弾性波素子およびそれを用いた弾性波装置
【課題】反射係数が高くかつ温度係数の低い弾性波素子を提供する。
【解決手段】
ＳＡＷ素子１は、圧電基板１と、圧電基板１の上面３ａに配置されたＩＤＴ電極５と、ＩＤＴ電極５の上面に配置された絶縁材料からなるスペーサー１８と、スペーサー１８の上面に配置された付加膜９と、付加膜９が配置されたＩＤＴ電極５を圧電基板１のうちＩＤＴ電極５から露出する部分とともに覆い、上面３ａからの厚みが圧電基板１の上面３ａから付加膜９の上面までの厚み以上であるＳｉＯ２からなる絶縁層１１とを有する。付加膜９は、ＩＤＴ電極５の材料，スペーサーの材料１８およびＳｉＯ２よりも音響インピーダンスが大きく、スペーサー１８よりも密度が大きく、かつＩＤＴ電極５の材料およびＳｉＯ２よりも弾性波の伝搬速度が遅い材料からなる。
【解決手段】
ＳＡＷ素子１は、圧電基板１と、圧電基板１の上面３ａに配置されたＩＤＴ電極５と、ＩＤＴ電極５の上面に配置された絶縁材料からなるスペーサー１８と、スペーサー１８の上面に配置された付加膜９と、付加膜９が配置されたＩＤＴ電極５を圧電基板１のうちＩＤＴ電極５から露出する部分とともに覆い、上面３ａからの厚みが圧電基板１の上面３ａから付加膜９の上面までの厚み以上であるＳｉＯ２からなる絶縁層１１とを有する。付加膜９は、ＩＤＴ電極５の材料，スペーサーの材料１８およびＳｉＯ２よりも音響インピーダンスが大きく、スペーサー１８よりも密度が大きく、かつＩＤＴ電極５の材料およびＳｉＯ２よりも弾性波の伝搬速度が遅い材料からなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾性表面波（ＳＡＷ：Surface Acoustic Wave）素子等の弾性波素子およびそれを用いた弾性波装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電基板と、圧電基板の主面上に設けられたＩＤＴ（Inter Digital Transducer）電極（励振電極）と、ＩＤＴ電極を覆う保護層とを有する弾性波素子が知られている（例えば特許文献１または２）。保護層は、例えば、ＳｉＯ２によって形成され、ＩＤＴ電極の腐食抑制、弾性波素子の特性の温度係数の低減等に寄与している。
【０００３】
特許文献２では、上記のような保護層（ＳｉＯ２膜）を有する弾性波素子において、ＩＤＴ電極がＡｌまたはＡｌを主成分とする合金によって形成されると、十分な反射係数を得ることができないことを指摘している（段落０００９）。そして、ＩＤＴ電極をＡｌよりも密度の大きい金属または該金属を主成分とする合金によって形成することによって、比較的高い反射係数を得ることを提案している（請求項１等）。
【０００４】
なお、反射係数に係る事項ではないが、特許文献１および２では、ＩＤＴ電極とＳｉＯ２膜との密着性を向上させるために、これらの間に密着層を形成することを提案している（特許文献１の段落００１１、特許文献２の段落０１０７）。特許文献１および２において、密着層は、ＳＡＷの伝搬に影響を及ぼさないように薄く形成されている。具体的には、密着層は、５０〜１００Å（特許文献１の段落０００９）もしくはＳＡＷの波長の１％以下（特許文献２の段落０１０８）とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０８−２０４４９３号公報
【特許文献２】特開２００４−１１２７４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述のように、特許文献２では、Ａｌよりも密度が高い材料によってＩＤＴ電極を形成することを提案している。しかし、電気特性、加工容易性、材料費等の観点から、ＩＤＴ電極の材料としてＡｌもしくはＡｌを主成分とする合金を用いることが望まれる場合もある。このため、特許文献２とは別の方法によって反射係数を高くする方法が提供されることが望まれる。さらに、近年の無線通信技術の進歩から、より温度係数の小さい弾性波デバイスが望まれている。
【０００７】
本発明の目的は、特性の温度係数をより低減することが可能であると共に、反射係数を高くすることができる弾性波素子および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】
【０００８】
本発明の一実施態様に係る弾性波素子は、圧電基板と、該圧電基板の上面に配置されたＩＤＴ電極と、該ＩＤＴ電極の上面に配置された絶縁材料からなるスペーサーと、該スペーサーの上面に配置された付加膜と、該付加膜が配置された前記ＩＤＴ電極を前記圧電基板のうち前記ＩＤＴ電極から露出する部分とともに覆い、前記圧電基板の上面からの厚みが前記圧電基板の上面から前記付加膜の上面までの厚み以上であるＳｉＯ２からなる絶縁層とを有し、前記付加膜は、前記ＩＤＴ電極の材料，前記スペーサーの材料およびＳｉＯ
２よりも音響インピーダンスが大きく、前記スペーサーよりも密度が大きく、かつ前記ＩＤＴ電極の材料およびＳｉＯ２よりも弾性波の伝搬速度が遅い材料からなる。
【０００９】
本発明の一実施態様に係る弾性波装置は、上記の弾性波素子と、前記弾性波素子が実装された回路基板と、を備える。
【発明の効果】
【００１０】
上記の構成によれば、ＩＤＴ電極の上方に、ＩＤＴ電極の材料およびＳｉＯ２より音響インピーダンスが大きく、かつＩＤＴ電極の材料およびＳｉＯ２より弾性波の伝搬速度が遅い材料からなる付加膜を配置したことによって、ＩＤＴ電極がＳｉＯ２よって覆われている弾性波素子の反射係数を高くすることができ、温度補償特性および共振特性に優れた弾性波素子とすることができる。
【００１１】
また、ＩＤＴ電極と付加膜との間にはスペーサーが介在している。すなわち、前記付加膜が前記ＩＤＴ電極と離間して配置されているため、前記付加膜を、前記ＩＤＴ電極の材料、厚み、幅に対して独立して選択することができ、設計の自由度を向上させることができる。かつ、前記付加膜およびスペーサーによって弾性波のエネルギーをよりＳｉＯ２側に分布させることができるようになるため、弾性波素子の特性の温度係数をより低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１（ａ）は本発明の実施形態に係るＳＡＷ素子の平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＩｂ‐Ｉｂ線における断面図である。
【図２】図２（ａ）〜図２（ｅ）はＳＡＷ素子の製造方法を説明する、図１（ｂ）に対応する断面図である。
【図３】図３（ａ）〜図３（ｃ）は比較例および実施形態のＳＡＷ素子の作用を説明する図である。
【図４】スペーサーの厚みｄとＳＡＷ素子の周波数温度特性の関係を示すグラフである。
【図５】電極指１本当たりの反射係数Γ１を示すグラフである。
【図６】電極指１本当たりの電気機械結合係数Ｋ２を示すグラフである。
【００１３】
【図７】図７（ａ）および図７（ｂ）は電極指１本当たりの反射係数Γ１および電気機械結合係数Ｋ２を示すグラフである。
【図８】図８（ａ）および図８（ｂ）は電極指１本当たりの反射係数Γ１および電気機械結合係数Ｋ２を示す他のグラフである。
【図９】電極指１本当たりの反射係数Γ１を示す他のグラフである。
【図１０】図１０（ａ）および図１０（ｂ）は付加膜の厚みの好ましい範囲の下限の求め方を説明する図である。
【図１１】Ｔａ２Ｏ５からなる付加膜の厚みの好ましい範囲の下限を示すグラフである。
【図１２】ＴａＳｉ２からなる付加膜の厚みの好ましい範囲の下限を示すグラフである。
【図１３】Ｗ５Ｓｉ２からなる付加膜の厚みの好ましい範囲の下限を示すグラフである。
【図１４】Ｔａ２Ｏ５からなる付加膜の厚みの好ましい範囲を示すグラフである。
【図１５】本発明の実施形態に係るＳＡＷ装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態に係るＳＡＷ素子およびＳＡＷ装置について、図面を参照して説明する。なお、以下の説明で用いられる図は模式的なものであり、図面上の寸法比率等は現実のものとは必ずしも一致していない。
【００１５】
（ＳＡＷ素子の構成および製造方法）
図１（ａ）は本発明の実施形態に係る弾性波素子（以下、ＳＡＷ素子）１の平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＩｂ−Ｉｂ線における断面図である。なお、ＳＡＷ素子１は、いずれの方向が上方または下方とされてもよいものであるが、以下では、便宜的に、直交座標系ｘｙｚを定義するとともに、ｚ方向の正側（図１（ａ）の紙面手前側、図１（ｂ）の紙面上方）を上方として、上面、下面等の用語を用いるものとする。
【００１６】
ＳＡＷ素子１は、基板３と、基板３の上面３ａに設けられたＩＤＴ電極５および反射器７と、ＩＤＴ電極５および反射器７上に設けられたスペーサー１８（図１（ｂ））と、スペーサー上に設けられた付加膜９（図１（ｂ））と、上面３ａを付加膜９の上から覆う保護層１１（図１（ｂ））とを有している。付加膜９は、ＩＤＴ電極５および反射器7からはスペーサー１８によって離間して配置させている。なお、ＳＡＷ素子１は、この他にも、ＩＤＴ電極５に信号の入出力を行うための配線等を有していてもよい。
【００１７】
基板３は、圧電基板によって構成されている。具体的には、例えば、基板３は、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）単結晶，ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）単結晶等の圧電性を有する単結晶の基板によって構成されている。より好適には、基板３は、１２８°±１０°Ｙ−ＸカットのＬｉＮｂＯ３基板によって構成されている。基板３の平面形状および各種寸法は適宜に設定されてよい。一例として、基板３の厚み（ｚ方向）は、０．２ｍｍ〜０．５ｍｍである。
【００１８】
ＩＤＴ電極５は、一対の櫛歯状電極１３を有している。各櫛歯状電極１３は、ＳＡＷの伝搬方向（ｘ方向）に延びるバスバー１３ａ（図１（ａ））と、バスバー１３ａから上記伝搬方向に直交する方向（ｙ方向）に伸びる複数の電極指１３ｂとを有している。２つの櫛歯状電極１３同士は、互いに噛み合うように（電極指１３ｂが互いに交差するように）設けられている。複数の電極指１３ｂは、そのピッチが、例えば、共振させたい周波数でのＳＡＷの波長λの半波長と同等となるように設けられている。
【００１９】
なお、図３等は模式図であり、実際には、これよりも多数の電極指を有する複数対の櫛歯状電極が設けられてよい。また、複数のＩＤＴ電極５が直列接続や並列接続等の方式で接続されたラダー型ＳＡＷフィルタが構成されてもよいし、複数のＩＤＴ電極５をＸ方向に沿って配置した２重モードＳＡＷ共振器フィルタ等が構成されてよい。また、複数の電極指の長さを異ならせることによって、アポタイズによる重み付けを行ってもよい。
【００２０】
ＩＤＴ電極５は、例えば、金属により形成されている。より好適には、ＡｌまたはＡｌを主成分とする合金（Ａｌ合金）、Ａｕ、Ｃｕなどの導電性の材料によって形成されている。Ａｌ合金は、例えば、Ａｌ−Ｃｕ合金である。ＩＤＴ電極５の各種寸法は、ＳＡＷ素子１に要求される電気特性等に応じて適宜に設定される。一例として、ＩＤＴ電極５の厚みｅ（図１（ｂ））は、１００ｎｍ〜３００ｎｍである。
【００２１】
なお、ＩＤＴ電極５は、基板３の上面３ａに直接配置されていてもよいし、別の部材を介して基板３の上面３ａに配置されていてもよい。別の部材は、例えば、Ｔｉ、Ｃｒ、あるいはこれらの合金等である。このようにＩＤＴ電極５を別の部材を介して圧電基板３の上面３ａに配置する場合は、別の部材の厚みはＩＤＴ電極５の電気特性に殆ど影響を与えない程度の厚み（例えば、Ｔｉの場合はＩＤＴ電極５の厚みの５％の厚み）に設定される。このような別の部材は、例えば、ＩＤＴ電極の基板への密着性を上げたり、ＩＤＴ電極
の結晶性を向上させて導電率を低くしたりすることに使用される。
【００２２】
反射器７は、ＩＤＴ電極５の電極指１３ｂのピッチと概ね同等のピッチの格子状に形成されている。反射器７は、例えば、ＩＤＴ電極５と同一の材料によって形成されるとともに、ＩＤＴ電極５と同等の厚みに形成されている。
【００２３】
スペーサー１８は、ＩＤＴ電極５と後述の付加膜９とを離間させるためにＩＤＴ電極５の上面に設けられ、付加膜９よりも密度および音響インピーダンスが小さい絶縁体材料で形成される。より好適には、後述の保護層１１と同じ材料が使用される。また、保護層１１と一体的に形成されていてもよい。スペーサー１８の好適な厚みｄ（図１（ｂ））については後述する。
【００２４】
付加膜９は、ＩＤＴ電極５および反射器７の反射係数を高くするためのものである。付加膜９は、スペーサー１８の上面に配置されており、例えば、ＩＤＴ電極５および反射器７の上面の全面に亘ってスペーサー１８を介して対向配置されるように設けられている。付加膜９は、ＩＤＴ電極５および反射器７を構成する材料（例えばＡｌまたはＡｌ合金）、および、保護層１１を構成する材料（後述）とは音響インピーダンスが異なる材料によって構成されている。当該音響インピーダンスの相違は、ある程度以上であることが好ましく、例えば、１５ＭＲａｙｌ以上、より好ましくは２０ＭＲａｙｌ以上であることが好ましい。
【００２５】
ここで、付加膜９は、スペーサー１８によりＩＤＴ電極５と離間している。このため、例えば、ＩＤＴ電極５としてＡｌを用いた場合に、Ａｌと積層することによってＡｌに電気化学的な腐食を生じさせてしまうイオン化傾向の低い金属や半導体も付加膜９として採用することができる。なお、付加膜９の好適な材料および付加膜９の好適な厚みｔ（図１（ｂ））については後述する。
【００２６】
保護層１１は、例えば、基板３の上面３ａの概ね全面に亘って設けられており、付加膜９が上方に配置されているＩＤＴ電極５および反射器７を覆うとともに、上面３ａのうちＩＤＴ電極５および反射器７から露出する部分を覆っている。保護層１１の上面３ａからの厚みＴ（図１（ｂ））は、ＩＤＴ電極５および反射器７の厚みｅよりも大きく設定されている。例えば、厚みＴは、厚みｅよりも１００ｎｍ以上厚く、２００ｎｍ〜７００ｎｍである。
【００２７】
保護層１１は、絶縁性を有する材料からなる。また、保護層１１は、温度が上昇すると弾性波の伝搬速度が速くなるＳｉＯ２などの材料によって形成されており、これにより温度の変化による特性の変化を小さく抑えることができる。すなわち温度補償に優れた弾性波素子とすることができる。なお、基板３を構成する材料など、一般的な材料は、温度が上昇すると弾性波の伝搬速度は遅くなる。
【００２８】
また保護層１１の表面は、大きな凹凸がないようにしておくことが望ましい。圧電基板上を伝搬する弾性波の伝搬速度は保護層１１の表面の凹凸に影響を受けて変化するため、保護層１１の表面に大きな凹凸が存在すると、製造された各弾性波素子の共振周波数に大きなばらつきが生じることとなる。したがって、保護層１１の表面を平坦にしておけば、各弾性波素子の共振周波数が安定化する。具体的には、保護層１１の表面の平坦度を圧電基板上を伝搬する弾性波の波長の１％以下とすることが望ましい。
【００２９】
図２（ａ）〜図２（ｅ）は、ＳＡＷ素子１の製造方法を説明する、図１（ｂ）に対応する断面図である。製造工程は、図２（ａ）から図２（ｅ）まで順に進んでいく。なお、各種の層は、プロセスの進行に伴って形状等が変化するが、変化の前後で共通の符号を用い
ることがあるものとする。
【００３０】
図２（ａ）に示すように、まず、基板３の上面３ａ上には、ＩＤＴ電極５および反射器７となる導電層１５、ならびに、スペーサー１８となるスペーサー層１８Ａ、付加膜９となる付加層１７が形成される。具体的には、まず、スパッタリング法、蒸着法またはＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition：化学的気相堆積）法等の薄膜形成法によって、上面３ａ上に導電層１５が形成される。次に、同様の薄膜形成法によって、スペーサー層１８Ａ、付加層１７が形成される。
【００３１】
付加層１７が形成されると、図２（ｂ）に示すように、付加層１７およびスペーサー層１８Ａ、導電層１５をエッチングするためのマスクとしてのレジスト層１９が形成される。具体的には、ネガ型もしくはポジ型の感光性樹脂の薄膜が適宜な薄膜形成法によって形成され、フォトリソグラフィー法等によってＩＤＴ電極５および反射器７等の非配置位置において薄膜の一部が除去される。
【００３２】
次に、図２（ｃ）に示すように、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching：反応性イオンエッチング）等の適宜なエッチング法によって、スペーサー層１８Ａ、付加層１７および導電層１５のエッチングを行う。これによって、付加膜９およびスペーサー層１８Ａが離間して設けられたＩＤＴ電極５，反射器７およびスペーサー１８が形成される。その後、図２（ｄ）に示すように、適宜な薬液を用いることによって、レジスト層１９は除去される。
【００３３】
そして、図２（ｅ）に示すように、スパッタリング法もしくはＣＶＤ法等の適宜な薄膜形成法によって保護層１１となる薄膜が形成される。この時点においては、保護層１１となる薄膜の表面には、ＩＤＴ電極５等の厚みに起因して凹凸が形成されている。そして、必要に応じて化学機械研磨等によって表面が平坦化され、図１（ｂ）に示すように、保護層１１が形成される。なお、保護層１１は、平坦化の前もしくは後において、後述するパッド３９（図１５）等を露出させるために、フォトリソグラフィー法等によって一部が除去されてもよい。
【００３４】
図３（ａ）〜図３（ｃ）を参照して、比較例の作用を説明するとともに、実施形態のＳＡＷ素子１の作用を説明する。
【００３５】
図３（ａ）は、第１の比較例のＳＡＷ素子１０１の作用を説明する断面図である。ＳＡＷ素子１０１は、実施形態のＳＡＷ素子１において付加膜９，スペーサー層１８および保護層１１がない状態のものとなっている。
【００３６】
ＩＤＴ電極５によって基板３に電圧が印加されると、矢印ｙ１によって示すように、基板３の上面３ａ付近において上面３ａに沿って伝搬するＳＡＷが誘起される。また、ＳＡＷは、矢印ｙ２によって示すように、電極指１３ｂとギャップ部（電極指１３ｂの非配置領域）との境界において反射する。そして、矢印ｙ１およびｙ２で示すＳＡＷによって電極指１３ｂのピッチを半波長とする定在波が形成される。定在波は、当該定在波と同一周波数の電気信号に変換され、電極指１３ｂによって取り出される。このようにして、ＳＡＷ素子１は、共振子もしくはフィルタとして機能する。
【００３７】
しかし、ＳＡＷ素子１０１においては、その温度が上昇すると、基板３における弾性波の伝搬速度が遅くなり、また、熱膨張によりギャップ部が大きくなる。その結果、共振周波数が低くなり、所望の特性が得られないおそれがある。
【００３８】
図３（ｂ）は、第２の比較例のＳＡＷ素子２０１の作用を説明する断面図である。ＳＡＷ素子２０１は、実施形態のＳＡＷ素子１において付加膜９およびスペーサー層１８がな
い状態のものとなっている。換言すれば、第１の比較例のＳＡＷ素子１０１に保護層１１を付加したものとなっている。
【００３９】
ＳＡＷ素子２０１においては、保護層１１が設けられていることから、矢印ｙ３によって示すように、誘起されるＳＡＷは、基板３だけでなく、保護層１１においても伝搬する。ここで、上述のように、保護層１１は、温度が上昇すると弾性波の伝搬速度が速くなる材料（ＳｉＯ２）によって形成されている。従って、基板３および保護層１１を伝搬するＳＡＷ全体としては、温度上昇による速度の変化が抑制されることになる。すなわち、保護層１１によって、温度上昇による基板３の特性変化が補償される。
【００４０】
しかし、ＩＤＴ電極５がＡｌもしくはＡｌ合金で形成され、保護層１１がＳｉＯ２で形成された場合においては、ＩＤＴ電極５と保護層１１とで音響的な性質が近似し、電極指１３ｂとギャップ部との境界が音響的に曖昧になる。換言すれば、電極指１３ｂとギャップ部との境界における反射係数が低下する。その結果、図３（ｂ）において図３（ａ）の矢印ｙ２よりも小さい矢印ｙ４によって示すように、ＳＡＷの反射波が十分に得られず、所望の特性が得られないおそれがある。
【００４１】
図３（ｃ）は、実施形態のＳＡＷ素子１の作用を説明する断面図である。
【００４２】
ＳＡＷ素子１は、保護層１１を有していることから、第２の比較例のＳＡＷ素子２０１と同様に、温度特性の補償効果が得られる。また、ＳＡＷ素子１は、付加膜９を有し、付加膜９は、ＩＤＴ電極５の材料，スペーサー１８の材料および保護層１１より音響インピーダンスが大きく、かつＩＤＴ電極５および保護層１１の材料より弾性波の伝搬速度が遅い材料からなる。弾性波の分布は、音響インピーダンスが大きく、かつ伝搬速度が遅い材料に引き寄せされるため、弾性波は、矢印ｙ５に示すように、図３（ｂ）の場合よりもさらに保護層１１側を伝播するようになる。このため、ＳＡＷ素子１の特性の温度係数を、図３（ｂ）の場合よりも低減させることができる。そして、スペーサー１８の厚みｄにより、保護層１１側に分布する音響波の割合を調整することができるため、温度係数を調整することができる。
【００４３】
さらに、付加膜９は音響インピーダンスがＩＤＴ電極５および保護層１１の音響インピーダンスとある程度相違する材料によって形成されている。従って、電極指１３ｂとギャップ部との境界位置における反射係数が高くなる。その結果、ＩＤＴ電極５がＡｌもしくはＡｌ合金で形成されている場合でも、矢印ｙ２によって示すように、ＳＡＷの反射波を十分に得ることが可能となる。
【００４４】
なお、本発明の構成を、ＩＤＴ電極５にＣｕやＡｕ、Ｐｔなどの密度が高い材料を用いた場合や、ＩＤＴ電極５とスペーサー１８との間に付加膜９と同様の膜を有している場合と併用することも可能である。この場合でも、弾性波はさらに保護層１１側を伝播するようになるため、ＳＡＷ素子１の特性の温度係数を低減することができる。
【００４５】
このようにＩＤＴ電極５上にスペーサー１８を介して付加膜９を配置することにより、十分な反射波を得つつ、ＳＡＷ素子１の温度係数を図３（ｂ）に示す第２の比較例の表面波素子２０１に比べてさらに低減することができるものとなる。
【００４６】
特に、スペーサー１８がＳｉＯ２からなる場合には、スペーサー１８においても温度が上昇すると弾性波の伝搬速度が速くなる。これにより、ＩＤＴ電極５形成部において弾性波が分布する領域に弾性波の速度を速めて温度係数を低減させる効果のある部材が配置されていることとなり、より温度係数を小さくすることができる。さらに、図１（ｂ），図３（ｃ）に示すように、付加膜９の上面に保護層１１がある場合には、付加膜９の上方の
保護層１１と下方のスペーサー１８との上下方向に弾性波の速度を速めて温度係数を低減させる効果のある部材が配置されていることとなり、さらに温度係数を小さくすることができる。
【００４７】
（スペーサーの厚み：付加膜の高さ）
スペーサー１８の厚みｄを変化させたときのＳＡＷ素子の特性について検討する。
【００４８】
図４から図６はそれぞれ、スペーサーの厚みｄを変化させた場合の周波数温度係数、電極指１本当りの反射係数、電気機械結合係数の変化を示している。
【００４９】
図４から図６は、シミュレーション計算によって得られたものである。計算条件は、以下のとおりである。なお、各種寸法は、ＳＡＷの波長λに対する比で示されている。
基板３の材料：１２７°Ｙ−ＸカットのＬｉＮｂＯ３基板
ＩＤＴ電極５の材料：Ａｌ
スペーサー１８の材料：ＳｉＯ２
保護層１１の材料：ＳｉＯ２
ＩＤＴ電極５の正規化厚みｅ：０．０８λ
保護層１１の正規化厚みＴ：０．２５λ
付加膜９の正規化厚みｔ：０．０３および０．０５λの２通りの計算結果を示した。
付加膜９の材料：Ｔａ２Ｏ５
図４において、縦軸は、周波数温度係数（単位：ｐｐｍ／℃）を示し、横軸は、スペーサー１８の厚みｄ（単位：λｍ）を示している。図４から、スペーサーの厚みｄを０（ＩＤＴ電極５に接している状態）から大きくしていくと、周波数温度係数が低減されることがわかる。このように、スペーサー１８によりＩＤＴ電極５と付加膜９とを離間することにより温度係数を小さくすることができ、さらに離間距離により温度係数を調整できることが確認できている。
【００５０】
次に、図５において、縦軸は、反射係数Γ１を示し、横軸は、スペーサー１８の厚みｄ（単位：λ）を示している。この図より、弾性波の反射特性に寄与する付加膜９をＩＤＴ電極５から離間して配置した場合においても、反射波を十分に得ることができることを確認できた。
【００５１】
さらに、図５から、スペーサー１８の厚みｄの増加に伴い、反射係数が微増していることが確認できた。これは、ＳＡＷの振動はＩＤＴ電極５の表面付近に集まる傾向があり、この部分に付加膜９を配置することにより、付加膜９の効果が高まるためである。このため、付加膜９をＩＤＴ電極５と離間して配置することにより、ＳＡＷ素子１の温度係数を下げつつ、反射特性を上げることができることを確認した。
【００５２】
次に、図６において、縦軸は、電気機械結合係数Ｋ２を示し、横軸は、スペーサー１８の厚みｄ（単位：λ）を示している。図６から、スペーサーの厚みｄの増加に伴い、電気機械結合係数は微減していることが確認できた。このような電気機械結合係数の僅かな減少は、弾性波から電気信号への変換効率の面におけるＳＡＷ素子の性能に大きな影響を与えることはない。一方で、電気機械結合係数はフィルタの帯域にも関与し、その値が大きいほど帯域が広くなる。ここで、基板３はカット角により電気機械結合係数が異なり、所望の帯域に比べ広い値となる場合がある。このような場合に、スペーサー１８の厚みｄにより帯域幅を調整することができる。スペーサー１８の厚みｄにより帯域を調整することにより、ＩＤＴ電極５等の複雑な設計変更を必要とせず、かつ、低い温度係数、良好な反射特性を保持した状態で帯域幅を調整することができる。また、従来まで電気機械結合係数が大きすぎて使用できなかったカット角の基板を用いることができ、基板３の材料選択の自由度を広げることができる。
【００５３】
スペーサー１８の厚みｄは、所望の周波数温度係数、反射率、電気機械結合係数で適宜設定することができる。しかしながら、ＩＤＴ電極５の厚みｅとスペーサー１８の厚みｄと付加膜９の厚みｔとを合計した厚みが大きくなりすぎると、アスペクト比が大きくなりすぎて、ＩＤＴ電極５，スペーサー１９および付加膜９の加工精度が落ちる恐れがある。このため、ＤＴ電極５の厚みｅとスペーサー１８の厚みｄと付加膜９の厚みｔとを合計した厚みはＩＤＴ電極５間のギャップ（おおむね０．２５λ）以下が望ましい。ＩＤＴ電極５の膜厚ｅは０．０８λ、付加膜９の膜厚ｔは０．０５λ程度であるため、スペーサー１８の厚みｄは０．１２λ以下が望ましい。
【００５４】
以上の説明に用いたＳＡＷ素子１は、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更を行なうことができる。例えば、ＳＡＷ素子１において、付加膜９の上方には保護層１１が配置されているが、付加膜９の上面と保護層１１の上面とが一致し、付加膜９の上面が露出しているものとしてもよい。換言すると、保護層１１の厚みＴが、ＩＤＴ電極５の厚みｅとスペーサー１８の厚みｄと付加膜９の厚みｔとを足し合わせたものと一致してもよい。この場合には、ＩＤＴ電極５を覆う保護層１１を形成した後に、ＩＤＴ電極５の上方において保護層１１に凹部を形成し、凹部に付加膜９を形成することもでき、製造が容易となる。
【００５５】
また、ＳＡＷ素子１において、付加膜９の厚み方向における断面形状は、ＩＤＴ電極５の幅と等しい幅を有する矩形状となっているが、ＩＤＴ電極５の幅と異なっていてもよいし、断面形状は台形状等でもよい。特に、断面形状が台形の場合は、電気機械結合係数が大きくすることができるので好ましい。
【００５６】
（付加膜の好適な材料および厚み）
以下、付加膜９の好適な材料および厚みｔについて検討する。なお、以下の検討において、特に断りがない限り、基板３は１２８°Ｙ−ＸカットのＬｉＮｂＯ３基板であり、ＩＤＴ電極５はＡｌからなり、保護層１１はＳｉＯ２からなるものとする。また、簡単のため、付加膜９はＩＤＴ電極５に接している場合についての計算を行った。本実施形態では、付加膜９はＩＤＴ電極５の上方に、ＩＤＴ電極５と離間して設けられているが、付加膜の好適な材料および厚みについては、付加膜９がＩＤＴ電極５に接している場合とほぼ同様である（図５参照）。
【００５７】
図７（ａ）および図７（ｂ）は、電極指１３ｂの１本当たりの反射係数Γ１および電気機械結合係数Ｋ２を示すグラフである。
【００５８】
図７（ａ）および図７（ｂ）は、シミュレーション計算によって得られたものである。計算条件は、以下のとおりである。なお、各種寸法は、ＳＡＷの波長λに対する比で示されている。
ＩＤＴ電極５の正規化厚みｅ：０．０８λ
保護層１１の正規化厚みＴ：０．２５λ
付加膜９の正規化厚みｔ：０．０１λ〜０．０５λの範囲で変化させた。
付加膜９の材料：ＷＣ、ＴｉＮ、ＴａＳｉ２
各材料の音響インピーダンス（単位はＭＲａｙｌ）：
ＳｉＯ２：１２．２ Ａｌ：１３．５
ＷＣ：１０２．５ ＴｉＮ：５６．０ ＴａＳｉ２：４０．６
図７（ａ）および図７（ｂ）において、横軸は付加膜９の正規化厚みｔを示している。図７（ａ）において縦軸は電極指１３ｂの１本当たりの反射係数Γ１を示している。図７（ｂ）において縦軸は電気機械結合係数Ｋ２を示している。
【００５９】
図７（ａ）および図７（ｂ）において、線Ｌ１、Ｌ２およびＬ３は、それぞれ、付加膜９がＷＣ、ＴｉＮおよびＴａＳｉ２からなる場合に対応している。図７（ａ）において、線ＬＳ１は、反射係数Γ１の一般的に好ましいとされる範囲の下限を示している。図７（ｂ）において、線ＬＳ２は、電気機械結合係数Ｋ２の一般的に好ましいとされる範囲の下限を示している。
【００６０】
これらの図より、付加膜９が設けられることによって、電気機械結合係数Ｋ２を一般的に好ましいとされる範囲に留めつつ、反射係数Γ１を一般的に好ましいとされる範囲とすることが可能であることが確認された。
【００６１】
また、図７（ａ）より、付加膜９の正規化厚みｔが大きくなるほど、反射係数Γ１が高くなっていることが窺える。図７（ｂ）より、付加膜９の正規化厚みｔは、電気機械結合係数Ｋ２にほとんど影響を及ぼしていないことが窺える。ただし、付加膜９の正規化厚みｔが大きくなると、若干、電気機械結合係数Ｋ２は向上する。このような傾向は、いずれの材料によって付加膜９が形成された場合においても生じている。
【００６２】
一般には、音波が伝搬する媒質間における音響インピーダンスの差が大きいほど反射波は大きい。しかし、ＴａＳｉ２（線Ｌ３）は、ＴｉＮ（線Ｌ２）に比較して、音響インピーダンスが小さく、ひいては、ＳｉＯ２との音響インピーダンスの差が小さいにも関わらず、反射係数Γ１が大きくなっている。以下では、この理由について検討する。
【００６３】
音響インピーダンスＺＳが互いに同一で、ヤング率Ｅおよび密度ρが互いに異なる種々の仮想材料によって付加膜９を形成した場合（ケースＮｏ．１〜Ｎｏ．７）について、反射係数Γ１および電気機械結合係数Ｋ２を計算した。
【００６４】
計算条件は、以下のとおりである。
ＩＤＴ電極５の正規化厚みｅ：０．０８λ
保護層１１の正規化厚みＴ：０．３０λ
付加膜９の正規化厚みｔ：０．０３λ
付加膜９の物性値：
ＺＳ Ｅ ρ
（ＭＲａｙｌ）（ＧＰａ）（１０３ｋｇ／ｍ３）
Ｎｏ．１： ５０ １００ ２５．０
Ｎｏ．２： ５０ ２００ １２．５
Ｎｏ．３： ５０ ３００ ８．３３
Ｎｏ．４： ５０ ４００ ６．２５
Ｎｏ．５： ５０ ５００ ５．００
Ｎｏ．６： ５０ ６００ ４．１７
Ｎｏ．７： ５０ ７００ ３．５７
なお、ＺＳ＝√（ρＥ）である。
【００６５】
図８（ａ）および図８（ｂ）は、上記の条件に基づいて計算した結果を示すグラフである。横軸は、Ｎｏ．を示し、縦軸は、電極指１３ｂの１本当たりの反射係数Γ１または電気機械結合係数Ｋ２を示している。線Ｌ５は計算結果を示している。
【００６６】
図８（ａ）において、反射係数Γ１は、音響インピーダンスＺＳが同一であっても、ヤング率Ｅが小さく、密度ρが大きいほど大きくなっている。また、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３における反射係数Γ１の変化率は、Ｎｏ．３〜Ｎｏ．７における反射係数Γ１の変化率よりも大きくなっている。換言すれば、Ｎｏ．３付近において、臨界的意義を見出す余地がある。
【００６７】
このような反射係数Γ１の変化は、以下のように、付加膜９を構成する材料の弾性波の伝搬速度の相違によって生じているものと考えられる。まず、導波路理論より、振動分布は弾性波の伝搬速度の遅い媒質の領域ほど大きくなる。一方、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．７の仮想材料の弾性波の伝搬速度Ｖは、以下のようになる（単位はｍ／ｓ）。なお、Ｖ＝√（Ｅ／ρ）である。
Ｎｏ．１： ２０００ Ｎｏ．２： ４０００ Ｎｏ．３： ６０００
Ｎｏ．３： ８０００ Ｎｏ．４：１００００ Ｎｏ．６：１２０００
Ｎｏ．７：１４０００
従って、同等の音響インピーダンスの付加膜９であっても、振動分布が付加膜９に集中する弾性波の伝搬速度が遅い付加膜９の方が、振動分布が周りに分散してしまう弾性波の伝搬速度が速い付加膜９よりも、実効的に反射係数が高くなると考えられる。
【００６８】
また、ＳｉＯ２の弾性波の伝搬速度は５５６０ｍ／ｓ、Ａｌの弾性波の伝搬速度は５０２０ｍ／ｓである。従って、Ｎｏ．１および２の付加膜９の弾性波の伝搬速度は、保護層１１およびＩＤＴ電極５の弾性波の伝搬速度よりも遅く、Ｎｏ．３〜７の付加膜９の弾性波の伝搬速度は、保護層１１およびＩＤＴ電極５の弾性波の伝搬速度よりも速い。従って、上述したＮｏ．３付近における反射係数の変化率の変化も、弾性波の伝搬速度によって説明できる。
【００６９】
なお、図８（ａ）において、横軸を弾性波の伝搬速度とみなしたときのＳｉＯ２およびＡｌの弾性波の伝搬速度を線ＬＶ１およびＬＶ２によって示す。また、図８（ｂ）に示す電気機械結合係数Ｋ２については、ヤング率Ｅおよび密度ρが変化しても、大きな変化は生じず、好ましい範囲内に収まっている。
【００７０】
以上のとおり、付加膜９は、保護層１１およびＩＤＴ電極５を形成する材料と音響インピーダンスが相違し、かつ保護層１１およびＩＤＴ電極５を形成する材料よりも弾性波の伝搬速度が遅い材料からなることが好ましい。なお、保護層１１およびＩＤＴ電極５を形成する材料よりも音響インピーダンスが小さい材料よりも、大きい材料の方が、保護層１１およびＩＤＴ電極５を形成する材料よりも弾性波の伝搬速度が遅いという条件を満たしやすく、材料の選定が容易である。
【００７１】
このような材料としては、例えば、Ｔａ２Ｏ５、ＴａＳｉ２、Ｗ５Ｓｉ２が挙げられる。これらの物性値（音響インピーダンスＺＳ、弾性波の伝搬速度Ｖ、ヤング率Ｅ、密度ρ）は、以下のとおりである。
【００７２】
ＺＳ Ｖ Ｅ ρ
（ＭＲａｙｌ）（ｍ／ｓ）（ＧＰａ）（１０３ｋｇ／ｍ３）
Ｔａ２Ｏ５ ：３３．８ ４３５２ １４７ ７．７６
ＴａＳｉ２ ：４０．６ ４４３８ １８０ ９．１４
Ｗ５Ｓｉ２ ：６７．４ ４４６５ ３０１ １５．１
なお、図７（ａ）において例示したＷＣおよびＴｉＮは、保護層１１およびＩＤＴ電極５を形成する材料よりも弾性波の伝搬速度が遅いという条件を満たさない（ＷＣのＶ：６５０４ｍ／ｓ、ＴｉＮのＶ：１０７２１ｍ／ｓ）。
【００７３】
ＴａＳｉ２（図７（ａ）の線Ｌ３）よりも更に音響インピーダンスが保護層１１およびＩＤＴ電極５の音響インピーダンスに近いＴａ２Ｏ５（ＡｌおよびＳｉＯ２との音響インピーダンスの差が２０ＭＲａｙｌ程度）について反射係数を計算し、上記の材料に関する知見について確認を行った。
【００７４】
計算条件は、以下のとおりである。
【００７５】
ＩＤＴ電極５の正規化厚みｅ：０．０８λ
保護層１１の正規化厚みＴ：０．２７λ、０．３０λまたは０．３３λ
付加膜９の正規化厚みｔ：０．０１λ〜０．０９λの範囲で変化させた。
【００７６】
図９は上記の条件に基づいて計算した結果を示すグラフである。横軸および縦軸は図７（ａ）の縦軸および横軸と同様である。なお、線Ｌ７、Ｌ８およびＬ９は、それぞれ、保護層１１の正規化厚みＴが０．２７λ、０．３０λおよび０．３３λの場合に対応している（線Ｌ７、Ｌ８およびＬ９はほぼ重なっている）。
【００７７】
図９において、Ｔａ２Ｏ５は、ＴｉＮ（図７（ａ）の線Ｌ２）に比較して、音響インピーダンスが保護層１１の音響インピーダンスに近いにも関わらず、弾性波の伝搬速度が遅いことから、反射係数が高くなっている。
【００７８】
図９においては、保護層１１の正規化厚みＴは、概ね、反射係数に影響を及ぼさないという結果となっている。
【００７９】
次に、付加膜９の正規化厚みｔの好ましい範囲について検討する。まず、付加膜９の厚みｔの好ましい範囲の下限値（以下、「好ましい範囲の」を省略して単に「下限値」ということがある。）について検討する。
【００８０】
図１０（ａ）は、ＩＤＴ電極５（全ての電極指１３ｂ）の反射係数Γａｌｌを模式的に示すグラフである。図１０（ａ）において横軸は周波数ｆを示し、縦軸は反射係数Γａｌｌを示している。
【００８１】
反射係数Γａｌｌが概ね１（１００％）となる周波数帯（ｆ１〜ｆ２）は、ストップバンドと呼ばれている。なお、実用上、ストップバンドにおける反射係数Γａｌｌは、完全に１である必要はなく、例えば、反射係数Γａｌｌが０．９９以上である周波数帯がストップバンドとして特定されてよい。また、一般に、ストップバンドの下端ｆ１もしくは上端ｆ２においては、反射係数Γａｌｌが急激に変化するから、この変化の間がストップバンドと特定されてもよい。
【００８２】
ＩＤＴ電極５の反射係数Γａｌｌは、電極指１３ｂの１本当たりの反射係数Γ１および電極指１３ｂの本数等によって決定される。そして、反射係数Γ１が小さくなると、ストップバンドの幅ＳＢは小さくなることが一般的に知られている。
【００８３】
図１０（ｂ）は、ＩＤＴ電極５の電気的なインピーダンスＺｅを模式的に示すグラフである。
【００８４】
図１０（ｂ）において横軸は周波数ｆを示し、縦軸はインピーダンスの絶対値｜Ｚｅ｜を示している。一般に知られているように、｜Ｚｅ｜は、共振周波数ｆ３において極小値をとり、反共振周波数ｆ４において極大値をとる。また付加膜９の正規化厚みｔを変えるとストップバンドの下端ｆ１と共振周波数ｆ３とが一致した状態でストップバンドの上端ｆ４と反共振周波数ｆ４とが変化する。このときの変化の割合は、ストップバンドの上端ｆ２の方が反共振周波数ｆ４よりも大きい。
【００８５】
ここで、仮に、ストップバンドの上端ｆ２が、線Ｌ１１で示す、反共振周波数ｆ４よりも低い周波数であると仮定すると、領域Ｓｐ１において仮想線（２点鎖線）で示すように、共振周波数ｆ３と反共振周波数ｆ４との間の周波数帯（幅Δｆ）においてスプリアスが
発生する。その結果、所望のフィルタ特性等が得られないおそれがある。
【００８６】
一方、ストップバンドの上端ｆ２が、線Ｌ１２で示す、反共振周波数ｆ４よりも高い周波数であると仮定すると、領域Ｓｐ２において仮想線（２点鎖線）で示すように、スプリアスは、反共振周波数ｆ４よりも高い周波数において発生する。この場合、スプリアスがフィルタ特性等に及ぼす影響は抑制される。
【００８７】
従って、ストップバンドの上端ｆ２は反共振周波数ｆ４よりも高い周波数であることが好ましい。ここでストップバンドの上端ｆ２は反射係数に依存するから、ストップバンドの上端ｆ２が反共振周波数ｆ４よりも高い周波数となるようにＩＤＴ電極５の反射係数を調整すればよい。そして、ＩＤＴ電極５の反射係数は図７や図９において示したように付加膜９の正規化厚みｔが大きくなるほど直線的に増加するから、付加膜９の正規化厚みｔを調整することによってストップバンドの上端ｆ２を反共振周波数ｆ４よりも高い周波数とすることができる。すなわち、付加膜９の正規化厚みｔをストップバンドの上端ｆ２が反共振周波数ｆ４よりも高くなる厚みとすることによって、共振周波数ｆ３と反共振周波数ｆ４との間の周波数帯（幅Δｆ）においてスプリアスの発生が抑制される。
【００８８】
ここで、図９に示したように、反射係数Γ１は、保護層１１の正規化厚みＴの影響を受ける。また、幅Δｆは、保護層１１の正規化厚みＴの影響を受ける。そこで、付加膜９の正規化厚みｔは、保護層１１の正規化厚みＴに応じて決定されることが好ましい。
【００８９】
そこで、ストップバンドの上端ｆ２が反共振周波数ｆ４と同等となる正規化厚みｔを保護層１１の正規化厚みＴを変化させて算出し、その計算結果に基づいて、正規化厚みｔの下限値を正規化厚みＴによって規定した。
【００９０】
図１１〜図１３は、ストップバンドの上端ｆ２が反共振周波数ｆ４よりも高くなる正規化厚みｔを説明するグラフであり、それぞれ、付加膜９の材料をＴａ２Ｏ５、ＴａＳｉ２、Ｗ５Ｓｉ２とした場合に対応している。
【００９１】
図１１〜図１３において、横軸は保護層１１の正規化厚みＴを示し、縦軸は付加膜９の正規化厚みｔを示している。各図において示した実線ＬＮ１〜ＬＮ３は、ストップバンドの上端ｆ２が反共振周波数ｆ４と同等となる正規化厚みｔの計算結果を示したものである。なお、計算において、ＩＤＴ電極５の正規化厚みｅは、０．０８λとした。
【００９２】
各図において実線ＬＮ１〜ＬＮ３によって示されるように、付加膜９の正規化厚みｔは、２次曲線により好適に近似曲線を導き出すことが可能であった。
【００９３】
具体的には、以下のとおりである。なお、下記式において、ｔおよびＴはＳＡＷの波長λによって除されて正規化されているものとする。
【００９４】
Ｔａ２Ｏ５（図１１）：
下限値 （実線ＬＮ１）：ｔ＝0.5706Ｔ２−0.3867Ｔ＋0.0913
ＴａＳｉ２（図１２）：
下限値 （実線ＬＮ２）：ｔ＝0.3995Ｔ２−0.2675Ｔ＋0.0657
Ｗ５Ｓｉ２（図１３）：
下限値 （実線ＬＮ３）：ｔ＝0.2978Ｔ２−0.1966Ｔ＋0.0433
なお、いずれの下限値の式においても、正規化厚みｔの極小値は、特許文献２において示された密着層の厚みの最大値（０．０１λ）よりも大きい。特許文献１は、密着層の厚みが波長によって正規化されていないので比較が難しい。しかし、正規化された厚みが大きくなるように、周波数を高く（例えばＵＭＴＳの最大周波数２６９０ＭＨｚ）、弾性波
の伝搬速度を遅く（例えば３０００ｍ／ｓ）しても、λ＝１．１μｍであり、特許文献１の密着層の厚さの最大値（１００Å）は０．０１λ未満である。
【００９５】
次に、付加膜９の正規化厚みｔの好ましい範囲の上限値（以下、「好ましい範囲の」を省略して単に「上限値」ということがある。）について検討する。
【００９６】
図７（ａ）および図９に示したように、付加膜９の正規化厚みｔが大きくなるほど反射係数が高くなる。従って、正規化厚みｔの上限値は、付加膜９が保護層１１から露出しない範囲ということになる。
【００９７】
正規化厚みｔの下限値と同様に、正規化厚みｔの上限値を式によって規定するならば、例えば、ＩＤＴ電極５の厚さｅを、一般的なＳＡＷ素子における厚さｅに照らして０．１λ未満と見積もり、下記の式のように規定できる。
上限値：ｔ＝Ｔ−０．１
なお、ｔおよびＴはλによって除されて正規化されている。
【００９８】
以上の検討から導かれる正規化厚みｔの好ましい範囲を、Ｔａ２Ｏ５を例にとり、図１４に示す。
【００９９】
図１４において、横軸および縦軸は、図１１と同様に、保護層１１の正規化厚みＴおよび付加膜９の正規化厚みｔを示している。線ＬＬ１は下限値を示し、線ＬＨ１は上限値を示している。これらの線の間のハッチングされた領域が付加膜９の正規化厚みｔの好ましい範囲である。なお、線ＬＨ５は、特許文献２において示された密着層の上限値（０．０１λ）を示している。
【０１００】
上述の通り、付加膜９が、Ｔａ２Ｏ５からなる場合には、付加膜９の正規化厚みｔが下記の式（１）の範囲にあることが望ましい。
【０１０１】
０．５７０６Ｔ２−０．３８６７Ｔ＋０．０９１３≦ｔ≦Ｔ−０．１…式（１）
但し、Ｔは絶縁層１１の正規化厚みであり、Ｔおよびｔは弾性波の波長によって除されて正規化されたものである。
【０１０２】
同様に、付加膜９が、ＴａＳｉ２からなる場合には、付加膜９の正規化厚みｔが下記の式（２）の範囲にあることが望ましい。
【０１０３】
０．３９９５Ｔ２−０．２６７５Ｔ＋０．０６５７≦ｔ≦Ｔ−０．１…式（２）
但し、Ｔは絶縁層１１の正規化厚みであり、Ｔおよびｔは弾性波の波長によって除されて正規化されたものである。
【０１０４】
また、付加膜９が、Ｗ５Ｓｉ２からなる場合には、付加膜９の正規化厚みｔが下記の式（３）の範囲にあることが望ましい。
【０１０５】
０．２９７８Ｔ２−０．１９６６Ｔ＋０．０４３３≦ｔ≦Ｔ−０．１…式（３）
但し、Ｔは絶縁層１１の正規化厚みであり、Ｔおよびｔは弾性波の波長によって除されて正規化されたものである。
【０１０６】
（ＳＡＷ装置の構成）
図１５は、本実施形態に係るＳＡＷ装置５１を示す断面図である。
【０１０７】
ＳＡＷ装置５１は、例えば、フィルタもしくはデュプレクサを構成している。ＳＡＷ装
置５１は、ＳＡＷ素子３１と、ＳＡＷ素子３１が実装される回路基板５３とを有している。
【０１０８】
ＳＡＷ素子３１は、例えば、いわゆるウェハレベルパッケージのＳＡＷ素子として構成されている。ＳＡＷ素子３１は、上述したＳＡＷ素子１と、基板３のＳＡＷ素子１側を覆うカバー３３と、カバー３３を貫通する端子３５と、基板３のＳＡＷ素子１とは反対側を覆う裏面部３７とを有している。
【０１０９】
カバー３３は、樹脂等によって構成されており、ＳＡＷの伝搬を容易化するための振動空間３３ａをＩＤＴ電極５および反射器７の上方（ｚ方向の正側）に構成している。基板３の上面３ａ上には、ＩＤＴ電極５と接続された配線３８と、配線３８に接続されたパッド３９とが形成されている。端子３５は、パッド３９上において形成され、ＩＤＴ電極５と電気的に接続されている。裏面部３７は、例えば、特に図示しないが、温度変化等によって基板３表面にチャージされた電荷を放電するための裏面電極と当該裏面電極を覆う絶縁層とを有している。
【０１１０】
回路基板５３は、例えば、いわゆるリジッド式のプリント配線基板によって構成されている。回路基板５３の実装面５３ａには、実装用パッド５５が形成されている。
【０１１１】
ＳＡＷ素子３１は、カバー３３側を実装面５３ａに対向させて配置される。そして、端子３５と実装用パッド５５は、半田５７によって接着される。その後、ＳＡＷ素子３１は封止樹脂５９によって封止される。
【０１１２】
なお、以上の実施形態において、基板３は本発明の圧電基板の一例であり、ＩＤＴ電極５は本発明の電極の一例であり、保護層１１は本発明の絶縁層の一例である。
【０１１３】
本発明は、以上の実施形態に限定されず、種々の態様で実施されてよい。
【０１１４】
弾性波素子は、（狭義の）ＳＡＷ素子に限定されない。例えば、保護層（１１）の厚さが比較的大きい（例えば０．５λ〜２λ）、いわゆる弾性境界波素子（ただし、広義のＳＡＷ素子に含まれる。）であってもよい。なお、弾性境界波素子においては、振動空間（３３ａ）の形成は不要であり、ひいては、カバー３３等も不要である。
【０１１５】
また、弾性波素子は、ウェハレベルパッケージのものに限定されない。例えば、ＳＡＷ素子は、カバー３３および端子３５等を有さず、基板３の上面３ａ上のパッド３９と、回路基板５３の実装用パッド５５とが半田５７によって直接接着されてもよい。そして、ＳＡＷ素子１（保護層１１）と回路基板５３の実装面５３ａとの隙間によって振動空間が形成されてよい。
【０１１６】
付加膜は、電極の全面に亘って設けられることが好ましい。ただし、付加膜は、電極指のみに設けられるなど、電極の一部にのみ設けられてもよい。また、付加膜は、電極と同じ幅でもよいし、電極より狭いもしくは広くてもよい。付加膜の材料は、導電材料であってもよいし、絶縁材料であってもよい。具体的には、タングステン、イリジウム、タンタル、銅などの導電材料、ＢａｘＳｒ１−ｘＯ３、ＰｂｘＺｎ１−ｘＯ３、ＺｎＯ３などの絶縁材料を付加膜の材料として挙げることができる。
【０１１７】
付加膜を絶縁材料により形成することによって、付加膜を金属材料によって形成したものに比べ、電極の腐食を抑制し弾性波素子の電気特性を安定化させることができる。なぜならば、ＳｉＯ２からなる絶縁層にはピンホールが形成されることがあり、このピンホールが形成されると、これを介して電極部分まで水分が浸入することとなるが、電極上に電
極材料と異なる材料からなる金属膜が配置されていると、浸入した水分によって、異種金属間の電池効果よる腐食が発生するからである。よって、付加膜をＴａ２Ｏ５などの絶縁材料によって形成すれば、電極と付加膜との間において電池効果は殆ど起きないため、電極の腐食が抑制された信頼性の高い弾性波素子とすることができる。
【０１１８】
保護層の上面は、電極指の位置において凸となるように、凹凸を有していてもよい。この場合、反射係数を更に高くすることができる。当該凹凸は、図２（ｅ）を参照して説明したように、保護層の成膜時に電極指の厚みに起因して形成されるものであってもよいし、保護層の表面を電極指の間の領域においてエッチングして形成されるものであってもよい。
【０１１９】
また、基板３は、１２８°±１０°Ｙ−ＸカットのＬｉＮｂＯ３基板の他にも、例えば、３８．７°±Ｙ−ＸカットのＬｉＴaＯ３などを用いることができる。
【符号の説明】
【０１２０】
１…ＳＡＷ素子（弾性波素子）、３…基板（圧電基板）、３ａ…上面、５…ＩＤＴ電極（電極）、９…付加膜、１１…保護層（絶縁層）、１８…スペーサー。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾性表面波（ＳＡＷ：Surface Acoustic Wave）素子等の弾性波素子およびそれを用いた弾性波装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電基板と、圧電基板の主面上に設けられたＩＤＴ（Inter Digital Transducer）電極（励振電極）と、ＩＤＴ電極を覆う保護層とを有する弾性波素子が知られている（例えば特許文献１または２）。保護層は、例えば、ＳｉＯ２によって形成され、ＩＤＴ電極の腐食抑制、弾性波素子の特性の温度係数の低減等に寄与している。
【０００３】
特許文献２では、上記のような保護層（ＳｉＯ２膜）を有する弾性波素子において、ＩＤＴ電極がＡｌまたはＡｌを主成分とする合金によって形成されると、十分な反射係数を得ることができないことを指摘している（段落０００９）。そして、ＩＤＴ電極をＡｌよりも密度の大きい金属または該金属を主成分とする合金によって形成することによって、比較的高い反射係数を得ることを提案している（請求項１等）。
【０００４】
なお、反射係数に係る事項ではないが、特許文献１および２では、ＩＤＴ電極とＳｉＯ２膜との密着性を向上させるために、これらの間に密着層を形成することを提案している（特許文献１の段落００１１、特許文献２の段落０１０７）。特許文献１および２において、密着層は、ＳＡＷの伝搬に影響を及ぼさないように薄く形成されている。具体的には、密着層は、５０〜１００Å（特許文献１の段落０００９）もしくはＳＡＷの波長の１％以下（特許文献２の段落０１０８）とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０８−２０４４９３号公報
【特許文献２】特開２００４−１１２７４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述のように、特許文献２では、Ａｌよりも密度が高い材料によってＩＤＴ電極を形成することを提案している。しかし、電気特性、加工容易性、材料費等の観点から、ＩＤＴ電極の材料としてＡｌもしくはＡｌを主成分とする合金を用いることが望まれる場合もある。このため、特許文献２とは別の方法によって反射係数を高くする方法が提供されることが望まれる。さらに、近年の無線通信技術の進歩から、より温度係数の小さい弾性波デバイスが望まれている。
【０００７】
本発明の目的は、特性の温度係数をより低減することが可能であると共に、反射係数を高くすることができる弾性波素子および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】
【０００８】
本発明の一実施態様に係る弾性波素子は、圧電基板と、該圧電基板の上面に配置されたＩＤＴ電極と、該ＩＤＴ電極の上面に配置された絶縁材料からなるスペーサーと、該スペーサーの上面に配置された付加膜と、該付加膜が配置された前記ＩＤＴ電極を前記圧電基板のうち前記ＩＤＴ電極から露出する部分とともに覆い、前記圧電基板の上面からの厚みが前記圧電基板の上面から前記付加膜の上面までの厚み以上であるＳｉＯ２からなる絶縁層とを有し、前記付加膜は、前記ＩＤＴ電極の材料，前記スペーサーの材料およびＳｉＯ
２よりも音響インピーダンスが大きく、前記スペーサーよりも密度が大きく、かつ前記ＩＤＴ電極の材料およびＳｉＯ２よりも弾性波の伝搬速度が遅い材料からなる。
【０００９】
本発明の一実施態様に係る弾性波装置は、上記の弾性波素子と、前記弾性波素子が実装された回路基板と、を備える。
【発明の効果】
【００１０】
上記の構成によれば、ＩＤＴ電極の上方に、ＩＤＴ電極の材料およびＳｉＯ２より音響インピーダンスが大きく、かつＩＤＴ電極の材料およびＳｉＯ２より弾性波の伝搬速度が遅い材料からなる付加膜を配置したことによって、ＩＤＴ電極がＳｉＯ２よって覆われている弾性波素子の反射係数を高くすることができ、温度補償特性および共振特性に優れた弾性波素子とすることができる。
【００１１】
また、ＩＤＴ電極と付加膜との間にはスペーサーが介在している。すなわち、前記付加膜が前記ＩＤＴ電極と離間して配置されているため、前記付加膜を、前記ＩＤＴ電極の材料、厚み、幅に対して独立して選択することができ、設計の自由度を向上させることができる。かつ、前記付加膜およびスペーサーによって弾性波のエネルギーをよりＳｉＯ２側に分布させることができるようになるため、弾性波素子の特性の温度係数をより低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１（ａ）は本発明の実施形態に係るＳＡＷ素子の平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＩｂ‐Ｉｂ線における断面図である。
【図２】図２（ａ）〜図２（ｅ）はＳＡＷ素子の製造方法を説明する、図１（ｂ）に対応する断面図である。
【図３】図３（ａ）〜図３（ｃ）は比較例および実施形態のＳＡＷ素子の作用を説明する図である。
【図４】スペーサーの厚みｄとＳＡＷ素子の周波数温度特性の関係を示すグラフである。
【図５】電極指１本当たりの反射係数Γ１を示すグラフである。
【図６】電極指１本当たりの電気機械結合係数Ｋ２を示すグラフである。
【００１３】
【図７】図７（ａ）および図７（ｂ）は電極指１本当たりの反射係数Γ１および電気機械結合係数Ｋ２を示すグラフである。
【図８】図８（ａ）および図８（ｂ）は電極指１本当たりの反射係数Γ１および電気機械結合係数Ｋ２を示す他のグラフである。
【図９】電極指１本当たりの反射係数Γ１を示す他のグラフである。
【図１０】図１０（ａ）および図１０（ｂ）は付加膜の厚みの好ましい範囲の下限の求め方を説明する図である。
【図１１】Ｔａ２Ｏ５からなる付加膜の厚みの好ましい範囲の下限を示すグラフである。
【図１２】ＴａＳｉ２からなる付加膜の厚みの好ましい範囲の下限を示すグラフである。
【図１３】Ｗ５Ｓｉ２からなる付加膜の厚みの好ましい範囲の下限を示すグラフである。
【図１４】Ｔａ２Ｏ５からなる付加膜の厚みの好ましい範囲を示すグラフである。
【図１５】本発明の実施形態に係るＳＡＷ装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態に係るＳＡＷ素子およびＳＡＷ装置について、図面を参照して説明する。なお、以下の説明で用いられる図は模式的なものであり、図面上の寸法比率等は現実のものとは必ずしも一致していない。
【００１５】
（ＳＡＷ素子の構成および製造方法）
図１（ａ）は本発明の実施形態に係る弾性波素子（以下、ＳＡＷ素子）１の平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＩｂ−Ｉｂ線における断面図である。なお、ＳＡＷ素子１は、いずれの方向が上方または下方とされてもよいものであるが、以下では、便宜的に、直交座標系ｘｙｚを定義するとともに、ｚ方向の正側（図１（ａ）の紙面手前側、図１（ｂ）の紙面上方）を上方として、上面、下面等の用語を用いるものとする。
【００１６】
ＳＡＷ素子１は、基板３と、基板３の上面３ａに設けられたＩＤＴ電極５および反射器７と、ＩＤＴ電極５および反射器７上に設けられたスペーサー１８（図１（ｂ））と、スペーサー上に設けられた付加膜９（図１（ｂ））と、上面３ａを付加膜９の上から覆う保護層１１（図１（ｂ））とを有している。付加膜９は、ＩＤＴ電極５および反射器7からはスペーサー１８によって離間して配置させている。なお、ＳＡＷ素子１は、この他にも、ＩＤＴ電極５に信号の入出力を行うための配線等を有していてもよい。
【００１７】
基板３は、圧電基板によって構成されている。具体的には、例えば、基板３は、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）単結晶，ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）単結晶等の圧電性を有する単結晶の基板によって構成されている。より好適には、基板３は、１２８°±１０°Ｙ−ＸカットのＬｉＮｂＯ３基板によって構成されている。基板３の平面形状および各種寸法は適宜に設定されてよい。一例として、基板３の厚み（ｚ方向）は、０．２ｍｍ〜０．５ｍｍである。
【００１８】
ＩＤＴ電極５は、一対の櫛歯状電極１３を有している。各櫛歯状電極１３は、ＳＡＷの伝搬方向（ｘ方向）に延びるバスバー１３ａ（図１（ａ））と、バスバー１３ａから上記伝搬方向に直交する方向（ｙ方向）に伸びる複数の電極指１３ｂとを有している。２つの櫛歯状電極１３同士は、互いに噛み合うように（電極指１３ｂが互いに交差するように）設けられている。複数の電極指１３ｂは、そのピッチが、例えば、共振させたい周波数でのＳＡＷの波長λの半波長と同等となるように設けられている。
【００１９】
なお、図３等は模式図であり、実際には、これよりも多数の電極指を有する複数対の櫛歯状電極が設けられてよい。また、複数のＩＤＴ電極５が直列接続や並列接続等の方式で接続されたラダー型ＳＡＷフィルタが構成されてもよいし、複数のＩＤＴ電極５をＸ方向に沿って配置した２重モードＳＡＷ共振器フィルタ等が構成されてよい。また、複数の電極指の長さを異ならせることによって、アポタイズによる重み付けを行ってもよい。
【００２０】
ＩＤＴ電極５は、例えば、金属により形成されている。より好適には、ＡｌまたはＡｌを主成分とする合金（Ａｌ合金）、Ａｕ、Ｃｕなどの導電性の材料によって形成されている。Ａｌ合金は、例えば、Ａｌ−Ｃｕ合金である。ＩＤＴ電極５の各種寸法は、ＳＡＷ素子１に要求される電気特性等に応じて適宜に設定される。一例として、ＩＤＴ電極５の厚みｅ（図１（ｂ））は、１００ｎｍ〜３００ｎｍである。
【００２１】
なお、ＩＤＴ電極５は、基板３の上面３ａに直接配置されていてもよいし、別の部材を介して基板３の上面３ａに配置されていてもよい。別の部材は、例えば、Ｔｉ、Ｃｒ、あるいはこれらの合金等である。このようにＩＤＴ電極５を別の部材を介して圧電基板３の上面３ａに配置する場合は、別の部材の厚みはＩＤＴ電極５の電気特性に殆ど影響を与えない程度の厚み（例えば、Ｔｉの場合はＩＤＴ電極５の厚みの５％の厚み）に設定される。このような別の部材は、例えば、ＩＤＴ電極の基板への密着性を上げたり、ＩＤＴ電極
の結晶性を向上させて導電率を低くしたりすることに使用される。
【００２２】
反射器７は、ＩＤＴ電極５の電極指１３ｂのピッチと概ね同等のピッチの格子状に形成されている。反射器７は、例えば、ＩＤＴ電極５と同一の材料によって形成されるとともに、ＩＤＴ電極５と同等の厚みに形成されている。
【００２３】
スペーサー１８は、ＩＤＴ電極５と後述の付加膜９とを離間させるためにＩＤＴ電極５の上面に設けられ、付加膜９よりも密度および音響インピーダンスが小さい絶縁体材料で形成される。より好適には、後述の保護層１１と同じ材料が使用される。また、保護層１１と一体的に形成されていてもよい。スペーサー１８の好適な厚みｄ（図１（ｂ））については後述する。
【００２４】
付加膜９は、ＩＤＴ電極５および反射器７の反射係数を高くするためのものである。付加膜９は、スペーサー１８の上面に配置されており、例えば、ＩＤＴ電極５および反射器７の上面の全面に亘ってスペーサー１８を介して対向配置されるように設けられている。付加膜９は、ＩＤＴ電極５および反射器７を構成する材料（例えばＡｌまたはＡｌ合金）、および、保護層１１を構成する材料（後述）とは音響インピーダンスが異なる材料によって構成されている。当該音響インピーダンスの相違は、ある程度以上であることが好ましく、例えば、１５ＭＲａｙｌ以上、より好ましくは２０ＭＲａｙｌ以上であることが好ましい。
【００２５】
ここで、付加膜９は、スペーサー１８によりＩＤＴ電極５と離間している。このため、例えば、ＩＤＴ電極５としてＡｌを用いた場合に、Ａｌと積層することによってＡｌに電気化学的な腐食を生じさせてしまうイオン化傾向の低い金属や半導体も付加膜９として採用することができる。なお、付加膜９の好適な材料および付加膜９の好適な厚みｔ（図１（ｂ））については後述する。
【００２６】
保護層１１は、例えば、基板３の上面３ａの概ね全面に亘って設けられており、付加膜９が上方に配置されているＩＤＴ電極５および反射器７を覆うとともに、上面３ａのうちＩＤＴ電極５および反射器７から露出する部分を覆っている。保護層１１の上面３ａからの厚みＴ（図１（ｂ））は、ＩＤＴ電極５および反射器７の厚みｅよりも大きく設定されている。例えば、厚みＴは、厚みｅよりも１００ｎｍ以上厚く、２００ｎｍ〜７００ｎｍである。
【００２７】
保護層１１は、絶縁性を有する材料からなる。また、保護層１１は、温度が上昇すると弾性波の伝搬速度が速くなるＳｉＯ２などの材料によって形成されており、これにより温度の変化による特性の変化を小さく抑えることができる。すなわち温度補償に優れた弾性波素子とすることができる。なお、基板３を構成する材料など、一般的な材料は、温度が上昇すると弾性波の伝搬速度は遅くなる。
【００２８】
また保護層１１の表面は、大きな凹凸がないようにしておくことが望ましい。圧電基板上を伝搬する弾性波の伝搬速度は保護層１１の表面の凹凸に影響を受けて変化するため、保護層１１の表面に大きな凹凸が存在すると、製造された各弾性波素子の共振周波数に大きなばらつきが生じることとなる。したがって、保護層１１の表面を平坦にしておけば、各弾性波素子の共振周波数が安定化する。具体的には、保護層１１の表面の平坦度を圧電基板上を伝搬する弾性波の波長の１％以下とすることが望ましい。
【００２９】
図２（ａ）〜図２（ｅ）は、ＳＡＷ素子１の製造方法を説明する、図１（ｂ）に対応する断面図である。製造工程は、図２（ａ）から図２（ｅ）まで順に進んでいく。なお、各種の層は、プロセスの進行に伴って形状等が変化するが、変化の前後で共通の符号を用い
ることがあるものとする。
【００３０】
図２（ａ）に示すように、まず、基板３の上面３ａ上には、ＩＤＴ電極５および反射器７となる導電層１５、ならびに、スペーサー１８となるスペーサー層１８Ａ、付加膜９となる付加層１７が形成される。具体的には、まず、スパッタリング法、蒸着法またはＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition：化学的気相堆積）法等の薄膜形成法によって、上面３ａ上に導電層１５が形成される。次に、同様の薄膜形成法によって、スペーサー層１８Ａ、付加層１７が形成される。
【００３１】
付加層１７が形成されると、図２（ｂ）に示すように、付加層１７およびスペーサー層１８Ａ、導電層１５をエッチングするためのマスクとしてのレジスト層１９が形成される。具体的には、ネガ型もしくはポジ型の感光性樹脂の薄膜が適宜な薄膜形成法によって形成され、フォトリソグラフィー法等によってＩＤＴ電極５および反射器７等の非配置位置において薄膜の一部が除去される。
【００３２】
次に、図２（ｃ）に示すように、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching：反応性イオンエッチング）等の適宜なエッチング法によって、スペーサー層１８Ａ、付加層１７および導電層１５のエッチングを行う。これによって、付加膜９およびスペーサー層１８Ａが離間して設けられたＩＤＴ電極５，反射器７およびスペーサー１８が形成される。その後、図２（ｄ）に示すように、適宜な薬液を用いることによって、レジスト層１９は除去される。
【００３３】
そして、図２（ｅ）に示すように、スパッタリング法もしくはＣＶＤ法等の適宜な薄膜形成法によって保護層１１となる薄膜が形成される。この時点においては、保護層１１となる薄膜の表面には、ＩＤＴ電極５等の厚みに起因して凹凸が形成されている。そして、必要に応じて化学機械研磨等によって表面が平坦化され、図１（ｂ）に示すように、保護層１１が形成される。なお、保護層１１は、平坦化の前もしくは後において、後述するパッド３９（図１５）等を露出させるために、フォトリソグラフィー法等によって一部が除去されてもよい。
【００３４】
図３（ａ）〜図３（ｃ）を参照して、比較例の作用を説明するとともに、実施形態のＳＡＷ素子１の作用を説明する。
【００３５】
図３（ａ）は、第１の比較例のＳＡＷ素子１０１の作用を説明する断面図である。ＳＡＷ素子１０１は、実施形態のＳＡＷ素子１において付加膜９，スペーサー層１８および保護層１１がない状態のものとなっている。
【００３６】
ＩＤＴ電極５によって基板３に電圧が印加されると、矢印ｙ１によって示すように、基板３の上面３ａ付近において上面３ａに沿って伝搬するＳＡＷが誘起される。また、ＳＡＷは、矢印ｙ２によって示すように、電極指１３ｂとギャップ部（電極指１３ｂの非配置領域）との境界において反射する。そして、矢印ｙ１およびｙ２で示すＳＡＷによって電極指１３ｂのピッチを半波長とする定在波が形成される。定在波は、当該定在波と同一周波数の電気信号に変換され、電極指１３ｂによって取り出される。このようにして、ＳＡＷ素子１は、共振子もしくはフィルタとして機能する。
【００３７】
しかし、ＳＡＷ素子１０１においては、その温度が上昇すると、基板３における弾性波の伝搬速度が遅くなり、また、熱膨張によりギャップ部が大きくなる。その結果、共振周波数が低くなり、所望の特性が得られないおそれがある。
【００３８】
図３（ｂ）は、第２の比較例のＳＡＷ素子２０１の作用を説明する断面図である。ＳＡＷ素子２０１は、実施形態のＳＡＷ素子１において付加膜９およびスペーサー層１８がな
い状態のものとなっている。換言すれば、第１の比較例のＳＡＷ素子１０１に保護層１１を付加したものとなっている。
【００３９】
ＳＡＷ素子２０１においては、保護層１１が設けられていることから、矢印ｙ３によって示すように、誘起されるＳＡＷは、基板３だけでなく、保護層１１においても伝搬する。ここで、上述のように、保護層１１は、温度が上昇すると弾性波の伝搬速度が速くなる材料（ＳｉＯ２）によって形成されている。従って、基板３および保護層１１を伝搬するＳＡＷ全体としては、温度上昇による速度の変化が抑制されることになる。すなわち、保護層１１によって、温度上昇による基板３の特性変化が補償される。
【００４０】
しかし、ＩＤＴ電極５がＡｌもしくはＡｌ合金で形成され、保護層１１がＳｉＯ２で形成された場合においては、ＩＤＴ電極５と保護層１１とで音響的な性質が近似し、電極指１３ｂとギャップ部との境界が音響的に曖昧になる。換言すれば、電極指１３ｂとギャップ部との境界における反射係数が低下する。その結果、図３（ｂ）において図３（ａ）の矢印ｙ２よりも小さい矢印ｙ４によって示すように、ＳＡＷの反射波が十分に得られず、所望の特性が得られないおそれがある。
【００４１】
図３（ｃ）は、実施形態のＳＡＷ素子１の作用を説明する断面図である。
【００４２】
ＳＡＷ素子１は、保護層１１を有していることから、第２の比較例のＳＡＷ素子２０１と同様に、温度特性の補償効果が得られる。また、ＳＡＷ素子１は、付加膜９を有し、付加膜９は、ＩＤＴ電極５の材料，スペーサー１８の材料および保護層１１より音響インピーダンスが大きく、かつＩＤＴ電極５および保護層１１の材料より弾性波の伝搬速度が遅い材料からなる。弾性波の分布は、音響インピーダンスが大きく、かつ伝搬速度が遅い材料に引き寄せされるため、弾性波は、矢印ｙ５に示すように、図３（ｂ）の場合よりもさらに保護層１１側を伝播するようになる。このため、ＳＡＷ素子１の特性の温度係数を、図３（ｂ）の場合よりも低減させることができる。そして、スペーサー１８の厚みｄにより、保護層１１側に分布する音響波の割合を調整することができるため、温度係数を調整することができる。
【００４３】
さらに、付加膜９は音響インピーダンスがＩＤＴ電極５および保護層１１の音響インピーダンスとある程度相違する材料によって形成されている。従って、電極指１３ｂとギャップ部との境界位置における反射係数が高くなる。その結果、ＩＤＴ電極５がＡｌもしくはＡｌ合金で形成されている場合でも、矢印ｙ２によって示すように、ＳＡＷの反射波を十分に得ることが可能となる。
【００４４】
なお、本発明の構成を、ＩＤＴ電極５にＣｕやＡｕ、Ｐｔなどの密度が高い材料を用いた場合や、ＩＤＴ電極５とスペーサー１８との間に付加膜９と同様の膜を有している場合と併用することも可能である。この場合でも、弾性波はさらに保護層１１側を伝播するようになるため、ＳＡＷ素子１の特性の温度係数を低減することができる。
【００４５】
このようにＩＤＴ電極５上にスペーサー１８を介して付加膜９を配置することにより、十分な反射波を得つつ、ＳＡＷ素子１の温度係数を図３（ｂ）に示す第２の比較例の表面波素子２０１に比べてさらに低減することができるものとなる。
【００４６】
特に、スペーサー１８がＳｉＯ２からなる場合には、スペーサー１８においても温度が上昇すると弾性波の伝搬速度が速くなる。これにより、ＩＤＴ電極５形成部において弾性波が分布する領域に弾性波の速度を速めて温度係数を低減させる効果のある部材が配置されていることとなり、より温度係数を小さくすることができる。さらに、図１（ｂ），図３（ｃ）に示すように、付加膜９の上面に保護層１１がある場合には、付加膜９の上方の
保護層１１と下方のスペーサー１８との上下方向に弾性波の速度を速めて温度係数を低減させる効果のある部材が配置されていることとなり、さらに温度係数を小さくすることができる。
【００４７】
（スペーサーの厚み：付加膜の高さ）
スペーサー１８の厚みｄを変化させたときのＳＡＷ素子の特性について検討する。
【００４８】
図４から図６はそれぞれ、スペーサーの厚みｄを変化させた場合の周波数温度係数、電極指１本当りの反射係数、電気機械結合係数の変化を示している。
【００４９】
図４から図６は、シミュレーション計算によって得られたものである。計算条件は、以下のとおりである。なお、各種寸法は、ＳＡＷの波長λに対する比で示されている。
基板３の材料：１２７°Ｙ−ＸカットのＬｉＮｂＯ３基板
ＩＤＴ電極５の材料：Ａｌ
スペーサー１８の材料：ＳｉＯ２
保護層１１の材料：ＳｉＯ２
ＩＤＴ電極５の正規化厚みｅ：０．０８λ
保護層１１の正規化厚みＴ：０．２５λ
付加膜９の正規化厚みｔ：０．０３および０．０５λの２通りの計算結果を示した。
付加膜９の材料：Ｔａ２Ｏ５
図４において、縦軸は、周波数温度係数（単位：ｐｐｍ／℃）を示し、横軸は、スペーサー１８の厚みｄ（単位：λｍ）を示している。図４から、スペーサーの厚みｄを０（ＩＤＴ電極５に接している状態）から大きくしていくと、周波数温度係数が低減されることがわかる。このように、スペーサー１８によりＩＤＴ電極５と付加膜９とを離間することにより温度係数を小さくすることができ、さらに離間距離により温度係数を調整できることが確認できている。
【００５０】
次に、図５において、縦軸は、反射係数Γ１を示し、横軸は、スペーサー１８の厚みｄ（単位：λ）を示している。この図より、弾性波の反射特性に寄与する付加膜９をＩＤＴ電極５から離間して配置した場合においても、反射波を十分に得ることができることを確認できた。
【００５１】
さらに、図５から、スペーサー１８の厚みｄの増加に伴い、反射係数が微増していることが確認できた。これは、ＳＡＷの振動はＩＤＴ電極５の表面付近に集まる傾向があり、この部分に付加膜９を配置することにより、付加膜９の効果が高まるためである。このため、付加膜９をＩＤＴ電極５と離間して配置することにより、ＳＡＷ素子１の温度係数を下げつつ、反射特性を上げることができることを確認した。
【００５２】
次に、図６において、縦軸は、電気機械結合係数Ｋ２を示し、横軸は、スペーサー１８の厚みｄ（単位：λ）を示している。図６から、スペーサーの厚みｄの増加に伴い、電気機械結合係数は微減していることが確認できた。このような電気機械結合係数の僅かな減少は、弾性波から電気信号への変換効率の面におけるＳＡＷ素子の性能に大きな影響を与えることはない。一方で、電気機械結合係数はフィルタの帯域にも関与し、その値が大きいほど帯域が広くなる。ここで、基板３はカット角により電気機械結合係数が異なり、所望の帯域に比べ広い値となる場合がある。このような場合に、スペーサー１８の厚みｄにより帯域幅を調整することができる。スペーサー１８の厚みｄにより帯域を調整することにより、ＩＤＴ電極５等の複雑な設計変更を必要とせず、かつ、低い温度係数、良好な反射特性を保持した状態で帯域幅を調整することができる。また、従来まで電気機械結合係数が大きすぎて使用できなかったカット角の基板を用いることができ、基板３の材料選択の自由度を広げることができる。
【００５３】
スペーサー１８の厚みｄは、所望の周波数温度係数、反射率、電気機械結合係数で適宜設定することができる。しかしながら、ＩＤＴ電極５の厚みｅとスペーサー１８の厚みｄと付加膜９の厚みｔとを合計した厚みが大きくなりすぎると、アスペクト比が大きくなりすぎて、ＩＤＴ電極５，スペーサー１９および付加膜９の加工精度が落ちる恐れがある。このため、ＤＴ電極５の厚みｅとスペーサー１８の厚みｄと付加膜９の厚みｔとを合計した厚みはＩＤＴ電極５間のギャップ（おおむね０．２５λ）以下が望ましい。ＩＤＴ電極５の膜厚ｅは０．０８λ、付加膜９の膜厚ｔは０．０５λ程度であるため、スペーサー１８の厚みｄは０．１２λ以下が望ましい。
【００５４】
以上の説明に用いたＳＡＷ素子１は、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更を行なうことができる。例えば、ＳＡＷ素子１において、付加膜９の上方には保護層１１が配置されているが、付加膜９の上面と保護層１１の上面とが一致し、付加膜９の上面が露出しているものとしてもよい。換言すると、保護層１１の厚みＴが、ＩＤＴ電極５の厚みｅとスペーサー１８の厚みｄと付加膜９の厚みｔとを足し合わせたものと一致してもよい。この場合には、ＩＤＴ電極５を覆う保護層１１を形成した後に、ＩＤＴ電極５の上方において保護層１１に凹部を形成し、凹部に付加膜９を形成することもでき、製造が容易となる。
【００５５】
また、ＳＡＷ素子１において、付加膜９の厚み方向における断面形状は、ＩＤＴ電極５の幅と等しい幅を有する矩形状となっているが、ＩＤＴ電極５の幅と異なっていてもよいし、断面形状は台形状等でもよい。特に、断面形状が台形の場合は、電気機械結合係数が大きくすることができるので好ましい。
【００５６】
（付加膜の好適な材料および厚み）
以下、付加膜９の好適な材料および厚みｔについて検討する。なお、以下の検討において、特に断りがない限り、基板３は１２８°Ｙ−ＸカットのＬｉＮｂＯ３基板であり、ＩＤＴ電極５はＡｌからなり、保護層１１はＳｉＯ２からなるものとする。また、簡単のため、付加膜９はＩＤＴ電極５に接している場合についての計算を行った。本実施形態では、付加膜９はＩＤＴ電極５の上方に、ＩＤＴ電極５と離間して設けられているが、付加膜の好適な材料および厚みについては、付加膜９がＩＤＴ電極５に接している場合とほぼ同様である（図５参照）。
【００５７】
図７（ａ）および図７（ｂ）は、電極指１３ｂの１本当たりの反射係数Γ１および電気機械結合係数Ｋ２を示すグラフである。
【００５８】
図７（ａ）および図７（ｂ）は、シミュレーション計算によって得られたものである。計算条件は、以下のとおりである。なお、各種寸法は、ＳＡＷの波長λに対する比で示されている。
ＩＤＴ電極５の正規化厚みｅ：０．０８λ
保護層１１の正規化厚みＴ：０．２５λ
付加膜９の正規化厚みｔ：０．０１λ〜０．０５λの範囲で変化させた。
付加膜９の材料：ＷＣ、ＴｉＮ、ＴａＳｉ２
各材料の音響インピーダンス（単位はＭＲａｙｌ）：
ＳｉＯ２：１２．２ Ａｌ：１３．５
ＷＣ：１０２．５ ＴｉＮ：５６．０ ＴａＳｉ２：４０．６
図７（ａ）および図７（ｂ）において、横軸は付加膜９の正規化厚みｔを示している。図７（ａ）において縦軸は電極指１３ｂの１本当たりの反射係数Γ１を示している。図７（ｂ）において縦軸は電気機械結合係数Ｋ２を示している。
【００５９】
図７（ａ）および図７（ｂ）において、線Ｌ１、Ｌ２およびＬ３は、それぞれ、付加膜９がＷＣ、ＴｉＮおよびＴａＳｉ２からなる場合に対応している。図７（ａ）において、線ＬＳ１は、反射係数Γ１の一般的に好ましいとされる範囲の下限を示している。図７（ｂ）において、線ＬＳ２は、電気機械結合係数Ｋ２の一般的に好ましいとされる範囲の下限を示している。
【００６０】
これらの図より、付加膜９が設けられることによって、電気機械結合係数Ｋ２を一般的に好ましいとされる範囲に留めつつ、反射係数Γ１を一般的に好ましいとされる範囲とすることが可能であることが確認された。
【００６１】
また、図７（ａ）より、付加膜９の正規化厚みｔが大きくなるほど、反射係数Γ１が高くなっていることが窺える。図７（ｂ）より、付加膜９の正規化厚みｔは、電気機械結合係数Ｋ２にほとんど影響を及ぼしていないことが窺える。ただし、付加膜９の正規化厚みｔが大きくなると、若干、電気機械結合係数Ｋ２は向上する。このような傾向は、いずれの材料によって付加膜９が形成された場合においても生じている。
【００６２】
一般には、音波が伝搬する媒質間における音響インピーダンスの差が大きいほど反射波は大きい。しかし、ＴａＳｉ２（線Ｌ３）は、ＴｉＮ（線Ｌ２）に比較して、音響インピーダンスが小さく、ひいては、ＳｉＯ２との音響インピーダンスの差が小さいにも関わらず、反射係数Γ１が大きくなっている。以下では、この理由について検討する。
【００６３】
音響インピーダンスＺＳが互いに同一で、ヤング率Ｅおよび密度ρが互いに異なる種々の仮想材料によって付加膜９を形成した場合（ケースＮｏ．１〜Ｎｏ．７）について、反射係数Γ１および電気機械結合係数Ｋ２を計算した。
【００６４】
計算条件は、以下のとおりである。
ＩＤＴ電極５の正規化厚みｅ：０．０８λ
保護層１１の正規化厚みＴ：０．３０λ
付加膜９の正規化厚みｔ：０．０３λ
付加膜９の物性値：
ＺＳ Ｅ ρ
（ＭＲａｙｌ）（ＧＰａ）（１０３ｋｇ／ｍ３）
Ｎｏ．１： ５０ １００ ２５．０
Ｎｏ．２： ５０ ２００ １２．５
Ｎｏ．３： ５０ ３００ ８．３３
Ｎｏ．４： ５０ ４００ ６．２５
Ｎｏ．５： ５０ ５００ ５．００
Ｎｏ．６： ５０ ６００ ４．１７
Ｎｏ．７： ５０ ７００ ３．５７
なお、ＺＳ＝√（ρＥ）である。
【００６５】
図８（ａ）および図８（ｂ）は、上記の条件に基づいて計算した結果を示すグラフである。横軸は、Ｎｏ．を示し、縦軸は、電極指１３ｂの１本当たりの反射係数Γ１または電気機械結合係数Ｋ２を示している。線Ｌ５は計算結果を示している。
【００６６】
図８（ａ）において、反射係数Γ１は、音響インピーダンスＺＳが同一であっても、ヤング率Ｅが小さく、密度ρが大きいほど大きくなっている。また、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３における反射係数Γ１の変化率は、Ｎｏ．３〜Ｎｏ．７における反射係数Γ１の変化率よりも大きくなっている。換言すれば、Ｎｏ．３付近において、臨界的意義を見出す余地がある。
【００６７】
このような反射係数Γ１の変化は、以下のように、付加膜９を構成する材料の弾性波の伝搬速度の相違によって生じているものと考えられる。まず、導波路理論より、振動分布は弾性波の伝搬速度の遅い媒質の領域ほど大きくなる。一方、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．７の仮想材料の弾性波の伝搬速度Ｖは、以下のようになる（単位はｍ／ｓ）。なお、Ｖ＝√（Ｅ／ρ）である。
Ｎｏ．１： ２０００ Ｎｏ．２： ４０００ Ｎｏ．３： ６０００
Ｎｏ．３： ８０００ Ｎｏ．４：１００００ Ｎｏ．６：１２０００
Ｎｏ．７：１４０００
従って、同等の音響インピーダンスの付加膜９であっても、振動分布が付加膜９に集中する弾性波の伝搬速度が遅い付加膜９の方が、振動分布が周りに分散してしまう弾性波の伝搬速度が速い付加膜９よりも、実効的に反射係数が高くなると考えられる。
【００６８】
また、ＳｉＯ２の弾性波の伝搬速度は５５６０ｍ／ｓ、Ａｌの弾性波の伝搬速度は５０２０ｍ／ｓである。従って、Ｎｏ．１および２の付加膜９の弾性波の伝搬速度は、保護層１１およびＩＤＴ電極５の弾性波の伝搬速度よりも遅く、Ｎｏ．３〜７の付加膜９の弾性波の伝搬速度は、保護層１１およびＩＤＴ電極５の弾性波の伝搬速度よりも速い。従って、上述したＮｏ．３付近における反射係数の変化率の変化も、弾性波の伝搬速度によって説明できる。
【００６９】
なお、図８（ａ）において、横軸を弾性波の伝搬速度とみなしたときのＳｉＯ２およびＡｌの弾性波の伝搬速度を線ＬＶ１およびＬＶ２によって示す。また、図８（ｂ）に示す電気機械結合係数Ｋ２については、ヤング率Ｅおよび密度ρが変化しても、大きな変化は生じず、好ましい範囲内に収まっている。
【００７０】
以上のとおり、付加膜９は、保護層１１およびＩＤＴ電極５を形成する材料と音響インピーダンスが相違し、かつ保護層１１およびＩＤＴ電極５を形成する材料よりも弾性波の伝搬速度が遅い材料からなることが好ましい。なお、保護層１１およびＩＤＴ電極５を形成する材料よりも音響インピーダンスが小さい材料よりも、大きい材料の方が、保護層１１およびＩＤＴ電極５を形成する材料よりも弾性波の伝搬速度が遅いという条件を満たしやすく、材料の選定が容易である。
【００７１】
このような材料としては、例えば、Ｔａ２Ｏ５、ＴａＳｉ２、Ｗ５Ｓｉ２が挙げられる。これらの物性値（音響インピーダンスＺＳ、弾性波の伝搬速度Ｖ、ヤング率Ｅ、密度ρ）は、以下のとおりである。
【００７２】
ＺＳ Ｖ Ｅ ρ
（ＭＲａｙｌ）（ｍ／ｓ）（ＧＰａ）（１０３ｋｇ／ｍ３）
Ｔａ２Ｏ５ ：３３．８ ４３５２ １４７ ７．７６
ＴａＳｉ２ ：４０．６ ４４３８ １８０ ９．１４
Ｗ５Ｓｉ２ ：６７．４ ４４６５ ３０１ １５．１
なお、図７（ａ）において例示したＷＣおよびＴｉＮは、保護層１１およびＩＤＴ電極５を形成する材料よりも弾性波の伝搬速度が遅いという条件を満たさない（ＷＣのＶ：６５０４ｍ／ｓ、ＴｉＮのＶ：１０７２１ｍ／ｓ）。
【００７３】
ＴａＳｉ２（図７（ａ）の線Ｌ３）よりも更に音響インピーダンスが保護層１１およびＩＤＴ電極５の音響インピーダンスに近いＴａ２Ｏ５（ＡｌおよびＳｉＯ２との音響インピーダンスの差が２０ＭＲａｙｌ程度）について反射係数を計算し、上記の材料に関する知見について確認を行った。
【００７４】
計算条件は、以下のとおりである。
【００７５】
ＩＤＴ電極５の正規化厚みｅ：０．０８λ
保護層１１の正規化厚みＴ：０．２７λ、０．３０λまたは０．３３λ
付加膜９の正規化厚みｔ：０．０１λ〜０．０９λの範囲で変化させた。
【００７６】
図９は上記の条件に基づいて計算した結果を示すグラフである。横軸および縦軸は図７（ａ）の縦軸および横軸と同様である。なお、線Ｌ７、Ｌ８およびＬ９は、それぞれ、保護層１１の正規化厚みＴが０．２７λ、０．３０λおよび０．３３λの場合に対応している（線Ｌ７、Ｌ８およびＬ９はほぼ重なっている）。
【００７７】
図９において、Ｔａ２Ｏ５は、ＴｉＮ（図７（ａ）の線Ｌ２）に比較して、音響インピーダンスが保護層１１の音響インピーダンスに近いにも関わらず、弾性波の伝搬速度が遅いことから、反射係数が高くなっている。
【００７８】
図９においては、保護層１１の正規化厚みＴは、概ね、反射係数に影響を及ぼさないという結果となっている。
【００７９】
次に、付加膜９の正規化厚みｔの好ましい範囲について検討する。まず、付加膜９の厚みｔの好ましい範囲の下限値（以下、「好ましい範囲の」を省略して単に「下限値」ということがある。）について検討する。
【００８０】
図１０（ａ）は、ＩＤＴ電極５（全ての電極指１３ｂ）の反射係数Γａｌｌを模式的に示すグラフである。図１０（ａ）において横軸は周波数ｆを示し、縦軸は反射係数Γａｌｌを示している。
【００８１】
反射係数Γａｌｌが概ね１（１００％）となる周波数帯（ｆ１〜ｆ２）は、ストップバンドと呼ばれている。なお、実用上、ストップバンドにおける反射係数Γａｌｌは、完全に１である必要はなく、例えば、反射係数Γａｌｌが０．９９以上である周波数帯がストップバンドとして特定されてよい。また、一般に、ストップバンドの下端ｆ１もしくは上端ｆ２においては、反射係数Γａｌｌが急激に変化するから、この変化の間がストップバンドと特定されてもよい。
【００８２】
ＩＤＴ電極５の反射係数Γａｌｌは、電極指１３ｂの１本当たりの反射係数Γ１および電極指１３ｂの本数等によって決定される。そして、反射係数Γ１が小さくなると、ストップバンドの幅ＳＢは小さくなることが一般的に知られている。
【００８３】
図１０（ｂ）は、ＩＤＴ電極５の電気的なインピーダンスＺｅを模式的に示すグラフである。
【００８４】
図１０（ｂ）において横軸は周波数ｆを示し、縦軸はインピーダンスの絶対値｜Ｚｅ｜を示している。一般に知られているように、｜Ｚｅ｜は、共振周波数ｆ３において極小値をとり、反共振周波数ｆ４において極大値をとる。また付加膜９の正規化厚みｔを変えるとストップバンドの下端ｆ１と共振周波数ｆ３とが一致した状態でストップバンドの上端ｆ４と反共振周波数ｆ４とが変化する。このときの変化の割合は、ストップバンドの上端ｆ２の方が反共振周波数ｆ４よりも大きい。
【００８５】
ここで、仮に、ストップバンドの上端ｆ２が、線Ｌ１１で示す、反共振周波数ｆ４よりも低い周波数であると仮定すると、領域Ｓｐ１において仮想線（２点鎖線）で示すように、共振周波数ｆ３と反共振周波数ｆ４との間の周波数帯（幅Δｆ）においてスプリアスが
発生する。その結果、所望のフィルタ特性等が得られないおそれがある。
【００８６】
一方、ストップバンドの上端ｆ２が、線Ｌ１２で示す、反共振周波数ｆ４よりも高い周波数であると仮定すると、領域Ｓｐ２において仮想線（２点鎖線）で示すように、スプリアスは、反共振周波数ｆ４よりも高い周波数において発生する。この場合、スプリアスがフィルタ特性等に及ぼす影響は抑制される。
【００８７】
従って、ストップバンドの上端ｆ２は反共振周波数ｆ４よりも高い周波数であることが好ましい。ここでストップバンドの上端ｆ２は反射係数に依存するから、ストップバンドの上端ｆ２が反共振周波数ｆ４よりも高い周波数となるようにＩＤＴ電極５の反射係数を調整すればよい。そして、ＩＤＴ電極５の反射係数は図７や図９において示したように付加膜９の正規化厚みｔが大きくなるほど直線的に増加するから、付加膜９の正規化厚みｔを調整することによってストップバンドの上端ｆ２を反共振周波数ｆ４よりも高い周波数とすることができる。すなわち、付加膜９の正規化厚みｔをストップバンドの上端ｆ２が反共振周波数ｆ４よりも高くなる厚みとすることによって、共振周波数ｆ３と反共振周波数ｆ４との間の周波数帯（幅Δｆ）においてスプリアスの発生が抑制される。
【００８８】
ここで、図９に示したように、反射係数Γ１は、保護層１１の正規化厚みＴの影響を受ける。また、幅Δｆは、保護層１１の正規化厚みＴの影響を受ける。そこで、付加膜９の正規化厚みｔは、保護層１１の正規化厚みＴに応じて決定されることが好ましい。
【００８９】
そこで、ストップバンドの上端ｆ２が反共振周波数ｆ４と同等となる正規化厚みｔを保護層１１の正規化厚みＴを変化させて算出し、その計算結果に基づいて、正規化厚みｔの下限値を正規化厚みＴによって規定した。
【００９０】
図１１〜図１３は、ストップバンドの上端ｆ２が反共振周波数ｆ４よりも高くなる正規化厚みｔを説明するグラフであり、それぞれ、付加膜９の材料をＴａ２Ｏ５、ＴａＳｉ２、Ｗ５Ｓｉ２とした場合に対応している。
【００９１】
図１１〜図１３において、横軸は保護層１１の正規化厚みＴを示し、縦軸は付加膜９の正規化厚みｔを示している。各図において示した実線ＬＮ１〜ＬＮ３は、ストップバンドの上端ｆ２が反共振周波数ｆ４と同等となる正規化厚みｔの計算結果を示したものである。なお、計算において、ＩＤＴ電極５の正規化厚みｅは、０．０８λとした。
【００９２】
各図において実線ＬＮ１〜ＬＮ３によって示されるように、付加膜９の正規化厚みｔは、２次曲線により好適に近似曲線を導き出すことが可能であった。
【００９３】
具体的には、以下のとおりである。なお、下記式において、ｔおよびＴはＳＡＷの波長λによって除されて正規化されているものとする。
【００９４】
Ｔａ２Ｏ５（図１１）：
下限値 （実線ＬＮ１）：ｔ＝0.5706Ｔ２−0.3867Ｔ＋0.0913
ＴａＳｉ２（図１２）：
下限値 （実線ＬＮ２）：ｔ＝0.3995Ｔ２−0.2675Ｔ＋0.0657
Ｗ５Ｓｉ２（図１３）：
下限値 （実線ＬＮ３）：ｔ＝0.2978Ｔ２−0.1966Ｔ＋0.0433
なお、いずれの下限値の式においても、正規化厚みｔの極小値は、特許文献２において示された密着層の厚みの最大値（０．０１λ）よりも大きい。特許文献１は、密着層の厚みが波長によって正規化されていないので比較が難しい。しかし、正規化された厚みが大きくなるように、周波数を高く（例えばＵＭＴＳの最大周波数２６９０ＭＨｚ）、弾性波
の伝搬速度を遅く（例えば３０００ｍ／ｓ）しても、λ＝１．１μｍであり、特許文献１の密着層の厚さの最大値（１００Å）は０．０１λ未満である。
【００９５】
次に、付加膜９の正規化厚みｔの好ましい範囲の上限値（以下、「好ましい範囲の」を省略して単に「上限値」ということがある。）について検討する。
【００９６】
図７（ａ）および図９に示したように、付加膜９の正規化厚みｔが大きくなるほど反射係数が高くなる。従って、正規化厚みｔの上限値は、付加膜９が保護層１１から露出しない範囲ということになる。
【００９７】
正規化厚みｔの下限値と同様に、正規化厚みｔの上限値を式によって規定するならば、例えば、ＩＤＴ電極５の厚さｅを、一般的なＳＡＷ素子における厚さｅに照らして０．１λ未満と見積もり、下記の式のように規定できる。
上限値：ｔ＝Ｔ−０．１
なお、ｔおよびＴはλによって除されて正規化されている。
【００９８】
以上の検討から導かれる正規化厚みｔの好ましい範囲を、Ｔａ２Ｏ５を例にとり、図１４に示す。
【００９９】
図１４において、横軸および縦軸は、図１１と同様に、保護層１１の正規化厚みＴおよび付加膜９の正規化厚みｔを示している。線ＬＬ１は下限値を示し、線ＬＨ１は上限値を示している。これらの線の間のハッチングされた領域が付加膜９の正規化厚みｔの好ましい範囲である。なお、線ＬＨ５は、特許文献２において示された密着層の上限値（０．０１λ）を示している。
【０１００】
上述の通り、付加膜９が、Ｔａ２Ｏ５からなる場合には、付加膜９の正規化厚みｔが下記の式（１）の範囲にあることが望ましい。
【０１０１】
０．５７０６Ｔ２−０．３８６７Ｔ＋０．０９１３≦ｔ≦Ｔ−０．１…式（１）
但し、Ｔは絶縁層１１の正規化厚みであり、Ｔおよびｔは弾性波の波長によって除されて正規化されたものである。
【０１０２】
同様に、付加膜９が、ＴａＳｉ２からなる場合には、付加膜９の正規化厚みｔが下記の式（２）の範囲にあることが望ましい。
【０１０３】
０．３９９５Ｔ２−０．２６７５Ｔ＋０．０６５７≦ｔ≦Ｔ−０．１…式（２）
但し、Ｔは絶縁層１１の正規化厚みであり、Ｔおよびｔは弾性波の波長によって除されて正規化されたものである。
【０１０４】
また、付加膜９が、Ｗ５Ｓｉ２からなる場合には、付加膜９の正規化厚みｔが下記の式（３）の範囲にあることが望ましい。
【０１０５】
０．２９７８Ｔ２−０．１９６６Ｔ＋０．０４３３≦ｔ≦Ｔ−０．１…式（３）
但し、Ｔは絶縁層１１の正規化厚みであり、Ｔおよびｔは弾性波の波長によって除されて正規化されたものである。
【０１０６】
（ＳＡＷ装置の構成）
図１５は、本実施形態に係るＳＡＷ装置５１を示す断面図である。
【０１０７】
ＳＡＷ装置５１は、例えば、フィルタもしくはデュプレクサを構成している。ＳＡＷ装
置５１は、ＳＡＷ素子３１と、ＳＡＷ素子３１が実装される回路基板５３とを有している。
【０１０８】
ＳＡＷ素子３１は、例えば、いわゆるウェハレベルパッケージのＳＡＷ素子として構成されている。ＳＡＷ素子３１は、上述したＳＡＷ素子１と、基板３のＳＡＷ素子１側を覆うカバー３３と、カバー３３を貫通する端子３５と、基板３のＳＡＷ素子１とは反対側を覆う裏面部３７とを有している。
【０１０９】
カバー３３は、樹脂等によって構成されており、ＳＡＷの伝搬を容易化するための振動空間３３ａをＩＤＴ電極５および反射器７の上方（ｚ方向の正側）に構成している。基板３の上面３ａ上には、ＩＤＴ電極５と接続された配線３８と、配線３８に接続されたパッド３９とが形成されている。端子３５は、パッド３９上において形成され、ＩＤＴ電極５と電気的に接続されている。裏面部３７は、例えば、特に図示しないが、温度変化等によって基板３表面にチャージされた電荷を放電するための裏面電極と当該裏面電極を覆う絶縁層とを有している。
【０１１０】
回路基板５３は、例えば、いわゆるリジッド式のプリント配線基板によって構成されている。回路基板５３の実装面５３ａには、実装用パッド５５が形成されている。
【０１１１】
ＳＡＷ素子３１は、カバー３３側を実装面５３ａに対向させて配置される。そして、端子３５と実装用パッド５５は、半田５７によって接着される。その後、ＳＡＷ素子３１は封止樹脂５９によって封止される。
【０１１２】
なお、以上の実施形態において、基板３は本発明の圧電基板の一例であり、ＩＤＴ電極５は本発明の電極の一例であり、保護層１１は本発明の絶縁層の一例である。
【０１１３】
本発明は、以上の実施形態に限定されず、種々の態様で実施されてよい。
【０１１４】
弾性波素子は、（狭義の）ＳＡＷ素子に限定されない。例えば、保護層（１１）の厚さが比較的大きい（例えば０．５λ〜２λ）、いわゆる弾性境界波素子（ただし、広義のＳＡＷ素子に含まれる。）であってもよい。なお、弾性境界波素子においては、振動空間（３３ａ）の形成は不要であり、ひいては、カバー３３等も不要である。
【０１１５】
また、弾性波素子は、ウェハレベルパッケージのものに限定されない。例えば、ＳＡＷ素子は、カバー３３および端子３５等を有さず、基板３の上面３ａ上のパッド３９と、回路基板５３の実装用パッド５５とが半田５７によって直接接着されてもよい。そして、ＳＡＷ素子１（保護層１１）と回路基板５３の実装面５３ａとの隙間によって振動空間が形成されてよい。
【０１１６】
付加膜は、電極の全面に亘って設けられることが好ましい。ただし、付加膜は、電極指のみに設けられるなど、電極の一部にのみ設けられてもよい。また、付加膜は、電極と同じ幅でもよいし、電極より狭いもしくは広くてもよい。付加膜の材料は、導電材料であってもよいし、絶縁材料であってもよい。具体的には、タングステン、イリジウム、タンタル、銅などの導電材料、ＢａｘＳｒ１−ｘＯ３、ＰｂｘＺｎ１−ｘＯ３、ＺｎＯ３などの絶縁材料を付加膜の材料として挙げることができる。
【０１１７】
付加膜を絶縁材料により形成することによって、付加膜を金属材料によって形成したものに比べ、電極の腐食を抑制し弾性波素子の電気特性を安定化させることができる。なぜならば、ＳｉＯ２からなる絶縁層にはピンホールが形成されることがあり、このピンホールが形成されると、これを介して電極部分まで水分が浸入することとなるが、電極上に電
極材料と異なる材料からなる金属膜が配置されていると、浸入した水分によって、異種金属間の電池効果よる腐食が発生するからである。よって、付加膜をＴａ２Ｏ５などの絶縁材料によって形成すれば、電極と付加膜との間において電池効果は殆ど起きないため、電極の腐食が抑制された信頼性の高い弾性波素子とすることができる。
【０１１８】
保護層の上面は、電極指の位置において凸となるように、凹凸を有していてもよい。この場合、反射係数を更に高くすることができる。当該凹凸は、図２（ｅ）を参照して説明したように、保護層の成膜時に電極指の厚みに起因して形成されるものであってもよいし、保護層の表面を電極指の間の領域においてエッチングして形成されるものであってもよい。
【０１１９】
また、基板３は、１２８°±１０°Ｙ−ＸカットのＬｉＮｂＯ３基板の他にも、例えば、３８．７°±Ｙ−ＸカットのＬｉＴaＯ３などを用いることができる。
【符号の説明】
【０１２０】
１…ＳＡＷ素子（弾性波素子）、３…基板（圧電基板）、３ａ…上面、５…ＩＤＴ電極（電極）、９…付加膜、１１…保護層（絶縁層）、１８…スペーサー。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電基板と、
該圧電基板の上面に配置されたＩＤＴ電極と、
該ＩＤＴ電極の上面に配置された絶縁材料からなるスペーサーと、
該スペーサーの上面に配置された付加膜と、
該付加膜が配置された前記ＩＤＴ電極を前記圧電基板のうち前記ＩＤＴ電極から露出する部分とともに覆い、前記圧電基板の上面からの厚みが前記圧電基板の上面から前記付加膜の上面までの厚み以上であるＳｉＯ２からなる絶縁層と
を有し、
前記付加膜は、前記ＩＤＴ電極の材料，前記スペーサーの材料およびＳｉＯ２よりも音響インピーダンスが大きく、前記スペーサーよりも密度が大きく、かつ前記ＩＤＴ電極の材料およびＳｉＯ２よりも弾性波の伝搬速度が遅い材料からなる
弾性波素子。
【請求項２】
前記ＩＤＴ電極が、ＡｌまたはＡｌを主成分とする合金からなる
請求項１に記載の弾性波素子。
【請求項３】
前記スペーサーは、ＳｉＯ２からなる
請求項１または２に記載の弾性波素子。
【請求項４】
前記圧電基板が、１２８°±１０°Ｙ−ＸカットのＬｉＮｂＯ３基板である
請求項１乃至３のいずれかに記載の弾性波素子。
【請求項５】
前記付加膜が、絶縁材料からなる
請求項１乃至４のいずれかに記載の弾性波素子。
【請求項６】
前記付加膜が、Ｔａ２Ｏ５、ＴａＳｉ２またはＷ５Ｓｉ２からなる
請求項１乃至５のいずれかに記載の弾性波素子。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載の弾性波素子と、
該弾性波素子が実装された回路基板と、
を備える弾性波装置。
【請求項１】
圧電基板と、
該圧電基板の上面に配置されたＩＤＴ電極と、
該ＩＤＴ電極の上面に配置された絶縁材料からなるスペーサーと、
該スペーサーの上面に配置された付加膜と、
該付加膜が配置された前記ＩＤＴ電極を前記圧電基板のうち前記ＩＤＴ電極から露出する部分とともに覆い、前記圧電基板の上面からの厚みが前記圧電基板の上面から前記付加膜の上面までの厚み以上であるＳｉＯ２からなる絶縁層と
を有し、
前記付加膜は、前記ＩＤＴ電極の材料，前記スペーサーの材料およびＳｉＯ２よりも音響インピーダンスが大きく、前記スペーサーよりも密度が大きく、かつ前記ＩＤＴ電極の材料およびＳｉＯ２よりも弾性波の伝搬速度が遅い材料からなる
弾性波素子。
【請求項２】
前記ＩＤＴ電極が、ＡｌまたはＡｌを主成分とする合金からなる
請求項１に記載の弾性波素子。
【請求項３】
前記スペーサーは、ＳｉＯ２からなる
請求項１または２に記載の弾性波素子。
【請求項４】
前記圧電基板が、１２８°±１０°Ｙ−ＸカットのＬｉＮｂＯ３基板である
請求項１乃至３のいずれかに記載の弾性波素子。
【請求項５】
前記付加膜が、絶縁材料からなる
請求項１乃至４のいずれかに記載の弾性波素子。
【請求項６】
前記付加膜が、Ｔａ２Ｏ５、ＴａＳｉ２またはＷ５Ｓｉ２からなる
請求項１乃至５のいずれかに記載の弾性波素子。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載の弾性波素子と、
該弾性波素子が実装された回路基板と、
を備える弾性波装置。
【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】
【公開番号】特開２０１２−２０９８４１（Ｐ２０１２−２０９８４１Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７５１９１（Ｐ２０１１−７５１９１）
【出願日】平成２３年３月３０日（２０１１．３．３０）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月３０日（２０１１．３．３０）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
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