(57)【要約】【課題】共振特性やフィルタ特性の劣化が生じ難い弾性波装置を提供する。【解決手段】高音速部材２、低音速膜３、圧電膜４及びＩＤＴ電極５がこの順序で積層されており、ＩＤＴ電極５が、交叉領域Ｃと、第１，第２の外縁領域Ｃ４，Ｃ５とを有し、交叉領域Ｃが、第１及び第２の電極１３，１４の延びる方向において中央に位置している中央領域Ｃ１と、中央領域Ｃ１の両外側に設けられた第１及び第２の内縁領域Ｃ２，Ｃ３とを有し、第１及び第２の電極指１３，１４の厚みが、第１及び第２の内縁領域Ｃ２，Ｃ３において中央領域Ｃ１における厚みに比べて厚くされており、第１及び第２の電極指１３，１４の厚くされている厚み増加部分が密度ｄ５．５ｇ／ｃｍ３以上の金属からなり、かつＴ＝−０．１４５８ｄ＋４．８６５４で表される波長規格化膜厚Ｔ（％）以下の膜厚とされている、弾性波装置１。【選択図】図３
2019091978.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高音速材料からなる高音速部材と、
前記高音速部材上に積層されており、低音速材料からなる低音速膜と、
前記低音速膜上に積層されており、タンタル酸リチウムからなる圧電膜と、
前記圧電膜上に設けられたＩＤＴ電極とを備え、
前記高音速材料は、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速である材料であり、
前記低音速材料は、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低速である材料であり、
前記ＩＤＴ電極は、間挿し合う複数本の第１の電極指及び複数本の第２の電極指を有し、前記複数本の第１の電極指と、前記複数本の第２の電極指とが、弾性波伝搬方向において重なり合っている部分を交叉領域としたときに、前記ＩＤＴ電極は、前記交叉領域と、前記第１の電極指及び前記第２の電極指の延びる方向において前記交叉領域の両外側に設けられた第１，第２の外縁領域と、を有し、
前記交叉領域は、前記第１及び第２の電極指の延びる方向において、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及び第２の電極指が延びる方向両外側に設けられた第１及び第２の内縁領域とを有し、
前記第１及び第２の内縁領域における前記第１及び第２の電極指の厚みが、前記中央領域における前記第１及び第２の電極指の厚みよりも厚くされており、
前記中央領域における第１及び第２の電極指の厚みよりも前記第１及び第２の電極指の厚くされている厚み増加部分が、密度ｄ５．５ｇ／ｃｍ３以上の金属からなり、かつＴ＝−０．１４５８ｄ＋４．８６５４で表される波長規格化膜厚Ｔ（％）以下の膜厚とされている、弾性波装置。
【請求項２】
前記第１及び第２の電極指が、前記第１及び第２の内縁領域において、第１の電極と、前記第１の電極上に積層された第２の電極とを有し、
前記第２の電極が、前記第１及び第２の電極指の前記厚み増加部分である、請求項１に記載の弾性波装置。
【請求項３】
前記第１の電極のデューティと、前記第２の電極のデューティとが等しい、請求項２に記載の弾性波装置。
【請求項４】
前記第２の電極のデューティが、前記第１の電極のデューティよりも小さい、請求項２に記載の弾性波装置。
【請求項５】
前記第１の電極が、Ａｌを主成分とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載弾性波装置。
【請求項６】
前記第２の電極が、Ｃｕ、Ｔａ、Ｐｔ及びＡｕからなる群から選択された一種の金属からなる、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及び第２の内縁領域における比帯域が、前記中央領域における比帯域よりも小さい、請求項１〜６のいずれか１項に記載の弾性波装置。
【請求項８】
前記第１及び第２の内縁領域における音速が、前記中央領域の音速に比べて低くされており、前記第１の外縁領域及び前記第２の外縁領域における音速が、前記第１，第２の内縁領域の音速に比べて高くされている、請求項１〜７のいずれか１項に記載の弾性波装置。
【請求項９】
前記高音速部材が、高音速支持基板である、請求項１〜８のいずれか１項に記載の弾性波装置。
【請求項１０】
前記高音速部材を支持している支持基板をさらに備える、請求項１〜８のいずれか１項に記載の弾性波装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の弾性波装置と、
パワーアンプと、
を備える、高周波フロントエンド回路。
【請求項１２】
請求項１１に記載の高周波フロントエンド回路と、
ＲＦ信号処理回路と、
を備える、通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高音速部材上に低音速膜及び圧電膜が積層されている構造を有する弾性波装置、高周波フロントエンド回路及び通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記の特許文献１は、ＩＤＴ電極の電極指同士が間挿し合っている領域を交叉領域とした場合、該交叉領域が、電極指が延びる方向中央に位置している中央領域と、中央領域の両外側に設けられた内縁領域とを有する構造が示されている。上記内縁領域は、中央領域よりも音速を遅くされている。この内縁領域を形成するために、電極指の厚みが、中央領域における電極指の厚みよりも厚くされている。内縁領域の外側に、さらに外縁領域が設けられている。それによって、ＩＤＴ電極に印加される電位ひいては表面波の励起プロファイルと、表面波の変位プロファイルを概ね一致させることができ、基本モードよりも高次の横モードリップルの影響を小さくし得ると記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】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に記載のように、内縁領域と中央領域と外縁領域の音速差のみでピストンモードを形成した構造では、横モードによるリップルを十分に小さくすることができないことがあった。そのため、共振特性やフィルタ特性が悪化するおそれがあった。
【０００５】
本発明の目的は、共振特性やフィルタ特性の劣化が生じ難い、弾性波装置、高周波フロントエンド回路及び通信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、高音速材料からなる高音速部材と、前記高音速部材上に積層されており、低音速材料からなる低音速膜と、前記低音速膜上に積層されており、タンタル酸リチウムからなる圧電膜と、前記圧電膜上に設けられたＩＤＴ電極とを備え、前記高音速材料は、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速である材料であり、前記低音速材料は、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低速である材料であり、前記ＩＤＴ電極は、間挿し合う複数本の第１の電極指及び複数本の第２の電極指を有し、前記複数本の第１の電極指と、前記複数本の第２の電極指とが、弾性波伝搬方向において重なり合っている部分を交叉領域としたときに、前記ＩＤＴ電極は、前記交叉領域と、前記第１の電極指及び前記第２の電極指の延びる方向において前記交叉領域の両外側に設けられた第１，第２の外縁領域と、を有し、前記交叉領域は、前記第１及び第２の電極指の延びる方向において、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及び第２の電極指が延びる方向両外側に設けられた第１及び第２の内縁領域とを有し、前記第１及び第２の内縁領域における前記第１及び第２の電極指の厚みが、前記中央領域における前記第１及び第２の電極指の厚みよりも厚くされており、前記中央領域における第１及び第２の電極指の厚みよりも前記第１及び第２の電極指の厚くされている厚み増加部分が、密度ｄ５．５ｇ／ｃｍ３以上の金属からなり、かつＴ＝−０．１４５８ｄ＋４．８６５４で表される波長規格化膜厚Ｔ（％）以下の膜厚とされている。
【０００７】
本発明に係る弾性波装置のある特定の局面では、前記第１及び第２の電極指が、前記第１及び第２の内縁領域において、第１の電極と、前記第１の電極上に積層された第２の電極とを有し、前記第２の電極が、前記第１及び第２の電極指の前記厚み増加部分である。
【０００８】
本発明に係る弾性波装置の他の特定の局面では、前記第１の電極のデューティと、前記第２の電極のデューティとが等しい。この場合には、第１の電極上に、第２の電極を、同一マスクなどを用いて形成することができる。
【０００９】
本発明に係る弾性波装置のさらに他の特定の局面では、前記第２の電極のデューティが、前記第１の電極のデューティよりも小さい。この場合には、第２の電極の形成に際し、第２の電極の幅方向の位置ずれに対する許容度が大きくなる。従って、第２の電極を容易に形成することができる。
【００１０】
本発明に係る弾性波装置のさらに別の特定の局面では、前記第１の電極が、Ａｌを主成分とする。この場合には、ＩＤＴ電極の抵抗損を小さくすることができる。
【００１１】
本発明に係る弾性波装置の別の特定の局面では、前記第２の電極が、Ｃｕ、Ｔａ、Ｐｔ及びＡｕからなる群から選択された一種の金属からなる。この場合には、第２の電極を設けて第１，第２の内縁領域の膜厚を増加させた場合に、十分な比帯域を確保することができる。
【００１２】
本発明に係る弾性波装置のさらに他の特定の局面では、前記第１及び第２の内縁領域における比帯域が、前記中央領域における比帯域よりも小さい。この場合には、共振特性やフィルタ特性をより一層効果的に改善することができる。
【００１３】
本発明に係る弾性波装置の別の特定の局面では、前記第１及び第２の内縁領域における音速が、前記中央領域の音速に比べて低くされており、前記第１の外縁領域及び前記第２の外縁領域における音速が、前記第１，第２の内縁領域の音速に比べて高くされている。
【００１４】
本発明に係る弾性波装置では、前記高音速部材は、高音速支持基板であってもよい。また、前記高音速部材を支持している支持基板がさらに備えられていてもよい。
【００１５】
本発明に係る高周波フロントエンド回路は、本発明に従って構成された弾性波装置と、パワーアンプとを備える。
【００１６】
本発明に係る通信装置は、本発明に従って構成された高周波フロントエンド回路と、ＲＦ信号処理回路とを備える。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、高音速部材、低音速膜及び圧電膜が積層されている構造を有し、かつＩＤＴ電極において、中央領域の両外側に第１及び第２の内縁領域が構成されている弾性波装置であって、フィルタ特性や共振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】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る弾性波装置における励起プロファイルと、変位分布とを説明するための模式図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る弾性波装置の電極構造を示す平面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る弾性波装置の内縁領域が設けられている部分の積層構造を説明するための略図的拡大断面図である。
【図４】内縁領域における励振強度Ψ２／中央領域における励振強度Ψ１と、実効結合係数との関係を示す図である。
【図５】ＩＤＴ電極の交叉幅方向の位置と、加わる電位との関係を示す図である。
【図６】比較例における交叉幅方向の位置と、変位及び励振強度との関係を模式的に示す図である。
【図７】第１の実施形態の弾性波装置における交叉幅方向の位置と、変位及び励振強度との関係を示す模式図である。
【図８】電極の密度と、規格化比帯域幅が０．５８となる波長規格化膜厚Ｔ（％）との関係を示す図である。
【図９】第２の電極の波長規格化膜厚（％）と、規格化比帯域との関係を示す図である。
【図１０】実施例及び比較例の弾性波装置の位相−周波数特性を示す図である。
【図１１】参考例の弾性波装置における第２の電極の波長規格化膜厚（％）と、規格化比帯域（％）との関係を示す図である。
【図１２】第２の実施形態の弾性波装置の内縁領域における積層構造を説明するための略図的部分拡大断面図である。
【図１３】第２の実施形態において、第２の電極がＡｕである場合のデューティ比と規格化比帯域（％）との関係を示す図である。
【図１４】第２の実施形態において、第２の電極がＣｕである場合のデューティ比と規格化比帯域（％）との関係を示す図である。
【図１５】第２の実施形態において、第２の電極がＰｔである場合のデューティ比と規格化比帯域（％）との関係を示す図である。
【図１６】第２の実施形態において、第２の電極がＴａである場合のデューティ比と規格化比帯域（％）との関係を示す図である。
【図１７】第３の実施形態の弾性波装置における内縁領域の積層構造を説明するための部分拡大断面図である。
【図１８】高周波フロントエンド回路を有する通信装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る弾性波装置における励起プロファイルと、変位分布とを説明するための模式図である。図２は、第１の実施形態の弾性波装置の電極構造を示す平面図である。図３は、第１の実施形態の弾性波装置における、内縁領域が設けられている部分の積層構造を説明するための略図的拡大断面図である。
【００２２】
図３に示すように、弾性波装置１では、高音速部材２上に、低音速膜３及び圧電膜４が積層されている。高音速部材２は、高音速材料からなる。低音速膜３は、低音速材料からなる。ここで、圧電膜４は、ＬｉＴａＯ３からなる。
【００２３】
高音速材料とは、圧電膜４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速である材料をいう。高音速部材２は、本実施形態では、支持基板を兼ねている。すなわち、高音速部材２は、高音速支持基板である。高音速部材２は、シリコン（Ｓｉ）からなる。
【００２４】
高音速材料としては、例えば、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、ＤＬＣ膜、シリコン（Ｓｉ）、サファイア、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、水晶等の圧電体層、アルミナ、ジルコニア、コージライト、ムライト、ステアタイト、フォルステライトなどの各種セラミック、ダイヤモンド、マグネシア、または、上記各材料を主成分とする材料、上記各材料の混合物を主成分とする材料のいずれかからなる。なお、高音速材料は、相対的に高音速な材料であればよい。
【００２５】
低音速材料とは、圧電膜４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低い低音速材料をいう。低音速膜３は、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）からなる。もっとも、上記低音速材料としては、無機絶縁物、樹脂材料などを用いることができる。より具体的には、例えば、ガラス、酸窒化ケイ素、酸化タンタルまたは酸化ケイ素にフッ素、炭素やホウ素を加えた化合物を主成分とする材料などからなる。なお、低音速材料は、相対的に低音速な材料であればよい。
【００２６】
また、上記高音速材料及び低音速材料については、上述した音速関係を満たす限り適宜の材料の組み合わせを用いることができる。
【００２７】
高音速部材２上に、低音速膜３が積層されており、低音速膜３上に圧電膜４が配置されているため、弾性波を圧電膜４内に効果的に閉じ込めることができ、Ｑ値を高めることができる。
【００２８】
圧電膜４上に、ＩＤＴ電極５が設けられている。図２に示すように、弾性波装置１では、ＩＤＴ電極５の弾性波伝搬方向両側に反射器６，７が設けられている。
【００２９】
ＩＤＴ電極５は、対向し合う第１及び第２のバスバー１１，１２を有する。第１のバスバー１１に、複数本の第１の電極指１３の基端が接続されている。第２のバスバー１２に、複数本の第２の電極指１４の基端が接続されている。複数本の第１の電極指１３と、複数本の第２の電極指１４とは、間挿し合っている。
【００３０】
第１の電極指１３と、第２の電極指１４とが、弾性波伝搬方向において重なっている領域が、交叉領域Ｃである。交叉領域Ｃは、電界の印加により、弾性波を励振する部分である。
【００３１】
複数本の第１の電極指１３は、第２のバスバー１２側に向かって延ばされている。また、複数本の第２の電極指１４は、第１のバスバー１１側に向かって延ばされている。
【００３２】
第１及び第２の電極指１３，１４が延びる方向において、すなわち、交叉領域Ｃの第１，第２の電極指１３，１４が延びる方向両外側に、第１，第２の外縁領域Ｃ４，Ｃ５が設けられている。第１，第２の外縁領域Ｃ４，Ｃ５における音速は、第１，第２の内縁領域Ｃ２，Ｃ３における音速よりも高くされている。より詳細には、第１の外縁領域Ｃ４は、第２の電極指１４の先端と、第１のバスバー１１の内縁との間のギャップ領域であり、第２の外縁領域Ｃ５は、第１の電極指１３の先端と、第２のバスバー１２の内縁との間のギャップ領域である。
【００３３】
交叉領域Ｃは、中央に位置している中央領域Ｃ１と、中央領域Ｃ１の両外側に位置している第１及び第２の内縁領域Ｃ２，Ｃ３とを有する。第１及び第２の内縁領域Ｃ２，Ｃ３は、第１，第２の外縁領域Ｃ４，Ｃ５に対して、中央領域Ｃ１側に位置しているため、第１，第２の内縁領域Ｃ２，Ｃ３と表現することとする。
【００３４】
上記第１及び第２の内縁領域Ｃ２，Ｃ３は、第１及び第２の電極指１３，１４の厚みを厚くすることにより設けられている。すなわち、図２において斜線のハッチングを付して示す領域において、第１の電極指１３及び第２の電極指１４の厚みが、中央領域Ｃ１における第１及び第２の電極指１３，１４の厚みよりも厚くされている。それによって、第１及び第２の内縁領域Ｃ２，Ｃ３における比帯域が、中央領域Ｃ１における比帯域よりも小さくされている。すなわち、第１及び第２の内縁領域Ｃ２，Ｃ３における比帯域が、中央領域Ｃ１における比帯域よりも小さくされているため、このような励起プロファイルΨが構成されている。なお、第１及び第２の内縁領域Ｃ２，Ｃ３における音速は、中央領域Ｃ１における音速よりも低くされている。
【００３５】
より具体的には、図３に第１の電極指１３を代表して示すように、第１及び第２の内縁領域Ｃ２，Ｃ３において、第１の電極指１３は、第１の電極１３ａと、第１の電極１３ａ上に積層された第２の電極１３ｂとを有する。第２の電極１３ｂは、内縁領域にのみ設けられている。すなわち、図２において、破線のハッチングを付した第１及び第２の内縁領域Ｃ２，Ｃ３において、第２の電極１３ｂが積層されている。この第２の電極１３ｂが、本発明における、第１及び第２の電極指１３，１４の厚みが厚くされている厚み増加部分に相当する。中央領域Ｃ１においては、第２の電極１３ｂは積層されていない。
【００３６】
なお、弾性波装置１では、第１の電極１３ａのデューティと、第２の電極１３ｂのデューティとは等しくされている。
【００３７】
上記のように、第１及び第２の内縁領域Ｃ２，Ｃ３が設けられており、第１及び第２の内縁領域Ｃ２，Ｃ３の第１及び第２の電極指１３，１４が延びる方向外側は第１，第２の外縁領域Ｃ４，Ｃ５とされている。
【００３８】
従来、このような第１及び第２の内縁領域Ｃ２，Ｃ３を交叉領域Ｃに設けることにより、外側の第１，第２の外縁領域Ｃ４，Ｃ５との音速差を利用して、横モードリップルを抑圧することができると考えられていた。
【００３９】
しかしながら、本願発明者らは、上述した高音速部材２、低音速膜３及び圧電膜４を積層した構造を有する弾性波装置１では、電極材料や、第１及び第２の内縁領域Ｃ２，Ｃ３における第２の電極１３ｂの膜厚によっては、横モードリップルを十分に抑圧し得ないため、共振特性が劣化することを初めて見出した。
【００４０】
図１に示すように、弾性波装置１では、励起プロファイルΨにおいて、中央領域Ｃ１における励振強度Ψ１に比べて、第１及び第２の内縁領域Ｃ２，Ｃ３における励振強度Ψ２が小さくされている。励起プロファイルΨとは、各領域における励振強度の分布をいう。図１では、電極構造の右側にこの励起プロファイルΨが示されており、さらに右側に、各領域の基本モードにおける変位プロファイルΦが示されている。変位プロファイルΦは、各領域における基本モードの変位の分布を示すものである。
【００４１】
なお、第１及び第２の外縁領域Ｃ４，Ｃ５における励振強度Ψ３は０である。このような励起プロファイルΨを有するため、励起プロファイルΨは、図１に示す基本モードにおける変位プロファイルΦに近づけられている。そのため、横モードリップルをより一層効果的に抑圧することが可能とされている。
【００４２】
上記第１及び第２の内縁領域Ｃ２，Ｃ３における第２の電極１３ｂは、このような励起プロファイルを実現するように選択されている。
【００４３】
なお、励起プロファイルと、変位プロファイルとの一致度を表すパラメータとして、実効結合係数ｋｅｆｆ２が知られている。この実効結合係数ｋｅｆｆ２は、下記の非特許文献に記載されている。
【００４４】
“Spurious resonance free bulk acoustic resonators,” IEEE Ultrason. Symp., pp. 84-87, 2003.J. Kaitila, M. Ylilammi, J. Ella, and R. Aigner,
【００４５】
【数１】
2019091978.tif 000003
【００４６】
ここで、ｕ（ｙ）は、交叉幅方向の振幅、すなわち変位プロファイルに相当する。他方、Ｅ（ｙ）は交叉幅方向の励振強度分布、すなわち励起プロファイルに相当する。従来の、音速差によって変位プロファイルと励起プロファイルを一致させるピストンモードを利用した電極構造を用いた弾性波装置では、Ｅ（ｙ）は、交叉領域で一定の値であり、交叉領域の外側で０となっていた。
【００４７】
他方、ｋｅｆｆ２は、０以上、１以下の値をとり得る。ｋｅｆｆ２が１の場合には、変位分布と励振強度分布の形状が一致あるいは相似していることを示す。この場合には、使われている材料及び構造が、実現し得る最大の電気機械結合係数を実現することを意味している。他方、ｋｅｆｆ２が０の場合には、そのモードは励振されないことを表す。
【００４８】
図４は、上記第１及び第２の内縁領域Ｃ２，Ｃ３における励振強度Ψ２の中央領域Ｃ１における励振強度Ψ１に対する比、Ψ２／Ψ１と、基本モードの実効結合係数ｋｅｆｆ２（％）との関係を示す図である。
【００４９】
図４に示すように、比Ψ２／Ψ１を小さくすることにより、すなわちΨ２をΨ１よりも小さくすることにより、基本モードの実効結合係数ｋｅｆｆ２を高めることができる。好ましくは、Ψ２／Ψ１が０．５８以上、１未満であれば、基本モードの実効結合係数ｋｅｆｆ２はΨ２／Ψ１＝１の場合よりも高くなる。このことは、基本モードの変位プロファイルと励起プロファイルがより一層一致することを示すので、基本モードよりも高次の横モードリップルを効果的に抑圧することができる。
【００５０】
図５は、ＩＤＴ電極の交叉幅方向の位置（λ）と、電荷される電位との関係を示す図である。なお、交叉幅方向の位置（λ）＝０は、中央領域Ｃ１の第１及び第２の電極指１３，１４が延びる方向中央の位置を示すこととする。また、交叉幅方向の位置＝９．８λの位置よりも外側が、交叉領域Ｃの外側の領域となる。
【００５１】
図６は、比較例の弾性波装置における交叉幅方向の位置と、励振強度と、変位との関係を示す図である。図７は、本実施形態の弾性波装置１における交叉幅方向の位置と、励振強度と、変位との関係を示す図である。
【００５２】
図６及び図７において、実線が変位プロファイルΦを示し、破線が励起プロファイルΨを示す。
【００５３】
前述したように、弾性波装置１では、第１及び第２の内縁領域Ｃ２，Ｃ３における励振強度Ψ２が小さくされているため、図７に示すように、励起プロファイルΨと、変位分布とが近づけられている。これに対して、図６に示す比較例では、内縁領域における励振強度が中央領域と等しくされているため、励起プロファイルΨと、変位分布との一致度が低い。また、弾性波装置１では、図７に示すように、中央領域Ｃ１における変位がほぼ一定となっており、図５に示す変位ΔＵと一致していることがわかる。
【００５４】
上記の通り弾性波装置１では、実効結合係数ｋｅｆｆ２を高めるために、比Ψ２／Ψ１が０．５８以上、１未満とされている。ここで、励振強度Ψ２及びΨ１は、それぞれ弾性表面波の比帯域をもって表すことができる。弾性波装置１では、第２の電極１３ｂの材料及び膜厚を選択することにより、中央領域Ｃ１の比帯域に対する第１の内縁領域Ｃ２の比帯域の比、すなわち規格化比帯域が０．５８以上、１未満とされ得る。なお、第１の電極１３ａの材料は特に限定されないが、好ましくは、Ａｌを主成分とする金属材料が用いられる。なお、Ａｌを主成分とする金属材料とは、ＡｌまたはＡｌにＣｕなどがＡｌよりも少量添加されている合金を広く含むものとする。
【００５５】
弾性波装置１において、設計パラメータを以下の通りとした。
【００５６】
高音速部材２：Ｓｉ基板
低音速膜３：膜厚６７３ｎｍのＳｉＯ２膜
圧電膜４：オイラー角（０°，５０°，０°）の厚み６００ｎｍのＬｉＴａＯ３膜
【００５７】
ＩＤＴ電極５：第１の電極１３ａ＝１４５ｎｍの厚みのＡｌ膜、第２の電極１３ｂの材料として、Ｃｕ、Ｔａ、ＰｔまたはＡｕを用いた。
【００５８】
ＩＤＴ電極５における電極指の対数：２００本。反射器６，７における電極指の本数：２０本。
【００５９】
ＩＤＴ電極５のデューティ＝０．５。ＩＤＴ電極５の電極指ピッチで定まる波長λ＝１．８μｍ。
【００６０】
上記弾性波装置１について、第２の電極１３ｂの材料を種々変更し、第２の電極１３ｂの膜厚を変化させ、第２の電極１３ｂの波長規格化膜厚（％）と、規格化比帯域との関係を求めた。結果を図９に示す。なお、規格化比帯域は、中央領域Ｃ１の比帯域に対する第１，第２の内縁領域Ｃ２及びＣ３の比帯域の比であり、励振強度Ψが大きくなるほど大きくなる。
【００６１】
なお、図９では、比較例として、第２の電極の材料としてＴｉを用いた場合の結果も示した。
【００６２】
図９から明らかなように、第２の電極がＴｉの場合、規格化比帯域は第２の電極１３ｂの波長規格化膜厚が変化してもほとんど変わらなかった。これに対して、第２の電極１３ｂが、Ｃｕ、Ｔａ、Ａｕ及びＰｔの場合には、第２の電極１３ｂの波長規格化膜厚が厚くなると、規格化比帯域が低下していることがわかる。
【００６３】
従って、第２の電極１３ｂの材料として、Ｃｕ、Ｔａ、ＡｕまたはＰｔを用いれば、第１及び第２の内縁領域Ｃ２，Ｃ３の比帯域を中央領域Ｃ１よりも小さくし得ることがわかる。よって、好ましくは、第２の電極１３ｂは、Ｃｕ、Ｔａ、Ａｕ及びＰｔから選択された一種からなることが望ましい。より好ましくは、規格化比帯域をより一層小さくし得るので、Ｐｔ、ＡｕまたはＴａが望ましい。
【００６４】
図８は、上記の結果を踏まえ、第２の電極１３ｂを構成している電極の密度と、規格化比帯域が０．５８となる波長規格化膜厚Ｔ（％）との関係を示す図である。
【００６５】
前述した通り、励振強度比Ψ２／Ψ１が０．５８以上、１未満であれば、横モードリップルを効果的に抑圧することができる。従って、図８に示した直線よりも下方の領域であれば、横モードリップルを効果的に抑圧することができる。よって、図８より、電極の密度ｄが５．５ｇ／ｃｍ３以上であれば、波長規格化膜厚をＴ、密度をｄとした場合、Ｔ＝−０．１４５８ｄ＋４．８６５４以下の波長規格化膜厚とすればよいことがわかる。それによって、第１及び第２の内縁領域における規格化比帯域を０．５８以上、１未満とすることができる。
【００６６】
図１０は、上記弾性波装置１について実施例と、比較例の弾性波装置の位相−周波数特性を示す図である。実線が実施例の結果を、破線が比較例の結果を示す。
【００６７】
なお、実施例では第２の電極１３ｂは、波長規格化膜厚が０．６％のＰｔを用いた。比較例では、第１及び第２の内縁領域Ｃ２，Ｃ３において第２の電極を積層せず、第１の電極の幅を中央領域に比べて大きくした。
【００６８】
図１０から明らかなように、比較例の弾性波装置では、帯域内において、横モードリップルの影響のためか、複数の大きなリップルが現れている。これに対して、実施例の弾性波装置１では、帯域内において、大きなリップルが現れていない。従って、共振特性の劣化が生じ難いことがわかる。
【００６９】
なお、前述したように、本発明に係る弾性波装置は、高音速部材２、低音速膜３及び圧電膜４が積層された構造において、上記のように横モードリップルによる影響を抑制することを可能としたものである。先行技術の文献などに記載されている、通常の圧電体上にＩＤＴ電極を設け、上記内縁領域を設けた構造では、第２の電極の厚みを調整したとしても、本発明の効果は得られない。これを、図１１を参照して説明する。
【００７０】
図１１は、ＬｉＴａＯ３基板上にＩＤＴ電極が設けられており、ＩＤＴ電極において、第２の電極を積層することにより内縁領域を設けた参考例の弾性波装置についての、第２の電極の波長規格化膜厚と、規格化比帯域との関係を示す図である。
【００７１】
図１１から明らかなように、このような弾性波装置では、第２の電極がＴｉ、Ｃｕ、Ｍｏ、ＡｕまたはＰｔの場合、波長規格化膜厚が増加するにつれ、規格化比帯域は増加してしまう。従って、内縁領域の第２の電極として、これらの材料を用いたとしも、励振強度比Ψ２／Ψ１を小さくすることはできない。
【００７２】
図１２は、第２の実施形態の弾性波装置における内縁領域が設けられている部分の積層構造を示す略図的部分拡大断面図である。
【００７３】
第２の実施形態の弾性波装置２１では、第２の電極１３ｂのデューティが、第１の電極１３ａのデューティよりも小さくされている。このように、第１及び第２の内縁領域Ｃ２，Ｃ３を構成するための第２の電極１３ｂのデューティは第１の電極１３ａのデューティより小さくてもよい。すなわち、第２の電極１３ｂのデューティの第１の電極１３ａのデューティに対する比は１未満であってもよい。この場合においても、本発明に従って、横モードリップルの抑圧を効果的に図ることができる。これを、図１３〜図１６を参照して説明する。
【００７４】
図１３〜図１６においては、デューティ比と規格化比帯域との関係を示す。図１３では、第２の電極がＡｕの場合、図１４ではＣｕの場合、図１５ではＰｔの場合、図１６ではＴａの場合の結果が示されている。
【００７５】
なお、横軸のデューティ比は、第２の電極１３ｂのデューティ／第１の電極１３ａのデューティである。
【００７６】
図１３〜図１６から明らかなように、第１の電極のデューティが０．５、０．６または０．７のいずれの場合であっても、上記デューティ比が１未満であっても、規格化比帯域を１（％）未満とすることができる。従って、上記デューティ比が１未満の場合にも、本発明に従って横モードリップルによる影響を効果的に抑圧し得ることがわかる。
【００７７】
図１７は、本発明の第３の実施形態に係る弾性波装置の内縁領域における積層構造を示す部分拡大断面図である。第３の実施形態の弾性波装置３１は、支持基板３２を有する。支持基板３２は、シリコンなどの半導体材料、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、サファイア、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、水晶等の圧電体層、アルミナ、ジルコニア、コージライト、ムライト、ステアタイト、フォルステライトなどの各種セラミック、ダイヤモンド、マグネシア、または、上記各材料を主成分とする材料、上記各材料の混合物を主成分とする材料のいずれかからなる。
【００７８】
支持基板３２上に、高音速部材２Ａとしての高音速膜が積層されている。高音速膜は、高音速材料からなる膜である。このように、図３に示した高音速部材２に代えて、支持基板３２と、高音速部材２Ａとの積層構造を用いたことを除いては、弾性波装置３１は、弾性波装置１と同様に構成されている。この場合にも、弾性波装置１と同様に、横モードリップルによる影響を効果的に抑圧することができ、共振特性やフィルタ特性の劣化が生じ難くなる。
【００７９】
なお、上記実施形態では、１ポート型弾性波共振子につき説明したが、縦結合共振子型共振子型フィルタなどの他の電極構造を有する弾性波装置にも本発明を適用することができる。
【００８０】
上記各実施形態の弾性波装置は、高周波フロントエンド回路のデュプレクサなどとして用いることができる。この例を下記において説明する。
【００８１】
図１８は、通信装置及び高周波フロントエンド回路の構成図である。なお、同図には、高周波フロントエンド回路２３０と接続される各構成要素、例えば、アンテナ素子２０２やＲＦ信号処理回路（ＲＦＩＣ）２０３も併せて図示されている。高周波フロントエンド回路２３０及びＲＦ信号処理回路２０３は、通信装置２４０を構成している。なお、通信装置２４０は、電源、ＣＰＵやディスプレイを含んでいてもよい。
【００８２】
高周波フロントエンド回路２３０は、スイッチ２２５と、デュプレクサ２０１Ａ，２０１Ｂと、フィルタ２３１，２３２と、ローノイズアンプ回路２１４，２２４と、パワーアンプ回路２３４ａ，２３４ｂ，２４４ａ，２４４ｂとを備える。なお、図１８の高周波フロントエンド回路２３０及び通信装置２４０は、高周波フロントエンド回路及び通信装置の一例であって、この構成に限定されるものではない。
【００８３】
デュプレクサ２０１Ａは、フィルタ２１１，２１２を有する。デュプレクサ２０１Ｂは、フィルタ２２１，２２２を有する。デュプレクサ２０１Ａ，２０１Ｂは、スイッチ２２５を介してアンテナ素子２０２に接続される。なお、上記弾性波装置は、デュプレクサ２０１Ａ，２０１Ｂであってもよいし、フィルタ２１１，２１２，２２１，２２２であってもよい。
【００８４】
さらに、上記弾性波装置は、例えば、３つのフィルタのアンテナ端子が共通化されたトリプレクサや、６つのフィルタのアンテナ端子が共通化されたヘキサプレクサなど、３以上のフィルタを備えるマルチプレクサについても適用することができる。
【００８５】
すなわち、上記弾性波装置は、弾性波共振子、フィルタ、デュプレクサ、３以上のフィルタを備えるマルチプレクサを含む。そして、該マルチプレクサは、送信フィルタ及び受信フィルタの双方を備える構成に限らず、送信フィルタのみ、または、受信フィルタのみを備える構成であってもかまわない。
【００８６】
スイッチ２２５は、制御部（図示せず）からの制御信号に従って、アンテナ素子２０２と所定のバンドに対応する信号経路とを接続し、例えば、ＳＰＤＴ（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｐｏｌｅ  Ｄｏｕｂｌｅ  Ｔｈｒｏｗ）型のスイッチによって構成される。なお、アンテナ素子２０２と接続される信号経路は１つに限らず、複数であってもよい。つまり、高周波フロントエンド回路２３０は、キャリアアグリゲーションに対応していてもよい。
【００８７】
ローノイズアンプ回路２１４は、アンテナ素子２０２、スイッチ２２５及びデュプレクサ２０１Ａを経由した高周波信号（ここでは高周波受信信号）を増幅し、ＲＦ信号処理回路２０３へ出力する受信増幅回路である。ローノイズアンプ回路２２４は、アンテナ素子２０２、スイッチ２２５及びデュプレクサ２０１Ｂを経由した高周波信号（ここでは高周波受信信号）を増幅し、ＲＦ信号処理回路２０３へ出力する受信増幅回路である。
【００８８】
パワーアンプ回路２３４ａ，２３４ｂは、ＲＦ信号処理回路２０３から出力された高周波信号（ここでは高周波送信信号）を増幅し、デュプレクサ２０１Ａ及びスイッチ２２５を経由してアンテナ素子２０２に出力する送信増幅回路である。パワーアンプ回路２４４ａ，２４４ｂは、ＲＦ信号処理回路２０３から出力された高周波信号（ここでは高周波送信信号）を増幅し、デュプレクサ２０１Ｂ及びスイッチ２２５を経由してアンテナ素子２０２に出力する送信増幅回路である。
【００８９】
ＲＦ信号処理回路２０３は、アンテナ素子２０２から受信信号経路を介して入力された高周波受信信号を、ダウンコンバートなどにより信号処理し、当該信号処理して生成された受信信号を出力する。また、ＲＦ信号処理回路２０３は、入力された送信信号をアップコンバートなどにより信号処理し、当該信号処理して生成された高周波送信信号をパワーアンプ回路２３４ａ，２３４ｂ，２４４ａ，２４４ｂへ出力する。ＲＦ信号処理回路２０３は、例えば、ＲＦＩＣである。なお、通信装置は、ＢＢ（ベースバンド）ＩＣを含んでいてもよい。この場合、ＢＢＩＣは、ＲＦＩＣで処理された受信信号を信号処理する。また、ＢＢＩＣは、送信信号を信号処理し、ＲＦＩＣに出力する。ＢＢＩＣで処理された受信信号や、ＢＢＩＣが信号処理する前の送信信号は、例えば、画像信号や音声信号等である。
【００９０】
なお、高周波フロントエンド回路２３０は、上記デュプレクサ２０１Ａ，２０１Ｂに代わり、デュプレクサ２０１Ａ，２０１Ｂの変形例に係るデュプレクサを備えていてもよい。
【００９１】
他方、通信装置２４０におけるフィルタ２３１，２３２は、ローノイズアンプ回路２１４，２２４及びパワーアンプ回路２３４ａ，２３４ｂ，２４４ａ，２４４ｂを介さず、ＲＦ信号処理回路２０３とスイッチ２２５との間に接続されている。フィルタ２３１，２３２も、デュプレクサ２０１Ａ，２０１Ｂと同様に、スイッチ２２５を介してアンテナ素子２０２に接続される。
【００９２】
以上、本発明の実施形態に係る弾性波装置、高周波フロントエンド回路及び通信装置について、実施形態を挙げて説明したが、本発明は、上記実施形態における任意の構成要素を組み合わせて実現される別の実施形態や、上記実施形態に対して本発明の主旨を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例や、本発明に係る高周波フロントエンド回路及び通信装置を内蔵した各種機器も本発明に含まれる。
【００９３】
本発明は、弾性波共振子、フィルタ、デュプレクサ、マルチバンドシステムに適用できるマルチプレクサ、フロントエンド回路及び通信装置として、携帯電話機などの通信機器に広く利用できる。
【符号の説明】
【００９４】
１…弾性波装置
２，２Ａ…高音速部材
３…低音速膜
４…圧電膜
５…ＩＤＴ電極
６，７…反射器
１１，１２…第１及び第２のバスバー
１３，１４…第１及び第２の電極指
１３ａ，１３ｂ…第１及び第２の電極
２１，３１…弾性波装置
３２…支持基板
２０１Ａ，２０１Ｂ…デュプレクサ
２０２…アンテナ素子
２０３…ＲＦ信号処理回路
２１１，２１２…フィルタ
２１４…ローノイズアンプ回路
２２１，２２２…フィルタ
２２４…ローノイズアンプ回路
２２５…スイッチ
２３０…高周波フロントエンド回路
２３１，２３２…フィルタ
２３４ａ，２３４ｂ…パワーアンプ回路
２４０…通信装置
２４４ａ，２４４ｂ…パワーアンプ回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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