(57)【要約】  キャビティの形成を必要とせず、製造工程の簡略化を図ることができ、しかも機械的強度に優れ、取り扱いが容易で、温度特性が改善された、板波を利用した弾性波装置を提供する。  支持基板２上に音響反射層３、圧電体層４及びＩＤＴ電極５が積層されており、圧電体層４の厚みがＩＤＴ電極５の電極指の周期よりも小さく、板波が伝搬する弾性波装置であって、音響反射層３が低音響インピーダンス層３ｂ，３ｄ，３ｆ，３ｈと高音響インピーダンス層３ａ，３ｃ，３ｅ，３ｇとを有し、低音響インピーダンス層が、ＳｉＯ２からなり、前記高音響インピーダンス層が、Ｗ、ＬｉＴａＯ３、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、ＬｉＮｂＯ３、ＳｉＮ、及びＺｎＯからなる群から選択された少なくとも一種の材料からなる、弾性波装置１。
2012086441.tif 000002
【特許請求の範囲】
【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、
前記圧電体層の上面または下面に形成されたＩＤＴ電極とを備え、
前記圧電体層の厚みが、前記ＩＤＴ電極の電極指の周期よりも小さく、板波が伝搬する弾性波装置であって、
前記音響反射層が、低音響インピーダンス層と、該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、
前記低音響インピーダンス層がＳｉＯ２からなり、前記高音響インピーダンス層が、Ｗ、ＬｉＴａＯ３、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、ＬｉＮｂＯ３、ＳｉＮ及びＺｎＯからなる群から選択された少なくとも一種の材料からなる、弾性波装置。
【請求項２】
前記高インピーダンス層が、ＬｉＴａＯ３、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、ＬｉＮｂＯ３、ＳｉＮ及びＺｎＯからなる群から選択された少なくとも一種の材料からなる、請求項１に記載の弾性波装置。
【請求項３】
前記圧電体層が、ＬｉＴａＯ３、ＬｉＮｂＯ３、ＺｎＯ、ＡｌＮ及び水晶からなる群から選択された少なくとも一種の材料からなる、請求項１または２に記載の弾性波装置。
【請求項４】
前記圧電体層が、ＬｉＮｂＯ３またはＬｉＴａＯ３からなり、該ＬｉＮｂＯ３またはＬｉＴａＯ３のオイラー角が、Ａ１モード、Ｓ０モード、ＳＨ０モードを利用する場合、表１に示す範囲内とされている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の弾性波装置。
【表１】
2012086441.tif 000010
【請求項５】
支持基板上に音響反射層を形成する工程と、
前記音響反射層上に圧電体層を積層する工程と、前記圧電体層上にＩＤＴ電極を形成する工程とを備える、請求項１〜４のいずれか一項に記載の弾性波装置の製造方法。
【請求項６】
前記音響反射層上に前記圧電体層を形成する工程が、前記音響反射層上に、圧電体層を接合し、次に、該圧電体層を薄くして前記圧電体層を形成することにより行う、請求項５に記載の弾性波装置の製造方法。
【請求項７】
前記圧電体層を前記音響反射層上に積層する工程が、前記音響反射層上に前記圧電体層を成膜することにより行われる、請求項５に記載の弾性波装置の製造方法。
【請求項８】
前記圧電体層よりも厚い圧電体上に、前記音響反射層を形成する工程と、前記音響反射層の前記圧電体が積層されている側と反対側の面に前記支持基板を接合する工程と、
前記圧電体を薄くし、前記圧電体層を形成する工程と、前記圧電体層上にＩＤＴ電極を形成する工程とを備える、請求項１〜４のいずれか一項に記載の弾性波装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、共振子や帯域フィルタなどに用いられる弾性波装置に関し、より詳細には、板波を用いた弾性波装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レイリー波やＳＨ波などの様々な弾性波を用いた弾性波装置が提案されている。下記の特許文献１には、板波を利用した弾性波装置が開示されている。【０００３】
特許文献１に開示されている弾性波装置は、シリコン基板と、シリコン基板上に積層された音響反射器と、当該音響反射器上に形成された圧電膜とを備える。圧電膜上には、ＩＤＴ電極を備える。また、音響反射器は、高い弾性波インピーダンス膜と低い弾性波インピーダンス膜とを交互に積み重ねた鏡からなる。ここでは、高い弾性波インピーダンス膜と低い弾性波インピーダンス膜として、タングステン膜とアルミニウム膜を交互に積み重ねた音響反射器が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００８−５３０８７４公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示の弾性波装置では、音響反射器がタングステン膜とアルミニウム膜、すなわち金属膜からなる。この場合、金属の温度特性が悪いため、弾性波装置の周波数温度特性が劣化する、という問題がある。【０００６】
本発明の目的は、良好な特性が得られ、かつ温度特性が改善された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】
【０００７】
本発明にかかる弾性波装置は、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、前記圧電体層の上面または下面に形成されたＩＤＴ電極とを備える。圧電体層の厚みは、ＩＤＴ電極の電極指の周期よりも小さい。従って、ＩＤＴ電極により板波が励振され、該板波が伝搬する。前記音響反射層が、低音響インピーダンス層と、該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する。さらに、前記低音響インピーダンス層がＳｉＯ２からなり、前記高音響インピーダンス層が、Ｗ、ＬｉＴａＯ３、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、ＬｉＮｂＯ３、ＳｉＮ及びＺｎＯからなる群から選択された少なくとも一種の材料からなる。【０００８】
本発明にかかる弾性波装置のある特定の局面では、前記高インピーダンス層が、ＬｉＴａＯ３、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、ＬｉＮｂＯ３、ＳｉＮ及びＺｎＯからなる群から選択された少なくとも一種の材料からなる。【０００９】
本発明にかかる弾性波装置の他の特定の局面では、前記圧電体層が、ＬｉＴａＯ３、ＬｉＮｂＯ３、ＺｎＯ、ＡｌＮ及び水晶からなる群から選択された少なくとも一種の材料からなる。【００１０】
本発明にかかる弾性波装置のさらに他の特定の局面では、前記圧電体層が、ＬｉＮｂＯ３またはＬｉＴａＯ３からなり、該ＬｉＮｂＯ３またはＬｉＴａＯ３のオイラー角が、板波の内、Ａ１モード、Ｓ０モードまたはＳＨ０モードを利用する場合、下記の表１に示す範囲内とされている。【００１１】
【表１】
2012086441.tif 000003
【００１２】
本発明にかかる弾性波装置の製造方法は、本発明に従って構成された弾性波装置の製造方法であり、支持基板上に音響反射層を形成する工程と、前記音響反射層上に圧電体層を設ける工程と、前記圧電体層上にＩＤＴ電極を形成する工程とを備える。【００１３】
本発明にかかる弾性波装置の製造方法のある特定の局面では、前記音響反射層上に前記圧電体層を設ける工程が、前記音響反射層上に、圧電体を接合し、次に、該圧電体を薄くして前記圧電体層を形成することにより行う。【００１４】
本発明にかかる弾性波装置の製造方法の他の特定の局面では、前記圧電体層を前記音響反射層上に設ける工程が、前記音響反射層上に前記圧電体層を成膜することにより行われる。この場合には、蒸着、またはスパッタリングなどの薄膜形成方法により、厚みの薄い圧電体層を容易にかつ高精度に形成することができる。【００１５】
本発明にかかる弾性波装置の製造方法のさらに別の特定の局面では、前記圧電体層よりも厚い圧電体上に、前記音響反射層を形成する工程と、前記音響反射層の前記圧電体が積層されている側と反対側の面に前記支持基板を接合する工程と、前記圧電体を薄くし、前記圧電体層を形成する工程と、前記圧電体層上にＩＤＴ電極を形成する工程とを備える。この場合には、圧電体を薄くする工程において、圧電体が音響反射層及び支持基板により積層されて裏打ちされているため、圧電体を薄くする工程を容易にかつ安定に行い得る。
【発明の効果】
【００１６】
本発明にかかる弾性波装置では、ＩＤＴ電極の電極指の周期よりも小さい、薄い圧電体層が音響反射層上に設けられており、低音響インピーダンス層がＳｉＯ２からなり、前記高音響インピーダンス層が、Ｗ、ＬｉＴａＯ３、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、ＬｉＮｂＯ３、ＳｉＮ及びＺｎＯからなる群から選択された少なくとも一種の材料からなるため、低音響インピーダンス層と高音響インピーダンス層とのインピーダンス比が大きい。従って、板波を効果的に反射させることができる。よって、良好な共振特性やフィルタ特性などを得ることができる。さらに、圧電層に接する低音響インピーダンス層の材料として温度特性の良好なＳｉＯ２を用いているため、弾性波装置の温度特性を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１（ａ）は本発明の第１の実施形態にかか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。
【図２】図２は、本発明の一実施形態にかかる弾性波装置のインピーダンス特性及び位相特性を示す図である。
【図３】図３は、音響反射層を有しない比較例の弾性波装置のインピーダンス特性及び位相特性を示す図である。
【図４】図４は、比較のために用意した音響反射層を有せず、かつキャビティが設けられた弾性波装置のインピーダンス特性及び位相特性を示す図である。
【図５】図５は、本発明の第１の実施形態において、音響反射層を、ＳｉＯ２からなる低音響インピーダンス層と、Ｗからなる高音響インピーダンス層とを交互に積層し６層の積層構造とした場合の弾性波装置のインピーダンス特性及び位相特性を示す図である。
【図６】図６は、本発明の第１の実施形態において、音響反射層を、ＳｉＯ２からなる低音響インピーダンス層と、ＡｌＮからなる高音響インピーダンス層とを交互に積層し、１０層の積層構造とした場合の弾性波装置のインピーダンス特性及び位相特性を示す図である。
【図７】図７は、本発明の第１の実施形態において、音響反射層を、ＳｉＯ２からなる低音響インピーダンス層と、ＺｎＯからなる高音響インピーダンス層とを交互に積層し、１４層の積層構造とした場合の弾性波装置のインピーダンス特性及び位相特性を示す図である。
【図８】図８は、本発明の第１の実施形態において、音響反射層を、ＺｎＯからなる低音響インピーダンス層と、ＬｉＴａＯ３からなる高音響インピーダンス層とを交互に積層し、２０層の積層構造とした場合の弾性波装置のインピーダンス特性及び位相特性を示す図である。
【図９】図９は、本発明の第１の実施形態の弾性波装置において、Ａ１モードの板波について、ＬｉＴａＯ３からなる圧電体層におけるオイラー角（０°，θ，０°）のθと、比帯域幅及びインピーダンス比との関係を示す図である。
【図１０】図１０は、本発明の第１の実施形態の弾性波装置において、ＳＨ０モードの板波について、ＬｉＴａＯ３からなる圧電体層におけるオイラー角（０°，θ，０°）のθと、比帯域幅及びインピーダンス比との関係を示す図である。
【図１１】図１１は、本発明の第１の実施形態の弾性波装置において、Ｓ０モードの板波について、ＬｉＴａＯ３からなる圧電体層におけるオイラー角（９０°，９０°，ψ）のψと、比帯域幅及びインピーダンス比との関係を示す図である。
【図１２】図１２は、本発明の第１の実施形態の弾性波装置において、Ａ１モードの板波について、ＬｉＮｂＯ３からなる圧電体層におけるオイラー角（０°，θ，０°）のθと、比帯域幅及びインピーダンス比との関係を示す図である。
【図１３】図１３は、本発明の第１の実施形態の弾性波装置において、ＳＨ０モードの板波について、ＬｉＮｂＯ３からなる圧電体層におけるオイラー角（０°，θ，０°）のθと、比帯域幅及びインピーダンス比との関係を示す図である。
【図１４】図１４は、本発明の第１の実施形態の弾性波装置において、Ｓ０モードの板波について、ＬｉＮｂＯ３からなる圧電体層におけるオイラー角（９０°，９０°，ψ）のψと、比帯域幅及びインピーダンス比との関係を示す図である。
【図１５】図１５（ａ）〜（ｄ）は、Ｓ０モードラム波、Ｓ１モードラム波、Ａ０モードラム波、Ａ１モードラム波の伝搬状態を、図１５（ｅ）〜（ｆ）はＳＨ０モード及びＳＨ１モードの伝搬状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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。
【００１９】
図１（ａ）は、本発明の第１の実施形態にかかる弾性波装置の正面断面図であり、（ｂ）はその電極構造を示す模式的平面図である。
【００２０】
弾性波装置１は、板波を利用した弾性波装置である。弾性波装置１は、支持基板２を有する。支持基板２はＬｉＮｂＯ３からなる。支持基板２を構成する材料は特に限定されず、他の適宜のセラミックス、ＬｉＴａＯ３、水晶、Ｓｉ、ガラスなどを用いることができる。
【００２１】
支持基板２上には、音響反射層３が積層されている。音響反射層３は、本実施形態では、高音響インピーダンス層３ａ，３ｃ，３ｅ，３ｇと低音響インピーダンス層３ｂ，３ｄ，３ｆ，３ｈとを有する。高音響インピーダンス層３ａ，３ｃ，３ｅ，３ｇの音響インピーダンスは、低音響インピーダンス層３ｂ，３ｄ，３ｆ，３ｈの音響インピーダンスよりも高い。本実施形態では、高音響インピーダンス層３ａ，３ｃ，３ｅ，３ｇと、低音響インピーダンス層３ｂ，３ｄ，３ｆ，３ｈとが、積層方向において交互に配置されている。
【００２２】
本実施形態では、高音響インピーダンス層３ａ，３ｃ，３ｅ，３ｇがＡｌＮからなり、低音響インピーダンス層３ｂ，３ｄ，３ｆ，３ｈがＳｉＯ２からなる。
【００２３】
上記音響反射層３では、高音響インピーダンス層３ａ，３ｃ，３ｅ，３ｇと、低音響インピーダンス層３ｂ，３ｄ，３ｆ，３ｈとが交互に積層されているため、上方から伝搬してきた板波が、低音響インピーダンス層３ｂ，３ｄ，３ｆ，３ｈの下方表面である低音響インピーダンス層３ｂ，３ｄ，３ｆ，３ｈと、高音響インピーダンス層３ａ，３ｃ，３ｅ，３ｇとの界面で反射されることになる。
【００２４】
上記音響反射層３の上面には圧電体層４が積層されている。圧電体層４は、適宜の圧電材料からなるが、本実施形態では、ＬｉＮｂＯ３からなる。
【００２５】
好ましくは、圧電体層４は、ＬｉＴａＯ３、ＬｉＮｂＯ３、ＺｎＯ、ＡｌＮ及び水晶からなる群から選択された一種の材料を好適に用いることができる。このような圧電材料は弾性波装置などにおいて一般的に用いられ、容易に入手可能な圧電材料である。このような圧電材料を用いて、本発明に従って板波を効果的に励振することができる。なお、圧電体層４を構成する圧電材料については、必要な帯域幅及び充分な電気機械結合係数を有する適宜の圧電材料を選択すればよい。
【００２６】
圧電体層４上に、ＩＤＴ電極５及び反射器６，７が形成されている。従って、一ポート型弾性波共振子が構成されている。ＩＤＴ電極５及び反射器６，７は、Ａｌからなる。もっとも、電極材料は特に限定されず、Ａｌ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｇ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａなどの適宜の金属もしくは合金を用いることができる。また、これらの金属を積層した積層体を用いてもよい。
【００２７】
圧電体層４の厚みは、ＩＤＴ電極５の電極指の周期よりも小さくされている。例えば、５ＧＨｚに共振点を有する弾性波装置１を構成した場合、電極指の周期は３μｍ程度となる。従って、圧電体層４の厚みは３μｍよりも薄くされている。たとえば、本実施形態では、０．４μｍ程度と非常に薄い。
【００２８】
本実施形態の弾性波装置１では、圧電体層４の厚みが上記のように薄いため、ＩＤＴ電極５に交番電界を印可した場合、板波が効率よく励振され、かつ圧電体層４を伝搬する。しかも、音響反射層３が形成されているため、音響反射層３側に漏洩した板波が、音響反射層３により反射される。従って、板波が圧電体層４を高いエネルギー強度を持って伝搬することとなる。
【００２９】
なお、上記ＩＤＴ電極５上に、さらに温度補償膜、保護膜又は周波数調整膜などを形成してもよい。このような温度補償膜、保護膜又は周波数調整膜は、適宜の材料で形成することができ、例えばＳｉＯ２、ＳｉＮ、Ａｌ２Ｏ３などの絶縁膜が挙げられる。
【００３０】
また、第１の発明では、低音響インピーダンス層がＳｉＯ２からなり、高音響インピーダンス層が、Ｗ、ＬｉＴａＯ３、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、ＬｉＮｂＯ３、ＳｉＮ及びＺｎＯからなる群から選択された少なくとも一種の材料からなる。このような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組み合わせであるため、高音響インピーダンス層の音響インピーダンスの低音響インピーダンス層の音響インピーダンスに対する比、すなわち音響インピーダンス比を大きくすることができる。そのため、板波を効果的に反射することができ、良好な共振特性やフィルタ特性などを得ることができる。このような効果が得られることを以下の実験例に基づき詳説する。
【００３１】
上記実施形態の弾性波装置１を、下記の表２に示す仕様で作成した。
【００３２】
【表２】
2012086441.tif 000004
【００３３】
なお、高音響インピーダンス層及び低音響インピーダンス層の積層数は、図１（ａ）では合計８層とされていたが、本実験例では合計１０層とした。
【００３４】
上記実施形態の弾性波装置のインピーダンス特性及び位相特性を図２に示す。
【００３５】
比較のために、音響反射層を設けなかったことを除いては同様にして構成した弾性波装置を比較例１として用意した。この比較例１の弾性波装置のインピーダンス特性及び位相特性を図３に示す。
【００３６】
さらに、上記実施形態の実験例と同じ材料を用い、但し、音響反射層を設けず、支持基板に凹部を設けてキャビティを形成した弾性波装置を比較例２として用意した。この比較例２の弾性波装置のインピーダンス特性及び位相特性を図４に示す。
【００３７】
図２と図４とを比較すれば明らかなように、キャビティを有しないにも関わらず、上記実施形態によれば、板波としてのＡ１モードのラム波による良好な共振特性の得られることがわかる。また、図２と図３とを比較すれば明らかなように、音響反射層を設けなかった場合には、板波による応答がほとんど得られないことがわかる。従って、図２に示すように、本実施形態では、キャビティを設けずとも、音響反射層３が設けられているため、キャビティを有する比較例２と同様に、Ａ１モードのラム波による良好な共振特性を得られることがわかる。
【００３８】
なお、板波は、変位成分に応じてラム波（弾性波伝搬方向、および圧電体厚み方向の成分が主）とＳＨ波（ＳＨ成分が主）に分類される。更に、ラム波は対称モード（Ｓモード）と反対称モード（Ａモード）に分類される。圧電体厚みの半分のラインで折り返したとき、変位が重なるものを対称モード、変位が反対方向のものを反対称モードとしている。下付きの数値は厚み方向の節の数を示している。ここで、Ａ１モードラム波とは、１次反対称モードラム波である。図１５に、これらラム波のＳモードとＡモード、およびＳＨ波の伝搬モードの様子を示す。図１５の（ａ）〜（ｄ）においては矢印の向きが、（ｅ）、（ｆ）においては紙面厚み方向が、それぞれ弾性波の変位方向を示す。
【００３９】
ところで、音響反射層３において弾性波を効率的に反射させるには、高音響インピーダンス層３ａ，３ｃ，３ｅ，３ｇの音響インピーダンスと、低音響インピーダンス層３ｂ，３ｄ，３ｆ，３ｈ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大きい方が望ましい。下記の表３に、各種音響インピーダンス層構成材料の密度と、Ａ１モードラム波の音速と、音響インピーダンスとを示す。
【００４０】
【表３】
2012086441.tif 000005
【００４１】
表３から、各種材料の組み合わせによる音響インピーダンス比を求めると、下記の表４に示す通りとなる。
【００４２】
【表４】
2012086441.tif 000006
【００４３】
図５〜８は、上記実施形態と同様にして、但し、音響反射層３を構成する材料を種々異ならせ、かつ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を種々異ならせた場合の弾性波装置のインピーダンス特性及び位相特性を示す図である。なお、音響反射層以外は、前述した第１の実施形態の実験例と同様とした。
【００４４】
図５は、音響反射層３が、３層のＳｉＯ２からなる低音響インピーダンス層と、３層のＷからなる高音響インピーダンス層とが交互に積層されている場合の結果を示す。
【００４５】
図６は、５層のＳｉＯ２からなる低音響インピーダンス層と、５層のＡｌＮからなる高音響インピーダンス層とが積層されている音響反射層を用いた場合の結果を示す。
【００４６】
図７は、７層のＳｉＯ２からなる低音響インピーダンス層と、７層のＺｎＯからなる低音響インピーダンス層とが積層されている音響反射層を用いた場合の結果を示す。
【００４７】
図８は、１０層のＺｎＯからなる低音響インピーダンス層と、１０層のＬｉＴａＯ３層からなる音響反射層を用いた場合の結果を示す。
【００４８】
また、図５〜図８に示すインピーダンス特性及び位相特性から求められた共振子のインピーダンス比及び比帯域を下記の表５に示す。なお、共振子のインピーダンス比とは、反共振周波数におけるインピーダンスの共振周波数におけるインピーダンスに対する比、いわゆる山谷比を示す。
【００４９】
【表５】
2012086441.tif 000007
【００５０】
表５中の＊１は、低音響インピーダンス層の膜厚／高音響インピーダンス層の膜厚を示す。なお、比帯域とは、共振周波数に対する反共振周波数と共振周波数との差の割合をいうものとする。
【００５１】
図５〜図８及び表３から明らかなように、インピーダンス比が１．７０であるＬｉＴａＯ３とＺｎＯとの組み合わせでは、インピーダンス比が３３．２ｄＢと小さく、比帯域も２．５％と小さかった。これに対して、音響インピーダンス比が６．７７、２．４１及び２．０１である組み合わせでは、共振特性のインピーダンス比は５０ｄＢ以上と大きく、比帯域も５．７％以上と広かった。これは、音響インピーダンス比が２．０１以上と高いため、Ａ１モードラム波が音響反射層３により効果的に反射されるためと考えられる。それによって、良好な共振特性やフィルタ特性を有する弾性波装置を提供することができる。
【００５２】
上記のように、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が２．０以上と高ければ、音響反射層によりＡ１モードラム波を効果的に反射させることができる。また、Ａ１モードラム波に限らず、Ｓ０モードラム波、ＳＨ０モードラム波も同様に効果的に反射させることができる。
【００５３】
上記のように、音響インピーダンス比を２．０以上とする最良の組み合わせとしては、前述した第１の発明における低音響インピーダンス層がＳｉＯ２からなり、高音響インピーダンス層が、Ｗ、ＬｉＴａＯ３、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、ＬｉＮｂＯ３、ＳｉＮ及びＺｎＯからなる群から選択された少なくとも一種の材料からなる組み合わせが好適に用いられる。このような各種音響インピーダンス構成材料の音響インピーダンス値は前述した表３に示す通りである。
【００５４】
なお、高音響インピーダンス層は、単一の材料により形成される必要は必ずしもなく、上述した複数の材料から構成されていてもよい。すなわち、前述した組み合わせを構成している高音響インピーダンス層構成材料を複数混合して高音響インピーダンス層を構成してもよく、あるいは異なる材料からなる高音響インピーダンス層を積層してもよい。
【００５５】
また、反射層に金属を用いた構成の場合、反射層材料に含まれる金属と引き回し電極との間の浮遊容量の影響で、弾性波装置の特性が劣化してしまう、という問題が発生するため、反射層のパターニングが必須となる。しかしながら、本実施形態における第２の発明のように、低音響インピーダンス層がＳｉＯ２からなり、高音響インピーダンス層が、ＬｉＴａＯ３、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、ＬｉＮｂＯ３、ＳｉＮ及びＺｎＯからなる群から選択された少なくとも一種の材料からなる組み合わせを用いると、反射層材料に金属が含まれない構成のため、反射層のパターニングが不要となる。よって、反射層のパターニング工程を減らすことができ、その結果、製造コストを低減することができる。
【００５６】
また、低音響インピーダンス層にＳｉＯ２を用いることにより、周波数温度特性がどの程度改善できるのか示す。特許文献１には、低音響インピーダンス層としてアルミニウム、高音響インピーダンス層としてＷが用いられている。本発明の一形態では、低音響インピーダンス層としてＳｉＯ２、高音響インピーダンス層としてＷが用いられる。それ以外の条件を同じにして、両者の周波数温度特性を求めたところ、前者では、共振点で−１１４ｐｐｍ／℃、反共振点で−１０７ｐｐｍ／℃だったのに対して、本発明の一形態である後者では、共振点で−６２ｐｐｍ／℃、反共振点で−４２ｐｐｍ／℃と大きく改善できることが分かった。圧電層に直接接する反射層材料が、前者ではアルミニウム、後者ではＳｉＯ２である。アルミニウムの弾性定数の温度係数は、ＬｉＮｂＯ３などの圧電体と同符号の温度係数を有するため、弾性波装置の周波数温度特性を改善する効果は得られない。一方、ＳｉＯ２の温度係数は、ＬｉＮｂＯ３などの圧電体とは逆符号の温度係数を有するため、弾性波装置の周波数温度特性を改善する効果が得られる。
【００５７】
次に、ＬｉＴａＯ３を圧電体層４として用いた場合において、圧電体層４におけるオイラー角を種々変化させ、上記共振特性におけるインピーダンス比及び比帯域ＢＷを求めた。結果を図９〜図１１に示す。なお、図９はＡ１モード、図１０はＳＨ０モード、図１１はＳ０モードの各ラム波の結果を示す。
【００５８】
また、圧電体層４をＬｉＮｂＯ３とした場合のオイラー角と、共振特性におけるインピーダンス比及び比帯域との関係を同様にして求めた。結果を図１２〜図１４に示す。図１２は、Ａ１モードラム波の場合の結果を示し、図１３は、ＳＨ０モードラム波の場合の結果を示し、図１４は、Ｓ０モードラム波の場合の結果を示す。
【００５９】
なお、図９及び図１０並びに図１２及び図１３ではオイラー角（０°，θ，０°）のθを変化させた。図１１及び図１４においては、オイラー角（９０°，９０°，ψ）のψを変化させた。
【００６０】
具体的には、下記の表６に仕様で上記実施形態と同様の弾性波装置を作製し、圧電体層４のオイラー角θ又はψを変化させ、オイラー角θまたはψと、共振特性におけるインピーダンス比及び比帯域との関係を求めた。
【００６１】
【表６】
2012086441.tif 000008
【００６２】
図９〜図１１及び図１２〜図１４から明らかなように、ＬｉＴａＯ３又はＬｉＮｂＯ３を用いた場合、各モードに応じて、オイラー角を下記の表７に示す範囲内とすれば、もっともインピーダンス比が高い場合のインピーダンス比をＸとした場合、インピーダンス比をＸ−０．１〜Ｘの範囲内とし得ることがわかる。すなわち、最適なインピーダンス比から１０％低下したインピーダンス比までの良好なインピーダンス比範囲の弾性波装置を提供し得ることがわかる。この場合、最適な特性とほぼ同等の特性が得られ、実用上問題ない特性を得ることができる。
【００６３】
【表７】
2012086441.tif 000009
【００６４】
（製造方法）
本発明の弾性波装置の製造方法は特に限定されないが、好ましくは以下の第２〜第４の実施形態の製造方法を好適に用いることができる。
【００６５】
第２の実施形態としての弾性波装置の製造方法では、まず、支持基板２を用意する。次に、支持基板２上にＣＶＤ、スパッタ又は蒸着のような薄膜形成法により、音響反射層３を形成する。しかる後、音響反射層３が形成された支持基板２と、圧電体層４よりも厚みの厚い圧電体を接合等の方法で貼り合わせる。次に、貼り合わせ後に圧電体を研磨やエッチングのような適宜の方法により薄くし、圧電体層４を形成する。このようにして、圧電体層４を設ける。最後に、圧電体層４上にＩＤＴ電極５を形成する。
【００６６】
この場合、用意する圧電体として単結晶材料を用いることができる。従って、結晶性に優れた圧電体層４を得ることができる。よって、弾性波装置１の共振特性を高めることができる。なお、圧電体層４と音響反射層３との間にＳｉＯ２などからなる接合層を設けてもよい。
【００６７】
第３の実施形態の製造方法では、圧電体層４よりも厚い圧電体をまず用意する。次に、圧電体上に、ＣＶＤ、スパッタ又は蒸着のような薄膜形成法により音響反射層３を成膜する。しかる後、音響反射層３が一方面に形成された圧電体と、支持基板２とを、音響反射層３に直接接合あるいは接合材を介して接合する。しかる後、圧電体を研磨やエッチングなどの方法により加工し、薄くし、圧電体層４を形成する。最後に、圧電体層４上にＩＤＴ電極５を形成する。
【００６８】
この場合においても、圧電体として単結晶材料を用いることができるので、結晶性に優れた圧電体層を形成することができ、良好な共振特性やフィルタ特性を有する弾性波装置１を得ることができる。さらに、支持基板２と音響反射層３との界面に接合面が存在するので、接着剤のような弾性波を減衰させる材料を用いて接合してもよい。従って、より適切な接合方法を用いて支持基板と音響反射層とを確実にかつ容易に接合することができる。これは、以下理由によると考えられる。圧電体層４において伝搬する板波が音響反射層３により反射されるので、弾性波エネルギーが上記圧電体層４に閉じ込められる。そのため、弾性波エネルギーが、支持基板２と音響反射層３との接合界面に到達しない。従って、上記接合界面によって板波が減衰し難い。
【００６９】
なお、支持基板２と音響反射層３との間に、ＳｉＯ２などの接着層を介在させてもよい。
【００７０】
第４の実施形態の製造方法では、支持基板２上にまず音響反射層３を形成する。音響反射層３の形成は、第２及び第３の実施形態の場合と同様に、適宜の薄膜形成法により成膜することにより行い得る。あるいは、別途用意された音響反射層３を支持基板２上に接着剤等を用いて接合してもよい。次に音響反射層３上に、ＣＶＤ又はスパッタなどの薄膜形成法により圧電体層４を成膜する。しかる後、ＩＤＴ電極５を圧電体層４上に形成する。
【００７１】
第４の実施形態の製造方法では、圧電体を薄くする加工工程を必要としない。従って、製造コスト及び加工工程の低減を図ることができる。加えて、薄膜形成法により薄い圧電体層４を高精度に形成することができる。
【００７２】
なお、圧電体層４と音響反射層３との間に、圧電体層４の結晶性を高めるためのバッファ層を設けてもよい。このようなバッファ層は、ＡｌＮ、ＬｉＴａＯ３、ＬｉＮｂＯ３、ＺｎＯ又はＴａ２Ｏ５などを用いて形成することができる。
【００７３】
また、本発明においては、ＩＤＴ電極を含む電極構造は特に限定されず、図１（ｂ）に示した一ポート型弾性波共振子を構成するための電極構造に限らず、帯域フィルタなどの様々な機能に応じて、電極構造を適宜変形することができる。
【符号の説明】
【００７４】
１…弾性波装置
２…支持基板
３…音響反射層
３ａ，３ｃ，３ｅ，３ｇ…高音響インピーダンス層
３ｂ，３ｄ，３ｆ，３ｈ…低音響インピーダンス層
４…圧電体層
５…ＩＤＴ電極
６，７…反射器
【図１】
2012086441.tif 000011
【図２】
2012086441.tif 000012
【図３】
2012086441.tif 000013
【図４】
2012086441.tif 000014
【図５】
2012086441.tif 000015
【図６】
2012086441.tif 000016
【図７】
2012086441.tif 000017
【図８】
2012086441.tif 000018
【図９】
2012086441.tif 000019
【図１０】
2012086441.tif 000020
【図１１】
2012086441.tif 000021
【図１２】
2012086441.tif 000022
【図１３】
2012086441.tif 000023
【図１４】
2012086441.tif 000024
【図１５】
2012086441.tif 000025
【手続補正書】
【提出日】平成25年5月28日(2013.5.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
【表３】
2012086441.tif 000026
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５１】
図５〜図８及び表５から明らかなように、インピーダンス比が１．７０であるＬｉＴａＯ３とＺｎＯとの組み合わせでは、インピーダンス比が３３．２ｄＢと小さく、比帯域も２．５％と小さかった。これに対して、音響インピーダンス比が６．７７、２．４１及び２．０１である組み合わせでは、共振特性のインピーダンス比は５０ｄＢ以上と大きく、比帯域も５．７％以上と広かった。これは、音響インピーダンス比が２．０１以上と高いため、Ａ１モードラム波が音響反射層３により効果的に反射されるためと考えられる。それによって、良好な共振特性やフィルタ特性を有する弾性波装置を提供することができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６０】
具体的には、下記の表６の仕様で上記実施形態と同様の弾性波装置を作製し、圧電体層４のオイラー角θ又はψを変化させ、オイラー角θまたはψと、共振特性におけるインピーダンス比及び比帯域との関係を求めた。
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１５】
2012086441.tif 000027
【国際調査報告】
2012086441.tif 000028
2012086441.tif 000029
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