(57)【要約】【課題】スプリアスおよび特性劣化を抑制すること。【解決手段】カット角が１２０°以上１４０°以下の範囲にある回転ＹカットＸ伝搬ニオブ酸リチウム基板である圧電基板１０と、前記圧電基板上に設けられ、弾性波を励振するＩＤＴと、前記ＩＤＴを覆うように前記圧電基板上に設けられた弗素元素を含む酸化シリコン膜１４と、前記ＩＤＴと前記酸化シリコン膜との間、前記酸化シリコン膜内、および前記酸化シリコン膜上の少なくとも一か所に、平面視において前記ＩＤＴの少なくとも一部に重なり設けられ、前記酸化シリコン膜の音響インピーダンスより高い音響インピーダンスおよび前記酸化シリコン膜の音速より速い音速を有する１または複数の誘電体膜１５と、を備える弾性波デバイス。【選択図】図１２
2019068309.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カット角が１２０°以上１４０°以下の範囲にある回転ＹカットＸ伝搬ニオブ酸リチウム基板である圧電基板と、
前記圧電基板上に設けられ、弾性波を励振するＩＤＴと、
前記ＩＤＴを覆うように前記圧電基板上に設けられた弗素元素を含む酸化シリコン膜と、
前記ＩＤＴと前記酸化シリコン膜との間、前記酸化シリコン膜内、および前記酸化シリコン膜上の少なくとも一か所に、平面視において前記ＩＤＴの少なくとも一部に重なり設けられ、前記酸化シリコン膜の音響インピーダンスより高い音響インピーダンスおよび前記酸化シリコン膜の音速より速い音速を有する１または複数の誘電体膜と、
を備える弾性波デバイス。
【請求項２】
前記酸化シリコン膜の弗素元素の濃度は３原子％以上である請求項１に記載の弾性波デバイス。
【請求項３】
前記酸化シリコン膜の弗素元素の濃度は４．９原子％以上である請求項１に記載の弾性波デバイス。
【請求項４】
圧電基板と、
前記圧電基板上に設けられ、弾性波としてレイリー波を励振するＩＤＴと、
前記ＩＤＴを覆うように前記圧電基板上に設けられた弗素元素を含む酸化シリコン膜と、
前記ＩＤＴと前記酸化シリコン膜との間、前記酸化シリコン膜内、および前記酸化シリコン膜上の少なくとも一か所に、平面視において前記ＩＤＴの少なくとも一部に重なり設けられ、前記酸化シリコン膜の音響インピーダンスより高い音響インピーダンスおよび前記酸化シリコン膜の音速より速い音速を有する１または複数の絶縁膜と、
を備える弾性波デバイス。
【請求項５】
前記誘電体膜は、炭化シリコン膜、窒化アルミニウム膜または酸化アルミニウム膜である請求項１から４のいずれか一項に記載の弾性波デバイス。
【請求項６】
前記誘電体膜の膜厚は前記酸化シリコン膜の膜厚より小さい請求項１から５のいずれか一項に記載の弾性波デバイス。
【請求項７】
前記誘電体膜は、複数設けられている請求項１から６のいずれか一項に記載の弾性波デバイス。
【請求項８】
前記酸化シリコン膜上に設けられ、前記酸化シリコン膜の音速より遅い音速を有する質量負荷膜を備える請求項１から７のいずれか一項に記載の弾性波デバイス。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一項に記載の弾性波デバイスを含むフィルタ。
【請求項１０】
請求項９に記載のフィルタを含むマルチプレクサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾性波デバイス、フィルタおよびマルチプレクサに関し、例えばＩＤＴを有する弾性波デバイス、フィルタおよびマルチプレクサに関する。
【背景技術】
【０００２】
高周波フィルタに用いられるレイリー波を用いた弾性波デバイスとして、カット角が１２８°近傍の回転ＹカットＸ伝搬ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）基板上にＩＤＴ（Interdigital Transducer）を有する弾性表面波共振器が知られている。ＩＤＴを覆うように圧電基板上に酸化シリコン（ＳｉＯ２）膜を設けることが知られている。圧電基板の弾性率の温度係数は負であるのに対し、酸化シリコンの弾性率の温度係数は正である。このため、ＩＤＴを覆うように酸化シリコン膜を設けることにより、温度特性が向上する。ＩＤＴを覆う酸化シリコン膜に弗素元素を添加することが知られている（例えば特許文献１から３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−５５３７１号公報
【特許文献２】特開２０１３−８５１８９号公報
【特許文献３】特開２００５−２６０２９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
レイリー波を用いた弾性表面波共振器のＩＤＴを覆うように弗素元素を添加した酸化シリコン膜を設けたときに、弗素元素の濃度を高くすると、周波数温度特性（ＴＣＦ：Temperature Coefficient of Frequency）は０に近くなる。しかし、ＳＨ波（リーキー波）に起因した不要波（スプリアス）が生じる。酸化シリコン膜内の弗素元素の濃度を高くしかつスプリアスを低減しようとすると、弾性表面波共振器およびこれを用いたフィルタの特性が劣化してしまう。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、スプリアスおよび特性劣化を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、カット角が１２０°以上１４０°以下の範囲にある回転ＹカットＸ伝搬ニオブ酸リチウム基板である圧電基板と、前記圧電基板上に設けられ、弾性波を励振するＩＤＴと、前記ＩＤＴを覆うように前記圧電基板上に設けられた弗素元素を含む酸化シリコン膜と、前記ＩＤＴと前記酸化シリコン膜との間、前記酸化シリコン膜内、および前記酸化シリコン膜上の少なくとも一か所に、平面視において前記ＩＤＴの少なくとも一部に重なり設けられ、前記酸化シリコン膜の音響インピーダンスより高い音響インピーダンスおよび前記酸化シリコン膜の音速より速い音速を有する１または複数の誘電体膜と、を備える弾性波デバイスである。
【０００７】
上記構成において、前記酸化シリコン膜の弗素元素の濃度は３原子％以上である構成とすることができる。
【０００８】
上記構成において、前記酸化シリコン膜の弗素元素の濃度は４．９原子％以上である構成とすることができる。
【０００９】
本発明は、圧電基板と、前記圧電基板上に設けられ、弾性波としてレイリー波を励振するＩＤＴと、前記ＩＤＴを覆うように前記圧電基板上に設けられた弗素元素を含む酸化シリコン膜と、前記ＩＤＴと前記酸化シリコン膜との間、前記酸化シリコン膜内、および前記酸化シリコン膜上の少なくとも一か所に、平面視において前記ＩＤＴの少なくとも一部に重なり設けられ、前記酸化シリコン膜の音響インピーダンスより高い音響インピーダンスおよび前記酸化シリコン膜の音速より速い音速を有する１または複数の絶縁膜と、を備える弾性波デバイスである。
【００１０】
上記構成において、前記誘電体膜は、炭化シリコン膜、窒化アルミニウム膜または酸化アルミニウム膜である構成とすることができる。
【００１１】
上記構成において、前記誘電体膜の膜厚は前記酸化シリコン膜の膜厚より小さい構成とすることができる。
【００１２】
上記構成において、前記誘電体膜は、複数設けられている構成とすることができる。
【００１３】
上記構成において、前記酸化シリコン膜上に設けられ、前記酸化シリコン膜の音速より遅い音速を有する質量負荷膜を備える構成とすることができる。
【００１４】
本発明は、上記弾性波デバイスを含むフィルタである。
【００１５】
本発明は、上記フィルタを含むマルチプレクサである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、スプリアスおよび特性劣化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１（ａ）は、比較例および実施例に係る弾性波共振器の平面図、図１（ｂ）および図１（ｃ）は、図１（ａ）のＢ−Ｂ断面図およびＣ−Ｃ断面図である。
【図２】図２は、比較例における弾性表面波共振器の断面図である。
【図３】図３は、実験１の各特性を示す図である。
【図４】図４（ａ）および図４（ｂ）は、実験１における反射特性のスミスチャートおよび周波数に対するＱ値を示す図である。
【図５】図５は、酸化シリコン膜の弗素濃度に対する音響インピーダンスおよび横波音速を示す図である。
【図６】図６は、実験２の各特性を示す図である。
【図７】図７（ａ）および図７（ｂ）は、実験２における反射特性のスミスチャートおよび周波数に対するＱ値を示す図である。
【図８】図８は、実験３の各特性を示す図である。
【図９】図９（ａ）および図９（ｂ）は、実験３における反射特性のスミスチャートおよび周波数に対するＱ値を示す図である。
【図１０】図１０（ａ）および図１０（ｂ）は、シミュレーション１におけるＲｕ膜の膜厚に対するΔＴＣＶおよびレイリー波のｋ２を示す図である。
【図１１】図１１（ａ）および図１１（ｂ）は、シミュレーション１におけるＲｕ膜の膜厚に対するＳＢＷ（ストップバンド幅）およびＳＨ波のｋ２を示す図である。
【図１２】図１２（ａ）および図１２（ｂ）は、実施例１およびその変形例１に係る弾性波共振器の断面図であり、
【図１３】図１３（ａ）および図１３（ｂ）は、シミュレーション２における誘電体膜の膜厚に対するΔＴＣＶおよびレイリー波のｋ２を示す図である。
【図１４】図１４（ａ）および図１４（ｂ）は、シミュレーション２における誘電体膜の膜厚に対するＳＢＷおよびＳＨ波のｋ２を示す図である。
【図１５】図１５（ａ）および図１５（ｂ）は、シミュレーション３における誘電体膜の膜厚に対するΔＴＣＶおよびレイリー波のｋ２を示す図である。
【図１６】図１６（ａ）および図１６（ｂ）は、シミュレーション３における誘電体膜の膜厚に対するＳＢＷおよびＳＨ波のｋ２を示す図である。
【図１７】図１７（ａ）および図１７（ｂ）は、実施例１の変形例２および３に係る弾性表面波共振器の断面図である。
【図１８】図１８（ａ）および図１８（ｂ）は、実施例１の変形例４および５に係る弾性表面波共振器の断面図である。
【図１９】図１９（ａ）は、実施例２に係るフィルタの平面図、図１９（ｂ）は、図１９（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図２０】図２０は、実施例２の変形例１に係るデュプレクサの回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１（ａ）は、比較例および実施例に係る弾性波共振器の平面図、図１（ｂ）および図１（ｃ）は、図１（ａ）のＢ−Ｂ断面図およびＣ−Ｃ断面図である。図１（ａ）において、酸化シリコン膜、誘電体膜および質量負荷膜は図示を省略している。図１（ｃ）において、誘電体膜の図示を省略している。弾性波の伝搬方向（すなわち電極指の配列方向）をＸ方向、電極指の延伸方向をＹ方向、圧電基板の上面の法線方向をＺ方向とする。Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向は、圧電基板１０の結晶方位のＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向とは必ずしも対応しない。
【００１９】
図１（ａ）から図１（ｃ）に示すように、圧電基板１０上にＩＤＴ２４および反射器２６が形成されている。ＩＤＴ２４および反射器２６は、圧電基板１０に形成された金属膜１２により形成される。ＩＤＴ２４は、対向する一対の櫛歯電極２０を備える。櫛歯電極２０は、複数の電極指２１（櫛歯）と、複数の電極指２１が接続されたバスバー２２を備える。一対の櫛歯電極２０は、少なくとも一部において電極指２１がほぼ互い違いとなるように、対向して設けられている。
【００２０】
一対の櫛歯電極２０の電極指２１が交差する領域が交差領域５０である。交差領域５０において電極指２１が励振する弾性波は、主に電極指２１の配列方向（Ｘ方向）に伝搬する。同じ櫛歯電極２０における電極指２１のピッチλがほぼ弾性波の波長となる。交差領域５０のうち電極指２１が延伸するＹ方向の中央が中央領域５２である。中央領域５２の両端に設けられた領域がエッジ領域５４である。一方の櫛歯電極２０の電極指２１の先端と他方の櫛歯電極２０のバスバー２２との間の領域がギャップ領域５６である。ダミー電極指が設けられている場合、ギャップ領域は電極指の先端とダミー電極指の先端の間の領域である。バスバー２２の領域がバスバー領域５８である。
【００２１】
圧電基板１０上に電極指２１を覆うように酸化シリコン膜１４が設けられている。酸化シリコン膜１４の上面は、特性向上のためエッチバックまたはＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）法を用い平坦化されている。
【００２２】
酸化シリコン膜１４上に質量負荷膜１６が設けられている。エッジ領域５４に設けられた質量負荷膜１６は中央領域５２に設けられた質量負荷膜１６より厚い。これにより、ピストンモード特性を実現でき、横モードスプリアスを抑制できる。バスバー領域５８の少なくとも一部の質量負荷膜１６を中央領域５２の質量負荷膜１６より厚くすることで、横モードスプリアスをより抑制できる。
【００２３】
圧電基板１０は、回転ＹカットＸ伝搬ニオブ酸リチウム基板である。ニオブ酸リチウム基板は、回転Ｙカット角が１２７．８６°においてレイリー波の電気機械結合係数が最大となる。Ｃａｍｐｂｅｌｌ＆Ｊｏｎｅｓ法を用いシミュレーションすると、回転Ｙカット角が１２０°から１４０°の範囲ではレイリー波の電気機械結合係数はＳＨ波（リーキー波）の電気機械結合係数より大きくなる。よって、レイリー波が主モードとなり、ＳＨ波は不要波となる。レイリー波を主モードとする場合、回転Ｙカット角は１２０°以上かつ１４０°以下が好ましい。また、１２７．８６°に対し製造上のばらつきを考慮し、回転Ｙカット角は１２６°以上かつ１３０°以下が好ましい。
【００２４】
金属膜１２は、例えば銅を主成分とする膜である。酸化シリコン膜１４は、温度補償膜であり、弗素等の元素が添加されている。酸化シリコン膜１４の弾性率の温度係数は正であり、圧電基板１０の弾性率の温度係数と逆符号である。これにより、共振周波数等のＴＣＦの絶対値を小さくできる。
【００２５】
質量負荷膜１６は、例えば弾性表面波の音速より横波音速が遅い材料からなる。質量負荷膜１６は、例えば酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５またはＴａＯｘ）膜または酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５またはＮｂＯｘ）膜、酸化テルル、酸化タングステン膜、酸化チタン膜または弗素元素を添加した酸化シリコン等の絶縁膜または金属膜を用いることができる。質量負荷膜１６の密度は誘電体膜１５より大きいことが好ましい。これにより、質量負荷膜１６を薄くできる。
【００２６】
[実験１]
酸化シリコン膜１４に弗素元素を添加すると、酸化シリコン膜１４の弾性率の温度係数をより大きくできる。これにより、温度補償性能を向上させることができる。このため、弗素元素を添加した酸化シリコン膜１４を用いると、無添加の酸化シリコン膜１４に比べ薄くても同等のＴＣＦを実現できる。酸化シリコン膜１４をスパッタリング法、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）または真空蒸着法を用い形成すると、粘性損失が大きくなる。このため、酸化シリコン膜１４が厚くなると、弾性波の損失が大きくなり、フィルタの損失が大きくなる。弗素元素を添加した酸化シリコン膜１４を用いると、小さい膜厚で同程度の温度特性を実現できるため、弾性波の損失を抑制できる。
【００２７】
レイリー波を主モードとする弾性表面波共振器に弗素元素を添加した酸化シリコン膜１４を用いたサンプルを作製した。図２は、比較例における弾性表面波共振器の断面図であり、図１（ａ）のＡ−Ａ断面図である。図２に示すように、圧電基板１０上に電極指２１が設けられている。電極指２１は、圧電基板１０側からＲｕ（ルテニウム）膜１２ａ、Ｃｕ（銅）膜１２ｂおよびＣｒ（クロム）膜１２ｃが積層された金属膜１２より形成されている。金属膜１２を覆うように保護膜１８が設けられている。保護膜１８は銅の酸化シリコン膜１４への拡散を抑制するための膜である。保護膜１８を覆うように酸化シリコン膜１４が設けられている。酸化シリコン膜１４上に質量負荷膜１６が設けられている。
【００２８】
その他の作製条件は以下である。
ＩＤＴ２４：アポタイズ型
ピッチλ：２μｍ
電極指２１対数：５５対
開口長：３４λ
圧電基板１０：１２７°回転ＹカットＸ伝搬ニオブ酸リチウム基板
Ｒｕ膜１２ａの膜厚：０．００５λ（１０ｎｍ）
Ｃｕ膜１２ｂの膜厚：０．０６５５λ（１３１ｎｍ）
Ｃｒ膜１２ｃの膜厚：０．００４５λ（９ｎｍ）
保護膜１８：膜厚が０．０１λ（２０ｎｍ）の窒化シリコン膜
酸化シリコン膜１４：電極指２１上の膜厚は０．２２５λ（４５０ｎｍ）
質量負荷膜１６：膜厚が０．００３５λ（７ｎｍ）の酸化ニオブ
ピストンモード構造でなく、質量負荷膜１６の膜厚は一様である。
【００２９】
酸化シリコン膜１４の弗素濃度（弗素元素の濃度）は以下とした。
比較例１：０．０原子％
比較例２：１．７原子％
比較例３：３．０原子％
比較例４：４．９原子％
比較例１の酸化シリコン膜１４は弗素元素を添加していない。比較例１では、ＳＨ不要波が抑制されるように、圧電基板１０のＹカット角および電極指２１の構造を最適化している。
【００３０】
図３は、実験１の各特性を示す図である。Ｆ濃度は酸化シリコン膜１４内の弗素濃度、ｆｒは共振周波数、ｋ２は電気気化器結合係数、ＳＢＷはストップバンド幅、Ｑａｖｅは共振周波数ｆｒと反共振周波数ｆａとの間のＱ値の平均値、ΔＱａｖｅは比較例１との差、ΔＴＣＦ（ｆａ）は反共振周波数ｆａの周波数温度係数の比較例１との差である。弗素濃度は、ＸＰＳ（X-ray Photoelectron Spectroscopy）のＳｉ−Ｆピークにより同定した。比較例４のＱａｖｅはスプリアスが大きいため算出しなかった。
【００３１】
図３に示すように、弗素濃度を高くすると、ΔＴＣＦ（ｆａ）が大きくなる。比較例１のＴＣＦ（ｆａ）は約−２０ｐｐｍ／℃であり、弗素濃度を４．９原子％とすると酸化シリコン膜１４を薄くしてもΔＴＣＦ（ｆａ）をほぼ０にできる。Ｑ値は弗素濃度が高くなると若干高くなる。弗素濃度を高くすると酸化シリコン膜１４を薄くできるため、粘性損失による損失を低下できる。よって、より低損失が可能となる。しかしながら、電気機械結合係数ｋ２およびストップバンド幅ＳＢＷが小さくなる。ｋ２およびＳＢＷが小さくなると広帯域のフィルタの設計が難しくなる。
【００３２】
図４（ａ）および図４（ｂ）は、実験１における反射特性のスミスチャートおよび周波数に対するＱ値を示す図である。図４（ａ）に示すように、酸化シリコン膜１４に弗素元素を添加していない比較例１ではスプリアスがほとんど観察されない。これは、ＳＨ波起因のスプリアスを抑制できるように圧電基板１０のＹカット角および電極指２１の構造を最適化しているためである。弗素濃度が３．０原子％の比較例３では小さなスプリアス６０が生じる。弗素濃度が４．９原子％の比較例４では、大きなスプリアス６０が生じる。アポタイズ型では、ピストンモード構造としなくとも横モードスプリアスは抑制される。図４（ａ）のスプリアス６０はＳＨ波によるものである。
【００３３】
図４（ｂ）に示すように、比較例１から３のＱ値は同程度である。なお、比較例４はスプリアスが大きいため図示していない。
【００３４】
実験１では、酸化シリコン膜１４に弗素元素を添加することにより、薄い酸化シリコン膜１４により温度補償効果が得られる。また、Ｑ値が同等もしくは向上する。しかしながら、電気機械結合係数ｋ２およびストップバンド幅ＳＢＷが小さくなる。また、ＳＨ波に起因したスプリアスが大きくなる。
【００３５】
ＳＨ波に起因したスプリアスは、酸化シリコン膜１４の膜厚、電極指２１の構造および圧電基板１０のＹカット角に依存する。よって、これらを最適化することでＳＨ波スプリアスを小さくできる。実験１では、比較例１においてＳＨ波スプリアスが小さくなるように最適化されている。酸化シリコン膜１４に弗素元素を添加すると、酸化シリコン膜１４のヤング率および密度等の音響特性が変化する。これにより、比較例２から４では、ＳＨ波を小さくする最適条件が比較例１からシフトしたと考えられる。特に、弗素濃度が３原子％以上となるとＳＨ波のスプリアスが大きくなる。
【００３６】
表１は、酸化シリコン膜１４の弗素濃度が０．０原子％、１．７原子％、３．０原子％および４．９原子％のときのヤング率、密度、音響インピーダンスおよび横波音速を示す表である。
【表１】
2019068309.tif 000003
【００３７】
図５は、酸化シリコン膜の弗素濃度に対する音響インピーダンスおよび横波音速を示す図である。表１および図５に示すように、酸化シリコン膜１４内の弗素濃度が高くなると、ヤング率、密度、音響インピーダンスおよび横波音速が小さくなる。
【００３８】
そこで、酸化シリコン膜１４に弗素元素を３原子％以上添加した場合にＳＨ波に起因したスプリアスを抑制するように電極指２１の電極構造および圧電基板１０のＹカット角を最適化した。
【００３９】
［実験２］
実験２では、酸化シリコン膜１４の弗素濃度を３原子％とし、ＳＨ波に起因したスプリアスが小さくなるように、圧電基板１０のＹカット角および電極構造を最適化した。
【００４０】
作製条件は以下である。
ＩＤＴ２４：正規型
ピッチλ：２μｍ
電極指２１対数：１００対
開口長：２０λ
圧電基板１０：回転ＹカットＸ伝搬ニオブ酸リチウム基板
Ｒｕ膜１２ａの膜厚：０．００５λ（１０ｎｍ）
Ｃｕ膜１２ｂの膜厚：図６
Ｃｒ膜１２ｃの膜厚：０．００４５λ（９ｎｍ）
保護膜１８：膜厚が０．０１λ（２０ｎｍ）の窒化シリコン膜
酸化シリコン膜１４：電極指２１上の膜厚は０．２２５λ（４５０ｎｍ）
質量負荷膜１６：酸化タンタル、中央領域５２の膜厚が０．００１５λ（３ｎｍ）、エッジ領域５４の膜厚が０．０１３５λ（２７ｎｍ）のピストンモード構造
エッジ領域５４幅：０．７λ（１．４μｍ）
【００４１】
無添加の酸化シリコン膜１４を比較例５とした。比較例６から８は酸化シリコン膜１４の弗素濃度を３原子％とした。比較例５から８のＹカット角を以下とし、Ｃｕ膜１２ｂの膜厚をＳＨ不要波が発生しないように薄くした。
比較例５：Ｙカット角：１２７°、Ｃｕ膜厚：０．０６５５λ（１３１ｎｍ）
比較例６：Ｙカット角：１２７．８６°、Ｃｕ膜厚：０．０５５λ（１１０ｎｍ）
比較例７：Ｙカット角：１２９°、Ｃｕ膜厚：０．０６λ（１２０ｎｍ）
比較例８：Ｙカット角：１３０°、Ｃｕ膜厚：０．０６５５λ（１３１ｎｍ）
【００４２】
図６は、実験２の各特性を示す図である。ΔＱａｖｅは比較例５との差、ΔＴＣＦ（ｆａ）は反共振周波数ｆａの周波数温度係数の比較例５との差である。その他の項目は図３と同じである。
【００４３】
図７（ａ）および図７（ｂ）は、実験２における反射特性のスミスチャートおよび周波数に対するＱ値を示す図である。図７（ａ）に示すように、比較例６から８では、範囲６１のようにＳＨ波スプリアスおよび範囲６２のように横モードスプリアスが抑制されている。ＳＨ波スプリアスが抑制されているのは、Ｙカット角およびＣｕ膜厚をＳＨ不要波が抑制できるように最適化したためである。横モードスプリアスが抑制されているのは、ピストンモード構造としたためである。このように、比較例６−８では、比較例５と同様にスプリアスが抑制されている。図７（ｂ）に示すように、比較例８は比較例５に比べＱ値は同程度である。
【００４４】
図６のように、比較例６から８では、ΔＴＣＦ（ｆａ）は１０．７ｐｐｍ／℃から１２．７ｐｐｍ／℃であり、比較例５に比べＴＣＦが改善する。比較例５のＴＣＦは−２０ｐｐｍ／℃であり、比較例６−８ではＴＣＦを半分以下にできる。比較例６は比較例５に比べＱ値およびストップバンド幅ＳＢＷが小さい。これは、Ｃｕ膜厚が小さくなったためと考えられる。比較例７は比較例５と比べＱ値が同程度であるがストップバンド幅ＳＢＷは小さい。
【００４５】
図６および図７（ｂ）のように、比較例８は比較例５に比べ、電気機械結合係数ｋ２、Ｑ値、ストップバンド幅ＳＢＷおよびスプリアスを同程度とできる。これは、比較例８のＣｕ膜１２ｂの膜厚が比較例５と同程度のためと考えられる。
【００４６】
実験２によれば、酸化シリコン膜１４に弗素濃度を３原子％として、Ｙカット角およびＣｕ膜厚をＳＨ不要波が抑制できるように最適化する。これにより、電気機械結合係数ｋ２、Ｑ値、ストップバンド幅ＳＢＷおよびスプリアスを、比較例５と同程度にでき、かつＴＣＦを改善できる。
【００４７】
［実験３］
実験２よりさらに酸化シリコン膜１４の弗素濃度が４．９原子％のときに、実験２と同様に、特性が弗素を添加しない比較例５と同等でＴＣＦを小さくできないか検討した。
【００４８】
作製条件は以下である。
ＩＤＴ２４：正規型
ピッチλ：２μｍ
電極指２１対数：１００対
開口長：２０λ
圧電基板１０：回転ＹカットＸ伝搬ニオブ酸リチウム基板
Ｒｕ膜１２ａの膜厚：０．００５λ（１０ｎｍ）
Ｃｕ膜１２ｂの膜厚：図８
Ｃｒ膜１２ｃの膜厚：０．００４５λ（９ｎｍ）
保護膜１８：膜厚が０．０１λ（２０ｎｍ）の窒化シリコン膜
酸化シリコン膜１４：電極指２１上の膜厚は図８
質量負荷膜１６：酸化タンタル、中央領域５２の膜厚が０．００１５λ（３ｎｍ）、エッジ領域５４の膜厚が０．０１３５λ（２７ｎｍ）のピストンモード構造
エッジ領域５４幅：０．７λ（１．４μｍ）
【００４９】
比較例９では、ＴＣＦをより小さくするため、酸化シリコン膜１４の弗素濃度を４．９原子％とした。ＳＨ不要波を抑制するためＹカット角を１３０°、Ｃｕ膜１２ｂを０．０４５λとした。さらに、酸化シリコン膜１４による粘性損失を抑制するため、酸化シリコン膜１４の膜厚を０．１５λとした。
【００５０】
図８は、実験３の各特性を示す図である。各項目は図６と同じである。図９（ａ）および図９（ｂ）は、実験３における反射特性のスミスチャートおよび周波数に対するＱ値を示す図である。図９（ａ）に示すように、比較例９では、酸化シリコン膜１４に弗素元素を４．９原子％添加しても比較例５と同様に、範囲６１のようにＳＨ波に起因したスプリアスは抑制され、範囲６２のように横モードスプリアスは抑制されている。ＳＨ波スプリアスが抑制されているのは、Ｙカット角およびＣｕ膜厚をＳＨ不要波が抑制できるように最適化したためである。図９（ｂ）に示すように、比較例９は比較例５に比べ矢印６３ａのようにＱ値が低下し、矢印６３ｂのようにストップバンド幅は６０ＭＨｚ狭くなっている。
【００５１】
図８のように、比較例９では、酸化シリコン膜１４を３３％薄くしてもΔＴＣＦ（ｆａ）が１４．１ｐｐｍ／℃と大きい。これにより、比較例９では比較例６から８よりＴＣＦをより改善できる。電気機械結合係数ｋ２も比較例５より約１％大きくなった。一方、Ｑ値は比較例５より約３００低下した。これは、Ｃｕ膜１２ｂが薄くなり電極指２１の直列抵抗が増加したためと考えられる。さらに、電極指２１が薄くなり弾性表面波の反射率が低下したため、ストップバンド幅ＳＢＷが約６０ＭＨｚ狭くなっている。ＳＢＷが狭くなったことにより、反射器２６からの弾性波の漏れが増加しＱ値がより低下したと考えられる。
【００５２】
実験３では、よりＴＣＦを改善するため、酸化シリコン膜１４の弗素濃度を高くし、ＳＨ不要波を抑制するため、Ｙカット角を１３０°およびＣｕ膜１２ｂの膜厚を０．０４５λ（９０ｎｍ）とした。その結果、ＴＣＦは改善し、ＳＨ波スプリアスは抑制された。しかし、Ｃｕ膜１２ｂが薄くなったためＱ値およびストップバンド幅ＳＢＷが劣化した。
【００５３】
［シミュレーション１］
実験３の比較例９からＣｕ膜１２ｂの膜厚を比較例５と同程度の０．０６５λ（１３０ｎｍ）とし、Ｒｕ膜１２ａの膜厚および酸化シリコン膜１４の膜厚を変化させた。Ｒｕ膜１２ａは音響インピーダンスが高いため、厚くすることでストップバンド幅ＳＢＷが大きくなることが期待できる。反共振周波数における音速の温度依存係数（ＴＣＶ：Temperature Coefficient of Velocity）ＴＣＶ（ｆａ）、レイリー波の電気機械結合係数ｋ２、ストップバンド幅ＳＢＷおよびＳＨ波の電気機械結合係数ｋ２を有限要素法を用いシミュレーションした。ΔＴＣＶ（ｆａ）は、比較例５との差であり、ΔＴＣＦ（ｆａ）に相当する。ストップバンド幅ＳＢＷ［％］は、ＳＢＷ［ＭＨｚ］を共振周波数ｆｒ［ＭＨｚ］と反共振周波数ｆａ［ＭＨｚ］の平均値で規格化し百分率（％）で表したものであり、以下の式で算出した。
ＳＢＷ［％］＝ＳＢＷ［ＭＨｚ］／（（ｆｒ＋ｆａ）／２）×１００  ［％］
【００５４】
シミュレーション条件は以下である。
ピッチλ：２μｍ
圧電基板１０：１３０°回転ＹカットＸ伝搬ニオブ酸リチウム基板
Ｃｕ膜１２ｂの膜厚：０．０６５λ（１３０ｎｍ）
Ｃｒ膜１２ｃの膜厚：０．００４５λ（９ｎｍ）
保護膜１８：膜厚が０．０１λ（２０ｎｍ）の窒化シリコン膜
酸化シリコン膜１４の弗素濃度：４．９原子％
質量負荷膜１６：無
【００５５】
図１０（ａ）から図１１（ｂ）は、シミュレーション１におけるＲｕ膜の膜厚に対するΔＴＣＶ（ｆａ）、レイリー波のｋ２、ＳＢＷおよびＳＨ波のｋ２を示す図である。各図の破線６４は、目標を示している。
【００５６】
図１０（ａ）に示すように、Ｒｕ膜１２ａの膜厚（Ｒｕ膜厚）が小さくなるとΔＴＣＶ（ｆａ）は大きくなる。酸化シリコン膜１４の膜厚（ＳｉＯＦ膜厚）が大きくなるとΔＴＣＶ（ｆａ）は大きくなる。破線６４のように、比較例５よりＴＣＶ（ｆａ）を１０ｐｐｍ／℃以上改善することが目標である。酸化シリコン膜１４の膜厚を３５０ｎｍ（０．１７５λ）以上とすると、ΔＴＣＶ（ｆａ）を１０ｐｐｍ／℃以上にできる。
【００５７】
図１０（ｂ）に示すように、Ｒｕ膜厚が大きくなるとレイリー波のｋ２は大きくなる。ＳｉＯＦ膜厚が小さくなるとレイリー波のｋ２は大きくなる。Ｒｕ膜厚が１０ｎｍ（０．００５λ）以上、ＳｉＯＦ膜厚が３００ｎｍ（０．１５λ）以上でレイリー波のｋ２は目標の８．９％以上となる。
【００５８】
図１１（ａ）に示すように、Ｒｕ膜厚が大きくなるとＳＢＷ（ストップバンド幅）は大きくなる。Ｒｕ膜厚が約２５ｎｍ（０．０１２５λ）以上でＳＢＷは目標の８．７％以上となる。
【００５９】
図１１（ｂ）に示すように、Ｒｕ膜厚が大きくなるとＳＨ波のｋ２は大きくなる。ＳｉＯＦ膜厚が小さくなるとＳＨ波のｋ２は大きくなる。ＳＨ波スプリアスを抑制するためには、ＳＨ波のｋ２の目標は０．１％以下、好ましくは０．００６％以下である。ＳＨ波のｋ２の目標を０．００６％以下とすると、全ての条件で満足していない。
【００６０】
シミュレーション１のように、ＴＣＦを改善するため酸化シリコン膜１４の弗素濃度を４．９％とし、Ｑ値およびＳＢＷを低下させないためＣｕ膜１２ｂの膜厚を１３０ｎｍ（０．０６５λ）とし、ＳＨ不要波を抑制しやすいようにＹカット角を１３０°とした。Ｒｕ膜１２ａの膜厚および酸化シリコン膜１４の膜厚を変化させた。しかし、Ｒｕ膜１２ａの膜厚を大きくすると、ストップバンド幅ＳＢＷは大きくなるが、ＳＨ波のｋ２が大きくなりＳＨ波スプリアスを抑制できない。酸化シリコン膜１４の膜厚を小さくすると、ＳＨ波のｋ２を小さくできるが、ΔＴＣＶ（ｆａ）は小さくなる。また、レイリー波のｋ２が小さくなる。このように、全てを満足することはできない。
【実施例１】
【００６１】
図１２（ａ）および図１２（ｂ）は、実施例１およびその変形例１に係る弾性波共振器の断面図であり、図１（ａ）のＡ−Ａ断面図に相当する。図１２（ａ）に示すように、酸化シリコン膜１４と質量負荷膜１６との間に誘電体膜１５が設けられている。図１２（ｂ）に示すように、保護膜１８と酸化シリコン膜１４との間に誘電体膜１５が設けられている。その他の構成は図１（ａ）から図２と同じであり説明を省略する。
【００６２】
実験３およびシミュレーション１において、酸化シリコン膜１４の弗素濃度を４．９原子％とすると、ＳＨ波スプリアスの抑制と特性とを満足できない理由は、表１および図５のように、酸化シリコン膜１４に弗素元素を添加すると、音響インピーダンスが低くなり、かつ横波音速が遅くなるためと考えられる。そこで、図１２（ａ）の実施例１のように、弗素元素を添加した酸化シリコン膜１４上に音響インピーダンスが高くかつ音速の速い誘電体膜１５を設ける。図１２（ｂ）の実施例１の変形例１のように、保護膜１８と弗素元素を添加した酸化シリコン膜１４との間に誘電体膜１５を設ける。これにより、弗素元素を添加していない酸化シリコン膜１４と同程度にＳＨ波スプリアスの抑制と特性との両方を満足できるのではないかと考えた。
【００６３】
表２は、各種誘電体材料のヤング率、密度、音響インピーダンスおよび横波音速を示す表である。
【表２】
2019068309.tif 000004
【００６４】
表２に示すように、炭化シリコン（ＳｉＣ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸化ニオブ（ＮｂＯｘ）、酸化タンタル（ＴａＯｘ）および酸化タングステン（ＷＯｘ）は、酸化シリコン（ＳｉＯ２）より音響インピーダンスが大きい。ＳｉＣ、ＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３およびＳｉＮはＳｉＯ２より横波音速が速い。ＮｂＯｘ、ＴａＯｘおよびＷＯｘは、酸化シリコンＳｉＯ２より横波音速が遅い。
【００６５】
表３は、弗素濃度が４．９原子％の酸化シリコン膜１４の膜厚を０．２２５λとし、誘電体膜１５の膜厚を表３としたときの等価音響インピーダンスおよび等価横波音速を示す図である。
【表３】
2019068309.tif 000005
【００６６】
等価音響インピーダンスＺＥＱおよび等価横波音速ＶＥＱは、弗素元素を添加した酸化シリコン膜１４の音響インピーダンス、横波音速および膜厚をそれぞれＺＦ、ＶＦおよびｔＦとし、誘電体膜１５の音響インピーダンス、横波音速および膜厚をＺＨ、ＶＨおよびｔＨとしたとき、それぞれ以下の式で表される。
ＺＥＱ＝｛（ｔＦ×ＺＦ）＋（ｔＨ×ＺＨ）｝／（ｔＦ＋ｔＨ）
ＶＥＱ＝｛（ｔＦ×ＶＦ）＋（ｔＨ×ＶＨ）｝／（ｔＦ＋ｔＨ）
【００６７】
表３に示すように、ＳｉＣ、ＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３およびＳｉＮでは等価音響インピーダンスＺＥＱをＳｉＯ２の音響インピーダンスと同程度とする。このとき、等価横波音速ＶＥＱとＳｉＯ２の横波音速との差は、１０％以下である。一方、ＮｂＯｘ、ＴａＯｘおよびＷＯｘでは、等価音響インピーダンスＺＥＱをＳｉＯ２と同程度とすると、等価横波音速ＶＥＱはＳｉＯ２の横波音速より１０％以上遅くなる。このように、誘電体膜１５としては、ＳｉＣ、ＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３およびＳｉＮが好ましい。ＳｉＯ２より音響インピーダンスが高く音速が速い材料として、ダイヤモンド、ダイヤモンドライクカーボンまたは酸化亜鉛（ＺｎＯ）を用いてもよい。
【００６８】
［シミュレーション２］
そこで、実施例１の図１２（ａ）の構造において、誘電体膜１５をＳｉＣ、ＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３およびＳｉＮとし、誘電体膜１５の膜厚を変え、有限要素法を用いシミュレーションを行った。
【００６９】
シミュレーション条件は以下である。
ピッチλ：２μｍ
圧電基板１０：１３０°回転ＹカットＸ伝搬ニオブ酸リチウム基板
Ｒｕ膜１２ａの膜厚：０．００１２５（２５ｎｍ）
Ｃｕ膜１２ｂの膜厚：０．０６５λ（１３０ｎｍ）
Ｃｒ膜１２ｃの膜厚：０．００４５λ（９ｎｍ）
保護膜１８：膜厚が０．０１λ（２０ｎｍ）の窒化シリコン膜
酸化シリコン膜１４の弗素濃度：４．９原子％
酸化シリコン膜１４の膜厚：０．２２５λ（４５０ｎｍ）
誘電体膜１５：表３の膜厚
質量負荷膜１６：無
誘電体膜１５の膜厚は酸化シリコン膜１４の膜厚より十分小さいため、シミュレーション２では誘電体膜１５の弾性率の温度係数は考慮していない。
【００７０】
図１３（ａ）から図１４（ｂ）は、シミュレーション２における誘電体膜の膜厚に対するΔＴＣＶ（ｆａ）、レイリー波のｋ２、ＳＢＷおよびＳＨ波のｋ２を示す図である。各図の破線６４は、目標を示している。破線６５ａから６５ｃは、図１４（ｂ）において、ＳＨ波のｋ２が最も小さくなる誘電体膜１５の膜厚である。破線６５ａはＳｉＣ、破線６５ｂはＡｌＮおよびＡｌ２Ｏ３、破線６５ｃはＳｉＮに対応する。
【００７１】
図１３（ａ）に示すように、いずれの誘電体膜１５においてもΔＴＣＶ（ｆａ）は目標である１０ｐｐｍ／℃より大きい。図１３（ｂ）に示すように、誘電体膜１５の膜厚が大きくなるとレイリー波のｋ２は小さくなる。誘電体膜１５の膜厚が約４０ｎｍ以下のとき、レイリー波のｋ２は目標である８．９％以上となる。図１４（ａ）に示すように、誘電体膜１５の膜厚が約８０ｎｍ以下では、ストップバンド幅ＳＢＷは目標である８．７％以上となる。
【００７２】
図１４（ｂ）に示すように、誘電体膜１５がＳｉＣ膜では、誘電体膜１５の膜厚が約３２ｎｍのときにＳＨ波のｋ２は目標より小さくなる。誘電体膜１５がＡｌＮ膜またはＡｌ２Ｏ３膜では、誘電体膜１５の膜厚が約４８ｎｍのときにＳＨ波のｋ２は目標より小さくなる。誘電体膜１５がＳｉＮ膜では、誘電体膜１５の膜厚が約９５ｎｍのときにＳＨ波のｋ２は目標より小さくなる。
【００７３】
図１３（ａ）から図１４（ｂ）のように、誘電体膜１５がＳｉＣ膜のとき、誘電体膜１５の膜厚を約３２ｎｍとすると、ΔＴＣＶ（ｆａ）、レイリー波のｋ２、ストップバンド幅ＳＢＷおよびＳＨ波のｋ２は目標より改善する。誘電体膜１５がＡｌＮ膜またはＡｌ２Ｏ３膜のとき、誘電体膜１５の膜厚を約４８ｎｍとすると、ΔＴＣＶ（ｆａ）、ストップバンド幅ＳＢＷおよびＳＨ波のｋ２は目標より改善する。レイリー波のｋ２は目標程度である。誘電体膜１５がＳｉＮ膜のとき、誘電体膜１５の膜厚を約９５ｎｍとすると、ΔＴＣＶ（ｆａ）およびＳＨ波のｋ２は目標より改善する。レイリー波のｋ２およびストップバンド幅ＳＢＷは目標よりやや悪くなる。
【００７４】
［シミュレーション３］
実施例１の変形例１の図１２（ｂ）の構造において、誘電体膜１５をＳｉＣ、ＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３およびＳｉＮとし、誘電体膜１５の膜厚を変え、有限要素法を用いシミュレーションを行った。
【００７５】
シミュレーション条件は誘電体膜１５が保護膜１８と酸化シリコン膜１４との間に設けられている以外はシミュレーション２と同じである。
【００７６】
図１５（ａ）から図１６（ｂ）は、シミュレーション３における誘電体膜の膜厚に対するΔＴＣＶ（ｆａ）、レイリー波のｋ２、ＳＢＷおよびＳＨ波のｋ２を示す図である。各図の破線６４は、目標を示している。破線６５ａから６５ｃは、図１６（ｂ）において、ＳＨ波のｋ２が最も小さくなる誘電体膜１５の膜厚である。破線６５ａはＳｉＣ、破線６５ｂはＡｌＮおよびＡｌ２Ｏ３、破線６５ｃはＳｉＮに対応する。
【００７７】
図１５（ａ）に示すように、いずれの誘電体膜１５においてもΔＴＣＶ（ｆａ）は目標である１０ｐｐｍ／℃より大きい。図１５（ｂ）に示すように、誘電体膜１５の膜厚が大きくなるとレイリー波のｋ２は小さくなる。誘電体膜１５の膜厚が約８０ｎｍ以下のとき、レイリー波のｋ２は目標である８．９％以上となる。図１６（ａ）に示すように、誘電体膜１５の膜厚が約６０ｎｍ以下では、ストップバンド幅ＳＢＷは目標である８．７％以上となる。
【００７８】
図１６（ｂ）に示すように、誘電体膜１５がＳｉＣ膜では、誘電体膜１５の膜厚が約１０ｎｍのときにＳＨ波のｋ２は目標より小さくなる。誘電体膜１５がＡｌＮ膜またはＡｌ２Ｏ３膜では、誘電体膜１５の膜厚が約２８ｎｍのときにＳＨ波のｋ２は目標より小さくなる。誘電体膜１５がＳｉＮ膜では、誘電体膜１５の膜厚が約９０ｎｍのときにＳＨ波のｋ２は目標より小さくなる。
【００７９】
図１５（ａ）から図１６（ｂ）のように、誘電体膜１５がＳｉＣ膜のとき、誘電体膜１５の膜厚を約１０ｎｍとすると、ΔＴＣＶ（ｆａ）、レイリー波のｋ２およびＳＨ波のｋ２は目標より改善する。ストップバンド幅ＳＢＷは目標程度である。誘電体膜１５がＡｌＮ膜またはＡｌ２Ｏ３膜のとき、誘電体膜１５の膜厚を約２８ｎｍとすると、ΔＴＣＶ（ｆａ）、レイリー波のｋ２およびＳＨ波のｋ２は目標より改善する。ストップバンド幅ＳＢＷは目標程度である。誘電体膜１５がＳｉＮ膜のとき、誘電体膜１５の膜厚を約９０ｎｍとすると、ΔＴＣＶ（ｆａ）およびＳＨ波のｋ２は目標より改善する。レイリー波のｋ２はほぼ目標であり、ストップバンド幅ＳＢＷは目標よりやや悪くなる。
【００８０】
シミュレーション２および３のように、実施例１およびその変形例１では、誘電体膜１５を設けることで、周波数温度係数を０の絶対値を小さくし、ＳＨ波スプリアスを抑制し、かつ特性の劣化を抑制できる。
【００８１】
［実施例１の変形例］
図１７（ａ）から図１８（ｂ）は、実施例１の変形例２から５に係る弾性表面波共振器の断面図である。図１７（ａ）に示すように、誘電体膜１５は酸化シリコン膜１４内に挿入されていてもよい。図１７（ｂ）に示すように、誘電体膜１５は、酸化シリコン膜１４内に複数層挿入されていてもよい。すなわち、誘電体膜１５と酸化シリコン膜１４とが交互に設けられていてもよい。図１８（ａ）に示すように、誘電体膜１５は、電極指２１に対応する凹凸を有してもよい。図１８（ｂ）に示すように、誘電体膜１５は、電極指２１と酸化シリコン膜１４の間、酸化シリコン膜１４内および酸化シリコン膜１４上に設けられていてもよい。
【００８２】
図１７（ｂ）から図１８（ｂ）のように、誘電体膜１５を複数層設けると、酸化シリコン膜１４内の音響特性の偏りが小さくなる。これにより、酸化シリコン膜１４内を伝搬する弾性波の損失を抑制できる。
【００８３】
実施例１およびその変形例によれば、圧電基板１０は、カット角が１２０°以上１４０°以下の範囲にある回転ＹカットＸ伝搬ニオブ酸リチウム基板である。これにより、圧電基板１０上に設けられたＩＤＴ２４は、弾性波としてレイリー波を励振する。酸化シリコン膜１４は、弗素元素を含み、ＩＤＴ２４を覆うように圧電基板１０上に設けられている。これにより、ＴＣＦを０に近づけることができる。しかし、酸化シリコン膜１４に弗素元素を添加すると、ＳＨ波スプリアスが発生しかつ特性が劣化する。
【００８４】
そこで、酸化シリコン膜１４の音響インピーダンスより高い音響インピーダンスおよび酸化シリコン膜１４の音速より速い音速を有する１または複数の誘電体膜１５を、ＩＤＴ２４と酸化シリコン膜１４との間、酸化シリコン膜１４内、および酸化シリコン膜１４上の少なくとも一か所に、平面視においてＩＤＴ２４の少なくとも一部に重なるように設ける。これにより、ＴＣＦを０に近づけることができ、かつＳＨ波スプリアスおよび特性の劣化を抑制できる。
【００８５】
実験１から３およびシミュレーション１のように、酸化シリコン膜１４の弗素元素の濃度が３原子％以上となると、Ｙカット角および電極指構造の調整では、ＳＨ波スプリアスおよび特性の劣化を抑制することが難しい。よって、誘電体膜１５を設けることが好ましい。酸化シリコン膜１４の弗素元素の濃度は４．９原子％以上であることが好ましく、７原子％以上がより好ましい。酸化シリコン膜１４の弗素元素の濃度は２０原子％以下が好ましく、１５原子％以下がより好ましい。
【００８６】
圧電基板１０として、カット角が１２０°以上１４０°以下の範囲にある回転ＹカットＸ伝搬ニオブ酸リチウム基板を例に説明したが、ＩＤＴ２４が弾性波としてレイリー波を励振するような圧電基板１０であればよい。
【００８７】
誘電体膜１５の音響インピーダンスは、弗素等の元素を添加していない酸化シリコン（ＳｉＯ２）の音響インピーダンスより高く、かつ誘電体膜１５の音速は、弗素等の元素を添加していない酸化シリコン（ＳｉＯ２）の音速より速いことが好ましい。
【００８８】
シミュレーション２および３のように、誘電体膜１５としては、窒化シリコン膜より、炭化シリコン膜、窒化アルミニウム膜または酸化アルミニウム膜が好ましい。表２を参照すると、ＳｉＮが含まれず、ＳｉＣ、ＡｌＮおよびＡｌ２Ｏ３が含まれる、誘電体膜１５の音響インピーダンスの範囲としては、弗素等の元素を添加していない酸化シリコン（ＳｉＯ２）の音響インピーダンスの１．５倍以上が好ましく、２倍以上がより好ましい。また、誘電体膜１５の音速は、弗素等の元素を添加していない酸化シリコン（ＳｉＯ２）の音速ンピーダンスの１．２倍以上が好ましく、１．５倍以上がより好ましい。
【００８９】
誘電体膜１５が厚くなると、誘電体膜１５の弾性率の温度係数の影響が大きくなる。よって、誘電体膜１５の膜厚は酸化シリコン膜１４の膜厚より小さいことが好ましく、酸化シリコン膜１４の膜厚の１／３以下がより好ましく、１／５以下がさらに好ましい。
【００９０】
酸化シリコン膜１４および誘電体膜１５の等価音響インピーダンスＺＥＱを無添加の酸化シリコン膜の音響インピーダンスと同程度とする。これにより、無添加の酸化シリコン膜において、ＳＨ波スプリアスと特性とを最適化した構造を用いＴＣＦをより小さくできる。
【００９１】
図１７（ｂ）から図１８（ｂ）のように、誘電体膜１５を複数設けることにより、酸化シリコン膜１４内の音響特性の偏りを小さくできる。
【００９２】
酸化シリコン膜１４上に、酸化シリコン膜１４の音速より遅い音速を有する質量負荷膜１６を設ける。例えば、図１（ｃ）のように、エッジ領域５４の質量負荷膜１６を中央領域５２の質量負荷膜１６より厚くする。これにより、ピストンモードを実現できる。
【実施例２】
【００９３】
実施例２は、実施例１およびその変形例の弾性波共振器を用いたフィルタおよびデュプレクサの例である。図１９（ａ）は、実施例２に係るフィルタの平面図、図１９（ｂ）は、図１９（ａ）のＡ−Ａ断面図である。図１９（ａ）および図１９（ｂ）に示すように、圧電基板１０上に、弾性表面波共振器３０、配線３２およびパッド３４が設けられている。弾性表面波共振器３０は、ＩＤＴ２４および反射器２６を有する。配線３２は、弾性表面波共振器同士を電気的に接続し、弾性表面波共振器３０とパッド３４とを電気的に接続する。パッド３４にはバンプ３６が設けられている。弾性表面波共振器３０上には酸化シリコン膜１４、誘電体膜１５および質量負荷膜１６が設けられている。
【００９４】
弾性表面波共振器３０は、直列共振器Ｓ１からＳ３並びに並列共振器Ｐ１およびＰ２を含む。パッド３４は信号端子Ｔ１およびＴ２並びにグランド端子Ｔｇを含む。信号端子Ｔ１とＴ２との間に直列共振器Ｓ１からＳ３が直列に、並列共振器Ｐ１およびＰ２が並列に接続されている。１または複数の直列共振器Ｓ１からＳ３および１または複数の並列共振器Ｐ１およびＰ２の少なくとも１つに実施例１およびその変形例の弾性表面波共振器３０を用いることができる。ラダー型フィルタの共振器の個数等は適宜設定できる。また、多重モードフィルタに実施例１およびその変形例の弾性表面波共振器を用いてもよい。
【００９５】
酸化シリコン膜１４の膜厚が同じ場合、通過帯域の低周波側の肩は高周波側の肩とで温度特性が異なる。レイリー波を用いたラダー型フィルタでは、低周波側の肩のＴＣＦは高周波側の肩のＴＣＦより５〜１０ｐｐｍ／℃マイナスとなる。このため、高周波側の肩のＴＣＦを０付近としても低周波側の肩のＴＣＦは−１０ｐｐｍ／℃となってしまう。そこで、図１９（ｂ）のように、並列共振器Ｐ１およびＰ２の酸化シリコン膜１４を直列共振器Ｓ１からＳ３の酸化シリコン膜１４より厚くする。これにより、高周波側および低周波側の肩のＴＣＦをともに０付近とする。さらに、並列共振器Ｐ１およびＰ２の誘電体膜１５を直列共振器Ｓ１からＳ３の誘電体膜１５より薄くする。これにより、並列共振器Ｐ１およびＰ２並びに直列共振器Ｓ１からＳ３ともにＳＨ波スプリアスを抑制できる。
【００９６】
図２０は、実施例２の変形例１に係るデュプレクサの回路図である。図２０に示すように、共通端子Ａｎｔと送信端子Ｔｘとの間に送信フィルタ４０が接続されている。共通端子Ａｎｔと受信端子Ｒｘとの間に受信フィルタ４２が接続されている。送信フィルタ４０は、送信端子Ｔｘから入力された高周波信号のうち送信帯域の信号を送信信号として共通端子Ａｎｔに通過させ、他の周波数の信号を抑圧する。受信フィルタ４２は、共通端子Ａｎｔから入力された高周波信号のうち受信帯域の信号を受信信号として受信端子Ｒｘに通過させ、他の周波数の信号を抑圧する。送信フィルタ４０および受信フィルタ４２の少なくとも一方を実施例２のフィルタとすることができる。
【００９７】
フィルタは実施例１およびその変形例の弾性波共振器を含む。これにより、ＴＣＦが小さく、ＳＨ波スプリアスに起因したリップルを抑制でき、かつフィルタ特性の劣化を抑制できる。また、送信フィルタ４０および受信フィルタ４２の少なくとも一方を実施例１およびその変形例の弾性波共振器を含むフィルタとすることができる。マルチプレクサとしてデュプレクサを例に説明したがトリプレクサまたはクワッドプレクサでもよい。
【００９８】
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００９９】
１０  圧電基板
１２  金属膜
１４  酸化シリコン膜
１５  誘電体膜
１６  質量負荷膜
１８  保護膜
２１  電極指
２４  ＩＤＴ
２６  反射器
３０  弾性表面波共振器
４０  送信フィルタ
４２  受信フィルタ
【図１】
2019068309.tif 000006
【図２】
2019068309.tif 000007
【図３】
2019068309.tif 000008
【図４】
2019068309.tif 000009
【図５】
2019068309.tif 000010
【図６】
2019068309.tif 000011
【図７】
2019068309.tif 000012
【図８】
2019068309.tif 000013
【図９】
2019068309.tif 000014
【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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【図１９】
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【図２０】
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