弾性波デバイス
【課題】弾性波デバイスにおいて、フィルタとしての十分な帯域を維持しつつ、温度に対する周波数特性の安定化を図る。
【解決手段】圧電基板と、前記圧電基板上に形成されて所定波長λのレイリー波を主要弾性波として励起するＩＤＴ電極と、前記圧電基板および前記ＩＤＴ電極を覆うように形成された誘電体膜とを備える弾性波デバイスであって、前記誘電体膜は、前記ＩＤＴ電極の少なくとも一部の電極指の鉛直上方に凸部を有し、前記ＩＤＴ電極の電極指の延伸方向に垂直な断面において、前記誘電体膜の上端縁の最も低い部分を通る水平線より上方の前記凸部を含む領域の面積である、当該凸部の１つ当たりの断面積は、０．０１２５λ2以下である。
【解決手段】圧電基板と、前記圧電基板上に形成されて所定波長λのレイリー波を主要弾性波として励起するＩＤＴ電極と、前記圧電基板および前記ＩＤＴ電極を覆うように形成された誘電体膜とを備える弾性波デバイスであって、前記誘電体膜は、前記ＩＤＴ電極の少なくとも一部の電極指の鉛直上方に凸部を有し、前記ＩＤＴ電極の電極指の延伸方向に垂直な断面において、前記誘電体膜の上端縁の最も低い部分を通る水平線より上方の前記凸部を含む領域の面積である、当該凸部の１つ当たりの断面積は、０．０１２５λ2以下である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、帯域フィルタ等に用いられる弾性波デバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話等の情報通信機器などの分野において、共振子、フィルタなどの回路素子として、圧電基板の表面に櫛形のＩＤＴ電極を形成した弾性波デバイスが用いられている。圧電基板の周波数特性は温度によって変動するため、圧電基板を用いた弾性波デバイスの周波数特性も温度によって変動する。図１６に温度による弾性波デバイスの周波数特性の変動の様子を示す。図１６は、２５℃と８５℃の場合における弾性波デバイスの共振特性（周波数とアドミタンスの関係）の一例を示すグラフである。共振周波数および反共振周波数が、温度によって異なることが分かる。従来、弾性波デバイスにおいて、圧電基板およびＩＤＴ電極を、圧電基板より小さい、あるいは逆符号の温度依存特性を有する誘電体膜で被覆することで、温度による周波数特性の変動を小さくする、すなわちＴＣＦ（周波数温度係数）値の絶対値を小さくすることが行われている。例えば特許文献１では、図１７に示す弾性波デバイス１０００を開示している。図１７は、ＩＤＴ電極の電極指の延伸方向に垂直な面による弾性波デバイス１０００の断面図である。弾性波デバイス１０００は、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）からなる圧電基板１００１にアルミニウム等からなるＩＤＴ電極１００２を配置し、二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）からなる誘電体膜１００３を表面が平坦となるよう被覆して形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−５０９２５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような弾性波デバイスにおいて、誘電体膜の表面を平坦としたまま、厚さを一様に大きくすると、ＴＣＦ値の絶対値を小さくすることができる反面、励起された弾性表面波の損失が大きくなって、Ｋ2（電気機械結合係数）値は小さくなり、フィルタ等に適用した場合における帯域幅の確保が困難となってしまう。すなわち、従来の弾性波デバイスにおいては、温度に対する周波数特性の安定化とフィルタとしての十分な帯域確保とを両立することが困難であった。
【０００５】
それゆえに、本発明の目的は、弾性波デバイスにおいて、フィルタとしての十分な帯域を維持しつつ、温度に対する周波数特性の安定化を図ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の局面は、圧電基板と、前記圧電基板上に形成されて所定波長λのレイリー波を主要弾性波として励起するＩＤＴ電極と、前記圧電基板および前記ＩＤＴ電極を覆うように形成された誘電体膜とを備える弾性波デバイスであって、前記誘電体膜は、前記ＩＤＴ電極の少なくとも一部の電極指の鉛直上方に凸部を有し、前記ＩＤＴ電極の電極指の延伸方向に垂直な断面において、前記誘電体膜の上端縁の最も低い部分を通る水平線より上方の前記凸部を含む領域の面積である、当該凸部の１つ当たりの断面積は、０．０１２５λ2以下である、弾性波デバイスである。
【０００７】
また、上述の断面において、前記水平線からの前記凸部の高さは、０．０４λ以上であることが好ましい。
【０００８】
また、圧電基板は、カット角および伝播角を右手系直交座標のオイラー角（φ,θ,ψ）で表した場合、θ＝３５°以上４０°以下のニオブ酸リチウムであることが好ましい。
【０００９】
また、前記誘電体膜の前記圧電基板への被覆厚さは、０．１２λ以上０．７２λ以下であることが好ましい。
【００１０】
また、このような弾性波デバイスは、前記誘電体膜の表面に被覆された保護膜をさらに備えることが好ましい。
【００１１】
本発明の第２の局面は、第１のフィルタと、第１のフィルタの通過帯域より、高周波数側に通過帯域を有する第２のフィルタと、整合回路とを備えるデュプレクサであって、第１のフィルタは、上述の弾性波デバイスを直列共振器および並列共振器として用いたラダーフィルタであり、第１のフィルタの、少なくとも１つの直列共振器に形成された凸部の１つ当たりの断面積を当該直列共振器の励起波長で規格化した規格化断面積は、少なくとも１つの並列共振器に形成された凸部の１つ当たりの断面積を当該並列共振器の励起波長で規格化した規格化断面積より大きい、デュプレクサである。
【００１２】
また、第１のフィルタは、上述の弾性波デバイスを用いた二重結合モードフィルタをさらに含み、二重結合モードフィルタに形成された凸部の１つ当たりの断面積を当該結合二重モードフィルタの励起波長で規格化した規格化断面積は、少なくとも１つの並列共振器に形成された凸部の１つ当たりの断面積を当該並列共振器の励起波長で規格化した規格化断面積より大きいことが好ましい。
【００１３】
本発明の第３の局面は、第１のフィルタと、第１のフィルタの通過帯域より、高周波数側に通過帯域を有する第２のフィルタと、整合回路とを備えるデュプレクサであって、第２のフィルタは、上述の弾性波デバイスを直列共振器および並列共振器として用いたラダーフィルタであり、第２のフィルタの、少なくとも１つの並列共振器に形成された凸部の１つ当たりの断面積を当該並列共振器の励起波長で規格化した規格化断面積は、少なくとも１つの直列共振器に形成された凸部の１つ当たりの断面積を当該直列共振器の励起波長で規格化した規格化断面積より大きい、デュプレクサである。
【００１４】
また、第２のフィルタは、上述の弾性波デバイスを用いた結合二重モードフィルタをさらに含み、結合二重モードフィルタに形成された凸部の１つ当たりの断面積を当該結合二重モードフィルタの励起波長で規格化した規格化断面積は、少なくとも１つの直列共振器に形成された凸部の１つ当たりの断面積を当該直列共振器の励起波長で規格化した規格化断面積より大きいことが好ましい。
【００１５】
本発明の第４の局面は、圧電基板と、圧電基板上に形成されて所定波長λのレイリー波を主要弾性波として用いる少なくとも１組のＩＤＴ電極と、圧電基板およびＩＤＴ電極を覆うように形成された誘電体膜とを備える弾性波デバイスであって、ＩＤＴ電極はそれぞれ、バスバーおよび当該バスバーから交互に延伸する複数の電極指およびダミー電極指を有し、ＩＤＴ電極のそれぞれの電極指は、他方のＩＤＴ電極の電極指と交互に並び、かつ、他方のＩＤＴ電極のダミー電極に対向するよう配置され、ＩＤＴ電極のそれぞれの電極指の先端と、当該電極指に対向する他方のＩＤＴ電極ダミー電極の先端との距離ｄは、１λ以上３λ以下である、弾性波デバイスである。
【００１６】
本発明の第５の局面は、圧電基板と、圧電基板上に形成されて所定波長λのレイリー波を主要弾性波として用いる少なくとも１組のＩＤＴ電極と、圧電基板およびＩＤＴ電極を覆うように形成された誘電体膜とを備える弾性波デバイスであって、ＩＤＴ電極はそれぞれ、バスバーおよび当該バスバーから交互に延伸する複数の電極指を有し、ＩＤＴ電極のそれぞれの電極指は、他方のＩＤＴ電極の電極指と交互に並ぶよう配置され、ＩＤＴ電極のそれぞれの電極指の先端と、他方のＩＤＴ電極の端縁との距離ｄは、１λ以上３λ以下である、弾性波デバイスである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、弾性波デバイスにおいて、フィルタとしての十分な帯域を維持しつつ、温度に対する周波数特性の安定化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１および第２の実施形態に係る弾性波デバイスの断面を示す図
【図２】従来の弾性波デバイスの特性を示す図
【図３】本発明の第１および第２の実施形態に係る弾性波デバイスの検討例の断面を示す図
【図４】本発明の第１および第２の実施形態に係る弾性波デバイスの検討例の特性を示す図
【図５】本発明の第１および第２の実施形態に係る弾性波デバイスの検討例の特性を示す図
【図６】本発明の第１および第２の実施形態に係る弾性波デバイスの検討例の特性を示す図
【図７】本発明の第１および第２の実施形態に係る弾性波デバイスの検討例の特性を示す図
【図８】本発明の第１および第２の実施形態に係る弾性波デバイスの検討例の特性を示す図
【図９】本発明の第２の実施形態に係る弾性波デバイスの検討例の特性を示す図
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る弾性波デバイスの検討例の特性を示す図
【図１１】本発明の第３の実施形態に係る弾性波デバイスの断面を示す図
【図１２】本発明の第４の実施形態に係るデュプレクサの断面および特性を示す図
【図１３】本発明の第４の実施形態に係るラダーフィルタの構成を示す図
【図１４】本発明の第５の実施形態に係る弾性波デバイスの構成を示す図
【図１５】本発明の第５の実施形態に係る弾性波デバイスの特性を示す図
【図１６】従来の弾性波デバイスの特性を示す図
【図１７】従来の弾性波デバイスの断面を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について以下に説明する。図１は本実施形態に係る弾性波デバイス１００の構造を示す断面図である。弾性波デバイス１００は、圧電基板１０１上にＩＤＴ電極１０２を形成し、さらに誘電体膜１０３を被覆して構成される。誘電体膜１０３は、ＩＤＴ電極１０２の上方（ＩＤＴ電極１０２を覆う部分）に凸部１０４を有するように形成される。なお、凸部１０４は、バイアススパッタリング法によって、誘電体膜１０３を成膜する際に、圧電基板１０１に印加するバイアスを制御することにより、形成することができる。
【００２０】
圧電基板１０１は、回転Ｙカットニオブ酸リチウム基板を用い、レイリー波を主要な弾性表面波として利用する。圧電基板１０１のカット角および伝播角を右手系直交座標のオイラー角（φ,θ,ψ）で表した場合、θ＝３５°以上４０°以下であるニオブ酸リチウムであることが好ましい。尚、φとψは夫々−２０°以上２０°以下の任意の値である。本実施形態では圧電基板１０１を回転Ｙカットニオブ酸リチウム（カット角１２９°）基板、即ち、オイラー角（φ,θ,ψ）＝（０°，３９°，０°）の基板としている。また、ＩＤＴ電極１０２として、各厚さ０．０４λのモリブデンおよびアルミニウムの積層電極を用いている。ここでλは励起する弾性表面波の波長であり、ＩＤＴ電極１０２のピッチの２倍と定義する。また、誘電体膜として二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）を用いている。
【００２１】
発明者は、凸部１０４を適切な形状で形成することにより、フィルタとしての十分な帯域を維持しつつ、温度に対する周波数特性の安定化を図ることができると考え、レイリー波についてのＫ2値を劣化させず、レイリー波についてのＴＣＦ値を改善する、凸部１０４の形状の好適な条件について以下のように検討を行った。
【００２２】
まず、弾性波デバイス１００において従来同様、凸部１０４を設けないとした場合の、誘電体膜１０３の厚さと、Ｋ２（電気機械結合係数）値およびＴＣＦ値との関係を調べ、図２に示す結果を得た。図２は、誘電体膜の厚さと、レイリー波についてのＫ2値およびレイリー波の反共振周波数におけるＴＣＦ値（ＴＣＦ＿ｆａ値）との関係を示すグラフである。誘電体膜の表面に凸部１０４を設けず、平坦としたまま、厚さを一様に大きくすると、図２に示す通り、ＴＣＦ＿ｆａ値の絶対値が小さくなり改善することができるが、Ｋ2（電気機械結合係数）値は大きく低下し劣化してしまう。
【００２３】
つぎに、誘電体膜１０３の圧電基板１０１への被覆厚さを０．２５λとし、凸部１０４を設けた場合について、以下のように検討した。図３に、検討に係る凸部１０４の形状の例を模式的に示す。図３の（ａ）および（ｂ）は、ＩＤＴ電極１０２の電極指の延伸方向に垂直な面による弾性波デバイス１００の断面図である。図３の（ａ）は、凸部１０４の断面を三角形としたものであり、（ｂ）は、長方形としたものである。凸部１０４は、各ＩＤＴ電極１０２の上部に形成され、断面図において、凸部１０４およびＩＤＴ電極１０２の電極指の対称軸が一致する。図３の（ａ）および（ｂ）の各形状において、凸部１０４の、この断面における誘電体膜１０３の上端縁の最も低い部分を含む水平線からの高さ（突出量）および水平線に沿った幅によって定まる断面積と、レイリー波の反共振周波数におけるＴＣＦ値（ＴＣＦ＿ｆａ値）およびレイリー波についてのＫ2値との関係を調べ、図４−図７に示す結果を得た。
【００２４】
図４は、凸部１０４の断面を、各高さの三角形とした場合の、凸部１０４の１つ当たりの断面積とレイリー波についてのＫ2値との関係を示すグラフである。また、図５は、凸部１０４の断面を、各高さの長方形とした場合の、凸部１０４の１つ当たりの断面積とレイリー波についてのＫ2値との関係を示すグラフである。図４および図５には、図２に示す、凸部１０４を設けないとした場合における誘電体膜１０３の厚さが０．２５λのときのレイリー波についてのＫ2値も比較値として示してある。図４に示すように、凸部１０４の断面の形状が三角形である場合、凸部１０４を設けても、レイリー波についてのＫ2値が比較値より大きく低下することはなく、劣化が発生しないことを確認した。とくに凸部１０４の高さを０．０４λ以上とすると、Ｋ2値は大きくなるか、または、低下幅が抑制され、好ましい。また、図５に示すように、凸部１０４の断面の形状が長方形である場合、凸部１０４を設けることにより、レイリー波についてのＫ2値は比較値より概ね大きくなり、改善されることを確認した。
【００２５】
また、図６は、凸部１０４の断面を、各高さの三角形とした場合の、凸部１０４の１つ当たりの断面積とレイリー波についてのＴＣＦ＿ｆａ値との関係を示すグラフである。また、図７は、凸部１０４の断面を、各高さの長方形とした場合の、凸部１０４の１つ当たりの断面積とレイリー波についてのＴＣＦ＿ｆａ値との関係を示すグラフである。図６および図７には、図２に示す、凸部１０４を設けないとした場合における誘電体膜１０３の厚さが０．２５λのときのＴＣＦ＿ｆａ値も比較値として示してある。図６および図７に示すように、凸部１０４の断面の形状が三角形であるか長方形であるかによらず、凸部１０４を設けることにより、ＴＣＦ＿ｆａ値が改善されることを確認した。
【００２６】
以上の結果を整理すると、弾性波デバイス１００の凸部１０４は、高さを０．０４λ以上とすることにより、主要波であるレイリー波のＫ2値の劣化を抑制しつつ、ＴＣＦ＿ｆａ値を改善することができる。また、本条件は、凸部１０４の断面形状が三角形や長方形である場合だけでなく、図１に示すような、三角形と長方形の中間形状である台形である場合においても適用可能である。また、バイアススパッタリング法で形成される凸部１０４の形状は、断面形状の輪郭が曲線を含む場合であっても、概ね、三角形、長方形、または、台形のいずれかに近似でき、本条件が適用できる。
【００２７】
また、弾性波デバイス１００の凸部１０４の断面形状を上底０．０４λ、下底０．０９λ、高さ０．０８λの台形形状とした場合について、誘電体膜１０３の厚さと、レイリー波のＫ2値およびＴＣＦ＿ｆａ値との関係を調べた。この結果を図８に示す。従来、一般的に使用される、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ3）を圧電基板とする弾性波デバイスにおいては、ＴＣＦ＿ｆａ値は−５０ｐｐｍ／Ｋ程度であるが、図８によれば、誘電体膜の厚さが０．１２λ以上０．７２λ以下であれば、弾性波デバイス１００のＴＣＦ＿ｆａ値の絶対値が、５０ｐｐｍ／Ｋより小さくなり、従来よりもＴＣＦ＿ｆａ値を改善することができる。
【００２８】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態について以下に説明する。本実施形態に係る弾性波デバイス２００は、第１の実施形態に係る弾性波デバイス１００において、不要なスプリアスとなるＳＨ波についてのＫ2値を所定値以下としたものである。
【００２９】
発明者は、第１の実施形態に係る弾性波デバイス１００について、ＳＨ波についてのＫ2値を所定値以下とする、凸部１０４の形状の好適な条件について以下のように検討を行った。
【００３０】
図９は、凸部１０４の断面を、各高さの三角形とした場合の、凸部１０４の１つ当たりの断面積と不要波となるＳＨ波についてのＫ2値との関係を示すグラフである。また、図１０は、凸部１０４の断面を、各高さの長方形とした場合の、凸部１０４の１つ当たりの断面積と不要波となるＳＨ波についてのＫ2値との関係を示すグラフである。図９および図１０に示すように、凸部１０４の断面の形状が三角形であるか長方形であるかによらず、１つ当たりの断面積を０．０１２５λ2以下とすると、ＳＨ波についてのＫ2値が概ね０．００５％以下となり、不要波のＫ2値を実用上十分な程度に小さくすることができることを確認した。
【００３１】
以上の結果と第１の実施形態での結果を整理すると、弾性波デバイス２００の凸部１０４は、高さを０．０４λ以上とし、１つ当たりの断面積を０．０１２５λ2以下とすることにより、主要波であるレイリー波のＫ2値の劣化も抑制しつつ、ＴＣＦ＿ｆａ値を改善し、また、不要波であるＳＨ波についてのＫ2値を十分に低下させることができる。また、本条件は、第１の実施形態における条件と同様、三角形、長方形、または、台形のいずれかに近似できる凸部１０４の形状全般に対して適用できる。
【００３２】
第１および第２の実施形態では、圧電基板１０１として回転Ｙカットニオブ酸リチウム（カット角１２９°）基板を用い、誘電体膜として二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）を用いたが、本発明の趣旨は、これらとは異なる材質やカット角の圧電基板や、異なる材質の誘電体膜に対しても適用でき、それぞれの材質の特性に応じて、好ましい凸部１０４の形状の条件を求めることができる。
【００３３】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態について以下に説明する。本実施形態に係る弾性波デバイス３００は、第１または第２の実施形態に係る弾性波デバイス１００または２００において、誘電体膜１０３の表面に、保護膜３０５をさらに設けたものである。図１１に弾性波デバイス３００の断面図を示す。保護膜３０５は、凸部１０４を含む誘電体膜１０３を保護するとともに、周波数調整膜としても機能する。保護膜３０５の材質としては、窒化ケイ素（ＳｉＮ）および酸化窒化ケイ素（ＳｉＯＮ）等が挙げられる。また、保護膜３０５の厚さは、５ｎｍ−２０ｎｍ程度とすることが好ましい。
【００３４】
（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態について以下に説明する。本実施形態は、第１−第３の実施形態に係る弾性波デバイス１００、２００または３００を、デュプレクサに適用したものである。図１２の（ａ）に、本実施形態に係るデュプレクサ４００の構成を示す。デュプレクサ４００は、第１の端子４０４が接続された第１のラダーフィルタ４０１と、第２の端子４０５が接続された第２のラダーフィルタ４０２と、第３の端子４０６と接続された整合回路４０３とからなる。また、第１のラダーフィルタ４０１および第２のラダーフィルタ４０２は、それぞれ整合回路４０３と接続されている。第１のラダーフィルタ４０１および第２のラダーフィルタは、第１−第３の実施形態に係る弾性波デバイス１００、２００または３００を用いて構成されている。
【００３５】
図１２の（ｂ）に、デュプレクサ４００の各端子間の通過特性（アドミタンス）を模式的に示す。図１２の（ｂ）に示す通り、第１のラダーフィルタ４０１の通過帯域を示す第３の端子４０６と第１の端子４０４との間の通過帯域は、第２のラダーフィルタ４０２の通過帯域を示す第２の端子４０５と第３の端子４０６との間の通過帯域よりも低周波数側にある。
【００３６】
第１のラダーフィルタ４０１の構成の一例を図１３に示す。図１３の（ａ）に示すように、第１のラダーフィルタ４０１は、入力端子４１１および出力端子４１２と、これらの間に直列に接続された直列共振器４１３と、直列共振器４１３に一端が接続され、他端が接地される並列共振器４１４とを含む。
【００３７】
第１のラダーフィルタ４０１の直列共振器４１３を構成する部分において、凸部１０４の１つ当たりの断面積を直列共振器４１３の励起波長λ１で規格化した規格化断面積（断面積／λ１2）は、並列共振器４１４を構成する部分において、凸部１０４の１つ当たりの断面積を並列共振器４１４の励起波長λ２で規格化した規格化断面積（断面積／λ２2）より大きい。これにより、第１のラダーフィルタ４０１は、直列共振器４１３のＴＣＦ値が、並列共振器４１４のＴＣＦ値よりも改善される。一般に、ラダーフィルタの通過帯域の高周波数側のスロープ特性は、直列共振器の共振周波数の高周波数側のスロープ特性に依存するため、第１のラダーフィルタ４０１は、通過帯域の高周波数側のスロープ部分のＴＣＦ値がより改善されることになる。
【００３８】
また、第２のラダーフィルタ４０２も、第１のラダーフィルタ４０１と同様、入力端子４２１および出力端子４２２と、これらの間に直列に接続された直列共振器４２３と、直列共振器４２３に一端が接続され、他端が接地される並列共振器４２４とを含む。
【００３９】
しかし、第２のラダーフィルタ４０２においては、並列共振器４２４を構成する部分において、凸部１０４の１つ当たりの断面積を並列共振器４２４の励起波長λ３で規格化した規格化断面積（断面積／λ３2）のほうが、直列共振器４２３を構成する部分において、凸部１０４の１つ当たりの断面積を直列共振器４２３の励起波長λ４で規格化した規格化断面積（断面積／λ４2）より大きい。これにより、第２のラダーフィルタ４０２は、並列共振器４２４のＴＣＦ値が、直列共振器４２３のＴＣＦ値よりも改善される。一般に、ラダーフィルタの通過帯域の低周波数側のスロープ特性は、並列共振器の共振周波数の低周波数側のスロープ特性に依存するため、第２のラダーフィルタ４０２は、通過帯域の低周波数側のスロープ部分のＴＣＦ値がより改善されることになる。
【００４０】
以上により、デュプレクサ４００全体としてみた場合に、分波性能上重要である、第１のラダーフィルタ４０１および第２のラダーフィルタ４０２の各通過帯域の間の周波数域において、ＴＣＦ値を改善することができる。
【００４１】
第１のラダーフィルタ４０１は、図１３の（ｂ）に示す構成としてもよい。この構成例は、（ａ）に示す構成例において直列共振器４１３に、ＤＭＳフィルタ（結合二重モードフィルタ）４５１を接続している。この場合、第１のラダーフィルタ４０１のＤＭＳフィルタ４５１を構成する部分において、凸部１０４の１つ当たりの断面積をＤＭＳフィルタ４２１の励起波長λ５で規格化した規格化断面積（断面積／λ５2）は、並列共振器４１４を構成する部分において、凸部１０４の１つ当たりの断面積を並列共振器４１４の励起波長λ６で規格化した規格化断面積（断面積／λ６2）より大きいものとすればよい。
【００４２】
第２のラダーフィルタ４０２も、第１のラダーフィルタ４０１と同様、ＤＭＳフィルタ４６１を接続してもよい。この場合、第２のラダーフィルタ４０２のＤＭＳフィルタ４６１を構成する部分において、凸部１０４の１つ当たりの断面積をＤＭＳフィルタ４６１の励起波長λ７で規格化した規格化断面積（断面積／λ７2）は、並列共振器４１４を構成する部分において、凸部１０４の１つ当たりの断面積を直列共振器４２３の励起波長λ８で規格化した規格化断面積（断面積／λ８2）より大きいものとすればよい。
【００４３】
また、デュプレクサ４００は、２つのフィルタの一方として、上述のような第１のラダーフィルタ４０１および第２のラダーフィルタ４０２のいずれかを用い、他方のフィルタとして、その他のフィルタを用いてもよい。
【００４４】
（第５の実施形態）
本発明の第５の実施形態について以下に説明する。図１４の（ａ）は本実施形態に係る弾性波デバイス５００を透過的に示した上面図である。弾性波デバイス５００は、圧電基板５０１上に、２つのＩＤＴ電極５０２と、反射器５０４を形成し、さらに図示しない誘電体膜５０３を被覆して構成される。
【００４５】
ＩＤＴ電極５０２は、バスバー５１１と、バスバー５１１から交互に延伸する電極指５１２およびダミー電極指５１３からなる。２つのＩＤＴ電極５０２のそれぞれの電極指５１２は、他方の電極指５１２と交互に並び、かつ、他方のダミー電極指５１３に対向するよう配置される。電極指５１２の先端と、対向するダミー電極指５１３の先端とは、距離ｄだけ隔てられている。
【００４６】
図１５は、弾性波デバイス５００における距離ｄと反共振点におけるＱ値であるＱｐ値との関係を示すグラフである。図１５によれば、距離ｄが増加するほど、弾性波の閉じ込め効果が向上し、Ｑｐ値が大きくなる傾向が分かる。とくに距離が励起波長λより大きいと、Ｑｐ値は１５００を超え、十分に損失を低減したフィルタを構成できることが分かる。しかし、距離ｄが３λを超えると、弾性波の伝搬損失が大きくなる傾向が現れる。したがって、距離ｄをλ以上３以下の範囲とすることで、好適な減衰特性を有する弾性波デバイス５００を構成することができる。
【００４７】
また、弾性波デバイス５００は、図１４の（ｂ）に示すように、ＩＤＴ電極５０２がダミー電極指５１３を備えず、２つのＩＤＴ電極５０２のそれぞれの電極指５１２の先端と、他方のＩＤＴ電極５０２のバスバー５１１の端縁との距離を距離ｄとしても、距離ｄをλ〜３λの範囲とすることで、好適な減衰特性を有する弾性波デバイス５００を構成することができる。
【００４８】
本実施形態は、第１−第３の弾性波デバイス１００、２００および３００に適用することもできるし、他の弾性波デバイスに適用することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、情報通信機器等に用いられる弾性表面波デバイスにおいて有用である。
【符号の説明】
【００５０】
１００、２００、３００、５００、１０００ 弾性波デバイス
１０１、１００１ 圧電基板
１０２、５０２、１００２ ＩＤＴ電極
１０３、５０３、１００３ 誘電体膜
１０４ 凸部
３０５ 保護膜
４００ デュプレクサ
４０１、４０２ ラダーフィルタ
４０３ 整合回路
４０４、４０５、４０６、４１１、４１２、４２１、４２２ 端子
４１３、４２３ 直列共振器
４１４、４２４ 並列共振器
４５１、４６１ 結合二重モードフィルタ
５０４ 反射器
５１１ バスバー
５１２ 電極指
５１３ ダミー電極指
【技術分野】
【０００１】
本発明は、帯域フィルタ等に用いられる弾性波デバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話等の情報通信機器などの分野において、共振子、フィルタなどの回路素子として、圧電基板の表面に櫛形のＩＤＴ電極を形成した弾性波デバイスが用いられている。圧電基板の周波数特性は温度によって変動するため、圧電基板を用いた弾性波デバイスの周波数特性も温度によって変動する。図１６に温度による弾性波デバイスの周波数特性の変動の様子を示す。図１６は、２５℃と８５℃の場合における弾性波デバイスの共振特性（周波数とアドミタンスの関係）の一例を示すグラフである。共振周波数および反共振周波数が、温度によって異なることが分かる。従来、弾性波デバイスにおいて、圧電基板およびＩＤＴ電極を、圧電基板より小さい、あるいは逆符号の温度依存特性を有する誘電体膜で被覆することで、温度による周波数特性の変動を小さくする、すなわちＴＣＦ（周波数温度係数）値の絶対値を小さくすることが行われている。例えば特許文献１では、図１７に示す弾性波デバイス１０００を開示している。図１７は、ＩＤＴ電極の電極指の延伸方向に垂直な面による弾性波デバイス１０００の断面図である。弾性波デバイス１０００は、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）からなる圧電基板１００１にアルミニウム等からなるＩＤＴ電極１００２を配置し、二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）からなる誘電体膜１００３を表面が平坦となるよう被覆して形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−５０９２５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような弾性波デバイスにおいて、誘電体膜の表面を平坦としたまま、厚さを一様に大きくすると、ＴＣＦ値の絶対値を小さくすることができる反面、励起された弾性表面波の損失が大きくなって、Ｋ2（電気機械結合係数）値は小さくなり、フィルタ等に適用した場合における帯域幅の確保が困難となってしまう。すなわち、従来の弾性波デバイスにおいては、温度に対する周波数特性の安定化とフィルタとしての十分な帯域確保とを両立することが困難であった。
【０００５】
それゆえに、本発明の目的は、弾性波デバイスにおいて、フィルタとしての十分な帯域を維持しつつ、温度に対する周波数特性の安定化を図ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の局面は、圧電基板と、前記圧電基板上に形成されて所定波長λのレイリー波を主要弾性波として励起するＩＤＴ電極と、前記圧電基板および前記ＩＤＴ電極を覆うように形成された誘電体膜とを備える弾性波デバイスであって、前記誘電体膜は、前記ＩＤＴ電極の少なくとも一部の電極指の鉛直上方に凸部を有し、前記ＩＤＴ電極の電極指の延伸方向に垂直な断面において、前記誘電体膜の上端縁の最も低い部分を通る水平線より上方の前記凸部を含む領域の面積である、当該凸部の１つ当たりの断面積は、０．０１２５λ2以下である、弾性波デバイスである。
【０００７】
また、上述の断面において、前記水平線からの前記凸部の高さは、０．０４λ以上であることが好ましい。
【０００８】
また、圧電基板は、カット角および伝播角を右手系直交座標のオイラー角（φ,θ,ψ）で表した場合、θ＝３５°以上４０°以下のニオブ酸リチウムであることが好ましい。
【０００９】
また、前記誘電体膜の前記圧電基板への被覆厚さは、０．１２λ以上０．７２λ以下であることが好ましい。
【００１０】
また、このような弾性波デバイスは、前記誘電体膜の表面に被覆された保護膜をさらに備えることが好ましい。
【００１１】
本発明の第２の局面は、第１のフィルタと、第１のフィルタの通過帯域より、高周波数側に通過帯域を有する第２のフィルタと、整合回路とを備えるデュプレクサであって、第１のフィルタは、上述の弾性波デバイスを直列共振器および並列共振器として用いたラダーフィルタであり、第１のフィルタの、少なくとも１つの直列共振器に形成された凸部の１つ当たりの断面積を当該直列共振器の励起波長で規格化した規格化断面積は、少なくとも１つの並列共振器に形成された凸部の１つ当たりの断面積を当該並列共振器の励起波長で規格化した規格化断面積より大きい、デュプレクサである。
【００１２】
また、第１のフィルタは、上述の弾性波デバイスを用いた二重結合モードフィルタをさらに含み、二重結合モードフィルタに形成された凸部の１つ当たりの断面積を当該結合二重モードフィルタの励起波長で規格化した規格化断面積は、少なくとも１つの並列共振器に形成された凸部の１つ当たりの断面積を当該並列共振器の励起波長で規格化した規格化断面積より大きいことが好ましい。
【００１３】
本発明の第３の局面は、第１のフィルタと、第１のフィルタの通過帯域より、高周波数側に通過帯域を有する第２のフィルタと、整合回路とを備えるデュプレクサであって、第２のフィルタは、上述の弾性波デバイスを直列共振器および並列共振器として用いたラダーフィルタであり、第２のフィルタの、少なくとも１つの並列共振器に形成された凸部の１つ当たりの断面積を当該並列共振器の励起波長で規格化した規格化断面積は、少なくとも１つの直列共振器に形成された凸部の１つ当たりの断面積を当該直列共振器の励起波長で規格化した規格化断面積より大きい、デュプレクサである。
【００１４】
また、第２のフィルタは、上述の弾性波デバイスを用いた結合二重モードフィルタをさらに含み、結合二重モードフィルタに形成された凸部の１つ当たりの断面積を当該結合二重モードフィルタの励起波長で規格化した規格化断面積は、少なくとも１つの直列共振器に形成された凸部の１つ当たりの断面積を当該直列共振器の励起波長で規格化した規格化断面積より大きいことが好ましい。
【００１５】
本発明の第４の局面は、圧電基板と、圧電基板上に形成されて所定波長λのレイリー波を主要弾性波として用いる少なくとも１組のＩＤＴ電極と、圧電基板およびＩＤＴ電極を覆うように形成された誘電体膜とを備える弾性波デバイスであって、ＩＤＴ電極はそれぞれ、バスバーおよび当該バスバーから交互に延伸する複数の電極指およびダミー電極指を有し、ＩＤＴ電極のそれぞれの電極指は、他方のＩＤＴ電極の電極指と交互に並び、かつ、他方のＩＤＴ電極のダミー電極に対向するよう配置され、ＩＤＴ電極のそれぞれの電極指の先端と、当該電極指に対向する他方のＩＤＴ電極ダミー電極の先端との距離ｄは、１λ以上３λ以下である、弾性波デバイスである。
【００１６】
本発明の第５の局面は、圧電基板と、圧電基板上に形成されて所定波長λのレイリー波を主要弾性波として用いる少なくとも１組のＩＤＴ電極と、圧電基板およびＩＤＴ電極を覆うように形成された誘電体膜とを備える弾性波デバイスであって、ＩＤＴ電極はそれぞれ、バスバーおよび当該バスバーから交互に延伸する複数の電極指を有し、ＩＤＴ電極のそれぞれの電極指は、他方のＩＤＴ電極の電極指と交互に並ぶよう配置され、ＩＤＴ電極のそれぞれの電極指の先端と、他方のＩＤＴ電極の端縁との距離ｄは、１λ以上３λ以下である、弾性波デバイスである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、弾性波デバイスにおいて、フィルタとしての十分な帯域を維持しつつ、温度に対する周波数特性の安定化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１および第２の実施形態に係る弾性波デバイスの断面を示す図
【図２】従来の弾性波デバイスの特性を示す図
【図３】本発明の第１および第２の実施形態に係る弾性波デバイスの検討例の断面を示す図
【図４】本発明の第１および第２の実施形態に係る弾性波デバイスの検討例の特性を示す図
【図５】本発明の第１および第２の実施形態に係る弾性波デバイスの検討例の特性を示す図
【図６】本発明の第１および第２の実施形態に係る弾性波デバイスの検討例の特性を示す図
【図７】本発明の第１および第２の実施形態に係る弾性波デバイスの検討例の特性を示す図
【図８】本発明の第１および第２の実施形態に係る弾性波デバイスの検討例の特性を示す図
【図９】本発明の第２の実施形態に係る弾性波デバイスの検討例の特性を示す図
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る弾性波デバイスの検討例の特性を示す図
【図１１】本発明の第３の実施形態に係る弾性波デバイスの断面を示す図
【図１２】本発明の第４の実施形態に係るデュプレクサの断面および特性を示す図
【図１３】本発明の第４の実施形態に係るラダーフィルタの構成を示す図
【図１４】本発明の第５の実施形態に係る弾性波デバイスの構成を示す図
【図１５】本発明の第５の実施形態に係る弾性波デバイスの特性を示す図
【図１６】従来の弾性波デバイスの特性を示す図
【図１７】従来の弾性波デバイスの断面を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について以下に説明する。図１は本実施形態に係る弾性波デバイス１００の構造を示す断面図である。弾性波デバイス１００は、圧電基板１０１上にＩＤＴ電極１０２を形成し、さらに誘電体膜１０３を被覆して構成される。誘電体膜１０３は、ＩＤＴ電極１０２の上方（ＩＤＴ電極１０２を覆う部分）に凸部１０４を有するように形成される。なお、凸部１０４は、バイアススパッタリング法によって、誘電体膜１０３を成膜する際に、圧電基板１０１に印加するバイアスを制御することにより、形成することができる。
【００２０】
圧電基板１０１は、回転Ｙカットニオブ酸リチウム基板を用い、レイリー波を主要な弾性表面波として利用する。圧電基板１０１のカット角および伝播角を右手系直交座標のオイラー角（φ,θ,ψ）で表した場合、θ＝３５°以上４０°以下であるニオブ酸リチウムであることが好ましい。尚、φとψは夫々−２０°以上２０°以下の任意の値である。本実施形態では圧電基板１０１を回転Ｙカットニオブ酸リチウム（カット角１２９°）基板、即ち、オイラー角（φ,θ,ψ）＝（０°，３９°，０°）の基板としている。また、ＩＤＴ電極１０２として、各厚さ０．０４λのモリブデンおよびアルミニウムの積層電極を用いている。ここでλは励起する弾性表面波の波長であり、ＩＤＴ電極１０２のピッチの２倍と定義する。また、誘電体膜として二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）を用いている。
【００２１】
発明者は、凸部１０４を適切な形状で形成することにより、フィルタとしての十分な帯域を維持しつつ、温度に対する周波数特性の安定化を図ることができると考え、レイリー波についてのＫ2値を劣化させず、レイリー波についてのＴＣＦ値を改善する、凸部１０４の形状の好適な条件について以下のように検討を行った。
【００２２】
まず、弾性波デバイス１００において従来同様、凸部１０４を設けないとした場合の、誘電体膜１０３の厚さと、Ｋ２（電気機械結合係数）値およびＴＣＦ値との関係を調べ、図２に示す結果を得た。図２は、誘電体膜の厚さと、レイリー波についてのＫ2値およびレイリー波の反共振周波数におけるＴＣＦ値（ＴＣＦ＿ｆａ値）との関係を示すグラフである。誘電体膜の表面に凸部１０４を設けず、平坦としたまま、厚さを一様に大きくすると、図２に示す通り、ＴＣＦ＿ｆａ値の絶対値が小さくなり改善することができるが、Ｋ2（電気機械結合係数）値は大きく低下し劣化してしまう。
【００２３】
つぎに、誘電体膜１０３の圧電基板１０１への被覆厚さを０．２５λとし、凸部１０４を設けた場合について、以下のように検討した。図３に、検討に係る凸部１０４の形状の例を模式的に示す。図３の（ａ）および（ｂ）は、ＩＤＴ電極１０２の電極指の延伸方向に垂直な面による弾性波デバイス１００の断面図である。図３の（ａ）は、凸部１０４の断面を三角形としたものであり、（ｂ）は、長方形としたものである。凸部１０４は、各ＩＤＴ電極１０２の上部に形成され、断面図において、凸部１０４およびＩＤＴ電極１０２の電極指の対称軸が一致する。図３の（ａ）および（ｂ）の各形状において、凸部１０４の、この断面における誘電体膜１０３の上端縁の最も低い部分を含む水平線からの高さ（突出量）および水平線に沿った幅によって定まる断面積と、レイリー波の反共振周波数におけるＴＣＦ値（ＴＣＦ＿ｆａ値）およびレイリー波についてのＫ2値との関係を調べ、図４−図７に示す結果を得た。
【００２４】
図４は、凸部１０４の断面を、各高さの三角形とした場合の、凸部１０４の１つ当たりの断面積とレイリー波についてのＫ2値との関係を示すグラフである。また、図５は、凸部１０４の断面を、各高さの長方形とした場合の、凸部１０４の１つ当たりの断面積とレイリー波についてのＫ2値との関係を示すグラフである。図４および図５には、図２に示す、凸部１０４を設けないとした場合における誘電体膜１０３の厚さが０．２５λのときのレイリー波についてのＫ2値も比較値として示してある。図４に示すように、凸部１０４の断面の形状が三角形である場合、凸部１０４を設けても、レイリー波についてのＫ2値が比較値より大きく低下することはなく、劣化が発生しないことを確認した。とくに凸部１０４の高さを０．０４λ以上とすると、Ｋ2値は大きくなるか、または、低下幅が抑制され、好ましい。また、図５に示すように、凸部１０４の断面の形状が長方形である場合、凸部１０４を設けることにより、レイリー波についてのＫ2値は比較値より概ね大きくなり、改善されることを確認した。
【００２５】
また、図６は、凸部１０４の断面を、各高さの三角形とした場合の、凸部１０４の１つ当たりの断面積とレイリー波についてのＴＣＦ＿ｆａ値との関係を示すグラフである。また、図７は、凸部１０４の断面を、各高さの長方形とした場合の、凸部１０４の１つ当たりの断面積とレイリー波についてのＴＣＦ＿ｆａ値との関係を示すグラフである。図６および図７には、図２に示す、凸部１０４を設けないとした場合における誘電体膜１０３の厚さが０．２５λのときのＴＣＦ＿ｆａ値も比較値として示してある。図６および図７に示すように、凸部１０４の断面の形状が三角形であるか長方形であるかによらず、凸部１０４を設けることにより、ＴＣＦ＿ｆａ値が改善されることを確認した。
【００２６】
以上の結果を整理すると、弾性波デバイス１００の凸部１０４は、高さを０．０４λ以上とすることにより、主要波であるレイリー波のＫ2値の劣化を抑制しつつ、ＴＣＦ＿ｆａ値を改善することができる。また、本条件は、凸部１０４の断面形状が三角形や長方形である場合だけでなく、図１に示すような、三角形と長方形の中間形状である台形である場合においても適用可能である。また、バイアススパッタリング法で形成される凸部１０４の形状は、断面形状の輪郭が曲線を含む場合であっても、概ね、三角形、長方形、または、台形のいずれかに近似でき、本条件が適用できる。
【００２７】
また、弾性波デバイス１００の凸部１０４の断面形状を上底０．０４λ、下底０．０９λ、高さ０．０８λの台形形状とした場合について、誘電体膜１０３の厚さと、レイリー波のＫ2値およびＴＣＦ＿ｆａ値との関係を調べた。この結果を図８に示す。従来、一般的に使用される、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ3）を圧電基板とする弾性波デバイスにおいては、ＴＣＦ＿ｆａ値は−５０ｐｐｍ／Ｋ程度であるが、図８によれば、誘電体膜の厚さが０．１２λ以上０．７２λ以下であれば、弾性波デバイス１００のＴＣＦ＿ｆａ値の絶対値が、５０ｐｐｍ／Ｋより小さくなり、従来よりもＴＣＦ＿ｆａ値を改善することができる。
【００２８】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態について以下に説明する。本実施形態に係る弾性波デバイス２００は、第１の実施形態に係る弾性波デバイス１００において、不要なスプリアスとなるＳＨ波についてのＫ2値を所定値以下としたものである。
【００２９】
発明者は、第１の実施形態に係る弾性波デバイス１００について、ＳＨ波についてのＫ2値を所定値以下とする、凸部１０４の形状の好適な条件について以下のように検討を行った。
【００３０】
図９は、凸部１０４の断面を、各高さの三角形とした場合の、凸部１０４の１つ当たりの断面積と不要波となるＳＨ波についてのＫ2値との関係を示すグラフである。また、図１０は、凸部１０４の断面を、各高さの長方形とした場合の、凸部１０４の１つ当たりの断面積と不要波となるＳＨ波についてのＫ2値との関係を示すグラフである。図９および図１０に示すように、凸部１０４の断面の形状が三角形であるか長方形であるかによらず、１つ当たりの断面積を０．０１２５λ2以下とすると、ＳＨ波についてのＫ2値が概ね０．００５％以下となり、不要波のＫ2値を実用上十分な程度に小さくすることができることを確認した。
【００３１】
以上の結果と第１の実施形態での結果を整理すると、弾性波デバイス２００の凸部１０４は、高さを０．０４λ以上とし、１つ当たりの断面積を０．０１２５λ2以下とすることにより、主要波であるレイリー波のＫ2値の劣化も抑制しつつ、ＴＣＦ＿ｆａ値を改善し、また、不要波であるＳＨ波についてのＫ2値を十分に低下させることができる。また、本条件は、第１の実施形態における条件と同様、三角形、長方形、または、台形のいずれかに近似できる凸部１０４の形状全般に対して適用できる。
【００３２】
第１および第２の実施形態では、圧電基板１０１として回転Ｙカットニオブ酸リチウム（カット角１２９°）基板を用い、誘電体膜として二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）を用いたが、本発明の趣旨は、これらとは異なる材質やカット角の圧電基板や、異なる材質の誘電体膜に対しても適用でき、それぞれの材質の特性に応じて、好ましい凸部１０４の形状の条件を求めることができる。
【００３３】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態について以下に説明する。本実施形態に係る弾性波デバイス３００は、第１または第２の実施形態に係る弾性波デバイス１００または２００において、誘電体膜１０３の表面に、保護膜３０５をさらに設けたものである。図１１に弾性波デバイス３００の断面図を示す。保護膜３０５は、凸部１０４を含む誘電体膜１０３を保護するとともに、周波数調整膜としても機能する。保護膜３０５の材質としては、窒化ケイ素（ＳｉＮ）および酸化窒化ケイ素（ＳｉＯＮ）等が挙げられる。また、保護膜３０５の厚さは、５ｎｍ−２０ｎｍ程度とすることが好ましい。
【００３４】
（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態について以下に説明する。本実施形態は、第１−第３の実施形態に係る弾性波デバイス１００、２００または３００を、デュプレクサに適用したものである。図１２の（ａ）に、本実施形態に係るデュプレクサ４００の構成を示す。デュプレクサ４００は、第１の端子４０４が接続された第１のラダーフィルタ４０１と、第２の端子４０５が接続された第２のラダーフィルタ４０２と、第３の端子４０６と接続された整合回路４０３とからなる。また、第１のラダーフィルタ４０１および第２のラダーフィルタ４０２は、それぞれ整合回路４０３と接続されている。第１のラダーフィルタ４０１および第２のラダーフィルタは、第１−第３の実施形態に係る弾性波デバイス１００、２００または３００を用いて構成されている。
【００３５】
図１２の（ｂ）に、デュプレクサ４００の各端子間の通過特性（アドミタンス）を模式的に示す。図１２の（ｂ）に示す通り、第１のラダーフィルタ４０１の通過帯域を示す第３の端子４０６と第１の端子４０４との間の通過帯域は、第２のラダーフィルタ４０２の通過帯域を示す第２の端子４０５と第３の端子４０６との間の通過帯域よりも低周波数側にある。
【００３６】
第１のラダーフィルタ４０１の構成の一例を図１３に示す。図１３の（ａ）に示すように、第１のラダーフィルタ４０１は、入力端子４１１および出力端子４１２と、これらの間に直列に接続された直列共振器４１３と、直列共振器４１３に一端が接続され、他端が接地される並列共振器４１４とを含む。
【００３７】
第１のラダーフィルタ４０１の直列共振器４１３を構成する部分において、凸部１０４の１つ当たりの断面積を直列共振器４１３の励起波長λ１で規格化した規格化断面積（断面積／λ１2）は、並列共振器４１４を構成する部分において、凸部１０４の１つ当たりの断面積を並列共振器４１４の励起波長λ２で規格化した規格化断面積（断面積／λ２2）より大きい。これにより、第１のラダーフィルタ４０１は、直列共振器４１３のＴＣＦ値が、並列共振器４１４のＴＣＦ値よりも改善される。一般に、ラダーフィルタの通過帯域の高周波数側のスロープ特性は、直列共振器の共振周波数の高周波数側のスロープ特性に依存するため、第１のラダーフィルタ４０１は、通過帯域の高周波数側のスロープ部分のＴＣＦ値がより改善されることになる。
【００３８】
また、第２のラダーフィルタ４０２も、第１のラダーフィルタ４０１と同様、入力端子４２１および出力端子４２２と、これらの間に直列に接続された直列共振器４２３と、直列共振器４２３に一端が接続され、他端が接地される並列共振器４２４とを含む。
【００３９】
しかし、第２のラダーフィルタ４０２においては、並列共振器４２４を構成する部分において、凸部１０４の１つ当たりの断面積を並列共振器４２４の励起波長λ３で規格化した規格化断面積（断面積／λ３2）のほうが、直列共振器４２３を構成する部分において、凸部１０４の１つ当たりの断面積を直列共振器４２３の励起波長λ４で規格化した規格化断面積（断面積／λ４2）より大きい。これにより、第２のラダーフィルタ４０２は、並列共振器４２４のＴＣＦ値が、直列共振器４２３のＴＣＦ値よりも改善される。一般に、ラダーフィルタの通過帯域の低周波数側のスロープ特性は、並列共振器の共振周波数の低周波数側のスロープ特性に依存するため、第２のラダーフィルタ４０２は、通過帯域の低周波数側のスロープ部分のＴＣＦ値がより改善されることになる。
【００４０】
以上により、デュプレクサ４００全体としてみた場合に、分波性能上重要である、第１のラダーフィルタ４０１および第２のラダーフィルタ４０２の各通過帯域の間の周波数域において、ＴＣＦ値を改善することができる。
【００４１】
第１のラダーフィルタ４０１は、図１３の（ｂ）に示す構成としてもよい。この構成例は、（ａ）に示す構成例において直列共振器４１３に、ＤＭＳフィルタ（結合二重モードフィルタ）４５１を接続している。この場合、第１のラダーフィルタ４０１のＤＭＳフィルタ４５１を構成する部分において、凸部１０４の１つ当たりの断面積をＤＭＳフィルタ４２１の励起波長λ５で規格化した規格化断面積（断面積／λ５2）は、並列共振器４１４を構成する部分において、凸部１０４の１つ当たりの断面積を並列共振器４１４の励起波長λ６で規格化した規格化断面積（断面積／λ６2）より大きいものとすればよい。
【００４２】
第２のラダーフィルタ４０２も、第１のラダーフィルタ４０１と同様、ＤＭＳフィルタ４６１を接続してもよい。この場合、第２のラダーフィルタ４０２のＤＭＳフィルタ４６１を構成する部分において、凸部１０４の１つ当たりの断面積をＤＭＳフィルタ４６１の励起波長λ７で規格化した規格化断面積（断面積／λ７2）は、並列共振器４１４を構成する部分において、凸部１０４の１つ当たりの断面積を直列共振器４２３の励起波長λ８で規格化した規格化断面積（断面積／λ８2）より大きいものとすればよい。
【００４３】
また、デュプレクサ４００は、２つのフィルタの一方として、上述のような第１のラダーフィルタ４０１および第２のラダーフィルタ４０２のいずれかを用い、他方のフィルタとして、その他のフィルタを用いてもよい。
【００４４】
（第５の実施形態）
本発明の第５の実施形態について以下に説明する。図１４の（ａ）は本実施形態に係る弾性波デバイス５００を透過的に示した上面図である。弾性波デバイス５００は、圧電基板５０１上に、２つのＩＤＴ電極５０２と、反射器５０４を形成し、さらに図示しない誘電体膜５０３を被覆して構成される。
【００４５】
ＩＤＴ電極５０２は、バスバー５１１と、バスバー５１１から交互に延伸する電極指５１２およびダミー電極指５１３からなる。２つのＩＤＴ電極５０２のそれぞれの電極指５１２は、他方の電極指５１２と交互に並び、かつ、他方のダミー電極指５１３に対向するよう配置される。電極指５１２の先端と、対向するダミー電極指５１３の先端とは、距離ｄだけ隔てられている。
【００４６】
図１５は、弾性波デバイス５００における距離ｄと反共振点におけるＱ値であるＱｐ値との関係を示すグラフである。図１５によれば、距離ｄが増加するほど、弾性波の閉じ込め効果が向上し、Ｑｐ値が大きくなる傾向が分かる。とくに距離が励起波長λより大きいと、Ｑｐ値は１５００を超え、十分に損失を低減したフィルタを構成できることが分かる。しかし、距離ｄが３λを超えると、弾性波の伝搬損失が大きくなる傾向が現れる。したがって、距離ｄをλ以上３以下の範囲とすることで、好適な減衰特性を有する弾性波デバイス５００を構成することができる。
【００４７】
また、弾性波デバイス５００は、図１４の（ｂ）に示すように、ＩＤＴ電極５０２がダミー電極指５１３を備えず、２つのＩＤＴ電極５０２のそれぞれの電極指５１２の先端と、他方のＩＤＴ電極５０２のバスバー５１１の端縁との距離を距離ｄとしても、距離ｄをλ〜３λの範囲とすることで、好適な減衰特性を有する弾性波デバイス５００を構成することができる。
【００４８】
本実施形態は、第１−第３の弾性波デバイス１００、２００および３００に適用することもできるし、他の弾性波デバイスに適用することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、情報通信機器等に用いられる弾性表面波デバイスにおいて有用である。
【符号の説明】
【００５０】
１００、２００、３００、５００、１０００ 弾性波デバイス
１０１、１００１ 圧電基板
１０２、５０２、１００２ ＩＤＴ電極
１０３、５０３、１００３ 誘電体膜
１０４ 凸部
３０５ 保護膜
４００ デュプレクサ
４０１、４０２ ラダーフィルタ
４０３ 整合回路
４０４、４０５、４０６、４１１、４１２、４２１、４２２ 端子
４１３、４２３ 直列共振器
４１４、４２４ 並列共振器
４５１、４６１ 結合二重モードフィルタ
５０４ 反射器
５１１ バスバー
５１２ 電極指
５１３ ダミー電極指
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電基板と、
前記圧電基板上に形成されて所定波長λのレイリー波を主要弾性波として励起するＩＤＴ電極と、
前記圧電基板および前記ＩＤＴ電極を覆うように形成された誘電体膜とを備える弾性波デバイスであって、
前記誘電体膜は、前記ＩＤＴ電極の少なくとも一部の電極指の鉛直上方に凸部を有し、
前記ＩＤＴ電極の電極指の延伸方向に垂直な断面において、前記誘電体膜の上端縁の最も低い部分を通る水平線より上方の前記凸部を含む領域の面積である、当該凸部の１つ当たりの断面積は、０．０１２５λ2以下である、弾性波デバイス。
【請求項２】
前記断面において、前記水平線からの前記凸部の高さは、０．０４λ以上である、請求項１に記載の、弾性波デバイス。
【請求項３】
前記圧電基板は、カット角および伝播角を右手系直交座標のオイラー角（φ,θ,ψ）で表した場合、θ＝３５°以上４０°以下のニオブ酸リチウムである、請求項１−２のいずれかに記載の、弾性波デバイス。
【請求項４】
前記誘電体膜の前記圧電基板への被覆厚さは、０．１２λ以上０．７２λ以下である、請求項１−３のいずれかに記載の、弾性波デバイス。
【請求項５】
前記誘電体膜の表面に被覆された保護膜をさらに備える、請求項１−４のいずれかに記載の、弾性波デバイス。
【請求項６】
第１のフィルタと、
前記第１のフィルタの通過帯域より、高周波数側に通過帯域を有する第２のフィルタと、
整合回路とを備えるデュプレクサであって、
前記第１のフィルタは、請求項１−６のいずれかに記載の弾性波デバイスを直列共振器および並列共振器として用いたラダーフィルタであり、
前記第１のフィルタの、少なくとも１つの前記直列共振器に形成された前記凸部の１つ当たりの断面積を当該直列共振器の励起波長で規格化した規格化断面積は、少なくとも１つの前記並列共振器に形成された前記凸部の１つ当たりの断面積を当該並列共振器の励起波長で規格化した規格化断面積より大きい、デュプレクサ。
【請求項７】
前記第１のフィルタは、請求項１−６のいずれかに記載の弾性波デバイスを用いた二重結合モードフィルタをさらに含み、
前記二重結合モードフィルタに形成された前記凸部の１つ当たりの断面積を当該結合二重モードフィルタの励起波長で規格化した規格化断面積は、少なくとも１つの前記並列共振器に形成された前記凸部の１つ当たりの断面積を当該並列共振器の励起波長で規格化した規格化断面積より大きい、請求項６に記載の、デュプレクサ。
【請求項８】
第１のフィルタと、
前記第１のフィルタの通過帯域より、高周波数側に通過帯域を有する第２のフィルタと、
整合回路とを備えるデュプレクサであって、
前記第２のフィルタは、請求項１−６のいずれかに記載の弾性波デバイスを直列共振器および並列共振器として用いたラダーフィルタであり、
前記第２のフィルタの、少なくとも１つの前記並列共振器に形成された前記凸部の１つ当たりの断面積を当該並列共振器の励起波長で規格化した規格化断面積は、少なくとも１つの前記直列共振器に形成された前記凸部の１つ当たりの断面積を当該直列共振器の励起波長で規格化した規格化断面積より大きい、デュプレクサ。
【請求項９】
前記第２のフィルタは、請求項１−６のいずれかに記載の弾性波デバイスを用いた結合二重モードフィルタをさらに含み、
前記結合二重モードフィルタに形成された前記凸部の１つ当たりの断面積を当該結合二重モードフィルタの励起波長で規格化した規格化断面積は、少なくとも１つの前記直列共振器に形成された前記凸部の１つ当たりの断面積を当該直列共振器の励起波長で規格化した規格化断面積より大きい、請求項８に記載の、デュプレクサ。
【請求項１０】
圧電基板と、
前記圧電基板上に形成されて所定波長λのレイリー波を主要弾性波として用いる少なくとも１組のＩＤＴ電極と、
前記圧電基板および前記ＩＤＴ電極を覆うように形成された誘電体膜とを備える弾性波デバイスであって、
前記ＩＤＴ電極はそれぞれ、バスバーおよび当該バスバーから交互に延伸する複数の電極指およびダミー電極指を有し、
前記ＩＤＴ電極のそれぞれの電極指は、他方の前記ＩＤＴ電極の電極指と交互に並び、かつ、他方の前記ＩＤＴ電極のダミー電極に対向するよう配置され、
前記ＩＤＴ電極のそれぞれの電極指の先端と、当該電極指に対向する他方の前記ＩＤＴ電極ダミー電極の先端との距離ｄは、１λ以上３λ以下である、弾性波デバイス。
【請求項１１】
圧電基板と、
前記圧電基板上に形成されて所定波長λのレイリー波を主要弾性波として用いる少なくとも１組のＩＤＴ電極と、
前記圧電基板および前記ＩＤＴ電極を覆うように形成された誘電体膜とを備える弾性波デバイスであって、
前記ＩＤＴ電極はそれぞれ、バスバーおよび当該バスバーから交互に延伸する複数の電極指を有し、
前記ＩＤＴ電極のそれぞれの電極指は、他方の前記ＩＤＴ電極の電極指と交互に並ぶよう配置され、
前記ＩＤＴ電極のそれぞれの電極指の先端と、他方の前記ＩＤＴ電極の端縁との距離ｄは、１λ以上３λ以下である、弾性波デバイス。
【請求項１】
圧電基板と、
前記圧電基板上に形成されて所定波長λのレイリー波を主要弾性波として励起するＩＤＴ電極と、
前記圧電基板および前記ＩＤＴ電極を覆うように形成された誘電体膜とを備える弾性波デバイスであって、
前記誘電体膜は、前記ＩＤＴ電極の少なくとも一部の電極指の鉛直上方に凸部を有し、
前記ＩＤＴ電極の電極指の延伸方向に垂直な断面において、前記誘電体膜の上端縁の最も低い部分を通る水平線より上方の前記凸部を含む領域の面積である、当該凸部の１つ当たりの断面積は、０．０１２５λ2以下である、弾性波デバイス。
【請求項２】
前記断面において、前記水平線からの前記凸部の高さは、０．０４λ以上である、請求項１に記載の、弾性波デバイス。
【請求項３】
前記圧電基板は、カット角および伝播角を右手系直交座標のオイラー角（φ,θ,ψ）で表した場合、θ＝３５°以上４０°以下のニオブ酸リチウムである、請求項１−２のいずれかに記載の、弾性波デバイス。
【請求項４】
前記誘電体膜の前記圧電基板への被覆厚さは、０．１２λ以上０．７２λ以下である、請求項１−３のいずれかに記載の、弾性波デバイス。
【請求項５】
前記誘電体膜の表面に被覆された保護膜をさらに備える、請求項１−４のいずれかに記載の、弾性波デバイス。
【請求項６】
第１のフィルタと、
前記第１のフィルタの通過帯域より、高周波数側に通過帯域を有する第２のフィルタと、
整合回路とを備えるデュプレクサであって、
前記第１のフィルタは、請求項１−６のいずれかに記載の弾性波デバイスを直列共振器および並列共振器として用いたラダーフィルタであり、
前記第１のフィルタの、少なくとも１つの前記直列共振器に形成された前記凸部の１つ当たりの断面積を当該直列共振器の励起波長で規格化した規格化断面積は、少なくとも１つの前記並列共振器に形成された前記凸部の１つ当たりの断面積を当該並列共振器の励起波長で規格化した規格化断面積より大きい、デュプレクサ。
【請求項７】
前記第１のフィルタは、請求項１−６のいずれかに記載の弾性波デバイスを用いた二重結合モードフィルタをさらに含み、
前記二重結合モードフィルタに形成された前記凸部の１つ当たりの断面積を当該結合二重モードフィルタの励起波長で規格化した規格化断面積は、少なくとも１つの前記並列共振器に形成された前記凸部の１つ当たりの断面積を当該並列共振器の励起波長で規格化した規格化断面積より大きい、請求項６に記載の、デュプレクサ。
【請求項８】
第１のフィルタと、
前記第１のフィルタの通過帯域より、高周波数側に通過帯域を有する第２のフィルタと、
整合回路とを備えるデュプレクサであって、
前記第２のフィルタは、請求項１−６のいずれかに記載の弾性波デバイスを直列共振器および並列共振器として用いたラダーフィルタであり、
前記第２のフィルタの、少なくとも１つの前記並列共振器に形成された前記凸部の１つ当たりの断面積を当該並列共振器の励起波長で規格化した規格化断面積は、少なくとも１つの前記直列共振器に形成された前記凸部の１つ当たりの断面積を当該直列共振器の励起波長で規格化した規格化断面積より大きい、デュプレクサ。
【請求項９】
前記第２のフィルタは、請求項１−６のいずれかに記載の弾性波デバイスを用いた結合二重モードフィルタをさらに含み、
前記結合二重モードフィルタに形成された前記凸部の１つ当たりの断面積を当該結合二重モードフィルタの励起波長で規格化した規格化断面積は、少なくとも１つの前記直列共振器に形成された前記凸部の１つ当たりの断面積を当該直列共振器の励起波長で規格化した規格化断面積より大きい、請求項８に記載の、デュプレクサ。
【請求項１０】
圧電基板と、
前記圧電基板上に形成されて所定波長λのレイリー波を主要弾性波として用いる少なくとも１組のＩＤＴ電極と、
前記圧電基板および前記ＩＤＴ電極を覆うように形成された誘電体膜とを備える弾性波デバイスであって、
前記ＩＤＴ電極はそれぞれ、バスバーおよび当該バスバーから交互に延伸する複数の電極指およびダミー電極指を有し、
前記ＩＤＴ電極のそれぞれの電極指は、他方の前記ＩＤＴ電極の電極指と交互に並び、かつ、他方の前記ＩＤＴ電極のダミー電極に対向するよう配置され、
前記ＩＤＴ電極のそれぞれの電極指の先端と、当該電極指に対向する他方の前記ＩＤＴ電極ダミー電極の先端との距離ｄは、１λ以上３λ以下である、弾性波デバイス。
【請求項１１】
圧電基板と、
前記圧電基板上に形成されて所定波長λのレイリー波を主要弾性波として用いる少なくとも１組のＩＤＴ電極と、
前記圧電基板および前記ＩＤＴ電極を覆うように形成された誘電体膜とを備える弾性波デバイスであって、
前記ＩＤＴ電極はそれぞれ、バスバーおよび当該バスバーから交互に延伸する複数の電極指を有し、
前記ＩＤＴ電極のそれぞれの電極指は、他方の前記ＩＤＴ電極の電極指と交互に並ぶよう配置され、
前記ＩＤＴ電極のそれぞれの電極指の先端と、他方の前記ＩＤＴ電極の端縁との距離ｄは、１λ以上３λ以下である、弾性波デバイス。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１２−１８６６４２（Ｐ２０１２−１８６６４２Ａ）
【公開日】平成２４年９月２７日（２０１２．９．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−４８０８０（Ｐ２０１１−４８０８０）
【出願日】平成２３年３月４日（２０１１．３．４）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月２７日（２０１２．９．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月４日（２０１１．３．４）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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