技术领域
背景技术
[0002] 以往，弹性波装置被广泛用于便携式电话机的
滤波器等。在下述的
专利文献1记载了利用瑞利波的弹性波装置的一个例子。在该弹性波装置中，通过降低边缘区域的声速，从而可谋求横模纹波的抑制。更详细地，在弹性波传播方向上第一
电极指、第二电极指相互重叠的区域内，在电极指的延伸方向两端设置有边缘区域。该边缘区域中的
电介质膜的膜厚被设为比夹在边缘区域之间的中央区域中的电介质膜的膜厚还厚。由此，边缘区域的声速被降低。
[0003] 在先技术文献
[0004] 专利文献
[0005] 专利文献1：日本特开2015-111923号
公报发明内容
[0006] 发明要解决的课题
[0007] 以往，通过使层叠于IDT电极的电介质膜的膜厚变厚等，从而使施加于IDT电极的
质量增加。认为由此能够降低声速。
[0008] 然而，本
申请的
发明人们发现：在弹性波装置利用洛夫波的情况下，若使边缘区域中的电介质膜的膜厚变厚，则声速反而变高。若边缘区域中的声速与中央区域中的声速相比相对变高，则变得不能抑制横模纹波。
[0009] 本发明正是为了解决由本申请的发明人们发现的上述的新的课题而完成的。本发明的目的在于，提供一种能够在利用洛夫波的情况下可靠地降低边缘区域中的声速并抑制横模纹波的弹性波装置。
[0010] 用于解决课题的技术方案
[0011] 在本发明涉及的弹性波装置的某个广义的方面中，具备：压电性
基板，具有倒速度面为椭圆形的压电体层；IDT电极，设置在所述压电性基板上；以及电介质膜，设置在所述压电性基板上，使得
覆盖所述IDT电极，所述弹性波装置利用了洛夫波，所述IDT电极具有：第一汇流条以及第二汇流条，彼此相互对置；多个第一电极指，一端与所述第一汇流条连接；以及多个第二电极指，一端与所述第二汇流条连接，且与所述多个第一电极指彼此交替插入，在将弹性波传播方向设为第一方向并将与所述第一方向
正交的方向设为第二方向时，所述IDT电极具有交叉区域，该交叉区域是所述第一电极指和所述第二电极指在所述第一方向上相互重叠的部分，所述交叉区域具有：中央区域，位于所述第二方向上的中央侧；第一边缘区域，位于所述中央区域的所述第一汇流条侧；以及第二边缘区域，位于所述中央区域的所述第二汇流条侧，将由所述IDT电极的电极指间距决定的
波长设为λ，将所述IDT电极的膜厚设为h，将所述IDT电极的波长标准化膜厚h/λ×100(％)设为x(％)，将所述IDT电极中的电极
密度设为y(g/cm3)，在该情况下，所述IDT电极的波长标准化膜厚x根据所述IDT电极的电极密度y被设为满足以下的式(1)的x以上，
[0012] y＝0.0757x2-3.9023x+27.986…式(1)
[0013] 所述第一边缘区域中的所述电介质膜的膜厚以及所述第二边缘区域中的所述电介质膜的膜厚比所述中央区域中的所述电介质膜的膜厚薄。
[0014] 在本发明涉及的弹性波装置的另一个广义的方面中，具备：压电性基板，具有倒速度面为椭圆形的压电体层；IDT电极，设置在所述压电性基板上；以及电介质膜，设置在所述压电性基板上，使得覆盖所述IDT电极，所述弹性波装置利用了洛夫波，所述IDT电极具有：第一汇流条以及第二汇流条，彼此相互对置；多个第一电极指，一端与所述第一汇流条连接；以及多个第二电极指，一端与所述第二汇流条连接，且与所述多个第一电极指彼此交替插入，在将弹性波传播方向设为第一方向并将与所述第一方向正交的方向设为第二方向时，所述IDT电极具有交叉区域，该交叉区域是所述第一电极指和所述第二电极指在所述第一方向上相互重叠的部分，所述交叉区域具有：中央区域，位于所述第二方向上的中央侧；
第一边缘区域，位于所述中央区域的所述第一汇流条侧；以及第二边缘区域，位于所述中央区域的所述第二汇流条侧，所述IDT电极由Pt、Au、W、Ta、Mo或Cu构成，将由所述IDT电极的电极指间距决定的波长设为λ，将所述IDT电极的膜厚设为h，将所述IDT电极的波长标准化膜厚h/λ×100(％)设为x(％)，在该情况下，所述IDT电极的波长标准化膜厚x根据所述IDT电极的材料被设为下述的表1所示的值以上，所述第一边缘区域中的所述电介质膜的膜厚以及所述第二边缘区域中的所述电介质膜的膜厚比所述中央区域中的所述电介质膜的膜厚薄。在该情况下，即使在IDT电极的厚度厚的情况下，也能够更加可靠地降低边缘区域中的声速。
[0015] [表1]
[0016] 材料 x＝h/λ×100(％)Pt ≥1.8
W ≥2.2
Mo ≥5.05
Ta ≥2.55
Au ≥1.9
Cu ≥5.25
[0017] 发明效果
[0018] 根据本发明的弹性波装置，能够在利用洛夫波的情况下可靠地降低边缘区域中的声速并抑制横模纹波。
附图说明
[0019] 图1是本发明的第一实施方式涉及的弹性波装置的示意性剖视图。
[0020] 图2是示出本发明的第一实施方式涉及的弹性波装置的电极构造的示意性俯视图。
[0021] 图3是示出IDT电极由Pt构成的情况下的、电介质膜的波长标准化膜厚、弹性波的声速以及IDT电极的波长标准化膜厚的关系的图。
[0022] 图4是示出IDT电极由Mo构成的情况下的、电介质膜的波长标准化膜厚、弹性波的声速以及IDT电极的波长标准化膜厚的关系的图。
[0023] 图5是示出IDT电极由Au构成的情况下的、电介质膜的波长标准化膜厚、弹性波的声速以及IDT电极的波长标准化膜厚的关系的图。
[0024] 图6是示出IDT电极由W构成的情况下的、电介质膜的波长标准化膜厚、弹性波的声速以及IDT电极的波长标准化膜厚的关系的图。
[0025] 图7是示出IDT电极由Ta构成的情况下的、电介质膜的波长标准化膜厚、弹性波的声速以及IDT电极的波长标准化膜厚的关系的图。
[0026] 图8是示出IDT电极由Cu构成的情况下的、电介质膜的波长标准化膜厚、弹性波的声速以及IDT电极的波长标准化膜厚的关系的图。
[0027] 图9是示出电介质膜的膜厚越厚则声速越高的、IDT电极的波长标准化膜厚的下限值和IDT电极的电极密度的关系的图。
[0028] 图10是示出IDT电极由Pt膜以及Al膜的层叠金属膜构成的情况下的、电介质膜的波长标准化膜厚、弹性波的声速以及IDT电极的波长标准化膜厚的关系的图。
[0029] 图11是示出IDT电极由Pt膜以及Cu膜的层叠金属膜构成的情况下的、电介质膜的波长标准化膜厚、弹性波的声速以及IDT电极的波长标准化膜厚的关系的图。
[0030] 图12是示出IDT电极由Mo膜以及A1膜的层叠金属膜构成的情况下的、电介质膜的波长标准化膜厚、弹性波的声速以及IDT电极的波长标准化膜厚的关系的图。
[0031] 图13是本发明的第一实施方式的
变形例涉及的弹性波装置的、相当于图1所示的剖面的剖视图。
[0032] 图14是本发明的第二实施方式涉及的弹性波装置的主视剖视图。
具体实施方式
[0033] 以下，参照附图对本发明的具体的实施方式进行说明，由此明确本发明。
[0034] 另外，预先指出的是，在本
说明书记载的各实施方式是例示性的，能够在不同的实施方式间进行结构的部分置换或组合。
[0035] 图1是本发明的第一实施方式涉及的弹性波装置的示意性剖视图。图2是示出第一实施方式涉及的弹性波装置的电极构造的示意性俯视图。另外，图1是沿着图2中的I-I线的剖视图。在图2中，省略了后述的电介质膜。
[0036] 如图1所示，弹性波装置1具有压电性基板2。在本发明中，压电性基板2具有倒速度面为椭圆形的压电体层。在本实施方式中，压电性基板2的压电体层由LiNbO3构成。另外，弹性波装置1的压电性基板2是仅由压电体层构成的压电基板。不过，压电性基板2也可以是包含压电体层的层叠基板。
[0037] 在压电性基板2上设置有图2所示的IDT电极3。通过对IDT电极3施加交流
电压，从而激励弹性波。在本发明中，作为弹性波而利用洛夫波。另外，在本实施方式中，压电性基板2的欧拉
角 没有特别限定，但为欧拉角( -90°±30°的范围，ψ)。由此，能够适当地激励洛夫波。另外，上述欧拉角中的θ包含用±示出的上限值以及下限值。
[0038] 在此，将弹性波传播方向设为第一方向，将与弹性波传播方向正交的方向设为第二方向。在IDT电极3的第一方向上的两侧，分别设置有
反射器14以及反射器15。由此，构成了单端口型的弹性波
谐振器。
[0039] IDT电极3具有彼此相互对置的第一汇流条4以及第二汇流条5。在第一汇流条4连接有多个第一电极指6的一端。在第二汇流条5连接有多个第二电极指7的一端。多个第一电极指6和多个第二电极指7相互彼此交替插入。第一电极指6以及第二电极指7沿着第二方向平行地延伸。
[0040] IDT电极3具有在第一方向上第一电极指6和第二电极指7相互重叠的交叉区域B。交叉区域B具有：位于第二方向上的中央侧的中央区域M、和位于中央区域M的第二方向上的两侧的第一边缘区域X1以及第二边缘区域X2。第一边缘区域X1位于中央区域M的第一汇流条4侧。第二边缘区域X2位于中央区域M的第二汇流条5侧。
[0041] IDT电极3具有：位于第一边缘区域X1的第一汇流条4侧的第一间隙区域C1、以及位于第二边缘区域X2的第二汇流条5侧的第二间隙区域C2。在第一间隙区域C1仅配置有第一电极指6以及第二电极指7中的第一电极指6。在第二间隙区域C2仅配置有第一电极指6以及第二电极指7中的第二电极指7。
[0042] 在本实施方式中，IDT电极3具有：一端与第一汇流条4连接的多个第一虚设电极指8、和一端与第二汇流条5连接的多个第二虚设电极指9。多个第一虚设电极指8与多个第二电极指7隔着第一间隙区域C1对置。多个第二虚设电极指9与多个第一电极指6隔着第二间隙区域C2对置。
[0043] 如图1所示，在压电性基板2上设置有电介质膜13，使得覆盖IDT电极3。在本实施方式中，电介质膜13由SiO2构成。另外，电介质膜13并不限于SiO2，也可以
氧化
硅构成，该氧化硅由SiOx表示且x为2以外的整数。或者，构成电介质膜13的材料也可以是SiON等其它电介质。
[0044] 以往认为：若层叠在IDT电极上的电介质膜的膜厚变厚，则由于质量附加效果，声速会变低。然而，如上所述，本申请的发明人们发现：在利用洛夫波的情况下，若电极的膜厚成为某个值以上，则电介质膜的膜厚越厚反而声速越高。
[0045] 在此，将由IDT电极3的电极指间距决定的波长设为λ，将IDT电极3的膜厚设为h，将IDT电极3的波长标准化膜厚h/λ×100(％)设为x(％)，将IDT电极3中的电极密度设为y(g/cm3)。本实施方式的特征在于以下的结构。1)利用了洛夫波。2)IDT电极3的波长标准化膜厚x根据IDT电极3的电极密度y被设为满足以下的式(1)的x以上。
[0046] y＝0.0757x2-3.9023x+27.986…式(1)
[0047] 3)第一边缘区域X1中的电介质膜13的膜厚以及第二边缘区域X2中的电介质膜13的膜厚比中央区域M中的电介质膜的膜厚薄。由此，即使在利用洛夫波且IDT电极3的膜厚厚的情况下，也能够可靠地使第一边缘区域X1以及第二边缘区域X2中的弹性波的声速比中央区域M中的弹性波的声速低。以下，对其详情进行说明。
[0048] 图3是示出IDT电极由Pt构成的情况下的、电介质膜的波长标准化膜厚、弹性波的声速以及IDT电极的波长标准化膜厚的关系的图。另外，作为电介质膜，使用了由SiO2构成的电介质膜。
[0049] 根据图3可明确，在IDT电极由Pt构成的情况下，若IDT电极的波长标准化膜厚小于1.8％，则电介质膜的波长标准化膜厚越厚，声速越低。然而，在IDT电极的波长标准化膜厚为1.8％以上的情况下，电介质膜的波长标准化膜厚越厚，声速越高。
[0050] 即使在IDT电极由Pt以外的金属构成的情况下，也会产生电介质膜的波长标准化膜厚与声速的关系的反转。上述式(1)示出产生该反转的IDT电极的波长标准化膜厚x和IDT电极的电极密度y的关系。在IDT电极由Pt构成的情况下，式(1)的x的值成为1.8％左右。
[0051] 在图1所示的弹性波装置1中，IDT电极3的波长标准化膜厚x被设为满足上述式(1)的x以上。因此，在弹性波装置1中，电介质膜13的膜厚越厚，声速越高。在本实施方式中，第一边缘区域X1以及第二边缘区域X2中的电介质膜13的膜厚比中央区域M中的电介质膜13的膜厚薄。因而，第一边缘区域X1以及第二边缘区域X2中的声速比中央区域M中的声速低。像这样，即使在利用洛夫波且IDT电极3的厚度厚的情况下，也能够可靠地降低第一边缘区域X1以及第二边缘区域X2中的声速。
[0052] 在本实施方式中，在第一边缘区域X1以及第二边缘区域X2中，构成了声速比中央区域M中的声速低的低声速区域。另一方面，如图2所示，在第一间隙区域C1以及第二间隙区域C2中，仅配置有第一电极指6以及第二电极指7中的一者。因而，在第一间隙区域C1以及第二间隙区域C2中，构成了声速比中央区域M中的声速高的高声速区域。
[0053] 在弹性波装置1中，在第二方向上，在中央区域M的外侧配置有低声速区域，在低声速区域的外侧配置有高声速区域。由此，通过利用
活塞模式，从而能够有效地抑制横模纹波。
[0054] 以下，示出IDT电极3由作为Pt以外的金属的Mo、Au、W、Ta、或Cu构成的情况下的例子。
[0055] 图4是示出IDT电极由Mo构成的情况下的、电介质膜的波长标准化膜厚、弹性波的声速以及IDT电极的波长标准化膜厚的关系的图。图5是示出IDT电极由Au构成的情况下的、电介质膜的波长标准化膜厚、弹性波的声速以及IDT电极的波长标准化膜厚的关系的图。图6是示出IDT电极由W构成的情况下的、电介质膜的波长标准化膜厚、弹性波的声速以及IDT电极的波长标准化膜厚的关系的图。图7是示出IDT电极由Ta构成的情况下的、电介质膜的波长标准化膜厚、弹性波的声速以及IDT电极的波长标准化膜厚的关系的图。图8是示出IDT电极由Cu构成的情况下的、电介质膜的波长标准化膜厚、弹性波的声速以及IDT电极的波长标准化膜厚的关系的图。
[0056] 在IDT电极由Mo构成的情况下，如果IDT电极的波长标准化膜厚x为5.05％以上，则成为满足式(1)的x以上。根据图4明确可知，如果IDT电极的波长标准化膜厚x为5.05％以上，则电介质膜的波长标准化膜厚越厚，声速越高。在IDT电极由Au构成的情况下，如果IDT电极的波长标准化膜厚x为1.9％以上，则根据图5可知，电介质膜的波长标准化膜厚越厚，声速越高。在IDT电极由W构成的情况下，如果IDT电极的波长标准化膜厚x为2.2％以上，则根据图6可知，电介质膜的波长标准化膜厚越厚，声速越高。在IDT电极由Ta构成的情况下，如果IDT电极的波长标准化膜厚x为2.55％以上，则根据图7可知，电介质膜的波长标准化膜厚越厚，声速越高。在IDT电极由Cu构成的情况下，如果IDT电极的波长标准化膜厚x为5.25％以上，则根据图8可知，电介质膜的波长标准化膜厚越厚，声速越高。
[0057] 在IDT电极由Pt、W、Mo、Ta、Au或Cu构成的情况下，如下述的表2所示可知，根据电极的材料，只要x为表2所示的值以上即可。
[0058] [表2]
[0059] 材料 x＝h/λ×100(％)Pt ≥1.8
W ≥2.2
Mo ≥5.05
Ta ≥2.55
Au ≥1.9
Cu ≥5.25
[0060] IDT电极的波长标准化膜厚优选为25％以下。由此，能够容易地形成IDT电极。
[0061] 图9是示出电介质膜的膜厚越厚则声速越高的、IDT电极的波长标准化膜厚的下限值和IDT电极的电极密度的关系的图。
[0062] 图9所示的曲线是由上述的式(1)示出的曲线。在图9中，在某个电极密度的IDT电极的情况下，如果IDT电极的波长标准化膜厚x为上述曲线所示的波长标准化膜厚x以上，则通过按照本发明来调整电介质膜的膜厚，从而能够可靠地降低第一边缘区域以及第二边缘区域中的声速。因而，通过像上述的那样利用活塞模式，从而能够有效地抑制横模纹波。
[0063] IDT电极也可以由层叠多个金属膜而成的层叠金属膜构成。以下，示出IDT电极由层叠金属膜构成的情况下的例子。
[0064] 图10是示出IDT电极由Pt膜以及Al膜的层叠金属膜构成的情况下的、电介质膜的波长标准化膜厚、弹性波的声速以及IDT电极的波长标准化膜厚的关系的图。图11是示出IDT电极由Pt膜以及Cu膜的层叠金属膜构成的情况下的、电介质膜的波长标准化膜厚、弹性波的声速以及IDT电极的波长标准化膜厚的关系的图。图12是示出IDT电极由Mo膜以及Al膜的层叠金属膜构成的情况下的、电介质膜的波长标准化膜厚、弹性波的声速以及IDT电极的波长标准化膜厚的关系的图。
[0065] 根据图10可明确，在Pt膜以及Al膜的层叠金属膜的情况下，如果IDT电极的波长标准化膜厚x为1.55％以上，则电介质膜的膜厚越厚，声速越高。根据图11可明确，在Pt膜以及Cu膜的层叠金属膜的情况下，如果IDT电极的波长标准化膜厚x为2.5％以上，则电介质膜的膜厚越厚，声速越高。在IDT电极由Mo膜以及A1膜的层叠金属膜构成的情况下，如图12所示，如果IDT电极的波长标准化膜厚x为5.5％以上，则电介质膜的膜厚越厚，声速越高。另外，在层叠金属膜的情况下，根据构成该层叠金属膜的电极材料的密度以及膜厚，求出层叠金属膜的整体的密度。求出了图10～图12的关系的IDT电极的电极密度分别为12.1g/cm3、15.2g/cm3、6.5g/cm3。
[0066] 即使在IDT电极由层叠金属膜构成的情况下，也能够通过将IDT电极的波长标准化膜厚x设为满足上述式(1)的值以上，并调整电介质膜的膜厚，从而可靠地降低第一边缘区域以及第二边缘区域中的声速。像这样，即使在对Pt膜层叠了
电阻低的Al膜或Cu膜的情况、对Mo膜层叠了电阻低的Al膜的情况等下，本发明的结构也是适当的。
[0067] 图10、图11以及图12所示的层叠金属膜是一个例子，层叠金属膜也可以由上述以外的金属构成。另外，即使构成层叠金属膜的金属相同，根据其膜厚比而层叠金属膜整体的密度也会不同。只要基于层叠金属膜的密度求出成为下限的IDT电极的波长标准化膜厚x即可。
[0068] 图13是第一实施方式的变形例涉及的弹性波装置的、相当于图1所示的剖面的剖视图。
[0069] 在本变形例中，设置有第一虚设电极指以及第一汇流条4的区域中的电介质膜33的膜厚比第一边缘区域X1中的电介质膜33的膜厚还厚，且与中央区域M中的电介质膜33的膜厚相同。同样地，设置有第二虚设电极指9以及第二汇流条5的区域中的电介质膜33的膜厚比第二边缘区域X2中的电介质膜33的膜厚还厚，且与中央区域M中的电介质膜33的膜厚相同。由此，能够实现制造工序的简化。
[0070] 另外，设置有第一虚设电极指以及第一汇流条4的区域和设置有第二虚设电极指9以及第二汇流条5的区域中的电介质膜33的膜厚也可以与中央区域M中的膜厚不同。
[0071] 图14是本发明的第二实施方式涉及的弹性波装置的主视剖视图。
[0072] 本实施方式与第一实施方式的不同点在于，压电性基板22为层叠基板。除了上述点以外，本实施方式的弹性波装置具有与第一实施方式的弹性波装置1同样的结构。
[0073] 压电性基板22具有在支承基板22a上依次层叠了高声速层22b、低声速层22c以及压电体层22d的构造。
[0074] 压电体层22d由LiTaO3构成。即使在该情况下，如果在压电体层22d直接地或间接
地层叠有高声速层22b，则压电性基板22的倒速度面也成为椭圆形。
[0075] 高声速层22b由所传播的体波(bulk wave)的声速比在压电体层22d传播的弹性波的声速高的材料构成。高声速层22b例如由以氮化
铝、氧化铝、
碳化硅、氮氧化硅、硅、DLC膜或金刚石为主成分的材料等构成。另外，高声速层22b的材料只要是相对高声速的材料即可。
[0076] 低声速层22c由所传播的体波的声速比在压电体层22d传播的体波的声速低的材料构成。低声速层22c例如由以玻璃、氮氧化硅、氧化钽或氧化硅中添加了氟、碳、
硼的化合物为主成分的材料等构成。另外，低声速层22c的材料只要是相对低声速的材料即可。在本实施方式中，在压电体层22d与高声速层22b之间层叠有低声速层22c，但是压电性基板22未必一定要具有低声速层22c。
[0077] 支承基板22a由硅、矾土等适当的材料构成。另外，支承基板22a也可以是由上述那样的相对高声速的材料构成的高声速基板。在该情况下，支承基板22a成为高声速层，因此压电性基板22也可以不具有上述高声速层22b。
[0078] 在本实施方式中，在压电体层22d上构成为与第一实施方式相同，因此即使在利用洛夫波且IDT电极3的厚度厚的情况下，也能够可靠地降低第一边缘区域以及第二边缘区域中的声速。除此以外，通过利用活塞模式，从而能够有效地抑制横模纹波。
[0079] 在第一实施方式以及第二实施方式中，作为弹性波装置而示出了单端口型的弹性波谐振器的例子。另外，并不限于此，弹性波装置也可以是纵向耦合谐振器型弹性波滤波器、包含上述弹性波谐振器的梯型滤波器等。
[0080] 附图标记说明
[0081] 1：弹性波装置；
[0082] 2：压电性基板；
[0083] 3：IDT电极；
[0084] 4、5：第一汇流条、第二汇流条；
[0085] 6、7：第一电极指、第二电极指；
[0086] 8、9：第一虚设电极指、第二虚设电极指；
[0087] 13：电介质膜；
[0088] 14、15：反射器；
[0089] 22：压电性基板；
[0090] 22a：支承基板；
[0091] 22b：高声速层；
[0092] 22c：低声速层；
[0093] 22d：压电体层；
[0094] 33：电介质膜。
