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WO2021006055A1 - 弾性波装置、高周波フロントエンド回路及び通信装置 - Google Patents

弾性波装置、高周波フロントエンド回路及び通信装置 Download PDF

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WO2021006055A1
WO2021006055A1 PCT/JP2020/025013 JP2020025013W WO2021006055A1 WO 2021006055 A1 WO2021006055 A1 WO 2021006055A1 JP 2020025013 W JP2020025013 W JP 2020025013W WO 2021006055 A1 WO2021006055 A1 WO 2021006055A1
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WO
WIPO (PCT)
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elastic wave
piezoelectric layer
wave device
support substrate
filter
Prior art date
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PCT/JP2020/025013
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English (en)
French (fr)
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英樹 岩本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Priority to JP2021530593A priority patent/JP7510416B2/ja
Priority to KR1020217041248A priority patent/KR102749040B1/ko
Publication of WO2021006055A1 publication Critical patent/WO2021006055A1/ja
Priority to US17/567,918 priority patent/US12009799B2/en
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    • H03H9/6423—Means for obtaining a particular transfer characteristic
    • H03H9/6433—Coupled resonator filters
    • H03H9/6483—Ladder SAW filters

Definitions

  • the present invention generally relates to elastic wave devices, high-frequency front-end circuits and communication devices, and more specifically, elastic wave devices including support substrates and piezoelectric layers, high-frequency front-end circuits including elastic wave devices, and high-frequency front ends.
  • the present invention relates to a communication device including a circuit.
  • an elastic wave device including a support substrate and a piezoelectric layer is known (see, for example, Patent Document 1).
  • the elastic wave device described in Patent Document 1 is formed on a support substrate made of quartz, a piezoelectric layer made of LiTaO 3 (lithium tantalate) laminated on the support substrate, and a piezoelectric layer. It is provided with an IDT electrode.
  • spurious in Rayleigh mode is generated in the vicinity of 0.7 times the pass band of the elastic wave device itself depending on the polarization direction or the cut angle of the piezoelectric layer. It may cause deterioration of the characteristics of the elastic wave device.
  • the present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide an elastic wave device, a high-frequency front-end circuit, and a communication device capable of reducing spurious.
  • the elastic wave device includes a support substrate, a piezoelectric layer, and an IDT electrode.
  • the support substrate is made of quartz.
  • the piezoelectric layer is formed on the support substrate and is made of LiTaO 3 .
  • the IDT electrode is formed on the piezoelectric layer and has a plurality of electrode fingers.
  • the IDT electrode is formed on the negative surface side of the piezoelectric layer.
  • the cut angle of the piezoelectric layer is 39 ° Y or more and 48 ° Y or less.
  • the high frequency front-end circuit includes a filter and an amplifier circuit.
  • the filter includes the elastic wave device and passes a high frequency signal in a predetermined frequency band.
  • the amplifier circuit is connected to the filter and amplifies the amplitude of the high frequency signal.
  • the communication device includes the high frequency front end circuit and a signal processing circuit.
  • the signal processing circuit processes the high frequency signal.
  • the elastic wave device According to the elastic wave device, the high frequency front end circuit and the communication device according to the above aspect of the present invention, spurious can be reduced.
  • FIG. 1 is a circuit diagram of an elastic wave device according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a configuration diagram of a communication device including the same elastic wave device.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the elastic wave device of the same as above.
  • FIG. 4A is a plan view of a main part of the elastic wave device of the same as above.
  • FIG. 4B is a sectional view taken along line X1-X1 of FIG. 4A.
  • FIG. 5 is a graph showing the relationship between the cut angle of the piezoelectric layer and the phase characteristics of the Rayleigh mode.
  • FIG. 6 is a graph showing the relationship between the cut angle of the piezoelectric layer and TCF.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of an elastic wave device according to a modified example of the embodiment.
  • FIG. 4A, FIG. 4B, and FIG. 7 referred to in the following embodiments and the like are schematic views, and the size and thickness ratios of the respective components in the drawings are not necessarily the actual dimensional ratios. It does not always reflect.
  • the elastic wave device 1 As shown in FIG. 1, the elastic wave device 1 according to the embodiment has a first terminal 101 and a first terminal 101 electrically connected to an external antenna 200 of the elastic wave device 1. It is provided between the second terminal 102 and the second terminal 102, which is different from the above.
  • the elastic wave device 1 is a ladder type filter and includes a plurality of (for example, nine) elastic wave resonators 31 to 39.
  • the plurality of elastic wave resonators 31 to 39 are a plurality of (for example, five) series arm resonators (elastic wave resonators 31) provided on the first path r1 connecting the first terminal 101 and the second terminal 102.
  • a plurality (for example, four) of parallel arm resonators (elastic wave resonators 32, 34, 36, 38) provided on r23 and r24 are included.
  • an element having a function as an inductor or a capacitor may be arranged on the first path r1 as an element other than the series arm resonator.
  • an element having a function as an inductor or a capacitor as an element other than the parallel arm resonator may be arranged on each of the second paths r21, r22, r23, and r24.
  • the multiplexer 100 includes a first filter 21 including a first terminal 101, a second terminal 102, a third terminal 103, and an elastic wave device 1. , A second filter 22 and the like.
  • the first terminal 101 is an antenna terminal that can be electrically connected to the external antenna 200 of the multiplexer 100.
  • the first filter 21 is a first receiving filter including an elastic wave device 1 and provided between the first terminal 101 and the second terminal 102.
  • the first filter 21 passes a high frequency signal in a predetermined first frequency band and attenuates a signal other than the first frequency band.
  • the second filter 22 is a second reception filter provided between the first terminal 101 and the third terminal 103.
  • the second filter 22 passes a high frequency signal in a predetermined second frequency band and attenuates a signal other than the second frequency band.
  • the first filter 21 and the second filter 22 have different pass bands.
  • the pass band of the first filter 21 is a lower frequency band than the pass band of the second filter 22. Therefore, in the multiplexer 100, the pass band of the second filter 22 is on the higher frequency side than the pass band of the first filter 21.
  • the maximum frequency of the pass band of the first filter 21 is lower than the minimum frequency of the pass band of the second filter 22.
  • the first filter 21 and the second filter 22 are connected to a common first terminal 101.
  • the multiplexer 100 further includes a fourth terminal 104, a fifth terminal 105, a third filter 23, and a fourth filter 24.
  • the fourth terminal 104, the fifth terminal 105, the third filter 23, and the fourth filter 24 are not essential components.
  • the third filter 23 is a first transmission filter provided between the first terminal 101 and the fourth terminal 104.
  • the third filter 23 passes a high frequency signal in a predetermined third frequency band and attenuates a signal other than the third frequency band.
  • the fourth filter 24 is a second transmission filter provided between the first terminal 101 and the fifth terminal 105.
  • the fourth filter 24 passes a high frequency signal in a predetermined fourth frequency band and attenuates a signal other than the fourth frequency band.
  • the high frequency front end circuit 300 includes a multiplexer 100, a first amplifier circuit 303, and a first switch circuit 301. Further, the high frequency front end circuit 300 further includes a second amplifier circuit 304 and a second switch circuit 302. However, in the high frequency front end circuit 300, the second amplifier circuit 304 and the second switch circuit 302 are not essential components.
  • the first amplifier circuit 303 is electrically connected to the first filter 21 and the second filter 22 of the multiplexer 100. More specifically, the first amplifier circuit 303 is connected to the first filter 21 and the second filter 22 via the first switch circuit 301. The first amplifier circuit 303 amplifies and outputs a high frequency signal (received signal) that has passed through the antenna 200, the multiplexer 100, and the first switch circuit 301.
  • the first amplifier circuit 303 is a low noise amplifier circuit.
  • the first switch circuit 301 has two selected terminals individually connected to the second terminal 102 and the third terminal 103 of the multiplexer 100, and a common terminal connected to the first amplifier circuit 303. That is, the first switch circuit 301 is connected to the first filter 21 via the second terminal 102, and is connected to the second filter 22 via the third terminal 103.
  • the first switch circuit 301 is composed of, for example, a SPDT (Single Pole Double Throw) type switch.
  • the first switch circuit 301 is controlled by a control circuit (not shown).
  • the first switch circuit 301 connects the common terminal and the selected terminal according to the control signal from the control circuit.
  • the first switch circuit 301 may be configured by a switch IC (Integrated Circuit).
  • the number of selected terminals connected to the common terminals is not limited to one, and may be plural. That is, the high-frequency front-end circuit 300 may be configured to correspond to carrier aggregation.
  • the second amplifier circuit 304 amplifies the high frequency signal (transmission signal) output from the outside of the high frequency front end circuit 300 (for example, the RF signal processing circuit 402 described later), and passes through the second switch circuit 302 and the multiplexer 100. Is output to the antenna 200.
  • the second amplifier circuit 304 is a power amplifier circuit.
  • the second switch circuit 302 is composed of, for example, a SPDT (Single Pole Double Throw) type switch.
  • the second switch circuit 302 is controlled by the control circuit.
  • the second switch circuit 302 connects the common terminal and the selected terminal according to the control signal from the control circuit.
  • the second switch circuit 302 may be configured by a switch IC (Integrated Circuit). In the second switch circuit 302, the number of selected terminals connected to the common terminals is not limited to one, and may be plural.
  • the communication device 400 includes a high-frequency front-end circuit 300 and a signal processing circuit 401.
  • the signal processing circuit 401 processes a high frequency signal.
  • the signal processing circuit 401 includes an RF signal processing circuit 402 and a baseband signal processing circuit 403.
  • the baseband signal processing circuit 403 is not an essential component.
  • the RF signal processing circuit 402 processes the high frequency signal received by the antenna 200.
  • the high frequency front end circuit 300 transmits a high frequency signal (received signal, transmitted signal) between the antenna 200 and the RF signal processing circuit 402.
  • the RF signal processing circuit 402 is, for example, an RFIC (Radio Frequency Integrated Circuit), and performs signal processing on a high frequency signal (received signal). For example, the RF signal processing circuit 402 performs signal processing such as down-conversion on a high-frequency signal (received signal) input from the antenna 200 via the high-frequency front-end circuit 300, and the received signal generated by the signal processing. Is output to the baseband signal processing circuit 403.
  • the baseband signal processing circuit 403 is, for example, a BBIC (Baseband Integrated Circuit).
  • the received signal processed by the baseband signal processing circuit 403 is used, for example, for image display as an image signal or for a telephone call as an audio signal.
  • the RF signal processing circuit 402 performs signal processing such as up-conversion on the high frequency signal (transmission signal) output from the baseband signal processing circuit 403, and uses the high frequency signal for which the signal processing has been performed as a second signal. Output to the amplification circuit 304.
  • the baseband signal processing circuit 403 performs predetermined signal processing on a transmission signal from the outside of the communication device 400, for example.
  • the elastic wave device 1 includes a support substrate 4, a piezoelectric layer 6, and an IDT (Interdigital Transducer) electrode 7.
  • IDT Interdigital Transducer
  • the support substrate 4 is a substrate made of quartz. More specifically, the support substrate 4 supports the piezoelectric layer 6 and the IDT electrode 7. In the support substrate 4, the sound velocity of the bulk wave propagating is higher than the sound velocity of the elastic wave propagating in the piezoelectric layer 6. In the support substrate 4, the sound velocity of the lowest sound velocity bulk wave among the plurality of bulk waves propagating therein is higher than the sound velocity of the elastic wave propagating in the piezoelectric layer 6.
  • Each of the plurality of elastic wave resonators 3 is a 1-port type elastic wave resonator provided with reflectors (for example, short-circuit grating) on both sides of the IDT electrode 7 in the elastic wave propagation direction. However, the reflector is not essential.
  • the elastic wave resonator 3 is not limited to the 1-port type elastic wave resonator, and may be, for example, a vertically coupled elastic wave resonator composed of a plurality of IDT electrodes.
  • the piezoelectric layer 6 is directly laminated on the support substrate 4.
  • the piezoelectric layer 6 has a first main surface 61 on the IDT electrode 7 side and a second main surface 62 on the support substrate 4 side.
  • the piezoelectric layer 6 is formed on the support substrate 4 so that the second main surface 62 is on the support substrate 4 side.
  • the piezoelectric layer 6 is formed on the support substrate 4 and is made of LiTaO 3 (lithium tantalate). More specifically, the piezoelectric layer 6 is, for example, a ⁇ ° Y-cut X-propagated LiTaO 3 piezoelectric single crystal.
  • the ⁇ ° Y-cut X propagation LiTaO 3 piezoelectric single crystal has the X axis as the central axis in the direction from the Y axis to the Z axis when the three crystal axes of the LiTaO 3 piezoelectric single crystal are the X axis, the Y axis, and the Z axis.
  • ⁇ ° is, for example, 39 ° or more and 48 ° or less.
  • the piezoelectric layer 6 is not limited to the ⁇ ° Y-cut X-propagated LiTaO 3 piezoelectric single crystal, and may be, for example, ⁇ ° Y-cut X-propagated LiTaO 3 piezoelectric ceramics.
  • the elastic wave resonator 3 in the elastic wave device 1 there are a longitudinal wave, an SH wave, an SV wave, or a mode in which these are combined as a mode of the elastic wave propagating in the piezoelectric layer 6.
  • a mode containing an SH wave as a main component is used as a main mode.
  • the higher-order mode is a spurious mode generated on the higher frequency side than the main mode of the elastic wave propagating in the piezoelectric layer 6.
  • the mode of the elastic wave propagating in the piezoelectric layer 6 is "the mode mainly composed of SH waves is the main mode"
  • the parameters of the piezoelectric layer 6 material, Euler angles, thickness, etc.
  • the parameters of the IDT electrode 7 material, thickness, electrode finger period, etc.
  • Euler angles of the piezoelectric layer 6 can be determined by analysis.
  • the single crystal material and cut angle of the piezoelectric layer 6 may be appropriately determined according to, for example, the required specifications of the filter (passing characteristics, attenuation characteristics, temperature characteristics, filter characteristics such as bandwidth) and the like. ..
  • the thickness of the piezoelectric layer 6 is 3.5 ⁇ or less, where ⁇ is the wavelength of the elastic wave determined by the electrode finger period of the IDT electrode 7.
  • the electrode finger cycle is a cycle of a plurality of electrode fingers 72 of the IDT electrode 7. As a result, the Q value can be increased.
  • the thickness of the piezoelectric layer 6 is 2.5 ⁇ or less.
  • the TCF Temporal Coefficients of Frequency
  • the thickness of the piezoelectric layer 6 is 1.5 ⁇ or less. This makes it possible to adjust the electromechanical coupling coefficient in a wide range. More preferably, the thickness of the piezoelectric layer 6 is 0.05 ⁇ or more and 0.5 ⁇ or less. This makes it possible to adjust the electromechanical coupling coefficient in a wider range.
  • the IDT electrode 7 is formed on the piezoelectric layer 6.
  • the term "formed on the piezoelectric layer 6" includes a case where it is formed directly on the piezoelectric layer 6 and a case where it is indirectly formed on the piezoelectric layer 6.
  • the IDT electrode 7 is located on the side opposite to the support substrate 4 with the piezoelectric layer 6 interposed therebetween.
  • the IDT electrode 7 can be formed of an appropriate metal material such as Al, Cu, Pt, Au, Ag, Ti, Ni, Cr, Mo, W or an alloy mainly composed of any of these metals. Further, the IDT electrode 7 may have a structure in which a plurality of metal films made of these metals or alloys are laminated.
  • the IDT electrode 7 is an Al film, but is not limited to this.
  • a main electrode composed of an adhesive film made of a Ti film formed on the piezoelectric layer 6 and an Al film formed on the adhesive film. It may be a laminated film with a film.
  • the thickness of the adhesive film is, for example, about 10 nm.
  • the thickness of the main electrode film is, for example, about 130 nm.
  • the IDT electrode 7 has a plurality of bus bars 71 and a plurality of electrode fingers 72, as shown in FIGS. 4A and 4B.
  • the plurality of bus bars 71 include a first bus bar 711 and a second bus bar 712.
  • the plurality of electrode fingers 72 include a plurality of first electrode fingers 721 and a plurality of second electrode fingers 722.
  • the support substrate 4 is not shown.
  • the first bus bar 711 and the second bus bar 712 are elongated with the second direction D2 (X-axis direction) orthogonal to the first direction D1 ( ⁇ ° Y direction) along the thickness direction of the support substrate 4 as the longitudinal direction. It is in the shape.
  • the first bus bar 711 and the second bus bar 712 face each other in the third direction D3 orthogonal to both the first direction D1 and the second direction D2.
  • a plurality of first electrode fingers 721 are connected to the first bus bar 711 and extend toward the second bus bar 712.
  • the plurality of first electrode fingers 721 extend from the first bus bar 711 along the third direction D3.
  • the tips of the plurality of first electrode fingers 721 and the second bus bar 712 are separated from each other.
  • the plurality of first electrode fingers 721 have the same length and width as each other.
  • the plurality of second electrode fingers 722 are connected to the second bus bar 712 and extend toward the first bus bar 711.
  • the plurality of second electrode fingers 722 extend from the second bus bar 712 along the third direction D3.
  • the tips of the plurality of second electrode fingers 722 are separated from the first bus bar 711.
  • the plurality of second electrode fingers 722 have the same length and width as each other.
  • the length and width of the plurality of second electrode fingers 722 are the same as the length and width of the plurality of first electrode fingers 721, respectively.
  • the electrode finger cycle of the IDT electrode 7 is the distance between the adjacent sides of the adjacent first electrode finger 721 and the second electrode finger 722.
  • the electrode finger cycle of the IDT electrode 7 is (when the width of the first electrode finger 721 or the second electrode finger 722 is W1 and the space width between the adjacent first electrode finger 721 and the second electrode finger 722 is S1. It is defined by W1 + S1).
  • the duty ratio which is the value obtained by dividing the electrode finger width W1 by the electrode finger cycle, is defined by W1 / (W1 + S1).
  • the duty ratio is, for example, 0.5.
  • ⁇ is defined by the repetition period P1 of the plurality of first electrode fingers 721 and the plurality of second electrode fingers 722.
  • a group of electrode fingers (plurality of electrode fingers 72) including a plurality of first electrode fingers 721 and a plurality of second electrode fingers 722 includes a plurality of first electrode fingers 721 and a plurality of second electrode fingers 722.
  • the configuration may be such that the plurality of first electrode fingers 721 and the plurality of second electrode fingers 722 are alternately arranged but separated from each other. For example, a region in which the first electrode finger 721 and the second electrode finger 722 are lined up one by one, and a region in which the first electrode finger 721 or the second electrode finger 722 are lined up in the second direction D2. And may be mixed.
  • the number of each of the plurality of first electrode fingers 721 and the plurality of second electrode fingers 722 in the IDT electrode 7 is not particularly limited.
  • the IDT electrode 7 is formed on the negative surface side of the piezoelectric layer 6 as shown in FIG. More specifically, in the piezoelectric layer 6, the first main surface 61 is a negative surface and the second main surface 62 is a positive surface. In other words, the piezoelectric layer 6 is formed on the support substrate 4 so that the first main surface 61 is a negative surface and the second main surface 62 is a positive surface. The IDT electrode 7 is formed on the first main surface 61, that is, the minus surface of the piezoelectric layer 6.
  • the cut angle of the piezoelectric layer 6 is 39 ° Y or more and 48 ° Y or less. As shown in FIG. 5, when the cut angle of the piezoelectric layer 6 is 39 ° Y or more and 48 ° Y or less, the cut angle of the piezoelectric layer 6 is less than 39 ° Y, and the cut angle of the piezoelectric layer 6 The phase characteristics are superior as compared with the case where is larger than 48 ° Y.
  • the cut angle of the piezoelectric layer 6 is 42 ° Y or more.
  • the TCF can be reduced.
  • the absolute value of TCF can be 5 ppm / ° C or less.
  • the cut angle of the piezoelectric layer 6 is 44 ° Y or more.
  • the TCF can be made smaller.
  • the absolute value of TCF can be 2 ppm / ° C or less.
  • the sound velocity of the slow transverse wave propagating on the support substrate 4 is 3950 m / s or more. More specifically, the sound velocity of the slow transverse wave propagating through the support substrate 4 is higher than the resonance sound velocity of 3800 m / s and is antiresonant sound velocity of 3950 m / s or more. Thereby, good resonance characteristics and anti-resonance characteristics can be obtained.
  • the speed of sound of the slow transverse wave propagating on the support substrate 4 is 4100 m / s or more. More specifically, the sound velocity of the slow transverse wave propagating on the support substrate 4 is the difference (150 m / s) between the anti-resonant sound velocity of 3950 m / s and the resonance sound velocity of 3800 m / s and the anti-resonant sound velocity of 3950 m / s. The sum is 4100 m / s or more. As a result, the characteristics of the ladder type filter can be improved.
  • the angles formed by the support substrate 4 and the Z axis and the X axis (second direction D2) of the LiTaO 3 are parallel.
  • the Z axis of the support substrate 4 and the direction in which the plurality of electrode fingers 72 of the IDT electrode 7 are arranged (second direction D2) are parallel.
  • the IDT electrode 7 is formed on the negative surface side of the piezoelectric layer 6, and the cut angle of the piezoelectric layer 6 is 39 ° Y or more and 48 ° Y or less. Is. As a result, spurious can be reduced.
  • the sound velocity of the support substrate 4 is 3950 m / s. Thereby, good resonance characteristics and anti-resonance characteristics can be obtained. As a result, the characteristics of the ladder type filter can be improved.
  • the angle formed by the Z axis of the support substrate 4 and the X axis (second direction D2) of the LiTaO 3 is ⁇ 20 ° or less.
  • the speed of sound of slow transverse waves can be increased to 4100 m / s or more.
  • the Z axis of the support substrate 4 and the X axis (second direction D2) of the LiTaO 3 are parallel. As a result, Z propagation can be achieved, so that high sound velocity can be realized on the support substrate 4.
  • the cut angle of the piezoelectric layer 6 is 42 ° Y or more.
  • the TCF can be reduced.
  • the absolute value of TCF can be 5 ppm / ° C or less.
  • the cut angle of the piezoelectric layer 6 is 44 ° Y or more.
  • the TCF can be made smaller.
  • the absolute value of TCF can be 2 ppm / ° C or less.
  • the piezoelectric layer 6 is directly laminated on the support substrate 4. As a result, spurious emissions can be further reduced, and deterioration of characteristics can be suppressed.
  • the thickness of the piezoelectric layer 6 is 3.5 ⁇ or less. As a result, the Q value can be increased.
  • the thickness of the piezoelectric layer 6 is 2.5 ⁇ or less. Thereby, TCF can be improved.
  • the thickness of the piezoelectric layer 6 is 1.5 ⁇ or less. This makes it possible to adjust the electromechanical coupling coefficient in a wide range.
  • the thickness of the piezoelectric layer 6 is 0.05 ⁇ or more and 0.5 ⁇ or less. This makes it possible to adjust the electromechanical coupling coefficient in a wider range.
  • the piezoelectric layer 6 is not limited to being directly laminated on the support substrate 4, and may be indirectly formed on the support substrate 4. In other words, as shown in FIG. 7, another layer may be present between the piezoelectric layer 6 and the support substrate 4.
  • the bass velocity film 5 may be formed on the support substrate 4, and the piezoelectric layer 6 may be formed on the bass velocity film 5.
  • the elastic wave device 1a includes a support substrate 4, a bass velocity film 5, a piezoelectric layer 6, and an IDT electrode 7.
  • the bass velocity film 5 is a film in which the sound velocity of the bulk wave propagating in the bass velocity film 5 is lower than the sound velocity of the bulk wave propagating in the piezoelectric layer 6.
  • the bass velocity film 5 is provided between the support substrate 4 and the piezoelectric layer 6. Since the low sound velocity film 5 is provided between the support substrate 4 and the piezoelectric layer 6, the sound velocity of the elastic wave is lowered.
  • Elastic waves concentrate energy in a medium that is essentially low sound velocity. Therefore, it is possible to enhance the effect of confining the energy of the elastic wave in the piezoelectric layer 6 and in the IDT electrode 7 in which the elastic wave is excited. As a result, the loss can be reduced and the Q value can be increased as compared with the case where the bass velocity film 5 is not provided.
  • the material of the bass velocity film 5 is, for example, silicon oxide.
  • the material of the bass velocity film 5 is not limited to silicon oxide, and is mainly composed of glass, silicon nitride, tantalum oxide, a compound obtained by adding fluorine, carbon, or boron to silicon oxide, or each of the above materials. It may be a material.
  • the temperature characteristics can be improved.
  • the elastic constant of LiTaO 3 which is the material of the piezoelectric layer 6, has a negative temperature characteristic, and the temperature characteristic of silicon oxide has a positive temperature characteristic. Therefore, in the elastic wave device 1, the absolute value of TCF can be reduced. Further, the intrinsic acoustic impedance of silicon oxide is smaller than the intrinsic acoustic impedance of LiTaO 3 , which is the material of the piezoelectric layer 6. Therefore, it is possible to both increase the electromechanical coupling coefficient, that is, expand the specific band, and improve the frequency temperature characteristic.
  • the thickness of the bass velocity film 5 is preferably 2.0 ⁇ or less.
  • the film stress can be reduced, and as a result, the warp of the wafer can be reduced, the non-defective rate can be improved, and the characteristics can be stabilized. It becomes. Further, if the thickness of the bass velocity film 5 is within the range of 0.1 ⁇ or more and 0.5 ⁇ or less, the electromechanical coupling coefficient hardly changes.
  • the support substrate 4 and the piezoelectric layer 6 are not limited to having one layer (bass sound velocity film 5) as described above, and a plurality of layers may be laminated.
  • the elastic wave device 1a according to the above modification also has the same effect as the elastic wave device 1 according to the embodiment.
  • the elastic wave device (1; 1a) includes a support substrate (4), a piezoelectric layer (6), and an IDT electrode (7).
  • the support substrate (4) is made of quartz.
  • the piezoelectric layer (6) is formed on the support substrate (4) and is made of LiTaO 3 .
  • the IDT electrode (7) is formed on the piezoelectric layer (6) and has a plurality of electrode fingers (72).
  • the IDT electrode (7) is formed on the negative surface side of the piezoelectric layer (6).
  • the cut angle of the piezoelectric layer (6) is 39 ° Y or more and 48 ° Y or less. According to the elastic wave device (1; 1a) according to the first aspect, spurious can be reduced.
  • the sound velocity of the slow transverse wave propagating on the support substrate (4) is 3950 m / s or more. According to the elastic wave device (1; 1a) according to the second aspect, good resonance characteristics and antiresonance characteristics can be obtained.
  • the sound velocity of the slow transverse wave propagating on the support substrate (4) is 4100 m / s or more.
  • the characteristics of the ladder type filter can be improved.
  • the Z-axis of the support substrate (4) and the X-axis of the LiTaO 3 (second direction D2) The angle between the two is ⁇ 20 ° or less.
  • the sound velocity of a slow transverse wave can be set to 4100 m / s or more.
  • the Z-axis of the support substrate (4) and the X-axis of the LiTaO 3 (second direction D2) are parallel. According to the elastic wave device (1; 1a) according to the fifth aspect, since Z propagation can be performed, high sound velocity can be realized on the support substrate (4).
  • the cut angle of the piezoelectric layer (6) is 42 ° Y or more in any one of the first to fifth aspects.
  • the TCF can be reduced.
  • the absolute value of TCF can be 5 ppm / ° C or less.
  • the cut angle of the piezoelectric layer (6) is 44 ° Y or more in the sixth aspect.
  • the TCF can be made smaller.
  • the absolute value of TCF can be 2 ppm / ° C or less.
  • the piezoelectric layer (6) is directly laminated on the support substrate (4). According to the elastic wave device (1) according to the eighth aspect, spurious can be further reduced, so that deterioration of characteristics can be suppressed.
  • the high-frequency front-end circuit (300) includes a filter (first filter 21; second filter 22; third filter 23; fourth filter 24) and an amplifier circuit (first amplifier circuit 303; second filter). It is provided with an amplifier circuit 304).
  • the filter includes an elastic wave device (1; 1a) according to any one of the first to eighth aspects, and passes a high frequency signal in a predetermined frequency band.
  • the amplifier circuit is connected to a filter and amplifies the amplitude of the high frequency signal. According to the high frequency front-end circuit (300) according to the ninth aspect, spurious can be reduced in the elastic wave device (1; 1a).
  • the communication device (400) according to the tenth aspect includes the high frequency front end circuit (300) of the ninth aspect and the signal processing circuit (401).
  • the signal processing circuit (401) processes a high frequency signal. According to the communication device (400) according to the tenth aspect, spurious can be reduced in the elastic wave device (1; 1a).

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Abstract

スプリアスを低減させる。弾性波装置（１）は、支持基板（４）と、圧電体層（６）と、ＩＤＴ電極（７）とを備える。支持基板（４）は、水晶からなる。圧電体層（６）は、支持基板（４）上に形成されており、ＬｉＴａＯ３からなる。ＩＤＴ電極（７）は、圧電体層（６）上に形成されており、複数の電極指（７２）を有する。ＩＤＴ電極（７）は、圧電体層（６）のマイナス面側に形成されている。圧電体層（６）のカット角は、３９°Ｙ以上４８°Ｙ以下である。

Description

弾性波装置、高周波フロントエンド回路及び通信装置
　本発明は、一般に弾性波装置、高周波フロントエンド回路及び通信装置に関し、より詳細には、支持基板及び圧電体層を備える弾性波装置、弾性波装置を備える高周波フロントエンド回路、及び、高周波フロントエンド回路を備える通信装置に関する。
　従来、支持基板及び圧電体層を備える弾性波装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
　特許文献１に記載された弾性波装置は、水晶からなる支持基板と、支持基板上に積層されているＬｉＴａＯ３（リチウムタンタレート）からなる圧電体層と、圧電体層上に形成されているＩＤＴ電極とを備える。
米国特許出願公開第２０１８／０１０９２４１号明細書
　ところで、特許文献１に記載された従来の弾性波装置では、圧電体層の分極方向又はカット角によって、弾性波装置自身の通過帯域の０．７倍付近にレイリーモードによるスプリアスが発生して、弾性波装置の特性劣化を引き起こす可能性がある。
　本発明は上記の点に鑑みてなされた発明であり、本発明の目的は、スプリアスを低減させることができる弾性波装置、高周波フロントエンド回路及び通信装置を提供することにある。
　本発明の一態様に係る弾性波装置は、支持基板と、圧電体層と、ＩＤＴ電極とを備える。前記支持基板は、水晶からなる。前記圧電体層は、前記支持基板上に形成されており、ＬｉＴａＯ３からなる。前記ＩＤＴ電極は、前記圧電体層上に形成されており、複数の電極指を有する。前記ＩＤＴ電極は、前記圧電体層のマイナス面側に形成されている。前記圧電体層のカット角は、３９°Ｙ以上４８°Ｙ以下である。
　本発明の一態様に係る高周波フロントエンド回路は、フィルタと、増幅回路とを備える。前記フィルタは、前記弾性波装置を含み、所定の周波数帯域の高周波信号を通過させる。前記増幅回路は、前記フィルタに接続されており、前記高周波信号の振幅を増幅させる。
　本発明の一態様に係る通信装置は、前記高周波フロントエンド回路と、信号処理回路とを備える。前記信号処理回路は、前記高周波信号を処理する。
　本発明の上記態様に係る弾性波装置、高周波フロントエンド回路及び通信装置によれば、スプリアスを低減させることができる。
図１は、実施形態に係る弾性波装置の回路図である。 図２は、同上の弾性波装置を備える通信装置の構成図である。 図３は、同上の弾性波装置の断面図である。 図４Ａは、同上の弾性波装置の要部の平面図である。図４Ｂは、図４ＡのＸ１－Ｘ１線断面図である。 図５は、圧電体層のカット角とレイリーモードの位相特性との関係を示すグラフである。 図６は、圧電体層のカット角とＴＣＦとの関係を示すグラフである。 図７は、実施形態の変形例に係る弾性波装置の断面図である。
　以下、実施形態に係る弾性波装置、高周波フロントエンド回路及び通信装置について、図面を参照して説明する。下記の実施形態等において参照する図３、図４Ａ、図４Ｂ及び図７は、模式的な図であり、図中の各構成要素の大きさや厚さそれぞれの比は、必ずしも実際の寸法比を反映しているとは限らない。
　（実施形態）
　（１）弾性波装置、マルチプレクサ、高周波フロントエンド回路及び通信装置の構成
　実施形態に係る弾性波装置、マルチプレクサ、高周波フロントエンド回路及び通信装置の構成について、図面を参照して説明する。
　（１．１）弾性波装置
　実施形態に係る弾性波装置１は、図１に示すように、弾性波装置１の外部のアンテナ２００に電気的に接続される第１端子１０１と第１端子１０１とは異なる第２端子１０２との間に設けられる。弾性波装置１は、ラダー型フィルタであり、複数（例えば、９つ）の弾性波共振子３１～３９を備える。複数の弾性波共振子３１～３９は、第１端子１０１と第２端子１０２とを結ぶ第１経路ｒ１上に設けられた複数（例えば、５つ）の直列腕共振子（弾性波共振子３１，３３，３５，３７，３９）と、第１経路ｒ１上の複数（４つ）のノードＮ１，Ｎ２，Ｎ３，Ｎ４それぞれとグラウンドとを結ぶ複数（４つ）の第２経路ｒ２１，ｒ２２，ｒ２３，ｒ２４上に設けられた複数（例えば、４つ）の並列腕共振子（弾性波共振子３２、３４、３６、３８）と、を含む。なお、弾性波装置１では、第１経路ｒ１上に直列腕共振子以外の素子としてインダクタ又はキャパシタとしての機能を有する素子が配置されていてもよい。また、弾性波装置１では、各第２経路ｒ２１，ｒ２２，ｒ２３，ｒ２４上に、並列腕共振子以外の素子としてインダクタ又はキャパシタとしての機能を有する素子が配置されていてもよい。
　（１．２）マルチプレクサ
　実施形態に係るマルチプレクサ１００は、図２に示すように、第１端子１０１と、第２端子１０２と、第３端子１０３と、弾性波装置１からなる第１フィルタ２１と、第２フィルタ２２と、を備える。
　第１端子１０１は、マルチプレクサ１００の外部のアンテナ２００と電気的に接続可能なアンテナ端子である。
　第１フィルタ２１は、弾性波装置１を含み、第１端子１０１と第２端子１０２との間に設けられている第１受信用フィルタである。第１フィルタ２１は、所定の第１周波数帯域の高周波信号を通過させ、第１周波数帯域以外の信号を減衰させる。
　第２フィルタ２２は、第１端子１０１と第３端子１０３との間に設けられている第２受信用フィルタである。第２フィルタ２２は、所定の第２周波数帯域の高周波信号を通過させ、第２周波数帯域以外の信号を減衰させる。
　第１フィルタ２１と第２フィルタ２２とは互いに異なる通過帯域を有している。マルチプレクサ１００では、第１フィルタ２１の通過帯域が、第２フィルタ２２の通過帯域よりも低周波数域である。したがって、マルチプレクサ１００では、第２フィルタ２２の通過帯域が第１フィルタ２１の通過帯域よりも高周波数側にある。マルチプレクサ１００では、例えば、第１フィルタ２１の通過帯域の最大周波数が、第２フィルタ２２の通過帯域の最小周波数よりも低い。
　マルチプレクサ１００では、第１フィルタ２１と第２フィルタ２２とが共通の第１端子１０１に接続されている。
　また、マルチプレクサ１００は、第４端子１０４と、第５端子１０５と、第３フィルタ２３と、第４フィルタ２４と、を更に備える。ただし、マルチプレクサ１００において、第４端子１０４と、第５端子１０５と、第３フィルタ２３と、第４フィルタ２４は、必須の構成要素ではない。
　第３フィルタ２３は、第１端子１０１と第４端子１０４との間に設けられている第１送信用フィルタである。第３フィルタ２３は、所定の第３周波数帯域の高周波信号を通過させ、第３周波数帯域以外の信号を減衰させる。
　第４フィルタ２４は、第１端子１０１と第５端子１０５との間に設けられている第２送信用フィルタである。第４フィルタ２４は、所定の第４周波数帯域の高周波信号を通過させ、第４周波数帯域以外の信号を減衰させる。
　（１．３）高周波フロントエンド回路
　高周波フロントエンド回路３００は、図２に示すように、マルチプレクサ１００と、第１増幅回路３０３と、第１スイッチ回路３０１と、を備える。また、高周波フロントエンド回路３００は、第２増幅回路３０４と、第２スイッチ回路３０２と、を更に備える。ただし、高周波フロントエンド回路３００において、第２増幅回路３０４及び第２スイッチ回路３０２は、必須の構成要素ではない。
　第１増幅回路３０３は、マルチプレクサ１００の第１フィルタ２１及び第２フィルタ２２に電気的に接続されている。より詳細には、第１増幅回路３０３は、第１スイッチ回路３０１を介して、第１フィルタ２１及び第２フィルタ２２に接続されている。第１増幅回路３０３は、アンテナ２００、マルチプレクサ１００及び第１スイッチ回路３０１を経由した高周波信号（受信信号）を増幅して出力する。第１増幅回路３０３は、ローノイズアンプ回路である。
　第１スイッチ回路３０１は、マルチプレクサ１００の第２端子１０２及び第３端子１０３に個別に接続された２つの被選択端子と、第１増幅回路３０３に接続された共通端子と、を有する。つまり、第１スイッチ回路３０１は、第２端子１０２を介して第１フィルタ２１と接続されており、第３端子１０３を介して第２フィルタ２２と接続されている。
　第１スイッチ回路３０１は、例えば、ＳＰＤＴ（Single Pole Double Throw）型のスイッチによって構成される。第１スイッチ回路３０１は、制御回路（図示せず）によって制御される。第１スイッチ回路３０１は、上記制御回路からの制御信号に従って、共通端子と被選択端子とを接続する。第１スイッチ回路３０１は、スイッチＩＣ（Integrated Circuit）によって構成されてもよい。なお、第１スイッチ回路３０１では、共通端子と接続される被選択端子は１つに限らず、複数であってもよい。つまり、高周波フロントエンド回路３００は、キャリアアグリゲーション（Carrier Aggregation）に対応するように構成されていてもよい。
　第２増幅回路３０４は、高周波フロントエンド回路３００の外部（例えば、後述のＲＦ信号処理回路４０２）から出力された高周波信号（送信信号）を増幅し、第２スイッチ回路３０２及びマルチプレクサ１００を経由してアンテナ２００に出力する。第２増幅回路３０４は、パワーアンプ回路である。
　第２スイッチ回路３０２は、例えば、ＳＰＤＴ（Single Pole Double Throw）型のスイッチによって構成される。第２スイッチ回路３０２は、上記制御回路によって制御される。第２スイッチ回路３０２は、上記制御回路からの制御信号に従って、共通端子と被選択端子とを接続する。第２スイッチ回路３０２は、スイッチＩＣ（Integrated Circuit）によって構成されてもよい。なお、第２スイッチ回路３０２では、共通端子と接続される被選択端子は１つに限らず、複数であってもよい。
　（１．４）通信装置
　通信装置４００は、図２に示すように、高周波フロントエンド回路３００と、信号処理回路４０１と、を備える。信号処理回路４０１は、高周波信号を処理する。信号処理回路４０１は、ＲＦ信号処理回路４０２と、ベースバンド信号処理回路４０３と、を備える。なお、ベースバンド信号処理回路４０３は、必須の構成要素ではない。
　ＲＦ信号処理回路４０２は、アンテナ２００で受信される高周波信号を処理する。高周波フロントエンド回路３００は、アンテナ２００とＲＦ信号処理回路４０２との間で高周波信号（受信信号、送信信号）を伝達する。
　ＲＦ信号処理回路４０２は、例えばＲＦＩＣ（Radio Frequency Integrated Circuit）であり、高周波信号（受信信号）に対する信号処理を行う。例えば、ＲＦ信号処理回路４０２は、アンテナ２００から高周波フロントエンド回路３００を介して入力された高周波信号（受信信号）に対してダウンコンバート等の信号処理を行い、当該信号処理により生成された受信信号をベースバンド信号処理回路４０３へ出力する。ベースバンド信号処理回路４０３は、例えばＢＢＩＣ（Baseband Integrated Circuit）である。ベースバンド信号処理回路４０３で処理された受信信号は、例えば、画像信号として画像表示のために、又は、音声信号として通話のために使用される。
　また、ＲＦ信号処理回路４０２は、例えば、ベースバンド信号処理回路４０３から出力された高周波信号（送信信号）に対してアップコンバート等の信号処理を行い、信号処理が行われた高周波信号を第２増幅回路３０４へ出力する。ベースバンド信号処理回路４０３は、例えば、通信装置４００の外部からの送信信号に対する所定の信号処理を行う。
　（２）弾性波装置の各構成要素
　以下、実施形態に係る弾性波装置１の各構成要素について、図面を参照して説明する。ここでは、１つの弾性波共振子に着目して、弾性波装置１について説明する。
　弾性波装置１は、図３、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、支持基板４と、圧電体層６と、ＩＤＴ（Interdigital Transducer）電極７と、を備える。
　（２．１）支持基板
　支持基板４は、水晶からなる基板である。より詳細には、支持基板４は、圧電体層６及びＩＤＴ電極７を支持している。支持基板４では、圧電体層６を伝搬する弾性波の音速よりも伝搬するバルク波の音速が高速である。支持基板４では、その中を伝搬する複数のバルク波のうち、最も低音速なバルク波の音速が、圧電体層６を伝搬する弾性波の音速よりも高速である。複数の弾性波共振子３の各々は、ＩＤＴ電極７の弾性波伝搬方向の両側それぞれに反射器（例えば、短絡グレーティング）を備えた１ポート型弾性波共振子である。ただし、反射器は、必須ではない。なお、各弾性波共振子３は、１ポート型弾性波共振子に限らず、例えば、複数のＩＤＴ電極により構成される縦結合型弾性波共振子であってもよい。
　（２．２）圧電体層
　本実施形態では、圧電体層６は、支持基板４に直接積層されている。圧電体層６は、ＩＤＴ電極７側の第１主面６１と、支持基板４側の第２主面６２と、を有する。第２主面６２が支持基板４側になるように、圧電体層６は、支持基板４上に形成されている。
　圧電体層６は、支持基板４上に形成されており、ＬｉＴａＯ３（リチウムタンタレート）からなる。より詳細には、圧電体層６は、例えば、Γ°ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ３圧電単結晶である。Γ°ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ３圧電単結晶は、ＬｉＴａＯ３圧電単結晶の３つの結晶軸をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸とした場合に、Ｘ軸を中心軸としてＹ軸からＺ軸方向にΓ°回転した軸を法線とする面で切断したＬｉＴａＯ３単結晶であって、Ｘ軸方向に弾性表面波が伝搬する単結晶である。Γ°は、例えば、３９°以上４８°以下である。圧電体層６のカット角は、カット角をΓ〔°〕、圧電体層６のオイラー角を（φ，θ，ψ）とすると、Γ＝θ＋９０°である。圧電体層６は、Γ°ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ３圧電単結晶に限らず、例えば、Γ°ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ３圧電セラミックスであってもよい。
　実施形態に係る弾性波装置１における弾性波共振子３では、圧電体層６を伝搬する弾性波のモードとして、縦波、ＳＨ波若しくはＳＶ波、又はこれらが複合したモードが存在する。弾性波共振子３では、ＳＨ波を主成分とするモードをメインモードとして使用している。高次モードとは、圧電体層６を伝搬する弾性波のメインモードよりも高周波数側に発生するスプリアスモードのことである。圧電体層６を伝搬する弾性波のモードが「ＳＨ波を主成分とするモードをメインモード」であるか否かについては、例えば、圧電体層６のパラメータ（材料、オイラー角及び厚さ等）、ＩＤＴ電極７のパラメータ（材料、厚さ及び電極指周期等）等を用いて、有限要素法により変位分布を解析し、ひずみを解析することにより、確認することができる。圧電体層６のオイラー角は、分析により求めることができる。
　なお、圧電体層６の単結晶材料、カット角については、例えば、フィルタの要求仕様（通過特性、減衰特性、温度特性及び帯域幅等のフィルタ特性）等に応じて、適宜、決定すればよい。
　圧電体層６の厚さは、ＩＤＴ電極７の電極指周期で定まる弾性波の波長をλとしたときに、３．５λ以下である。電極指周期とは、ＩＤＴ電極７の複数の電極指７２の周期である。これにより、Ｑ値を高くすることができる。
　好ましくは、圧電体層６の厚さは、２．５λ以下である。これにより、ＴＣＦ（Temperature Coefficients of Frequency:周波数温度係数）を改善させることができる。より好ましくは、圧電体層６の厚さは、１．５λ以下である。これにより、広い範囲で電気機械結合係数を調整することができる。さらに好ましくは、圧電体層６の厚さは、０．０５λ以上０．５λ以下である。これにより、より広い範囲で電気機械結合係数を調整することができる。
　（２．３）ＩＤＴ電極
　ＩＤＴ電極７は、圧電体層６上に形成されている。「圧電体層６上に形成されている」とは、圧電体層６上に直接的に形成されている場合と、圧電体層６上に間接的に形成されている場合と、を含む。ＩＤＴ電極７は、圧電体層６を挟んで支持基板４とは反対側に位置している。
　ＩＤＴ電極７は、Ａｌ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ又はこれらの金属のいずれかを主体とする合金などの適宜の金属材料により形成することができる。また、ＩＤＴ電極７は、これらの金属又は合金からなる複数の金属膜を積層した構造を有していてもよい。例えば、ＩＤＴ電極７は、Ａｌ膜であるが、これに限らず、例えば、圧電体層６上に形成されたＴｉ膜からなる密着膜と、密着膜上に形成されたＡｌ膜からなる主電極膜との積層膜であってもよい。密着膜の厚さは、例えば、１０ｎｍ程度である。また、主電極膜の厚さは、例えば１３０ｎｍ程度である。
　ＩＤＴ電極７は、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、複数のバスバー７１と、複数の電極指７２と、を有する。複数のバスバー７１は、第１バスバー７１１と、第２バスバー７１２と、を含む。複数の電極指７２は、複数の第１電極指７２１と、複数の第２電極指７２２と、を含む。なお、図４Ｂでは、支持基板４の図示を省略してある。
　第１バスバー７１１及び第２バスバー７１２は、支持基板４の厚さ方向に沿った第１方向Ｄ１（Γ°Ｙ方向）に直交する第２方向Ｄ２（Ｘ軸方向）を長手方向とする長尺状である。ＩＤＴ電極７では、第１バスバー７１１と第２バスバー７１２とは、第１方向Ｄ１と第２方向Ｄ２と両方に直交する第３方向Ｄ３において対向している。
　複数の第１電極指７２１は、第１バスバー７１１に接続されており、第２バスバー７１２に向かって延びている。ここにおいて、複数の第１電極指７２１は、第１バスバー７１１から第３方向Ｄ３に沿って延びている。複数の第１電極指７２１の先端と第２バスバー７１２とは離れている。例えば、複数の第１電極指７２１は、互いの長さ及び幅が同じである。
　複数の第２電極指７２２は、第２バスバー７１２に接続されており、第１バスバー７１１に向かって延びている。ここにおいて、複数の第２電極指７２２は、第２バスバー７１２から第３方向Ｄ３に沿って延びている。複数の第２電極指７２２のそれぞれの先端は、第１バスバー７１１とは離れている。例えば、複数の第２電極指７２２は、互いの長さ及び幅が同じである。図４Ａの例では、複数の第２電極指７２２の長さ及び幅は、複数の第１電極指７２１の長さ及び幅それぞれと同じである。
　ＩＤＴ電極７では、複数の第１電極指７２１と複数の第２電極指７２２とが、第２方向Ｄ２において、１本ずつ交互に互いに離隔して並んでいる。したがって、第１バスバー７１１の長手方向において隣り合う第１電極指７２１と第２電極指７２２とは離れている。ＩＤＴ電極７の電極指周期は、隣り合う第１電極指７２１と第２電極指７２２との互いに対応する辺間の距離である。ＩＤＴ電極７の電極指周期は、第１電極指７２１又は第２電極指７２２の幅をＷ１とし、隣り合う第１電極指７２１と第２電極指７２２とのスペース幅をＳ１とした場合、（Ｗ１＋Ｓ１）で定義される。ＩＤＴ電極７において、電極指の幅Ｗ１を電極指周期で除した値であるデューティ比は、Ｗ１／（Ｗ１＋Ｓ１）で定義される。デューティ比は、例えば、０．５である。ＩＤＴ電極７の電極指周期で定まる弾性波の波長をλとしたとき、λは、複数の第１電極指７２１及び複数の第２電極指７２２の繰り返し周期Ｐ１で定義される。
　複数の第１電極指７２１と複数の第２電極指７２２とを含む一群の電極指（複数の電極指７２）は、複数の第１電極指７２１と複数の第２電極指７２２とが、第２方向Ｄ２において、離隔して並んでいる構成であればよく、複数の第１電極指７２１と複数の第２電極指７２２とが交互に互いに離隔して並んでいない構成であってもよい。例えば、第１電極指７２１と第２電極指７２２とが１本ずつ離隔して並んでいる領域と、第１電極指７２１又は第２電極指７２２が第２方向Ｄ２において２つ並んでいる領域と、とが混在してもよい。ＩＤＴ電極７における複数の第１電極指７２１及び複数の第２電極指７２２それぞれの数は特に限定されない。
　（２．４）ＩＤＴ電極の配置及び圧電体層のカット角
　ＩＤＴ電極７は、図３に示すように、圧電体層６のマイナス面側に形成されている。より詳細には、圧電体層６では、第１主面６１がマイナス面であり、第２主面６２がプラス面である。言い換えると、第１主面６１がマイナス面となり、かつ、第２主面６２がプラス面となるように、圧電体層６は支持基板４上に形成されている。そして、ＩＤＴ電極７は、圧電体層６の第１主面６１つまりマイナス面に形成されている。
　圧電体層６のカット角は、３９°Ｙ以上４８°Ｙ以下である。図５に示すように、圧電体層６のカット角が３９°Ｙ以上４８°Ｙ以下である場合、圧電体層６のカット角が３９°Ｙ未満である場合及び圧電体層６のカット角が４８°Ｙより大きい場合に比べて、位相特性が優れている。
　好ましくは、圧電体層６のカット角は、４２°Ｙ以上である。図６に示すように、ＴＣＦを小さくすることができる。例えば、ＴＣＦの絶対値を５ｐｐｍ／℃以下にすることができる。
　より好ましくは、圧電体層６のカット角は、４４°Ｙ以上である。これにより、ＴＣＦをより小さくすることができる。例えば、ＴＣＦの絶対値を２ｐｐｍ／℃以下にすることができる。
　（２．５）支持基板の音速
　支持基板４を伝搬する遅い横波の音速は、３９５０ｍ／ｓ以上である。より詳細には、支持基板４を伝搬する上記遅い横波の音速は、共振の音速３８００ｍ／ｓよりも大きく、かつ、反共振の音速３９５０ｍ／ｓ以上である。これにより、良好な共振特性及び反共振特性を得ることができる。
　より好ましくは、支持基板４を伝搬する上記遅い横波の音速は、４１００ｍ／ｓ以上である。より詳細には、支持基板４を伝搬する上記遅い横波の音速は、反共振の音速３９５０ｍ／ｓと共振の音速３８００ｍ／ｓとの差分（１５０ｍ／ｓ）と反共振の音速３９５０ｍ／ｓとの和４１００ｍ／ｓ以上である。これにより、ラダー型フィルタの特性を向上させることができる。
　（２．６）支持基板とＩＤＴ電極との関係
　支持基板４とＺ軸とＬｉＴａＯ３のＸ軸（第２方向Ｄ２）とでなす角度は、±２０°以下である。図３の例では、支持基板４のＺ軸とＩＤＴ電極７の複数の電極指７２が並んでいる方向（第２方向Ｄ２）とでなす角度は、±２０°以下である。これにより、支持基板４を伝搬する遅い横波の音速を４１００ｍ／ｓ以上にすることができる。
　より好ましくは、支持基板４とＺ軸とＬｉＴａＯ３のＸ軸（第２方向Ｄ２）とでなす角度は、平行である。図３の例では、支持基板４のＺ軸とＩＤＴ電極７の複数の電極指７２が並んでいる方向（第２方向Ｄ２）とは、平行である。これにより、Ｚ伝搬にすることができるので、支持基板４での高音速化を実現することができる。
　（３）効果
　実施形態に係る弾性波装置１では、ＩＤＴ電極７が圧電体層６のマイナス面側に形成されており、かつ、圧電体層６のカット角が３９°Ｙ以上４８°Ｙ以下である。これにより、スプリアスを低減させることができる。
　実施形態に係る弾性波装置１では、支持基板４の音速が３９５０ｍ／ｓである。これにより、良好な共振特性及び反共振特性を得ることができる。これにより、ラダー型フィルタの特性を向上させることができる。
　実施形態に係る弾性波装置１では、支持基板４のＺ軸とＬｉＴａＯ３のＸ軸（第２方向Ｄ２）とでなす角度が±２０°以下である。これにより、遅い横波の音速を４１００ｍ／ｓ以上にすることができる。
　実施形態に係る弾性波装置１では、支持基板４のＺ軸とＬｉＴａＯ３のＸ軸（第２方向Ｄ２）とが平行である。これにより、Ｚ伝搬にすることができるので、支持基板４での高音速化を実現することができる。
　実施形態に係る弾性波装置１では、圧電体層６のカット角が４２°Ｙ以上である。これにより、ＴＣＦを小さくすることができる。例えば、ＴＣＦの絶対値を５ｐｐｍ／℃以下にすることができる。
　実施形態に係る弾性波装置１では、圧電体層６のカット角が４４°Ｙ以上である。これにより、ＴＣＦをより小さくすることができる。例えば、ＴＣＦの絶対値を２ｐｐｍ／℃以下にすることができる。
　実施形態に係る弾性波装置１では、圧電体層６が支持基板４に直接積層されている。これにより、スプリアスをより低減させることができるので、特性劣化を抑制することができる。
　実施形態に係る弾性波装置１では、圧電体層６の厚さが３．５λ以下である。これにより、Ｑ値を高くすることができる。
　実施形態に係る弾性波装置１では、圧電体層６の厚さが２．５λ以下である。これにより、ＴＣＦを改善させることができる。
　実施形態に係る弾性波装置１では、圧電体層６の厚さが１．５λ以下である。これにより、広い範囲で電気機械結合係数を調整することができる。
　実施形態に係る弾性波装置１では、圧電体層６の厚さが０．０５λ以上０．５λ以下である。これにより、より広い範囲で電気機械結合係数を調整することができる。
　（４）変形例
　以下、実施形態の変形例について説明する。
　実施形態の変形例として、圧電体層６は、支持基板４に直接積層されていることに限定されず、支持基板４上に間接的に形成されていてもよい。言い換えると、図７に示すように、圧電体層６と支持基板４との間に他の層が存在していてもよい。図７の例では、支持基板４上に低音速膜５が形成されており、圧電体層６が低音速膜５上に形成されていてもよい。
　変形例に係る弾性波装置１ａは、図７に示すように、支持基板４と、低音速膜５と、圧電体層６と、ＩＤＴ電極７と、を備える。
　低音速膜５は、圧電体層６を伝搬するバルク波の音速より、低音速膜５を伝搬するバルク波の音速が低速となる膜である。低音速膜５は、支持基板４と圧電体層６との間に設けられている。低音速膜５が支持基板４と圧電体層６との間に設けられていることにより、弾性波の音速が低下する。弾性波は本質的に低音速な媒質にエネルギーが集中する。したがって、圧電体層６内及び弾性波が励振されているＩＤＴ電極７内への弾性波のエネルギーの閉じ込め効果を高めることができる。その結果、低音速膜５が設けられていない場合に比べて、損失を低減し、Ｑ値を高めることができる。
　低音速膜５の材料は、例えば酸化ケイ素である。なお、低音速膜５の材料は、酸化ケイ素に限定されず、ガラス、酸窒化ケイ素、酸化タンタル、酸化ケイ素にフッ素、炭素、若しくはホウ素を加えた化合物、又は、上記各材料を主成分とする材料であってもよい。
　低音速膜５の材料が酸化ケイ素である場合、温度特性を改善することができる。圧電体層６の材料であるＬｉＴａＯ３の弾性定数が負の温度特性を有し、酸化ケイ素の温度特性が正の温度特性を有する。したがって、弾性波装置１では、ＴＣＦの絶対値を小さくすることができる。さらに、酸化ケイ素の固有音響インピーダンスは、圧電体層６の材料であるＬｉＴａＯ３の固有音響インピーダンスより小さい。したがって、電気機械結合係数の増大すなわち比帯域の拡大と、周波数温度特性の改善との両方を図ることができる。
　低音速膜５の厚さは、２．０λ以下であることが好ましい。低音速膜５の厚さを２．０λ以下とすることにより、膜応力を低減させることができ、その結果、ウェハの反りを低減させることができ、良品率の向上及び特性の安定化が可能となる。また、低音速膜５の厚さが０．１λ以上０．５λ以下の範囲内であれば、電気機械結合係数がほとんど変わらない。
　なお、支持基板４と圧電体層６との間には、上述のように１つの層（低音速膜５）が存在することに限定されず、複数の層が積層されていてもよい。
　上記の変形例に係る弾性波装置１ａにおいても、実施形態に係る弾性波装置１と同様の効果を奏する。
　以上説明した実施形態及び変形例は、本発明の様々な実施形態及び変形例の一部に過ぎない。また、実施形態及び変形例は、本発明の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。
　（態様）
　本明細書には、以下の態様が開示されている。
　第１の態様に係る弾性波装置（１；１ａ）は、支持基板（４）と、圧電体層（６）と、ＩＤＴ電極（７）とを備える。支持基板（４）は、水晶からなる。圧電体層（６）は、支持基板（４）上に形成されており、ＬｉＴａＯ３からなる。ＩＤＴ電極（７）は、圧電体層（６）上に形成されており、複数の電極指（７２）を有する。ＩＤＴ電極（７）は、圧電体層（６）のマイナス面側に形成されている。圧電体層（６）のカット角は、３９°Ｙ以上４８°Ｙ以下である。第１の態様に係る弾性波装置（１；１ａ）によれば、スプリアスを低減させることができる。
　第２の態様に係る弾性波装置（１；１ａ）では、第１の態様において、支持基板（４）を伝搬する遅い横波の音速は、３９５０ｍ／ｓ以上である。第２の態様に係る弾性波装置（１；１ａ）によれば、良好な共振特性及び反共振特性を得ることができる。
　第３の態様に係る弾性波装置（１；１ａ）では、第２の態様において、支持基板（４）を伝搬する前記遅い横波の音速は、４１００ｍ／ｓ以上である。第３の態様に係る弾性波装置（１；１ａ）によれば、ラダー型フィルタの特性を向上させることができる。
　第４の態様に係る弾性波装置（１；１ａ）では、第１～３の態様のいずれか１つにおいて、支持基板（４）のＺ軸とＬｉＴａＯ３のＸ軸（第２方向Ｄ２）とでなす角度は、±２０°以下である。第４の態様に係る弾性波装置（１；１ａ）によれば、遅い横波の音速を４１００ｍ／ｓ以上にすることができる。
　第５の態様に係る弾性波装置（１；１ａ）では、第４の態様において、支持基板（４）のＺ軸とＬｉＴａＯ３のＸ軸（第２方向Ｄ２）とは、平行である。第５の態様に係る弾性波装置（１；１ａ）によれば、Ｚ伝搬にすることができるので、支持基板（４）での高音速化を実現することができる。
　第６の態様に係る弾性波装置（１；１ａ）では、第１～５の態様のいずれか１つにおいて、圧電体層（６）のカット角は、４２°Ｙ以上である。第６の態様に係る弾性波装置（１；１ａ）によれば、ＴＣＦを小さくすることができる。例えば、ＴＣＦの絶対値を５ｐｐｍ／℃以下にすることができる。
　第７の態様に係る弾性波装置（１；１ａ）では、第６の態様において、圧電体層（６）のカット角は、４４°Ｙ以上である。第７の態様に係る弾性波装置（１；１ａ）によれば、ＴＣＦをより小さくすることができる。例えば、ＴＣＦの絶対値を２ｐｐｍ／℃以下にすることができる。
　第８の態様に係る弾性波装置（１）では、第１～７の態様のいずれか１つにおいて、圧電体層（６）は、支持基板（４）に直接積層されている。第８の態様に係る弾性波装置（１）によれば、スプリアスをより低減させることができるので、特性劣化を抑制することができる。
　第９の態様に係る高周波フロントエンド回路（３００）は、フィルタ（第１フィルタ２１；第２フィルタ２２；第３フィルタ２３；第４フィルタ２４）と、増幅回路（第１増幅回路３０３；第２増幅回路３０４）とを備える。フィルタは、第１～８の態様のいずれか１つの弾性波装置（１；１ａ）を含み、所定の周波数帯域の高周波信号を通過させる。増幅回路は、フィルタに接続されており、高周波信号の振幅を増幅させる。第９の態様に係る高周波フロントエンド回路（３００）によれば、弾性波装置（１；１ａ）において、スプリアスを低減させることができる。
　第１０の態様に係る通信装置（４００）は、第９の態様の高周波フロントエンド回路（３００）と、信号処理回路（４０１）とを備える。信号処理回路（４０１）は、高周波信号を処理する。第１０の態様に係る通信装置（４００）によれば、弾性波装置（１；１ａ）において、スプリアスを低減させることができる。
　１，１ａ　弾性波装置
　２１　第１フィルタ（フィルタ）
　２２　第２フィルタ（フィルタ）
　２３　第３フィルタ（フィルタ）
　２４　第４フィルタ（フィルタ）
　４　支持基板
　６　圧電体層
　７　ＩＤＴ電極
　７２　電極指
　３００　高周波フロントエンド回路
　３０３　第１増幅回路（増幅回路）
　３０４　第２増幅回路（増幅回路）
　４００　通信装置
　４０１　信号処理回路
　Ｄ２　第２方向

Claims (10)

  1. 　水晶からなる支持基板と、
    　前記支持基板上に形成されておりＬｉＴａＯ３からなる圧電体層と、
    　前記圧電体層上に形成されており、複数の電極指を有するＩＤＴ電極と、を備え、
    　前記ＩＤＴ電極は、前記圧電体層のマイナス面側に形成されており、
    　前記圧電体層のカット角は、３９°Ｙ以上４８°Ｙ以下である、
    　弾性波装置。
  2. 　前記支持基板を伝搬する遅い横波の音速は、３９５０ｍ／ｓ以上である、
    　請求項１に記載の弾性波装置。
  3. 　前記支持基板を伝搬する前記遅い横波の音速は、４１００ｍ／ｓ以上である、
    　請求項２に記載の弾性波装置。
  4. 　前記支持基板のＺ軸と前記ＬｉＴａＯ３のＸ軸とでなす角度は、±２０°以下である、
    　請求項１～３のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  5. 　前記支持基板のＺ軸と前記ＬｉＴａＯ３のＸ軸とは、平行である、
    　請求項４に記載の弾性波装置。
  6. 　前記圧電体層の前記カット角は、４２°Ｙ以上である、
    　請求項１～５のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  7. 　前記圧電体層の前記カット角は、４４°Ｙ以上である、
    　請求項６に記載の弾性波装置。
  8. 　前記圧電体層は、前記支持基板に直接積層されている、
    　請求項１～７のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  9. 　請求項１～８のいずれか１項に記載の弾性波装置を含み所定の周波数帯域の高周波信号を通過させるフィルタと、
    　前記フィルタに接続されており前記高周波信号の振幅を増幅させる増幅回路と、を備える、
    　高周波フロントエンド回路。
  10. 　請求項９に記載の高周波フロントエンド回路と、
    　前記高周波信号を処理する信号処理回路と、を備える、
    　通信装置。
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