(57)【要約】  高次モードを効果的に抑制することができる、弾性波装置を提供する。  本発明の弾性波装置１は、シリコン基板であり面方位がＳｉ（１１１）である支持基板４、回転ＹカットＸ伝搬のタンタル酸リチウムを用いた圧電体層７及びＩＤＴ電極３を備える。ＩＤＴ電極３の電極指ピッチにより規定される波長をλとすると圧電体層７の膜厚は１λ以下である。圧電体層７は分極方向により定まるプラス面及びマイナス面を有する。タンタル酸リチウムの結晶軸（ＸＬＴ，ＹＬＴ，ＺＬＴ）のＺＬＴ軸を支持基板４の（１１１）面に投影した方向ベクトルｋ１１１と、シリコンの［１１−２］方向との角度をα１１１とし、ｎを任意の整数としたとき、ＩＤＴ電極３が圧電体層７のプラス面上に設けられている場合、角度α１１１が０°＋１２０°×ｎ≦α１１１≦４５°＋１２０°×ｎの範囲内、または、７５°＋１２０°×ｎ≦α１１１≦１２０°＋１２０°×ｎの範囲内であり、圧電体層７のマイナス面上にＩＤＴ電極３が設けられている場合に、角度α１１１が１５°＋１２０°×ｎ≦α１１１≦１０５°＋１２０°×ｎの範囲内である。
2020209190.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコンであり、面方位が（１１１）である支持基板と、
前記支持基板上に直接的または間接的に設けられており、回転ＹカットＸ伝搬のタンタル酸リチウムを用いた圧電体層と、
前記圧電体層上に直接的または間接的に設けられており、複数の電極指を有するＩＤＴ電極と、
を備え、
前記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、前記圧電体層の膜厚が１λ以下であり、
前記圧電体層が、分極方向により定まるプラス面及びマイナス面を有し、
前記圧電体層を構成するタンタル酸リチウムの結晶軸を（ＸＬＴ，ＹＬＴ，ＺＬＴ）とし、前記ＺＬＴ軸を前記支持基板の（１１１）面に投影した方向ベクトルをｋ１１１とし、前記方向ベクトルｋ１１１と前記支持基板を構成するシリコンの［１１−２］方向とがなす角度をα１１１とし、ｎを任意の整数（０，±１，±２，……）としたときに、前記圧電体層の前記プラス面上に前記ＩＤＴ電極が設けられている場合に、前記角度α１１１が０°＋１２０°×ｎ≦α１１１≦４５°＋１２０°×ｎの範囲内、または、７５°＋１２０°×ｎ≦α１１１≦１２０°＋１２０°×ｎの範囲内であり、
前記圧電体層の前記マイナス面上に前記ＩＤＴ電極が設けられている場合に、前記角度α１１１が１５°＋１２０°×ｎ≦α１１１≦１０５°＋１２０°×ｎの範囲内である、弾性波装置。
【請求項２】
シリコンであり、面方位が（１１０）である支持基板と、
前記支持基板上に直接的または間接的に設けられており、回転ＹカットＸ伝搬のタンタル酸リチウムを用いた圧電体層と、
前記圧電体層上に設けられており、複数の電極指を有するＩＤＴ電極と、
を備え、
前記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、前記圧電体層の膜厚が１λ以下であり、
前記圧電体層を構成するタンタル酸リチウムの結晶軸を（ＸＬＴ，ＹＬＴ，ＺＬＴ）とし、前記ＺＬＴ軸を前記支持基板の（１１０）面に投影した方向ベクトルをｋ１１０とし、前記方向ベクトルｋ１１０と前記支持基板を構成するシリコンの［００１］方向とがなす角度をα１１０とし、ｎを任意の整数（０，±１，±２，……）としたときに、前記角度α１１０が０°＋１８０°×ｎ≦α１１０≦４０°＋１８０°×ｎの範囲内、または、１４０°＋１８０°×ｎ≦α１１０≦１８０°＋１８０°×ｎの範囲内である、弾性波装置。
【請求項３】
シリコンであり、面方位が（１００）である支持基板と、
前記支持基板上に直接的または間接的に設けられており、回転ＹカットＸ伝搬のタンタル酸リチウムを用いた圧電体層と、
前記圧電体層上に設けられており、複数の電極指を有するＩＤＴ電極と、
を備え、
前記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、前記圧電体層の膜厚が１λ以下であり、
前記圧電体層を構成するタンタル酸リチウムの結晶軸を（ＸＬＴ，ＹＬＴ，ＺＬＴ）とし、前記ＺＬＴ軸を前記支持基板の（１００）面に投影した方向ベクトルをｋ１００とし、前記方向ベクトルｋ１００と前記支持基板を構成するシリコンの［００１］方向とがなす角度をα１００とし、ｎを任意の整数（０，±１，±２，……）としたときに、前記角度α１００が２０°＋９０°×ｎ≦α１００≦７０°＋９０°×ｎの範囲内である、弾性波装置。
【請求項４】
前記圧電体層の前記プラス面上に前記ＩＤＴ電極が設けられている場合に、前記角度α１１１が１０°＋１２０°×ｎ≦α１１１≦４０°＋１２０°×ｎの範囲内、または、８０°＋１２０°×ｎ≦α１１１≦１１０°＋１２０°×ｎの範囲内であり、
前記圧電体層の前記マイナス面上に前記ＩＤＴ電極が設けられている場合に、前記角度α１１１が２０°＋１２０°×ｎ≦α１１１≦５０°＋１２０°×ｎの範囲内、または、７０°＋１２０°×ｎ≦α１１１≦１００°＋１２０°×ｎの範囲内である、請求項１に記載の弾性波装置。
【請求項５】
前記支持基板と前記圧電体層との間に低音速膜が設けられており、
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い、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】
前記支持基板と、前記低音速膜との間に高音速膜が設けられており、
前記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い、請求項５に記載の弾性波装置。
【請求項７】
前記支持基板と前記圧電体層との間に低音速膜が設けられており、
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、
前記低音速膜が酸化ケイ素膜であり、
前記圧電体層の前記プラス面上に前記ＩＤＴ電極が設けられている場合に、前記角度α１１１が０°＋１２０°×ｎ≦α１１１≦３２．５°＋１２０°×ｎの範囲内、または、８７．５°＋１２０°×ｎ≦α１１１≦１２０°＋１２０°×ｎの範囲内であり、
前記圧電体層の前記マイナス面上に前記ＩＤＴ電極が設けられている場合に、前記角度α１１１が２７．５°＋１２０°×ｎ≦α１１１≦９２．５°＋１２０°×ｎの範囲内である、請求項１に記載の弾性波装置。
【請求項８】
前記角度α１１１が１５°＋１２０°×ｎ≦α１１１≦２２．５°＋１２０°×ｎの範囲内、または、９７．５°＋１２０°×ｎ≦α１１１≦１０５°＋１２０°×ｎの範囲内であり、
前記圧電体層の前記マイナス面上に前記ＩＤＴ電極が設けられている場合に、前記角度α１１１が３７．５°＋１２０°×ｎ≦α１１１≦４５°＋１２０°×ｎの範囲内、または、７５°＋１２０°×ｎ≦α１１１≦８２．５°＋１２０°×ｎの範囲内である、請求項７に記載の弾性波装置。
【請求項９】
前記支持基板と、前記低音速膜との間に高音速膜が設けられており、
前記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、
前記高音速膜が窒化ケイ素膜である、請求項７または８に記載の弾性波装置。
【請求項１０】
前記支持基板と前記圧電体層との間に低音速膜が設けられており、
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、
前記低音速膜が酸化ケイ素膜であり、
前記支持基板と、前記低音速膜との間に高音速膜が設けられており、
前記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、
前記高音速膜が窒化ケイ素膜であり、
前記圧電体層の前記プラス面上に前記ＩＤＴ電極が設けられている場合に、前記角度α１１１が０°＋１２０°×ｎ≦α１１１≦３５°＋１２０°×ｎの範囲内、または、８５°＋１２０°×ｎ≦α１１１≦１２０°＋１２０°×ｎの範囲内であり、
前記圧電体層の前記マイナス面上に前記ＩＤＴ電極が設けられている場合に、前記角度α１１１が２５°＋１２０°×ｎ≦α１１１≦９５°＋１２０°×ｎの範囲内である、請求項１に記載の弾性波装置。
【請求項１１】
前記角度α１１１が１０°＋１２０°×ｎ≦α１１１≦２０°＋１２０°×ｎの範囲内、または、１００°＋１２０°×ｎ≦α１１１≦１１０°＋１２０°×ｎの範囲内であり、
前記圧電体層の前記マイナス面上に前記ＩＤＴ電極が設けられている場合に、前記角度α１１１が４０°＋１２０°×ｎ≦α１１１≦５０°＋１２０°×ｎの範囲内、または、７０°＋１２０°×ｎ≦α１１１≦８０°＋１２０°×ｎの範囲内である、請求項１０に記載の弾性波装置。
【請求項１２】
信号端子と、
前記信号端子に共通接続されており、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の弾性波装置をそれぞれ含み、かつ通過帯域が互いに異なる複数のフィルタ装置を備え、
前記複数のフィルタ装置のうち１つのフィルタ装置における前記弾性波装置の前記圧電体層のカット角と、他の少なくとも１つの前記フィルタ装置における前記弾性波装置の前記圧電体層のカット角とが異なる、マルチプレクサ。
【請求項１３】
前記複数のフィルタ装置のうち通過帯域が低域側に位置するフィルタ装置の前記圧電体層のカット角が４８°Ｙ以上、６０°Ｙ以下であり、該フィルタ装置の通過帯域よりも通過帯域が高域側に位置する前記フィルタ装置の前記圧電体層のカット角が３６°Ｙ以上、４８°Ｙ以下である請求項１２に記載のマルチプレクサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾性波装置及びマルチプレクサに関する。
【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。この弾性波装置は、タンタル酸リチウムなどからなる圧電単結晶基板及びシリコン単結晶基板が接合された複合基板を有する。シリコン単結晶基板として、面方位をＳｉ（１１１）とし、オイラー角（φ，θ，ψ）におけるψを６０°±１５°としたものを用いた例が開示されている。さらに、シリコン単結晶基板として、面方位をＳｉ（１１０）とし、ψを０°±１５°としたものを用いた例が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１７／２０９１３１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記複合基板を弾性波装置に用いる条件によっては、高次モードが生じ、弾性波装置の特性が劣化するおそれがある。【０００５】
本発明の目的は、高次モードを効果的に抑制することができる、弾性波装置及びマルチプレクサ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、シリコンであり、面方位が（１１１）である支持基板と、前記支持基板上に直接的または間接的に設けられており、回転ＹカットＸ伝搬のタンタル酸リチウムを用いた圧電体層と、前記圧電体層上に直接的または間接的に設けられており、複数の電極指を有するＩＤＴ電極とを備え、前記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、前記圧電体層の膜厚が１λ以下であり、前記圧電体層が、分極方向により定まるプラス面及びマイナス面を有し、前記圧電体層を構成するタンタル酸リチウムの結晶軸を（ＸＬＴ，ＹＬＴ，ＺＬＴ）とし、前記ＺＬＴ軸を前記支持基板の（１１１）面に投影した方向ベクトルをｋ１１１とし、前記方向ベクトルｋ１１１と前記支持基板を構成するシリコンの［１１−２］方向とがなす角度をα１１１とし、ｎを任意の整数（０，±１，±２，……）としたときに、前記圧電体層の前記プラス面上に前記ＩＤＴ電極が設けられている場合に、前記角度α１１１が０°＋１２０°×ｎ≦α１１１≦４５°＋１２０°×ｎの範囲内、または、７５°＋１２０°×ｎ≦α１１１≦１２０°＋１２０°×ｎの範囲内であり、前記圧電体層の前記マイナス面上に前記ＩＤＴ電極が設けられている場合に、前記角度α１１１が１５°＋１２０°×ｎ≦α１１１≦１０５°＋１２０°×ｎの範囲内である。【０００７】
本発明に係る弾性波装置の他の広い局面では、シリコンであり、面方位が（１１０）である支持基板と、前記支持基板上に直接的にまたは間接的に設けられており、回転ＹカットＸ伝搬のタンタル酸リチウムを用いた圧電体層と、前記圧電体層上に設けられており、複数の電極指を有するＩＤＴ電極とを備え、前記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、前記圧電体層の膜厚が１λ以下であり、前記圧電体層を構成するタンタル酸リチウムの結晶軸を（ＸＬＴ，ＹＬＴ，ＺＬＴ）とし、前記ＺＬＴ軸を前記支持基板の（１１０）面に投影した方向ベクトルをｋ１１０とし、前記方向ベクトルｋ１１０と前記支持基板を構成するシリコンの［００１］方向とがなす角度をα１１０とし、ｎを任意の整数（０，±１，±２，……）としたときに、前記角度α１１０が０°＋１８０°×ｎ≦α１１０≦４０°＋１８０°×ｎの範囲内、または、１４０°＋１８０°×ｎ≦α１１０≦１８０°＋１８０°×ｎの範囲内である。【０００８】
本発明に係る弾性波装置のさらに他の広い局面では、シリコンであり、面方位が（１００）である支持基板と、前記支持基板上に直接的または間接的に設けられており、回転ＹカットＸ伝搬のタンタル酸リチウムを用いた圧電体層と、前記圧電体層上に設けられており、複数の電極指を有するＩＤＴ電極とを備え、前記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、前記圧電体層の膜厚が１λ以下であり、前記圧電体層を構成するタンタル酸リチウムの結晶軸を（ＸＬＴ，ＹＬＴ，ＺＬＴ）とし、前記ＺＬＴ軸を前記支持基板の（１００）面に投影した方向ベクトルをｋ１００とし、前記方向ベクトルｋ１００と前記支持基板を構成するシリコンの［００１］方向とがなす角度をα１００とし、ｎを任意の整数（０，±１，±２，……）としたときに、前記角度α１００が２０°＋９０°×ｎ≦α１００≦７０°＋９０°×ｎの範囲内である。【０００９】
本発明に係るマルチプレクサは、信号端子と、前記信号端子に共通接続されており、本発明に従い構成された弾性波装置をそれぞれ含み、かつ通過帯域が互いに異なる複数のフィルタ装置を備え、前記複数のフィルタ装置のうち１つのフィルタ装置における前記弾性波装置の前記圧電体層のカット角と、他の少なくとも１つの前記フィルタ装置における前記弾性波装置の前記圧電体層のカット角とが異なる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る弾性波装置及びマルチプレクサによれば、高次モードを効果的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【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平面図である。
【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正面断面図である。
【図３】図３は、ＬｉＴａＯ３の結晶構造におけるＸＬＴ軸、ＹＬＴ軸、ＺＬＴ軸及び分極方向の定義を示す模式図である。
【図４】図４（ａ）〜図４（ｄ）は、図３に示す定義に従った、５５°ＹカットＸ伝搬のＬｉＴａＯ３の結晶方位を示す図である。
【図５】図５は、シリコンの結晶軸の定義を示す模式図である。
【図６】図６は、シリコンの（１１１）面を示す模式図である。
【図７】図７は、シリコンの（１１１）面の結晶軸をＸＹ面から見た図である。
【図８】図８は、方向ベクトルｋ１１１を説明するための模式的断面図である。
【図９】図９は、方向ベクトルｋ１１１を説明するための模式的平面図である。
【図１０】図１０は、シリコンの［１１−２］方向を示す模式図である。
【図１１】図１１は、角度α１１１を説明するための模式図である。
【図１２】図１２は、圧電体層のプラス面上にＩＤＴ電極が設けられ、圧電体層の結晶方位が（０°，−３５°，０°）である場合の、角度α１１１と高次モードの位相との関係を示す図である。
【図１３】図１３は、圧電体層のプラス面上にＩＤＴ電極が設けられ、圧電体層の結晶方位が（０°，−３５°，１８０°）である場合の、角度α１１１と高次モードの位相との関係を示す図である。
【図１４】図１４は、圧電体層のマイナス面上にＩＤＴ電極が設けられ、圧電体層の結晶方位が（０°，１４５°，０°）である場合の、角度α１１１と高次モードの位相との関係を示す図である。
【図１５】図１５は、圧電体層のマイナス面上にＩＤＴ電極が設けられ、圧電体層の結晶方位が（０°，１４５°，１８０°）である場合の、角度α１１１と高次モードの位相との関係を示す図である。
【図１６】図１６は、本発明の第２の実施形態に係る弾性波装置の正面断面図である。
【図１７】図１７は、圧電体層のプラス面上にＩＤＴ電極が設けられ、圧電体層の結晶方位が（０°，−３５°，０°）である場合の、角度α１１１と高次モードの位相との関係を示す図である。
【図１８】図１８は、圧電体層のプラス面上にＩＤＴ電極が設けられ、圧電体層の結晶方位が（０°，−３５°，１８０°）である場合の、角度α１１１と高次モードの位相との関係を示す図である。
【図１９】図１９は、圧電体層のマイナス面上にＩＤＴ電極が設けられ、圧電体層の結晶方位が（０°，１４５°，０°）である場合の、角度α１１１と高次モードの位相との関係を示す図である。
【図２０】図２０は、圧電体層のマイナス面上にＩＤＴ電極が設けられ、圧電体層の結晶方位が（０°，１４５°，１８０°）である場合の、角度α１１１と高次モードの位相との関係を示す図である。
【図２１】図２１は、本発明の第３の実施形態に係る弾性波装置の正面断面図である。
【図２２】図２２は、圧電体層のプラス面上にＩＤＴ電極が設けられ、圧電体層の結晶方位が（０°，−３５°，０°）である場合の、角度α１１１と高次モードの位相との関係を示す図である。
【図２３】図２３は、圧電体層のプラス面上にＩＤＴ電極が設けられ、圧電体層の結晶方位が（０°，−３５°，１８０°）である場合の、角度α１１１と高次モードの位相との関係を示す図である。
【図２４】図２４は、圧電体層のマイナス面上にＩＤＴ電極が設けられ、圧電体層の結晶方位が（０°，１４５°，０°）である場合の、角度α１１１と高次モードの位相との関係を示す図である。
【図２５】図２５は、圧電体層のマイナス面上にＩＤＴ電極が設けられ、圧電体層の結晶方位が（０°，１４５°，１８０°）である場合の、角度α１１１と高次モードの位相との関係を示す図である。
【図２６】図２６は、シリコンの（１１０）面を示す模式図である。
【図２７】図２７は、圧電体層の結晶方位が（０°，１４５°，０°）である場合の角度α１１０と高次モードの位相との関係を示す図である。
【図２８】図２８は、シリコンの（１００）面を示す模式図である。
【図２９】図２９は、圧電体層の結晶方位が（０°，１４５°，０°）である場合の角度α１００と高次モードの位相との関係を示す図である。
【図３０】図３０は、本発明の第６の実施形態に係るマルチプレクサの模式図である。
【図３１】図３１は、圧電体層を構成するＬｉＴａＯ３のカット角と、レイリー波の比帯域との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
図１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。
【００１５】
弾性波装置１は圧電性基板２を有する。圧電性基板２上にはＩＤＴ電極３が設けられている。ＩＤＴ電極３に交流電圧を印加することにより、弾性波が励振される。本明細書においては、ＳＡＷ（Ｓｕｒｆａｃｅ  Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｗａｖｅ）の伝搬方向をＸ方向とし、Ｘ方向に直交する方向をＹ方向とし、Ｘ方向及びＹ方向に直交する方向をＺ方向とする。なお、Ｚ方向は圧電性基板２の厚み方向である。圧電性基板２上におけるＩＤＴ電極３のＸ方向両側には、一対の反射器８Ａ及び反射器８Ｂ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１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フィルタ装置などであってもよい。
【００１６】
ＩＤＴ電極３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３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３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。なお、第１の電極指１８及び第２の電極指１９はＹ方向に延びている。
【００１７】
ＩＤＴ電極３は単層のＡｌ膜からなる。反射器８Ａ及び反射器８Ｂの材料も、ＩＤＴ電極３と同様の材料である。なお、ＩＤＴ電極３、反射器８Ａ及び反射器８Ｂの材料は上記に限定されない。あるいは、ＩＤＴ電極３、反射器８Ａ及び反射器８Ｂは、複数の金属層が積層された積層金属膜からなっていてもよい。
【００１８】
図２は、第１の実施形態に係る弾性波装置の正面断面図である。
【００１９】
弾性波装置１の圧電性基板２は、支持基板４と、支持基板４上に直接的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、上記ＩＤＴ電極３、反射器８Ａ及び反射器８Ｂが設けられている。なお、本実施形態では、圧電体層７上に直接的にＩＤＴ電極３が設けられている。もっとも、圧電体層７上に、誘電体膜を介して間接的にＩＤＴ電極３が設けられていてもよい。
【００２０】
圧電体層７はタンタル酸リチウム層である。より具体的には、圧電体層７には、５５°ＹカットＸ伝搬のＬｉＴａＯ３が用いられている。なお、圧電体層７のカット角は上記に限定されない。ＩＤＴ電極３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の膜厚は１λ以下である。
【００２１】
圧電体層７は、分極方向においてマイナスの面と、プラスの面とを有する。本明細書では、分極した状態における「−」から「＋」の方向を＋ＺＬＴ方向と定義する。＋ＺＬＴ方向が、圧電体層７を構成するＬｉＴａＯ３の分極方向である。
【００２２】
図３は、ＬｉＴａＯ３の結晶構造におけるＸＬＴ軸、ＹＬＴ軸、ＺＬＴ軸及び分極方向の定義を示す模式図である。ここで、＋ＸＬＴ方向は、＋ＺＬＴ方向と垂直な方向であり、かつ、ＳＡＷの伝搬方向（Ｘ方向）と平行である。＋ＹＬＴ方向は、ＸＬＴ方向とＺＬＴ方向の両方と垂直な方向である。なお、本明細書において圧電体層を構成するＬｉＴａＯ３の結晶軸を（ＸＬＴ，ＹＬＴ，ＺＬＴ）とする。図３は、カット角が５５°Ｙの場合の例を示している。図４（ａ）〜図４（ｄ）は、図３に示す定義に従った、５５°ＹカットＸ伝搬のＬｉＴａＯ３の結晶方位を示す。
【００２３】
図３に示すＬｉＴａＯ３層（ＬＴ層）は、分極方向がプラス側のプラス面Ｌａ及び分極方向がマイナス側のマイナス面Ｌｂを有する。図３における右上側に、ＩＤＴ電極３がプラス面Ｌａ側に設けられている場合を示す。このとき、マイナス面Ｌｂは支持基板４側の面である。他方、図３における左下側に、ＩＤＴ電極３がマイナス面側に設けられている場合を示す。このとき、プラス面Ｌａは支持基板４側の面である。なお、本明細書におけるプラス面とは、その面の約９５％以上が分極方向においてプラスの面である主面のことを指す。また、本明細書におけるマイナス面とは、その面の約９５％以上が分極方向においてマイナスの面である主面のことを指す。
【００２４】
図３に示す定義に従うと、５５°ＹカットＸ伝搬のＬｉＴａＯ３は、ＬｉＴａＯ３の分極方向とＺＬＴ軸の方向との組み合わせにより、図４（ａ）〜図４（ｄ）に示す４種の結晶方位となり得る。ここで、図４（ａ）〜図４（ｄ）は、図４（ｅ）に示すＸ方向側から見たときのＸＬＴ、ＹＬＴ、ＺＬＴの方向を示している。より具体的には、図４（ａ）及び図４（ｂ）は、ＩＤＴ電極３が圧電体層７のプラス面上に設けられている場合を示す。図４（ａ）は、分極方向であるＺＬＴ方向が−Ｙ方向に傾いている場合を示し、図４（ｂ）は、ＺＬＴ方向が＋Ｙ方向に傾いている場合を示す。図４（ａ）で示す結晶方位の場合、オイラー角は（０°，−３５°，０°）である。図４（ｂ）で示す結晶方位の場合、オイラー角は（０°，−３５°，１８０°）である。他方、図４（ｃ）及び図４（ｄ）は、ＩＤＴ電極３が圧電体層７のマイナス面上に設けられている場合を示す。図４（ｃ）は、ＺＬＴ方向が＋Ｙ方向に傾いている場合を示し、図４（ｄ）は、ＺＬＴ方向が−Ｙ方向に傾いている場合を示す。図４（ｃ）で示す結晶方位の場合、オイラー角は（０°，１４５°，０）である。図４（ｄ）で示す結晶方位の場合、オイラー角は（０，１４５°，１８０°）である。
【００２５】
ここで、オイラー角の定義を説明する。オイラー角が（φ，θ，ψ）である場合、１）（ｘ，ｙ，ｚ）をｚ軸回りに「φ」回転し、（ｘ１，ｙ１，ｚ１）とする。次に、２）（ｘ１，ｙ１，ｚ１）をｘ１軸回りに「θ」回転し、（ｘ２，ｙ２，ｚ２）とする。次に、３）（ｘ２，ｙ２，ｚ２）をｚ２軸回りに「ψ」回転し、（ｘ３，ｙ３，ｚ３）とした方位となる。なお、右ねじの方向を正の回転方向とする。上記１）〜３）の回転操作により、（ｘ，ｙ，ｚ）が（ｘ３，ｙ３，ｚ３）となる。（ｘ，ｙ，ｚ）及び（ｘ３，ｙ３，ｚ３）の座標系は原点を共有する。以下においては、オイラー角が（φ，θ，ψ）である場合を、結晶方位が（φ，θ，ψ）であるとして記載することがある。なお、オイラー角と座標変換の方法については、「弾性波素子技術ハンドブック、５４９ページ」にも記載してある。
【００２６】
図５は、シリコンの結晶軸の定義を示す模式図である。図６は、シリコンの（１１１）面を示す模式図である。図７は、シリコンの（１１１）面の結晶軸をＸＹ面から見た図である。
【００２７】
上記支持基板４はシリコン基板である。図５に示すように、シリコンはダイヤモンド構造を有する。本明細書において、支持基板４を構成するシリコンの結晶軸は、（ＸＳｉ，ＹＳｉ，ＺＳｉ）とする。シリコンにおいては、結晶構造の対称性により、ＸＳｉ軸、ＹＳｉ軸及びＺＳｉ軸はそれぞれ等価である。図７に示すように、（１１１）面においては面内３回対称であり、１２０°回転で等価な結晶構造となる。
【００２８】
本実施形態の支持基板４の面方位はＳｉ（１１１）である。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、（１１１）面は、図６及び図７に示す面である。もっとも、その他の結晶学的に等価な面も含む。
【００２９】
ここで、ｎを任意の整数（０，±１，±２，……）とする。本実施形態においては、圧電体層７のプラス面上にＩＤＴ電極３が設けられている場合に、圧電体層７及び支持基板４の結晶軸の関係から定義される角度α１１１が、０°＋１２０°×ｎ≦α１１１≦４５°＋１２０°×ｎの範囲内、または、７５°＋１２０°×ｎ≦α１１１≦１２０°＋１２０°×ｎの範囲内である。他方、圧電体層７のマイナス面上にＩＤＴ電極３が設けられている場合に、角度α１１１が１５°＋１２０°×ｎ≦α１１１≦１０５°＋１２０°×ｎの範囲内である。以下において、角度α１１１及び後述する方向ベクトルｋ１１１の詳細を説明する。
【００３０】
図８は、方向ベクトルｋ１１１を説明するための模式的断面図である。図９は、方向ベクトルｋ１１１を説明するための模式的平面図である。
【００３１】
図８及び図９では、ＩＤＴ電極３が圧電体層７のプラス面上に設けられている例を示す。より具体的には、圧電体層７のオイラー角が（０°，−３５°，０°）の場合を示す。支持基板４の（１１１）面は圧電体層７に接している。
【００３２】
ここで、図８に示すように、圧電体層７を構成するＬｉＴａＯ３のＺＬＴ軸を支持基板４の（１１１）面に投影した方向ベクトルをｋ１１１とする。図８及び図９に示すように、方向ベクトルｋ１１１は、ＩＤＴ電極３の電極指が延びる方向である、Ｙ方向に平行である。
【００３３】
図１０は、シリコンの［１１−２］方向を示す模式図である。図１１は、角度α１１１を説明するための模式図である。
【００３４】
図１０に示すように、シリコンの［１１−２］方向は、シリコンの結晶構造において、ＸＳｉ方向の単位ベクトルと、ＹＳｉ方向の単位ベクトルと、ＺＳｉ方向の単位ベクトルの−２倍のベクトルとの合成ベクトルとして示される。図１１に示すように、角度α１１１は、方向ベクトルｋ１１１と支持基板４を構成するシリコンの［１１−２］方向とがなす角度である。なお、前述したとおり、シリコンの結晶の対称性から、［１１−２］、［１−２１］、［−２１１］は等価となる。
【００３５】
本実施形態の特徴は以下の特徴を有することにある。１）面方位がＳｉ（１１１）である支持基板４と、回転ＹカットＸ伝搬のＬｉＴａＯ３を用いた圧電体層７とを有する。２ａ）圧電体層７のプラス面上にＩＤＴ電極３が設けられている場合に、角度α１１１が０°＋１２０°×ｎ≦α１１１≦４５°＋１２０°×ｎの範囲内、または、７５°＋１２０°×ｎ≦α１１１≦１２０°＋１２０°×ｎの範囲内である。２）圧電体層７のマイナス面上にＩＤＴ電極３が設けられている場合に、角度α１１１が１５°＋１２０°×ｎ≦α１１１≦１０５°＋１２０°×ｎの範囲内である。それによって、高次モードを効果的に抑制することができる。これを以下において説明する。
【００３６】
圧電体層のプラス面上にＩＤＴ電極を設けた場合及び圧電体層のマイナス面上にＩＤＴ電極を設けた場合のそれぞれにおいて、角度α１１１と高次モードの位相との関係を求めた。なお、角度α１１１との関係を求めた高次モードは、２５００ＭＨｚ〜３０００ＭＨｚ付近に生じる高次モードである。弾性波装置の条件は以下の通りである。なお、例えば膜厚が１％λである場合、膜厚は０．０１λであるとする。
【００３７】
支持基板：材料…シリコン（Ｓｉ）、面方位…Ｓｉ（１１１）
圧電体層：材料…回転ＹカットＸ伝搬のＬｉＴａＯ３、膜厚…０．２λ
圧電体層を構成するＬｉＴａＯ３の結晶方位：（０°，−３５°，０°）、（０°，−３５°，１８０°）、（０°，１４５°，０）または（０，１４５°，１８０°）
ＩＤＴ電極：材料…Ａｌ、膜厚…５％λ
ＩＤＴ電極の波長λ：２μｍ
【００３８】
図１２は、圧電体層のプラス面上にＩＤＴ電極が設けられ、圧電体層の結晶方位が（０°，−３５°，０°）である場合の、角度α１１１と高次モードの位相との関係を示す図である。図１３は、圧電体層のプラス面上にＩＤＴ電極が設けられ、圧電体層の結晶方位が（０°，−３５°，１８０°）である場合の、角度α１１１と高次モードの位相との関係を示す図である。
【００３９】
図１２及び図１３に示すように、圧電体層のプラス面上にＩＤＴ電極が設けられている場合には、角度α１１１が０°以上、４５°以下の範囲内において、高次モードが効果的に抑制されていることがわかる。同様に、角度α１１１が７５°以上、１２０°以下の範囲内において、高次モードが効果的に抑制されていることがわかる。ここで、支持基板の面方位がＳｉ（１１１）である場合、結晶構造の対称性により、α１１１＝α１１１＋１２０°である。よって、圧電体層のプラス面上にＩＤＴ電極が設けられており、α１１１が０°＋１２０°×ｎ≦α１１１≦４５°＋１２０°×ｎの範囲内、または、７５°＋１２０°×ｎ≦α１１１≦１２０°＋１２０°×ｎの範囲内である場合において、高次モードを効果的に抑制することができる。
【００４０】
さらに、角度α１１１が１０°以上、４０°以下の範囲内または８０°以上、１１０°以下の範囲内の場合において、高次モードをより一層抑制できていることがわかる。このように、圧電体層のプラス面上にＩＤＴ電極が設けられている場合において、α１１１が１０°＋１２０°×ｎ≦α１１１≦４０°＋１２０°×ｎの範囲内、または、８０°＋１２０°×ｎ≦α１１１≦１１０°＋１２０°×ｎの範囲内であることが好ましい。
【００４１】
図１４は、圧電体層のマイナス面上にＩＤＴ電極が設けられ、圧電体層の結晶方位が（０°，１４５°，０°）である場合の、角度α１１１と高次モードの位相との関係を示す図である。図１５は、圧電体層のマイナス面上にＩＤＴ電極が設けられ、圧電体層の結晶方位が（０°，１４５°，１８０°）である場合の、角度α１１１と高次モードの位相との関係を示す図である。
【００４２】
図１４及び図１５に示すように、圧電体層のマイナス面上にＩＤＴ電極が設けられている場合には、図１２及び図１３において示した、圧電体層のプラス上にＩＤＴ電極が設けられている場合とは、角度α１１１と高次モードの位相との関係が異なることがわかる。より具体的には、角度α１１１が１５°以上、１０５°以下の範囲内において、高次モードが効果的に抑制されていることがわかる。従って、圧電体層のマイナス面上にＩＤＴ電極が設けられておりα１１１が１５°＋１２０°×ｎ≦α１１１≦１０５°＋１２０°×ｎの範囲内である場合において、高次モードを効果的に抑制することができる。
【００４３】
さらに、角度α１１１が２０°以上、５０°以下の範囲内または７０°以上、１００°以下の範囲内の場合において、高次モードをより一層抑制できていることがわかる。このように、圧電体層のマイナス面上にＩＤＴ電極が設けられている場合において、α１１１が２０°＋１２０°×ｎ≦α１１１≦５０°＋１２０°×ｎの範囲内、または、７０°＋１２０°×ｎ≦α１１１≦１００°＋１２０°×ｎの範囲内であることが好ましい。
【００４４】
ところで、図１に示す支持基板４の圧電体層７側の表面には、凹凸構造が設けられていてもよい。この場合には、非線形特性を改善することができる。この凹凸構造は、グラインドなどの方法により形成してもよく、ランダムな凹凸構造であってもよい。
【００４５】
図１６は、第２の実施形態に係る弾性波装置の正面断面図である。
【００４６】
本実施形態は、支持基板４と圧電体層７との間に低音速膜２６が設けられている点において第１の実施形態と異なる。このように、圧電体層７は、支持基板４上に低音速膜２６を介して間接的に設けられていてもよい。上記の点以外においては、本実施形態の弾性波装置は第１の実施形態の弾性波装置１と同様の構成を有する。
【００４７】
低音速膜２６は相対的に低音速な膜である。より具体的には、低音速膜２６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。本実施形態の低音速膜２６は酸化ケイ素膜である。酸化ケイ素はＳｉＯｘにより表される。ｘは任意の正数である。本実施形態の低音速膜２６を構成する酸化ケイ素はＳｉＯ２である。なお、低音速膜２６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。
【００４８】
図１２〜図１５の関係を求めた条件から低音速膜が設けられている点のみを異ならせ、圧電体層のプラス面上にＩＤＴ電極を設けた場合及び圧電体層のマイナス面上にＩＤＴ電極を設けた場合のそれぞれにおいて、角度α１１１と高次モードの位相との関係を求めた。
【００４９】
低音速膜：材料…ＳｉＯ２、膜厚…０．１５λ
【００５０】
図１７は、圧電体層のプラス面上にＩＤＴ電極が設けられ、圧電体層の結晶方位が（０°，−３５°，０°）である場合の、角度α１１１と高次モードの位相との関係を示す図である。図１８は、圧電体層のプラス面上にＩＤＴ電極が設けられ、圧電体層の結晶方位が（０°，−３５°，１８０°）である場合の、角度α１１１と高次モードの位相との関係を示す図である。
【００５１】
図１７及び図１８に示すように、低音速膜が設けられている場合には、図１２及び図１３に示した場合よりも、高次モードをより一層抑制できていることがわかる。さらに、角度α１１１が０°以上、３２．５°以下の範囲内または８７．５°以上、１２０°以下の範囲内の場合において、高次モードをより一層効果的に抑制できていることがわかる。なお、結晶構造の対称性により、α１１１＝８７．５°はα１１１＝−３２．５°と等価であり、α１１１＝１２０°はα１１１＝０°と等価である。加えて、角度α１１１が１５°以上、２２．５°以下の範囲内または９７．５°以上、１０５°以下の範囲内の場合において、高次モードをさらにより一層抑制できていることがわかる。このように、α１１１が０°＋１２０°×ｎ≦α１１１≦３２．５°＋１２０°×ｎの範囲内、または、８７．５°＋１２０°×ｎ≦α１１１≦１２０°＋１２０°×ｎの範囲内であることが好ましい。α１１１が１５°＋１２０°×ｎ≦α１１１≦２２．５°＋１２０°×ｎの範囲内、または、９７．５°＋１２０°×ｎ≦α１１１≦１０５°＋１２０°×ｎの範囲内であることがより好ましい。
【００５２】
図１９は、圧電体層のマイナス面上にＩＤＴ電極が設けられ、圧電体層の結晶方位が（０°，１４５°，０°）である場合の、角度α１１１と高次モードの位相との関係を示す図である。図２０は、圧電体層のマイナス面上にＩＤＴ電極が設けられ、圧電体層の結晶方位が（０°，１４５°，１８０°）である場合の、角度α１１１と高次モードの位相との関係を示す図である。
【００５３】
図１９及び図２０に示すように、低音速膜が設けられている場合には、図１４及び図１５に示した場合よりも、高次モードをより一層抑制できていることがわかる。さらに、角度α１１１が２７．５°以上、９２．５°以下の範囲内の場合において、高次モードをより一層効果的に抑制できていることがわかる。加えて、角度α１１１が３７．５°以上、４５°以下の範囲内または７５°以上、８２．５°以下の範囲内の場合において、高次モードをさらにより一層抑制できていることがわかる。このように、α１１１が２７．５°＋１２０°×ｎ≦α１１１≦９２．５°＋１２０°×ｎの範囲内であることが好ましい。α１１１が３７．５°＋１２０°×ｎ≦α１１１≦４５°＋１２０°×ｎの範囲内、または、７５°＋１２０°×ｎ≦α１１１≦８２．５°＋１２０°×ｎであることがより好ましい。
【００５４】
図２１は、第３の実施形態に係る弾性波装置の正面断面図である。
【００５５】
本実施形態は、支持基板４と低音速膜２６との間に高音速膜３５が設けられている点において第２の実施形態と異なる。上記の点以外においては、本実施形態の弾性波装置は第２の実施形態の弾性波装置と同様の構成を有する。
【００５６】
高音速膜３５は相対的に高音速な膜である。より具体的には、高音速膜３５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。本実施形態の高音速膜３５は窒化ケイ素膜である。なお、高音速膜３５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。
【００５７】
図１７〜図２０の関係を求めた条件から高音速膜が設けられている点のみを異ならせ、圧電体層のプラス面上にＩＤＴ電極を設けた場合及び圧電体層のマイナス面上にＩＤＴ電極を設けた場合のそれぞれにおいて、角度α１１１と高次モードの位相との関係を求めた。
【００５８】
高音速膜：材料…ＳｉＮ、膜厚…０．１５λ
【００５９】
図２２は、圧電体層のプラス面上にＩＤＴ電極が設けられ、圧電体層の結晶方位が（０°，−３５°，０°）である場合の、角度α１１１と高次モードの位相との関係を示す図である。図２３は、圧電体層のプラス面上にＩＤＴ電極が設けられ、圧電体層の結晶方位が（０°，−３５°，１８０°）である場合の、角度α１１１と高次モードの位相との関係を示す図である。
【００６０】
図２２及び図２３に示すように、高音速膜が設けられている場合には、図１７及び図１８に示した場合よりも、高次モードをより一層抑制できていることがわかる。さらに、角度α１１１が０°以上、３５°以下または８５°以上、１２０°以下の範囲内の場合において、高次モードをより一層効果的に抑制できていることがわかる。なお、結晶構造の対称性により、α１１１＝８５°はα１１１＝−３５°と等価であり、α１１１＝１２０°はα１１１＝０°と等価である。加えて、角度α１１１が１０°以上、２０°以下の範囲内または１００°以上、１１０°以下の範囲内の場合において、高次モードをさらにより一層抑制できていることがわかる。このように、α１１１が０°＋１２０°×ｎ≦α１１１≦３５°＋１２０°×ｎの範囲内、または、８５°＋１２０°×ｎ≦α１１１≦１２０°＋１２０°×ｎの範囲内であることが好ましい。α１１１が１０°＋１２０°×ｎ≦α１１１≦２０°＋１２０°×ｎの範囲内、または、１００°＋１２０°×ｎ≦α１１１≦１１０°＋１２０°×ｎの範囲内であることがより好ましい。
【００６１】
図２４は、圧電体層のマイナス面上にＩＤＴ電極が設けられ、圧電体層の結晶方位が（０°，１４５°，０°）である場合の、角度α１１１と高次モードの位相との関係を示す図である。図２５は、圧電体層のマイナス面上にＩＤＴ電極が設けられ、圧電体層の結晶方位が（０°，１４５°，１８０°）である場合の、角度α１１１と高次モードの位相との関係を示す図である。
【００６２】
図２４及び図２５に示すように、高音速膜が設けられている場合には、図１９及び図２０に示した場合よりも、高次モードをより一層抑制できていることがわかる。さらに、角度α１１１が２５°以上、９５°以下の範囲内の場合において、高次モードをより一層効果的に抑制できていることがわかる。加えて、角度α１１１が４０°以上、５０°以下の範囲内または７０°以上、８０°以下の範囲内の場合において、高次モードをさらにより一層抑制できていることがわかる。このように、α１１１が２５°＋１２０°×ｎ≦α１１１≦９５°＋１２０°×ｎの範囲内であることが好ましい。α１１１が４０°＋１２０°×ｎ≦α１１１≦５０°＋１２０°×ｎの範囲内、または、７０°＋１２０°×ｎ≦α１１１≦８０°＋１２０°×ｎの範囲内であることがより好ましい。
【００６３】
ところで、上記の第１〜第３の実施形態においては、支持基板の面方位がＳｉ（１１１）の場合の例を示した。なお、本発明では、支持基板の面方位はＳｉ（１１１）には限定されない。以下において、支持基板の面方位がＳｉ（１１０）である場合及びＳｉ（１００）である場合の例を示す。
【００６４】
本発明の第４の実施形態に係る弾性波装置は、支持基板の面方位がＳｉ（１１０）である点及び支持基板と圧電体層との結晶軸の関係において、図１に示す第１の実施形態と異なる。上記の点以外においては、本実施形態の弾性波装置は第１の実施形態の弾性波装置１と同様の構成を有する。なお、（１１０）面は図２６に示す面であり、支持基板は（１１０）面において圧電体層に接している。
【００６５】
ここで、圧電体層を構成するＬｉＴａＯ３のＺＬＴ軸を支持基板の（１１０）面に投影した方向ベクトルをｋ１１０とする。方向ベクトルｋ１１０と、支持基板を構成するシリコンの［００１］方向とがなす角度をα１１０とする。本実施形態においては、ｎを任意の整数（０，±１，±２，……）としたときに、α１１０が０°＋１８０°×ｎ≦α１１０≦４０°＋１８０°×ｎの範囲内、または、１４０°＋１８０°×ｎ≦α１１０≦１８０°＋１８０°×ｎの範囲内である。それによって、高次モードを効果的に抑制することができる。この詳細を説明する。
【００６６】
角度α１１０と高次モードの位相との関係を求めた。弾性波装置の条件は以下の通りである。
【００６７】
支持基板：材料…シリコン（Ｓｉ）、面方位…Ｓｉ（１１０）
圧電体層：材料…回転ＹカットＸ伝搬のＬｉＴａＯ３、膜厚…０．２λ
圧電体層を構成するＬｉＴａＯ３の結晶方位：（０°，１４５°，０°）
ＩＤＴ電極：材料…Ａｌ、膜厚…５％λ
ＩＤＴ電極の波長λ：２μｍ
【００６８】
図２７は、圧電体層の結晶方位が（０°，１４５°，０°）である場合の角度α１１０と高次モードの位相との関係を示す図である。
【００６９】
図２７に示すように、角度α１１０が０°以上、４０°以下の範囲内において、高次モードが効果的に抑制されていることがわかる。同様に、角度α１１０が１４０°以上、１８０°以下の範囲内において、高次モードが効果的に抑制されていることがわかる。ここで、支持基板の面方位がＳｉ（１１０）である場合、結晶構造の対称性により、α１１０＝α１１０＋１８０°である。よって、α１１０＝１４０°はα１１０＝−４０°と等価であり、α１１０＝１８０°はα１１０＝０°と等価である。従って、α１１０が０°＋１８０°×ｎ≦α１１０≦４０°＋１８０°×ｎの範囲内、または、１４０°＋１８０°×ｎ≦α１１０≦１８０°＋１８０°×ｎの範囲内である場合において、高次モードを効果的に抑制することができる。
【００７０】
本発明の第５の実施形態に係る弾性波装置は、支持基板の面方位がＳｉ（１００）である点及び支持基板と圧電体層との結晶軸の関係において、図１に示す第１の実施形態と異なる。上記の点以外においては、本実施形態の弾性波装置は第１の実施形態の弾性波装置１と同様の構成を有する。なお、（１００）面は図２８に示す面であり、支持基板は（１００）面において圧電体層に接している。
【００７１】
ここで、圧電体層を構成するＬｉＴａＯ３のＺＬＴ軸を支持基板の（１００）面に投影した方向ベクトルをｋ１００とする。方向ベクトルｋ１００と、支持基板を構成するシリコンの［００１］方向とがなす角度をα１００とする。本実施形態においては、ｎを任意の整数（０，±１，±２，……）としたときに、α１００が２０°＋９０°×ｎ≦α１００≦７０°＋９０°×ｎの範囲内である。それによって、高次モードを効果的に抑制することができる。この詳細を説明する。
【００７２】
角度α１００と高次モードの位相との関係を求めた。弾性波装置の条件は以下の通りである。
【００７３】
支持基板：材料…シリコン（Ｓｉ）、面方位…Ｓｉ（１００）
圧電体層：材料…回転ＹカットＸ伝搬のＬｉＴａＯ３、膜厚…０．２λ
圧電体層を構成するＬｉＴａＯ３の結晶方位：（０°，１４５°，０°）
ＩＤＴ電極：材料…Ａｌ、膜厚…５％λ
ＩＤＴ電極の波長λ：２μｍ
【００７４】
図２９は、圧電体層の結晶方位が（０°，１４５°，０°）である場合の角度α１００と高次モードの位相との関係を示す図である。
【００７５】
図２９に示すように、角度α１００が２０°以上、７０°以下の範囲内において、高次モードが効果的に抑制されていることがわかる。ここで、支持基板の面方位がＳｉ（１００）である場合、結晶構造の対称性により、α１００＝α１００＋９０°である。従って、α１００が２０°＋９０°×ｎ≦α１００≦７０°＋９０°×ｎの範囲内である場合において、高次モードを効果的に抑制することができる。
【００７６】
ところで、上記に示した第１〜第５の実施形態の構成を有する弾性波装置においては、支持基板の圧電体層側の表面に、凹凸構造が設けられていてもよい。この場合には、非線形特性を改善することができる。
【００７７】
図３０は、第６の実施形態に係るマルチプレクサの模式図である。
【００７８】
マルチプレクサ４０は、アンテナに接続される、信号端子としてのアンテナ端子４９を有する。なお、本発明における信号端子はアンテナ端子には限られない。マルチプレクサ４０は、アンテナ端子４９に共通接続されており、通過帯域が互いに異なる、第１のフィルタ装置４１Ａ、第２のフィルタ装置４１Ｂ及び第３のフィルタ装置４１Ｃを有する。第１のフィルタ装置４１Ａは、第１の実施形態の構成を有する弾性波装置である、第１の弾性波共振子を含む。第２のフィルタ装置４１Ｂは、第１の実施形態の構成を有する弾性波装置である、第２の弾性波共振子を含む。第３のフィルタ装置４１Ｃは、第１の実施形態の構成を有する弾性波装置である、第３の弾性波共振子を含む。もっとも、第１〜第３の弾性波共振子は、第１の実施形態に限られず、本発明に係る弾性波装置の構成を有する弾性波共振子であればよい。なお、マルチプレクサ４０の少なくとも１つ以上のフィルタ装置が、本発明に係る弾性波装置を含んでいればよい。
【００７９】
本実施形態では、第１のフィルタ装置４１Ａ、第２のフィルタ装置４１Ｂ及び第３のフィルタ装置４１Ｃは帯域通過型フィルタである。もっとも、第１のフィルタ装置４１Ａ、第２のフィルタ装置４１Ｂ及び第３のフィルタ装置４１Ｃのうち少なくとも１つは、デュプレクサであってもよい。マルチプレクサ４０が有するフィルタ装置の個数は特に限定されない。本実施形態のマルチプレクサ４０は、第１のフィルタ装置４１Ａ、第２のフィルタ装置４１Ｂ及び第３のフィルタ装置４１Ｃ以外のフィルタ装置も有する。なお、本発明に係るマルチプレクサは、少なくとも２つ以上のフィルタ装置を有していればよい。
【００８０】
ここで、第１のフィルタ装置４１Ａの通過帯域は、第２のフィルタ装置４１Ｂの通過帯域よりも低域側に位置する。第１のフィルタ装置４１Ａにおける第１の弾性波共振子の圧電体層のカット角と、第２のフィルタ装置４１Ｂにおける第２の弾性波共振子の圧電体層のカット角とは異なる。より具体的には、本実施形態では、第１の弾性波共振子の圧電体層のカット角は４８°Ｙ以上、６０°Ｙ以下である。第２の弾性波共振子の圧電体層のカット角は３６°Ｙ以上、４８°Ｙ以下である。もっとも、例えば、第１の弾性波共振子の圧電体層のカット角が４８°Ｙである場合、第２の弾性波共振子の圧電体層のカット角は４８°Ｙ以外である。ここで、第２の弾性波共振子の圧電体層のカット角を４２°とすることが好ましい。この場合には、レイリー波のスプリアスを小さくすることが可能となる。
【００８１】
図３１は、圧電体層を構成するＬｉＴａＯ３のカット角と、レイリー波の比帯域との関係を示す図である。なお、比帯域は、弾性波共振子の共振周波数をｆｒ、反共振周波数をｆａとしたときに、｛（ｆｒ−ｆａ）／ｆｒ｝×１００（％）により表される。
【００８２】
図３１に示すように、圧電体層のカット角が３６°Ｙ以上、４８°Ｙ以下である場合に、レイリー波の比帯域が狭く、レイリー波が抑制されていることがわかる。本実施形態では、通過帯域が第１のフィルタ装置よりも高域側に位置する第２のフィルタ装置４１Ｂにおいて、第２の弾性波共振子における圧電体層のカット角が３６°Ｙ以上、４８°Ｙ以下である。他方、通過帯域が低域側に位置する第１のフィルタ装置４１Ａにおける第１の弾性波共振子の圧電体層のカット角が４８°Ｙ以上、６０°Ｙ以下である。よって、マルチプレクサ４０においては、高次モードに加えて、スプリアスとしてのレイリー波をも抑制することができる。
【００８３】
少なくとも、第１の弾性波共振子の圧電体層のカット角と第２の弾性波共振子の圧電体層のカット角とが異なっていればよい。例えば、第１の弾性波共振子の圧電体層のカット角及び第２の弾性波共振子の圧電体層のカット角と、第３のフィルタ装置４１Ｃにおける第３の弾性波共振子の圧電体層のカット角とが異なっていてもよい。
【００８４】
第１〜第６の実施形態の構造を得るために、ＬＴ層とシリコンからなる支持基板とを接合してもよい。低音速膜または高音速膜としての中間層を有する場合には、中間層をＬＴ層側、もしくは、支持基板側に形成し、接合してもよい。このような接合の方法としては、例えば、親水化接合、活性化接合、原子拡散接合、金属拡散接合、陽極接合、樹脂やＳＯＧによる接合などの様々な方法を用いることができる。また、上記接合において形成される接合層は、中間層の界面に配置されていてもよいし、中間層内に配置されていてもよい。第３の実施形態の場合には、接合層を低音速膜と高音速膜の界面に配置することが好ましい。
【００８５】
ＬＴ層のマイナス面側にＩＤＴ電極を形成することが好ましい。マイナス面側にＩＤＴ電極を形成することでリップルなどの不具合を抑制することが可能となる。
【符号の説明】
【００８６】
１…弾性波装置
２…圧電性基板
３…ＩＤＴ電極
４…支持基板
７…圧電体層
８Ａ，８Ｂ…反射器
１６，１７…第１，第２のバスバー
１８，１９…第１，第２の電極指
２６…低音速膜
３５…高音速膜
４０…マルチプレクサ
４１Ａ〜４１Ｃ…第１〜第３のフィルタ装置
４９…アンテナ端子
Ｌａ…プラス面
Ｌｂ…マイナス面
【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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【国際調査報告】
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