(57)【要約】  高次モードを抑制することができる、弾性波装置を提供する。  弾性波装置１は、支持基板３と、支持基板３上に設けられている第１の高音速膜４と、第１の高音速膜４上に設けられている低音速膜５と、低音速膜５上に設けられている第２の高音速膜６と、第２の高音速膜６上に設けられている圧電体層７と、圧電体層７上に設けられているＩＤＴ電極８とを備え、低音速膜５を伝搬するバルク波の音速が、圧電体層７を伝搬するバルク波の音速よりも低く、第１の高音速膜４を伝搬するバルク波の音速が、圧電体層７を伝搬する弾性波の音速よりも高く、第２の高音速膜６を伝搬するバルク波の音速が、第１の高音速膜４を伝搬するバルク波の音速以上である。
2020184621.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持基板と、
前記支持基板上に設けられている第１の高音速膜と、
前記第１の高音速膜上に設けられている低音速膜と、
前記低音速膜上に設けられている第２の高音速膜と、
前記第２の高音速膜上に設けられている圧電体層と、
前記圧電体層上に設けられているＩＤＴ電極と、
を備え、
前記低音速膜を伝搬するバルク波の音速が、前記圧電体層を伝搬するバルク波の音速よりも低く、
前記第１の高音速膜を伝搬するバルク波の音速が、前記圧電体層を伝搬する弾性波の音速よりも高く、
前記第２の高音速膜を伝搬するバルク波の音速が、前記第１の高音速膜を伝搬するバルク波の音速以上である、弾性波装置。
【請求項２】
前記第２の高音速膜の材料が、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化チタン、炭化ケイ素またはダイヤモンドライクカーボンである、請求項１に記載の弾性波装置。
【請求項３】
前記第２の高音速膜の材料及び厚みが、表１に示すいずれかの組み合わせである、請求項２に記載の弾性波装置。
【表１】
2020184621.tif 000010
【請求項４】
前記支持基板がシリコン基板である、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】
前記支持基板の前記第１の高音速膜側の面の面方位が（１１１）である、請求項４に記載の弾性波装置。
【請求項６】
前記圧電体層の第２オイラー角θと、前記圧電体層の厚みと、前記第２の高音速膜の厚みから導出されるレイリー波位相が−７０［ｄｅｇ］以下となる、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】
シリコンからなる支持基板と、
前記支持基板上に設けられ、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、または、水晶を含む第１の高音速膜と、
前記第１の高音速膜上に設けられ、酸化ケイ素、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からなる低音速膜と、
前記低音速膜上に設けられ、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化チタン、炭化ケイ素、窒化ケイ素、またはＤＬＣを主成分とする媒質からなる第２の高音速膜と、
前記第２の高音速膜上に設けられ、タンタル酸リチウムまたはニオブ酸リチウムからなる圧電体層と、
前記圧電体層上に設けられているＩＤＴ電極と、
を備える弾性波装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾性波装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、弾性波装置は携帯電話機のフィルタなどに広く用いられている。下記の特許文献１には弾性波装置の一例が開示されている。この弾性波装置においては、支持基板、接合膜、高音速膜、低音速膜及び圧電膜がこの順序で積層されている。圧電膜上に複数のＩＤＴ電極（Ｉｎｔｅｒ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１６／１０３９５３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、５ＧＨｚ帯の利用が重要性を増している。５ＧＨｚ帯を利用する弾性波フィルタと他の弾性波フィルタとがアンテナ端において共通接続された場合、当該他の弾性波フィルタのメインモードの共振周波数の２倍の周波数付近に発生する高次モードによるレスポンスが問題となる。しかしながら、特許文献１に記載のような弾性波装置では、このような高次モードによるレスポンスを十分に抑制することは困難であった。【０００５】
本発明の目的は、高次モードによるレスポンスを抑制することができる、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】
【０００６】
本発明に係る弾性波装置のある広い局面では、支持基板と、前記支持基板上に設けられている第１の高音速膜と、前記第１の高音速膜上に設けられている低音速膜と、前記低音速膜上に設けられている第２の高音速膜と、前記第２の高音速膜上に設けられている圧電体層と、前記圧電体層上に設けられているＩＤＴ電極とが備えられており、前記低音速膜を伝搬するバルク波の音速が、前記圧電体層を伝搬するバルク波の音速よりも低く、前記第１の高音速膜を伝搬するバルク波の音速が、前記圧電体層を伝搬する弾性波の音速よりも高く、前記第２の高音速膜を伝搬するバルク波の音速が、前記第１の高音速膜を伝搬するバルク波の音速以上である。【０００７】
本発明に係る弾性波装置の他の広い局面では、シリコンからなる支持基板と、前記支持基板上に設けられ、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、または、水晶を含む第１の高音速膜と、前記第１の高音速膜上に設けられ、酸化ケイ素、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からなる低音速膜と、前記低音速膜上に設けられ、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化チタン、炭化ケイ素、窒化ケイ素またはＤＬＣを主成分とする媒質からなる第２の高音速膜と、前記第２の高音速膜上に設けられ、タンタル酸リチウムまたはニオブ酸リチウムからなる圧電体層と、前記圧電体層上に設けられているＩＤＴ電極とが備えられている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る弾性波装置によれば、高次モードを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態に係る弾性波装置の一部を示す正面断面図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施形態に係る弾性波装置の平面図である。
【図３】図３は、結晶方位Ｓｉ（１１１）を説明するための模式図である。
【図４】図４は、本発明の第１の実施形態及び比較例の弾性波装置の位相特性を示す図である。
【図５】図５は、弾性波装置における第２の高音速膜を酸化アルミニウム膜とした場合における、メインモードの周波数の２倍付近の周波数域に生じる高次モード及びミドルバンドに位置する高次モードの位相特性を示す図である。
【図６】図６は、弾性波装置における第２の高音速膜を窒化アルミニウム膜とした場合における、メインモードの周波数の２倍付近の周波数域に生じる高次モード及びミドルバンドに位置する高次モードの位相特性を示す図である。
【図７】図７は、弾性波装置における第２の高音速膜を窒化ケイ素膜とした場合における、メインモードの周波数の２倍付近の周波数域に生じる高次モード及びミドルバンドに位置する高次モードの位相特性を示す図である。
【図８】図８は、弾性波装置における第２の高音速膜を窒化チタン膜とした場合における、メインモードの周波数の２倍付近の周波数域に生じる高次モード及びミドルバンドに位置する高次モードの位相特性を示す図である。
【図９】図９は、弾性波装置における第２の高音速膜を炭化ケイ素膜とした場合における、メインモードの周波数の２倍付近の周波数域に生じる高次モード及びミドルバンドに位置する高次モードの位相特性を示す図である。
【図１０】図１０は、弾性波装置における第２の高音速膜をＤＬＣ膜とした場合における、メインモードの周波数の２倍付近の周波数域に生じる高次モード及びミドルバンドに位置する高次モードの位相特性を示す図である。
【図１１】図１１は、本発明の第２の実施形態に係る弾性波装置の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る弾性波装置の一部を示す正面断面図である。図２は、本発明の第１の実施形態に係る弾性波装置の平面図である。なお、図１は、後述するＩＤＴ電極の一対の電極指付近の部分を示す。
【００１３】
弾性波装置１は圧電性基板２を有する。圧電性基板２は、支持基板３と、支持基板３上に設けられている第１の高音速膜４と、第１の高音速膜４上に設けられている低音速膜５と、低音速膜５上に設けられている第２の高音速膜６と、第２の高音速膜６上に設けられている圧電体層７とを有する。圧電体層７上にＩＤＴ電極８が設けられている。
【００１４】
ＩＤＴ電極８に交流電圧を印加することにより、弾性波が励振される。本実施形態の弾性波装置１は、メインモードとしてＳＨ波を利用する。図２に示すように、圧電性基板２上におけるＩＤＴ電極８の弾性波伝搬方向両側には、反射器９Ａ及び反射器９Ｂが設けられている。本実施形態の弾性波装置１は弾性波共振子である。もっとも、本発明に係る弾性波装置は弾性波共振子には限定されず、複数の弾性波共振子を有する帯域通過フィルタ、デュプレクサやマルチプレクサなどであってもよい。
【００１５】
図１に示す圧電体層７は、本実施形態においては、５５°ＹカットＸ伝搬のタンタル酸リチウム層である。ここで、ＩＤＴ電極の電極指ピッチにより規定される波長をλとしたときに、圧電体層７の厚みは１λ以下である。電極指ピッチとは電極指中心間距離をいう。なお、圧電体層７のカット角、材料及び厚みは上記に限定されない。圧電体層７の材料としては、例えば、ニオブ酸リチウムなどを用いることもできる。
【００１６】
支持基板３は、本実施形態ではシリコン基板である。より具体的には、支持基板３を構成するシリコンの結晶方位はＳｉ（１１１）である。支持基板３の伝搬角は４６°である。なお、支持基板３の伝搬角とは（１１１）面において弾性波伝搬方向とシリコンの結晶軸［１−１０］とのなす角である。ここで、Ｓｉ（１１１）とは、図３に示すように、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。もっとも、支持基板３の結晶方位、伝搬角及び材料は上記に限定されない。例えば、支持基板３を構成するシリコンの第１の高音速膜４側の面及びＩＤＴ電極８側の面のうち、第１の高音速膜４側の面の面方位が（１１１）であってもよい。
【００１７】
第１の高音速膜４は相対的に高音速な膜である。より具体的には、第１の高音速膜４を伝搬するバルク波の音速は、圧電体層７を伝搬する弾性波の音速よりも高い。第１の高音速膜４は、本実施形態においては窒化ケイ素膜である。なお、第１の高音速膜４の材料は上記に限定されず、例えば、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、酸窒化ケイ素、シリコン、サファイア、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、水晶、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、マグネシア、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）またはダイヤモンドなど、上記材料を主成分とする媒質を用いることができる。
【００１８】
低音速膜５は相対的に低音速な膜である。より具体的には、低音速膜５を伝搬するバルク波の音速は、圧電体層７を伝搬するバルク波の音速よりも低い。本実施形態においては、低音速膜５は酸化ケイ素膜である。酸化ケイ素はＳｉＯｘで表される。ｘは任意の正数である。弾性波装置１においては、低音速膜５を構成する酸化ケイ素はＳｉＯ２である。なお、低音速膜５の材料は上記に限定されず、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を用いることができる。
【００１９】
第２の高音速膜６は、第１の高音速膜４以上に高音速な膜である。より具体的には、第２の高音速膜６を伝搬するバルク波の音速は、第１の高音速膜４を伝搬するバルク波の音速以上である。第２の高音速膜６は、本実施形態においては酸化アルミニウム膜である。なお、第２の高音速膜６の材料は上記に限定されず、例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ケイ素（ＳｉＮ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）またはＤＬＣなど、上記材料を主成分とする媒質を用いることができる。第２の高音速膜６の材料は、第１の高音速膜４の材料と同じであってもよい。
【００２０】
本実施形態において、圧電体層７は、低音速膜５上に第２の高音速膜６を介して間接的に設けられている。弾性波装置１は、第１の高音速膜４、低音速膜５及び圧電体層７が積層された構成を有するため、メインモードのエネルギーを圧電体層７側に効果的に閉じ込めることができる。
【００２１】
図２に示すように、ＩＤＴ電極８は、対向し合う第１のバスバー１６及び第２のバスバー１７を有する。ＩＤＴ電極８は、第１のバスバー１６にそれぞれ一端が接続されている複数の第１の電極指１８を有する。さらに、ＩＤＴ電極８は、第２のバスバー１７にそれぞれ一端が接続されている複数の第２の電極指１９を有する。複数の第１の電極指１８と複数の第２の電極指１９とは互いに間挿し合っている。
【００２２】
ＩＤＴ電極８は、圧電体層７側から、Ｔｉ層、Ａｌ層及びＴｉ層がこの順序で積層された積層金属膜からなる。反射器９Ａ及び反射器９Ｂの材料も、ＩＤＴ電極８と同様の材料である。なお、ＩＤＴ電極８、反射器９Ａ及び反射器９Ｂの材料は上記に限定されない。あるいは、ＩＤＴ電極８、反射器９Ａ及び反射器９Ｂは単層の金属膜からなっていてもよい。
【００２３】
図１に戻り、本実施形態の特徴は、第１の高音速膜４、低音速膜５、第２の高音速膜６及び圧電体層７が積層された構成を有し、第２の高音速膜６が第１の高音速膜４以上に高音速なことにある。それによって、高次モードを抑制することができる。なお、上述したように、高次モードとは、メインモードの共振周波数の２倍の周波数付近に生じるモードである。上記効果を、本実施形態と比較例とを比較することにより、以下において説明する。
【００２４】
第１の実施形態の構成を有する弾性波装置と、比較例の弾性波装置とを用意した。比較例は、第２の高音速膜を有しない点において、第１の実施形態と異なる。
【００２５】
第１の実施形態の構成を有する弾性波装置の条件は以下の通りである。
【００２６】
支持基板：材料…シリコン、結晶方位…Ｓｉ（１１１）、伝搬角…４６°
第１の高音速膜：材料…窒化ケイ素（ＳｉＮ）、厚み…３００ｎｍ
低音速膜：材料…酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、厚み…３００ｎｍ
第２の高音速膜：材料…酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、厚み…３０ｎｍ
圧電体層：材料…タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）、カット角…５５°ＹカットＸ伝搬
ＩＤＴ電極：各層の材料…圧電体層側からＴｉ／Ａｌ／Ｔｉ、各層の厚み…圧電体層側から１２ｎｍ／１００ｎｍ／１０ｎｍ
ＩＤＴ電極の電極指ピッチ：１μｍ
電極指対数：１対（有限要素法の周期境界条件に基づくため１対で計算しているが、対数方向は無限対と仮定している。）
【００２７】
比較例の弾性波装置の条件は、第２の高音速膜を有しない点以外は第１の実施形態の弾性波装置と同様である。
【００２８】
図４は、第１の実施形態及び比較例の弾性波装置の位相特性を示す図である。図４において、実線は第１の実施形態の結果を示し、破線は比較例の結果を示す。
【００２９】
図４中の矢印Ａに示す周波数においては、比較例では大きな高次モードが生じていることがわかる。これに対して、第１の実施形態においては、高次モードが抑制されていることがわかる。加えて、第１の実施形態において、矢印Ｂに示す周波数付近に生じる高次モードも抑制されていることがわかる。
【００３０】
比較例においては、メインモードだけでなく、高次モードも圧電体層側に閉じ込められるため、高次モードの抑制は困難である。これに対して、第１の実施形態においては、以下の理由により高次モードを抑制することができると考えられる。
【００３１】
図１に示すように、第１の実施形態では、低音速膜５と圧電体層７との間に第２の高音速膜６が設けられている。加えて、第２の高音速膜６は第１の高音速膜４以上に高音速である。これにより、共振周波数の２倍付近の高次モードの音速を効果的に高くすることができ、高次モードの音速が支持基板３のバルク波の音速より高くなるため、高次モードを支持基板３側に漏洩させることができる。それによって、高次モードを抑制することができる。なお、図４に示すように、第１の実施形態におけるメインモードの位相の角度は、第２の高音速膜６を有しない比較例とほぼ変わらないことがわかる。よって、メインモードの強度は劣化していないことがわかる。
【００３２】
第１の実施形態の弾性波装置１においては、例えば、５ＧＨｚ帯に位置する高次モードを抑制することができる。よって、弾性波装置１は、通過帯域が５ＧＨｚ帯に位置するフィルタ装置とアンテナなどに共通接続された場合において、該フィルタ装置のフィルタ特性に対する影響を抑制することができる。
【００３３】
加えて、第１の実施形態の弾性波装置１においては、ミドルバンドに位置する高次モードを抑制することもできる。よって、弾性波装置１は、通過帯域がミドルバンドに位置するフィルタ装置とアンテナなどに共通接続された場合において、該フィルタ装置のフィルタ特性に対する影響を抑制することができる。
【００３４】
上述したように、第２の高音速膜６の材料は酸化アルミニウムには限定されない。下記の表１に、第２の高音速膜６の好ましい材料及び厚みの組み合わせを示す。
【００３５】
【表１】
2020184621.tif 000003
【００３６】
第２の高音速膜６の材料及び厚みが、表１に示すいずれかの組み合わせである場合に、ミドルバンドに位置する高次モードのレスポンスを大きくせずして、高次モードを抑制することができる。この詳細を以下において説明する。
【００３７】
下記の図５〜図１０において、第２の高音速膜６の材料及び厚みを変化させた場合における、メインモードの周波数の２倍付近の周波数域に生じる高次モード及びミドルバンドに位置する高次モードの位相特性を示す。なお、以下において位相特性を示す弾性波装置は、第２の高音速膜６の材料以外においては、第１の実施形態と同様の構成を有する。なお、図５〜図１０の第２の高音速膜の厚み（単位：μｍ）は、波長λに換算して読み替えることができる。例えば、図５のＡｌ２Ｏ３膜の厚みが０．２μｍの場合は０．１λである。
【００３８】
図５は、弾性波装置における第２の高音速膜を酸化アルミニウム膜とした場合における、メインモードの周波数の２倍付近の周波数域に生じる高次モード及びミドルバンドに位置する高次モードの位相特性を示す図である。なお、図５は、第２の高音速膜の厚みと上記各モードの位相との関係を示す。図５中の白色のプロットはメインモードの周波数の２倍付近の周波数域に生じる高次モードの位相を示す。黒色のプロットはミドルバンドに位置する高次モードの位相を示す。下記の図６〜図１０も同様である。
【００３９】
図５に示すように、第２の高音速膜６が厚くなるほど、メインモードの周波数の２倍付近の周波数域に生じる高次モードがより一層抑制されていることがわかる。なお、第２の高音速膜６が設けられていない場合には、該高次モードの位相は約６６．３°である。これに対して、第２の高音速膜６の厚みが０．００１μｍ＝０．０００５λである場合には、該高次モードの位相は約６５．４°である。このように、第２の高音速膜６の厚みが非常に薄い場合においても、メインモードの周波数の２倍付近の周波数域に生じる高次モードの抑制の効果があることがわかる。さらに、第２の高音速膜６の厚みが０．００１μｍ＝０．０００５λの場合から０．０３μｍ＝０．０１５λの場合にかけて該高次モードの位相の角度が急激に小さくなっていることがわかる。
【００４０】
他方、ミドルバンドに位置する高次モードの位相の角度は、第２の高音速膜６の厚みが０．７μｍ＝０．３５λ以下の場合においては、第２の高音速膜６が厚くなるほど大きくなっている。第２の高音速膜６の厚みが０．７μｍ＝０．３５λ以上の場合においては、該高次モードの位相の角度はほぼ一定となっている。ミドルバンドに位置する高次モードの位相の角度は０°未満に抑制されていることがわかる。
【００４１】
第２の高音速膜６の材料が酸化アルミニウムである場合、第２の高音速膜６の厚みは０．００１μｍ＝０．０００５λ以上であることが好ましい。それによって、ミドルバンドに位置する高次モードによるレスポンスを大きくせずして、メインモードの周波数の２倍付近の周波数域に生じる高次モードをより確実に抑制することができる。第２の高音速膜６の厚みは０．０３μｍ＝０．０１５λ以上であることがより好ましい。それによって、ミドルバンドに位置する高次モードによるレスポンスを大きくせずして、メインモードの周波数の２倍付近の周波数域に生じる高次モードをより一層抑制することができる。第２の高音速膜６の厚みは１μｍ＝０．５λ以下であることが好ましい。第２の高音速膜６が厚すぎると、生産性が低くなることがある。
【００４２】
図６は、弾性波装置における第２の高音速膜を窒化アルミニウム膜とした場合における、メインモードの周波数の２倍付近の周波数域に生じる高次モード及びミドルバンドに位置する高次モードの位相特性を示す図である。
【００４３】
図６に示すように、第２の高音速膜６の材料が窒化アルミニウムである場合、第２の高音速膜６の厚みが０．００１μｍ＝０．０００５λである場合には、メインモードの周波数の２倍付近の周波数域に生じる高次モードの位相の角度は６０°未満であり、第２の高音速膜６が設けられていない場合よりも小さい。このように、第２の高音速膜６の厚みが非常に薄い場合においても、メインモードの周波数の２倍付近の周波数域に生じる高次モードの抑制の効果があることがわかる。さらに、第２の高音速膜６の厚みが０．００１μｍ＝０．０００５λの場合から０．０５μｍ＝０．０２５λの場合にかけて該高次モードの位相の角度が急激に小さくなっていることがわかる。
【００４４】
他方、ミドルバンドに位置する高次モードの位相の角度は、第２の高音速膜６の厚みが０．６μｍ＝０．３λ以下の場合においては、第２の高音速膜６が厚くなるほど大きくなっている。第２の高音速膜６の厚みが０．６μｍ＝０．３λ以上の場合においては、該高次モードの位相の角度はほぼ一定となっている。ミドルバンドに位置する高次モードの位相の角度は−４０°未満に抑制されていることがわかる。
【００４５】
第２の高音速膜６の材料が窒化アルミニウムである場合、第２の高音速膜６の厚みは０．００１μｍ＝０．０００５λ以上であることが好ましい。それによって、ミドルバンドに位置する高次モードによるレスポンスを大きくせずして、メインモードの周波数の２倍付近の周波数域に生じる高次モードをより確実に抑制することができる。第２の高音速膜６の厚みは０．０５μｍ＝０．０２５λ以上であることがより好ましい。それによって、ミドルバンドに位置する高次モードによるレスポンスを大きくせずして、メインモードの周波数の２倍付近の周波数域に生じる高次モードをより一層抑制することができる。第２の高音速膜６の厚みは１μｍ＝０．５λ以下であることが好ましい。第２の高音速膜６が厚すぎると、生産性が低くなることがある。
【００４６】
図７は、弾性波装置における第２の高音速膜を窒化ケイ素膜とした場合における、メインモードの周波数の２倍付近の周波数域に生じる高次モード及びミドルバンドに位置する高次モードの位相特性を示す図である。
【００４７】
図７に示すように、第２の高音速膜６の材料が窒化ケイ素である場合、第２の高音速膜６の厚みが０．００１μｍ＝０．０００５λである場合には、メインモードの周波数の２倍付近の周波数域に生じる高次モードの位相の角度は６０°未満であり、第２の高音速膜６が設けられていない場合よりも小さい。このように、第２の高音速膜６の厚みが非常に薄い場合においても、メインモードの周波数の２倍付近の周波数域に生じる高次モードの抑制の効果があることがわかる。さらに、第２の高音速膜６の厚みが０．００１μｍ＝０．０００５λの場合から０．０４μｍ＝０．０２λの場合にかけて該高次モードの位相の角度が急激に小さくなっていることがわかる。
【００４８】
他方、ミドルバンドに位置する高次モードの位相の角度は、第２の高音速膜６の厚みが０．７μｍ＝０．３５λ以下の場合においては、第２の高音速膜６が厚くなるほど大きくなっている。第２の高音速膜６の厚みが０．７μｍ＝０．３５λ以上の場合においては、該高次モードの位相の角度はほぼ一定となっている。ミドルバンドに位置する高次モードの位相の角度は−３９°未満に抑制されていることがわかる。
【００４９】
第２の高音速膜６の材料が窒化ケイ素である場合、第２の高音速膜６の厚みは０．００１μｍ＝０．０００５λ以上であることが好ましい。それによって、ミドルバンドに位置する高次モードによるレスポンスを大きくせずして、メインモードの周波数の２倍付近の周波数域に生じる高次モードをより確実に抑制することができる。第２の高音速膜６の厚みは０．０４μｍ＝０．０２λ以上であることがより好ましい。それによって、ミドルバンドに位置する高次モードによるレスポンスを大きくせずして、メインモードの周波数の２倍付近の周波数域に生じる高次モードをより一層抑制することができる。第２の高音速膜６の厚みは１μｍ＝０．５λ以下であることが好ましい。第２の高音速膜６が厚すぎると、生産性が低くなることがある。
【００５０】
図８は、弾性波装置における第２の高音速膜を窒化チタン膜とした場合における、メインモードの周波数の２倍付近の周波数域に生じる高次モード及びミドルバンドに位置する高次モードの位相特性を示す図である。
【００５１】
図８に示すように、第２の高音速膜６の材料が窒化チタンである場合、第２の高音速膜６の厚みが０．００１μｍ＝０．０００５λである場合には、メインモードの周波数の２倍付近の周波数域に生じる高次モードの位相の角度は約６５．４°であり、第２の高音速膜６が設けられていない場合よりも小さい。このように、第２の高音速膜６の厚みが非常に薄い場合においても、メインモードの周波数の２倍付近の周波数域に生じる高次モードの抑制の効果があることがわかる。さらに、第２の高音速膜６の厚みが０．００１μｍ＝０．０００５λの場合から０．０３μｍ＝０．０１５λの場合にかけて該高次モードの位相の角度が急激に小さくなっていることがわかる。
【００５２】
他方、ミドルバンドに位置する高次モードの位相の角度は、第２の高音速膜６の厚みが０．４μｍ＝０．２λ以下の場合においては、第２の高音速膜６が厚くなるほど大きくなっている。第２の高音速膜６の厚みが０．４μｍ＝０．２λ以上の場合においては、第２の高音速膜６が厚くなるほど、該高次モードの位相の角度は小さくなっている。ミドルバンドに位置する高次モードの位相の角度は−４０°未満に抑制されていることがわかる。
【００５３】
第２の高音速膜６の材料が窒化チタンである場合、第２の高音速膜６の厚みは０．００１μｍ＝０．０００５λ以上であることが好ましい。それによって、ミドルバンドに位置する高次モードによるレスポンスを大きくせずして、メインモードの周波数の２倍付近の周波数域に生じる高次モードをより確実に抑制することができる。第２の高音速膜６の厚みは０．０３μｍ＝０．０１５λ以上であることがより好ましい。それによって、ミドルバンドに位置する高次モードによるレスポンスを大きくせずして、メインモードの周波数の２倍付近の周波数域に生じる高次モードをより一層抑制することができる。第２の高音速膜６の厚みは１μｍ＝０．５λ以下であることが好ましい。第２の高音速膜６が厚すぎると、生産性が低くなることがある。
【００５４】
図９は、弾性波装置における第２の高音速膜を炭化ケイ素膜とした場合における、メインモードの周波数の２倍付近の周波数域に生じる高次モード及びミドルバンドに位置する高次モードの位相特性を示す図である。
【００５５】
図９に示すように、第２の高音速膜６の材料が炭化ケイ素である場合、第２の高音速膜６の厚みが０．００１μｍ＝０．０００５λである場合には、メインモードの周波数の２倍付近の周波数域に生じる高次モードの位相の角度は約６５．６°であり、第２の高音速膜６が設けられていない場合よりも小さい。このように、第２の高音速膜６の厚みが非常に薄い場合においても、メインモードの周波数の２倍付近の周波数域に生じる高次モードの抑制の効果があることがわかる。さらに、第２の高音速膜６の厚みが０．００１μｍ＝０．０００５λの場合から０．０２μｍ＝０．０１λの場合にかけて該高次モードの位相の角度が急激に小さくなっていることがわかる。
【００５６】
他方、ミドルバンドに位置する高次モードは、第２の高音速膜６が厚くなるほど位相の角度が大きくなるが、第２の高音速膜６の厚みが０．２μｍ＝０．１λ以下である場合には、−１８°未満に抑制されていることがわかる。
【００５７】
第２の高音速膜６の材料が炭化ケイ素である場合、第２の高音速膜６の厚みは０．００１μｍ＝０．０００５λ以上であることが好ましい。それによって、メインモードの周波数の２倍付近の周波数域に生じる高次モードをより確実に抑制することができる。第２の高音速膜６の厚みは０．０２μｍ＝０．０１λ以上であることがより好ましい。それによって、メインモードの周波数の２倍付近の周波数域に生じる高次モードをより一層抑制することができる。第２の高音速膜６の厚みは１μｍ＝０．５λ以下であることが好ましい。第２の高音速膜６が厚すぎると、生産性が低くなることがある。第２の高音速膜６は０．２μｍ＝０．１λ以下であることがより好ましい。それによって、ミドルバンドに位置する高次モードによるレスポンスを大きくせずして、メインモードの周波数の２倍付近の周波数域に生じる高次モードを抑制することができる。
【００５８】
図１０は、弾性波装置における第２の高音速膜をＤＬＣ膜とした場合における、メインモードの周波数の２倍付近の周波数域に生じる高次モード及びミドルバンドに位置する高次モードの位相特性を示す図である。
【００５９】
図１０に示すように、第２の高音速膜６の材料がＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）である場合、第２の高音速膜６の厚みが０．００１μｍである場合には、メインモードの周波数の２倍付近の周波数域に生じる高次モードの位相の角度は５１°未満であり、第２の高音速膜６が設けられていない場合よりも小さい。このように、第２の高音速膜６の厚みが非常に薄い場合においても、メインモードの周波数の２倍付近の周波数域に生じる高次モードの抑制の効果があることがわかる。さらに、第２の高音速膜６の厚みが０．００１μｍの場合から０．０２μｍの場合にかけて該高次モードの位相の角度が急激に小さくなっていることがわかる。
【００６０】
他方、ミドルバンドに位置する高次モードは、第２の高音速膜６が厚くなるほど位相の角度が大きくなるが、第２の高音速膜６の厚みが０．２μｍ以下である場合には、５６°未満に抑制されていることがわかる。
【００６１】
第２の高音速膜６の材料がＤＬＣである場合、第２の高音速膜６の厚みは０．００１μｍ＝０．０００５λ以上であることが好ましい。それによって、メインモードの周波数の２倍付近の周波数域に生じる高次モードをより確実に抑制することができる。第２の高音速膜６の厚みは０．０２μｍ＝０．０１λ以上であることがより好ましい。それによって、メインモードの周波数の２倍付近の周波数域に生じる高次モードをより一層抑制することができる。第２の高音速膜６の厚みは０．２μｍ＝０．１λ以下であることが好ましい。それによって、ミドルバンドに位置する高次モードによるレスポンスを大きくせずして、メインモードの周波数の２倍付近の周波数域に生じる高次モードを抑制することができる。第２の高音速膜６の厚みは０．１μｍ＝０．０５λ以下であることがより好ましい。それによって、ミドルバンドに位置する高次モードによるレスポンスをより大きくせずして、メインモードの周波数の２倍付近の周波数域に生じる高次モードを抑制することができる。
【００６２】
ところで、弾性波装置においては、不要波としてレイリー波が生じることがある。このとき、圧電体層７の第２オイラー角θと、圧電体層７の厚みと、第２の高音速膜６の厚みから導出されるレイリー波位相が−７０［ｄｅｇ］以下となることが好ましい。なお、第２オイラー角とは、オイラー角（φ，θ，ψ）におけるθである。ここで、レイリー波の位相と、圧電体層７の第２オイラー角θ、圧電体層７の厚み及び第２の高音速膜６の厚みとの関係式を導出した。第２の高音速膜６の材料が、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化チタン、炭化ケイ素またはＤＬＣである場合において、それぞれ上記関係式を示す。なお、下記の式１〜式６においては、圧電体層７の厚みはＬＴ膜厚と記載している。
【００６３】
第２の高音速膜６の材料が酸化アルミニウム（アルミナ）である場合、下記の式１が成立する。この場合、式１により導出されるレイリー波位相が−７０［ｄｅｇ］以下となることが好ましい。
【００６４】
【数１】
2020184621.tif 000004
【００６５】
第２の高音速膜６の材料が窒化アルミニウム（ＡｌＮ）である場合、下記の式２が成立する。この場合、式２により導出されるレイリー波位相が−７０［ｄｅｇ］以下となることが好ましい。
【００６６】
【数２】
2020184621.tif 000005
【００６７】
第２の高音速膜６の材料が窒化ケイ素（ＳｉＮ）である場合、下記の式３が成立する。この場合、式３により導出されるレイリー波位相が−７０［ｄｅｇ］以下となることが好ましい。
【００６８】
【数３】
2020184621.tif 000006
【００６９】
第２の高音速膜６の材料が窒化チタン（ＴｉＮ）である場合、下記の式４が成立する。この場合、式４により導出されるレイリー波位相が−７０［ｄｅｇ］以下となることが好ましい。
【００７０】
【数４】
2020184621.tif 000007
【００７１】
第２の高音速膜６の材料が炭化ケイ素（ＳｉＣ）である場合、下記の式５が成立する。この場合、式５により導出されるレイリー波位相が−７０［ｄｅｇ］以下となることが好ましい。
【００７２】
【数５】
2020184621.tif 000008
【００７３】
第２の高音速膜６の材料がＤＬＣである場合、下記の式６が成立する。この場合、式６により導出されるレイリー波位相が−７０［ｄｅｇ］以下となることが好ましい。
【００７４】
【数６】
2020184621.tif 000009
【００７５】
図１１は、第２の実施形態に係る弾性波装置の模式図である。
【００７６】
弾性波装置２０は、第１のフィルタ装置２１Ａ、第２のフィルタ装置２１Ｂ及び第３のフィルタ装置２１Ｃを有するマルチプレクサである。第１のフィルタ装置２１Ａは、第１の実施形態に係る弾性波装置１と同様の構成を有する弾性波共振子を含むフィルタ装置である。第２のフィルタ装置２１Ｂは５ＧＨｚ帯において通過帯域を有する。第３のフィルタ装置２１Ｃはミドルバンドにおいて通過帯域を有する。
【００７７】
弾性波装置２０は共通接続端子２２を有する。共通接続端子２２に、第１のフィルタ装置２１Ａ、第２のフィルタ装置２１Ｂ及び第３のフィルタ装置２１Ｃが共通接続されている。共通接続端子２２は、例えば、アンテナに接続されるアンテナ端子であってもよい。なお、弾性波装置２０が有するフィルタ装置の個数は特に限定されない。弾性波装置２０は、共通接続端子２２に接続された、第１のフィルタ装置２１Ａ、第２のフィルタ装置２１Ｂ及び第３のフィルタ装置２１Ｃ以外のフィルタ装置も有する。
【００７８】
第１のフィルタ装置２１Ａは、第１の実施形態と同様の構成を有する弾性波共振子を含むため、メインモードの周波数の２倍付近の周波数域に生じる高次モードを抑制することができ、かつミドルバンドの高次モードのレスポンスが小さい。従って、弾性波装置２０における、第２のフィルタ装置２１Ｂ及び第３のフィルタ装置２１Ｃのフィルタ特性の劣化を抑制することができる。
【符号の説明】
【００７９】
１…弾性波装置
２…圧電性基板
３…支持基板
４…第１の高音速膜
５…低音速膜
６…第２の高音速膜
７…圧電体層
８…ＩＤＴ電極
９Ａ，９Ｂ…反射器
１６，１７…第１，第２のバスバー
１８，１９…第１，第２の電極指
２０…弾性波装置
２１Ａ〜２１Ｃ…第１〜第３のフィルタ装置
２２…共通接続端子
【図１】
2020184621.tif 000011
【図２】
2020184621.tif 000012
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2020184621.tif 000016
【図７】
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【図８】
2020184621.tif 000018
【図９】
2020184621.tif 000019
【図１０】
2020184621.tif 000020
【図１１】
2020184621.tif 000021
【国際調査報告】
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2020184621.tif 000024
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