特許 7582315 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】2024-11-05

(45)【発行日】2024-11-13

(54)【発明の名称】弾性波装置

(51)【国際特許分類】

   H03H 9/25 20060101AFI20241106BHJP

【ＦＩ】

H03H9/25 C

【請求項の数】 21

(21)【出願番号】P 2022546332

(86)(22)【出願日】2021-08-31

(86)【国際出願番号】 JP2021031896

(87)【国際公開番号】W WO2022050260

(87)【国際公開日】2022-03-10

【審査請求日】2023-02-02

(31)【優先権主張番号】P 2020148279

(32)【優先日】2020-09-03

(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】大門 克也

【審査官】石田 昌敏

(56)【参考文献】

【文献】特開２００８－０４８３７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－０２６６８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－２２０７９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１２－５３０３８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－２１４９５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－０９０８８９（ＪＰ，Ａ）

(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、
前記支持基板上に設けられた圧電膜と、
前記圧電膜上に設けられたＩＤＴ電極と、
を備え、
前記圧電膜の膜厚が、前記ＩＤＴ電極の電極指の周期で定まる弾性波の波長をλとしたときに、１λ以下とされており、
前記圧電膜が、前記圧電膜の厚み方向において、第１の領域と、第２の領域とを有し、
前記第１の領域における密度を第１の密度、前記第２の領域における密度を第２の密度とした場合、前記第１の密度と前記第２の密度とが異なっており、
前記圧電膜が、タンタル酸リチウムからなる、弾性波装置。

【請求項2】

支持基板と、
前記支持基板上に設けられた圧電膜と、
前記圧電膜上に設けられたＩＤＴ電極と、
を備え、
前記圧電膜の膜厚が、前記ＩＤＴ電極の電極指の周期で定まる弾性波の波長をλとしたときに、１λ以下とされており、
前記圧電膜が、前記圧電膜の厚み方向において、第１の領域と、第２の領域とを有し、
前記第１の領域における密度を第１の密度、前記第２の領域における密度を第２の密度とした場合、前記第１の密度と前記第２の密度とが異なっており、
前記第１の密度及び前記第２の密度の一方が、７．４５４×１０^３（ｋｇ／ｍ^３）よりも高い、弾性波装置。

【請求項3】

支持基板と、
前記支持基板上に設けられた圧電膜と、
前記圧電膜上に設けられたＩＤＴ電極と、
を備え、
前記圧電膜の膜厚が、前記ＩＤＴ電極の電極指の周期で定まる弾性波の波長をλとしたときに、１λ以下とされており、
前記圧電膜が、前記圧電膜の厚み方向において、第１の領域と、第２の領域とを有し、
前記第１の領域における密度を第１の密度、前記第２の領域における密度を第２の密度とした場合、前記第１の密度と前記第２の密度とが異なっており、
前記圧電膜が、ニオブ酸リチウムからなる、弾性波装置。

【請求項4】

支持基板と、
前記支持基板上に設けられた圧電膜と、
前記圧電膜上に設けられたＩＤＴ電極と、
を備え、
前記圧電膜の膜厚が、前記ＩＤＴ電極の電極指の周期で定まる弾性波の波長をλとしたときに、１λ以下とされており、
前記圧電膜が、第１の圧電膜と、前記第１の圧電膜と直接または間接に積層された第２の圧電膜と、
を有し、
前記第１の圧電膜と前記第２の圧電膜とが、同じ系の圧電材料からなり、
前記第１の圧電膜の密度を第１の密度、前記第２の圧電膜の密度を第２の密度とした場合、前記第１の密度と前記第２の密度とが異なっており、
前記第１または前記第２の圧電膜が、相対的に密度が高い高密度領域と、相対的に密度が低い低密度領域とを有し、前記高密度領域と前記低密度領域とが前記第１または前記第２の圧電膜の厚み方向に沿って位置している、弾性波装置。

【請求項5】

支持基板と、
前記支持基板上に設けられた圧電膜と、
前記圧電膜上に設けられたＩＤＴ電極と、
を備え、
前記圧電膜の膜厚が、前記ＩＤＴ電極の電極指の周期で定まる弾性波の波長をλとしたときに、１λ以下とされており、
前記圧電膜が、第１の圧電膜と、前記第１の圧電膜と直接または間接に積層された第２の圧電膜と、
を有し、
前記第１の圧電膜と前記第２の圧電膜とが、同じ系の圧電材料からなり、
前記第１の圧電膜の密度を第１の密度、前記第２の圧電膜の密度を第２の密度とした場合、前記第１の密度と前記第２の密度とが異なっており、
前記圧電膜が、タンタル酸リチウムからなる、弾性波装置。

【請求項6】

支持基板と、
前記支持基板上に設けられた圧電膜と、
前記圧電膜上に設けられたＩＤＴ電極と、
を備え、
前記圧電膜の膜厚が、前記ＩＤＴ電極の電極指の周期で定まる弾性波の波長をλとしたときに、１λ以下とされており、
前記圧電膜が、第１の圧電膜と、前記第１の圧電膜と直接または間接に積層された第２の圧電膜と、
を有し、
前記第１の圧電膜と前記第２の圧電膜とが、同じ系の圧電材料からなり、
前記第１の圧電膜の密度を第１の密度、前記第２の圧電膜の密度を第２の密度とした場合、前記第１の密度と前記第２の密度とが異なっており、
前記第１の密度及び前記第２の密度の一方が、７．４５４×１０^３（ｋｇ／ｍ^３）よりも高い、弾性波装置。

【請求項7】

支持基板と、
前記支持基板上に設けられた圧電膜と、
前記圧電膜上に設けられたＩＤＴ電極と、
を備え、
前記圧電膜の膜厚が、前記ＩＤＴ電極の電極指の周期で定まる弾性波の波長をλとしたときに、１λ以下とされており、
前記圧電膜が、第１の圧電膜と、前記第１の圧電膜と直接または間接に積層された第２の圧電膜と、
を有し、
前記第１の圧電膜と前記第２の圧電膜とが、同じ系の圧電材料からなり、
前記第１の圧電膜の密度を第１の密度、前記第２の圧電膜の密度を第２の密度とした場合、前記第１の密度と前記第２の密度とが異なっており、
前記圧電膜が、ニオブ酸リチウムからなる、弾性波装置。

【請求項8】

前記第２の領域が前記第１の領域よりも前記ＩＤＴ電極側に位置しており、
前記第１の密度が、前記第２の密度よりも低い、請求項１～３のいずれか１項に記載の弾性波装置。

【請求項9】

前記第２の圧電膜は、前記第１の圧電膜よりも前記ＩＤＴ電極側に位置しており、
前記第１の密度が、前記第２の密度よりも低い、請求項４～７のいずれか１項に記載の弾性波装置。

【請求項10】

前記第２の領域が前記第１の領域よりも前記ＩＤＴ電極側に位置しており、
前記第２の密度が、前記第１の密度よりも低い、請求項１～３のいずれか１項に記載の弾性波装置。

【請求項11】

前記第２の圧電膜は、前記第１の圧電膜よりも前記ＩＤＴ電極側に位置しており、
前記第２の密度が、前記第１の密度よりも低い、請求項４～７のいずれか１項に記載の弾性波装置。

【請求項12】

前記第２の圧電膜は、前記第１の圧電膜よりも前記ＩＤＴ電極側に位置しており、
前記第１の圧電膜の膜厚が、前記第２の圧電膜の膜厚よりも厚い、請求項４～７のいずれか１項に記載の弾性波装置。

【請求項13】

前記第１または前記第２の圧電膜が、相対的に密度が高い高密度領域と、相対的に密度が低い低密度領域とを有し、前記高密度領域と前記低密度領域とが前記第１または前記第２の圧電膜の厚み方向に沿って位置している、請求項５～７のいずれか１項に記載の弾性波装置。

【請求項14】

前記第２の圧電膜は、前記第１の圧電膜よりも前記ＩＤＴ電極側に位置しており、
前記第１の圧電膜の膜厚が、前記第２の圧電膜の膜厚よりも厚く、
前記第１または前記第２の圧電膜が、相対的に密度が高い高密度領域と、相対的に密度が低い低密度領域とを有し、前記高密度領域と前記低密度領域とが前記第１または前記第２の圧電膜の厚み方向に沿って位置している、請求項５～７のいずれか１項に記載の弾性波装置。

【請求項15】

前記圧電膜が、タンタル酸リチウムからなる、請求項２，４及び６のいずれか１項に記載の弾性波装置。

【請求項16】

前記第１の密度及び前記第２の密度の一方が、７．４５４×１０^３（ｋｇ／ｍ^３）よりも低い、請求項１，３～５及び７のいずれか１項に記載の弾性波装置。

【請求項17】

前記第１の密度及び前記第２の密度の一方が、７．４５４×１０^３（ｋｇ／ｍ^３）よりも高い、請求項１，３～５及び７のいずれか１項に記載の弾性波装置。

【請求項18】

前記圧電膜が、ニオブ酸リチウムからなる、請求項２，４及び６のいずれか１項に記載の弾性波装置。

【請求項19】

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材料層と、
前記高音速材料層と、前記圧電膜との間に積層されており、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材料層と、をさらに備える、請求項１～１８のいずれか１項に記載の弾性波装置。

【請求項20】

前記高音速材料が、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、窒化ケイ素及びＤＬＣからなる群から選択された少なくとも一種の材料であり、
前記低音速材料が酸化ケイ素である、請求項１９に記載の弾性波装置。

【請求項21】

前記支持基板と、前記高音速材料層とが、前記高音速材料からなる一体の高音速支持基板である、請求項１９または２０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、弾性波共振子や弾性波フィルタに用いられる、弾性波装置に関する。

【背景技術】

【0002】

下記の特許文献１には、ＬｉＴａＯ_３からなる圧電膜を有する弾性波装置が開示されている。この弾性波装置では、高音速支持基板上に、低音速膜及び圧電膜が積層されている。圧電膜上にＩＤＴ電極が設けられている。上記構造において、ＩＤＴ電極の電極周期で定まる波長をλとしたときに、圧電膜の膜厚が、０．０５λ～０．５λの範囲とされている。それによって、Ｑ値を高めることができるとされている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１５－７３３３１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に記載の弾性波装置のように、弾性表面波を利用しており、かつ圧電膜の膜厚が比較的薄い場合、帯域外にスプリアスが生じることがあった。この弾性波装置を帯域通過型の弾性波フィルタに用いた場合、フィルタ特性が劣化することがあった。

【0005】

本発明の目的は、帯域外スプリアスを抑制し得る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】

本願の第１の発明は、支持基板と、前記支持基板上に設けられた圧電膜と、前記圧電膜上に設けられたＩＤＴ電極と、を備え、前記圧電膜の膜厚が、前記ＩＤＴ電極の電極指の周期で定まる弾性波の波長をλとしたときに、１λ以下とされており、前記圧電膜が、前記圧電膜の厚み方向において、第１の領域と、第２の領域とを有し、前記第１の領域における密度を第１の密度、前記第２の領域における密度を第２の密度とした場合、前記第１の密度と前記第２の密度とが異なっている、弾性波装置である。

【0007】

本願の第２の発明は、支持基板と、前記支持基板上に設けられた圧電膜と、前記圧電膜上に設けられたＩＤＴ電極と、を備え、前記圧電膜の膜厚が、前記ＩＤＴ電極の電極指の周期で定まる弾性波の波長をλとしたときに、１λ以下とされており、前記圧電膜が、第１の圧電膜と、前記第１の圧電膜と直接または間接に積層された第２の圧電膜と、を有し、前記第１の圧電膜と前記第２の圧電膜とが、同じ系の圧電材料からなり、前記第１の圧電膜の密度を第１の密度、前記第２の圧電膜の密度を第２の密度とした場合、前記第１の密度と前記第２の密度とが異なっている、弾性波装置である。

【発明の効果】

【0008】

第１，第２の発明（以下、本発明と総称する）によれば、帯域外スプリアスを抑制し得る弾性波装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１（ａ）及び図１（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係る弾性波装置の正面断面図及び電極構造を示す模式的平面図である。

【図2】図２は、第１の実施形態に係る弾性波装置における、ＩＤＴ電極の電極指ピッチＰと、波長λを説明するための平面図である。

【図3】図３は、第１の実施形態に係る弾性波装置の圧電膜の構造を説明するための正面断面図である。

【図4】図４は、実施例１及び比較例１の位相－周波数特性を示す図である。

【図5】図５は、実施例２及び比較例１の位相－周波数特性を示す図である。

【図6】図６は、実施例３及び比較例１の位相－周波数特性を示す図である。

【図7】図７は、図６の楕円Ａで示された部分を拡大して示す位相－周波数特性を示す図である。

【図8】図８は、実施例４及び比較例１の位相－周波数特性を示す図である。

【図9】図９は、図８の楕円Ｂで示された部分を拡大して示す位相－周波数特性を示す図である。

【図10】図１０は、第１の領域の厚みと、高次モードの位相との関係を示す図である。

【図11】図１１は、第２の実施形態に係る弾性波装置における圧電膜の正面断面図である。

【図12】図１２は、第３の実施形態に係る弾性波装置における圧電膜の正面断面図である。

【図13】図１３は、本発明の弾性波装置の変形例を説明するための正面断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

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。

【0011】

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。

【0012】

図１（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る弾性波装置の正面断面図であり、図１（ｂ）はその電極構造を示す模式的平面図である。

【0013】

弾性波装置１は、支持基板２を有する。支持基板２上に、高音速材料層３、低音速材料層４及び圧電膜５がこの順序で積層されている。すなわち、支持基板２上に間接的に圧電膜５が設けられている。圧電膜５上に、ＩＤＴ電極６及び反射器７，８が設けられている。なお、圧電膜５、ＩＤＴ電極６及び反射器７，８を覆うように、酸化ケイ素などからなる保護膜が設けられてもよい。

【0014】

図１（ｂ）に示すように、反射器７，８が、ＩＤＴ電極６の弾性波伝搬方向両側に設けられている。それによって、１ポート型の弾性波共振子である弾性表面波装置が構成されている。ＩＤＴ電極６では、複数本の第１の電極指６ａと、複数本の第２の電極指６ｂとが間挿し合っている。図２に示すように、第１の電極指６ａと第２の電極指６ｂとの中心間距離が、電極指ピッチＰである。そして、この第１，第２の電極指６ａ，６ｂの配置周期により定まる弾性波の波長λは、λ＝２Ｐとなる。

【0015】

支持基板２は、シリコンやアルミナ、水晶などの適宜の絶縁性材料あるいは半導体材料からなる。

【0016】

高音速材料層３は、伝搬するバルク波の音速が、圧電膜５を伝搬する弾性波の音速よりも高い高音速材料からなる。高音速材料としては、特に限定されないが、シリコン、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、窒化ケイ素、炭化ケイ素、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材料が挙げられる。また、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、窒化ケイ素及びＤＬＣからなる群から選択された少なくとも一種が好適に用いられる。

【0017】

低音速材料層４は、伝搬するバルク波の音速が、圧電膜５を伝搬するバルク波の音速よりも低い低音速材料からなる。低音速材料としては、特に限定されないが、酸化ケイ素、酸窒化ケイ素、酸化タンタルもしくはガラス、または酸化ケイ素にフッ素、炭素もしくはホウ素を加えた化合物などが挙げられる。また、上記低音速材料は、上記各材料を主成分とするものであってもよい。

【0018】

本実施形態では、高音速材料層３は窒化ケイ素からなり、低音速材料層４は酸化ケイ素からなる。

【0019】

圧電膜５は、ＬｉＴａＯ_３からなる。もっとも、圧電膜５は、タンタル酸リチウム以外の圧電材料、例えばニオブ酸リチウムからなるものであってもよい。

【0020】

ＩＤＴ電極６及び反射器７，８は適宜の金属もしくは合金からなる。ＩＤＴ電極６及び反射器７，８は、複数の金属膜の積層体により構成されていてもよい。

【0021】

弾性波装置１の特徴は、図１（ａ）及び図３に示すように、圧電膜５が、厚み方向において、第１の領域５ａと、第２の領域５ｂとを有することにある。第２の領域５ｂがＩＤＴ電極６側に位置している。

【0022】

第１の領域５ａと第２の領域５ｂとは、密度が異なる。すなわち、第１の領域５ａの密度を第１の密度、第２の領域５ｂの密度を第２の密度とした場合、第１の密度と第２の密度とが異なっている。密度が異なる第１の領域５ａ及び第２の領域５ｂは、例えば、圧電膜５に水素イオンなどをイオン注入することにより、イオン注入された領域の密度を調整することにより形成することができる。あるいは、第１の領域５ａを成膜した後に、第２の領域５ｂを成膜してもよい。この成膜条件を異ならせることにより、第１の密度と第２の密度とを異ならせることができる。本実施形態では、第１の密度が第２の密度よりも高くされている。

【0023】

なお、圧電膜５の第１，第２の領域５ａ，５ｂの密度は、Ｘ線を利用して得られる格子間マップから、格子間の距離の変化により得る方法や、圧電膜５の断面の写真から、色が薄いすなわち密度が低い部分の割合を求め、単結晶の写真と対比することにより求めることができる。

【0024】

弾性波装置１では、上記密度の異なる第１，第２の領域５ａ，５ｂを有するため、帯域外スプリアスを低減することができる。これは、相対的に密度が低い第２の領域５ｂによって、高次モードが漏洩モードとなり、帯域外スプリアスを低減することによると考えられる。なお、相対的に密度が高い第１の領域５ａの存在により、共振周波数の２．２倍付近に生じるスプリアスが分割される。そのため、スプリアスの個々の強度を弱めることができ、それによっても、帯域外スプリアスを低減することができる。

【0025】

また、第１の領域５ａ及び第２の領域５ｂの一方が、例えば、圧電単結晶の理論密度であることが好ましい。例えば、ＬｉＴａＯ_３単結晶の場合、理論密度は７．４５４×１０^３（ｋｇ／ｍ^３）である。この場合、ＩＤＴ電極６が設けられる第２の領域５ｂが、この理論密度であることが望ましい。その場合には、良好な圧電特性が得られる。

【0026】

もっとも、第１の領域５ａの密度及び第２の領域５ｂの密度は、いずれもが、理論密度よりも高くてもよく、低くてもよい。

【0027】

上記弾性波装置１の効果を、以下の実施例１～４を説明することにより明らかにする。

【0028】

実施例１を以下の設計パラメータにより構成した。

【0029】

支持基板２：（１１１）面のシリコン基板、ψ＝４６°
高音速材料層３：ＳｉＮ膜、膜厚は３００ｎｍ
低音速材料層４：ＳｉＯ_２膜、膜厚は３００ｎｍ
圧電膜５：５５°ＹカットのＬｉＴａＯ_３。第１の領域５ａの膜厚＝２００ｎｍ、第２の領域５ｂの膜厚＝２００ｎｍ
第１の領域５ａの密度＝７．４５４×１０^３（ｋｇ／ｍ^３）、なお、この値は、ＬｉＴａＯ_３の理論密度に等しい。
第２の領域５ｂの密度＝第１の領域５ａの密度の０．８倍とした。従って、第１の密度＞第２の密度である。
ＩＤＴ電極６及び反射器７，８：圧電膜５側から厚み１２ｎｍのＴｉ膜、１００ｎｍ膜のＡｌＣｕ膜及び厚み４ｎｍのＴｉ膜の積層体。
保護膜として、厚み３５ｎｍの酸化ケイ素膜を、ＩＤＴ電極６及び反射器７，８を覆うように設けた。
ＩＤＴ電極６の電極指ピッチＰで定まる波長λ＝２μｍ、デューティは０．５とした。

【0030】

比較のために、厚み４００ｎｍの密度７．４５４×１０^３（ｋｇ／ｍ^３）のＬｉＴａＯ_３膜を用いたことを除いては、実施例１と同様にして比較例１の弾性波装置を構成した。

【0031】

図４は、上記実施例１及び比較例１の弾性波装置の位相－周波数特性を示す。実線が実施例１の結果を示し、破線が比較例１の結果を示す。

【0032】

上記実施例１及び比較例１の弾性波装置では、共振周波数と反共振周波数との間の帯域が２０００ＭＨｚ付近に存在する。そして、比較例１では、高次モードに起因すると思われる帯域外スプリアスが、４６００ＭＨｚ付近において大きく現れている。一方、実施例１では、この大きなスプリアスが抑圧されていることがわかる。これは、圧電膜５が、上記密度の異なる第１，第２の領域５ａ，５ｂを有することにより、高次モードが漏洩モードとして逃がされたためと考えられる。

【0033】

（実施例２）
実施例２として、以下の設計パラメータの弾性波装置を構成した。

【0034】

支持基板２：（１１１）面のシリコン基板、ψ＝４６°
高音速材料層３：ＳｉＮ膜、膜厚は３００ｎｍ
低音速材料層４：ＳｉＯ_２膜、膜厚は３００ｎｍ
圧電膜５：５５°ＹカットのＬｉＴａＯ_３。第１の領域５ａの膜厚＝２００ｎｍ、第２の領域５ｂの膜厚＝２００ｎｍ
第１の領域５ａの密度＝第２の領域５ｂの密度の０．８倍とした。
第２の領域５ｂの密度＝７．４５４×１０^３（ｋｇ／ｍ^３）
ＩＤＴ電極６及び反射器７，８：圧電膜５側から厚み１２ｎｍのＴｉ膜、１００ｎｍ膜のＡｌＣｕ膜及び厚み４ｎｍのＴｉ膜の積層体。
保護膜として、厚み３５ｎｍの酸化ケイ素膜を、ＩＤＴ電極６及び反射器７，８を覆うように設けた。
ＩＤＴ電極６の電極指ピッチＰで定まる波長λ＝２μｍ、デューティは０．５とした。

【0035】

実施例２では、第２の領域５ｂの密度を７．４５４×１０^３（ｋｇ／ｍ^３）とし、第１の領域５ａの密度を、第２の領域５ｂの密度の０．８倍とした。従って、第１の密度＜第２の密度である。その他の構成は、実施例２は実施例１と同様とした。

【0036】

図５は、実施例２及び比較例１の位相－周波数特性を示す。破線が比較例１の結果を、実線が実施例２の結果を示す。

【0037】

図５から明らかなように、実施例２においても、４６００ＭＨｚ付近における高次モードによると考えられるスプリアスを効果的に抑圧することが可能とされている。

【0038】

（実施例３）
圧電膜５において、第２の領域５ｂの第２の密度を第１の領域５ａの第１の密度の１．１倍とした。その他の構成は実施例１と同様として実施例３の弾性波装置を構成した。従って、実施例３では、第１の密度＜第２の密度となる。

【0039】

図６は、実施例３及び比較例１の位相－周波数特性を示す図である。また、図７は、図６の楕円Ａで示す部分を拡大して示す位相－周波数特性図である。破線が比較例１の結果を、実線が実施例３の結果を示す。

【0040】

図６及び図７から明らかなように、４５００ＭＨｚ～４６００ＭＨｚ付近において、比較例１では大きなスプリアスが現れているのに対し、実施例３では２つのスプリアスに分割されているため、最も大きなスプリアスの強度が比較例１に比べて小さくなっていることがわかる。従って、実施例３においても、比較例１に比べて帯域外スプリアスを抑制し得ることがわかる。

【0041】

（実施例４）
第２の領域５ｂの密度を７．４５４×１０^３（ｋｇ／ｍ^３）とし、第１の領域５ａの密度を、第２の領域５ｂの密度の１．１倍とした。すなわち、第１の密度＞第２の密度である。

【0042】

その他の構造は、実施例１と同様として、実施例４の弾性波装置を構成した。

【0043】

図８は、実施例４及び比較例１の位相－周波数特性を示し、図９は、図８の楕円Ｂで示す部分を拡大して示す位相－周波数特性図である。

【0044】

図８及び図９から明らかなように、実施例４においても、４４００ＭＨｚ～４６００ＭＨｚ付近に現れる高次モードによるとみられるスプリアスが、２つに分割し、その強度が小さくなっている。従って、比較例１に比べ、高次モードによる帯域外スプリアスを効果的に抑制し得ることがわかる。

【0045】

上記実施例１～実施例４の結果から明らかなように、弾性波装置１では、圧電膜５が、密度が異なる第１の領域５ａと、第２の領域５ｂとを有することにより、高次モードによるとみられる帯域外スプリアスを抑制することができる。

【0046】

（実施例５）
実施例５においては、第１の領域５ａの密度である第１の密度を７．４５４×１０^３（ｋｇ／ｍ^３）とし、第２の領域５ｂの密度である第２の密度を、第１の密度の０．８倍とした。そして、第１の領域５ａと第２の領域５ｂの合計厚みを０．２λ＝０．４μｍとし、第１の領域５ａの厚みを０．０５μｍ～０．３５μｍの範囲で、０．０５μｍ刻みで変化させた。その他の構成は、実施例１と同様にして、上記第１の領域５ａの厚みが異なる複数の弾性波装置を構成した。

【0047】

図１０は、上記実施例５において、第１の領域５ａの厚みと、得られた弾性波装置における高次モードの位相との関係を示す図である。

【0048】

図１０から明らかなように、第１の領域５ａの厚みが厚くなると、高次モードのスプリアスが小さくなっていくことがわかる。好ましくは第１の領域５ａの厚みが０．２μｍ以上すなわち、０．１λ以上であり、その場合、高次モードをより効果的に抑制することができる。

【0049】

図１１は、第２の実施形態に係る弾性波装置における圧電膜５を示す正面断面図である。第２の実施形態では、圧電膜５は、第１の圧電膜５Ａと第２の圧電膜５Ｂとを有する。このように、本発明においては、圧電膜５は、密度が異なる第１，第２の領域５ａ，５ｂを有するものに限らず、第１の圧電膜５Ａ及び第２の圧電膜５Ｂが積層されている構造を有していてもよい。この場合においても、第１の圧電膜５Ａの密度が第１の密度であり、第２の圧電膜５Ｂの密度が第２の密度である。そして、第２の圧電膜５Ｂは、ＩＤＴ電極側に位置する。

【0050】

なお、第１の圧電膜５Ａ及び第２の圧電膜５Ｂにおいては、両者は同じ系の圧電材料からなる。ここで、同じ系の圧電材料とは、例えば圧電単結晶と、該圧電単結晶に不純物を添加もしくはドープした材料などの組み合わせが考えられる。より具体的に一例を挙げると、タンタル酸リチウムに不純物をドープした材料により第１の圧電膜５Ａを構成し、第２の圧電膜５Ｂとしてタンタル酸リチウムを用いた例が挙げられる。

【0051】

図１２は、第３の実施形態に係る弾性波装置における圧電膜５を説明するための正面断面図である。第３の実施形態では、圧電膜５は、第１の圧電膜５Ａと、第２の圧電膜５Ｂとを有する。そして、第１の圧電膜５Ａは、第１の部分５Ａ１と、第１の部分５Ａ１上に積層された第２の部分５Ａ２とを有する。第１の部分５Ａ１が、相対的に密度が低い低密度領域であり、第２の部分５Ａ２が相対的に第１の部分５Ａ１よりも密度が高い高密度領域である。すなわち、高密度領域である第２の部分５Ａ２と、低密度領域である第１の部分５Ａ１とが第１の圧電膜５Ａの厚み方向に沿って配置されている。このように、第１の圧電膜５Ａが、密度が異なる複数の領域を有するものであってもよい。このような構造は、例えば、第１の部分５Ａ１を成膜した後に、一方面からイオン注入することにより第２の部分５Ａ２を設けることにより得ることができる。もっとも、このような密度が異なる第１，第２の部分５Ａ１，５Ａ２の形成方法は特に限定されない。

【0052】

さらに、図１２では、第１の圧電膜５Ａが、密度が異なる部分５Ａ１，５Ａ２を有していたが、第２の圧電膜５Ｂ側を密度が異なる複数の部分を有するように設けてもよい。さらに、第１の圧電膜５Ａ及び第２の圧電膜５Ｂの双方に、密度が異なる複数の部分を設けてもよい。さらに、密度が異なる部分の数は３以上であってもよい。

【0053】

また、圧電膜５は、第１の圧電膜と第２の圧電膜との積層体に限らず、第１の圧電膜と第２の圧電膜以外に、第３の圧電膜が積層されている構造を有していてもよい。

【0054】

図１では、支持基板２と圧電膜５との間に、高音速材料層３及び低音速材料層４が積層されていたが、図１３に示す変形例のように、高音速支持基板２Ａと圧電膜５との間に低音速材料層４が積層されている構造であってもよい。高音速支持基板２Ａは、前述した高音速材料からなる。すなわち、図１に示す支持基板２と、高音速材料層３を高音速材料により一体化してもよい。

【符号の説明】

【0055】

１…弾性波装置
２…支持基板
２Ａ…高音速支持基板
３…高音速材料層
４…低音速材料層
５…圧電膜
５ａ，５ｂ…第１，第２の領域
５Ａ，５Ｂ…第１，第２の圧電膜
５Ａ１，５Ａ２…第１，第２の部分
６…ＩＤＴ電極
６ａ，６ｂ…第１，第２の電極指
７，８…反射器

【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】