JP6335473B2 - 弾性表面波デバイス及びフィルタ - Google Patents
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Description
本発明は、弾性表面波デバイス及びフィルタに関する。
弾性波を利用した弾性波デバイスとして、圧電基板上に１組の櫛型電極からなるＩＤＴ（Interdigital Transducer）とＩＤＴを挟む１組の反射器とを含む弾性表面波（ＳＡＷ：Surface Acoustic Wave）デバイスが知られている。ＳＡＷデバイスは、例えば携帯電話に代表される４５ＭＨｚ〜２ＧＨｚの周波数帯の無線信号を処理する各種回路におけるバンドパスフィルタに用いられている。近年、携帯電話に代表される無線通信機器の高性能化（例えばマルチバンド化、マルチモード化）に伴い、無線通信機器の受信感度の向上や消費電力の削減等のために、フィルタの低損失化が求められている。
フィルタの低損失化のための様々な弾性波デバイスが提案されている。例えば、バスバーの一部の厚みを電極指の厚みよりも厚くする構造が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。例えば、ＩＤＴを覆う保護膜の厚みを、電極指同士が交差する部分よりも他の部分を厚くする構造が提案されている（例えば、特許文献３参照）。例えば、電極指の先端部の幅を広げたり、先端部に金属膜等を付加する構造が提案されている（例えば、特許文献４参照）。例えば、電極指とバスバーとの間又は電極指とダミー電極指との間に絶縁体を埋め込む構造が提案されている（例えば、特許文献５参照）。
しかしながら、従来の弾性波デバイスは、低損失化の点で未だ改善の余地を残している。また、ＩＤＴを覆う保護膜の厚みを電極指同士が交差する部分よりも他の部分を厚くする構造（例えば、特許文献３参照）では、電気機械結合係数が低下する等の特性への悪影響が生じる。特許文献３では、保護膜の膜厚差をエッチングにより形成する方法が開示されているが、この方法では周波数ずれが生じ易くなり製造が難しい。電極指の先端部に金属膜等を付加する構造（例えば、特許文献４参照）でも、電気機械結合係数が低下する等の特性への悪影響が生じる。特許文献５では、電極指とバスバーとの間又は電極指とダミー電極指との間に絶縁体を陽極酸化により形成する方法が開示されているが、この方法による製造は難しい。
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、挿入損失を改善することが可能な弾性表面波デバイス及びフィルタを提供することを目的とする。
本発明は、圧電基板上に設けられ、それぞれ複数の電極指と複数のダミー電極指と前記複数の電極指および前記複数のダミー電極指が接続されるバスバーとを含み、互いの前記電極指と前記ダミー電極指とが向かい合って配置された１組の櫛形電極と、前記１組の櫛形電極のうちの一方の櫛形電極の前記電極指の先端と他方の櫛形電極の前記ダミー電極指の先端との間の隙間の少なくとも一部を覆い、前記複数の電極指が並んだ第１方向に延在して設けられた帯状の付加膜と、を備え、前記付加膜は、前記１組の櫛形電極で励振される弾性波の波長をλとした場合に、前記電極指が延在する第２方向で前記隙間の両側に位置する前記電極指の先端および前記ダミー電極指の先端から０．４λ以下の範囲内で前記電極指及び前記ダミー電極指の少なくとも一方を覆って帯状に延在し、前記０．４λ以下の範囲よりも前記隙間とは反対側には設けられていないことを特徴とする弾性表面波デバイスである。
上記構成において、前記付加膜は、前記０．４λ以下の範囲内で前記電極指および前記ダミー電極指の両方を覆って帯状に延在している構成とすることができる。
上記構成において、前記付加膜は、前記第２方向で前記隙間の両側に位置する前記電極指の先端および前記ダミー電極指の先端の一方と間隔を有して帯状に延在している構成とすることができる。
本発明は、圧電基板上に設けられ、それぞれ複数の電極指と前記複数の電極指が接続されるバスバーとを含み、互いの前記電極指と前記バスバーとが向かい合って配置された１組の櫛形電極と、前記１組の櫛形電極のうちの一方の櫛形電極の前記電極指の先端と他方の櫛形電極の前記バスバーの前記電極指の先端に相対する端との間の隙間の少なくとも一部を覆い、前記複数の電極指が並んだ第１方向に延在して設けられた帯状の付加膜と、を備え、前記付加膜は、前記１組の櫛形電極で励振される弾性波の波長をλとした場合に、前記電極指が延在する第２方向で前記隙間の両側に位置する前記電極指の先端および前記バスバーの前記端から０．４λ以下の範囲内で前記電極指および前記バスバーの少なくとも一方を覆って帯状に延在し、前記０．４λ以下の範囲よりも前記隙間とは反対側には設けられていないことを特徴とする弾性表面波デバイスである。
上記構成において、前記付加膜は、前記０．４λ以下の範囲内で前記電極指および前記バスバーの両方を覆って帯状に延在している構成とすることができる。
上記構成において、前記付加膜は、前記第２方向で前記隙間の両側に位置する前記電極指の先端および前記バスバーの前記端の一方と間隔を有して帯状に延在している構成とすることができる。
上記構成において、前記１組の櫛型電極を覆う保護膜を備え、前記付加膜は、前記保護膜上に設けられている構成とすることができる。
上記構成において、前記付加膜は、酸化タンタル、酸化アルミニウム、酸化シリコン、窒化シリコン、窒化アルミニウム、炭化シリコン、酸化チタン、シリコン、及びダイヤモンドのいずれかを含む膜又は金属膜からなる構成とすることができる。
本発明は、上記いずれかに記載の弾性表面波デバイスを含むことを特徴とするフィルタである。
本発明によれば、挿入損失を改善することができる。
以下、図面を参照して、本発明の実施例について説明する。
図１（ａ）は、実施例１に係る弾性表面波デバイスを示す上面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ間の断面図である。なお、図１（ａ）においては、保護膜１４を透視して図示している。図１（ａ）及び図１（ｂ）のように、圧電基板１０上に、ＩＤＴ２０と、弾性表面波の伝搬方向でＩＤＴ２０の両側に位置する反射器１２と、が設けられている。圧電基板１０は、例えばニオブ酸リチウム又はタンタル酸リチウム等の圧電材料を用いることができる。ＩＤＴ２０及び反射器１２は、例えばアルミニウム又は銅等の金属で形成されることができる。ＩＤＴ２０は、１組の櫛型電極２２を含む。１組の櫛型電極２２それぞれは、複数の電極指２４と、複数のダミー電極指２６と、複数の電極指２４及び複数のダミー電極指２６が接続されるバスバー２８と、を含む。複数のダミー電極指２６は、例えば複数の電極指２４の間に設けられている。１組の櫛型電極２２それぞれの電極指２４は、例えば互い違いに配置されている。
バスバー２８の一部を除き、ＩＤＴ２０及び反射器１２を覆って保護膜１４が設けられている。保護膜１４は、例えば酸化シリコン等の誘電体膜を用いることができる。保護膜１４の厚さは、例えばＩＤＴ２０の厚さの１／１０程度である。保護膜１４で覆われていないバスバー２８上には、金属膜１６が設けられている。
１組の櫛型電極２２のうちの一方の櫛型電極２２の電極指２４と他方の櫛型電極２２のダミー電極指２６とは、それぞれの先端が向かい合っており、その間に隙間３０が設けられている。ＩＤＴ２０を覆う保護膜１４は、隙間３０にも埋め込まれている。保護膜１４上に、隙間３０を覆って、複数の電極指２４が並んだ第１方向に延在した帯状の付加膜１８が設けられている。付加膜１８の厚さは、例えば保護膜１４の厚さよりも薄い。実施例１では、付加膜１８が、１組の櫛型電極２２の最も外側に位置する電極指２４の一方から他方にかけて延在している場合を例に説明する。また、付加膜１８は、隙間３０を覆っているが、電極指２４が延在する第２方向で隙間３０の両側に位置する電極指２４及びダミー電極指２６には重ならずに設けられている場合を例に説明する。付加膜１８は、例えば酸化タンタル、酸化アルミニウム、酸化シリコン、窒化シリコン、窒化アルミニウム、炭化シリコン、酸化チタン、シリコン、及びダイヤモンドのいずれかを含む膜又はチタン（Ｔｉ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、ルテニウム（Ｒｕ）、及びモリブデン（Ｍｏ）のいずれかを含む金属膜を用いることができる。
次に、実施例１に係る弾性表面波デバイスの製造方法について説明する。図２（ａ）から図３（ｃ）は、実施例１に係る弾性表面波デバイスの第１の製造方法を示す断面図である。図２（ａ）のように、圧電基板１０上に金属膜を形成した後、例えば露光技術及びエッチング技術を用いて金属膜を加工し、電極指２４、ダミー電極指２６、及びバスバー２８を有する１組の櫛型電極２２からなるＩＤＴ２０と反射器１２とを形成する。電極指２４の先端とダミー電極指２６の先端との間には隙間３０が形成される。
図２（ｂ）のように、例えばスパッタ法を用いて、保護膜１４を全面堆積する。図２（ｃ）のように、例えば露光技術及びエッチング技術を用いて、金属膜１６を形成すべき領域の保護膜１４を除去する。図２（ｄ）のように、レジスト膜３２を全面に形成した後、付加膜１８を形成すべき領域のレジスト膜３２を除去して、開口を形成する。
図３（ａ）のように、例えばスパッタ法を用いて、付加膜１８を全面堆積する。図３（ｂ）のように、レジスト膜３２をリフトオフによって除去して、付加膜１８をパターニングする。付加膜１８をリソグラフィー技術に基づく工程により形成できるため、付加膜１８と隙間３０とを例えば０．１μｍ以下の精度で位置合せでき、電極指２４とダミー電極指２６とに対する付加膜１８の被覆量を管理値内に制御することができる。図３（ｃ）のように、例えば蒸着法及びリフトオフ法を用いて、バスバー２８上に金属膜１６を形成する。以上のような工程を含んで、実施例１に係る弾性表面波デバイスを製造することができる。
図４（ａ）から図４（ｄ）は、実施例１に係る弾性表面波デバイスの第２の製造方法を示す断面図である。まず、図２（ａ）及び図２（ｂ）で説明した工程を実施して保護膜１４を全面堆積した後、図４（ａ）のように、付加膜１８を形成すべき領域に開口を有するレジスト膜３４を形成する。その後、例えばスパッタ法を用いて、付加膜１８を全面堆積する。図４（ｂ）のように、レジスト膜３４をリフトオフによって除去して、付加膜１８をパターニングする。
図４（ｃ）のように、例えば露光技術及びエッチング技術を用いて、金属膜１６を形成すべき領域の保護膜１４を除去する。図４（ｄ）のように、例えば蒸着法及びリフトオフ法を用いて、バスバー２８上に金属膜１６を形成する。以上のような工程を含んで、実施例１に係る弾性表面波デバイスを製造することができる。
図５（ａ）から図５（ｃ）は、実施例１に係る弾性表面波デバイスの第３の製造方法を示す断面図である。まず、図２（ａ）から図２（ｃ）で説明した工程を実施して、金属膜１６を形成すべき領域の保護膜１４を除去する。その後、図５（ａ）のように、例えば蒸着法及びリフトオフ法を用いて、バスバー２８上に金属膜１６を形成する。
図５（ｂ）のように、付加膜１８を形成すべき領域に開口を有するレジスト膜３６を形成する。その後、例えばスパッタ法を用いて、付加膜１８を全面堆積する。図５（ｃ）のように、レジスト膜３６をリフトオフ法によって除去して、付加膜１８をパターニングする。以上のような工程を含んで、実施例１に係る弾性表面波デバイスを製造することができる。
図６は、実際に作製した実施例１に係る弾性表面波デバイスの上面を観察した際の模式図の例である。なお、図６では、上面の一部のみを図示している。図６のように、付加膜１８は、隙間３０に形成された部分の幅に対して、第１方向で隙間３０に隣接する電極指２４上に形成された部分の幅が太くなる場合がある。なお、後述の図１５（ｃ）から図１５（ｅ）のように、幅が一定となる場合もある。ここで、以下において、電極指２４の先端及びダミー電極指２６の先端から付加膜１８の第２方向における端までの間隔３８をオーバーラップ長と称すこととする。言い換えると、隙間３０の第２方向における両端と付加膜１８の第２方向における端との間隔３８をオーバーラップ長と称すこととする。
次に、発明者が行った実験について説明する。発明者は、実施例１の弾性表面波デバイスを作製し、アドミタンス特性、放射コンダクタンス特性、及びＱ特性の測定を行った。作製した実施例１の弾性表面波デバイスの具体的構成を表１に示す。
表１のように、圧電基板１０に、４２°Ｙカットのタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）基板を用いた。ＩＤＴ２０及び反射器１２は、厚さ１９３ｎｍのアルミニウム膜とした。保護膜１４に、厚さ２０ｎｍの酸化シリコン（ＳｉＯ２）膜を用い、付加膜１８に、厚さ６ｎｍの酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）膜を用いた。
また、弾性表面波デバイスで励振される弾性表面波の波長λを２μｍとした。ＩＤＴ２０の電極指２４の対数は１１６対とし、反射器１２の電極指の本数は４０本とした。電極指２４及びダミー電極指２６のデューティ比を５０％とした。電極指２４とダミー電極指２６との間の隙間３０の間隔を０．１７５λ（λは弾性表面波の波長、以下同様）とした。ダミー電極指２６の長さを２．０λとした。
図７は、実施例１の弾性表面波デバイスのアドミタンス特性と放射コンダクタンス特性の測定結果を示す図である。実施例１の測定結果を実線で示している。なお、比較のために、付加膜１８が設けられていない点以外は、実施例１と同じ構成をした比較例１の弾性表面波デバイスに対しても測定を行い、測定結果を点線で示している。図７のように、実施例１と比較例１とで、アドミタンス特性はほとんど変わらない結果であった。一方、放射コンダクタンス特性については、実施例１は、比較例１に比べて、共振周波数ｆｒから***振周波数ｆａにかけて低下する結果となった。
図８は、実施例１の弾性表面波デバイスのＱ特性の測定結果を示す図である。図８のように、実施例１は、比較例１に比べて、共振周波数ｆｒと***振周波数ｆａとの間におけるＱ値が改善された結果となった。例えば、比較例１では、共振周波数ｆｒ近傍でＱ値が小さくなることが生じていたのに対し、実施例１では、このようなことが生じない結果となった。
図７及び図８の結果から、付加膜１８を設けることで、弾性波を閉じ込める効果が得られ、その結果、共振周波数ｆｒから***振周波数ｆａにかけて、放射コンダクタンスの低下とＱ値の改善とが得られることが分かった。
次に、発明者は、付加膜１８の形状によってＱ特性等が変化するかを確認する実験を、実施例１の変形例１から変形例３の弾性表面波デバイスを用いて行なった。図９（ａ）から図９（ｃ）は、実施例１の変形例１から変形例３に係る弾性表面波デバイスを示す上面図である。なお、図９（ａ）から図９（ｃ）では、櫛型電極２２の一部と付加膜１８とだけを図示しているが、その他の構成は、実施例１の図１（ａ）及び図１（ｂ）と同じである。図９（ａ）のように、変形例１は、付加膜１８を、隙間３０からダミー電極指２６まで覆う形状とした。図９（ｂ）のように、変形例２は、付加膜１８を、隙間３０からバスバー２８の一部まで覆う形状とした。図９（ｃ）のように、変形例３は、付加膜１８を、隙間３０からバスバー２８全体まで覆う形状とした。このような変形例１から変形例３の弾性表面波デバイスと実施例１の弾性表面波デバイスを、付加膜１８に厚さ２４ｎｍのＴａ２Ｏ５膜を用いた点以外は、表１と同じ構成で作製した。
図１０は、実施例１及び実施例１の変形例１から変形例３の弾性表面波デバイスのＱ特性の測定結果を示す図である。実施例１、変形例１から変形例３の測定結果をそれぞれ実線、一点鎖線、二点鎖線、破線で示している。なお、比較のために、付加膜１８が設けられていない点以外は同じ構成をした比較例１の弾性表面波デバイスに対しても測定を行い、測定結果を点線で示している。図１０のように、実施例１の場合にＱ値が最も大きくなる結果となった。これは、隙間３０以外の箇所に付加膜１８を設けると、弾性波の閉じ込め効果を弱めてしまう場合があることを示唆している。また、付加膜１８に厚さ２４ｎｍのＴａ２Ｏ５膜を用いた場合では、変形例１から変形例３は、比較例よりも、Ｑ値が低い結果となった。
図１１は、実施例１及び実施例１の変形例１から変形例３の弾性表面波デバイスの電気機械結合係数の測定結果を示す図である。図１１の左側縦軸は電気機械結合係数の測定値を示し、右側縦軸は比較例１の値に対する変化率を示している。図１１のように、実施例１及び変形例１から変形例３の全てが、比較例１よりも電気機械結合係数の値が小さくなる結果となった。また、実施例１、変形例１、変形例２、変形例３の順に、電気機械結合係数の値が低下していく結果となった。これは、弾性波エネルギーの伝搬には寄与しない付加膜１８を広範囲に設けることが、電気機械結合係数の低下に繋がったものと考えられる。
次に、発明者は、実施例１及び実施例１の変形例１から変形例３の弾性表面波デバイスに対して、Ｑ値が最も大きくなる付加膜１８の最適な厚さを求める実験を行った。その結果、実施例１では、Ｔａ２Ｏ５膜の厚さを６ｎｍとした場合、変形例１から変形例３では、Ｔａ２Ｏ５膜の厚さを４ｎｍとした場合が、Ｑ値が最も大きくなった。図１２は、付加膜の厚さを最適にした場合における実施例１及び実施例１の変形例１から変形例３の弾性表面波デバイスのＱ特性の測定結果を示す図である。図１２のように、付加膜１８の膜厚を最適化することで、実施例１及び実施例１の変形例１から変形例３の全てで、比較例１よりも、共振周波数ｆｒと***振周波数ｆａとの間におけるＱ値が改善された結果となった。また、実施例１のＱ値が最も大きくなり、次いで、変形例１のＱ値が大きくなる結果となった。
図１０及び図１２のように、弾性波の閉じ込め効果によって大きなＱ値を得る観点から、付加膜１８は隙間３０から第２方向に大きく延在してないことが好ましいことが分かる。そこで、発明者は、図６で説明したオーバーラップ長とＱ値及び電気機械結合係数との関係を調べる実験を行った。具体的には、付加膜１８の電極指２４側及びダミー電極指２６側のオーバーラップ長を共に０．０λ、０．１λ、０．２λ、０．４λ、０．６λとした実施例１、実施例１の変形例４、変形例５、変形例６、変形例７の弾性表面波デバイス及び図９（ａ）に示した実施例１の変形例１の弾性表面波デバイスを、付加膜１８に厚さ２４ｎｍのＴａ２Ｏ５膜を用いた点以外は、表１と同じ構成で作製し、Ｑ特性及び電気機械結合係数を測定した。
図１３は、実施例１及び実施例１の変形例４、変形例５の弾性表面波デバイスのＱ特性の測定結果を示す図である。実施例１、変形例４、変形例５の測定結果をそれぞれ実線、一点鎖線、二点鎖線で示している。なお、比較のために、付加膜１８が設けられていない点以外は同じ構成をした比較例１の弾性表面波デバイスに対しても測定を行い、測定結果を点線で示している。図１３のように、共振周波数ｆｒと***振周波数ｆａとの間におけるＱ値は、実施例１、変形例４、変形例５の順に小さくなる結果となった。つまり、オーバーラップ長が増加するほど（付加膜１８が第２方向に延在するほど）Ｑ値が小さくなることが確認できた。
表２は、比較例１、実施例１、実施例１の変形例４から変形例７、実施例１の変形例１の弾性表面波デバイスの電気機械結合係数の測定結果を示す表である。表２のように、実施例１、変形例４から変形例７、及び変形例１の全てが、比較例１よりも電気機械結合係数の値が小さくなり、実施例１、変形例１、変形例４、変形例５、変形例６、変形例７の順に低下していく結果となった。つまり、オーバーラップ長が増加するほど電気機械結合係数は低下していく結果となった。また、オーバーラップ長が０．２λの変形例５では、比較例１に対して、電気機械結合係数が０．２５％程度低下した。この程度の低下では、フィルタ特性にほとんど影響を与えないが、０．５％以上の低下では、フィルタの帯域が狭まるか、帯域中央でのインピーダンス整合状態が劣化してミスマッチロスが増加することが懸念される。表２によれば、電気機械結合係数の低下が０．５％未満となるオーバーラップ長は０．４λ以下となる。このことから、オーバーラップ長は０．４λ以下であることが好ましく、０．２λ以下であることがより好ましく、０．１λ以下であることがさらに好ましい。なお、変形例１は、図９（ａ）のように、付加膜１８をダミー電極指２６まで被覆したものだが、電気機械結合係数の低下は僅かである。ダミー電極指２６側へのオーバーラップはＱ値改善は阻害するものの電気機械結合係数の劣化への影響は小さい。これより電気機械結合係数の劣化は、ダミー電極指２６側へのオーバーラップよりも電極指２４側へのオーバーラップが影響することが分かる。このことから、電極指２４側へのオーバーラップ長は０．４λ以下であることが好ましく、０．２λ以下であることがより好ましく、０．１λ以下であることがさらに好ましい。
以上のように、実施例１及びその変形例によれば、１組の櫛型電極２２のうちの一方の櫛型電極の電極指２４の先端と他方の櫛型電極のダミー電極指２６の先端との間の隙間３０を覆い、第１方向に延在した帯状の付加膜１８が設けられている。これにより、共振周波数ｆｒから***振周波数ｆａにかけて、放射コンダクタンスを低下させ、Ｑ値を向上させることができる。したがって、このような弾性表面波デバイスをフィルタに用いることで、挿入損失を改善できることが分かる。
付加膜１８は、弾性波の閉じ込め効果によって大きなＱ値を得る観点から、隙間３０から第２方向に大きく延在していないことが好ましい。また、付加膜１８を広範囲に設けないことで、周波数ずれの影響を小さくできる。例えば、付加膜１８は、図９（ａ）のように、第２方向において、一方の櫛型電極２２の電極指２４の先端から他方の櫛型電極２２のダミー電極指２６のバスバー２８側の端までの範囲内で帯状に延在していることが好ましい。これにより、表２及び図１２のように、電気機械結合係数の劣化を抑制しつつ、Ｑ値を向上させることができる。
表２で説明したように、電気機械結合係数の劣化を抑制しつつ、Ｑ値を向上させる観点から、オーバーラップ長は０．４λ以下の場合が好ましい。したがって、付加膜１８は、第２方向で隙間３０の両側に位置する電極指２４の先端及びダミー電極指２６の先端から０．４λ以下の範囲内で電極指２４及びダミー電極指２６の少なくとも一方を覆って帯状に延在していることが好ましい。また、付加膜１８は、電極指２４の先端及びダミー電極指２６の先端から０．２λ以下の範囲内で電極指２４及びダミー電極指２６の少なくとも一方を覆って帯状に延在していることがより好ましく、０．１λ以下の範囲内で電極指２４及びダミー電極指２６の少なくとも一方を覆って帯状に延在していることがさらに好ましい。
付加膜１８は、図１４（ａ）から図１４（ｃ）に示す場合でもよい。図１４（ａ）から図１４（ｃ）は、実施例１の変形例８から変形例１０に係る弾性表面波デバイスを示す上面図である。図１４（ａ）及び図１４（ｃ）のように、付加膜１８は、第２方向で隙間３０の両側に位置する電極指２４及びダミー電極指２６の少なくとも一方に重なって帯状に延在していてもよい。図１４（ｂ）及び図１４（ｃ）のように、付加膜１８は、第２方向で隙間３０の両側に位置する電極指２４の先端及びダミー電極指２６の先端の少なくとも一方と間隔を有して帯状に延在していてもよい。間隔は、例えば０．４λ以下の場合が好ましく、０．３λ以下の場合がより好ましく、０．２λ以下の場合がさらに好ましい。このように、付加膜１８は、隙間３０の少なくとも一部を覆い、第１方向に延在して設けられた帯状であればよい。
図１５（ａ）から図１５（ｅ）は、実際に作製した実施例１の変形例８に係る弾性表面波デバイスの上面を観察した模式図の例である。なお、図１５（ａ）から図１５（ｅ）は、上面の一部のみを図示している。図１５（ａ）及び図１５（ｂ）のように、付加膜１８は、隙間３０に形成された部分の幅に対して、第１方向で隙間３０に隣接する電極指２４上に形成された部分の幅が太くなる場合もあるし、図１５（ｃ）から図１５（ｅ）のように、幅がほぼ一定となる場合がある。なお、このことは、付加膜１８が第２方向で隙間３０の両側に位置する電極指２４及びダミー電極指２６に重ならない場合でも起こる。
付加膜１８は、弾性波を閉じ込める観点から、図１（ａ）及び図１（ｂ）のように、１組の櫛型電極２２の最も外側に位置する電極指２４の一方から他方にかけて延在している場合が好ましい。しかしながら、この場合に限らず、図１６（ａ）及び図１６（ｂ）に示す場合でもよい。図１６（ａ）及び図１６（ｂ）は、実施例１の変形例１１及び変形例１２に係る弾性表面波デバイスを示す上面図である。図１６（ａ）のように、付加膜１８は、最も外側に位置する電極指２４の一方から他方にかけて延在してなく、途中で一部が途切れている場合でもよい。図１６（ｂ）のように、付加膜１８は、１組の櫛型電極２２の中央部分で、２つ以上の隙間３０に跨って延在して設けられている場合でもよい。
実施例２は、ダミー電極指２６が設けられていない場合の例である。図１７（ａ）は、実施例２に係る弾性表面波デバイスを示す上面図、図１７（ｂ）は、図１７（ａ）のＡ−Ａ間の断面図である。なお、図１７（ａ）においては、保護膜１４を透視して図示している。図１７（ａ）及び図１７（ｂ）のように、電極指２４の間にダミー電極指２６が設けられてなく、一方の櫛型電極２２の電極指２４と他方の櫛型電極２２のバスバー２８とが向かい合って配置されている。一方の櫛型電極２２の電極指２４の先端と他方の櫛型電極２２のバスバー２８の電極指２４の先端に相対する端との間に隙間３０ａが設けられている。隙間３０ａの少なくとも一部を覆い、第１方向に延在して帯状の付加膜１８ａが設けられている。その他の構成は、実施例１の図１（ａ）及び図１（ｂ）と同じであるため説明を省略する。
実施例２のように、ダミー電極指２６が設けられていない場合でも、一方の櫛型電極２２の電極指２４の先端と他方の櫛型電極２２のバスバー２８の電極指２４の先端と相対する端との間の隙間３０ａの少なくとも一部を覆い、第１方向に延在する帯状の付加膜１８ａを設ける。これにより、放射コンダクタンスを低下させ、Ｑ値を向上させることができる。したがって、実施例２の弾性表面波デバイスをフィルタに用いても、挿入損失を改善できる。
実施例２においても、実施例１と同様に、付加膜１８ａは、第２方向で隙間３０ａの両側に位置する電極指２４の先端及びバスバー２８の端から０．４λ以下の範囲内で電極指２４及びバスバー２８の少なくとも一方を覆って帯状に延在していることが好ましい。また、付加膜１８ａは、電極指２４の先端及びバスバー２８の端から０．２λ以下の範囲内で電極指２４及びバスバー２８の少なくとも一方を覆って帯状に延在していることがより好ましく、０．１λ以下の範囲内で電極指２４及びバスバー２８の少なくとも一方を覆って帯状に延在していることがさらに好ましい。また、付加膜１８ａは、実施例１の図１４（ａ）から図１４（ｃ）と同様に、第２方向で隙間３０ａの両側に位置する電極指２４及びバスバー２８の少なくとも一方と重なって帯状に延在していてもよいし、電極指２４の先端及びバスバー２８の端の少なくとも一方と間隔を有して帯状に延在していてもよい。さらに、実施例１の図１６（ａ）及び図１６（ｂ）と同様に、付加膜１８ａが、途中で一部が途切れている場合でもよいし、１組の櫛型電極２２の中央部分に２つ以上の隙間３０ａに跨って設けられている場合でもよい。
実施例３は、実施例１の弾性表面波デバイスをフィルタに用いた例である。図１８は、実施例３に係るラダー型フィルタを示す回路図である。図１８のように、実施例３のラダー型フィルタは、入力端子Ｔｉｎと出力端子Ｔｏｕｔとの間に直列に接続された複数の直列共振器Ｓ１〜Ｓ４と、入力端子Ｔｉｎと出力端子Ｔｏｕｔとの間に並列に接続された複数の並列共振器Ｐ１、Ｐ２と、を備える。直列共振器Ｓ１〜Ｓ４及び並列共振器Ｐ１、Ｐ２の少なくとも１つを、実施例１の弾性表面波共振器とすることができるが、実施例３では、直列共振器Ｓ１〜Ｓ４に、実施例１の弾性表面波デバイスを用いた場合を例に説明する。
次に、発明者が行った実験について説明する。発明者は、実施例３のラダー型フィルタとして、以下の構成をしたラダー型フィルタを作製した。即ち、表１の構成をした実施例１の弾性表面波デバイスを直列共振器Ｓ１〜Ｓ４に用い、付加膜１８を設けず且つＩＤＴ２０の電極指２４の対数を８０対とした点以外は表１の構成をした弾性表面波デバイスを並列共振器Ｐ１、Ｐ２に用いた。そして、作製した実施例３のラダー型フィルタの通過特性及び反射特性を測定した。なお、比較のために、直列共振器Ｓ１〜Ｓ４に、付加膜１８が設けられていない弾性表面波デバイスを用いた点以外は、実施例３のラダー型フィルタと同じ構成をした比較例２のラダー型フィルタに対しても同様の測定を行った。
図１９（ａ）は、実施例３のラダー型フィルタの通過特性及び反射特性の測定結果を示す図、図１９（ｂ）は、図１９（ａ）の通過帯域における通過特性を拡大した図である。なお、図１９（ｂ）においては、リターンロスも挿入損失に影響を及ぼすことから、リターンロスを０（即ち、リターンロスの影響なし）とした通過特性を示している。実施例３の測定結果を実線で、比較例２の測定結果を点線で示している。図１９（ａ）のように、実施例３と比較例２とは、おおよそ同じ様な特性となっているため、付加膜１８を設けた弾性表面波デバイスを用いることによる特性変化は小さいことが分かる。また、図１９（ｂ）のように、実施例３は、比較例２に対して、通過帯域における挿入損失が改善していることから、付加膜１８を設けた弾性表面波デバイスを用いることで、挿入損失を改善できることが分かる。
このように、付加膜１８を備えた実施例１の弾性表面波デバイスをフィルタに用いることで、挿入損失を改善する効果が得られる。また、付加膜１８を設けても、そのオーバーラップ長を制御することで共振器の電気機械結合係数の低下を抑制することができるため、通過帯域及び通過帯域外の抑圧特性もほぼ同一特性に維持される。これより、付加膜１８を設けていない状態で既に設計完了した構造に対して、設計変更することなしにただ付加膜１８を設けるだけで挿入損失を改善する効果が得られる。なお、実施例３では、直列共振器Ｓ１〜Ｓ４にのみ実施例１の弾性表面波デバイスを用い、並列共振器Ｐ１、Ｐ２には用いていないが、勿論、並列共振器Ｐ１、Ｐ２にも実施例１の弾性表面波デバイスを用いてもよい。実施例３では、直列共振器Ｓ１〜Ｓ４にのみ実施例１の弾性表面波デバイスを用いているため、図１９（ｂ）のように、通過帯域の中央より高周波側の挿入損失が改善しているが、並列共振器Ｐ１、Ｐ２に実施例１の弾性表面波デバイスを用いることで、通過帯域の中央より低周波側の挿入損失の改善効果が得られることが言える。これは、実施例１の弾性表面波デバイスでは、図８等のように、共振周波数ｆｒと***振周波数ｆａとの間の全周波数領域でＱ値が改善しているためである。
実施例１の弾性表面波デバイスの製造方法として、図２（ａ）から図５（ｃ）で、３つの製造方法（第１から第３の製造方法）を説明した。そこで、第１から第３の製造方法のいずれを用いても、挿入損失を改善できることを確認するため、各製造方法によって作製した実施例１の弾性表面波デバイスを直列共振器Ｓ１〜Ｓ４に用い、通過特性と反射特性を測定した。図２０（ａ）から図２０（ｃ）は、第１から第３の製造方法による弾性表面波デバイスを用いたラダー型フィルタの通過特性の測定結果を示す図である。図２０（ａ）から図２０（ｃ）においては、図１９（ｂ）と同様に、リターンロスを０として示している。図２０（ａ）から図２０（ｃ）のように、第１から第３の製造方法のいずれを用いても、挿入損失に関して同様な改善効果が得られることが分かる。
実施例３では、直列共振器Ｓ１〜Ｓ４に実施例１の弾性表面波デバイスを用いた場合を例に示したが、直列共振器Ｓ１〜Ｓ４及び並列共振器Ｐ１、Ｐ２の少なくとも１つに実施例１、実施例１の変形例、及び実施例２の弾性表面波デバイスを用いてもよい。また、実施例３では、ラダー型フィルタの場合を例に示したが、ラダー型フィルタに限らず、隙間３０を有する構造を有する多重モード型フィルタ等、その他のフィルタの場合でもよい。
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
１０ 圧電基板
１２ 反射器
１４ 保護膜
１６ 金属膜
１８、１８ａ 付加膜
２０ ＩＤＴ
２２ 櫛型電極
２４ 電極指
２６ ダミー電極指
２８ バスバー
３０、３０ａ 隙間
３８ 間隔
１２ 反射器
１４ 保護膜
１６ 金属膜
１８、１８ａ 付加膜
２０ ＩＤＴ
２２ 櫛型電極
２４ 電極指
２６ ダミー電極指
２８ バスバー
３０、３０ａ 隙間
３８ 間隔
Claims (8)
- 圧電基板上に設けられ、それぞれ複数の電極指と複数のダミー電極指と前記複数の電極指および前記複数のダミー電極指が接続されるバスバーとを含み、互いの前記電極指と前記ダミー電極指とが向かい合って配置された１組の櫛形電極と、
前記１組の櫛形電極のうちの一方の櫛形電極の前記電極指の先端と他方の櫛形電極の前記ダミー電極指の先端との間の隙間の少なくとも一部を覆い、前記複数の電極指が並んだ第１方向に延在して設けられた帯状の付加膜と、を備え、
前記付加膜は、前記１組の櫛形電極で励振される弾性波の波長をλとした場合に、前記電極指が延在する第２方向で前記隙間の両側に位置する前記電極指の先端および前記ダミー電極指の先端から０．４λ以下の範囲内で前記電極指及び前記ダミー電極指の少なくとも一方を覆って帯状に延在し、前記０．４λ以下の範囲よりも前記隙間とは反対側には設けられていないことを特徴とする弾性表面波デバイス。 - 前記付加膜は、前記０．４λ以下の範囲内で前記電極指および前記ダミー電極指の両方を覆って帯状に延在していることを特徴とする請求項１記載の弾性表面波デバイス。
- 前記付加膜は、前記第２方向で前記隙間の両側に位置する前記電極指の先端および前記ダミー電極指の先端の一方と間隔を有して帯状に延在していることを特徴とする請求項１記載の弾性表面波デバイス。
- 圧電基板上に設けられ、それぞれ複数の電極指と前記複数の電極指が接続されるバスバーとを含み、互いの前記電極指と前記バスバーとが向かい合って配置された１組の櫛形電極と、
前記１組の櫛形電極のうちの一方の櫛形電極の前記電極指の先端と他方の櫛形電極の前記バスバーの前記電極指の先端に相対する端との間の隙間の少なくとも一部を覆い、前記複数の電極指が並んだ第１方向に延在して設けられた帯状の付加膜と、を備え、
前記付加膜は、前記１組の櫛形電極で励振される弾性波の波長をλとした場合に、前記電極指が延在する第２方向で前記隙間の両側に位置する前記電極指の先端および前記バスバーの前記端から０．４λ以下の範囲内で前記電極指および前記バスバーの少なくとも一方を覆って帯状に延在し、前記０．４λ以下の範囲よりも前記隙間とは反対側には設けられていないことを特徴とする弾性表面波デバイス。 - 前記付加膜は、前記０．４λ以下の範囲内で前記電極指および前記バスバーの両方を覆って帯状に延在していることを特徴とする請求項４記載の弾性表面波デバイス。
- 前記付加膜は、前記第２方向で前記隙間の両側に位置する前記電極指の先端および前記バスバーの前記端の一方と間隔を有して帯状に延在していることを特徴とする請求項４記載の弾性表面波デバイス。
- 前記１組の櫛形電極を覆う保護膜を備え、
前記付加膜は、前記保護膜上に設けられていることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項記載の弾性表面波デバイス。 - 前記付加膜は、酸化タンタル、酸化アルミニウム、酸化シリコン、窒化シリコン、窒化アルミニウム、炭化シリコン、酸化チタン、シリコン、及びダイヤモンドのいずれかを含む膜又は金属膜からなることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項記載の弾性表面波デバイス。
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