具体实施方式

以下，通过参照附图对本发明的具体实施方式进行说明而使本发明变得清楚。

需要说明的是，本说明书所记载的各实施方式是例示性的实施方式，预先指出在不同实施方式之间能够进行结构的部分置换或组合。

图1是示出本发明的第一实施方式的弹性波装置的一部分的正面剖视图。图2是本发明的第一实施方式的弹性波装置的俯视图。需要说明的是，图1示出后述的IDT电极的一对电极指附近的部分。

弹性波装置1具有压电性基板2。压电性基板2具有支承基板3、设置在支承基板3上的第一高声速膜4、设置在第一高声速膜4上的低声速膜5、设置在低声速膜5上的第二高声速膜6、以及设置在第二高声速膜6上的压电体层7。在压电体层7上设置有IDT电极8。

通过向IDT电极8施加交流电压来激励弹性波。本实施方式的弹性波装置1将SH波用作主模式。如图2所示，在压电性基板2上的IDT电极8的弹性波传播方向两侧设置有反射器9A及反射器9B。本实施方式的弹性波装置1是弹性波谐振器。不过，本发明的弹性波装置不限于弹性波谐振器，也可以是具有多个弹性波谐振器的带通滤波器、双工器、多工器等。

图1所示的压电体层7在本实施方式中是55°Y切割X传播的钽酸锂层。这里，在将由IDT电极的电极指间距规定的波长设为λ时，压电体层7的厚度为1λ以下。电极指间距是指电极指中心间距离。需要说明的是，压电体层7的切割角、材料及厚度不限于上述。作为压电体层7的材料，例如也能够使用铌酸锂等。

支承基板3在本实施方式中是硅基板。更具体而言，构成支承基板3的硅的晶体取向是Si(111)。支承基板3的传播角是46°。需要说明的是，支承基板3的传播角是指，弹性波传播方向与硅的晶体轴[1-10]在(111)面上所成的角。这里，如图3所示，Si(111)在具有金刚石构造的硅的晶体构造中表示：在与由密勒指数[111]表示的晶体轴正交的(111)面上进行切割而得到的基板。需要说明的是，也包括其他的在晶体学上等效的面。不过，支承基板3的晶体取向、传播角及材料不限于上述。例如，构成支承基板3的硅的第一高声速膜4侧的面及IDT电极8侧的面中的第一高声速膜4侧的面的面取向也可以为(111)。

第一高声速膜4是声速相对高的膜。更具体而言，在第一高声速膜4传播的体波的声速比在压电体层7传播的弹性波的声速高。第一高声速膜4在本实施方式中是氮化硅膜。需要说明的是，第一高声速膜4的材料不限于上述，例如能够使用以氧化铝、碳化硅、氮氧化硅、硅、蓝宝石、钽酸锂、铌酸锂、水晶、矾土、氧化锆、堇青石、莫来石、滑石、镁橄榄石、氧化镁、DLC(类金刚石碳)或金刚石等上述材料为主成分的介质。

低声速膜5是声速相对低的膜。更具体而言，在低声速膜5传播的体波的声速比在压电体层7传播的体波的声速低。在本实施方式中，低声速膜5为氧化硅膜。氧化硅由SiO_x表示。x是任意的正数。在弹性波装置1中，构成低声速膜5的氧化硅是SiO₂。需要说明的是，低声速膜5的材料不限于上述，例如能够使用以玻璃、氮氧化硅、氧化钽、或者在氧化硅添加了氟、碳和/或硼而得到的化合物为主成分的材料。

第二高声速膜6是声速为第一高声速膜4的声速以上的膜。更具体而言，在第二高声速膜6传播的体波的声速为在第一高声速膜4传播的体波的声速以上。第二高声速膜6在本实施方式中是氧化铝膜。需要说明的是，第二高声速膜6的材料不限于上述，例如，能够使用以氮化铝(AlN)、氮化硅(SiN)、氮化钛(TiN)、碳化硅(SiC)或DLC等上述材料为主成分的介质。第二高声速膜6的材料也可以与第一高声速膜4的材料相同。

在本实施方式中，压电体层7经由第二高声速膜6间接地设置在低声速膜5上。弹性波装置1具有将第一高声速膜4、低声速膜5及压电体层7层叠而成的结构，因此，能够有效地将主模式的能量封闭在压电体层7侧。

如图2所示，IDT电极8具有相对置的第一汇流条16及第二汇流条17。IDT电极8具有一端分别与第一汇流条16连接的多个第一电极指18。此外，IDT电极8具有一端分别与第二汇流条17连接的多个第二电极指19。多个第一电极指18与多个第二电极指19相互交替插入。

IDT电极8由从压电体层7侧依次层叠有Ti层、Al层及Ti层的层叠金属膜构成。反射器9A及反射器9B的材料也是与IDT电极8同样的材料。需要说明的是，IDT电极8、反射器9A及反射器9B的材料不限于上述。或者，IDT电极8、反射器9A及反射器9B也可以由单层的金属膜构成。

返回图1，本实施方式的特征在于，具有将第一高声速膜4、低声速膜5、第二高声速膜6及压电体层7层叠而成的结构，第二高声速膜6的声速为第一高声速膜4的声速以上。由此，能够抑制高阶模式。需要说明的是，如上所述，高阶模式是指在主模式的谐振频率的2倍的频率附近产生的模式。以下通过比较本实施方式与比较例来说明上述效果。

准备出具有第一实施方式的结构的弹性波装置和比较例的弹性波装置。比较例在不具有第二高声速膜这一点与第一实施方式不同。

具有第一实施方式的结构的弹性波装置的条件如下所述。

支承基板：材料…硅，晶体取向…Si(111)，传播角…46°

第一高声速膜：材料…氮化硅(SiN)，厚度…300nm

低声速膜：材料…氧化硅(SiO₂)，厚度…300nm

第二高声速膜：材料…氧化铝(Al₂O₃)，厚度…30nm

压电体层：材料…钽酸锂(LiTaO₃)，切割角…55°Y切割X传播

IDT电极：各层的材料…从压电体层侧起为Ti/Al/Ti，各层的厚度…从压电体层侧起为12nm/100nm/10nm

IDT电极的电极指间距：1μm

电极指对数：1对(由于基于有限元法的周期边界条件，因此以1对计算，但对数方向假定为无限对)

比较例的弹性波装置的条件除了不具有第二高声速膜这一点以外，与第一实施方式的弹性波装置相同。

图4是示出第一实施方式及比较例的弹性波装置的相位特性的图。在图4中，实线表示第一实施方式的结果，虚线表示比较例的结果。

在图4中的箭头A所示的频率中，可知在比较例中产生了较大的高阶模式。与此相对，可知在第一实施方式中抑制了高阶模式。此外，可知在第一实施方式中也抑制了在箭头B所示的频率附近产生的高阶模式。

在比较例中，不仅主模式封闭在压电体层侧，高阶模式也封闭在压电体层侧，因此，难以抑制高阶模式。与此相对，在第一实施方式中，认为由于以下的原因而能够抑制高阶模式。

如图1所示，在第一实施方式中，在低声速膜5与压电体层7之间设置有第二高声速膜6。此外，第二高声速膜6的声速为第一高声速膜4的声速以上。由此，能够有效地提高谐振频率的2倍附近的高阶模式的声速，由于高阶模式的声速比支承基板3的体波的声速高，因此，能够使高阶模式向支承基板3侧泄漏。由此，能够抑制高阶模式。需要说明的是，如图4所示，可知第一实施方式中的主模式的相位的角度与不具有第二高声速膜6的比较例相比几乎未改变。因此，可知主模式的强度未发生劣化。

在第一实施方式的弹性波装置1中，例如能够抑制位于5GHz频带的高阶模式。因此，在弹性波装置1与通过频带位于5GHz频带的滤波器装置共同连接于天线等的情况下，能够抑制对于该滤波器装置的滤波器特性的影响。

此外，在第一实施方式的弹性波装置1中，也能够抑制位于中频的高阶模式。因此，在弹性波装置1与通过频带位于中频的滤波器装置共同连接于天线等的情况下，能够抑制对于该滤波器装置的滤波器特性的影响。

如上所述，第二高声速膜6的材料不限于氧化铝。在下述的表1中示出第二高声速膜6的优选的材料及厚度的组合。

[表1]

在第二高声速膜6的材料及厚度是表1所示的任意的组合的情况下，能够不增大位于中频的高阶模式的响应而抑制高阶模式。以下对其详细内容进行说明。

在下述的图5～图10中，示出使第二高声速膜6的材料及厚度变化的情况下的在主模式的频率的2倍附近的频段产生的高阶模式及位于中频的高阶模式的相位特性。需要说明的是，以下表示相位特性的弹性波装置除了第二高声速膜6的材料以外，具有与第一实施方式同样的结构。需要说明的是，图5～图10的第二高声速膜的厚度(单位：μm)能够换算为波长λ来读。例如，图5的Al₂O₃膜的厚度为0.2μm的情况是0.1λ。

图5是示出将弹性波装置中的第二高声速膜设为氧化铝膜的情况下的在主模式的频率的2倍附近的频段产生的高阶模式及位于中频的高阶模式的相位特性的图。需要说明的是，图5示出第二高声速膜的厚度与上述各模式的相位的关系。图5中的白色的标绘点表示在主模式的频率的2倍附近的频段产生的高阶模式的相位。黑色的标绘点表示位于中频的高阶模式的相位。下述的图6～图10也是同样的。

如图5所示，可知第二高声速膜6越厚，越更进一步抑制了在主模式的频率的2倍附近的频段产生的高阶模式。需要说明的是，在未设置第二高声速膜6的情况下，该高阶模式的相位约为66.3°。与此相对，在第二高声速膜6的厚度为0.001μm＝0.0005λ的情况下，该高阶模式的相位约为65.4°。这样，可知即便在第二高声速膜6的厚度非常薄的情况下，也具有抑制在主模式的频率的2倍附近的频段产生的高阶模式的效果。此外，可知从第二高声速膜6的厚度为0.001μm＝0.0005λ的情况到该厚度为0.03μm＝0.015λ的情况，该高阶模式的相位的角度急剧变小。

另一方面，在第二高声速膜6的厚度为0.7μm＝0.35λ以下的情况下，第二高声速膜6越厚，位于中频的高阶模式的相位的角度越大。在第二高声速膜6的厚度为0.7μm＝0.35λ以上的情况下，该高阶模式的相位的角度大致成为固定。可知位于中频的高阶模式的相位的角度被抑制为小于0°。

在第二高声速膜6的材料为氧化铝的情况下，第二高声速膜6的厚度优选为0.001μm＝0.0005λ以上。由此，能够不增大位于中频的高阶模式所引起的响应而更加可靠地抑制在主模式的频率的2倍附近的频段产生的高阶模式。第二高声速膜6的厚度更优选为0.03μm＝0.015λ以上。由此，能够不增大位于中频的高阶模式所引起的响应而更进一步抑制在主模式的频率的2倍附近的频段产生的高阶模式。第二高声速膜6的厚度优选为1μm＝0.5λ以下。当第二高声速膜6过厚时，生产性有时变低。

图6是示出将弹性波装置中的第二高声速膜设为氮化铝膜的情况下的在主模式的频率的2倍附近的频段产生的高阶模式及位于中频的高阶模式的相位特性的图。

如图6所示，在第二高声速膜6的材料为氮化铝的情况下且在第二高声速膜6的厚度为0.001μm＝0.0005λ的情况下，在主模式的频率的2倍附近的频段产生的高阶模式的相位的角度小于60°，比未设置第二高声速膜6的情况小。这样，可知即便在第二高声速膜6的厚度非常薄的情况下，也具有抑制在主模式的频率的2倍附近的频段产生的高阶模式的效果。此外，可知从第二高声速膜6的厚度为0.001μm＝0.0005λ的情况到该厚度为0.05μm＝0.025λ的情况，该高阶模式的相位的角度急剧变小。

另一方面，在第二高声速膜6的厚度为0.6μm＝0.3λ以下的情况下，第二高声速膜6越厚，位于中频的高阶模式的相位的角度越大。在第二高声速膜6的厚度为0.6μm＝0.3λ以上的情况下，该高阶模式的相位的角度大致成为固定。可知位于中频的高阶模式的相位的角度被抑制为小于-40°。

在第二高声速膜6的材料为氮化铝的情况下，第二高声速膜6的厚度优选为0.001μm＝0.0005λ以上。由此，能够不增大位于中频的高阶模式所引起的响应而更加可靠地抑制在主模式的频率的2倍附近的频段产生的高阶模式。第二高声速膜6的厚度更优选为0.05μm＝0.025λ以上。由此，能够不增大位于中频的高阶模式所引起的响应而更进一步抑制在主模式的频率的2倍附近的频段产生的高阶模式。第二高声速膜6的厚度优选为1μm＝0.5λ以下。当第二高声速膜6过厚时，生产性有时变低。

图7是示出将弹性波装置中的第二高声速膜设为氮化硅膜的情况下的在主模式的频率的2倍附近的频段产生的高阶模式及位于中频的高阶模式的相位特性的图。

如图7所示，在第二高声速膜6的材料为氮化硅的情况下且在第二高声速膜6的厚度为0.001μm＝0.0005λ的情况下，在主模式的频率的2倍附近的频段产生的高阶模式的相位的角度小于60°，比未设置第二高声速膜6的情况小。这样，可知即便在第二高声速膜6的厚度非常薄的情况下，也具有抑制在主模式的频率的2倍附近的频段产生的高阶模式的效果。此外，可知从第二高声速膜6的厚度为0.001μm＝0.0005λ的情况到该厚度为0.04μm＝0.02λ的情况，该高阶模式的相位的角度急剧变小。

另一方面，在第二高声速膜6的厚度为0.7μm＝0.35λ以下的情况下，第二高声速膜6越厚，位于中频的高阶模式的相位的角度越大。在第二高声速膜6的厚度为0.7μm＝0.35λ以上的情况下，该高阶模式的相位的角度大致成为固定。可知位于中频的高阶模式的相位的角度被抑制为小于-39°。

在第二高声速膜6的材料为氮化硅的情况下，第二高声速膜6的厚度优选为0.001μm＝0.0005λ以上。由此，能够不增大位于中频的高阶模式所引起的响应而更加可靠地抑制在主模式的频率的2倍附近的频段产生的高阶模式。第二高声速膜6的厚度更优选为0.04μm＝0.02λ以上。由此，能够不增大位于中频的高阶模式所引起的响应而更进一步抑制在主模式的频率的2倍附近的频段产生的高阶模式。第二高声速膜6的厚度优选为1μm＝0.5λ以下。当第二高声速膜6过厚时，生产性有时变低。

图8是示出将弹性波装置中的第二高声速膜设为氮化钛膜的情况下的在主模式的频率的2倍附近的频段产生的高阶模式及位于中频的高阶模式的相位特性的图。

如图8所示，在第二高声速膜6的材料为氮化钛的情况下且在第二高声速膜6的厚度为0.001μm＝0.0005λ的情况下，在主模式的频率的2倍附近的频段产生的高阶模式的相位的角度约为65.4°，比未设置第二高声速膜6的情况小。这样，可知即便在第二高声速膜6的厚度非常薄的情况下，也具有抑制在主模式的频率的2倍附近的频段产生的高阶模式的效果。此外，可知从第二高声速膜6的厚度为0.001μm＝0.0005λ的情况到该厚度为0.03μm＝0.015λ的情况，该高阶模式的相位的角度急剧变小。

另一方面，在第二高声速膜6的厚度为0.4μm＝0.2λ以下的情况下，第二高声速膜6越厚，位于中频的高阶模式的相位的角度越大。在第二高声速膜6的厚度为0.4μm＝0.2λ以上的情况下，第二高声速膜6越厚，该高阶模式的相位的角度越小。可知位于中频的高阶模式的相位的角度被抑制为小于-40°。

在第二高声速膜6的材料为氮化钛的情况下，第二高声速膜6的厚度优选为0.001μm＝0.0005λ以上。由此，能够不增大位于中频的高阶模式所引起的响应而更加可靠地抑制在主模式的频率的2倍附近的频段产生的高阶模式。第二高声速膜6的厚度更优选为0.03μm＝0.015λ以上。由此，能够不增大位于中频的高阶模式所引起的响应而更进一步抑制在主模式的频率的2倍附近的频段产生的高阶模式。第二高声速膜6的厚度优选为1μm＝0.5λ以下。当第二高声速膜6过厚时，生产性有时变低。

图9是示出将弹性波装置中的第二高声速膜设为碳化硅膜的情况下的在主模式的频率的2倍附近的频段产生的高阶模式及位于中频的高阶模式的相位特性的图。

如图9所示，在第二高声速膜6的材料为碳化硅的情况下且在第二高声速膜6的厚度为0.001μm＝0.0005λ的情况下，在主模式的频率的2倍附近的频段产生的高阶模式的相位的角度约为65.6°，比未设置第二高声速膜6的情况小。这样，可知即便在第二高声速膜6的厚度非常薄的情况下，也具有抑制在主模式的频率的2倍附近的频段产生的高阶模式的效果。此外，可知从第二高声速膜6的厚度为0.001μm＝0.0005λ的情况到该厚度为0.02μm＝0.01λ的情况，该高阶模式的相位的角度急剧变小。

另一方面，可知第二高声速膜6越厚，位于中频的高阶模式的相位的角度越大，但在第二高声速膜6的厚度为0.2μm＝0.1λ以下的情况下，该高阶模式的相位的角度被抑制为小于-18°。

在第二高声速膜6的材料为碳化硅的情况下，第二高声速膜6的厚度优选为0.001μm＝0.0005λ以上。由此，能够更加可靠地抑制在主模式的频率的2倍附近的频段产生的高阶模式。第二高声速膜6的厚度更优选为0.02μm＝0.01λ以上。由此，能够更进一步抑制在主模式的频率的2倍附近的频段产生的高阶模式。第二高声速膜6的厚度优选为1μm＝0.5λ以下。当第二高声速膜6过厚时，生产性有时变低。第二高声速膜6更优选为0.2μm＝0.1λ以下。由此，能够不增大位于中频的高阶模式所引起的响应而抑制在主模式的频率的2倍附近的频段产生的高阶模式。

图10是示出将弹性波装置中的第二高声速膜设为DLC膜的情况下的在主模式的频率的2倍附近的频段产生的高阶模式及位于中频的高阶模式的相位特性的图。

如图10所示，在第二高声速膜6的材料为DLC(类金刚石碳)的情况下且在第二高声速膜6的厚度为0.001μm的情况下，在主模式的频率的2倍附近的频段产生的高阶模式的相位的角度小于51°，比未设置第二高声速膜6的情况小。这样，可知即便在第二高声速膜6的厚度非常薄的情况下，也具有抑制在主模式的频率的2倍附近的频段产生的高阶模式的效果。此外，可知从第二高声速膜6的厚度为0.001μm的情况到该厚度为0.02μm的情况，该高阶模式的相位的角度急剧变小。

另一方面，可知第二高声速膜6越厚，位于中频的高阶模式的相位的角度越大，但在第二高声速膜6的厚度为0.2μm以下的情况下，该高阶模式的相位的角度被抑制为小于56°。

在第二高声速膜6的材料为DLC的情况下，第二高声速膜6的厚度优选为0.001μm＝0.0005λ以上。由此，能够更加可靠地抑制在主模式的频率的2倍附近的频段产生的高阶模式。第二高声速膜6的厚度更优选为0.02μm＝0.01λ以上。由此，能够更进一步抑制在主模式的频率的2倍附近的频段产生的高阶模式。第二高声速膜6的厚度优选为0.2μm＝0.1λ以下。由此，能够不增大位于中频的高阶模式所引起的响应而抑制在主模式的频率的2倍附近的频段产生的高阶模式。第二高声速膜6的厚度更优选为0.1μm＝0.05λ以下。由此，能够不进一步增大位于中频的高阶模式所引起的响应而抑制在主模式的频率的2倍附近的频段产生的高阶模式。

然而，在弹性波装置中，有时产生瑞利波作为不需要的波。此时，根据压电体层7的第二欧拉角θ、压电体层7的厚度以及第二高声速膜6的厚度而导出的瑞利波相位优选为-70[deg]以下。需要说明的是，第二欧拉角是指欧拉角中的θ。这里，导出了瑞利波的相位与压电体层7的第二欧拉角θ、压电体层7的厚度及第二高声速膜6的厚度的关系式。在第二高声速膜6的材料为氧化铝、氮化铝、氮化硅、氮化钛、碳化硅或DLC的情况下，分别示出上述关系式。需要说明的是，在下述的式1～式6中，压电体层7的厚度记载为LT膜厚。

在第二高声速膜6的材料为氧化铝(矾土)的情况下，下述的式1成立。在该情况下，通过式1导出的瑞利波相位优选成为-70[deg]以下。

[数式1]

在第二高声速膜6的材料为氮化铝(A1N)的情况下，下述的式2成立。在该情况下，通过式2导出的瑞利波相位优选成为-70[deg]以下。

[数式2]

在第二高声速膜6的材料为氮化硅(SiN)的情况下，下述的式3成立。在该情况下，通过式3导出的瑞利波相位优选成为-70[deg]以下。

[数式3]

在第二高声速膜6的材料为氮化钛(TiN)的情况下，下述的式4成立。在该情况下，通过式4导出的瑞利波相位优选成为-70[deg]以下。

[数式4]

在第二高声速膜6的材料为碳化硅(SiC)的情况下，下述的式5成立。在该情况下，通过式5导出的瑞利波相位优选成为-70[deg]以下。

[数式5]

在第二高声速膜6的材料为DLC的情况下，下述的式6成立。在该情况下，通过式6导出的瑞利波相位优选成为-70[deg]以下。

[数式6]

图11是第二实施方式的弹性波装置的示意图。

弹性波装置20是具有第一滤波器装置21A、第二滤波器装置21B及第三滤波器装置21C的多工器。第一滤波器装置21A是包括具有与第一实施方式的弹性波装置1同样的结构的弹性波谐振器的滤波器装置。第二滤波器装置21B在5GHz频带具有通过频带。第三滤波器装置21C在中频具有通过频带。

弹性波装置20具有共同连接端子22。在共同连接端子22共同连接有第一滤波器装置21A、第二滤波器装置21B及第三滤波器装置21C。共同连接端子22例如也可以是与天线连接的天线端子。需要说明的是，弹性波装置20具有的滤波器装置的个数没有特别限定。弹性波装置20也具有与共同连接端子22连接的第一滤波器装置21A、第二滤波器装置21B及第三滤波器装置21C以外的滤波器装置。

第一滤波器装置21A由于包括具有与第一实施方式同样的结构的弹性波谐振器，因此，能够抑制在主模式的频率的2倍附近的频段产生的高阶模式，并且，中频的高阶模式的响应小。因此，能够抑制弹性波装置20中的第二滤波器装置21B及第三滤波器装置21C的滤波器特性的劣化。

附图标记说明

1…弹性波装置；

2…压电性基板；

3…支承基板；

4…第一高声速膜；

5…低声速膜；

6…第二高声速膜；

7…压电体层；

8…IDT电极；

9A、9B…反射器；

16、17…第一汇流条、第二汇流条；

18、19…第一电极指、第二电极指；

20…弹性波装置；

21A～21C…第一滤波器装置～第三滤波器装置；

22…共同连接端子。