KR102722445B1

KR102722445B1 - 탄성파 장치 및 멀티플렉서

Info

Publication number: KR102722445B1
Application number: KR1020217028443A
Authority: KR
Inventors: 히데키 이와모토; 아키라 미치가미; 츠토무 타카이; 타케시 나카오
Original assignee: 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼
Priority date: 2019-04-08
Filing date: 2020-04-03
Publication date: 2024-10-25
Anticipated expiration: 2040-04-03
Also published as: WO2020209190A1; KR20210126055A; JP7426991B2; CN113661654A; US20220029599A1; CN113661654B; JPWO2020209190A1

Abstract

고차 모드를 효과적으로 억제할 수 있는 탄성파 장치를 제공한다.
본 발명의 탄성파 장치(1)는 실리콘 기판이며 면 방위가 Si(111)인 지지 기판(4), 회전 Y커트 X전파의 탄탈산리튬을 사용한 압전체층(7) 및 IDT 전극(3)을 포함한다. IDT 전극(3)의 전극지 피치에 의해 규정되는 파장을 λ로 하면 압전체층(7)의 막 두께는 1λ 이하이다. 압전체층(7)은 분극 방향에 의해 정해지는 플러스면 및 마이너스면을 가진다. 탄탈산리튬의 결정축(X_LT, Y_LT, Z_LT)의 Z_LT축을 지지 기판(4)의 (111)면에 투영한 방향 벡터(k₁₁₁)와 실리콘의 [11-2]방향의 각도를 α₁₁₁로 하고, n을 임의의 정수로 했을 때, IDT 전극(3)이 압전체층(7)의 플러스면 상에 마련된 경우, 각도(α₁₁₁)가 0°+120°×n≤α₁₁₁≤45°+120°×n의 범위 내, 또는 75°+120°×n≤α₁₁₁≤120°+120°×n의 범위 내이며, 압전체층(7)의 마이너스면 상에 IDT 전극(3)이 마련된 경우에 각도(α₁₁₁)가 15°+120°×n≤α₁₁₁≤105°+120°×n의 범위 내이다.

Description

탄성파 장치 및 멀티플렉서

본 발명은 탄성파 장치 및 멀티플렉서에 관한 것이다.

종래, 탄성파 장치는 휴대전화기의 필터 등에 널리 이용되고 있다. 하기의 특허문헌 1에는 탄성파 장치의 일례가 개시되어 있다. 이 탄성파 장치는 탄탈산리튬 등으로 이루어지는 압전 단결정 기판 및 실리콘 단결정 기판이 접합된 복합 기판을 가진다. 실리콘 단결정 기판으로서, 면 방위를 Si(111)로 하고, 오일러 각 (φ, θ, ψ)에서의 ψ를 60°±15°로 한 것을 사용한 예가 개시되어 있다. 또한, 실리콘 단결정 기판으로서 면 방위를 Si(110)로 하고, ψ를 0°±15°로 한 것을 사용한 예가 개시되어 있다.

국제공개공보 WO2017/209131

그러나 상기 복합 기판을 탄성파 장치에 사용하는 조건에 따라서는 고차 모드가 생기고, 탄성파 장치의 특성이 열화(劣化)될 우려가 있다.

본 발명의 목적은 고차 모드를 효과적으로 억제할 수 있는 탄성파 장치 및 멀티플렉서를 제공하는 것에 있다.

본 발명에 따른 탄성파 장치의 어느 넓은 국면에서는 실리콘이며 면 방위가 (111)인 지지 기판과, 상기 지지 기판 상에 직접적 또는 간접적으로 마련되고 회전 Y커트 X전파의 탄탈산리튬을 사용한 압전체층과, 상기 압전체층 상에 직접적 또는 간접적으로 마련되고 복수개의 전극지(電極指)를 가지는 IDT 전극을 포함하며, 상기 IDT 전극의 전극지 피치에 의해 규정되는 파장을 λ로 했을 때에 상기 압전체층의 막 두께가 1λ 이하이며, 상기 압전체층이 분극 방향에 의해 정해지는 플러스면 및 마이너스면을 가지며, 상기 압전체층을 구성하는 탄탈산리튬의 결정축을 (X_LT, Y_LT, Z_LT)로 하고, 상기 Z_LT축을 상기 지지 기판의 (111)면에 투영한 방향 벡터를 k₁₁₁로 하며, 상기 방향 벡터(k₁₁₁)와 상기 지지 기판을 구성하는 실리콘의 [11-2]방향이 이루는 각도를 α₁₁₁로 하고, n을 임의의 정수 (0, ±1, ±2, ……)로 했을 때에 상기 압전체층의 상기 플러스면 상에 상기 IDT 전극이 마련된 경우에 상기 각도(α₁₁₁)가 0°+120°×n≤α₁₁₁≤45°+120°×n의 범위 내, 또는 75°+120°×n≤α₁₁₁≤120°+120°×n의 범위 내이며, 상기 압전체층의 상기 마이너스면 상에 상기 IDT 전극이 마련된 경우에 상기 각도(α₁₁₁)가 15°+120°×n≤α₁₁₁≤105°+120°×n의 범위 내이다.

본 발명에 따른 탄성파 장치의 다른 넓은 국면에서는 실리콘이며 면 방위가 (110)인 지지 기판과, 상기 지지 기판 상에 직접적으로 또는 간접적으로 마련되고 회전 Y커트 X전파의 탄탈산리튬을 사용한 압전체층과, 상기 압전체층 상에 마련되고 복수개의 전극지를 가지는 IDT 전극을 포함하며, 상기 IDT 전극의 전극지 피치에 의해 규정되는 파장을 λ로 했을 때에 상기 압전체층의 막 두께가 1λ 이하이고, 상기 압전체층을 구성하는 탄탈산리튬의 결정축을 (X_LT, Y_LT, Z_LT)로 하며, 상기 Z_LT축을 상기 지지 기판의 (110)면에 투영한 방향 벡터를 k₁₁₀으로 하고, 상기 방향 벡터(k₁₁₀)와 상기 지지 기판을 구성하는 실리콘의 [001]방향이 이루는 각도를 α₁₁₀으로 하며, n을 임의의 정수 (0, ±1, ±2, ……)로 했을 때에 상기 각도(α₁₁₀)가 0°+180°×n≤α₁₁₀≤40°+180°×n의 범위 내, 또는 140°+180°×n≤α₁₁₀≤180°+180°×n의 범위 내이다.

본 발명에 따른 탄성파 장치의 또 다른 넓은 국면에서는 실리콘이며 면 방위가 (100)인 지지 기판과, 상기 지지 기판 상에 직접적 또는 간접적으로 마련되고 회전 Y커트 X전파의 탄탈산리튬을 사용한 압전체층과, 상기 압전체층 상에 마련되고 복수개의 전극지를 가지는 IDT 전극을 포함하며, 상기 IDT 전극의 전극지 피치에 의해 규정되는 파장을 λ로 했을 때에 상기 압전체층의 막 두께가 1λ 이하이고, 상기 압전체층을 구성하는 탄탈산리튬의 결정축을 (X_LT, Y_LT, Z_LT)로 하며, 상기 Z_LT축을 상기 지지 기판의 (100)면에 투영한 방향 벡터를 k₁₀₀으로 하고, 상기 방향 벡터(k₁₀₀)와 상기 지지 기판을 구성하는 실리콘의 [001]방향이 이루는 각도를 α₁₀₀으로 하며, n을 임의의 정수 (0, ±1, ±2, ……)로 했을 때에 상기 각도(α₁₀₀)가 20°+90°×n≤α₁₀₀≤70°+90°×n의 범위 내이다.

본 발명에 따른 멀티플렉서는 신호 단자와, 상기 신호 단자에 공통 접속되고 본 발명에 따라 구성된 탄성파 장치를 각각 포함하면서 통과 대역이 서로 다른 복수개의 필터 장치를 포함하며, 상기 복수개의 필터 장치 중 하나의 필터 장치에서의 상기 탄성파 장치의 상기 압전체층의 커트 각과, 다른 적어도 하나의 상기 필터 장치에서의 상기 탄성파 장치의 상기 압전체층의 커트 각이 다르다.

본 발명에 따른 탄성파 장치 및 멀티플렉서에 따르면, 고차 모드를 효과적으로 억제할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 탄성파 장치의 평면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 탄성파 장치의 정면 단면도이다.
도 3은 LiTaO₃의 결정 구조에서의 X_LT축, Y_LT축, Z_LT축 및 분극 방향의 정의를 나타내는 모식도이다.
도 4(a)~도 4(d)는 도 3에 나타내는 정의를 따른, 55° Y커트 X전파의 LiTaO₃의 결정 방위를 나타내는 도면이다.
도 5는 실리콘의 결정축의 정의를 나타내는 모식도이다.
도 6은 실리콘의 (111)면을 나타내는 모식도이다.
도 7은 실리콘의 (111)면의 결정축을 XY면에서 본 도면이다.
도 8은 방향 벡터(k₁₁₁)를 설명하기 위한 모식적 단면도이다.
도 9는 방향 벡터(k₁₁₁)를 설명하기 위한 모식적 평면도이다.
도 10은 실리콘의 [11-2]방향을 나타내는 모식도이다.
도 11은 각도(α₁₁₁)를 설명하기 위한 모식도이다.
도 12는 압전체층의 플러스면 상에 IDT 전극이 마련되고, 압전체층의 결정 방위가 (0°, -35°, 0°)인 경우의 각도(α₁₁₁)와 고차 모드의 위상의 관계를 나타내는 도면이다.
도 13은 압전체층의 플러스면 상에 IDT 전극이 마련되고, 압전체층의 결정 방위가 (0°, -35°, 180°)인 경우의 각도(α₁₁₁)와 고차 모드의 위상의 관계를 나타내는 도면이다.
도 14는 압전체층의 마이너스면 상에 IDT 전극이 마련되고, 압전체층의 결정 방위가 (0°, 145°, 0°)인 경우의 각도(α₁₁₁)와 고차 모드의 위상의 관계를 나타내는 도면이다.
도 15는 압전체층의 마이너스면 상에 IDT 전극이 마련되고, 압전체층의 결정 방위가 (0°, 145°, 180°)인 경우의 각도(α₁₁₁)와 고차 모드의 위상의 관계를 나타내는 도면이다.
도 16은 본 발명의 제2 실시형태에 따른 탄성파 장치의 정면 단면도이다.
도 17은 압전체층의 플러스면 상에 IDT 전극이 마련되고, 압전체층의 결정 방위가 (0°, -35°, 0°)인 경우의 각도(α₁₁₁)와 고차 모드의 위상의 관계를 나타내는 도면이다.
도 18은 압전체층의 플러스면 상에 IDT 전극이 마련되고, 압전체층의 결정 방위가 (0°, -35°, 180°)인 경우의 각도(α₁₁₁)와 고차 모드의 위상의 관계를 나타내는 도면이다.
도 19는 압전체층의 마이너스면 상에 IDT 전극이 마련되고, 압전체층의 결정 방위가 (0°, 145°, 0°)인 경우의 각도(α₁₁₁)와 고차 모드의 위상의 관계를 나타내는 도면이다.
도 20은 압전체층의 마이너스면 상에 IDT 전극이 마련되고, 압전체층의 결정 방위가 (0°, 145°, 180°)인 경우의 각도(α₁₁₁)와 고차 모드의 위상의 관계를 나타내는 도면이다.
도 21은 본 발명의 제3 실시형태에 따른 탄성파 장치의 정면 단면도이다.
도 22는 압전체층의 플러스면 상에 IDT 전극이 마련되고, 압전체층의 결정 방위가 (0°, -35°, 0°)인 경우의 각도(α₁₁₁)와 고차 모드의 위상의 관계를 나타내는 도면이다.
도 23은 압전체층의 플러스면 상에 IDT 전극이 마련되고, 압전체층의 결정 방위가 (0°, -35°, 180°)인 경우의 각도(α₁₁₁)와 고차 모드의 위상의 관계를 나타내는 도면이다.
도 24는 압전체층의 마이너스면 상에 IDT 전극이 마련되고, 압전체층의 결정 방위가 (0°, 145°, 0°)인 경우의 각도(α₁₁₁)와 고차 모드의 위상의 관계를 나타내는 도면이다.
도 25는 압전체층의 마이너스면 상에 IDT 전극이 마련되고, 압전체층의 결정 방위가 (0°, 145°, 180°)인 경우의 각도(α₁₁₁)와 고차 모드의 위상의 관계를 나타내는 도면이다.
도 26은 실리콘의 (110)면을 나타내는 모식도이다.
도 27은 압전체층의 결정 방위가 (0°, 145°, 0°)인 경우의 각도(α₁₁₀)와 고차 모드의 위상의 관계를 나타내는 도면이다.
도 28은 실리콘의 (100)면을 나타내는 모식도이다.
도 29는 압전체층의 결정 방위가 (0°, 145°, 0°)인 경우의 각도(α₁₀₀)와 고차 모드의 위상의 관계를 나타내는 도면이다.
도 30은 본 발명의 제6 실시형태에 따른 멀티플렉서의 모식도이다.
도 31은 압전체층을 구성하는 LiTaO₃의 커트 각과 레일리파의 비대역의 관계를 나타내는 도면이다.

이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명함으로써 본 발명을 분명하게 한다.

한편, 본 명세서에 기재된 각 실시형태는 예시적인 것이며, 다른 실시형태 간에 구성의 부분적인 치환 또는 조합이 가능한 것을 지적해 둔다.

도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 탄성파 장치의 평면도이다.

탄성파 장치(1)는 압전성 기판(2)을 가진다. 압전성 기판(2) 상에는 IDT 전극(3)이 마련된다. IDT 전극(3)에 교류 전압을 인가함으로써 탄성파가 여진(勵振)된다. 본 명세서에는 SAW(Surface Acoustic Wave)의 전파방향을 X방향으로 하고, X방향에 직교하는 방향을 Y방향으로 하며, X방향 및 Y방향에 직교하는 방향을 Z방향으로 한다. 한편, Z방향은 압전성 기판(2)의 두께방향이다. 압전성 기판(2) 상에서의 IDT 전극(3)의 X방향 양측에는 한 쌍의 반사기(8A) 및 반사기(8B)가 마련된다. 본 실시형태의 탄성파 장치(1)는 탄성파 공진자이다. 물론, 본 발명에 따른 탄성파 장치(1)는 탄성파 공진자에는 한정되지 않고, 복수개의 탄성파 공진자를 가지는 필터 장치 등이어도 된다.

IDT 전극(3)은 서로 대향하는 제1 버스바(busbar)(16) 및 제2 버스바(17)를 가진다. IDT 전극(3)은 제1 버스바(16)에 각각 일단(一端)이 접속된 복수개의 제1 전극지(18)를 가진다. 추가로, IDT 전극(3)은 제2 버스바(17)에 각각 일단이 접속된 복수개의 제2 전극지(19)를 가진다. 복수개의 제1 전극지(18)와 복수개의 제2 전극지(19)는 서로 맞물린다. 한편, 제1 전극지(18) 및 제2 전극지(19)는 Y방향으로 연장된다.

IDT 전극(3)은 단층의 Al막으로 이루어진다. 반사기(8A) 및 반사기(8B)의 재료도 IDT 전극(3)과 동일한 재료이다. 한편, IDT 전극(3), 반사기(8A) 및 반사기(8B)의 재료는 상기에 한정되지 않는다. 혹은, IDT 전극(3), 반사기(8A) 및 반사기(8B)는 복수개의 금속층이 적층된 적층 금속막으로 이루어져도 된다.

도 2는 제1 실시형태에 따른 탄성파 장치의 정면 단면도이다.

탄성파 장치(1)의 압전성 기판(2)은 지지 기판(4)과, 지지 기판(4) 상에 직접적으로 마련된 압전체층(7)을 가진다. 압전체층(7) 상에 상기 IDT 전극(3), 반사기(8A) 및 반사기(8B)가 마련된다. 한편, 본 실시형태에서는 압전체층(7) 상에 직접적으로 IDT 전극(3)이 마련된다. 물론, 압전체층(7) 상에 유전체막을 개재하여 간접적으로 IDT 전극(3)이 마련되어도 된다.

압전체층(7)은 탄탈산리튬층이다. 보다 구체적으로는 압전체층(7)에는 55° Y커트 X전파의 LiTaO₃이 사용된다. 한편, 압전체층(7)의 커트 각은 상기에 한정되지 않는다. IDT 전극(3)의 전극지 피치에 의해 규정되는 파장을 λ로 했을 때에 압전체층(7)의 막 두께는 1λ 이하이다.

압전체층(7)은 분극 방향에서 마이너스의 면과 플러스의 면을 가진다. 본 명세서에서는 분극된 상태에서의 "-"로부터 "+"의 방향을 +Z_LT 방향으로 정의한다. +Z_LT 방향이 압전체층(7)을 구성하는 LiTaO₃의 분극 방향이다.

도 3은 LiTaO₃의 결정 구조에서의 X_LT축, Y_LT축, Z_LT축 및 분극 방향의 정의를 나타내는 모식도이다. 여기서, +X_LT 방향은 +Z_LT 방향과 수직인 방향이면서 SAW의 전파방향(X방향)과 평행하다. +Y_LT 방향은 X_LT 방향과 Z_LT 방향 양쪽과 수직인 방향이다. 한편, 본 명세서에서 압전체층을 구성하는 LiTaO₃의 결정축을 (X_LT, Y_LT, Z_LT)로 한다. 도 3은 커트 각이 55° Y인 경우의 예를 나타냈다. 도 4(a)~도 4(d)는 도 3에 나타내는 정의에 따른, 55° Y커트 X전파의 LiTaO₃의 결정 방위를 나타낸다.

도 3에 나타내는 LiTaO₃층(LT층)은 분극 방향이 플러스 측인 플러스면(La) 및 분극 방향이 마이너스 측인 마이너스면(Lb)을 가진다. 도 3에서의 오른쪽 위에 IDT 전극(3)이 플러스면(La) 측에 마련된 경우를 나타낸다. 이때, 마이너스면(Lb)은 지지 기판(4) 측의 면이다. 한편, 도 3에서의 왼쪽 아래에 IDT 전극(3)이 마이너스면 측에 마련된 경우를 나타낸다. 이때, 플러스면(La)은 지지 기판(4) 측의 면이다. 한편, 본 명세서에서의 플러스면이란, 그 면의 약 95% 이상이 분극 방향에서 플러스의 면인 주면(主面)을 가리킨다. 또한, 본 명세서에서의 마이너스면이란, 그 면의 약 95% 이상이 분극 방향에서 마이너스의 면인 주면을 가리킨다.

도 3에 나타내는 정의에 따르면, 55° Y커트 X전파의 LiTaO₃은 LiTaO₃의 분극 방향과 Z_LT축의 방향의 조합에 의해, 도 4(a)~도 4(d)에 나타내는 4종의 결정 방위가 될 수 있다. 여기서, 도 4(a)~도 4(d)는 도 4(e)에 나타내는 X방향 측에서 보았을 때의 X_LT, Y_LT, Z_LT의 방향을 나타낸다. 보다 구체적으로는 도 4(a) 및 도 4(b)는 IDT 전극(3)이 압전체층(7)의 플러스면 상에 마련된 경우를 나타낸다. 도 4(a)는 분극 방향인 Z_LT 방향이 -Y 방향으로 경사진 경우를 나타내고, 도 4(b)는 Z_LT 방향이 +Y 방향으로 경사진 경우를 나타낸다. 도 4(a)에 나타내는 결정 방위의 경우, 오일러 각은 (0°, -35°, 0°)이다. 도 4(b)에서 나타내는 결정 방위의 경우, 오일러 각은 (0°, -35°, 180°)이다. 한편, 도 4(c) 및 도 4(d)는 IDT 전극(3)이 압전체층(7)의 마이너스면 상에 마련된 경우를 나타낸다. 도 4(c)는 Z_LT 방향이 +Y 방향으로 경사진 경우를 나타내고, 도 4(d)는 Z_LT 방향이 -Y 방향으로 경사진 경우를 나타낸다. 도 4(c)에서 나타내는 결정 방위의 경우, 오일러 각은 (0°, 145°, 0)이다. 도 4(d)에서 나타내는 결정 방위의 경우, 오일러 각은 (0, 145°, 180°)이다.

여기서, 오일러 각의 정의를 설명한다. 오일러 각이 (φ, θ, ψ)인 경우, 1) (x, y, z)를 z축 중심으로 "φ" 회전하여 (x1, y1, z1)로 한다. 다음으로, 2) (x1, y1, z1)을 x1축 중심으로 "θ" 회전하여 (x2, y2, z2)로 한다. 다음으로, 3) (x2, y2, z2)를 z2축 중심으로 "ψ" 회전하여 (x3, y3, z3)으로 한 방위가 된다. 한편, 오른 나사 방향을 양의 회전 방향으로 한다. 상기 1)~3)의 회전 조작에 의해 (x, y, z)가 (x3, y3, z3)이 된다. (x, y, z) 및 (x3, y3, z3)의 좌표계는 원점을 공유한다. 이하에서는 오일러 각이 (φ, θ, ψ)인 경우를 결정 방위가 (φ, θ, ψ)라고 하여 기재하는 경우가 있다. 한편, 오일러 각과 좌표변환의 방법에 대해서는 "탄성파 소자 기술 핸드북, 549페이지"에도 기재되어 있다.

도 5는 실리콘의 결정축의 정의를 나타내는 모식도이다. 도 6은 실리콘의 (111)면을 나타내는 모식도이다. 도 7은 실리콘의 (111)면의 결정축을 XY면에서 본 도면이다.

상기 지지 기판(4)은 실리콘 기판이다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 실리콘은 다이아몬드 구조를 가진다. 본 명세서에서 지지 기판(4)을 구성하는 실리콘의 결정축은 (X_Si, Y_Si, Z_Si)로 한다. 실리콘에서는 결정 구조의 대칭성에 의해, X_Si축, Y_Si축 및 Z_Si축은 각각 등가이다. 도 7에 나타내는 바와 같이, (111)면에서는 면 내 3회 대칭이고, 120° 회전으로 등가인 결정 구조가 된다.

본 실시형태의 지지 기판(4)의 면 방위는 Si(111)이다. Si(111)란, 다이아몬드 구조를 가지는 실리콘의 결정 구조에서, 미러 지수 [111]로 나타내지는 결정축에 직교하는 (111)면에서 커팅한 기판인 것을 나타낸다. 한편, (111)면은 도 6 및 도 7에 나타내는 면이다. 물론, 그 밖의 결정학적으로 등가인 면도 포함한다.

여기서, n을 임의의 정수 (0, ±1, ±2, ……)로 한다. 본 실시형태에서는 압전체층(7)의 플러스면 상에 IDT 전극(3)이 마련된 경우에, 압전체층(7) 및 지지 기판(4)의 결정축의 관계로부터 정의되는 각도(α₁₁₁)가 0°+120°×n≤α₁₁₁≤45°+120°×n의 범위 내, 또는 75°+120°×n≤α₁₁₁≤120°+120°×n의 범위 내이다. 한편, 압전체층(7)의 마이너스면 상에 IDT 전극(3)이 마련된 경우에 각도(α₁₁₁)가 15°+120°×n≤α₁₁₁≤105°+120°×n의 범위 내이다. 이하에서 각도(α₁₁₁) 및 후술할 방향 벡터(k₁₁₁)의 상세를 설명한다.

도 8은 방향 벡터(k₁₁₁)를 설명하기 위한 모식적 단면도이다. 도 9는 방향 벡터(k₁₁₁)를 설명하기 위한 모식적 평면도이다.

도 8 및 도 9에서는 IDT 전극(3)이 압전체층(7)의 플러스면 상에 마련된 예를 나타낸다. 보다 구체적으로는 압전체층(7)의 오일러 각이 (0°, -35°, 0°)인 경우를 나타낸다. 지지 기판(4)의 (111)면은 압전체층(7)에 접한다.

여기서, 도 8에 나타내는 바와 같이, 압전체층(7)을 구성하는 LiTaO₃의 Z_LT축을 지지 기판(4)의 (111)면에 투영한 방향 벡터를 k₁₁₁로 한다. 도 8 및 도 9에 나타내는 바와 같이, 방향 벡터(k₁₁₁)는 IDT 전극(3)의 전극지가 연장되는 방향인 Y 방향에 평행하다.

도 10은 실리콘의 [11-2]방향을 나타내는 모식도이다. 도 11은 각도(α₁₁₁)를 설명하기 위한 모식도이다.

도 10에 나타내는 바와 같이, 실리콘의 [11-2]방향은 실리콘의 결정 구조에서, X_Si 방향의 단위 벡터와 Y_Si 방향의 단위 벡터와 Z_Si 방향의 단위 벡터의 -2배의 벡터의 합성 벡터로서 나타내진다. 도 11에 나타내는 바와 같이, 각도(α₁₁₁)는 방향 벡터(k₁₁₁)와 지지 기판(4)을 구성하는 실리콘의 [11-2]방향이 이루는 각도이다. 한편, 전술한 바와 같이, 실리콘 결정의 대칭성으로부터, [11-2], [1-21], [-211]은 등가가 된다.

본 실시형태의 특징은 이하의 특징을 가지는 것에 있다. 1) 면 방위가 Si(111)인 지지 기판(4)과, 회전 Y커트 X전파의 LiTaO₃을 사용한 압전체층(7)을 가진다. 2a) 압전체층(7)의 플러스면 상에 IDT 전극(3)이 마련된 경우에 각도(α₁₁₁)가 0°+120°×n≤α₁₁₁≤45°+120°×n의 범위 내, 또는 75°+120°×n≤α₁₁₁≤120°+120°×n의 범위 내이다. 2) 압전체층(7)의 마이너스면 상에 IDT 전극(3)이 마련된 경우에 각도(α₁₁₁)가 15°+120°×n≤α₁₁₁≤105°+120°×n의 범위 내이다. 그로써, 고차 모드를 효과적으로 억제할 수 있다. 이것을 이하에서 설명한다.

압전체층의 플러스면 상에 IDT 전극을 마련한 경우 및 압전체층의 마이너스면 상에 IDT 전극을 마련한 경우 각각에서 각도(α₁₁₁)와 고차 모드의 위상의 관계를 구했다. 한편, 각도(α₁₁₁)와의 관계를 구한 고차 모드는 2500㎒~3000㎒ 부근에 생기는 고차 모드이다. 탄성파 장치의 조건은 이하와 같다. 한편, 예를 들면 막 두께가 1%λ인 경우, 막 두께는 0.01λ라고 한다.

지지 기판: 재료…실리콘(Si), 면 방위…Si(111)

압전체층: 재료…회전 Y커트 X전파의 LiTaO₃, 막 두께…0.2λ

압전체층을 구성하는 LiTaO₃의 결정 방위: (0°, -35°, 0°), (0°, -35°, 180°), (0°, 145°, 0) 또는 (0, 145°, 180°)

IDT 전극: 재료…Al, 막 두께…5%λ

IDT 전극의 파장(λ): 2㎛

도 12는 압전체층의 플러스면 상에 IDT 전극이 마련되고, 압전체층의 결정 방위가 (0°, -35°, 0°)인 경우의 각도(α₁₁₁)와 고차 모드의 위상의 관계를 나타내는 도면이다. 도 13은 압전체층의 플러스면 상에 IDT 전극이 마련되고, 압전체층의 결정 방위가 (0°, -35°, 180°)인 경우의 각도(α₁₁₁)와 고차 모드의 위상의 관계를 나타내는 도면이다.

도 12 및 도 13에 나타내는 바와 같이, 압전체층의 플러스면 상에 IDT 전극이 마련된 경우에는 각도(α₁₁₁)가 0° 이상, 45° 이하의 범위 내에서, 고차 모드가 효과적으로 억제되었음을 알 수 있다. 마찬가지로, 각도(α₁₁₁)가 75° 이상, 120° 이하의 범위 내에서 고차 모드가 효과적으로 억제되었음을 알 수 있다. 여기서, 지지 기판의 면 방위가 Si(111)인 경우, 결정 구조의 대칭성에 의해 α₁₁₁=α₁₁₁+120°이다. 따라서, 압전체층의 플러스면 상에 IDT 전극이 마련되고, α₁₁₁이 0°+120°×n≤α₁₁₁≤45°+120°×n의 범위 내, 또는 75°+120°×n≤α₁₁₁≤120°+120°×n의 범위 내인 경우에 고차 모드를 효과적으로 억제할 수 있다.

추가로, 각도(α₁₁₁)가 10° 이상, 40° 이하의 범위 내 또는 80° 이상, 110° 이하의 범위 내인 경우에 고차 모드를 한층 더 억제할 수 있음을 알 수 있다. 이와 같이, 압전체층의 플러스면 상에 IDT 전극이 마련된 경우에 α₁₁₁이 10°+120°×n≤α₁₁₁≤40°+120°×n의 범위 내, 또는 80°+120°×n≤α₁₁₁≤110°+120°×n의 범위 내인 것이 바람직하다.

도 14는 압전체층의 마이너스면 상에 IDT 전극이 마련되고, 압전체층의 결정 방위가 (0°, 145°, 0°)인 경우의 각도(α₁₁₁)와 고차 모드의 위상의 관계를 나타내는 도면이다. 도 15는 압전체층의 마이너스면 상에 IDT 전극이 마련되고, 압전체층의 결정 방위가 (0°, 145°, 180°)인 경우의 각도(α₁₁₁)와 고차 모드의 위상의 관계를 나타내는 도면이다.

도 14 및 도 15에 나타내는 바와 같이, 압전체층의 마이너스면 상에 IDT 전극이 마련된 경우에는 도 12 및 도 13에서 나타낸, 압전체층의 플러스 상에 IDT 전극이 마련된 경우와는 각도(α₁₁₁)와 고차 모드의 위상의 관계가 다름을 알 수 있다. 보다 구체적으로는 각도(α₁₁₁)가 15° 이상, 105° 이하의 범위 내에서 고차 모드가 효과적으로 억제되었음을 알 수 있다. 따라서, 압전체층의 마이너스면 상에 IDT 전극이 마련되고 α₁₁₁이 15°+120°×n≤α₁₁₁≤105°+120°×n의 범위 내인 경우에 고차 모드를 효과적으로 억제할 수 있다.

추가로, 각도(α₁₁₁)가 20° 이상, 50° 이하의 범위 내 또는 70° 이상, 100° 이하의 범위 내인 경우에 고차 모드를 한층 더 억제할 수 있음을 알 수 있다. 이와 같이, 압전체층의 마이너스면 상에 IDT 전극이 마련된 경우에 α₁₁₁이 20°+120°×n≤α₁₁₁≤50°+120°×n의 범위 내, 또는 70°+120°×n≤α₁₁₁≤100°+120°×n의 범위 내인 것이 바람직하다.

한편, 도 1에 나타내는 지지 기판(4)의 압전체층(7) 측의 표면에는 요철 구조가 마련되어도 된다. 이 경우에는 비선형 특성을 개선시킬 수 있다. 이 요철 구조는 그라인드 등의 방법에 의해 형성해도 되고, 랜덤의 요철 구조이어도 된다.

도 16은 제2 실시형태에 따른 탄성파 장치의 정면 단면도이다.

본 실시형태는 지지 기판(4)과 압전체층(7) 사이에 저음속막(26)이 마련된 점에서 제1 실시형태와 다르다. 이와 같이, 압전체층(7)은 지지 기판(4) 상에 저음속막(26)을 개재하여 간접적으로 마련되어도 된다. 상기의 점 이외에는 본 실시형태의 탄성파 장치는 제1 실시형태의 탄성파 장치(1)와 동일한 구성을 가진다.

저음속막(26)은 상대적으로 저음속인 막이다. 보다 구체적으로는 저음속막(26)을 전파하는 벌크파의 음속은 압전체층(7)을 전파하는 벌크파의 음속보다도 낮다. 본 실시형태의 저음속막(26)은 산화규소막이다. 산화규소는 SiO_x에 의해 나타내진다. x는 임의의 양수이다. 본 실시형태의 저음속막(26)을 구성하는 산화규소는 SiO₂이다. 한편, 저음속막(26)의 재료는 상기에 한정되지 않고, 예를 들면, 유리, 산질화규소, 산화탄탈, 또는 산화규소에 불소, 탄소나 붕소를 첨가한 화합물을 주성분으로 하는 재료를 사용할 수 있다.

도 12~도 15의 관계를 구한 조건으로부터 저음속막이 마련된 점만을 다르게 하고, 압전체층의 플러스면 상에 IDT 전극을 마련한 경우 및 압전체층의 마이너스면 상에 IDT 전극을 마련한 경우 각각에서 각도(α₁₁₁)와 고차 모드의 위상의 관계를 구했다.

저음속막: 재료…SiO₂, 막 두께…0.15λ

도 17은 압전체층의 플러스면 상에 IDT 전극이 마련되고, 압전체층의 결정 방위가 (0°, -35°, 0°)인 경우의 각도(α₁₁₁)와 고차 모드의 위상의 관계를 나타내는 도면이다. 도 18은 압전체층의 플러스면 상에 IDT 전극이 마련되고, 압전체층의 결정 방위가 (0°, -35°, 180°)인 경우의 각도(α₁₁₁)와 고차 모드의 위상의 관계를 나타내는 도면이다.

도 17 및 도 18에 나타내는 바와 같이, 저음속막이 마련된 경우에는 도 12 및 도 13에 나타낸 경우보다도 고차 모드를 한층 더 억제할 수 있음을 알 수 있다. 추가로, 각도(α₁₁₁)가 0° 이상, 32.5° 이하의 범위 내 또는 87.5° 이상, 120° 이하의 범위 내인 경우에 고차 모드를 한층 더 효과적으로 억제할 수 있음을 알 수 있다. 한편, 결정 구조의 대칭성에 의해, α₁₁₁=87.5°는 α₁₁₁=-32.5°와 등가이고, α₁₁₁=120°는 α₁₁₁=0°와 등가이다. 또한, 각도(α₁₁₁)가 15° 이상, 22.5° 이하의 범위 내 또는 97.5° 이상, 105° 이하의 범위 내인 경우에 고차 모드를 더욱 더 한층 억제할 수 있음을 알 수 있다. 이와 같이, α₁₁₁이 0°+120°×n≤α₁₁₁≤ 32.5°+120°×n의 범위 내, 또는 87.5°+120°×n≤α₁₁₁≤120°+120°×n의 범위 내인 것이 바람직하다. α₁₁₁이 15°+120°×n≤α₁₁₁≤22.5°+120°×n의 범위 내, 또는 97.5°+120°×n≤α₁₁₁≤105°+120°×n의 범위 내인 것이 보다 바람직하다.

도 19는 압전체층의 마이너스면 상에 IDT 전극이 마련되고, 압전체층의 결정 방위가 (0°, 145°, 0°)인 경우의 각도(α₁₁₁)와 고차 모드의 위상의 관계를 나타내는 도면이다. 도 20은 압전체층의 마이너스면 상에 IDT 전극이 마련되고, 압전체층의 결정 방위가 (0°, 145°, 180°)인 경우의 각도(α₁₁₁)와 고차 모드의 위상의 관계를 나타내는 도면이다.

도 19 및 도 20에 나타내는 바와 같이, 저음속막이 마련된 경우에는 도 14 및 도 15에 나타낸 경우보다도 고차 모드를 한층 더 억제할 수 있음을 알 수 있다. 추가로, 각도(α₁₁₁)가 27.5° 이상, 92.5° 이하의 범위 내인 경우에 고차 모드를 한층 더 효과적으로 억제할 수 있음을 알 수 있다. 또한, 각도(α₁₁₁)가 37.5° 이상, 45° 이하의 범위 내 또는 75° 이상, 82.5° 이하의 범위 내인 경우에 고차 모드를 더욱 더 한층 억제할 수 있음을 알 수 있다. 이와 같이, α₁₁₁이 27.5°+120°×n≤α₁₁₁≤92.5°+120°×n의 범위 내인 것이 바람직하다. α₁₁₁이 37.5°+120°×n≤α₁₁₁≤45°+120°×n의 범위 내, 또는 75°+120°×n≤α₁₁₁≤82.5°+120°×n인 것이 보다 바람직하다.

도 21은 제3 실시형태에 따른 탄성파 장치의 정면 단면도이다.

본 실시형태는 지지 기판(4)과 저음속막(26) 사이에 고음속막(35)이 마련된 점에서 제2 실시형태와 다르다. 상기의 점 이외에는 본 실시형태의 탄성파 장치는 제2 실시형태의 탄성파 장치와 동일한 구성을 가진다.

고음속막(35)은 상대적으로 고음속인 막이다. 보다 구체적으로는 고음속막(35)을 전파하는 벌크파의 음속은 압전체층(7)을 전파하는 탄성파의 음속보다도 높다. 본 실시형태의 고음속막(35)은 질화규소막이다. 한편, 고음속막(35)의 재료는 상기에 한정되지 않고, 예를 들면, 산화알루미늄, 탄화규소, 산질화규소, 실리콘, 사파이어, 탄탈산리튬, 니오브산리튬, 수정, 알루미나, 지르코니아, 코디에라이트, 멀라이트, 스테아타이트, 포스테라이트, 마그네시아, DLC(다이아몬드 라이크 카본) 또는 다이아몬드 등, 상기 재료를 주성분으로 하는 매질을 사용할 수 있다.

도 17~도 20의 관계를 구한 조건으로부터 고음속막이 마련된 점만을 다르게 하고, 압전체층의 플러스면 상에 IDT 전극을 마련한 경우 및 압전체층의 마이너스면 상에 IDT 전극을 마련한 경우 각각에서 각도(α₁₁₁)와 고차 모드의 위상의 관계를 구했다.

고음속막: 재료…SiN, 막 두께…0.15λ

도 22는 압전체층의 플러스면 상에 IDT 전극이 마련되고, 압전체층의 결정 방위가 (0°, -35°, 0°)인 경우의 각도(α₁₁₁)와 고차 모드의 위상의 관계를 나타내는 도면이다. 도 23은 압전체층의 플러스면 상에 IDT 전극이 마련되고, 압전체층의 결정 방위가 (0°, -35°, 180°)인 경우의 각도(α₁₁₁)와 고차 모드의 위상의 관계를 나타내는 도면이다.

도 22 및 도 23에 나타내는 바와 같이, 고음속막이 마련된 경우에는 도 17 및 도 18에 나타낸 경우보다도 고차 모드를 한층 더 억제할 수 있음을 알 수 있다. 추가로, 각도(α₁₁₁)가 0° 이상, 35° 이하 또는 85° 이상, 120° 이하의 범위 내인 경우에 고차 모드를 한층 더 효과적으로 억제할 수 있음을 알 수 있다. 한편, 결정 구조의 대칭성에 의해, α₁₁₁=85°는 α₁₁₁=-35°와 등가이고, α₁₁₁=120°는 α₁₁₁=0°와 등가이다. 또한, 각도(α₁₁₁)가 10° 이상, 20° 이하의 범위 내 또는 100° 이상, 110° 이하의 범위 내인 경우에 고차 모드를 더욱 더 한층 억제할 수 있음을 알 수 있다. 이와 같이, α₁₁₁이 0°+120°×n≤α₁₁₁≤35°+120°×n의 범위 내, 또는 85°+120°×n≤α₁₁₁≤120°+120°×n의 범위 내인 것이 바람직하다. α₁₁₁이 10°+120°×n≤α₁₁₁≤20°+120°×n의 범위 내, 또는 100°+120°×n≤α₁₁₁≤110°+120°×n의 범위 내인 것이 보다 바람직하다.

도 24는 압전체층의 마이너스면 상에 IDT 전극이 마련되고, 압전체층의 결정 방위가 (0°, 145°, 0°)인 경우의 각도(α₁₁₁)와 고차 모드의 위상의 관계를 나타내는 도면이다. 도 25는 압전체층의 마이너스면 상에 IDT 전극이 마련되고, 압전체층의 결정 방위가 (0°, 145°, 180°)인 경우의 각도(α₁₁₁)와 고차 모드의 위상의 관계를 나타내는 도면이다.

도 24 및 도 25에 나타내는 바와 같이, 고음속막이 마련된 경우에는 도 19 및 도 20에 나타낸 경우보다도 고차 모드를 한층 더 억제할 수 있음을 알 수 있다. 추가로, 각도(α₁₁₁)가 25° 이상, 95° 이하의 범위 내인 경우에 고차 모드를 한층 더 효과적으로 억제할 수 있음을 알 수 있다. 또한, 각도(α₁₁₁)가 40° 이상, 50° 이하의 범위 내 또는 70° 이상, 80° 이하의 범위 내인 경우에 고차 모드를 더욱 더 한층 억제할 수 있음을 알 수 있다. 이와 같이, α₁₁₁이 25°+120°×n≤α₁₁₁≤95°+120°×n의 범위 내인 것이 바람직하다. α₁₁₁이 40°+120°×n≤α₁₁₁≤50°+120°×n의 범위 내, 또는 70°+120°×n≤α₁₁₁≤80°+120°×n의 범위 내인 것이 보다 바람직하다.

한편, 상기의 제1~제3 실시형태에서는 지지 기판의 면 방위가 Si(111)인 경우의 예를 나타냈다. 한편, 본 발명에서는 지지 기판의 면 방위는 Si(111)에는 한정되지 않는다. 이하에서, 지지 기판의 면 방위가 Si(110)인 경우 및 Si(100)인 경우의 예를 나타낸다.

본 발명의 제4 실시형태에 따른 탄성파 장치는 지지 기판의 면 방위가 Si(110)인 점 및 지지 기판과 압전체층의 결정축의 관계에서 도 1에 나타내는 제1 실시형태와 다르다. 상기의 점 이외에는 본 실시형태의 탄성파 장치는 제1 실시형태의 탄성파 장치(1)와 동일한 구성을 가진다. 한편, (110)면은 도 26에 나타내는 면이며, 지지 기판은 (110)면에서 압전체층에 접한다.

여기서, 압전체층을 구성하는 LiTaO₃의 Z_LT축을 지지 기판의 (110)면에 투영한 방향 벡터를 k₁₁₀으로 한다. 방향 벡터(k₁₁₀)와, 지지 기판을 구성하는 실리콘의 [001]방향이 이루는 각도를 α₁₁₀으로 한다. 본 실시형태에서는 n을 임의의 정수 (0, ±1, ±2, ……)로 했을 때에 α₁₁₀이 0°+180°×n≤α₁₁₀≤40°+180°×n의 범위 내, 또는 140°+180°×n≤α₁₁₀≤180°+180°×n의 범위 내이다. 그로써, 고차 모드를 효과적으로 억제할 수 있다. 이에 대해 상세하게 설명한다.

각도(α₁₁₀)와 고차 모드의 위상의 관계를 구했다. 탄성파 장치의 조건은 이하와 같다.

지지 기판: 재료…실리콘(Si), 면 방위…Si(110)

압전체층: 재료…회전 Y커트 X전파의 LiTaO₃, 막 두께…0.2λ

압전체층을 구성하는 LiTaO₃의 결정 방위: (0°, 145°, 0°)

IDT 전극: 재료…Al, 막 두께…5%λ

IDT 전극의 파장(λ): 2㎛

도 27은 압전체층의 결정 방위가 (0°, 145°, 0°)인 경우의 각도(α₁₁₀)와 고차 모드의 위상의 관계를 나타내는 도면이다.

도 27에 나타내는 바와 같이, 각도(α₁₁₀)가 0° 이상, 40° 이하인 범위 내에서 고차 모드가 효과적으로 억제되었음을 알 수 있다. 마찬가지로, 각도(α₁₁₀)가 140° 이상, 180° 이하인 범위 내에서 고차 모드가 효과적으로 억제되었음을 알 수 있다. 여기서, 지지 기판의 면 방위가 Si(110)인 경우, 결정 구조의 대칭성에 의해, α₁₁₀=α₁₁₀+180°이다. 따라서, α₁₁₀=140°는 α₁₁₀=-40°와 등가이고, α₁₁₀=180°는 α₁₁₀=0°와 등가이다. 따라서, α₁₁₀이 0°+180°×n≤α₁₁₀≤40°+180°×n의 범위 내, 또는 140°+180°×n≤α₁₁₀≤180°+180°×n의 범위 내인 경우에 고차 모드를 효과적으로 억제할 수 있다.

본 발명의 제5 실시형태에 따른 탄성파 장치는 지지 기판의 면 방위가 Si(100)인 점 및 지지 기판과 압전체층의 결정축의 관계에서 도 1에 나타내는 제1 실시형태와 다르다. 상기의 점 이외에는 본 실시형태의 탄성파 장치는 제1 실시형태의 탄성파 장치(1)와 동일한 구성을 가진다. 한편, (100)면은 도 28에 나타내는 면이며, 지지 기판은 (100)면에서 압전체층에 접한다.

여기서, 압전체층을 구성하는 LiTaO₃의 Z_LT축을 지지 기판의 (100)면에 투영한 방향 벡터를 k₁₀₀으로 한다. 방향 벡터(k₁₀₀)와, 지지 기판을 구성하는 실리콘의 [001]방향이 이루는 각도를 α₁₀₀으로 한다. 본 실시형태에서는 n을 임의의 정수 (0, ±1, ±2, ……)로 했을 때에 α₁₀₀이 20°+90°×n≤α₁₀₀≤70°+90°×n의 범위 내이다. 그로써, 고차 모드를 효과적으로 억제할 수 있다. 이에 대해 상세하게 설명한다.

각도(α₁₀₀)와 고차 모드의 위상의 관계를 구했다. 탄성파 장치의 조건은 이하와 같다.

지지 기판: 재료…실리콘(Si), 면 방위…Si(100)

압전체층: 재료…회전 Y커트 X전파의 LiTaO₃, 막 두께…0.2λ

압전체층을 구성하는 LiTaO₃의 결정 방위: (0°, 145°, 0°)

IDT 전극: 재료…Al, 막 두께…5%λ

IDT 전극의 파장(λ): 2㎛

도 29는 압전체층의 결정 방위가 (0°, 145°, 0°)인 경우의 각도(α₁₀₀)와 고차 모드의 위상의 관계를 나타내는 도면이다.

도 29에 나타내는 바와 같이, 각도(α₁₀₀)가 20° 이상, 70° 이하인 범위 내에서 고차 모드가 효과적으로 억제되었음을 알 수 있다. 여기서, 지지 기판의 면 방위가 Si(100)인 경우, 결정 구조의 대칭성에 의해 α₁₀₀=α₁₀₀+90°이다. 따라서, α₁₀₀이 20°+90°×n≤α₁₀₀≤70°+90°×n의 범위 내인 경우에 고차 모드를 효과적으로 억제할 수 있다.

한편, 상기에 나타낸 제1~제5 실시형태의 구성을 가지는 탄성파 장치에서는 지지 기판의 압전체층 측의 표면에 요철 구조가 마련되어도 된다. 이 경우에는 비선형 특성을 개선할 수 있다.

도 30은 제6 실시형태에 따른 멀티플렉서의 모식도이다.

멀티플렉서(40)는 안테나에 접속되는, 신호 단자로서의 안테나 단자(49)를 가진다. 한편, 본 발명에서의 신호 단자는 안테나 단자에는 한정되지 않는다. 멀티플렉서(40)는 안테나 단자(49)에 공통 접속되고, 통과 대역이 서로 다른 제1 필터 장치(41A), 제2 필터 장치(41B) 및 제3 필터 장치(41C)를 가진다. 제1 필터 장치(41A)는 제1 실시형태의 구성을 가지는 탄성파 장치인 제1 탄성파 공진자를 포함한다. 제2 필터 장치(41B)는 제1 실시형태의 구성을 가지는 탄성파 장치인 제2 탄성파 공진자를 포함한다. 제3 필터 장치(41C)는 제1 실시형태의 구성을 가지는 탄성파 장치인 제3 탄성파 공진자를 포함한다. 물론, 제1~제3 탄성파 공진자는 제1 실시형태에 한정되지 않고, 본 발명에 따른 탄성파 장치의 구성을 가지는 탄성파 공진자이면 된다. 한편, 멀티플렉서(40)의 적어도 하나 이상의 필터 장치가 본 발명에 따른 탄성파 장치를 포함하면 된다.

본 실시형태에서는 제1 필터 장치(41A), 제2 필터 장치(41B) 및 제3 필터 장치(41C)는 대역통과형 필터이다. 물론, 제1 필터 장치(41A), 제2 필터 장치(41B) 및 제3 필터 장치(41C) 중 적어도 하나는 듀플렉서이어도 된다. 멀티플렉서(40)가 가지는 필터 장치의 개수는 특별히 한정되지 않는다. 본 실시형태의 멀티플렉서(40)는 제1 필터 장치(41A), 제2 필터 장치(41B) 및 제3 필터 장치(41C) 이외의 필터 장치도 가진다. 한편, 본 발명에 따른 멀티플렉서는 적어도 2개 이상의 필터 장치를 가지면 된다.

여기서, 제1 필터 장치(41A)의 통과 대역은 제2 필터 장치(41B)의 통과 대역보다도 저역(低域) 측에 위치한다. 제1 필터 장치(41A)에서의 제1 탄성파 공진자의 압전체층의 커트 각과, 제2 필터 장치(41B)에서의 제2 탄성파 공진자의 압전체층의 커트 각은 다르다. 보다 구체적으로는 본 실시형태에서는 제1 탄성파 공진자의 압전체층의 커트 각은 48° Y 이상, 60° Y 이하이다. 제2 탄성파 공진자의 압전체층의 커트 각은 36° Y 이상, 48° Y 이하이다. 물론, 예를 들면, 제1 탄성파 공진자의 압전체층의 커트 각이 48° Y인 경우, 제2 탄성파 공진자의 압전체층의 커트 각은 48° Y 이외이다. 여기서, 제2 탄성파 공진자의 압전체층의 커트 각을 42°로 하는 것이 바람직하다. 이 경우에는 레일리파의 스퓨리어스를 작게 하는 것이 가능해진다.

도 31은 압전체층을 구성하는 LiTaO₃의 커트 각과 레일리파의 비대역의 관계를 나타내는 도면이다. 한편, 비대역은 탄성파 공진자의 공진 주파수를 fr, 반공진 주파수를 fa로 했을 때에 {(fr-fa)/fr}×100(%)에 의해 나타내진다.

도 31에 나타내는 바와 같이, 압전체층의 커트 각이 36° Y 이상, 48° Y 이하인 경우에 레일리파의 비대역이 좁고, 레일리파가 억제되었음을 알 수 있다. 본 실시형태에서는 통과 대역이 제1 필터 장치보다도 고역(高域) 측에 위치하는 제2 필터 장치(41B)에서 제2 탄성파 공진자에서의 압전체층의 커트 각이 36° Y 이상, 48° Y 이하이다. 한편, 통과 대역이 저역 측에 위치하는 제1 필터 장치(41A)에서의 제1 탄성파 공진자의 압전체층의 커트 각이 48° Y 이상, 60° Y 이하이다. 따라서, 멀티플렉서(40)에서는 고차 모드에 더하여, 스퓨리어스로서의 레일리파도 억제할 수 있다.

적어도 제1 탄성파 공진자의 압전체층의 커트 각과 제2 탄성파 공진자의 압전체층의 커트 각이 다르면 된다. 예를 들면, 제1 탄성파 공진자의 압전체층의 커트 각 및 제2 탄성파 공진자의 압전체층의 커트 각과, 제3 필터 장치(41C)에서의 제3 탄성파 공진자의 압전체층의 커트 각이 달라도 된다.

제1~제6 실시형태의 구조를 얻기 위해, LT층과 실리콘으로 이루어지는 지지 기판을 접합해도 된다. 저음속막 또는 고음속막으로서의 중간층을 가지는 경우에는 중간층을 LT층 측, 혹은 지지 기판 측에 형성하고 접합해도 된다. 이와 같은 접합의 방법으로는 예를 들면, 친수화 접합, 활성화 접합, 원자확산 접합, 금속확산 접합, 양극 접합, 수지나 SOG에 의한 접합 등의 다양한 방법을 이용할 수 있다. 또한, 상기 접합에서 형성되는 접합층은 중간층의 계면에 배치되어도 되고, 중간층 내에 배치되어도 된다. 제3 실시형태의 경우에는 접합층을 저음속막과 고음속막의 계면에 배치하는 것이 바람직하다.

LT층의 마이너스면 측에 IDT 전극을 형성하는 것이 바람직하다. 마이너스면 측에 IDT 전극을 형성함으로써 리플 등의 문제를 억제하는 것이 가능해진다.

1: 탄성파 장치
2: 압전성 기판
3: IDT 전극
4: 지지 기판
7: 압전체층
8A, 8B: 반사기
16, 17: 제1, 제2 버스바
18, 19: 제1, 제2 전극지
26: 저음속막
35: 고음속막
40: 멀티플렉서
41A~41C: 제1~제3 필터 장치
49: 안테나 단자
La: 플러스면
Lb: 마이너스면

Claims

실리콘이며, 면 방위가 (111)인 지지 기판과,
상기 지지 기판 상에 직접적 또는 간접적으로 마련되고 회전 Y커트 X전파의 탄탈산리튬을 사용한 압전체층과,
상기 압전체층 상에 직접적 또는 간접적으로 마련되고 복수개의 전극지(電極指)를 가지는 IDT 전극을 포함하며,
상기 지지 기판과 상기 압전체층 사이에 저음속막이 마련되고,
상기 저음속막을 전파하는 벌크파의 음속이 상기 압전체층을 전파하는 벌크파의 음속보다도 낮으며,
상기 저음속막이 산화규소막이고,
상기 IDT 전극의 전극지 피치에 의해 규정되는 파장을 λ로 했을 때에 상기 압전체층의 막 두께가 1λ 이하이고,
상기 압전체층이 분극 방향에 의해 정해지는 플러스면 및 마이너스면을 가지며,
상기 압전체층을 구성하는 탄탈산리튬의 결정축을 (X_LT, Y_LT, Z_LT)로 하고, 상기 Z_LT축을 상기 지지 기판의 (111)면에 투영한 방향 벡터를 k₁₁₁로 하며, 상기 방향 벡터(k₁₁₁)와 상기 지지 기판을 구성하는 실리콘의 [11-2]방향이 이루는 각도를 α₁₁₁로 하고, n을 임의의 정수 (0, ±1, ±2, ……)로 했을 때에 상기 압전체층의 상기 플러스면 상에 상기 IDT 전극이 마련된 경우에 상기 각도(α₁₁₁)가 87.5°+120°×n≤α₁₁₁≤120°+120°×n의 범위 내이며,
상기 압전체층의 상기 마이너스면 상에 상기 IDT 전극이 마련된 경우에 상기 각도(α₁₁₁)가 75°+120°×n≤α₁₁₁≤82.5°+120°×n의 범위 내인, 탄성파 장치.
제1항에 있어서,
상기 압전체층의 상기 플러스면 상에 상기 IDT 전극이 마련된 경우에 상기 각도(α₁₁₁)가 97.5°+120°×n≤α₁₁₁≤105°+120°×n의 범위 내인, 탄성파 장치.
제1항에 있어서,
상기 지지 기판과 상기 저음속막 사이에 고음속막이 마련되고,
상기 고음속막을 전파하는 벌크파의 음속이 상기 압전체층을 전파하는 탄성파의 음속보다도 높으며,
상기 고음속막이 질화규소막인, 탄성파 장치.
제1항에 있어서,
상기 지지 기판과 상기 저음속막 사이에 고음속막이 마련되며,
상기 고음속막을 전파하는 벌크파의 음속이 상기 압전체층을 전파하는 탄성파의 음속보다도 높고,
상기 고음속막이 질화규소막이며,
상기 압전체층의 상기 플러스면 상에 상기 IDT 전극이 마련된 경우에 상기 각도(α₁₁₁)가 100°+120°×n≤α₁₁₁≤110°+120°×n의 범위 내이며,
상기 압전체층의 상기 마이너스면 상에 상기 IDT 전극이 마련된 경우에 상기 각도(α₁₁₁)가 75°+120°×n≤α₁₁₁≤80°+120°×n의 범위 내인, 탄성파 장치.
신호 단자와,
상기 신호 단자에 공통 접속되고, 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 탄성파 장치를 각각 포함하면서 통과 대역이 서로 다른 복수개의 필터 장치를 포함하고,
상기 복수개의 필터 장치 중 하나의 필터 장치에서의 상기 탄성파 장치의 상기 압전체층의 커트 각과, 다른 적어도 하나의 상기 필터 장치에서의 상기 탄성파 장치의 상기 압전체층의 커트 각이 다른, 멀티플렉서.
제5항에 있어서,
상기 복수개의 필터 장치 중 통과 대역이 저역(低域) 측에 위치하는 필터 장치의 상기 압전체층의 커트 각이 48° Y 이상, 60° Y 이하이며, 상기 필터 장치의 통과 대역보다도 통과 대역이 고역(高域) 측에 위치하는 상기 필터 장치의 상기 압전체층의 커트 각이 36° Y 이상, 48° Y 이하인 멀티플렉서.
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