(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン支持基板と、
前記シリコン支持基板上に積層された酸化ケイ素膜と、
前記酸化ケイ素膜上に積層されたタンタル酸リチウム膜と、
前記タンタル酸リチウム膜上に設けられており、電極指を有するＩＤＴ電極と、
前記ＩＤＴ電極の少なくとも一部を覆う保護膜と、
を備え、
前記ＩＤＴ電極の電極指ピッチで定まる波長をλとし、前記タンタル酸リチウム膜の波長規格化膜厚をＴＬＴ、前記タンタル酸リチウム膜のオイラー角のθをθＬＴ、前記酸化ケイ素膜の波長規格化膜厚をＴＳ、前記ＩＤＴ電極の波長規格化膜厚と、前記ＩＤＴ電極の密度をアルミニウムの密度で除した値との積で求められるアルミニウムの厚みに換算した前記ＩＤＴ電極の波長規格化膜厚をＴＥ、前記保護膜の密度を酸化ケイ素の密度で除した値と前記保護膜の厚みを前記波長λにより規格化した波長規格化膜厚との積で求められる前記保護膜の波長規格化膜厚をＴＰ、前記シリコン支持基板における伝搬方位をψＳｉ、前記シリコン支持基板の厚みを前記波長λにより規格化した波長規格化膜厚をＴＳｉとしたときに、下記の式（１）で表される値が−２．４よりも大きくなるように前記ＴＬＴ、前記θＬＴ、前記ＴＳ、前記ＴＥ、前記ＴＰ、前記ψＳｉが設定されている、弾性波装置。
【数１】
0006977890.tif 000078
ただし、前記式（１）中の係数ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆは、
前記シリコン支持基板の結晶方位、前記ＴＳ、前記ＴＬＴ、及び、前記ψＳｉの範囲に応じて定められる下記の表１〜表１２で表される値である。
【表１】
0006977890.tif 000079
【表２】
0006977890.tif 000080
【表３】
0006977890.tif 000081
【表４】
0006977890.tif 000082
【表５】
0006977890.tif 000083
【表６】
0006977890.tif 000084
【表７】
0006977890.tif 000085
【表８】
0006977890.tif 000086
【表９】
0006977890.tif 000087
【表１０】
0006977890.tif 000088
【表１１】
0006977890.tif 000089
【表１２】
0006977890.tif 000090
【請求項２】
シリコン支持基板と、
前記シリコン支持基板上に積層された酸化ケイ素膜と、
前記酸化ケイ素膜上に積層されたタンタル酸リチウム膜と、
前記タンタル酸リチウム膜上に設けられており、電極指を有するＩＤＴ電極と、
前記ＩＤＴ電極の少なくとも一部を覆う保護膜と、
を備え、
前記ＩＤＴ電極の電極指ピッチで定まる波長をλとし、前記タンタル酸リチウム膜の波長規格化膜厚をＴＬＴ、前記タンタル酸リチウム膜のオイラー角のθをθＬＴ、前記酸化ケイ素膜の波長規格化膜厚をＴＳ、前記ＩＤＴ電極の波長規格化膜厚と、前記ＩＤＴ電極の密度をアルミニウムの密度で除した値との積で求められるアルミニウムの厚みに換算した前記ＩＤＴ電極の波長規格化膜厚をＴＥ、前記保護膜の密度を酸化ケイ素の密度で除した値と前記保護膜の厚みを前記波長λにより規格化した波長規格化膜厚との積で求められる前記保護膜の波長規格化膜厚をＴＰ、前記シリコン支持基板における伝搬方位をψＳｉ、前記シリコン支持基板の厚みを前記波長λにより規格化した波長規格化膜厚をＴＳｉとしたときに、下記の式（１）で表される値が−２．４よりも大きくなるように前記ＴＬＴ、前記θＬＴ、前記ＴＳ、前記ＴＥ、前記ＴＰ、前記ψＳｉが設定されている、弾性波装置。
【数２】
0006977890.tif 000091
ただし、前記式（１）中の係数ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆは、
前記シリコン支持基板の結晶方位、前記ＴＳ、前記ＴＬＴ、及び、前記ψＳｉの範囲に応じて定められる下記の表１３〜表２４で表される値である。
【表１３】
0006977890.tif 000092
【表１４】
0006977890.tif 000093
【表１５】
0006977890.tif 000094
【表１６】
0006977890.tif 000095
【表１７】
0006977890.tif 000096
【表１８】
0006977890.tif 000097
【表１９】
0006977890.tif 000098
【表２０】
0006977890.tif 000099
【表２１】
0006977890.tif 000100
【表２２】
0006977890.tif 000101
【表２３】
0006977890.tif 000102
【表２４】
0006977890.tif 000103
【請求項３】
シリコン支持基板と、
前記シリコン支持基板上に積層された酸化ケイ素膜と、
前記酸化ケイ素膜上に積層されたタンタル酸リチウム膜と、
前記タンタル酸リチウム膜上に設けられており、電極指を有するＩＤＴ電極と、
前記ＩＤＴ電極の少なくとも一部を覆う保護膜と、
を備え、
前記ＩＤＴ電極の電極指ピッチで定まる波長をλとし、前記タンタル酸リチウム膜の波長規格化膜厚をＴＬＴ、前記タンタル酸リチウム膜のオイラー角のθをθＬＴ、前記酸化ケイ素膜の波長規格化膜厚をＴＳ、前記ＩＤＴ電極の波長規格化膜厚と、前記ＩＤＴ電極の密度をアルミニウムの密度で除した値との積で求められるアルミニウムの厚みに換算した前記ＩＤＴ電極の波長規格化膜厚をＴＥ、前記保護膜の密度を酸化ケイ素の密度で除した値と前記保護膜の厚みを前記波長λにより規格化した波長規格化膜厚との積で求められる前記保護膜の波長規格化膜厚をＴＰ、前記シリコン支持基板における伝搬方位をψＳｉ、前記シリコン支持基板の厚みを前記波長λにより規格化した波長規格化膜厚をＴＳｉとしたときに、下記の式（１）で表される値が−２．４よりも大きくなるように前記ＴＬＴ、前記θＬＴ、前記ＴＳ、前記ＴＥ、前記ＴＰ、前記ψＳｉが設定されている、弾性波装置。
【数３】
0006977890.tif 000104
ただし、前記式（１）中の係数ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆは、
前記シリコン支持基板の結晶方位、前記ＴＳ、前記ＴＬＴ、及び、前記ψＳｉの範囲に応じて定められる下記の表２５〜表３６で表される値である。
【表２５】
0006977890.tif 000105
【表２６】
0006977890.tif 000106
【表２７】
0006977890.tif 000107
【表２８】
0006977890.tif 000108
【表２９】
0006977890.tif 000109
【表３０】
0006977890.tif 000110
【表３１】
0006977890.tif 000111
【表３２】
0006977890.tif 000112
【表３３】
0006977890.tif 000113
【表３４】
0006977890.tif 000114
【表３５】
0006977890.tif 000115
【表３６】
0006977890.tif 000116
【請求項４】
前記シリコン支持基板の波長規格化膜厚ＴＳｉが２０より大きい、請求項１〜３のいずれか１項に記載の弾性波装置。
【請求項５】
前記タンタル酸リチウム膜の厚みが、３．５λ以下である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の弾性波装置。
【請求項６】
前記保護膜が、前記タンタル酸リチウム膜と、前記ＩＤＴ電極の電極指の側面及び上面とを覆っており、前記電極指の側面上の前記保護膜の厚みが、前記電極指の上面を覆っている前記保護膜の厚みよりも薄い、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】
前記保護膜が、前記タンタル酸リチウム膜と、前記ＩＤＴ電極の電極指の側面及び上面とを覆っており、前記タンタル酸リチウム膜上の前記保護膜の厚みが、前記電極指の上面を覆っている前記保護膜の厚みよりも薄い、請求項１〜５のいずれか１項に記載の弾性波装置。
【請求項８】
前記保護膜が、前記タンタル酸リチウム膜と、前記ＩＤＴ電極の上面及び側面とを覆っており、前記タンタル酸リチウム膜上における前記保護膜の厚みが、前記電極指の上面を覆っている前記保護膜の厚みよりも厚い、請求項１〜５のいずれか１項に記載の弾性波装置。
【請求項９】
弾性波共振子である、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】
複数の共振子を有し、前記複数の共振子のうち少なくとも１つの共振子が、請求項１〜９のいずれか１項に記載の弾性波装置からなる、弾性波フィルタ。
【請求項１１】
通過帯域が異なるＮ個（ただし、Ｎは２以上）の帯域通過型フィルタを備え、前記Ｎ個の帯域通過型フィルタの一端が、アンテナ端側で共通接続されており、
前記Ｎ個の帯域通過型フィルタのうち通過帯域が最も高い帯域通過型フィルタを除く少なくとも１つの帯域通過型フィルタが、１以上の弾性波共振子を有し、
前記１以上の弾性波共振子のうち少なくとも１つの弾性波共振子が、請求項１〜９のいずれか１項に記載の弾性波装置である、複合フィルタ装置。
【請求項１２】
前記Ｎが３以上であり、３以上の前記帯域通過型フィルタが複数の通信バンドの信号を同時に送受信する複合フィルタ装置である、請求項１１に記載の複合フィルタ装置。
【請求項１３】
前記Ｎが３以上であり、３以上の前記帯域通過型フィルタのうち少なくとも１つの帯域通過型フィルタがラダー型フィルタである、請求項１１または１２に記載の複合フィルタ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコンからなる支持基板上に、タンタル酸リチウム膜が積層されている構造を有する弾性波装置、弾性波フィルタ及び複合フィルタ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、携帯電話やスマートフォンの高周波フロントエンド回路に、複数の弾性波フィルタが広く用いられている。例えば、下記の特許文献１に記載の分波器では、周波数が異なる２以上の帯域通過型フィルタの一端が共通接続されている。そして、各帯域通過型フィルタは、それぞれ、弾性表面波フィルタチップで構成されている。各弾性表面波フィルタチップは、複数の弾性表面波共振子を有している。【０００３】
下記の特許文献２に記載の弾性波共振子では、シリコン支持基板上に、二酸化珪素からなる絶縁膜と、タンタル酸リチウムからなる圧電基板とを積層してなる弾性波装置が開示されている。そして、シリコンの（１１１）面で接合させることにより耐熱性を高めている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−６８１２３号公報
【特許文献２】特開２０１０−１８７３７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載のような弾性波装置では、アンテナ端側において、周波数が異なる複数の弾性波フィルタが共通接続されている。【０００６】
ところで、本願の発明者らは、シリコン支持基板上に、直接または間接に、タンタル酸リチウム膜が積層されている弾性波共振子では、利用するメインモードよりも高周波数側に、複数のスプリアスが現れることを見出した。このような弾性波共振子を、弾性波装置における通過帯域が低い側の弾性波フィルタに用いた場合、該弾性波フィルタで現れるスプリアスが、通過帯域が高い側の他の弾性波フィルタの通過帯域に現れるおそれがある。よって、他の弾性波フィルタのフィルタ特性が劣化するおそれがある。【０００７】
本発明の目的は、上記他の弾性波フィルタにおいてリップルを生じさせ難い、弾性波装置、弾性波フィルタ及び複合フィルタ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願の第１の発明に係る弾性波装置は、シリコン支持基板と、前記シリコン支持基板上に積層された酸化ケイ素膜と、前記酸化ケイ素膜上に積層されたタンタル酸リチウム膜と、前記タンタル酸リチウム膜上に設けられており、電極指を有するＩＤＴ電極と、前記ＩＤＴ電極の少なくとも一部を覆う保護膜と、を備え、前記ＩＤＴ電極の電極指ピッチで定まる波長をλとし、前記タンタル酸リチウム膜の波長規格化膜厚をＴＬＴ、前記タンタル酸リチウム膜のオイラー角のθをθＬＴ、前記酸化ケイ素膜の波長規格化膜厚をＴＳ、前記ＩＤＴ電極の波長規格化膜厚と、前記ＩＤＴ電極の密度をアルミニウムの密度で除した値との積で求められるアルミニウムの厚みに換算した前記ＩＤＴ電極の波長規格化膜厚をＴＥ、前記保護膜の密度を酸化ケイ素の密度で除した値と前記保護膜の厚みを前記波長λにより規格化した波長規格化膜厚との積で求められる前記保護膜の波長規格化膜厚をＴＰ、前記シリコン支持基板における伝搬方位をψＳｉ、前記シリコン支持基板の厚みを前記波長λにより規格化した波長規格化膜厚をＴＳｉとしたときに、下記の式（１）で表される値が−２．４よりも大きくなるように前記ＴＬＴ、前記θＬＴ、前記ＴＳ、前記ＴＥ、前記ＴＰ、前記ψＳｉが設定されていることを特徴とする。【０００９】
【数１】
0006977890.tif 000002
【００１０】
ただし、前記式（１）中の係数ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆは、前記シリコン支持基板の結晶方位、前記ＴＳ、前記ＴＬＴ、及び、前記ψＳｉの範囲に応じて定められる下記の表１〜表１２で表される値である。【００１１】
【表１】
0006977890.tif 000003
【００１２】
【表２】
0006977890.tif 000004
【００１３】
【表３】
0006977890.tif 000005
【００１４】
【表４】
0006977890.tif 000006
【００１５】
【表５】
0006977890.tif 000007
【００１６】
【表６】
0006977890.tif 000008
【００１７】
【表７】
0006977890.tif 000009
【００１８】
【表８】
0006977890.tif 000010
【００１９】
【表９】
0006977890.tif 000011
【００２０】
【表１０】
0006977890.tif 000012
【００２１】
【表１１】
0006977890.tif 000013
【００２２】
【表１２】
0006977890.tif 000014
【００２３】
本願の第２の発明に係る弾性波装置は、シリコン支持基板と、前記シリコン支持基板上に積層された酸化ケイ素膜と、前記酸化ケイ素膜上に積層されたタンタル酸リチウム膜と、前記タンタル酸リチウム膜上に設けられており、電極指を有するＩＤＴ電極と、前記ＩＤＴ電極の少なくとも一部を覆う保護膜と、を備え、前記ＩＤＴ電極の電極指ピッチで定まる波長をλとし、前記タンタル酸リチウム膜の波長規格化膜厚をＴＬＴ、前記タンタル酸リチウム膜のオイラー角のθをθＬＴ、前記酸化ケイ素膜の波長規格化膜厚をＴＳ、前記ＩＤＴ電極の波長規格化膜厚と、前記ＩＤＴ電極の密度をアルミニウムの密度で除した値との積で求められるアルミニウムの厚みに換算した前記ＩＤＴ電極の波長規格化膜厚をＴＥ、前記保護膜の密度を酸化ケイ素の密度で除した値と前記保護膜の厚みを前記波長λにより規格化した波長規格化膜厚との積で求められる前記保護膜の波長規格化膜厚をＴＰ、前記シリコン支持基板における伝搬方位をψＳｉ、前記シリコン支持基板の厚みを前記波長λにより規格化した波長規格化膜厚をＴＳｉとしたときに、下記の式（１）で表される値が−２．４よりも大きくなるように前記ＴＬＴ、前記θＬＴ、前記ＴＳ、前記ＴＥ、前記ＴＰ、前記ψＳｉが設定されていることを特徴とする。【００２４】
【数２】
0006977890.tif 000015
【００２５】
ただし、前記式（１）中の係数ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆは、前記シリコン支持基板の結晶方位、前記ＴＳ、前記ＴＬＴ、及び、前記ψＳｉの範囲に応じて定められる下記の表１３〜表２４で表される値である。【００２６】
【表１３】
0006977890.tif 000016
【００２７】
【表１４】
0006977890.tif 000017
【００２８】
【表１５】
0006977890.tif 000018
【００２９】
【表１６】
0006977890.tif 000019
【００３０】
【表１７】
0006977890.tif 000020
【００３１】
【表１８】
0006977890.tif 000021
【００３２】
【表１９】
0006977890.tif 000022
【００３３】
【表２０】
0006977890.tif 000023
【００３４】
【表２１】
0006977890.tif 000024
【００３５】
【表２２】
0006977890.tif 000025
【００３６】
【表２３】
0006977890.tif 000026
【００３７】
【表２４】
0006977890.tif 000027
【００３８】
本願の第３の発明に係る弾性波装置は、シリコン支持基板と、前記シリコン支持基板上に積層された酸化ケイ素膜と、前記酸化ケイ素膜上に積層されたタンタル酸リチウム膜と、前記タンタル酸リチウム膜上に設けられており、電極指を有するＩＤＴ電極と、前記ＩＤＴ電極の少なくとも一部を覆う保護膜と、を備え、前記ＩＤＴ電極の電極指ピッチで定まる波長をλとし、前記タンタル酸リチウム膜の波長規格化膜厚をＴＬＴ、前記タンタル酸リチウム膜のオイラー角のθをθＬＴ、前記酸化ケイ素膜の波長規格化膜厚をＴＳ、前記ＩＤＴ電極の波長規格化膜厚と、前記ＩＤＴ電極の密度をアルミニウムの密度で除した値との積で求められるアルミニウムの厚みに換算した前記ＩＤＴ電極の波長規格化膜厚をＴＥ、前記保護膜の密度を酸化ケイ素の密度で除した値と前記保護膜の厚みを前記波長λにより規格化した波長規格化膜厚との積で求められる前記保護膜の波長規格化膜厚をＴＰ、前記シリコン支持基板における伝搬方位をψＳｉ、前記シリコン支持基板の厚みを前記波長λにより規格化した波長規格化膜厚をＴＳｉとしたときに、下記の式（１）で表される値が−２．４よりも大きくなるように前記ＴＬＴ、前記θＬＴ、前記ＴＳ、前記ＴＥ、前記ＴＰ、前記ψＳｉが設定されている、弾性波装置。【００３９】
【数３】
0006977890.tif 000028
【００４０】
ただし、前記式（１）中の係数ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆは、前記シリコン支持基板の結晶方位、前記ＴＳ、前記ＴＬＴ、及び、前記ψＳｉの範囲に応じて定められる下記の表２５〜表３６で表される値である。【００４１】
【表２５】
0006977890.tif 000029
【００４２】
【表２６】
0006977890.tif 000030
【００４３】
【表２７】
0006977890.tif 000031
【００４４】
【表２８】
0006977890.tif 000032
【００４５】
【表２９】
0006977890.tif 000033
【００４６】
【表３０】
0006977890.tif 000034
【００４７】
【表３１】
0006977890.tif 000035
【００４８】
【表３２】
0006977890.tif 000036
【００４９】
【表３３】
0006977890.tif 000037
【００５０】
【表３４】
0006977890.tif 000038
【００５１】
【表３５】
0006977890.tif 000039
【００５２】
【表３６】
0006977890.tif 000040
【００５３】
本発明に係る弾性波フィルタは、複数の共振子を有し、前記複数の共振子のうち少なくとも１つの共振子が本発明に係る弾性波装置からなる。【００５４】
本発明に係る複合フィルタ装置は、通過帯域が異なるＮ個（ただし、Ｎは２以上）の帯域通過型フィルタを備え、前記Ｎ個の帯域通過型フィルタの一端が、アンテナ端側で共通接続されており、前記Ｎ個の帯域通過型フィルタのうち通過帯域が最も高い帯域通過型フィルタを除く少なくとも１つの帯域通過型フィルタが、１以上の弾性波共振子を有し、前記１以上の弾性波共振子のうち少なくとも１つの弾性波共振子が、本発明に従って構成された弾性波装置からなる。
【発明の効果】
【００５５】
本発明によれば、共通接続されている他の弾性波フィルタにおいてリップルを生じさせ難い、弾性波装置、並びに、該弾性波装置を有する弾性波フィルタ、及び、複合フィルタ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【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略図的正面断面図及び該弾性波装置の電極構造を示す模式的平面図である。
【図２】図２は、弾性波共振子のアドミタンス特性を示す図である。
【図３】図３は、単結晶Ｓｉ層内の伝搬方位ψＳｉと、スプリアスＡの応答の強度Ｓ１１との関係を示す図である。
【図４】図４は、タンタル酸リチウム膜の波長規格化膜厚ＴＬＴと、スプリアスＡの応答の強度Ｓ１１との関係を示す図である。
【図５】図５は、タンタル酸リチウム膜のカット角（９０°−θＬＴ）と、スプリアスＡの応答の強度Ｓ１１との関係を示す図である。
【図６】図６は、ＳｉＯ２膜の波長規格化膜厚ＴＳと、スプリアスＡの応答の強度Ｓ１１との関係を示す図である。
【図７】図７は、ＩＤＴ電極の波長規格化膜厚ＴＥと、スプリアスＡの応答の強度Ｓ１１との関係を示す図である。
【図８】図８は、酸化ケイ素膜である保護膜の波長規格化膜厚ＴＰと、スプリアスＡの応答の強度Ｓ１１との関係を示す図である。
【図９】図９は、第１の実施形態の弾性波装置を有する複合フィルタ装置の回路図である。
【図１０】図１０は、第１の実施形態の弾性波装置を有し、複合フィルタ装置で用いられている弾性波フィルタを示す回路図である。
【図１１】図１１（ａ）は、比較例の弾性波装置を有する複合フィルタ装置のフィルタ特性を示す図であり、図１１（ｂ）は、本発明の実施形態としての複合フィルタ装置のフィルタ特性を示す図である。
【図１２】図１２は、単結晶Ｓｉ層の波長規格化膜厚と、スプリアスＡ，Ｂ，Ｃの応答との関係を示す図である。
【図１３】図１３は、単結晶Ｓｉ層内の伝搬方位ψＳｉと、スプリアスＢの応答の強度Ｓ１１との関係を示す図である。
【図１４】図１４は、タンタル酸リチウム膜の波長規格化膜厚ＴＬＴと、スプリアスＢの応答の強度Ｓ１１との関係を示す図である。
【図１５】図１５は、タンタル酸リチウム膜のカット角（９０°−θＬＴ）と、スプリアスＢの応答の強度Ｓ１１との関係を示す図である。
【図１６】図１６は、ＳｉＯ２膜の波長規格化膜厚ＴＳと、スプリアスＢの応答の強度Ｓ１１との関係を示す図である。
【図１７】図１７は、ＩＤＴ電極の波長規格化膜厚ＴＥと、スプリアスＢの応答の強度Ｓ１１との関係を示す図である。
【図１８】図１８は、酸化ケイ素膜である保護膜の波長規格化膜厚ＴＰと、スプリアスＢの応答の強度Ｓ１１との関係を示す図である。
【図１９】図１９は、単結晶Ｓｉ層内の伝搬方位ψＳｉと、スプリアスＣの応答の強度Ｓ１１との関係を示す図である。
【図２０】図２０は、タンタル酸リチウム膜の波長規格化膜厚ＴＬＴと、スプリアスＣの応答の強度Ｓ１１との関係を示す図である。
【図２１】図２１は、タンタル酸リチウム膜のカット角（９０°−θＬＴ）と、スプリアスＣの応答の強度Ｓ１１との関係を示す図である。
【図２２】図２２は、ＳｉＯ２膜の波長規格化膜厚ＴＳと、スプリアスＣの応答の強度Ｓ１１との関係を示す図である。
【図２３】図２３は、ＩＤＴ電極の波長規格化膜厚ＴＥと、スプリアスＣの応答の強度Ｓ１１との関係を示す図である。
【図２４】図２４は、酸化ケイ素膜である保護膜の波長規格化膜厚ＴＰと、スプリアスＣの応答の強度Ｓ１１との関係を示す図である。
【図２５】図２５は、弾性波装置におけるＬｉＴａＯ３膜の膜厚と、Ｑ特性との関係を示す図である。
【図２６】図２６は、弾性波装置におけるＬｉＴａＯ３膜の膜厚と、周波数温度係数ＴＣＦとの関係を示す図である。
【図２７】図２７は、弾性波装置におけるＬｉＴａＯ３膜の膜厚と、音速との関係を示す図である。
【図２８】図２８は、ＬｉＴａＯ３膜厚と、比帯域との関係を示す図である。
【図２９】図２９は、ＳｉＯ２膜の膜厚と、高音速膜の材質と、音速との関係を示す図である。
【図３０】図３０は、ＳｉＯ２膜の膜厚と、電気機械結合係数と、高音速膜の材質との関係を示す図である。
【図３１】図３１は、保護膜の厚みが部分的に異なる変形例を説明するための部分拡大正面断面図である。
【図３２】図３２は、保護膜の厚みが部分的に異なる他の変形例を説明するための部分拡大正面断面図である。
【図３３】図３３は、保護膜の厚みが部分的に異なるさらに他の変形例を説明するための部分拡大正面断面図である。
【図３４】図３４は、本発明で用いられる弾性波共振子の変形例を示す正面断面図である。
【図３５】図３５は、本発明で用いられる弾性波共振子のさらに他の変形例を示す正面断面図である。
【図３６】図３６は、保護膜が積層膜である変形例を説明するための部分拡大正面断面図である。
【図３７】図３７は、結晶方位Ｓｉ（１００）を説明するための模式図である。
【図３８】図３８は、結晶方位Ｓｉ（１１０）を説明するための模式図である。
【図３９】図３９は、結晶方位Ｓｉ（１１１）を説明するための模式図である。
【図４０】図４０は、本発明の実施形態である高周波フロントエンド回路を有する通信装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
図１（ａ）は、本発明の第１の実施形態の弾性波装置の略図的正面断面図であり、図１（ｂ）は、その電極構造を示す模式的平面図である。
【００６０】
弾性波装置１は、１ポート型の弾性波共振子である。弾性波装置１は、支持基板としての単結晶Ｓｉ層２を有する。この単結晶Ｓｉ層２上に、酸化ケイ素膜としてのＳｉＯ２膜３、タンタル酸リチウム膜（ＬｉＴａＯ３膜）４が積層されている。タンタル酸リチウム膜４は、対向し合う第１，第２の主面４ａ，４ｂを有する。第１の主面４ａ上に、ＩＤＴ電極５が設けられている。ＩＤＴ電極５の弾性波伝搬方向両側には、反射器６，７が設けられている。また、酸化ケイ素膜としてのＳｉＯ２膜３は、ＳｉＯ２だけでなく、例えば、ＳｉＯ２にフッ素などをドープした酸化ケイ素を含んでいてもよい。酸化ケイ素膜は酸化ケイ素からなる複数の層を有する多層構造であっても良い。複数の層の間にチタンやニッケルなどからなる中間層を含んでいても良い。この場合の酸化ケイ素膜の厚さは多層構造全体の厚さを示すものとする。
【００６１】
ＩＤＴ電極５及び反射器６，７を覆うように、保護膜８が設けられている。保護膜８は、本実施形態では、酸化ケイ素膜からなる。もっとも、保護膜８は、酸窒化ケイ素、窒化ケイ素などの様々な誘電体膜であってもよい。また、本実施形態では、保護膜８は、ＩＤＴ電極５の電極指上方を覆っているだけでなく、タンタル酸リチウム膜４の上面及び電極指の両側面をも覆うように設けられている。もっとも、保護膜８の形態はこれに限定されるものではない。
【００６２】
このような単結晶Ｓｉ層２に、直接または間接にタンタル酸リチウム膜が積層されている構造を有する弾性波共振子では、下記のスプリアスＡ，Ｂ，Ｃによる応答が生じることが、本願発明者により見出された。
【００６３】
図２は、スプリアスＡ，Ｂ，Ｃを説明するための弾性波共振子のアドミタンス特性を示す図である。図２に示すアドミタンス特性は、本発明の実施形態ではなく、以下の設計パラメータの弾性波共振子のアドミタンス特性である。
【００６４】
単結晶Ｓｉ層のオイラー角（φＳｉ，θＳｉ，ψＳｉ）＝（０°，０°，４５°）。ＳｉＯ２膜の膜厚＝０．３０λ、タンタル酸リチウム膜の膜厚＝０．３０λ、タンタル酸リチウム膜のオイラー角（φＬＴ，θＬＴ，ψＬＴ）＝（０°，−４０°，０°）。ＩＤＴ電極の電極指ピッチで定まる波長λは、１μｍである。ＩＤＴ電極は、Ａｌ膜とＴｉ膜とを積層した積層金属膜からなり、アルミニウムに換算した厚みは０．０５λである。
【００６５】
図２から明らかなように、上記弾性波共振子では、メインモードの応答よりも高周波数側に、スプリアスＡ，Ｂ，Ｃが現れている。スプリアスＡ，Ｂ，Ｃの周波数の高低は、スプリアスＡ＜スプリアスＢ＜スプリアスＣである。スプリアスＡがメインモードに最も近い。
【００６６】
本実施形態の弾性波装置１の特徴は、このスプリアスＡの応答、スプリアスＢの応答及びスプリアスＣの応答の内の少なくとも１つが抑制されていることにある。
【００６７】
上記ＩＤＴ電極５の電極指ピッチで定まる波長をλとする。上記タンタル酸リチウム膜４の波長規格化膜厚をＴＬＴ、タンタル酸リチウム膜のオイラー角のθをθＬＴ、ＳｉＯ２膜３の波長規格化膜厚をＴＳ、アルミニウムの厚みに換算したＩＤＴ電極５の波長規格化膜厚をＴＥ、保護膜８の密度を酸化ケイ素の密度で除した値と、保護膜８の厚みを波長λにより規格化した波長規格化膜厚との積で求められる保護膜８の波長規格化膜厚をＴＰ、単結晶Ｓｉ層２内における伝搬方位をψＳｉ、単結晶Ｓｉ層２の波長規格化膜厚をＴＳｉとする。スプリアスＡ，Ｂ，Ｃの内の少なくとも１つについての下記の式（１）で表される値Ｉｈが−２．４よりも大きくなるようにＴＬＴ、θＬＴ、ＴＳ、ＴＥ、ＴＰ、ψＳｉが設定されており、かつＴＳｉ＞２０とされている。それによって、スプリアスＡ，ＢまたはＣの応答の内の少なくとも１つが効果的に抑制される。これを、以下において詳細に説明する。
【００６８】
なお、本明細書において、波長規格化膜厚とは、膜の厚みをＩＤＴ電極の電極指ピッチで定まる波長λで規格化した値である。従って、実際の厚みをλで除算して得られた値が、波長規格化膜厚となる。なお、ＩＤＴ電極の電極指ピッチで定まる波長λとは、電極指ピッチの平均値で定めてもよい。
【００６９】
なお、ＩＤＴ電極５の密度は、測定値ではなく、ＩＤＴ電極５を構成している金属材料の密度から求められた値である。また、アルミニウムの密度は、２６９８．９ｋｇ／ｍ３である。この値は、化学便覧、基礎編ＩＩ  改訂４版  日本化学学会編、丸善発行（１９９３）Ｐ．２６に記載の値である。
【００７０】
ここで、保護膜８の密度とは、測定値ではなく、保護膜８を構成している材料の密度に基づいて求められた値である。また、酸化ケイ素の密度は、２２００ｋｇ／ｍ３である。この値は、化学便覧、応用編ＩＩ材料編  改訂４版  日本化学学会編、丸善発行（１９９３）Ｐ．９２２に記載の値である。
【００７１】
また、本明細書において、保護膜８の厚みとは、ＩＤＴ電極の電極指の上方に位置している部分における保護膜の厚みをいうものとする。
【００７２】
【数４】
0006977890.tif 000041
【００７３】
ただし、式（１）中の係数ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆは、スプリアスの種類、単結晶Ｓｉ層２の方位（１００）、（１１０）もしくは（１１１）、ＳｉＯ２膜３の波長規格化膜厚及びタンタル酸リチウム膜４の波長規格化膜厚などの範囲に応じて、下記の表３７〜表７２で表される値である。
【００７４】
【表３７】
0006977890.tif 000042
【００７５】
【表３８】
0006977890.tif 000043
【００７６】
【表３９】
0006977890.tif 000044
【００７７】
【表４０】
0006977890.tif 000045
【００７８】
【表４１】
0006977890.tif 000046
【００７９】
【表４２】
0006977890.tif 000047
【００８０】
【表４３】
0006977890.tif 000048
【００８１】
【表４４】
0006977890.tif 000049
【００８２】
【表４５】
0006977890.tif 000050
【００８３】
【表４６】
0006977890.tif 000051
【００８４】
【表４７】
0006977890.tif 000052
【００８５】
【表４８】
0006977890.tif 000053
【００８６】
【表４９】
0006977890.tif 000054
【００８７】
【表５０】
0006977890.tif 000055
【００８８】
【表５１】
0006977890.tif 000056
【００８９】
【表５２】
0006977890.tif 000057
【００９０】
【表５３】
0006977890.tif 000058
【００９１】
【表５４】
0006977890.tif 000059
【００９２】
【表５５】
0006977890.tif 000060
【００９３】
【表５６】
0006977890.tif 000061
【００９４】
【表５７】
0006977890.tif 000062
【００９５】
【表５８】
0006977890.tif 000063
【００９６】
【表５９】
0006977890.tif 000064
【００９７】
【表６０】
0006977890.tif 000065
【００９８】
【表６１】
0006977890.tif 000066
【００９９】
【表６２】
0006977890.tif 000067
【０１００】
【表６３】
0006977890.tif 000068
【０１０１】
【表６４】
0006977890.tif 000069
【０１０２】
【表６５】
0006977890.tif 000070
【０１０３】
【表６６】
0006977890.tif 000071
【０１０４】
【表６７】
0006977890.tif 000072
【０１０５】
【表６８】
0006977890.tif 000073
【０１０６】
【表６９】
0006977890.tif 000074
【０１０７】
【表７０】
0006977890.tif 000075
【０１０８】
【表７１】
0006977890.tif 000076
【０１０９】
【表７２】
0006977890.tif 000077
【０１１０】
本願発明者らは、上記ＴＬＴ、θＬＴ、ＴＳ、ＴＥ、ＴＰ、ψＳｉ、ＴＳｉの各設計パラメータを種々変化させ、スプリアスＡ，Ｂ，Ｃとなる応答の強度がどのように変化するかを調べた。
【０１１１】
なお、上記各パラメータを変化させた場合のスプリアスの応答の強度としては、Ｓ１１の絶対値を求めた。Ｓ１１の絶対値のデシベル表示値が小さいほど、スプリアスの応答の強度が大きいことを示す。Ｓ１１を算出するに際しては、電極指交差幅は２０λ、電極指の対数は９４対とし、２次元有限要素法の電極指一対モデルでＳ１１を求めた。
【０１１２】
なお、ＩＤＴ電極は、タンタル酸リチウム膜側からＴｉ／Ｐｔ／Ｔｉ／Ａｌの順序でこれらの金属膜が積層されている構造とした。また、ＩＤＴ電極の厚みについては、Ｐｔ膜の厚みを変更して変化させた。さらに、ＩＤＴ電極の波長規格化膜厚ＴＥは、各金属膜の密度から見積もったＩＤＴ電極全体の質量を用い、アルミニウムの厚みに換算した場合の波長規格化膜厚を求めた。
【０１１３】
（スプリアスＡ）
図２に示したアドミタンス特性を有する弾性波共振子を基準構造とした。図３〜図８は、それぞれ、基準構造に対し、各パラメータを変化させた場合のスプリアスＡの応答の強度Ｓ１１の変化を示す図である。図３に示すように、基準構造に対し、単結晶Ｓｉ層内の伝搬方位ψＳｉを０°から４５°の範囲で変化させると、スプリアスＡの応答の強度Ｓ１１が変化することがわかる。
【０１１４】
同様に、図４に示すように、タンタル酸リチウム膜の波長規格化膜厚ＴＬＴを変化させた場合にも、スプリアスＡの応答の強度Ｓ１１が変化することがわかる。
【０１１５】
さらに、図５に示すように、タンタル酸リチウム膜のカット角である（９０°−θＬＴ）が変化した場合にも、スプリアスＡの応答の強度Ｓ１１が変化している。
【０１１６】
図６に示すように、ＳｉＯ２膜の波長規格化膜厚ＴＳを変化させた場合にも、スプリアスＡの応答の強度Ｓ１１が変化している。
【０１１７】
図７に示すように、ＩＤＴ電極のＡｌ換算厚みである波長規格化膜厚ＴＥが変化した場合も、スプリアスＡの応答の強度Ｓ１１が変化している。
【０１１８】
図８に示すように、酸化ケイ素膜である保護膜の波長規格化膜厚ＴＰが変化すると、スプリアスＡの応答の強度Ｓ１１が変化している。
【０１１９】
図３〜図８から、これらのパラメータを変化させることにより、スプリアスＡの応答の強度を調整し得ることがわかる。すなわち、上記各パラメータの値を選択することにより、メインモードの応答を維持しつつ、スプリアスＡの応答の強度を小さくすることができる。
【０１２０】
本願発明者らは、図３〜図８などの計算結果より、スプリアスの応答の強度に対応するＩｈは、前述した式（１）と前述した表３７〜４８中の係数ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆで求められることを導き出した。
【０１２１】
そして、式（１）中の係数は、単結晶Ｓｉ層の結晶方位、タンタル酸リチウム膜の波長規格化膜厚ＴＬＴ、タンタル酸リチウム膜のオイラー角θＬＴ、ＳｉＯ２膜の波長規格化膜厚ＴＳ、ＩＤＴ電極の波長規格化膜厚ＴＥ、保護膜の波長規格化膜厚ＴＰの各範囲及び単結晶Ｓｉ層中の伝搬方位ψＳｉに応じて、表３７〜表４８に記載の値となることを見出した。それによって、スプリアスＡの応答の強度に対応するＩｈ１が−２．４よりも大きくなるＴＬＴ、θＬＴ、ＴＳ、ＴＥ、ＴＰ、ψＳｉの条件を決定する。
【０１２２】
ところで、複数の弾性波フィルタが一端で接続された複合フィルタ装置では、スプリアスの応答の強度は、Ｓ１１で−２．４ｄＢよりも大きいことが要求される。これは、自身以外の他の弾性波フィルタの通過特性への影響を無視し得る程度とするためである。通常、携帯電話機などにおいては、通過帯域に現れるリップルは、受信感度を確保する観点から、−０．８ｄＢ以上であることが要求される。もっとも、スプリアスが他の弾性波フィルタの通過帯域に存在する場合、スプリアスの応答の強度のおよそ１／３の強度程度のリップルが他のフィルタの通過帯域に発生することがわかっている。従って、上記通過帯域内におけるリップルを−０．８ｄＢ以上とするには、スプリアスの応答の強度Ｓ１１を、−２．４ｄＢより大きくすればよい。
【０１２３】
スプリアスＡについての上記Ｉｈは、Ｉｈ＞−２．４とされているため、スプリアスＡの応答による他の弾性波フィルタの通過帯域への影響を効果的に抑制することができる。これを、図９〜図１２を参照して説明する。
【０１２４】
図９は、複合フィルタ装置の回路図である。複合フィルタ装置１０では、第１〜第４の弾性波フィルタ１１〜１４が、アンテナ端子１５側で共通接続されている。図１０は、第１の弾性波フィルタ１１の回路図である。第１の弾性波フィルタ１１は、複数の直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ３と、複数の並列腕共振子Ｐ１，Ｐ２とを有する。すなわち、第１の弾性波フィルタ１１は、ラダー型フィルタである。直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ３及び並列腕共振子Ｐ１，Ｐ２が、上記実施形態の弾性波装置１を用いて構成されている。
【０１２５】
なお、本発明において、本発明の弾性波装置を有する弾性波フィルタの回路構成はこれに限定されるものではない。例えば縦結合共振子型弾性波フィルタを有する弾性波フィルタであってもよい。この場合、縦結合共振子型弾性波フィルタが、本発明の弾性波装置であってもよい。あるいは、縦結合共振子型弾性波フィルタに接続されている弾性波共振子が、本発明に係る弾性波装置で構成されていてもよい。
【０１２６】
なお、第１〜第４の弾性波フィルタ１１〜１４の通過帯域を、第１の通過帯域〜第４の通過帯域とする。
【０１２７】
第１の通過帯域が最も低周波数側にあり、第２の通過帯域、第３の通過帯域及び第４の通過帯域の順に、通過帯域が高くなっている。すなわち、第１の通過帯域＜第２の通過帯域＜第３の通過帯域＜第４の通過帯域である。
【０１２８】
比較のために、上記基準構造の弾性波共振子を用いたことを除いては、上記実施形態と同様にして第１の弾性波フィルタが構成されている比較例の複合フィルタ装置を用意した。図１１（ａ）は、比較例の複合フィルタ装置における第１の弾性波フィルタ及び第２の弾性波フィルタのフィルタ特性を示す。実線は第１の弾性波フィルタのフィルタ特性を示し、破線は第２の弾性波フィルタのフィルタ特性を示す。第２の通過帯域において、大きなリップルが現れている。これは、第１の弾性波フィルタに用いられている弾性波共振子のスプリアスＡにより応答が大きく現れているためである。
【０１２９】
図１１（ｂ）は、本発明の実施形態としての複合フィルタ装置のフィルタ特性を示す図である。実線は第１の弾性波フィルタのフィルタ特性を示し、破線は第２の弾性波フィルタのフィルタ特性を示す。ここでは、第１の弾性波フィルタが、上記実施形態の弾性波装置を用いて構成されている。従って、第２の通過帯域において、大きなリップルが現れていない。すなわち、他のフィルタである第２の弾性波フィルタの通過帯域において、大きなリップルが現れていない。よって、第２の弾性波フィルタにおけるフィルタ特性の劣化が生じ難い。
【０１３０】
このように、本発明に係る複合フィルタ装置では、本発明に従って構成された弾性波装置を有する弾性波フィルタにおいて、上記スプリアスＡの応答が抑制されるため、自帯域よりも通過帯域が高い他の弾性波フィルタにおけるフィルタ特性の劣化を効果的に抑制することができる。
【０１３１】
なお、図１２は、単結晶Ｓｉ層２の波長規格化膜厚と、スプリアスＡ，Ｂ，Ｃの応答の強度Ｓ１１との関係を示す図である。図１２から明らかなように、ＴＳｉ＞２０であれば、スプリアスＡ，Ｂ，Ｃの応答の強度をより効果的に抑制し得ることがわかる。
【０１３２】
（スプリアスＢ）
図１３は、単結晶Ｓｉ層内の伝搬方位ψＳｉと、スプリアスＢの応答の強度Ｓ１１との関係を示す図である。図１３から明らかなように、ψＳｉが変化すると、スプリアスＢの応答の強度Ｓ１１が変化している。同様に、図１４に示すように、タンタル酸リチウム膜の波長規格化膜厚ＴＬＴが変化した場合にも、スプリアスＢの応答の強度Ｓ１１が変化している。図１５に示すように、タンタル酸リチウム膜のカット角（９０°−θＬＴ）が変化した場合も、スプリアスＢの応答の強度Ｓ１１が変化している。図１６に示すように、ＳｉＯ２膜の波長規格化膜厚ＴＳが変化した場合にも、スプリアスＢの応答の強度Ｓ１１が変化している。さらに、図１７に示すように、ＩＤＴ電極のＡｌ換算の波長規格化膜厚ＴＥが変化した場合にも、スプリアスＢの応答の強度Ｓ１１が変化している。
【０１３３】
また、図１８に示すように、酸化ケイ素膜である保護膜の波長規格化膜厚ＴＰが変化した場合にも、スプリアスＢの応答の強度Ｓ１１が変化している。
【０１３４】
図１３〜図１８などの計算結果から、スプリアスＡの場合と同様に、スプリアスＢの応答の強度に対応するＩｈ２を表現するための式（１）中の係数の値を求めた。単結晶Ｓｉ層の方位（１００）、（１１０）もしくは（１１１）、タンタル酸リチウム膜の波長規格化膜厚ＴＬＴ、タンタル酸リチウム膜のオイラー角θＬＴ、ＳｉＯ２膜の波長規格化膜厚ＴＳ、ＩＤＴ電極の波長規格化膜厚ＴＥ、保護膜の波長規格化膜厚ＴＰや、伝搬方位ψＳｉの範囲に応じて、上述した表４９〜表６０の通りに、式（１）の係数とすれば、スプリアスＢの応答の強度に対応するＩｈ２を表現することができ、その中でＩｈ２が−２．４以上となるＴＬＴ、θＬＴ、ＴＳ、ＴＥ、ＴＰ、ψＳｉの条件を決定し、さらにＴＳｉ＞２０とすることにより、スプリアスＢの応答も十分小さくすることができる。
【０１３５】
（スプリアスＣ）
図１９は、単結晶Ｓｉ層内の伝搬方位ψＳｉと、スプリアスＣの応答の強度Ｓ１１との関係を示す図である。図１９から明らかなように、ψＳｉが変化すると、スプリアスＣの応答の強度Ｓ１１が変化している。同様に、図２０に示すように、タンタル酸リチウム膜の波長規格化膜厚ＴＬＴが変化した場合にも、スプリアスＣの応答の強度Ｓ１１が変化している。図２１に示すように、タンタル酸リチウム膜のカット角（９０°−θＬＴ）が変化した場合も、スプリアスＣの応答の強度Ｓ１１が変化している。図２２に示すように、ＳｉＯ２膜の波長規格化膜厚ＴＳが変化した場合にも、スプリアスＣの応答の強度Ｓ１１が変化している。さらに、図２３に示すように、ＩＤＴ電極のＡｌ換算の波長規格化膜厚ＴＥが変化した場合にも、スプリアスＣの応答の強度Ｓ１１が変化している。
【０１３６】
また、図２４に示すように、酸化ケイ素膜である保護膜の波長規格化膜厚ＴＰが変化した場合にも、スプリアスＣの応答の強度Ｓ１１が変化している。
【０１３７】
図１９〜図２４などから、式（１）で示すスプリアスＣの応答の強度に対応するＩｈ３を表現する式（１）中の係数の値を求めた。すなわち、Ｓｉ（１００）、（１１０）もしくは（１１１）、さらに、タンタル酸リチウム膜の波長規格化膜厚ＴＬＴ、タンタル酸リチウム膜のオイラー角θＬＴ、ＳｉＯ２膜の波長規格化膜厚ＴＳ、ＩＤＴ電極の波長規格化膜厚ＴＥ、保護膜の波長規格化膜厚ＴＰや、伝搬方位ψＳｉの範囲に応じて、上述した表６１〜表７２の通りに、式（１）の係数とすれば、スプリアスＣの応答の強度に対応するＩｈ３を表現することができ、その中でＩｈ３が−２．４以上となるＴＬＴ、θＬＴ、ＴＳ、ＴＥ、ＴＰ、ψＳｉの条件を決定し、さらにＴＳｉ＞２０とすることにより、スプリアスＣの応答も十分小さくすることができる。
【０１３８】
（より好ましい実施形態）
好ましくは、スプリアスＡ，Ｂ，Ｃの全てについてのＩｈがＩｈ＞−２．４であることが望ましい。その場合には、スプリアスＡ，Ｂ，Ｃの他の弾性波フィルタへの影響を効果的に抑制することができる。また、スプリアスＡ及びスプリアスＢについてのＩｈ、スプリアスＡ及びスプリアスＣについてのＩｈまたはスプリアスＢ及びスプリアスＣについてのＩｈをＩｈ＞−２．４としてもよい。その場合には、スプリアスＡ，Ｂ，Ｃのうちの２種のスプリアスによる影響を抑制することができる。
【０１３９】
（タンタル酸リチウム膜の厚み）
本願発明の構造を適用する場合には、上述したように、ＳｉＯ２膜３と、タンタル酸リチウム膜４とが積層されている部分にスプリアスが閉じこもる傾向があるが、上記タンタル酸リチウム膜４の厚みを３．５λ以下とすることによって、ＳｉＯ２膜３とタンタル酸リチウム膜４との積層部分が薄くなるため、スプリアスが閉じこもりにくくなる。
【０１４０】
より好ましくは、タンタル酸リチウム膜４の膜厚は、２．５λ以下であり、その場合には周波数温度係数ＴＣＦの絶対値を小さくし得る。さらに、好ましくは、タンタル酸リチウム膜４の膜厚は、１．５λ以下である。この場合には、電気機械結合係数を容易に調整することができる。さらに、より好ましくは、タンタル酸リチウム膜４の膜厚は、０．５λ以下である。この場合には、広い範囲で電気機械結合係数を容易に調整できる。
【０１４１】
なお、上記式（１）において、
ａ）Ｓｉ（１００）（オイラー角（φＳｉ＝０°±５°，θＳｉ＝０°±５°，ψＳｉ）とする）を使用する場合、ψＳｉの範囲は０°≦ψＳｉ≦４５°とする。もっとも、Ｓｉ（１００）の結晶構造の対称性から、ψＳｉとψＳｉ±（ｎ×９０°）とは同義である（但し、ｎ＝１，２，３・・・）。同様に、ψＳｉと−ψＳｉとは同義である。
【０１４２】
ｂ）Ｓｉ（１１０）（オイラー角（φＳｉ＝−４５°±５°，θＳｉ＝−９０°±５°，ψＳｉ）とする）を使用する場合、ψｓｉの範囲は０°≦ψＳｉ≦９０°とする。もっとも、Ｓｉ（１１０）の結晶構造の対称性から、ψＳｉとψＳｉ±（ｎ×１８０°）とは同義である（但し、ｎ＝１，２，３・・・）。同様に、ψＳｉと−ψＳｉとは同義である。
【０１４３】
ｃ）Ｓｉ（１１１）（オイラー角（φＳｉ＝−４５°±５°，θＳｉ＝−５４．７３５６１°±５°，ψＳｉ）とする）を使用する場合、ψＳｉの範囲は０°≦ψＳｉ≦６０°とする。もっとも、Ｓｉ（１１１）の結晶構造の対称性から、ψＳｉとψＳｉ±（ｎ×１２０°）とは同義である（但し、ｎ＝１，２，３・・・）。
【０１４４】
また、θＬＴの範囲は−１８０°＜θＬＴ≦０°とするが、θＬＴとθＬＴ＋１８０°とは同義であるとして扱えばよい。
【０１４５】
なお、本明細書において、例えば、オイラー角（０°±５°の範囲内、θ、０°±１５°の範囲内）における０°±５°の範囲内とは、−５°以上、＋５°以下の範囲内を意味し、０°±１５°の範囲内とは、−１５°以上、＋１５°以下の範囲内を意味する。本明細書においては、例えば０°±５°の範囲内を、単に０°±５°と記載することもある。
【０１４６】
図２５は、シリコンからなる高音速支持基板上に、厚み０．３５λのＳｉＯ２膜からなる低音速膜及びオイラー角（０°，１４０．０°，０°）のタンタル酸リチウムからなる圧電膜を積層した弾性波装置におけるＬｉＴａＯ３膜の膜厚と、Ｑ特性との関係を示す図である。この図２５における縦軸は、共振子のＱ値と比帯域（Δｆ）との積である。また、図２６は、ＬｉＴａＯ３膜の膜厚と、周波数温度係数ＴＣＦとの関係を示す図である。図２７は、ＬｉＴａＯ３膜の膜厚と音速との関係を示す図である。図２５より、ＬｉＴａＯ３膜の膜厚が、３．５λ以下が好ましい。その場合には、３．５λを超えた場合に比べて、Ｑ値が高くなる。より好ましくは、Ｑ値をより高めるには、ＬｉＴａＯ３膜の膜厚は、２．５λ以下であることが望ましい。
【０１４７】
また、図２６より、ＬｉＴａＯ３膜の膜厚が、２．５λ以下の場合、周波数温度係数ＴＣＦの絶対値が２．５λを超えた場合に比べて小さくすることができる。より好ましくは、ＬｉＴａＯ３膜の膜厚を２λ以下とすることが望ましく、その場合には、周波数温度係数ＴＣＦの絶対値が、１０ｐｐｍ／℃以下とされ得る。周波数温度係数ＴＣＦの絶対値を小さくするには、ＬｉＴａＯ３膜の膜厚を１．５λ以下とすることがさらに好ましい。
【０１４８】
図２７より、ＬｉＴａＯ３膜の膜厚が１．５λを超えると、音速の変化が極めて小さい。
【０１４９】
もっとも、図２８に示すように、ＬｉＴａＯ３膜の膜厚が、０．０５λ以上、０．５λ以下の範囲では、比帯域が大きく変化する。従って、電気機械結合係数をより広い範囲で調整することができる。よって、電気機械結合係数及び比帯域の調整範囲を広げるためには、ＬｉＴａＯ３膜の膜厚が、０．０５λ以上、０．５λ以下の範囲が望ましい。
【０１５０】
図２９及び図３０は、ＳｉＯ２膜の膜厚（λ）と、音速及び電気機械結合係数との関係をそれぞれ示す図である。ここでは、ＳｉＯ２からなる低音速膜の下方に、高音速膜として、窒化ケイ素膜、酸化アルミニウム膜及びダイヤモンド膜をそれぞれ用いた。高音速膜の膜厚は、１．５λとした。窒化ケイ素におけるバルク波の音速は６０００ｍ／秒であり、酸化アルミニウムにおけるバルク波の音速は６０００ｍ／秒であり、ダイヤモンドにおけるバルク波の音速は１２８００ｍ／秒である。図２９及び図３０に示すように、高音速膜の材質及びＳｉＯ２膜の膜厚を変更したとしても、電気機械結合係数及び音速はほとんど変化しない。特に、ＳｉＯ２膜の膜厚が、０．１λ以上、０．５λ以下では、高音速膜の材質の如何に関わらず、電気機械結合係数はほとんど変わらない。また、図２９よりＳｉＯ２膜の膜厚が、０．３λ以上、２λ以下であれば、高音速膜の材質の如何に関わらず、音速が変わらないことがわかる。従って、好ましくは、酸化ケイ素からなる低音速膜の膜厚は、２λ以下、より望ましくは０．５λ以下であることが好ましい。
【０１５１】
図３１〜図３３は、本発明で用いられる弾性波共振子において、保護膜の厚みが部分的に異なる各変形例を説明するための部分拡大正面断面図である。図３１〜図３３に示す各変形例では、保護膜８は、タンタル酸リチウム膜４及びＩＤＴ電極５の電極指５ａの上面及び側面を覆うように設けられている。図３１に示す変形例では、電極指５ａの側面を覆っている保護膜８の厚みは、電極指５ａの上面を覆っている保護膜８の厚みよりも薄くされている。この場合、Ｑ値を高めることができ、かつ電気機械結合係数を大きくすることができる。より詳細には、保護膜８のＱｍが小さいため、電極指５ａの側面上の保護膜８を薄くすれば、弾性波共振子のＱを高めることができる。従って、弾性波フィルタの損失を小さくすることができる。また、タンタル酸リチウム膜４上に、保護膜８が存在すると、電極指５ａが設けられている部分と、電極指５ａ間のギャップとの間の音響インピーダンス差が小さくなる。そのため、電気機械結合係数が小さくなる。しかしながら、電極指５ａの側面上の保護膜８の厚みを薄くすれば、電気機械結合係数を大きくすることができる。
【０１５２】
他方、図３２に示す変形例では、タンタル酸リチウム膜４上の保護膜８の厚みは、電極指５ａの上面を覆っている保護膜８の厚みより薄くされている。この場合にも、電気機械結合係数を大きくすることができる。すなわち、タンタル酸リチウム膜４を覆っている部分の保護膜８の厚みを薄くすることにより、電気機械結合係数を大きくすることができる。
【０１５３】
図３３に示す変形例では、タンタル酸リチウム膜４上の保護膜８の厚みは、電極指５ａの上面を覆っている保護膜８の厚みよりも厚くされている。この場合には、電気機械結合係数を小さくすることができ、狭帯域化を図ることができる。
【０１５４】
図３４は、本発明で用いられる弾性波共振子の変形例を説明するための正面断面図である。本変形例の弾性波共振子では、ＳｉＯ２膜３が配置されていないことを除いては図１（ａ）に示した弾性波装置１と同様に構成されている。このように、本発明で用いられる弾性波共振子は、単結晶Ｓｉ層２上に直接タンタル酸リチウム膜４が積層されている構造を有していてもよい。その場合、ＳｉＯ２膜３の厚みは０となる。
【０１５５】
図３５は、本発明で用いられる弾性波共振子のさらに他の変形例を示す正面断面図である。弾性波装置１Ａでは、保護膜８は、ＩＤＴ電極５の電極指の上面に積層されている。保護膜８は、ＩＤＴ電極５の電極指の側面には至らないように設けられている。このように、電極指の上面にのみ保護膜８が積層されていてもよい。
【０１５６】
図３６は、保護膜８が積層膜である場合の構造を説明するための部分拡大正面断面図である。保護膜８は、第１の保護膜層８ａ、第２の保護膜層８ｂ及び第３の保護膜層８ｃを積層した構造を有する。このように、保護膜８は、複数の保護膜層の積層膜であってもよい。この場合、保護膜８の波長規格化膜厚ＴＰとしては、各保護膜層の密度を酸化ケイ素の密度で除算して得られた値と、当該保護膜層の波長規格化膜厚との積の総合計により求められる。例えば、第１の保護膜層８ａの密度がｄ１、波長規格化膜厚がｔ１、第２の保護膜層８ｂの密度がｄ２、波長規格化膜厚がｔ２、第３の保護膜層８ｃの密度がｄ３、波長規格化膜厚がｔ３とした場合、保護膜８の波長規格化膜厚ＴＰは、酸化ケイ素の密度をｄ０とした場合、ＴＰ＝（ｄ１／ｄ０）ｔ１＋（ｄ２／ｄ０）ｔ２＋（ｄ３／ｄ０）ｔ３となる。
【０１５７】
なお、図３７に示すように、Ｓｉ（１００）とは、ダイヤモンド構造を有するシリコンの結晶構造において、ミラー指数［１００］で表される結晶軸に直交する（１００）面においてカットした基板であることを示す。なお、Ｓｉ（０１０）など結晶学的に等価な面も含む。
【０１５８】
図３８に示すように、Ｓｉ（１１０）とは、ダイヤモンド構造を有するシリコンの結晶構造において、ミラー指数［１１０］で表される結晶軸に直交する（１１０）面においてカットした基板であることを示す。なお、その他の結晶学的に等価な面も含む。
【０１５９】
図３９に示すように、Ｓｉ（１１１）とはダイヤモンド構造を有するシリコンの結晶構造において、ミラー指数［１１１］で表される結晶軸に直交する（１１１）面においてカットした基板であることを示す。なお、その他の結晶学的に等価な面も含む。
【０１６０】
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複合フィルタ装置などの部品として用いることができる。このような高周波フロントエンド回路の例を下記において説明する。
【０１６１】
図４０は、高周波フロントエンド回路を有する通信装置の概略構成図である。通信装置２４０は、アンテナ２０２と、高周波フロントエンド回路２３０と、ＲＦ信号処理回路２０３とを有する。高周波フロントエンド回路２３０は、アンテナ２０２に接続される回路部分である。高周波フロントエンド回路２３０は、複合フィルタ装置２１０と、増幅器２２１〜２２４とを有する。複合フィルタ装置２１０は、第１〜第４のフィルタ２１１〜２１４を有する。この複合フィルタ装置２１０として、上述した本発明の複合フィルタ装置を用いることができる。複合フィルタ装置２１０は、アンテナ２０２に接続されるアンテナ共通端子２２５を有する。アンテナ共通端子２２５に受信フィルタとしての第１〜第３のフィルタ２１１〜２１３の一端と、送信フィルタとしての第４のフィルタ２１４の一端とが共通接続されている。第１〜第３のフィルタ２１１〜２１３の出力端が、増幅器２２１〜２２３にそれぞれ接続されている。また、第４のフィルタ２１４の入力端に、増幅器２２４が接続されている。
【０１６２】
増幅器２２１〜２２３の出力端がＲＦ信号処理回路２０３に接続されている。増幅器２２４の入力端がＲＦ信号処理回路２０３に接続されている。
【０１６３】
本発明に係る複合フィルタ装置は、このような通信装置２４０における複合フィルタ装置２１０として好適に用いることができる。
【０１６４】
本発明に係る弾性波装置は、好ましくは、前述した弾性波共振子である。また、本発明に係る弾性波フィルタは、複数の共振子を有し、複数の共振子のうち少なくとも１つの共振子が、本発明に従って構成された上記弾性波装置であればよい。
【０１６５】
また、本発明に係る複合フィルタ装置は、上記複合フィルタ装置２１０のように、通過帯域が異なるＮ個（但しＮは２以上）の帯域通過型フィルタを備え、上記Ｎ個の帯域通過型フィルタの一端が、アンテナ端側で共通接続されている構成を有する。この場合、Ｎ個の帯域通過型フィルタのうち通過帯域が最も高い帯域通過型フィルタを除く少なくとも１つの帯域通過型フィルタが、１以上の弾性波共振子を有し、該１以上の弾性波共振子のうち少なくとも１つが、本発明に従って構成された弾性波装置であればよい。また、Ｎ個の帯域通過型フィルタでは、上記本発明に従って構成された弾性波装置を有する弾性波フィルタ以外の帯域通過型フィルタの少なくとも１つは、弾性波フィルタでなくてもよい。すなわち、共通接続されている帯域通過型フィルタは、ＬＣフィルタなどの弾性波フィルタ以外の他の帯域通過型フィルタを含んでいてもよい。好ましくは、上記Ｎは３以上であり、３以上の帯域通過型フィルタが複数の通信バンドの信号を同時に送受信する複合フィルタ装置である。また、上記弾性波フィルタは、ラダー型フィルタであってもよい。
【０１６６】
本発明に係る弾性波装置は、様々な通信バンドに用いられるが、好ましくは、弾性波フィルタにおける通過帯域は、３ＧＰＰ規格で定められた通信バンドの通過帯域である。
【０１６７】
なお、本発明における複合フィルタ装置は、複数の送信フィルタのみを有するものであってもよく、複数の受信フィルタを有するものであってもよい。
【０１６８】
本発明は、フィルタ、マルチバンドシステムに適用できる複合フィルタ装置、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】
【０１６９】
１，１Ａ…弾性波装置
２…単結晶Ｓｉ層
３…ＳｉＯ２膜
４…タンタル酸リチウム膜
４ａ，４ｂ…第１，第２の主面
５…ＩＤＴ電極
５ａ…電極指
６，７…反射器
８…保護膜
８ａ，８ｂ，８ｃ…第１，第２，第３の保護膜層
１０…複合フィルタ装置
１１〜１４…第１〜第４の弾性波フィルタ
１５…アンテナ端子
２０２…アンテナ
２０３…ＲＦ信号処理回路
２１０…複合フィルタ装置
２１１〜２１４…第１〜第４のフィルタ
２２１〜２２４…増幅器
２２５…アンテナ共通端子
２３０…高周波フロントエンド回路
２４０…通信装置
Ｐ１，Ｐ２…並列腕共振子
Ｓ１〜Ｓ３…直列腕共振子
【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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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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