圧電膜の厚みを部分的に厚くすればよいことがわかる。

【0027】

これに対して、ＳｉＯ_２膜の膜厚が、０．３λ以上の場合には、ＬｉＴａＯ_３膜の膜厚を厚くすれば音速が高くなり、薄くすれば音速が低くなることがわかる。

【0028】

また、図３から明らかなように、例えば、ＬｉＴａＯ_３膜の膜厚が０．１λ、ＳｉＯ_２膜の膜厚が０．３λの場合に比べて、ＬｉＴａＯ_３膜の膜厚が０．３λ、ＳｉＯ_２膜の膜厚が０．１λの場合のほうが音速が高くなる。すなわち、両者の合計膜厚を一定とした場合、ＬｉＴａＯ_３膜の膜厚が増加するにつれて、音速が高くなっている。これに対して、ＳｉＯ_２膜の膜厚が０．１λの場合、ＬｉＴａＯ_３膜の膜厚が０．０５λ以上、０．２λ以下の範囲では、ＬｉＴａＯ _３ 膜の膜厚が大きくなると音速が低下する傾向があることがわかる。したがって、このような範囲内の膜厚のＳｉＯ_２膜を選択した場合、両者の膜厚合計を一定とし、かつＬｉＴａＯ_３膜の膜厚を薄くした場合に、音速を低くし得る範囲があることがわかる。すなわち、ＬｉＴａＯ_３膜と、ＳｉＯ_２膜の膜厚とを選択することにより、ＬｉＴａＯ_３膜の膜厚を厚くすることで高音速化を図ったり、逆にＬｉＴａＯ_３膜の膜厚を薄くして高音速化を図ることができる。

【0029】

図１に示すように、弾性波装置１では、Ｈｅ＜Ｈｔとされている。したがって、中央領域ｔに比べて、第１，第２のエッジ領域ｅ１，ｅ２における音速が低められて、低音速領域とされている。なお、弾性波装置１では、ギャップ領域ｇの音速は、第１，第２のエッジ領域ｅ１，ｅ２における音速よりも高くされている。第１，第２のバスバー５ｃ，５ｄが設けられている部分の音速は、ギャップ領域ｇよりも低くなっている。本実施形態では、中央領域ｔにおける圧電膜４の厚みＨｔ及び第１，第２のエッジ領域ｅ１，ｅ２における圧電膜４の厚みＨｅの少なくとも一方が１λ以下である。

【0030】

上記のように、第１，第２のエッジ領域ｅ１，ｅ２の音速が中央領域ｔにおける音速よりも低められており、ギャップ領域ｇにおける音速が第１，第２のエッジ領域ｅ１，ｅ２における音速よりも高い。したがって、弾性波装置１では、特許文献１に記載の弾性波装置のように、横モードのリップルを抑制することができる。

【0031】

上述したように、弾性波装置１では、第１，第２のエッジ領域ｅ１，ｅ２の音速を低めるために、圧電膜４に凹部４ａ，４ｂを設けているだけである。したがって、第１，第２のエッジ領域ｅ１，ｅ２において第１，第２の電極指５ａ，５ｂの形状を変更する必要はない。また、第１，第２の電極指５ａ，５ｂに質量付加層を形成する必要もない。そのため、このような電極指の形状の変更や質量付加層の積層による、電気機械結合係数の劣化やＱ特性の劣化が生じ難い。

【0032】

なお、第１，第２のエッジ領域ｅ１，ｅ２における圧電膜４の厚みを薄くした構造を得るには、特に限定されないが、例えば以下の製造方法を採用することができる。

【0033】

支持基材上にＬｉＴａＯ_３膜を圧電膜４の厚みよりも厚く形成する。しかる後、ＬｉＴａＯ_３膜を研磨して薄くし圧電膜４を得る。次に、レーザーや適宜の掘削方法により凹部４ａ，４ｂを形成する。しかる後、圧電膜４の凹部４ａ，４ｂに充填するように、中間層３としての酸化ケイ素膜を製膜する。次に、支持基板２と、または支持基板２上に薄い酸化ケイ素膜が設けられた構造と、上記圧電膜４及び中間層３の積層体とを積層する。しかる後、支持基材を剥離し、ＩＤＴ電極５及び反射器６，７を設ける。

【0034】

上記のようにして、弾性波装置１を容易に得ることができる。

【0035】

本発明に係る弾性波装置の実施例及び比較例のインピーダンス－周波数特性を図４に示す。図４の実線が実施例の結果を、破線が比較例の結果を示す。比較例の弾性波装置においては、第１，第２のエッジ領域ｅ１，ｅ２における圧電膜４の厚みＨｅ及び中央領域ｔにおける圧電膜４の厚みＨｔは同じである。なお、上記本発明に係る弾性波装置の設計パラメーターは以下の通りとした。

【0036】

支持基板２：シリコン基板
中間層３：酸化ケイ素膜、中央領域ｔにおける酸化ケイ素膜の厚みは０．３３５λ、第１，第２のエッジ領域ｅ１，ｅ２における酸化ケイ素膜の厚みは０．２８５λ
圧電膜４：５０°ＹカットＸ伝搬のＬｉＴａＯ_３単結晶膜
厚みＨｔ＝Ｈｇ＝Ｈｂ＝０．３λ、厚みＨｅ＝０．３５λ
ＩＤＴ電極：電極指の対数＝１００対、電極指ピッチで定まる波長λ＝２μｍ、電極膜の構成＝圧電膜４側から、Ｔｉ膜及びＡｌＣｕ膜の積層金属膜、Ｔｉ膜の厚み＝１２ｎｍ、ＡｌＣｕ膜の厚み＝１２０ｎｍ
電極指ピッチ＝１μｍ
圧電膜４の厚みＨｔ＝６００ｎｍ＝０．３λ
酸化ケイ素膜の厚み：６７３ｎｍ＝０．３３５λ
ギャップ領域ｇの第１，第２の電極指５ａ，５ｂの延びる方向に沿う寸法：２λ

【0037】

図４から明らかなように、比較例の弾性波装置では、エッジ領域の音速が低められていないため、共振周波数と反共振周波数との間の帯域内及び反共振周波数より高い領域において、矢印Ｄで示す多数の横モードによるとみられるリップルが現れている。これに対して、実施例では、上記リップルが大幅に低減されていることがわかる。

【0038】

図５は、本発明の第２の実施形態に係る弾性波装置の側面断面図である。なお、図５及び以下に述べる図６～図９、図１１～図１４で示す側面断面は、図１と同じ位置の断面を示していることを指摘しておく。

【0039】

図５に示す弾性波装置２１では、圧電膜４の下面に相対的に厚みが厚い領域を形成するよう突出部４ｃが設けられている。この突出部４ｃは、中央領域ｔの直下に位置している。

【0040】

このように、圧電膜４において、残りの部分と交差幅方向において厚みが異なる領域を設けるには、突出部４ｃを設けてもよい。なお、交差幅方向は、第１，第２の電極指５ａ，５ｂが延びる方向と平行である。本実施形態においても、ＩＤＴ電極５は第１の実施形態と同様に構成されている。そして、圧電膜４はＬｉＴａＯ_３膜からなり、中間層３は酸化ケイ素膜からなる。中間層３の厚みは第１の実施形態と同様である。本実施形態においても、第１，第２のエッジ領域ｅ１，ｅ２における圧電膜４の厚みＨｅが、中央領域ｔにおける圧電膜４の厚みＨｔよりも薄くされている。したがって、第１，第２のエッジ領域ｅ１，ｅ２を低音速の領域とすることができる。なお、Ｈｅ＝Ｈｇ＝Ｈｂである。この場合、ギャップ領域ｇにおける音速は、第１，第２のエッジ領域ｅ１，ｅ２における音速よりも高くなる。したがって、横モードリップルを効果的に抑制することができる。

【0041】

さらに、弾性波装置２１では、支持基板２と中間層３との間に低音速層としての低音速膜２２が積層されている。支持基板２は、シリコン基板からなる。したがって、高音速層としての支持基板２と、低音速膜２２とにより、閉じ込め層２３が構成されている。ここで、低音速膜２２とは、伝搬するバルク波の音速が相対的に低い低音速材料からなる膜である。支持基板２は、高音速材料からなり、それによって、低音速膜２２と支持基板２とにより閉じ込め層２３が構成される。すなわち、高音速材料が低音速材料よりも圧電膜４から遠い側に位置しているため、弾性波を圧電膜４側に閉じ込めることができる。

【0042】

上記低音速材料及び高音速材料としては、相対的な音速関係を満たす限り特に限定されない。もっとも、好ましくは、低音速材料としては、酸化ケイ素、ガラス、酸窒化ケイ素、酸化タンタル、また、酸化ケイ素にフッ素や炭素やホウ素、水素、あるいはシラノール基を加えた化合物、上記材料を主成分とする媒質等の様々な材料を用いることができる。

【0043】

また、高音速材料としては、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、シリコン、サファイア、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、水晶、アルミナ、ジルコニア、コ－ジライト、ムライト、ステアタイト、フォルステライト、マグネシア、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）膜またはダイヤモンド、上記材料を主成分とする媒質、上記材料の混合物を主成分とする媒質等の様々な材料を用いることができる。

【0044】

中間層３は、酸化ケイ素膜からなり、この場合、低音速膜２２についても酸化ケイ素膜を用いてもよい。

【0045】

図６は本発明の第３の実施形態に係る弾性波装置の側面断面図である。弾性波装置３１では、図５の閉じ込め層２３に代えて、図６に示す支持基板２及び閉じ込め層３２が設けられていることを除いては、弾性波装置２１と同様である。

【0046】

支持基板２は、シリコン基板からなる。閉じ込め層３２は、支持基板２と中間層３との間に積層されている。このように、支持基板２と独立に閉じ込め層３２を設けてもよい。

【0047】

さらに閉じ込め層３２は、音響ブラッグ反射器からなる。すなわち、音響インピーダンスが相対的に低い低音響インピーダンス層３２ａ，３２ｃと、音響インピーダンスが相対的に高い高音響インピーダンス層３２ｂ，３２ｄとが交互に積層されている。このように、高音響インピーダンス層が低音響インピーダンス層よりも圧電膜４に対して遠い側に積層されている構造を有すれば、弾性波を反射し、圧電膜４側に弾性波のエネルギーを効果的に閉じ込めることができる。

【0048】

本発明においては、上記のように閉じ込め層３２として音響ブラッグ反射器を用いてもよい。この場合、低音響インピーダンス層及び高音響インピーダンス層の積層数は特に限定されない。

【0049】

図７は、本発明の第４の実施形態に係る弾性波装置の側面断面図である。弾性波装置４１では、支持基板２と圧電膜４との間に閉じ込め層４２が設けられていることを除いては、弾性波装置２１と同様に構成されている。ここでは、閉じ込め層４２は、図５に示した中間層３の機能をも有する。

【0050】

閉じ込め層４２は、酸化ケイ素からなる。閉じ込め層４２の上面は、圧電膜４の下面に接触している。もっとも、閉じ込め層４２内には、キャビティ４２ａが設けられている。キャビティ４２ａは、ＩＤＴ電極５において、前述した交差領域Ｃが位置している部分の下方を含む領域に設けられている。それによって、弾性波の支持基板２側への漏洩を抑制することができ、弾性波のエネルギーを圧電膜４内に効果的に閉じ込めることができる。このように、本発明においては、キャビティ４２ａを有する閉じ込め層４２を用いてもよい。

【0051】

図８は、本発明の第５の実施形態に係る弾性波装置の側面断面図である。弾性波装置５１では、圧電膜４の下面に突出部４ｄ，４ｅが設けられている。突出部４ｄ，４ｅは、第２，第１のエッジ領域ｅ２，ｅ１に設けられている。すなわち、弾性波装置５１では、Ｈｅ＞Ｈｔ＝Ｈｇ＝Ｈｂとされている。したがって、圧電膜４の厚みが相対的に厚い第１，第２のエッジ領域ｅ１，ｅ２における音速が、中央領域ｔにおける音速よりも低められている。このように、酸化ケイ素膜の膜厚及びＬｉＴａＯ_３膜の膜厚と音速との関係を選択することにより、圧電膜４の厚みを第１，第２のエッジ領域ｅ１，ｅ２において厚くして低音速化を図ってもよい。

【0052】

弾性波装置５１は、その他の構造は弾性波装置１と同様である。

【0053】

図９は、本発明の第６の実施形態に係る弾性波装置の側面断面図である。弾性波装置６１では、圧電膜４に凹部が設けられている。このような凹部をうずめるように、中間層３が圧電膜４の下面に積層されている。それによって、中央領域ｔにおける圧電膜４の厚みＨｔが、第１，第２のエッジ領域ｅ１，ｅ２における圧電膜４の厚みＨｅよりも薄くされている。そして、Ｈｔ＜Ｈｅ＝Ｈｇ＝Ｈｂとされている。したがって、弾性波装置５１と同様に、圧電膜４の厚みを中央領域ｔに比べて第１，第２のエッジ領域ｅ１，ｅ２において相対的に厚くすることにより、第１，第２のエッジ領域ｅ１，ｅ２の低音速化が図られている。

【0054】

上記弾性波装置２１，３１，４１，５１，６１においても、弾性波装置１と同様に、圧電膜４の厚みを部分的に異ならせることにより低音速領域を設けている。したがって、電気機械結合係数の劣化やＱ特性の劣化が生じ難い。

【0055】

図１０は、本発明の第７の実施形態に係る弾性波装置の平面図であり、図１１はその側面断面図である。図１１は、図１０中のＸ－Ｘ線に沿う部分の断面を示す。

【0056】

弾性波装置７１では、ＩＤＴ電極５が、第１のダミー電極５ｅ及び第２のダミー電極５ｆを有する。第１のダミー電極５ｅは、第１のバスバー５ｃに一端が接続されており、先端がギャップを介して第２の電極指５ｂの先端と対向している。第２のダミー電極５ｆは、一端が第２のバスバー５ｄに接続されている。第２のダミー電極５ｆの先端は、第１の電極指５ａの先端とギャップを隔てて対向している。このギャップがギャップ領域ｇを構成している。第１，第２のダミー電極５ｅ，５ｆが設けられていることを除いて、電極構造は第１の実施形態の弾性波装置１と同様とされている。

【0057】

また、図１１に示すように、弾性波装置７１では、第１の実施形態と同様に、Ｈｅ＜Ｈｔとされている。すなわち、圧電膜４の第１，第２のエッジ領域ｅ１，ｅ２における厚みＨｅが、中央領域ｔにおける圧電膜４の厚みＨｔよりも薄い。したがって、第１，第２のエッジ領域ｅ１，ｅ２の音速は、中央領域ｔの音速よりも低められている。

【0058】

他方、ギャップ領域ｇの圧電膜４の厚みＨｇは、Ｈｇ＞Ｈｅである。したがって、ギャップ領域ｇにおける音速は、第１，第２のエッジ領域ｅ１，ｅ２における音速よりも高い。

【0059】

なお、第１，第２のダミー電極５ｅ，５ｆが設けられている領域をダミー領域ｄ１，ｄ２とする。より具体的には、弾性波伝搬方向に見たときに、第１，第２のダミー電極指５ｅ，５ｆと重なっている領域がダミー領域ｄ１，ｄ２である。このダミー領域ｄ１，ｄ２における圧電膜４の厚みをＨｄとする。弾性波装置７１では、Ｈｄ＜Ｈｇ＝Ｈｂとされている。このように、Ｈｄ＜Ｈｂとすることにより、横モードのリップルによる影響をより効果的に抑制することができる。もっとも、Ｈｄ＜Ｈｂとする必要はない。

【0060】

弾性波装置７１において、支持基板２及び中間層３は弾性波装置１と同様に構成されている。

【0061】

弾性波装置７１のように、本発明においては、ＩＤＴ電極５は第１，第２のダミー電極５ｅ，５ｆを有していてもよい。

【0062】

図１２は、本発明の第８の実施形態に係る弾性波装置の側面断面図である。弾性波装置８１では、圧電膜４の厚みが異なる部分が以下のように設計されていることを除いては、弾性波装置７１と同様である。

【0063】

Ｈｅ＜Ｈｔ＝Ｈｄ＜Ｈｇ＜Ｈｂ

【0064】

本実施形態においても、Ｈｅ＜Ｈｔであり、ギャップ領域ｇでは電極材料は付与されていないため、交差領域Ｃ及びギャップ領域ｇにおける音速に比べて、第１，第２のエッジ領域ｅ１，ｅ２の音速を低めることができる。したがって、横モードによるリップルを効果的に抑圧することができる。さらに、Ｈｄ＜Ｈｂであるため、それによっても、横モードによるリップルを効果的に抑圧することができる。

【0065】

図１３は、本発明の第９の実施形態に係る弾性波装置の側面断面図である。弾性波装置９１では、支持基板２上に上面が平坦な中間層３が積層されている。そして、圧電膜４の底面に凹部４ｇが設けられている。凹部４ｇは中央領域ｔの下方に位置している。すなわち、Ｈｔ＜Ｈｅ＝Ｈｇ＝Ｈｂとされている。このように、凹部４ｇを設けることにより、Ｈｔ＜Ｈｅとされている。圧電膜４の厚みが相対的に薄い部分と、中間層３との間に空隙が設けられている。弾性波装置９１は、その他の構造は、図８に示した弾性波装置５１と同様とされている。ここでも、Ｈｅ＞Ｈｔとされているため、弾性波装置５１と同様に、第１，第２のエッジ領域ｅ１，ｅ２における音速を低めることができる。

【0066】

なお、製造に際しては、凹部４ｇを形成した後に、圧電膜４の下面に支持基板２及び中間層３の積層体を積層すればよい。

【0067】

図１４は、本発明の第１０の実施形態に係る弾性波装置の側面断面図である。弾性波装置１０１は、凹部４ｇ内に、すなわち空隙内に、圧電膜４とは異なる材料からなる、異種材料層１０２が充填されている。その他の構成は弾性波装置９１と同様である。凹部４ｇ内に異種材料層１０２を充填した後に中間層３としての酸化ケイ素膜を製膜し、支持基板２と貼り合わせてもよい。

【0068】

異種材料層１０２の材料は、圧電性を有しない材料であることが好ましい。それによって、弾性波装置９１の場合と同様にして、第１，第２のエッジ領域ｅ１，ｅ２の音速を、中央領域ｔの音速よりも低めることが容易となる。

【0069】

上記異種材料層１０２を構成する材料としては、圧電膜４と異なる材料であれば特に限定されないが、圧電性を有しない材料が好ましく、このような材料としては、酸化ケイ素、酸窒化ケイ素、アルミナ等の絶縁性材料や、シリコン等の半導体材料を挙げることができる。

【0070】

弾性波装置９１，１０１においても、第１の実施形態と同様に電気機械結合係数の劣化やＱ特性の劣化が生じ難い。

【符号の説明】

【0071】

１，２１，３１，４１，５１，６１，７１，８１，９１，１０１…弾性波装置
２…支持基板
３…中間層
４…圧電膜
４ａ，４ｂ，４ｇ…凹部
４ｃ，４ｄ，４ｅ…突出部
５…ＩＤＴ電極
５ａ，５ｂ…第１，第２の電極指
５ｃ，５ｄ…第１，第２のバスバー
５ｅ，５ｆ…第１，第２のダミー電極
６，７…反射器
２２…低音速膜
２３，３２，４２…閉じ込め層
３２ａ，３２ｃ…低音響インピーダンス層
３２ｂ，３２ｄ…高音響インピーダンス層
４２ａ…キャビティ
１０２…異種材料層

【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】