(57)【要約】【課題】弾性波素子のＩＤＴ電極における電極指の腐食を抑制する。【解決手段】弾性波素子１は、圧電基板２と、圧電基板２の上方に形成されて主要弾性波を励振させる電極指３を有するＩＤＴ電極と、圧電基板２の上方に電極指を覆うように形成された酸化物からなる第１誘電膜４と、電極指３の上において、電極指３と第１誘電膜４との間に形成された非酸化物からなる第２誘電膜６と、圧電基板２と電極指３との間に形成された第３誘電膜７とを備え、第３誘電膜７を伝搬する横波の速度は圧電基板２を伝搬する主要弾性波の速度よりも速く、ＩＤＴ電極における隣り合う電極指３の間にて、第１誘電膜４と第３誘電膜７とは接することを特徴とする。これにより、弾性波素子１の信頼性と量産性が向上する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電基板と、
前記圧電基板の上方に形成されて主要弾性波を励振させる電極指を有するＩＤＴ電極と、
前記圧電基板の上方に前記電極指を覆うように形成された酸化物からなる第１誘電膜と、
前記電極指の上において、前記電極指と前記第１誘電膜との間に形成された非酸化物からなる第２誘電膜と、
前記圧電基板と前記電極指との間に形成された第３誘電膜とを備え、
前記第３誘電膜を伝搬する横波の速度は前記圧電基板を伝搬する前記主要弾性波の速度よりも速く、
前記ＩＤＴ電極における隣り合う前記電極指の間にて、前記第１誘電膜と前記第３誘電膜とは接する弾性波素子。
【請求項２】
圧電基板と、
前記圧電基板の上方に形成されて主要弾性波を励振させる電極指を有するＩＤＴ電極と、
前記圧電基板の上方に前記電極指を覆うように形成された酸化物からなる第１誘電膜と、
前記電極指の上において、前記電極指と前記第１誘電膜との間に形成された非酸化物からなる第２誘電膜と、
前記圧電基板と前記電極指との間に形成された第３誘電膜とを備え、
前記第３誘電膜の誘電率は前記圧電基板の誘電率より小さく、
前記ＩＤＴ電極における隣り合う前記電極指の間にて、前記第１誘電膜と前記第３誘電膜とは接する弾性波素子。
【請求項３】
前記第１誘電膜は、前記圧電基板の周波数温度係数と逆符号の周波数温度係数を有する請求項１または請求項２に記載の弾性波素子。
【請求項４】
前記第１誘電膜は、酸化ケイ素膜である請求項１または請求項２に記載の弾性波素子。
【請求項５】
前記第２誘電膜は、窒化物或いは炭化物である請求項１または請求項２に記載の弾性波素子。
【請求項６】
前記第２誘電膜は、窒化ケイ素膜である請求項１または請求項２に記載の弾性波素子。
【請求項７】
前記主要弾性波は、レイリー波である請求項１または請求項２に記載の弾性波素子。
【請求項８】
前記第２誘電膜は、前記電極指の側面にも形成された請求項１または請求項２に記載の弾性波素子。
【請求項９】
前記電極指の上における前記第２誘電膜の膜厚は前記電極指の側面における前記第２誘電膜の膜厚より厚い請求項８に記載の弾性波素子。
【請求項１０】
前記第２誘電膜は、前記電極指の側面の上方から前記電極指の側面の一部の領域を覆うように形成されている請求項８に記載の弾性波素子。
【請求項１１】
前記第２誘電膜を伝搬する横波の速度は、前記第１誘電膜を伝搬する横波の速度より速い請求項１または請求項２に記載の弾性波素子。
【請求項１２】
請求項１または請求項２に記載の弾性波素子と、
前記弾性波素子に接続された再生装置とを備えた電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾性波素子とこれを用いた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
図７に示すように、従来の弾性波素子１０１は、圧電基板１０２と、圧電基板１０２の上に形成されて波長λのレイリー波を主要弾性波として励振する電極指１０３を有するＩＤＴ電極と、圧電基板１０２の上方にＩＤＴ電極の電極指１０３を覆うように形成された誘電膜１０４とを備える。
【０００３】
この誘電膜１０４として、酸化ケイ素が使用されている。この酸化ケイ素は、圧電基板１０２の周波数温度係数（ＴＣＦ：Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  ｏｆ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）と逆符号の周波数温度係数を有するので、弾性波素子１０１の周波数温度特性を向上させることができる。
【０００４】
なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２００５／０３４３４７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の弾性波素子１０１において、第１誘電膜１０４が酸化物からなることにより、例えばＩＤＴ電極の電極指１０３の上に第１誘電膜１０４を形成するときに、ＩＤＴ電極における電極指１０３の酸化による腐食が課題となっていた。
【０００７】
そこで、本発明は、ＩＤＴ電極における電極指の腐食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】
【０００８】
上記目的を達成するために本発明の弾性波素子は、圧電基板と、圧電基板の上方に形成されて主要弾性波を励振させる電極指を有するＩＤＴ電極と、圧電基板の上方に電極指を覆うように形成された酸化物からなる第１誘電膜と、電極指の上において、電極指と第１誘電膜との間に形成された非酸化物からなる第２誘電膜と、圧電基板と電極指との間に形成された第３誘電膜とを備え、第３誘電膜を伝搬する横波の速度は前記圧電基板を伝搬する前記主要弾性波の速度よりも速く、ＩＤＴ電極における隣り合う電極指の間にて、第１誘電膜と第３誘電膜とは接することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の弾性波素子は、電極指の上に形成された非酸化物からなる第２誘電膜によって、例えば電極指の上に第１誘電膜を形成するときに、電極指の酸化が抑制される。すなわち、ＩＤＴ電極における電極指の腐食が抑制される。
【００１０】
なお、本発明の弾性波素子において、ＩＤＴ電極における隣り合う電極指の間にて、第３誘電膜に接する誘電膜を第１誘電膜とすることにより、第２誘電膜を形成することによって生じる主要弾性波の周波数変動を抑制している。これにより、該周波数変動による弾性波素子の特性ばらつきを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１の弾性波素子の断面模式図
【図２】比較例の弾性波素子の断面模式図
【図３】本発明の実施の形態１の他の弾性波素子の断面模式図
【図４】本発明の実施の形態１のさらに他の弾性波素子の断面模式図
【図５】本発明の実施の形態１の弾性波素子を用いたアンテナ共用器のブロック図
【図６】本発明の実施の形態１の弾性波素子を用いた電子機器のブロック図
【図７】従来の弾性波素子の断面模式図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１について、図面を用いて説明する。図１は、実施の形態１における弾性波素子の断面模式図（ＩＤＴ電極の電極指の延伸方向に垂直な断面模式図）である。
【００１３】
図１において、弾性波素子１は、圧電基板２と、圧電基板２の上に形成されて例えばレイリー波等の表面波を主要弾性波として励振する電極指３を有するＩＤＴ電極と、圧電基板２の上方に電極指３を覆うように形成された酸化物からなる第１誘電膜４とを備える。ここで、電極指３のピッチはＰである。また、弾性波素子１は、電極指３の上において、電極指３と第１誘電膜４との間に形成された非酸化物からなる第２誘電膜６を備える。さらに、弾性波素子１は、圧電基板２と電極指３との間に形成された第３誘電膜７とを備える。この第３誘電膜７を伝搬する横波の速度Ｓは圧電基板２を伝搬する主要弾性波の速度よりも速い。これにより、第３誘電膜７による損失を抑制しながら、弾性波素子１の電気機械結合係数をより小さく調整することができ、使用する携帯電話等の通信システムに最適な通過帯域幅を有するフィルタを構成することができる。
【００１４】
さらに、またＩＤＴ電極における隣り合う電極指３の間にて、第１誘電膜４と第３誘電膜７とは接する。
【００１５】
弾性波素子１は、電極指３の上に形成された非酸化物からなる第２誘電膜６によって、例えば電極指３の上に第１誘電膜４を形成するときに、電極指３の酸化が抑制される。すなわち、ＩＤＴ電極における電極指３の腐食が抑制される。
【００１６】
なお、弾性波素子１において、ＩＤＴ電極における隣り合う電極指３の間にて、第３誘電膜に接する誘電膜を第１誘電膜４とすることにより、第２誘電膜６を形成することによって生じる主要弾性波の周波数変動を抑制している。これにより、該周波数変動による弾性波素子１の特性ばらつきを防止することができる。
【００１７】
圧電基板２は、例えばレイリー波を主要弾性波として伝搬させる圧電基板であるが、ＳＨ波（Ｓｈｅａｒ  Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ波）やバルク波等の他の弾性波を主要弾性波として伝搬させる圧電基板であっても良い。ただし、上記「電極指３間において第３誘電膜７と接して第１誘電膜４を設けることによる主要弾性波の周波数変動の抑制効果」は、圧電基板２がレイリー波を主要弾性波として伝搬させる圧電基板である場合に顕著に現れる。圧電基板２がレイリー波を主要弾性波として伝搬する圧電基板の場合、圧電基板２は、カット角及び主要弾性波の伝搬方向がオイラー角（φ,θ,ψ）表示で、（φ,θ,ψ）＝（−１０°≦φ≦１０°,３３°≦θ≦４３°,−１０°≦ψ≦１０°）を満たすニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）系基板、或いは、（φ,θ,ψ）＝(−１°≦φ≦１°,１１３°≦θ≦１３５°, −５°≦ψ≦５°)の水晶基板、或いは、（φ,θ,ψ）＝ (−７．５°≦φ≦２．５°,１１１°≦θ≦１２１°, −２．５°≦ψ≦７．５°)のタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ3）系基板である。
【００１８】
なお、圧電基板２は、上記以外のオイラー角を有する、水晶、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）系、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ3）系、或いは、ニオブ酸カリウム（ＫＮｂＯ3）系の基板、又は薄膜など他の圧電媒質であっても構わない。例えば、圧電基板２は、ＳＨ波もしくはラブ波を伝搬する−２５°〜２５°回転Ｙカットのニオブ酸リチウム、或いはＳＨ波もしくはラブ波を伝搬する２５°〜５０°回転Ｙカットのタンタル酸リチウム基板であっても良い。
【００１９】
ＩＤＴ電極は、弾性波素子１の上方からみて対になった櫛形電極の電極指３が噛み合うように圧電基板２上に配置された共振器等を構成する。ＩＤＴ電極の電極指３は、例えば、アルミニウム、銅、銀、金、チタン、タングステン、モリブデン、白金、又はクロムからなる単体金属、若しくはこれらを主成分とする合金、またはこれらの積層構造である。ＩＤＴ電極の電極指３が積層構造の場合は、ＩＤＴ電極の電極指３は、一例として、圧電基板２側から順に、モリブデンを主成分とするＭｏ電極層と、このＭｏ電極層の上に設けられたＡｌを主成分とするＡｌ電極層とを有する。Ｍｏ電極層は相対的に密度が高いので、主要弾性波を圧電基板２の表面に閉じ込めることができ、Ａｌ電極層により、ＩＤＴ電極の電極指３の電気抵抗を下げることができる。このＭｏ電極層にはシリコン等の混合物が混入されていても良いし、Ａｌ電極層にはマグネシウム、銅、シリコン等の混合物が混入されていても良い。これにより、ＩＤＴ電極の電極指３の耐電力性を向上することができる。
【００２０】
このＩＤＴ電極の電極指３の総膜厚は、ＩＤＴ電極の電極指３の総密度ｂとし、アルミニウムの密度をａとした場合、０．０５λ×ｂ／ａ以上０．１５λ×ｂ／ａ以下であることが望ましい。ここで、λはＩＤＴ電極の電極指３のピッチＰの２倍で決まる波長である。このときに、弾性波素子１の表面に主要弾性波を集中させることができる。
【００２１】
第１誘電膜４は、酸化物からなる無機絶縁膜である。この第１誘電膜４は、例えば、これを伝搬する横波の速度がＩＤＴ電極の電極指３によって励振される主要弾性波の速度より遅い媒質であり、一例として、酸化ケイ素（ＳｉＯ2）を主成分とする媒質からなる。この酸化ケイ素は、圧電基板２の周波数温度係数（ＴＣＦ：Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  ｏｆ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）と逆符号の周波数温度係数を有する。この酸化ケイ素を第１誘電膜４として使用することで、弾性波素子１の周波数温度特性を向上させることができる。
【００２２】
第１誘電膜４が酸化ケイ素の場合、ＩＤＴ電極の電極指３によって励振される主要弾性波の周波数温度特性の絶対値が所定値（４０ｐｐｍ／℃）以下になるようにその膜厚が設定されている。なお、本実施の形態でいう第１誘電膜４の膜厚とは、隣り合うＩＤＴ電極の電極指３の間における第１誘電膜４と第３誘電膜７との境界から第１誘電膜４の上面の距離Ｈを指す。上記所定値を満たす酸化ケイ素からなる第１誘電膜４の膜厚は、０．２λ以上０．５λ以下である。
【００２３】
第２誘電膜６は、非酸化物からなる無機絶縁膜である。これにより、電極指３の上に第１誘電膜４を形成するときに、電極指３の酸化が抑制される。すなわち、電極指３の腐食が抑制される。この効果は、第２誘電膜６が窒化ケイ素などの窒化物或いは炭化ケイ素などの炭化物からなる無機絶縁膜である場合に顕著に現れる。また、第２誘電膜６は、例えば、これを伝搬する横波の速度がＩＤＴ電極の電極指３によって励振される主要弾性波の速度より速い媒質、或いは第１誘電膜４を伝搬する横波の速度より速い媒質であり、一例として、ダイヤモンド膜、窒化ケイ素、酸化窒化ケイ素、窒化アルミニウム、または酸化アルミニウムを主成分とする媒質である。
【００２４】
第３誘電膜７は、これを伝搬する横波の速度が圧電基板２を伝搬する主要弾性波の速度よりも速い媒質からなる。これにより、第３誘電膜７による損失を抑制しながら、弾性波素子１の電気機械結合係数をより小さく調整することができ、使用する携帯電話等の通信システムに最適な通過帯域幅を有するフィルタを構成することができる。圧電基板２が水晶、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）系、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ3）系、或いは、ニオブ酸カリウム（ＫＮｂＯ3）系である場合、第３誘電膜７として、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、ダイヤモンド膜、窒化ケイ素、酸化窒化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化チタン等を採用すればよい。
【００２５】
また、第３誘電膜７は、その誘電率が圧電基板２の誘電率より小さい媒質でも良い。これにより、弾性波素子１の電気機械結合係数をより小さく調整することができ、使用する携帯電話等の通信システムに最適な通過帯域幅を有するフィルタを構成することができる。圧電基板２がニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）系、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ3）系、或いは、ニオブ酸カリウム（ＫＮｂＯ3）系である場合、第３誘電膜７として、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、ダイヤモンド膜、窒化ケイ素、酸化窒化ケイ素、窒化アルミニウム等を採用すればよい。
【００２６】
図２は、比較例の弾性波素子６０の断面模式図（ＩＤＴ電極の電極指の延伸方向に垂直な断面模式図）である。比較例の弾性波素子６０は、圧電基板２の上に第３誘電膜７を有し、第３誘電膜７の上に弾性波を励振する電極指３を有し、電極指３が形成されていない第３誘電膜７の上と電極指３の上に非酸化物からなる第２誘電膜５、６を有し、第２誘電膜５、６を覆うように酸化物からなる第１誘電膜４を有する。
【００２７】
本発明の実施の形態１にかかる弾性波素子１は、比較例の弾性波素子６０と比較して、周波数変動による電気特性のばらつきを防止することができる。
【００２８】
図３は、実施の形態１における他の弾性波素子７０の断面模式図（ＩＤＴ電極の電極指の延伸方向に垂直な断面模式図）である。他の弾性波素子７０は、図３に示す様に、第２誘電膜６は、ＩＤＴ電極の電極指３の側面にも形成されていることが望ましい。これにより、第２誘電膜６による電極指３への保護効果を高めることができ、電極指３の酸化が抑制される。
【００２９】
さらに、電極指３の上における第２誘電膜６の膜厚は電極指３の側面における第２誘電膜６の膜厚より厚いことが望ましい。これにより、第２誘電膜６による電極指３への保護効果をさらに高めることができ、電極指３の酸化が抑制されると共に、第２誘電膜６による主要弾性波の周波数変動の抑制効果を高めることができる。
【００３０】
図４は、実施の形態１におけるさらに他の弾性波素子８０の断面模式図（ＩＤＴ電極の電極指の延伸方向に垂直な断面模式図）である。さらに他の弾性波素子８０は、図４に示すように、ＩＤＴ電極の電極指３の側面に形成された第２誘電膜６は、側面の上方から側面の一部の領域を覆うように形成されていても良い。これにより、第２誘電膜６による主要弾性波の周波数変動の抑制効果をさらに高めると共に、電極指３の酸化を抑制することができる。
【００３１】
図５は、本実施の形態の弾性波素子１を用いたアンテナ共用器１０の回路ブロック図である。図５に示す様に、アンテナ共用器１０は、第１通過帯域を有する第１フィルタ１１と、第１通過帯域より高い第２通過帯域を有する第２フィルタ１２とを備える。
【００３２】
図５において、アンテナ共用器１０は、例えばＵＭＴＳシステムのバンド８用のアンテナ共用器で、送信フィルタである第１フィルタ１１とこの第１フィルタ１１の通過帯域（８８０ＭＨｚから９１５ＭＨｚ）の高域側に通過帯域（９２５ＭＨｚから９６０ＭＨｚ）を有する受信フィルタである第２フィルタ１２とを備える。第１フィルタ１１は、入力端子１４とアンテナ端子１５との間に接続され、送信信号を入力端子１４から受けてアンテナ端子１５から出力する。この第１フィルタ１１は、直列共振器１３と、これら直列共振器１３の反共振周波数よりも低い共振周波数を有する並列共振器１７とを梯子状に接続し構成されている。さらに、並列共振器１７のグランド２０側はグランド端子１９にて接続され、第１フィルタ１１はグランド端子１９とグランド２０との間に接続されたインダクタ１８を備える。
【００３３】
また、第２フィルタ１２は、アンテナ端子１５と出力端子（バランス端子）１６との間に接続された例えば共振器２１と縦モード結合型フィルタ２２とを備え、受信信号をアンテナ端子１５から受けて出力端子１６から出力する。
【００３４】
また、アンテナ共用器１０は、第１フィルタ１１と第２フィルタ１２との間に接続された移相器２３を備え、この移相器２３によって、送受信フィルタ間で他方の通過帯域をハイインピーダンスとし互いのアイソレーション向上を図っている。
【００３５】
本実施の形態１の弾性波素子１を第１フィルタ１１、或いは第２フィルタ１２に採用することで、アンテナ共用器１０におけるＩＤＴ電極の電極指腐食を抑制すると共に、各々のフィルタ１１、１２における主要弾性波の周波数変動によるアンテナ共用器１０の特性ばらつきを防止することができる。
【００３６】
また、図６に示すように、本実施の形態１における携帯電話等の電子機器５０は、上記弾性波素子１と、この弾性波素子１に接続された半導体素子３０と、この半導体素子３０に接続された液晶等の表示部やスピーカ等の音声再生部からなる再生装置４０を備える。
【００３７】
このように本実施の形態１の弾性波素子１を電子機器５０に採用することにより、電子機器５０の通信品質を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明にかかる弾性波素子は、弾性波素子の信頼性と量産性を向上させるという効果を有し、携帯電話等の電子機器に適用可能である。
【符号の説明】
【００３９】
１、７０、８０  弾性波素子
２  圧電基板
３  電極指
４  第１誘電膜
６  第２誘電膜
７  第３誘電膜
１０  アンテナ共用器
１１  第１フィルタ
１２  第２フィルタ
【図１】
2015056712.tif 000003
【図２】
2015056712.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2015056712.tif 000007
【図６】
2015056712.tif 000008
【図７】
2015056712.tif 000009