技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于諧振器或帶通濾波器等的彈性波裝置及其制造方法，更具體而言，涉及具有在支撐基板與壓電體層之間層疊有其他材料的構(gòu)造的彈性波裝置及其制造方法。

背景技術(shù)：

以往以來(lái)，作為諧振器或帶通濾波器，廣泛應(yīng)用了彈性波裝置，近年，謀求了高頻化。在下述的專(zhuān)利文獻(xiàn)1，公開(kāi)了在電介質(zhì)基板上將硬質(zhì)電介質(zhì)層、壓電膜以及IDT電極按照該順序進(jìn)行層疊而成的彈性表面波裝置。在該彈性表面波裝置中，通過(guò)將硬質(zhì)電介質(zhì)層配置于電介質(zhì)基板與壓電膜之間，謀求了彈性表面波的高聲速化。由此，彈性表面波裝置的高頻化成為可能。

此外，在專(zhuān)利文獻(xiàn)1中，還公開(kāi)了在上述硬質(zhì)電介質(zhì)層與壓電膜之間設(shè)置了等電位層的構(gòu)造。等電位層由金屬或半導(dǎo)體構(gòu)成。等電位層是為了對(duì)壓電膜與硬質(zhì)電介質(zhì)層的界面上的電位進(jìn)行等電位化而設(shè)置的。

先行技術(shù)文獻(xiàn)

專(zhuān)利文獻(xiàn)

專(zhuān)利文獻(xiàn)1：日本特開(kāi)2004-282232

發(fā)明的概要

發(fā)明要解決的課題

在專(zhuān)利文獻(xiàn)1記載的彈性表面波裝置中，通過(guò)硬質(zhì)電介質(zhì)層的形成來(lái)謀求了高聲速化。然而，由于傳播損耗不少而存在，不能將彈性表面波有效地封入壓電薄膜中，因此存在彈性表面波裝置的能量泄漏至電介質(zhì)基板、故而不能提高Q值的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于，提供Q值高的彈性波裝置及其制造方法。

用于解決課題的手段

本發(fā)明所涉及的具有壓電膜的彈性波裝置具備：高聲速支撐基板，其傳播的體波(bulk wave)聲速比在壓電膜進(jìn)行傳播的彈性波聲速高；低聲速膜，其層疊于高聲速支撐基板上，且傳播的體波聲速比在壓電膜進(jìn)行傳播的體波聲速低；壓電膜，其層疊于低聲速膜上；以及IDT電極，其形成于壓電膜的一面。

本發(fā)明所涉及的具有壓電膜的彈性波裝置，其中，在壓電膜進(jìn)行傳播的彈性波的能量的一部分分布在低聲速膜以及高聲速支撐基板中。

本發(fā)明所涉及的具有壓電膜的彈性波裝置具備：支撐基板；高聲速膜，其形成于所述支撐基板上，且傳播的體波聲速比在所述壓電膜進(jìn)行傳播的彈性波聲速高；低聲速膜，其層疊于所述高聲速膜上，且傳播的體波聲速比在所述壓電膜進(jìn)行傳播的體波聲速低；所述壓電膜，其層疊于所述低聲速膜上；以及IDT電極，其形成于所述壓電膜的一面。

本發(fā)明所涉及的具有壓電膜的彈性波裝置，其中，在壓電膜進(jìn)行傳播的彈性波的能量的一部分分布在低聲速膜以及高聲速膜中。

在本發(fā)明所涉及的彈性波裝置的某特定的局面中，上述低聲速膜由氧化硅、或者以氧化硅為主成分的膜構(gòu)成。在此情況下，能減小頻率溫度系數(shù)TCF的絕對(duì)值。另外，能增大機(jī)電耦合系數(shù)，能擴(kuò)大相對(duì)帶寬。即，能同時(shí)實(shí)現(xiàn)溫度特性的改善、以及相對(duì)帶寬的擴(kuò)大。

在本發(fā)明所涉及的彈性波裝置的另一特定的局面中，在將以IDT電極的電極周期所確定的彈性波的波長(zhǎng)設(shè)為λ時(shí)，所述壓電膜的膜厚被設(shè)為1.5λ以下。在此情況下，通過(guò)將壓電膜的膜厚選擇為1.5λ以下的范圍內(nèi)，能容易地調(diào)整機(jī)電耦合系數(shù)。

在本發(fā)明所涉及的彈性波裝置的另一特定的局面中，在將以IDT電極的電極周期所確定的彈性波的波長(zhǎng)設(shè)為λ時(shí)，所述壓電膜的膜厚被設(shè)為0.05λ～0.5λ的范圍，由此，能以寬的范圍來(lái)容易地調(diào)整機(jī)電耦合系數(shù)。

在本發(fā)明所涉及的彈性波裝置的另一特定的局面中，在將以IDT電極的電極周期所確定的彈性波的波長(zhǎng)設(shè)為λ時(shí)，所述低聲速膜的膜厚為2λ以下。在此情況下，通過(guò)將低聲速膜的膜厚選擇為2λ以下的范圍內(nèi)，能容易地調(diào)整機(jī)電耦合系數(shù)。另外，將降低因低聲速膜的膜應(yīng)力所造成的彈性波裝置的翹曲。因此，能提供不僅能提高設(shè)計(jì)的自由度而且易于處理的高質(zhì)量的彈性波裝置。

在本發(fā)明所涉及的彈性波裝置的又一特定的局面中，所述壓電膜由歐拉角(0±5°，θ，Ψ)的單晶鉭酸鋰構(gòu)成，歐拉角(0±5°，θ，Ψ)位于圖17所示的多個(gè)區(qū)域R1當(dāng)中的任一區(qū)域的范圍內(nèi)。在此情況下，能將彈性波當(dāng)中的SH成分的機(jī)電耦合系數(shù)設(shè)為2％以上。因此，能充分提高機(jī)電耦合系數(shù)。

在本發(fā)明所涉及的彈性波裝置的又一特定的局面中，所述壓電膜由歐拉角(0±5°，θ，Ψ)的單晶鉭酸鋰構(gòu)成，歐拉角(0±5°，θ，Ψ)位于圖18所示的多個(gè)區(qū)域R2當(dāng)中的任一區(qū)域的范圍內(nèi)。在此情況下，能提高進(jìn)行使用的SH成分的機(jī)電耦合系數(shù)，有效地抑制成為寄生的SV波。

在本發(fā)明所涉及的彈性波裝置的又一特定的局面中，所述支撐基板的線(xiàn)膨脹系數(shù)小于所述壓電膜的線(xiàn)膨脹系數(shù)。在此情況下，能更進(jìn)一步改善溫度特性。

在本發(fā)明所涉及的彈性波裝置的又一特定的局面中，所述低聲速膜的固有聲阻抗小于所述壓電膜的固有聲阻抗。在此情況下，能進(jìn)一步擴(kuò)大相對(duì)帶寬。

在本發(fā)明所涉及的彈性波裝置的另一特定的局面中，在所述壓電膜以及所述IDT電極之上形成有電介質(zhì)膜，彈性表面波在所述壓電膜進(jìn)行傳播。

在本發(fā)明所涉及的彈性波裝置的又一特定的局面中，在所述壓電膜以及所述IDT電極之上形成有電介質(zhì)膜，彈性邊界波在所述壓電膜與所述電介質(zhì)膜的邊界傳播。

在本發(fā)明所涉及的彈性波裝置的另一特定的局面中，在所述壓電膜以及所述低聲速膜以及所述高聲速膜以及所述支撐基板的至少1個(gè)邊界，形成有粘合層、基底膜、低聲速層以及高聲速層當(dāng)中的至少1層。

本發(fā)明所涉及的彈性波裝置的制造方法具備：準(zhǔn)備支撐基板的工序；在所述支撐基板上形成進(jìn)行傳播的體波聲速比在壓電體傳播的彈性波聲速高的高聲速膜的工序；在所述高聲速膜上形成進(jìn)行傳播的體波聲速比在壓電體傳播的體波聲速低的低聲速膜的工序；在所述低聲速膜上形成壓電體層的工序；以及在所述壓電體層的一面形成IDT電極的工序。

在本發(fā)明所涉及的彈性波裝置的制造方法的某特定的局面中，在支撐基板上形成高聲速膜、低聲速膜以及壓電體層的工序具備下述的(a)～(e)的工序。

(a)從厚度比所述壓電體層更厚的壓電基板的一面進(jìn)行離子注入的工序。

(b)在進(jìn)行了所述離子注入的壓電基板的所述一面形成低聲速膜的工序。

(c)在所述低聲速膜的與所述壓電基板為相反側(cè)的面形成高聲速膜的工序。

(d)在所述高聲速膜的與層疊所述低聲速膜的一側(cè)的面為相反側(cè)的面接合支撐基板的工序。

(e)一邊加熱所述壓電基板，一邊在所述壓電基板的注入離子濃度最高的高濃度離子注入部分將壓電膜與剩余的壓電基板部分進(jìn)行分離，使壓電膜殘存于所述低聲速膜側(cè)的工序。

在本發(fā)明所涉及的彈性波裝置的制造方法的又一特定的局面中，還具備：在分離出所述剩余的壓電基板部分后，對(duì)層疊于所述低聲速膜上的所述壓電膜進(jìn)行加熱，使壓電性恢復(fù)的工序。在此情況下，由于能通過(guò)加熱來(lái)使壓電膜的壓電性恢復(fù)，因此能提供良好特性的彈性波裝置。

在本發(fā)明所涉及的彈性波裝置的制造方法的又一特定的局面中，還具備：在接合所述支撐基板之前，對(duì)所述高聲速膜的與所述低聲速膜為相反側(cè)的面進(jìn)行鏡面加工的工序。在此情況下，能強(qiáng)化高聲速膜與支撐基板的接合。

發(fā)明效果

在本發(fā)明所涉及的彈性波裝置中，由于在支撐基板與壓電膜之間配置了高聲速膜以及低聲速膜，因此能提高Q值。因此，能提供具有高的Q值的彈性波裝置。

另外，根據(jù)本發(fā)明所涉及的制造方法，能提供Q值高的本發(fā)明的彈性波裝置。

附圖說(shuō)明

圖1(a)是本發(fā)明的第1實(shí)施方式所涉及的彈性表面波裝置的示意的正面截面圖，圖1(b)是表示其電極構(gòu)造的示意的俯視圖。

圖2是表示第1實(shí)施方式、第1比較例以及第2比較例的彈性表面波裝置的阻抗特性的圖。

圖3是表示第1實(shí)施方式、第1比較例以及第2比較例的彈性表面波裝置的史密斯阻抗圓圖的圖。

圖4(a)以及圖4(b)是表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式的彈性表面波裝置中的、A1N的膜厚和能量的集中的狀況所涉及的、IDT電極部分的仿真結(jié)果的圖。

圖5是表示通過(guò)FEM來(lái)對(duì)第1實(shí)施方式的彈性表面波裝置以及第1以及第2比較例的彈性表面波裝置的阻抗特性進(jìn)行仿真的結(jié)果的圖。

圖6是表示通過(guò)FEM來(lái)對(duì)第1實(shí)施方式以及第1、第2比較例的彈性表面波裝置中的Q值與頻率的關(guān)系進(jìn)行仿真的結(jié)果的圖。

圖7是表示本發(fā)明的彈性表面波裝置中的由LiTaO₃構(gòu)成的壓電膜的膜厚、聲速、以及由SiO₂構(gòu)成的低聲速膜的歸一化膜厚的關(guān)系的圖。

圖8是表示本發(fā)明的彈性表面波裝置中的由LiTaO₃構(gòu)成的壓電膜的膜厚、由SiO₂構(gòu)成的低聲速膜的歸一化膜厚、以及機(jī)電耦合系數(shù)的關(guān)系的圖。

圖9是表示本發(fā)明的彈性表面波裝置中的由LiTaO₃構(gòu)成的壓電膜的膜厚、由SiO₂構(gòu)成的低聲速膜的歸一化膜厚、以及TCV的關(guān)系的圖。

圖10是表示本發(fā)明的彈性表面波裝置中的由LiTaO₃構(gòu)成的壓電膜的膜厚、由SiO₂構(gòu)成的低聲速膜的歸一化膜厚、以及相對(duì)帶寬的關(guān)系的圖。

圖11是表示第3比較例～第5比較例的彈性表面波裝置中的相對(duì)帶寬BW與TCF的關(guān)系的圖。

圖12是表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式的彈性表面波裝置中的相對(duì)帶寬和頻率溫度系數(shù)TCV、以及由SiO₂構(gòu)成的低聲速膜的歸一化膜厚的關(guān)系的圖。

圖13是表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式的彈性表面波裝置中的由LiTaO₃構(gòu)成的壓電膜的厚度、諧振點(diǎn)上的聲速以及反諧振點(diǎn)上的聲速的關(guān)系的圖。

圖14是表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式的彈性表面波裝置中的由LiTaO₃構(gòu)成的壓電膜的厚度、與相對(duì)帶寬的關(guān)系的圖。

圖15是表示本發(fā)明的第3實(shí)施方式的彈性表面波裝置中的SiO₂膜的歸一化膜厚、與高聲速膜的材質(zhì)的關(guān)系的圖。

圖16是表示本發(fā)明的第3實(shí)施方式的彈性表面波裝置中的SiO₂膜的歸一化膜厚、機(jī)電耦合系數(shù)、以及高聲速膜的材質(zhì)的關(guān)系的圖。

圖17是表示在本發(fā)明的第4實(shí)施方式的彈性表面波裝置中的歐拉角(0±5°，θ，Ψ)的LiTaO₃膜中，以U2(SH)模式為主成分的彈性表面波模式的機(jī)電耦合系數(shù)為2％以上的多個(gè)區(qū)域R1的圖。

圖18是表示在本發(fā)明的第5實(shí)施方式的彈性表面波裝置中的歐拉角(0±5°，θ，Ψ)的LiTaO₃膜中，以U2模式為主成分的彈性表面波模式的機(jī)電耦合系數(shù)為2％以上、且以成為寄生的U3(SV)模式為主成分的彈性表面波模式的機(jī)電耦合系數(shù)成為1％以下的多個(gè)區(qū)域R2的圖。

圖19(a)～圖19(c)是表示本發(fā)明的第6實(shí)施方式的彈性表面波裝置中的、低聲速膜的固有聲阻抗與相對(duì)帶寬的關(guān)系的圖。

圖20(a)～圖20(c)是表示本發(fā)明的第6實(shí)施方式的彈性表面波裝置中的、低聲速膜的固有聲阻抗與彈性表面波的聲速的關(guān)系的圖。

圖21(a)～圖21(e)是用于說(shuō)明本發(fā)明的第1實(shí)施方式的彈性表面波裝置的制造方法的各正面截面圖。

圖22(a)～圖22(c)是用于說(shuō)明本發(fā)明的第1實(shí)施方式的彈性表面波裝置的制造方法的各正面截面圖。

圖23是本發(fā)明的第7實(shí)施方式所涉及的彈性表面波裝置的示意的正面截面圖。

圖24是本發(fā)明的第8實(shí)施方式所涉及的彈性表面波裝置的示意的正面截面圖。

圖25是本發(fā)明的第9實(shí)施方式所涉及的彈性表面波裝置的示意的正面截面圖。

圖26是表示在使本發(fā)明的第10實(shí)施方式的彈性表面波裝置中的壓電薄膜的厚度發(fā)生變化了的情況下的SiO₂膜的膜厚與Q_max值的關(guān)系的圖。

圖27是作為本發(fā)明的第11實(shí)施方式的彈性表面波裝置的示意的正面截面圖。

圖28是本發(fā)明的第12實(shí)施方式所涉及的彈性邊界波裝置的示意的正面截面圖。

圖29是本發(fā)明的第13實(shí)施方式所涉及的彈性邊界波裝置的示意的正面截面圖。

具體實(shí)施方式

以下，通過(guò)參照附圖來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的具體實(shí)施方式，從而使本發(fā)明明確。

圖1(a)是作為本發(fā)明的第1實(shí)施方式的彈性表面波裝置的示意的正面截面圖。

彈性表面波裝置1具有支撐基板2。在支撐基板2上，層疊有聲速相對(duì)高的高聲速膜3。在高聲速膜3上，層疊有聲速相對(duì)低的低聲速膜4。另外，在低聲速膜4上層疊有壓電膜5。在該壓電膜5的上表面層疊有IDT電極6。此外，也可以在壓電膜5的下表面層疊IDT電極6。

上述支撐基板2只要能支撐具有高聲速膜3、低聲速膜4、壓電膜5以及IDT電極6的層疊構(gòu)造，就能通過(guò)適當(dāng)?shù)牟牧蟻?lái)構(gòu)成。作為這樣的材料，能使用藍(lán)寶石、鉭酸鋰、鈮酸鋰、水晶等的壓電體、礬土、鎂砂、氮化硅、氮化鋁、碳化硅、氧化鋯、堇青石、莫來(lái)石、滑石、鎂橄欖石等的各種陶瓷、玻璃等的電介質(zhì)或硅、氮化鎵等的半導(dǎo)體以及樹(shù)脂基板等。在本實(shí)施方式中，支撐基板2由玻璃構(gòu)成。

上述高聲速膜3發(fā)揮將彈性表面波封入層疊有壓電膜5以及低聲速膜4的部分以使不泄漏至比高聲速膜3更靠下的構(gòu)造的功能。在本實(shí)施方式中，高聲速膜3由氮化鋁構(gòu)成。然而，只要能封住上述彈性波即可，能使用氮化鋁、氧化鋁、碳化硅、氮化硅、氮氧化硅、DLC膜或金剛石、以所述材料為主成分的媒質(zhì)、以所述材料的混合物為主成分的媒質(zhì)等的各種高聲速材料。要將彈性表面波封入層疊有壓電膜5以及低聲速膜4的部分，期望高聲速膜3的膜厚越厚越好，期望為彈性表面波波長(zhǎng)λ的0.5倍以上，進(jìn)一步為1.5倍以上。

此外，在本說(shuō)明書(shū)中，高聲速膜是指，較之于在壓電膜5傳播的表面波或邊界波的彈性波，該高聲速膜中的體波的聲速為高速的膜。另外，低聲速膜是指，較之于在壓電膜5傳播的體波，該低聲速膜中的體波的聲速為低速的膜。另外，盡管從某構(gòu)造上的IDT電極激發(fā)聲速各自不同的模式的彈性波，但在壓電膜5傳播的彈性波表示用于得到濾波器或諧振器的特性而利用的特定的模式的彈性波。決定上述體波聲速的體波模式是根據(jù)在壓電膜5傳播的彈性波的使用模式而定義的。在高聲速膜3以及低聲速膜4關(guān)于體波的傳播方向呈各向同性的情況下，如下述的表1所示。即，相對(duì)于下述的表1的左軸的彈性波的主模式，通過(guò)下述的表1的右軸的體波的模式來(lái)決定上述高聲速以及低聲速。P波是縱波，S波是橫波。

此外，在下述的表1中，U1表示以P波為主成分的彈性波，U2表示以SH波為主成分的彈性波，U3表示以SV波為主成分的彈性波。

[表1]

壓電膜的彈性波模式與電介質(zhì)膜的體波模式的對(duì)應(yīng)(電介質(zhì)膜為各向同性材質(zhì)的情況)

上述低聲速膜4以及高聲速膜3在體波的傳播性中呈各向異性的情況下，如下述的表2所示，來(lái)決定用于確定高聲速以及低聲速的體波的模式。此外，在體波的模式當(dāng)中，將SH波和比SV波更慢的波稱(chēng)為慢的橫波，將比SV波更快的波稱(chēng)為快的橫波。哪一個(gè)將成為慢的橫波則根據(jù)材料的各向異性而不同。在旋轉(zhuǎn)Y切割附近的LiTaO₃或LiNbO₃中，體波當(dāng)中SV波成為慢的橫波，SH波成為快的橫波。

[表2]

壓電膜的彈性波模式與電介質(zhì)膜的體波模式的對(duì)應(yīng)(電介質(zhì)膜為各向異性材質(zhì)的情況)

在本實(shí)施方式中，上述低聲速膜4由氧化硅構(gòu)成，其膜厚在將以IDT電極的電極周期所確定的彈性波的波長(zhǎng)設(shè)為λ時(shí)，為0.35λ。

作為構(gòu)成上述低聲速膜4的材料，能使用具有體波聲速比在壓電膜5傳播的體波更低聲速的適當(dāng)?shù)牟牧?。作為這樣的材料，能使用氧化硅、玻璃、氮氧化硅、氧化鉭、或者在氧化硅添加了氟或碳或硼而成的化合物等、以所述材料為主成分的媒質(zhì)。

上述低聲速膜以及高聲速膜由能實(shí)現(xiàn)通過(guò)上述所決定的高聲速以及低聲速的適當(dāng)?shù)碾娊橘|(zhì)材料構(gòu)成。

壓電膜5在本實(shí)施方式中由38.5°Y切割的LiTaO₃即歐拉角(0°，128.5°，0°)的LiTaO₃構(gòu)成，膜厚在將以IDT電極6的電極周期所確定的彈性表面波的波長(zhǎng)設(shè)為λ時(shí)為0.25λ。而壓電膜5既可以通過(guò)其他的切割角的LiTaO₃來(lái)形成，或者也可以通過(guò)LiTaO₃以外的壓電單結(jié)晶來(lái)形成。

IDT電極6在本實(shí)施方式中由Al構(gòu)成。而IDT電極6能通過(guò)Al、Cu、Pt、Au、Ag、Ti、Ni、Cr、Mo、W或以這些金屬的任一種為主體的合金等的適當(dāng)?shù)慕饘俨牧蟻?lái)形成。另外，IDT電極6可以具有將這些金屬或者合金所組成的多個(gè)金屬膜進(jìn)行了層疊的構(gòu)造。

盡管在圖1(a)中略圖表示，但在壓電膜5上形成有圖1(b)所示的電極構(gòu)造。即，形成有IDT電極6、以及配置于IDT電極6的彈性表面波電極方向兩側(cè)的反射器7、8。如此構(gòu)成了單端口型彈性表面波諧振器。但本發(fā)明中的包含IDT電極的電極構(gòu)造不特別限定，能變形為構(gòu)成適當(dāng)?shù)闹C振器或組合了諧振器的梯形濾波器、縱耦合濾波器、萊迪思型濾波器、橫向?yàn)V波器。

本實(shí)施方式的彈性表面波裝置1的特征在于，層疊有上述高聲速膜3、低聲速膜4以及壓電膜5。由此能謀求Q值的增大。該理由如下。

現(xiàn)有技術(shù)中，公知通過(guò)在壓電基板的下表面配置高聲速膜，使彈性表面波的一部分能量分布在高聲速膜中的同時(shí)進(jìn)行傳播，因此能謀求彈性表面波的高聲速化。

與此相對(duì)，在本發(fā)明中，由于在上述高聲速膜3與壓電膜5之間配置了上述低聲速膜4，因此彈性波的聲速下降。彈性波本質(zhì)上使其能量集中于低聲速的媒質(zhì)。因此，能提高將彈性波能量封閉至壓電膜5內(nèi)以及激發(fā)了彈性波的IDT內(nèi)的效果。故而，較之于未設(shè)置低聲速膜4的情況，根據(jù)本實(shí)施方式，能降低損耗，提高Q值。另外，高聲速膜3發(fā)揮將彈性波封入層疊了壓電膜5以及低聲速膜4的部分以使不泄漏至比高聲速膜3更靠下的構(gòu)造這樣的功能。即，在本申請(qǐng)的構(gòu)造中，為了得到濾波器或諧振器的特性而利用的特定的模式的彈性波的能量分布于壓電膜5以及低聲速膜4的整體，還分布于高聲速膜3的低聲速膜側(cè)的一部分，不分布于支撐基板2。通過(guò)高聲速膜來(lái)封閉彈性波的機(jī)制是與在作為非泄漏的SH波的拉夫波型的表面波的情況下同樣的機(jī)制，例如，記載在文獻(xiàn)《彈性表面波設(shè)備仿真技術(shù)入門(mén)》，橋本研也，リアライズ社(Realize出版社)，P90-P91中。所述機(jī)制與利用了基于音響多層膜的布拉格反射器的封閉機(jī)制不同。

此外，在本實(shí)施方式中，低聲速膜4由氧化硅構(gòu)成，因此能改善溫度特性。LiTaO₃的彈性常數(shù)具有負(fù)的溫度特性，氧化硅具有正的溫度特性。因此，在彈性表面波裝置1中，能減小TCF的絕對(duì)值。此外，氧化硅的固有聲阻抗小于LiTaO₃的固有聲阻抗。因此，能謀求機(jī)電耦合系數(shù)的增大即相對(duì)帶寬的擴(kuò)大、以及頻率溫度特性的改善這兩者。

進(jìn)而，通過(guò)對(duì)壓電膜5的厚度以及高聲速膜3以及低聲速膜4的厚度進(jìn)行調(diào)整，如后所述，能在寬的范圍內(nèi)調(diào)整機(jī)電耦合系數(shù)。因此，能提高設(shè)計(jì)的自由度。

接下來(lái)，說(shuō)明上述實(shí)施方式的彈性表面波裝置的具體的實(shí)驗(yàn)例，以使上述實(shí)施方式的作用效果明確。

制作了上述第1實(shí)施方式的彈性表面波裝置1、以及下述的第1以及第2比較例的彈性表面波裝置。

第1實(shí)施方式：從上起依次是Al電極(厚度0.08λ)/38.5°Y切割的LiTaO₃薄膜(厚度0.25λ)/氧化硅膜(厚度0.35λ)/氮化鋁膜(1.5λ)/玻璃構(gòu)成的支撐基板。

第1比較例：從上起依次是由Al構(gòu)成的電極(厚度0.08λ)/38.5°Y切割的LiTaO₃基板。在第1比較例中，在厚度350μm的LiTaO₃基板上形成了由上述Al構(gòu)成的電極。

第2比較例：從上起依次是Al電極(厚度0.08λ)/38.5°Y切割的LiTaO₃膜的厚度0.5λ/氮化鋁膜(厚度1.5λ)/玻璃構(gòu)成的支撐基板。

此外，在第1實(shí)施方式以及第1以及第2比較例的彈性表面波裝置中，電極設(shè)為圖1(b)所示的單端口型彈性表面波諧振器構(gòu)造的電極。另外，以IDT電極的電極周期所確定的彈性表面波的波長(zhǎng)λ設(shè)為2μm。在上述38.5°Y切割LiTaO₃進(jìn)行傳播的彈性表面波的主模式是U2模式，聲速約為3950m/秒。另外，在旋轉(zhuǎn)Y切割的LiTaO₃進(jìn)行傳播的體波的聲速只要在Y切割上，就不依賴(lài)于旋轉(zhuǎn)的角度而保持恒定，SV體波(慢的橫波)為3367m/秒，SH體波(快的橫波)為4212m/秒。另外，第1實(shí)施方式以及第2比較例中的氮化鋁膜是各向同性膜，氮化鋁膜中的體波(S波)的聲速為6000m/秒。另外，第1實(shí)施方式中制作的作為低聲速膜4的氧化硅膜是各向同性膜，氧化硅中的體波(S波)的聲速為3750m/秒。因此，在壓電體進(jìn)行傳播的表面波的主模式是U2模式，因此滿(mǎn)足以下的條件。(1)高聲速膜的體波(S波)聲速：6000m/秒＞表面波的主要的模式(U2)的聲速：3950m/秒，且(2)在低聲速膜的體波(S波)聲速：3750m/秒＜在壓電膜進(jìn)行傳播的體波(SH)聲速：4212m/秒。

圖2示出上述第1實(shí)施方式、第1以及第2比較例的彈性表面波裝置的阻抗頻率特性，圖3示出史密斯阻抗圓圖。

另外，在下述的表3中，分別通過(guò)實(shí)測(cè)來(lái)求出了上述第1實(shí)施方式、第1以及第2比較例的彈性表面波裝置的諧振頻率下的Q值、反諧振頻率下的Q值、針對(duì)相對(duì)帶寬寬度以及諧振頻率的TCF。

結(jié)果如下述的表3所示。

[表3]

在圖2以及圖3中，實(shí)線(xiàn)表示第1實(shí)施方式的結(jié)果，虛線(xiàn)表示第2比較例的結(jié)果，單點(diǎn)劃線(xiàn)表示第1比較例的結(jié)果。

從圖2以及圖3明確可知，較之于第1比較例，根據(jù)第2比較例以及第1實(shí)施方式，峰谷比變大。此外，峰谷比表示反諧振頻率下的阻抗相對(duì)于諧振頻率下的阻抗之比，該值越高Q值越高，能構(gòu)成插入損耗越小的濾波器。特別根據(jù)第1實(shí)施方式可知，較之于第2比較例，峰谷比進(jìn)一步變大。另外，可知：較之于第2比較例，根據(jù)第1實(shí)施方式，能增大諧振頻率與反諧振頻率的頻率差，即能增大相對(duì)帶寬。

具體而言，從表3明確可知，根據(jù)第1實(shí)施方式，較之于第1比較例以及第2比較例，能提高諧振頻率下的Q值，特別能大幅度提高反諧振頻率下的Q值。即，可知：由于能構(gòu)成Q值高的單端口型彈性表面波諧振器，因此能使用上述彈性表面波裝置1來(lái)構(gòu)成插入損耗小的濾波器。另外，相對(duì)帶寬在第1比較例中為3.2％，在第2比較例中為4.1％。與此相對(duì)，在上述第1實(shí)施方式中，可知變寬至4.4％。

此外，從表3明確可知，由于形成了氧化硅膜，因此根據(jù)第1實(shí)施方式，較之于第1以及第2比較例，能大幅度地減小TCF的絕對(duì)值。

在圖5以及圖6中，單點(diǎn)劃線(xiàn)表示第1實(shí)施方式，虛線(xiàn)表示第1比較例，實(shí)線(xiàn)表示第2比較例的FEM仿真的結(jié)果。FEM仿真設(shè)想單端口諧振器，以占空比＝0.5、公差幅度為20λ、對(duì)數(shù)為100對(duì)為前提。

與前述的實(shí)驗(yàn)結(jié)果同樣地，在基于FEM的仿真結(jié)果中，從圖6明確可知，較之于第1以及第2比較例，能提高Q值。

因此，從針對(duì)上述第1實(shí)施方式以及第1以及第2比較例的實(shí)驗(yàn)結(jié)果以及上述FEM的仿真結(jié)果可以明確，通過(guò)將由氧化硅構(gòu)成的低聲速膜4配置于由氮化鋁構(gòu)成的高聲速膜3與由LiTaO₃構(gòu)成的壓電膜5之間，能確認(rèn)可提高Q值的效果。如此，可提高Q值是由于，通過(guò)高聲速膜3的形成來(lái)將彈性表面波能量有效地封入壓電膜5以及低聲速膜4以及高聲速膜3內(nèi)，而且通過(guò)低聲速膜4的形成，可提高對(duì)彈性表面波能量泄漏至IDT電極外進(jìn)行抑制的效果。

因此，如上所述，由于是將低聲速膜4配置于壓電膜5與高聲速膜3之間所得到的效果，因此針對(duì)構(gòu)成壓電膜的材料，不限于上述38.5°Y切割LiTaO₃。即使在使用了其他的切割角的LiTaO₃的情況下，也能得到同樣的效果。另外，即使在使用了LiTaO₃以外的LiNbO₃等的其他的壓電單結(jié)晶或ZnO、AlN等的壓電薄膜、PZT等的壓電陶瓷的情況下，也能得到同樣的效果。

另外，高聲速膜3起到了將彈性表面波的能量的大部分封入在層疊了壓電膜5以及低聲速膜4的部分的作用。因此，氮化鋁膜可以是C軸定向了的具有各向異性的膜，另外，不限于氮化鋁膜，還能預(yù)想即使在使用了能構(gòu)成前述的各種高聲速膜3的材料的情況下也能得到同樣的效果。

另外，低聲速膜的氧化硅只要體波的聲速比在壓電膜進(jìn)行傳播的體波的聲速低即可，不作特別限定。因此，構(gòu)成低聲速膜4的材料不限于氧化硅。由此，作為可構(gòu)成前述的低聲速膜4的材料，能使用例示的各種材料。

(第2實(shí)施方式)

作為第2實(shí)施方式，針對(duì)以下的構(gòu)成的彈性表面波裝置，以有限元法來(lái)仿真了其特性。電極構(gòu)造設(shè)為與圖1(b)同樣。

IDT電極設(shè)為厚度0.08λ的Al膜。壓電膜由38.5°Y切割的LiTaO₃構(gòu)成，其厚度設(shè)為0～3λ的范圍。低聲速膜由氧化硅構(gòu)成，其厚度設(shè)為0～2λ。高聲速膜由氧化鋁構(gòu)成，其厚度設(shè)為1.5λ。支撐基板由礬土構(gòu)成。

結(jié)果如圖7～圖10所示。

圖7是表示LiTaO₃的膜厚、使用的模式即U2模式的聲速、以及氧化硅膜的歸一化膜厚的關(guān)系的圖。另外，圖8是表示LiTaO₃的膜厚、使用的模式即U2模式的機(jī)電耦合系數(shù)k²、以及氧化硅膜的歸一化膜厚的關(guān)系的圖。

從圖7明確可知，較之于氧化硅膜的歸一化膜厚的膜厚為0.0，即未形成氧化硅膜的情況，而通過(guò)形成氧化硅膜，在由LiTaO₃構(gòu)成的壓電膜的厚度跨0.05λ～0.5λ的寬范圍，聲速的偏差少。

另外，從圖8可知，較之于未形成氧化硅膜的情況，通過(guò)形成氧化硅膜，即使在LiTaO₃膜的膜厚薄至0.35λ以下的情況下，也能夠通過(guò)控制氧化硅膜的膜厚，將機(jī)電耦合系數(shù)k²提高至0.08以上。

圖9是表示LiTaO₃膜的膜厚、頻率溫度系數(shù)TCV和氧化硅膜的歸一化膜厚的關(guān)系的圖。圖10是表示LiTaO₃膜的膜厚、相對(duì)帶寬和氧化硅膜的歸一化膜厚的關(guān)系的圖。

此外，TCF＝TCV-d。α表示傳播方向上的線(xiàn)膨脹系數(shù)，在為L(zhǎng)iTaO₃的情況下，約16ppm/℃。

從圖9明確可知，通過(guò)形成氧化硅膜，較之于未形成氧化硅膜的情況，能進(jìn)一步減小TCV的絕對(duì)值。此外，從圖10明確可知，即使在由LiTaO₃構(gòu)成的壓電膜的膜厚薄至0.35λ以下的情況下，也能夠通過(guò)調(diào)整氧化硅膜的膜厚，調(diào)整相對(duì)帶寬。

另外，若氧化硅膜的厚度變得比2λ厚，則發(fā)生如下不良狀況：產(chǎn)生應(yīng)力，在彈性表面波裝置發(fā)生翹曲，進(jìn)而難以處理等。因此，氧化硅膜的厚度設(shè)為2λ以下為好。

現(xiàn)有技術(shù)中，公知通過(guò)使用在LiTaO₃上形成IDT、進(jìn)而在IDT上形成氧化硅的層疊構(gòu)造，從而能進(jìn)一步減小彈性表面波裝置中的TCF的絕對(duì)值。然而，從圖11明確可知，在想要減小TCV的絕對(duì)值的情況下，即想要減小TCF的絕對(duì)值的情況下，未能兼顧相對(duì)帶寬的擴(kuò)大、以及TCF的絕對(duì)值的減小。與此相對(duì)，通過(guò)使用對(duì)高聲速膜與低聲速膜進(jìn)行層疊而成的本發(fā)明的構(gòu)造，能謀求TCF的絕對(duì)值的減小、相對(duì)帶寬的擴(kuò)大。參照?qǐng)D11以及圖12來(lái)說(shuō)明該情況。

圖11是表示作為現(xiàn)有的彈性表面波裝置，下述的第3～第5比較例的彈性表面波裝置中的相對(duì)帶寬與TCF的關(guān)系的圖。

第3比較例：利用由Al構(gòu)成的電極/42°Y切割的LiTaO₃的層疊構(gòu)造、SH波。

第4比較例：利用氧化硅膜/Cu構(gòu)成的電極/38.5°Y切割的LiTaO₃基板的層疊構(gòu)造、SH波。

第5比較例：利用氧化硅膜/Cu構(gòu)成的電極/128°Y切割的LiNbO₃基板的層疊構(gòu)造、SV波。

從圖11明確可知，在第3比較例～第5比較例當(dāng)中的任一例中，TCF的絕對(duì)值均隨著相對(duì)帶寬BW變大而變大。

圖12是表示在上述第2實(shí)施方式的各氧化硅膜厚的標(biāo)準(zhǔn)程度，使彈性表面波裝置的LiTaO₃的歸一化膜厚以0.1～0.5λ的范圍進(jìn)行了變化的情況下的相對(duì)帶寬BW(％)、與頻率溫度系數(shù)TCV的關(guān)系的圖。從圖12明確可知，在本實(shí)施方式中，即使在增大了相對(duì)帶寬BW的情況下，TCV的絕對(duì)值也不會(huì)變大。即，可知：通過(guò)調(diào)整氧化硅膜的膜厚，能增大相對(duì)帶寬且減小頻率溫度系數(shù)TCV的絕對(duì)值。

即，可知：通過(guò)在由LiTaO₃構(gòu)成的壓電膜，層疊低聲速膜4以及高聲速膜3，尤其形成氧化硅膜作為低聲速膜，能提高相對(duì)帶寬寬、且溫度特性良好的彈性波裝置。

上述支撐基板2的線(xiàn)膨脹系數(shù)優(yōu)選小于壓電膜5的線(xiàn)膨脹系數(shù)。由此，在壓電膜5的發(fā)熱所帶來(lái)的膨脹被支撐基板2限制。因此，能進(jìn)一步改善彈性波裝置的頻率溫度特性。

圖13以及圖14是表示在第2實(shí)施方式的構(gòu)造中使由LiTaO₃構(gòu)成的壓電膜的厚度進(jìn)行了變化的情況下的聲速以及相對(duì)帶寬的變化的各圖。

從圖13以及圖14明確可知，在LiTaO₃的厚度為1.5λ以上的情況下，聲速以及相對(duì)帶寬幾乎不發(fā)生變化。這是由于，彈性表面波的能量被封入在壓電膜內(nèi)，未分布在低聲速膜4或高聲速膜3側(cè)，故而，低聲速膜4或高聲速膜3的效果消失。故壓電膜的厚度進(jìn)一步優(yōu)選設(shè)為1.5λ以下。由此可認(rèn)為能使彈性表面波的能量充分分布至低聲速膜4，可得到更高的Q值。

從上述圖7～圖14的結(jié)果可知，通過(guò)調(diào)整由氧化硅膜的厚度以及LiTaO₃構(gòu)成的壓電膜的厚度，能在寬的范圍內(nèi)調(diào)整機(jī)電耦合系數(shù)。進(jìn)而，可知在由LiTaO₃構(gòu)成的壓電膜的厚度為0.05λ～0.5λ的范圍內(nèi)能以更寬的范圍來(lái)調(diào)整機(jī)電耦合系數(shù)。因此，期望由LiTaO₃構(gòu)成的壓電膜的厚度處于0.05λ～0.5λ的范圍。

現(xiàn)有技術(shù)中，要調(diào)整機(jī)電耦合系數(shù)，需要調(diào)整進(jìn)行使用的壓電體的切割角。然而，若變更切割角即歐拉角，則聲速、溫度特性以及寄生特性等的其他的材料特性也會(huì)同時(shí)變化。因此，難以同時(shí)滿(mǎn)足這些特性，設(shè)計(jì)的優(yōu)化困難。

但是，從第2實(shí)施方式的上述結(jié)果明確可知，根據(jù)本發(fā)明，即使在將相同的切割角的壓電單結(jié)晶用作了壓電膜的情況下，通過(guò)調(diào)整氧化硅膜即低聲速膜的厚度、以及壓電膜的厚度，也能自由地調(diào)整機(jī)電耦合系數(shù)。由此，能大幅度提高設(shè)計(jì)的自由度。因此，易于同時(shí)滿(mǎn)足聲速、機(jī)電耦合系數(shù)、頻率溫度特性以及寄生特性等各種特性，能容易地提供期望的特性的彈性表面波裝置。

(第3實(shí)施方式)

作為第3實(shí)施方式，制作了與第1實(shí)施方式同樣的彈性表面波裝置。其中，材料以及膜厚如下。

設(shè)為以厚度0.08λ的A1膜作為IDT電極6/厚度0.25λ的LiTaＯ₃膜作為壓電膜4/厚度0～2λ的范圍的氧化硅膜作為低聲速膜4/高聲速膜的層疊構(gòu)造。作為高聲速膜，使用了氮化硅膜、氧化鋁膜以及金剛石。高聲速膜3的膜厚設(shè)為1.5λ。

圖15以及圖16是分別表示第3實(shí)施方式中的氧化硅膜的膜厚、聲速以及機(jī)電耦合系數(shù)k²的關(guān)系的圖。

氮化硅膜的體波(S波)的聲速是6000m/秒，氧化鋁中的體波(S波)的聲速是6000m/秒。另外，金剛石中的體波(S波)的聲速是12800m/秒。

從圖15以及圖16明確可知，只要高聲速膜4滿(mǎn)足前述的高聲速膜4的條件，則即使變更高聲速膜4的材質(zhì)以及氧化硅膜的膜厚，機(jī)電耦合系數(shù)以及聲速也幾乎不變化。特別地，關(guān)于機(jī)電耦合系數(shù)，可知若氧化硅膜的膜厚為0.1λ以上，則不管高聲速膜的材質(zhì)如何，氧化硅膜的膜厚都在0.1λ～0.5λ的范圍內(nèi)幾乎不變化。另外，從圖15可知，在氧化硅膜的膜厚為0.3λ以上、2λ以下的范圍內(nèi)，不管高聲速膜的材質(zhì)如何，聲速都不變化。

由此可知，在本發(fā)明中，高聲速膜的材質(zhì)只要滿(mǎn)足上述條件就不特別限定。

(第4實(shí)施方式)

在第4實(shí)施方式中，使壓電膜的歐拉角(0°，θ，Ψ)變化，求取了以U2成分(SH成分)為主體的彈性表面波的機(jī)電耦合系數(shù)。

層疊構(gòu)造設(shè)為IDT電極6/壓電膜5/低聲速膜4/高聲速膜3/支撐基板2。作為IDT電極6，使用了厚度0.08λ的A1。作為壓電膜，使用了厚度0.25λ的LiTaO₃。作為低聲速膜4，使用了0.35λ的厚度的氧化硅。作為高聲速膜3，使用了厚度1.5λ的氮化鋁膜。作為支撐基板2，使用了玻璃。

在上述構(gòu)造中，針對(duì)使壓電膜的歐拉角(0°，θ，Ψ)的θ以及Ψ變化而成的眾多彈性表面波裝置，通過(guò)FEM來(lái)求取了機(jī)電耦合系數(shù)。其結(jié)果，證實(shí)了以U2成分(SH成分)為主體的模式的機(jī)電耦合系數(shù)k²成為2％以上的范圍是圖17所示的多個(gè)區(qū)域R1的范圍內(nèi)。此外，在歐拉角(0°±5，θ，Ψ)的范圍內(nèi)也變?yōu)榱送瑯拥慕Y(jié)果。

即，若使用圖17的多個(gè)區(qū)域R1的范圍內(nèi)的歐拉角的LiTaO₃，則以U2成分為主體的振動(dòng)的機(jī)電耦合系數(shù)變?yōu)?％以上。由此可知，能使用本發(fā)明的彈性表面波裝置來(lái)構(gòu)成帶寬寬的帶通濾波器。

(第5實(shí)施方式)

以與第4實(shí)施方式相同的構(gòu)造為前提，通過(guò)FEM來(lái)求取了以U3成分(SV成分)為主體的彈性表面波的機(jī)電耦合系數(shù)。而且，求取了以U2(SH成分)為主體的模式的機(jī)電耦合系數(shù)成為2％以上、且以U3(SV成分)為主體的模式的機(jī)電耦合系數(shù)成為1％以下的歐拉角的范圍。結(jié)果如圖18所示。只要處于圖18所示的多個(gè)區(qū)域R2的范圍內(nèi)，則以U2(SH成分)為主體的模式的機(jī)電耦合系數(shù)為2％以上，且以U3成分(SV成分)為主體的模式的機(jī)電耦合系數(shù)為1％以下。因此，通過(guò)使用位于多個(gè)區(qū)域R2的范圍內(nèi)的歐拉角的LiTaO₃，能使進(jìn)行利用的U2模式的機(jī)電耦合系數(shù)增大且使成為寄生的U3模式的機(jī)電耦合系數(shù)減小。因此，能構(gòu)成具有更良好的濾波器特性的帶通濾波器。

(第6實(shí)施方式)

與第2實(shí)施方式同樣地，作為第6實(shí)施方式，針對(duì)以下的構(gòu)成的彈性表面波裝置進(jìn)行了仿真。如下述的表4所示，以有限元法來(lái)針對(duì)在使低聲速膜的橫波聲速和低聲速膜的橫波的固有聲阻抗以10的標(biāo)準(zhǔn)程度發(fā)生了變化的情況下的以U2成分為主體的表面波的特性進(jìn)行了仿真。此外，低聲速膜的橫波聲速和固有聲阻抗使低聲速膜的密度以及彈性常數(shù)發(fā)生了變化。另外，表4中未記載的低聲速膜的材料常數(shù)全部使用了氧化硅的材料常數(shù)。

[表4]

此外，在表4中，1.11E+03表示1.11×10³。即aE+b表示a×10^b。

電極構(gòu)造設(shè)為與圖1(b)同樣，彈性表面波裝置的構(gòu)造設(shè)為IDT電極/壓電膜/低聲速膜/高聲速膜/支撐基板的層疊構(gòu)造。IDT電極設(shè)為厚度0.08λ的A1膜。壓電膜由40°Y切割的LiTaO₃構(gòu)成。在該壓電膜的厚度為0.1λ、0.4λ、0.6λ的情況下，分別計(jì)算了表4所示的“10”的標(biāo)準(zhǔn)程度。低聲速膜的厚度設(shè)為0.4λ。高聲速膜由氧化鋁構(gòu)成，其厚度設(shè)為1.5λ。支撐基板由礬土基板構(gòu)成。

圖19(a)～(c)是表示第6實(shí)施方式中的、低聲速膜的固有聲阻抗與相對(duì)帶寬的關(guān)系的圖。圖中的各標(biāo)準(zhǔn)程度表示在低聲速膜的橫波聲速發(fā)生了變化的情況下的舉動(dòng)，各標(biāo)準(zhǔn)程度的相對(duì)帶寬以在壓電膜的固有聲阻抗為與低聲速膜的固有聲阻抗相同的情況下的相對(duì)帶寬進(jìn)行了歸一化。固有聲阻抗由體波的聲速與媒質(zhì)的密度之積來(lái)表示，在第6實(shí)施方式的情況下，壓電膜的體波是SH體波，聲速是4212m/s，密度是7.454×10³kg/m³，因此壓電膜的固有聲阻抗成為3.14×10⁷N·s/m³。此外，關(guān)于在計(jì)算低聲速膜以及壓電膜的固有聲阻抗時(shí)使用的體波的聲速，其相對(duì)于所述表1以及表2的左軸的彈性表面波的主模式，通過(guò)所述表1以及表2的右軸的體波的模式來(lái)決定。

另外，圖20(a)～(c)是表示第6實(shí)施方式中的、低聲速膜的橫波的固有聲阻抗與進(jìn)行傳播的彈性表面波的聲速的關(guān)系的圖。

從圖19(a)～(c)可知，不管壓電膜的厚度如何，低聲速膜的固有聲阻抗越小于壓電膜的固有聲阻抗，相對(duì)帶寬變得越大。這是由于，低聲速膜的固有聲阻抗小于壓電膜的固有聲阻抗，針對(duì)一定的應(yīng)力的壓電膜的位移進(jìn)一步變大，從而使更大的電荷產(chǎn)生，將等效地得到更大的壓電性。即，由于是僅根據(jù)固有聲阻抗的大小所得到的效果，因此與彈性表面波的振動(dòng)模式或壓電膜的種類(lèi)或低聲速膜的種類(lèi)無(wú)關(guān)，在低聲速膜的固有聲阻抗小于壓電膜的固有阻抗的情況下，能得到更大的相對(duì)帶寬的彈性表面波元件。

在本發(fā)明的第1～第6實(shí)施方式中，從上起，將IDT電極6、壓電膜5、低聲速膜4、高聲速膜3、支撐基板2以該順序來(lái)進(jìn)行了層疊。而在對(duì)進(jìn)行傳播的彈性表面波或邊界波沒(méi)有大的影響的范圍內(nèi)，各層之間可以存在Ti或NiCr等的粘合層、基底膜或任意的媒質(zhì)，在此情況下，也得到同樣的效果。例如，在壓電膜5與低聲速膜4之間可以形成較之于表面波的波長(zhǎng)而足夠薄的新的高聲速膜，能夠得到同樣的效果。另外，在高聲速膜3與支撐基板2之間，未分布主要利用的彈性表面波的能量。由此，在高聲速膜3與支撐基板2之間，無(wú)論以何種厚度形成何種媒質(zhì)，均得到同樣的效果。

以下的第7以及第8實(shí)施方式是關(guān)于還具備這樣的媒質(zhì)層的彈性表面波裝置的實(shí)施方式。

(第7實(shí)施方式)

在圖23所示的第7實(shí)施方式所涉及的彈性表面波裝置21中，媒質(zhì)層22層疊于支撐基板2與高聲速膜3之間。其他的構(gòu)成與第1實(shí)施方式同樣。因此，援用第1實(shí)施方式的說(shuō)明。由此，在彈性表面波裝置21中，從上起依次，將IDT電極6、壓電膜5、低聲速膜4、高聲速膜3、媒質(zhì)層22以及支撐基板2按該順序進(jìn)行了層疊。

作為媒質(zhì)層22，可以使用電介質(zhì)、壓電體、半導(dǎo)體或金屬等當(dāng)中的任一種材料。即使在此情況下，也能得到與第1實(shí)施方式同樣的效果。而在媒質(zhì)層22由金屬構(gòu)成的情況下，能減小相對(duì)帶寬。因此，在相對(duì)帶寬小的用途中，優(yōu)選媒質(zhì)層22由金屬構(gòu)成。

(第8實(shí)施方式)

在圖24所示的第8實(shí)施方式的彈性表面波裝置23中，在支撐基板2與高聲速膜3之間，層疊有媒質(zhì)層22以及媒質(zhì)層24。即，從上起依次，將IDT電極6、壓電膜5、低聲速膜4、高聲速膜3、媒質(zhì)層22、媒質(zhì)層24以及支撐基板2按該順序進(jìn)行了層疊。媒質(zhì)層22以及媒質(zhì)層24以外，設(shè)為與第1實(shí)施方式同樣的構(gòu)成。

媒質(zhì)層22、24可以使用電介質(zhì)、壓電體、半導(dǎo)體或金屬等當(dāng)中的任一種材料。即使是該情況，在第8實(shí)施方式中，也能得到與第1實(shí)施方式的彈性表面波裝置同樣的效果。

在本實(shí)施方式中，在分別制作了由壓電膜5、低聲速膜4、高聲速膜3以及媒質(zhì)層22構(gòu)成的層疊構(gòu)造、以及由媒質(zhì)層24以及支撐基板2構(gòu)成的層疊構(gòu)造后，對(duì)兩層疊構(gòu)造進(jìn)行接合。此后，在壓電膜5上形成IDT電極6。由此，能不依賴(lài)于在制作各層疊構(gòu)造時(shí)的制造上的制約條件而得到本實(shí)施方式的彈性表面波裝置。因此，能提高選擇構(gòu)成各層材料的自由度。

在上述2個(gè)層疊構(gòu)造的接合時(shí)，能使用任意的接合方法。作為這樣的接合構(gòu)造，能使用親水性接合、活性化接合、原子擴(kuò)散接合、金屬擴(kuò)散接合、陽(yáng)極接合、基于樹(shù)脂或SOG的接合等的各種方法。另外，2個(gè)層疊構(gòu)造間的接合界面較之于高聲速膜3，位于壓電膜5的相反側(cè)。因此，在高聲速膜3下方的未分布進(jìn)行利用的主要的彈性表面波的能量的部分，存在上述接合界面。由此，彈性表面波傳播特性不受上述接合界面的質(zhì)量影響。因此，能得到穩(wěn)定且良好的諧振特性或?yàn)V波器特性。

(第9實(shí)施方式)

在圖25所示的彈性表面波裝置31中，從上起依次，將IDT電極6、壓電膜5、低聲速膜4、以及還作為高聲速膜發(fā)揮功能的高聲速支撐基板33以該順序進(jìn)行了層疊。即，高聲速支撐基板33兼用作為第1實(shí)施方式中的高聲速膜3和支撐基板2兩者。因此，高聲速支撐基板33的體波聲速設(shè)為比在壓電膜5進(jìn)行傳播的彈性表面波的聲速高。由此，能得到與第1實(shí)施方式同樣的效果。并且，由于高聲速支撐基板33兼高聲速膜以及支撐基板，因此能謀求部件數(shù)的減少。

(第10實(shí)施方式)

作為第10實(shí)施方式，通過(guò)FEM來(lái)對(duì)作為彈性表面波裝置的單端口型彈性表面波諧振器中的Q值與頻率的關(guān)系進(jìn)行了仿真。

在此，作為第1實(shí)施方式，即圖1中以示意的正面截面圖所示的彈性表面波裝置，設(shè)想了以下的構(gòu)造。

從上起依次，設(shè)成為將由厚度0.1λ的A1構(gòu)成的IDT電極6/由50°Y切割的LiTaO₃膜構(gòu)成的壓電膜/作為低聲速膜的SiO₂膜/作為高聲速膜的厚度1.5λ的氮化鋁膜/厚度0.3λ的SiO₂膜/由礬土構(gòu)成的支撐基板以該順序進(jìn)行了層疊的構(gòu)造。在該仿真中，使作為壓電膜的LiTaO₃膜的膜厚變化為0.15λ、0.20λ、0.25λ或0.30λ。另外，使作為低聲速膜的SiO₂膜的膜厚以0～2λ的范圍進(jìn)行了變化。

此外，IDT電極的占空比設(shè)為0.5，電極指交差寬度設(shè)為20λ，電極指的對(duì)數(shù)設(shè)為100對(duì)。

為了比較，從上起依次，準(zhǔn)備了將由厚度0.1λ的A1構(gòu)成的IDT電極/38.5°Y切割的LiTaO₃基板以該順序進(jìn)行了層疊的單端口型彈性表面波諧振器。即，在該比較例中，在厚度350μm的38.5°Y切割的LiTaO₃基板上形成了具有由A1構(gòu)成的IDT電極的電極構(gòu)造。

針對(duì)上述第10實(shí)施方式以及比較例的彈性表面波裝置，通過(guò)基于FEM的仿真來(lái)求取了Q值與頻率的關(guān)系。將單端口諧振器的阻抗最小的諧振頻率、以及阻抗最大的反諧振頻率的頻率范圍內(nèi)最大的Q值設(shè)為Q_max值。Q_max值越大，則表示越是低損耗。

上述比較例的Q_max值是857。上述實(shí)施方式中的LiTaO₃的膜厚、SiO₂的膜厚、以及Q_max的關(guān)系如圖26所示。

從圖26明確可知，在LiTaO₃為0.15λ、0.20λ、0.25λ以及0.30λ當(dāng)中的任一者的情況下，在由SiO₂構(gòu)成的低聲速膜的膜厚超過(guò)0時(shí)，Q_max值提高。另外，可知：相對(duì)于上述比較例，在上述第10實(shí)施方式中，在任一情況下，有效地提高了Q_max值。

(制造方法的實(shí)施方式)

第1實(shí)施方式所涉及的彈性波裝置如前所述，在支撐基板2上具備：高聲速膜3、低聲速膜4、壓電膜5以及IDT電極6。這樣的彈性波裝置的制造方法不作特別限定。但通過(guò)使用下述的利用了離子注入法的制造方法，能容易地得到具有厚度薄的壓電膜的彈性波裝置1。參照?qǐng)D21以及圖22來(lái)說(shuō)明該制造方法的實(shí)施方式。

首先，如圖21(a)所示，準(zhǔn)備壓電基板5A。壓電基板5A在本實(shí)施方式中由LiTaO₃構(gòu)成。從壓電基板5A的單面注入氫離子。所注入的離子不限于氫，還可以使用氦等。

盡管離子注入時(shí)的能量不作特別限定，但在本實(shí)施方式中設(shè)為107KeV，劑量(dose amount)設(shè)為8×10¹⁶原子/cm²。

若進(jìn)行離子注入，則在壓電基板5A內(nèi)，在厚度方向上產(chǎn)生離子濃度分布。離子濃度最高的部分在圖21(a)中以虛線(xiàn)來(lái)表示。在虛線(xiàn)所示的離子濃度最高的部分即注入離子高濃度部分5a，若如后所述進(jìn)行加熱，則因應(yīng)力而容易分離。通過(guò)這樣的注入離子高濃度部分5a來(lái)進(jìn)行分離的方法公開(kāi)在日本特表2002-534886號(hào)中。

在該工序中，在上述注入離子高濃度部分5a，分離壓電基板5A，得到壓電膜5。壓電膜5是從注入離子高濃度部分5a至開(kāi)始了離子注入的壓電基板面之間的層。此外，有時(shí)還對(duì)壓電膜5進(jìn)行拋光等的加工。因此，從上述注入離子高濃度部分5a起到離子注入側(cè)的壓電基板面為止的距離設(shè)為與最終形成的壓電膜的厚度相等或者比該厚度大若干的尺寸即可。

接下來(lái)，如圖21(b)所示，在壓電基板5A的進(jìn)行了離子注入一側(cè)的面，使低聲速膜4成膜。此外，可以通過(guò)轉(zhuǎn)印法等將預(yù)先形成的低聲速膜粘接至壓電基板5A。

接下來(lái)，如圖21(c)所示，在低聲速膜4的與壓電基板5A為相反側(cè)的面，使高聲速膜3成膜。針對(duì)高聲速膜3，也與成膜法無(wú)關(guān)，可以通過(guò)轉(zhuǎn)印法等將高聲速膜粘接至低聲速膜4。

進(jìn)而，如圖21(d)所示，對(duì)高聲速膜3露出的面，即與低聲速膜4為相反側(cè)的面進(jìn)行鏡面加工。通過(guò)鏡面加工，能強(qiáng)化后述的支撐基板與高聲速膜的接合強(qiáng)度。

此后，如圖21(e)所示，將支撐基板2接合至高聲速膜3。

作為低聲速膜4，遵照上述第1實(shí)施方式而使用氧化硅膜。另外，作為高聲速膜3，使用氮化鋁膜。

接下來(lái)，如圖22(a)所示，在加熱后，在壓電基板5A當(dāng)中，使比注入離子高濃度部分5a更位于上方的壓電基板部分5b分離。如前所述，若通過(guò)加熱，經(jīng)由上述注入離子高濃度部分5a來(lái)施加應(yīng)力，則壓電基板5A變得易于分離。針對(duì)在此情況下的加熱溫度，設(shè)為250℃～400℃左右即可。

在本實(shí)施方式中，通過(guò)該加熱分離來(lái)得到厚度500nm的壓電膜5。如此，如圖22(b)所示，得到將壓電膜5層疊于低聲速膜4上的構(gòu)造。此后，為了使壓電性恢復(fù)，進(jìn)行以400℃～500℃的溫度維持3時(shí)間左右的加熱處理。根據(jù)需要，可以在該加熱處理前，對(duì)分離后的壓電膜5的上表面進(jìn)行拋光。

此后，如圖22(c)所示，形成包含IDT電極6的電極。電極形成方法不作特別限定，能通過(guò)蒸鍍、鍍敷或?yàn)R鍍等的適當(dāng)?shù)姆椒▉?lái)進(jìn)行。

根據(jù)本實(shí)施方式的制造方法，通過(guò)上述分離，能容易且均一厚度地形成歐拉角傾斜了的壓電膜5。

(第11實(shí)施方式)

在第1實(shí)施方式中，將IDT電極6/壓電膜5/低聲速膜4/高聲速膜3/支撐基板2從上起依次以該順序進(jìn)行了層疊。在本發(fā)明中，像圖27所示的第11實(shí)施方式的彈性表面波裝置41那樣，可以按照覆蓋IDT電極6的方式層疊電介質(zhì)膜42。通過(guò)層疊這樣的電介質(zhì)膜42，能調(diào)整頻率溫度特性，提高耐濕性。

(第12實(shí)施方式)

在上述的各實(shí)施方式中說(shuō)明了彈性表面波裝置，但本發(fā)明還能應(yīng)用于彈性邊界波裝置等的其他的彈性波裝置，即使是該情況，也能得到同樣的效果。圖28是表示作為第12實(shí)施方式的彈性邊界波裝置43的示意的正面截面圖。在此，在壓電膜5的下方，從上起依次層疊有低聲速膜4/高聲速膜3/支撐基板2。該構(gòu)造與第1實(shí)施方式同樣。而且，為了激發(fā)彈性邊界波，在壓電膜5與層疊于壓電膜5上的電介質(zhì)44的界面，形成有IDT電極6。

另外，圖29是所謂的三媒質(zhì)構(gòu)造的彈性邊界波裝置45的示意的正面截面圖。在此，相對(duì)于在壓電膜5的下方層疊有低聲速膜4/高聲速膜3/支撐基板2的構(gòu)造，在壓電膜5與電介質(zhì)膜46的界面也形成有IDT電極6。進(jìn)而，在電介質(zhì)46上層疊有橫波聲速比電介質(zhì)46更快的電介質(zhì)47。由此，構(gòu)成了所謂的三媒質(zhì)構(gòu)造的彈性邊界波裝置。

像彈性邊界波裝置43、45那樣，在彈性邊界波裝置中，也與第1實(shí)施方式的彈性表面波裝置1同樣，通過(guò)在壓電膜5的下方層疊由低聲速膜4/高聲速膜3構(gòu)成的層疊構(gòu)造，能得到與第1實(shí)施方式同樣的效果。

符號(hào)說(shuō)明

1…彈性表面波裝置

2…支撐基板

3…高聲速膜

4…低聲速膜

5…壓電膜

5A…壓電基板

5a…注入離子高濃度部分

6…IDT電極

7、8…反射器