CN101785183A - 滤波器、使用该滤波器的双工器及使用该双工器的通信机 - Google Patents
滤波器、使用该滤波器的双工器及使用该双工器的通信机 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101785183A CN101785183A CN200780100338A CN200780100338A CN101785183A CN 101785183 A CN101785183 A CN 101785183A CN 200780100338 A CN200780100338 A CN 200780100338A CN 200780100338 A CN200780100338 A CN 200780100338A CN 101785183 A CN101785183 A CN 101785183A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- filter
- thin film
- piezoelectric thin
- duplexer
- resonator
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Pending
Links
- 238000004891 communication Methods 0.000 title claims description 16
- 239000010408 film Substances 0.000 claims abstract description 61
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims abstract description 41
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 25
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 16
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 8
- PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N Aluminum nitride Chemical compound [Al]#N PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910017083 AlN Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 claims description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 11
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 4
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 4
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 3
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- 238000007687 exposure technique Methods 0.000 description 2
- 229910052451 lead zirconate titanate Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 description 2
- 238000010897 surface acoustic wave method Methods 0.000 description 2
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 1
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N lead zirconate titanate Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ti+4].[Zr+4].[Pb+2] HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 1
- 230000024241 parasitism Effects 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 1
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/02—Details
- H03H9/125—Driving means, e.g. electrodes, coils
- H03H9/13—Driving means, e.g. electrodes, coils for networks consisting of piezoelectric or electrostrictive materials
- H03H9/132—Driving means, e.g. electrodes, coils for networks consisting of piezoelectric or electrostrictive materials characterized by a particular shape
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/15—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material
- H03H9/17—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator
- H03H9/171—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator implemented with thin-film techniques, i.e. of the film bulk acoustic resonator [FBAR] type
- H03H9/172—Means for mounting on a substrate, i.e. means constituting the material interface confining the waves to a volume
- H03H9/174—Membranes
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/46—Filters
- H03H9/54—Filters comprising resonators of piezoelectric or electrostrictive material
- H03H9/58—Multiple crystal filters
- H03H9/582—Multiple crystal filters implemented with thin-film techniques
- H03H9/586—Means for mounting to a substrate, i.e. means constituting the material interface confining the waves to a volume
- H03H9/588—Membranes
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/46—Filters
- H03H9/54—Filters comprising resonators of piezoelectric or electrostrictive material
- H03H9/58—Multiple crystal filters
- H03H9/60—Electric coupling means therefor
- H03H9/605—Electric coupling means therefor consisting of a ladder configuration
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H3/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators
- H03H3/007—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks
- H03H3/02—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of piezoelectric or electrostrictive resonators or networks
- H03H3/04—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of piezoelectric or electrostrictive resonators or networks for obtaining desired frequency or temperature coefficient
- H03H2003/0414—Resonance frequency
- H03H2003/0421—Modification of the thickness of an element
- H03H2003/0428—Modification of the thickness of an element of an electrode
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
Abstract
本发明提供低损耗高性能的滤波器、使用该滤波器的双工器及使用该双工器的通信机。该滤波器具有：串联臂压电薄膜谐振器，其配置在串联臂上；以及并联臂压电薄膜谐振器，其配置在并联臂上，串联臂压电薄膜谐振器和并联臂压电薄膜谐振器分别具有基板(21)、形成于基板(21)上的下部电极(22)、形成于下部电极(22)上的压电膜(23)、和形成于压电膜(23)上的上部电极(24)。串联臂压电薄膜谐振器的谐振部(29)的长轴的长度(A)相对于短轴长度(B)的比(A/B)高于并联臂压电薄膜谐振器中的比。
Description
技术领域
本发明涉及具有多个压电薄膜谐振器的滤波器、使用该滤波器的双工器及使用该双工器的通信机。
背景技术
随着以便携电话为代表的无线设备的迅速普及，小型且轻质的谐振器以及组合谐振器而构成的滤波器的需求在增大。至今为止主要使用了介质滤波器和表面声波(SAW：Surface Acoustic Wave)滤波器，而最近，特别是由作为高频特性良好，并且能够小型化和单片化的元件的压电薄膜谐振器构成的滤波器正在受到关注。
作为压电薄膜谐振器，具有FBAR(Film Bulk Acoustic Resonator：薄膜体声波谐振器)和SMR(Solidly Mounted Resonator：固嵌式谐振器)。FBAR在基板上具有由下部电极、压电膜和上部电极构成的层叠膜结构。在下部电极和上部电极隔着压电膜对置的部分(谐振部)处的下部电极的下方形成有空隙。此处，在FBAR中的空隙中，具有对设置在基板表面上的牺牲层进行湿法蚀刻而形成于下部电极和基板之间的空隙(空腔)(例如，参照专利文献1)、和通过湿法蚀刻或干法蚀刻等形成于基板上的空隙(通孔)(例如，参照非专利文献1)。SMR代替FBAR的空隙而具有声多层膜。声多层膜以λ/4(λ：弹性波的波长)的膜厚交替层叠了声阻抗高的膜和声阻抗低的膜。
通过在输入端子、输出端子之间的串联臂和并联臂上配置这些压电薄膜谐振器来构成滤波器。在该滤波器中，当使串联臂的压电薄膜谐振器的谐振频率和并联臂的压电薄膜谐振器的反谐振频率大体一致时，工作为带通滤波器。
专利文献1：日本特开昭60-189307号公报
非专利文献1：K.NAKAMURA、H.SASAKI、H.SHIMIZU、「ZnO/SiO2-DIAPHRAGM COMPOSITE RESONATOR ON A SILICON WAFER」、Electron.Lett.、1981年、17卷、507-509页
伴随近年来的通信机的小型化、低功耗化，要求滤波器的通过频带中的损耗降低。
发明内容
本发明正是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种低损耗高性能的滤波器。
本发明的滤波器具有：串联臂压电薄膜谐振器，其配置在串联臂上；以及并联臂压电薄膜谐振器，其配置在并联臂上，所述串联臂压电薄膜谐振器和所述并联臂压电薄膜谐振器分别具有基板、形成于所述基板上的下部电极、形成于所述下部电极上的压电膜、以及形成于所述压电膜上的上部电极，隔着所述压电膜的所述下部电极和所述上部电极对置而形成谐振部。为了解决上述问题，所述滤波器的特征在于，所述串联臂压电薄膜谐振器的、所述谐振部在所述压电膜平面方向上的最长宽度A相对于最短宽度B的比(A/B)比所述并联臂压电薄膜谐振器中的比高。
由本申请发明者发现了随着谐振部的最长宽度A比最短宽度B长，谐振点处的Q值变高的现象。此外，发现了随着谐振部的最长宽度A接近最短宽度B，反谐振点处的Q值变高的现象。
在上述结构的滤波器中，串联臂压电薄膜谐振器的谐振部的最长宽度A相对于最短宽度B的比高于并联臂压电薄膜谐振器的比，因此Q值在串联臂压电薄膜谐振器的谐振点处变高。此外，并联臂压电薄膜谐振器的谐振部的最长宽度A相对于最短宽度B的比低于串联臂压电薄膜谐振器的比，因此Q值在并联臂压电薄膜谐振器的反谐振点处变高。因此，滤波器的通过频带中的损耗变低。
根据本发明，提供在压电薄膜谐振器滤波器中，能够通过优化串联臂的压电薄膜谐振器的谐振器点处的Q值和并联臂的压电薄膜谐振器的反谐振点处的Q值，低损耗高性能的滤波器。
附图说明
图1是示出本发明的实施方式1涉及的梯形滤波器的结构的电路图。
图2A是示出本发明的实施方式1涉及的串联谐振器的结构的俯视图。
图2B是示出本发明的实施方式1涉及的串联谐振器的结构的剖视图。
图2C是示出本发明的实施方式1涉及的并联谐振器的结构的剖视图。
图3A是示出本发明的实施方式1涉及的梯形滤波器的串联臂的结构的电路图。
图3B是示出本发明的实施方式1涉及的梯形滤波器的并联臂的结构的电路图。
图3C是示出本发明的实施方式1涉及的梯形滤波器的串联臂和并联臂的衰减特性的曲线图。
图4A是示出本发明的实施方式1涉及的梯形滤波器的1级结构的电路图。
图4B是示出本发明的实施方式1涉及的梯形滤波器的1级的衰减特性的曲线图。
图5A是示出本发明的实施方式1涉及的压电薄膜谐振器的谐振点处的Q值相对于轴比的值的曲线图。
图5B是示出本发明的实施方式1涉及的压电薄膜谐振器的反谐振点处的Q值相对于轴比的值的曲线图。
图6A是示出本发明的实施方式1涉及的梯形滤波器的制造工序的剖视图。
图6B是示出图6A的下一工序的剖视图。
图6C是示出图6B的下一工序的剖视图。
图6D是示出图6C的下一工序的剖视图。
图7是示出实施例涉及的梯形滤波器的结构的电路图。
图8是示出实施例和比较例的梯形滤波器中的衰减特性的曲线图。
图9是示出本发明的实施方式2涉及的通信机的结构的框图。
标号说明
1：梯形滤波器；2、31、34、37、Tin：输入端子；3、32、35、38、Tout：输出端子；4：第1滤波器；5：第2滤波器；6：第3滤波器；7、8、9、33、S11、S12、S2、S3、S4：串联谐振器；10、11、12、36、P1、P2、P3：并联谐振器；21：基板；22：下部电极；23：压电膜；24：上部电极；25：质量负载膜；26：层叠膜；27：空隙；28：开口部；29：谐振部；41、42、43、51、52：衰减特性；61：天线；62：双工器；63：发送侧信号处理部；64：接收侧信号处理部；65：话筒；66：扬声器；67：发送用滤波器；68：接收用滤波器。
具体实施方式
本发明的滤波器可以以上述结构为基本结构，来采取以下的各种形式。
即，还能够形成为所述谐振部的形状是椭圆或长方形的结构。尤其是，通过形成为椭圆形状，可以减少在与连接上部电极和下部电极的方向垂直的方向上产生无用波的情况。可通过减少无用波来减少寄生。
此外，可在所述谐振部的下方的所述基板上形成有空隙。通过该结构，能够防止谐振部中的振动延及基板，从而减少滤波器中的损耗。
此外，所述压电膜还可以是呈现出以(002)方向为主轴的取向性的氮化铝或氧化锌。呈现出以(002)方向为主轴的取向性的氮化铝或氧化锌，由于压电效率高，因此用于压电膜时滤波器中的损耗变低。
本发明的双工器具有发送用滤波器、和通过频带与所述发送用滤波器不同的接收用滤波器，所述发送用滤波器和所述接收用滤波器中的至少一个使用如上所述的滤波器构成。根据该结构，滤波器的损耗低，因此双工器的损耗变低。
本发明的通信机具有：天线；与所述天线连接的如上所述的双工器；以及与所述双工器连接的信号处理部。根据该结构，滤波器的损耗低，因此通信机的功耗少。
(实施方式1)
[1.滤波器的结构]
图1是示出本发明的实施方式1涉及的梯形滤波器1的结构的电路图。在输入端子2与输出端子3之间配置有第1滤波器4、第2滤波器5和第3滤波器6。第1滤波器4具有配置在串联臂上的串联谐振器7、和配置在并联臂上的并联谐振器10。第2滤波器5具有配置在串联臂上的串联谐振器8、和配置在并联臂上的并联谐振器11。第3滤波器6具有配置在串联臂上的串联谐振器9、和配置在并联臂上的并联谐振器12。串联谐振器7、8、9和并联谐振器10、11、12是压电薄膜谐振器。
串联谐振器7、8、9的谐振频率为Frs，反谐振频率为Fas。并联谐振器10、11、12的谐振频率为Frp，反谐振频率为Fap。通过使串联谐振器7、8、9的谐振频率Frs与并联谐振器10、11、12的反谐振频率Fap大体一致，梯形滤波器1工作为带通滤波器。
图2A是示出串联谐振器7的结构的俯视图，图2B是示出沿着图2A所示的串联谐振器7的X-X线的剖视图。此外，串联谐振器8、9的结构与串联谐振器7相同。图2C是示出并联谐振器10的结构的剖视图。此外，并联谐振器11、12的结构与并联谐振器10相同。
在图2A、图2B所示的串联谐振器7中，在由硅构成的基板21上的一部分上形成有下部电极22。基板21除了硅以外，还能够使用玻璃、GaAs等。在基板21和下部电极22上，形成有压电膜23。作为压电膜23，能够使用氮化铝(AlN)、氧化锌(ZnO)、锆钛酸铅(PZT)和钛酸铅(PbTiO3)等。在压电膜23上形成有上部电极24。作为下部电极22和上部电极24，能够使用铝(Al)、铜(Cu)、钼(Mo)、钨(W)、钽(Ta)、铂(Pt)、钌(Ru)、铑(Rh)、铱(Ir)、铬(Cr)、钛(Ti)等或组合了这些的层叠材料。
由下部电极22、压电膜23和上部电极24形成了层叠膜26。如图2A所示，下部电极22和上部电极24隔着压电膜23对置的部分(谐振部29)在纸面上为椭圆形状。如图2B所示，在谐振部29处的基板21上，形成有空隙27。在谐振部29下方的基板21上，形成有空隙27。根据该结构，能够防止压电膜23内的振动延及基板21，从而防止输入输出信号的损耗降低。此外，在基板21上形成有空隙27的区域，不仅仅为谐振部29的正下方区域，而即使为包括正下方区域的区域也能够得到上述效果。在压电膜23中，在谐振部29以外的区域中，形成有用于连接下部电极22和外部电极的开口部28。
在下部电极22与上部电极24之间施加高频的电信号时，在被下部电极22和上部电极24夹着的压电膜23内部，出现通过逆压电效应激励的弹性波、或由压电效应所致的变形产生的弹性波。并且，这些弹性波被转换为电信号。这种弹性波分别在下部电极22和上部电极24与空气接触的面上被全反射，因此成为在厚度方向上具有主位移的纵振动波。在由下部电极22、压电膜23和上部电极24构成的层叠膜26的总膜厚H为波长λ的1/2(1/2波长)的整数倍(n倍)的情况下，该弹性波产生谐振。此处，在将由压电膜的材料决定的弹性波的传播速度设为V、将谐振频率设为F时，V＝Fλ，因此谐振频率为F＝nV/(2H)。由此，能够通过规定层叠膜的总膜厚H，使压电薄膜谐振器具有期望的频率特性。
如图2C所示，并联谐振器10的结构除了在上部电极24上形成质量负载膜25的方面以及如后所述谐振部29的形状不同以外，与串联谐振器7的结构相同。质量负载膜25包含在层叠膜26中，厚度被规定为使并联谐振器10的谐振频率成为Frp、反谐振频率成为Fap。
如图2A所示，将谐振部29的椭圆长轴的长度设为A，短轴的长度设为B，A和B的长度比(A/B：轴比)设为a∶b。串联谐振器7、8、9形成为轴比高于所有的并联谐振器10、11、12的轴比。
如上所述，在构成滤波器时，能够减少滤波器的通过频带中的损耗。以下，针对该损耗减少的机理进行说明。
[2.损耗减少的机理]
图3A示出配置了串联谐振器的串联臂的结构，图3B是示出配置了并联谐振器的并联臂的结构的电路图。图3C是示出图3A和图3B所示的各个电路中的衰减量的频率特性(衰减特性)41、42的曲线图。此外，图4A是示出1级滤波器的结构的电路图，图4B是示出1级滤波器的衰减特性43的曲线图。
图3A所示的串联谐振器33的谐振频率为Frs，反谐振频率为Fas。在图3A中如实线所示，输入端子31和输出端子32之间的衰减特性41在谐振频率Frs处为最小，在反谐振频率Fas处为最大。另一方面，图3B所示的并联谐振器36的谐振频率为Frp，反谐振频率为Fap。在图3B中如虚线所示，输入端子34和输出端子35之间的衰减特性42在谐振频率Frp处为最大，在反谐振频率Fap处为最小。
如图4A所示，在连接串联谐振器33和并联谐振器36，并使串联谐振器33的谐振频率Frs与并联谐振器36的反谐振频率Fap的频率大体一致时，构成滤波器。如图4B所示，该滤波器的输入端子37和输出端子38之间的衰减特性43，成为结合了图3C所示的衰减特性41和衰减特性42的特性。即，如图4B所示，对于衰减特性43，在频率Frs附近(通过频带)的频率处衰减量较少，在频率Frp和Fas处衰减量多(最大)，在频率比频率Frp低的一侧和频率比频率Fas高的一侧(衰减频带)中，衰减量比通过频带多。
在衰减特性43中，为了减少通过频带的衰减量，只要减少衰减特性41的频率Frs处的衰减量和衰减特性42的频率Fap处的衰减量即可。即，只要提高串联谐振器7、8、9的谐振频率Frs处的Q值和并联谐振器10、11、12的反谐振频率Fap处的Q值即可。
图5A是示出改变压电薄膜谐振器的椭圆形状的谐振部的轴比，来测定出谐振点处的Q值的结果的曲线图，图5B是示出改变压电薄膜谐振器的椭圆形状的谐振部的轴比，来测定出反谐振点处的Q值的结果的曲线图。此外，为了匹配阻抗，将谐振部29的面积设为恒定，仅改变轴比。
如图5A所示，在增加轴比时，谐振点处的Q值增加。另一方面，如图5B所示，在增加轴比时，反谐振点处的Q值减少。即，为了在通过频带中降低滤波器的输入输出的损耗，可以增大串联谐振器7、8、9中的各个轴比，相反地，减小并联谐振器10、11、12中的各个轴比。
作为Q值由于谐振部29的形状而变化的原因，能够列举以下的原因。在谐振部29中，当将面积设为恒定并增高长轴相对于短轴的比率时，短轴方向变短。在短轴方向上配置了来自上部电极的信号引出线的情况下，线路长度被缩短，从而谐振器的电阻损耗减少。这成为谐振点处的Q值变高的原因。
构成压电薄膜谐振器的层叠膜26在成膜时具有应力，在形成空隙27时层叠膜26由于该应力而变形。层叠膜26通过在形成空隙27后变形而释放成膜时的应力。在降低了长轴的长度相对于短轴的长度的比率的情况下，谐振部29的圆周相对于面积的长度变短，其结果，容易释放成膜时的应力。这种情况成为反谐振频率处的Q值变高的原因。
[3.滤波器的制造方法]
接着，对上述波滤波器的制造方法进行说明。图6A～图6D是示出滤波器的制造工序的剖视图。在图6A～图6D中，在右侧形成串联谐振器，在左侧形成并联谐振器。
首先，如图6A所示，在0.6～1.2Pa压力下的Ar气体环境中，通过溅射法在由硅构成的基板21上形成Ru膜。接着，使用曝光技术和蚀刻技术，以谐振部成为椭圆形状的方式，使Ru膜形成为预定的形状来形成下部电极22。
接着，如图6B所示，在大约0.3Pa的压力下的Ar/N2混合气体环境中，使用溅射法在基板21和下部电极22上形成作为压电膜23的AlN膜。接着，在压电膜23上，在0.6～1.2Pa压力下的Ar气体环境中，使用溅射法在压电膜23上形成作为上部电极24的Ru膜。然后，使用溅射法在并联谐振器的上部电极24上形成作为质量负载膜25的Ti膜。
接着，如图6C所示，使用曝光技术和蚀刻技术，以使压电膜23、上部电极24和质量负载膜25成为预定的形状的方式来除去不需要的部分，同时，在压电膜23中形成开口部28。
接着，如图6D所示，通过使用Deep-RIE(反应性干法蚀刻)法，从背面蚀刻基板21，在谐振部29下方的基板21上形成空隙27。最后，将下部电极22和上部电极24与其他谐振器、地面或信号线(未图示)布线连接。通过以上工序，完成梯形滤波器1。
[4.实施例]
接着，列举轴比的具体数值，说明上述滤波器的实施例。图7是示出本实施例涉及的梯形滤波器的电路图。在输入端子Tin和输入端子Tout之间依次串联连接有串联谐振器S11、S12、S2、S3和S4。在串联谐振器S12和串联谐振器S2之间的节点和地面之间连接有并联谐振器P1，在串联谐振器S2和串联谐振器S3之间的节点和地面之间连接有并联谐振器P2，在串联谐振器S3和串联谐振器S4之间的节点和地面之间连接有并联谐振器P3。
图8是示出本实施例涉及的梯形滤波器的衰减特性51、和比较例涉及的梯形滤波器的衰减特性52的曲线图。比较例的滤波器的电路结构与图7所示的电路图相同。在实施例和比较例的滤波器中以下方面不同：在实施例中串联谐振器的轴比比并联谐振器的轴比大，但是在比较例中串联谐振器的轴比和并联谐振器的轴比大致相同，此为不同之处。表1和表2分别示出实施例和比较例中的构成滤波器的各串联谐振器和并联谐振器的结构。表1是示出实施例的滤波器中的各串联谐振器和并联谐振器的结构的表。表2是示出比较例的滤波器中的各串联谐振器和并联谐振器的结构的表。
[表1]
| 轴比a∶b | 短轴长度[μm] | 长轴长度[μm] | 轴比a∶b | 短轴长度[μm] | 长轴长度[μm] | ||
| S11 | 9∶5 | 149.2 | 268.5 | S4 | 8∶5 | 157.6 | 252.2 |
| S12 | 8.75∶5 | 151.3 | 264.7 | P1 | 6∶5 | 159.6 | 191.6 |
| S2 | 8.5∶5 | 119.0 | 202.2 | P2 | 6∶5 | 147.4 | 177.0 |
| S3 | 8.25∶5 | 116.0 | 183.0 | P3 | 6∶5 | 143.8 | 172.6 |
[表2]
| 轴比a∶b | 短轴长度[μm] | 长轴长度[μm] | 轴比a∶b | 短轴长度[μm] | 长轴长度[μm] | ||
| S11 | 6∶5 | 182.6 | 219.2 | S4 | 6∶5 | 182.0 | 218.4 |
| S12 | 6.5∶5 | 175.6 | 228.2 | P1 | 6∶5 | 159.6 | 191.6 |
| S2 | 6∶5 | 141.6 | 170.0 | P2 | 6∶5 | 147.4 | 177.0 |
| S3 | 6∶5 | 136.0 | 163.2 | P3 | 6∶5 | 143.8 | 172.6 |
在本实施例的梯形滤波器中，并联谐振器P1、P2、P3的轴比为6∶5。此外，串联谐振器S11、S12、S2、S3、S4的轴比为比并联谐振器P1、P2、P3的所有轴比高的8∶5～9∶5。另一方面，在比较例的梯形滤波器中，并联谐振器P1、P2、P3的轴比，以及串联谐振器S11、S12、S2、S3、S4的轴比均为6∶5(仅串联谐振器S12为6.5∶5)。
如图8所示，实施例涉及的梯形滤波器的衰减特性51与比较例涉及的梯形滤波器的衰减特性52相比，在通过频带(例如1920MHz～1980MHz)中，减少了大约0.1dB的损耗。由此，本实施例中的梯形滤波器与比较例中的梯形滤波器相比，通过频带的损耗减少。
[5.效果]
如上所述，在本实施方式涉及的滤波器中，使谐振部的轴比在串联谐振器中高，在并联谐振器中低，由此能够减少通过频带中的损耗。
此外，示出以(002)方向为主轴的取向性的氮化铝或氧化锌的压电转换特性良好，因此能够通过将其用作压电膜，进一步减少滤波器的通过频带中的损耗。
此外，在本实施方式中，将谐振部设为椭圆形状，但是不限于椭圆形状，也可以是长方形等。在谐振部的形状为椭圆以外的情况下，在谐振部的形状中，也将宽度最长的方向视作长轴方向，将宽度最短的方向视作短轴方向，构成梯形滤波器，由此与椭圆形状的情况同样地，能够得到减少通过频带中的损耗的效果。但是，在将谐振部设为椭圆形状时，难以在与连接上部电极和下部电极的方向垂直的方向上产生无用波，因此能够减少寄生的产生。
在实施方式中，示出了梯形滤波器的情况为例，但是也可以为多模型滤波器或格形滤波器等其他的滤波器的情况。此外，示出了使用了空隙为通孔的FBAR的情况为例，但是空隙为空腔的FBAR也能够得到相同的效果，或者不为FBAR而为SMR也能够得到与FBAR相同的效果。
(实施方式2)
图9是示出本发明的实施方式2涉及的通信机的结构图。通信机具有天线61、双工器62、发送侧信号处理部63、接收侧信号处理部64、话筒65和扬声器66。双工器62具有发送用滤波器67和接收用滤波器68。接收用滤波器68具有与发送用滤波器67的通过频带不同的通过频带(接收频带)。
话筒65将声音转换成声音信号，并将声音信号输入到发送侧信号处理部63。发送侧信号处理部63生成对声音信号进行调制后的发送信号。双工器62将由发送侧信号处理部63生成的发送信号输入到天线61。
天线61将发送信号转换成电波进行输出。此外，天线61将电波转换成作为电信号的接收信号，并将接收信号输入到双工器62。在双工器62中，接收用滤波器68使接收频带的接收信号通过，输入到接收侧信号处理部64中。另一方面，发送用滤波器67由于通过频带与接收频带不同，因此不使接收信号通过。由此，接收信号不会输入到发送侧信号处理部63。接收侧信号处理部64对接收信号进行检波、放大等处理，生成声音信号。扬声器66将声音信号转换成声音进行输出。
在发送用滤波器67和接收用滤波器68中，使用图1所示的结构的梯形滤波器1。在使用该梯形滤波器1时，能够减少通过频带中的损耗。通过使用具有该发送用滤波器67和接收用滤波器68的双工器62，能够减少通信机的功率损耗。由此，能够用比现有的通信机低的功率输出相同强度的电波，因此例如能够延长配备电池的通信机的可使用时间。
此外，针对通信机具有话筒65和扬声器66的结构进行了说明，但是不一定限于此结构。例如，也可以是如个人计算机那样不一定需要话筒65或扬声器66的结构，以及收发声音数据以外的数据的结构。
以上，针对本发明的实施进行了详细说明，但是本发明不限于相关的特定实施例，在记载在权利要求的范围中的本发明的主旨范围内，能够进行各种变形和变更。
产业上的可利用性
本发明的滤波器具有通过频带中的损耗较少的优点，能够用于通信机等。
Claims (6)
1.一种滤波器，
该滤波器具有：串联臂压电薄膜谐振器，其配置在串联臂上；以及并联臂压电薄膜谐振器，其配置在并联臂上，
所述串联臂压电薄膜谐振器和所述并联臂压电薄膜谐振器分别具有基板、形成于所述基板上的下部电极、形成于所述下部电极上的压电膜、以及形成于所述压电膜上的上部电极，所述下部电极和所述上部电极隔着所述压电膜对置而形成谐振部，
所述滤波器的特征在于，
所述串联臂压电薄膜谐振器的、所述谐振部在所述压电膜平面方向上的最长宽度(A)相对于最短宽度(B)的比(A/B)高于所述并联臂压电薄膜谐振器中的比。
2.根据权利要求1所述的滤波器，其中，所述谐振部的形状为椭圆或长方形。
3.根据权利要求1或2所述的滤波器，其中，在所述谐振部的下方的所述基板上形成有空隙。
4.根据权利要求1～3中的任意一项所述的滤波器，其中，所述压电膜为呈现出以(002)方向为主轴的取向性的氮化铝或氧化锌。
5.一种双工器，
该双工器具有：
发送用滤波器；以及
接收用滤波器，其通过频带与所述发送用滤波器不同，
所述发送用滤波器和所述接收用滤波器中的至少一个由权利要求1～4中的任意一项所述的滤波器构成。
6.一种通信机，该通信机具有：
天线；
与所述天线连接的权利要求5所述的双工器；以及
与所述双工器连接的信号处理部。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2007/072552 WO2009066380A1 (ja) | 2007-11-21 | 2007-11-21 | フィルタ、それを用いたデュプレクサおよびそのデュプレクサを用いた通信機 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101785183A true CN101785183A (zh) | 2010-07-21 |
Family
ID=40667218
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN200780100338A Pending CN101785183A (zh) | 2007-11-21 | 2007-11-21 | 滤波器、使用该滤波器的双工器及使用该双工器的通信机 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20100148888A1 (zh) |
| JP (1) | JPWO2009066380A1 (zh) |
| KR (1) | KR20100041846A (zh) |
| CN (1) | CN101785183A (zh) |
| WO (1) | WO2009066380A1 (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111557076A (zh) * | 2018-02-02 | 2020-08-18 | 株式会社大真空 | 压电滤波器 |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5394847B2 (ja) * | 2009-08-06 | 2014-01-22 | 太陽誘電株式会社 | 分波器 |
| JP5613813B2 (ja) * | 2013-10-17 | 2014-10-29 | 太陽誘電株式会社 | 分波器 |
| US9654983B2 (en) | 2014-04-03 | 2017-05-16 | North Carolina State University | Tunable filter employing feedforward cancellation |
| US9800278B2 (en) | 2015-09-04 | 2017-10-24 | North Carolina State University | Tunable filters, cancellers, and duplexers based on passive mixers |
| WO2019028288A1 (en) * | 2017-08-03 | 2019-02-07 | Akoustis, Inc. | ELLIPTICAL STRUCTURE FOR VOLUME ACOUSTIC WAVE RESONATOR |
| CN115996038B (zh) * | 2022-12-26 | 2023-08-22 | 北京芯溪半导体科技有限公司 | 一种滤波器、多工器以及通信设备 |
Family Cites Families (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60189307A (ja) * | 1984-03-09 | 1985-09-26 | Toshiba Corp | 圧電薄膜共振器およびその製造方法 |
| US6150703A (en) * | 1998-06-29 | 2000-11-21 | Trw Inc. | Lateral mode suppression in semiconductor bulk acoustic resonator (SBAR) devices using tapered electrodes, and electrodes edge damping materials |
| US6215375B1 (en) * | 1999-03-30 | 2001-04-10 | Agilent Technologies, Inc. | Bulk acoustic wave resonator with improved lateral mode suppression |
| DE10058339A1 (de) * | 2000-11-24 | 2002-06-06 | Infineon Technologies Ag | Bulk-Acoustic-Wave-Filter |
| KR100398365B1 (ko) * | 2001-06-25 | 2003-09-19 | 삼성전기주식회사 | 폭방향 파동이 억제되는 박막 공진기 |
| JP3954395B2 (ja) * | 2001-10-26 | 2007-08-08 | 富士通株式会社 | 圧電薄膜共振子、フィルタ、および圧電薄膜共振子の製造方法 |
| KR100489828B1 (ko) * | 2003-04-07 | 2005-05-16 | 삼성전기주식회사 | Ｆｂａｒ 소자 및 그 제조방법 |
| JP4010504B2 (ja) * | 2003-06-04 | 2007-11-21 | 日立金属株式会社 | マルチバンド用送受信機およびそれを用いた無線通信機 |
| KR101323447B1 (ko) * | 2003-10-06 | 2013-10-29 | 트리퀸트 세미컨덕터 인코퍼레이티드 | 사다리형 필터, 무선 주파수 대역 통과 필터, 무선 주파수 수신기 및 송신기 장치, 무선 주파수 수신기 장치 및 무선 주파수 송신기 장치 |
| US7161448B2 (en) * | 2004-06-14 | 2007-01-09 | Avago Technologies Wireless Ip (Singapore) Pte. Ltd. | Acoustic resonator performance enhancements using recessed region |
| US7280007B2 (en) * | 2004-11-15 | 2007-10-09 | Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. | Thin film bulk acoustic resonator with a mass loaded perimeter |
| US7388454B2 (en) * | 2004-10-01 | 2008-06-17 | Avago Technologies Wireless Ip Pte Ltd | Acoustic resonator performance enhancement using alternating frame structure |
| US8981876B2 (en) * | 2004-11-15 | 2015-03-17 | Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. | Piezoelectric resonator structures and electrical filters having frame elements |
| JP2006180304A (ja) * | 2004-12-24 | 2006-07-06 | Hitachi Media Electoronics Co Ltd | 圧電バルク共振子およびその製造方法、圧電バルク共振子を用いたフィルタ、それを用いた半導体集積回路装置、並びにそれを用いた高周波モジュール |
| JP4629492B2 (ja) * | 2005-05-10 | 2011-02-09 | 太陽誘電株式会社 | 圧電薄膜共振子およびフィルタ |
| JP4678261B2 (ja) * | 2005-08-29 | 2011-04-27 | セイコーエプソン株式会社 | 圧電薄膜振動子 |
| JP4877966B2 (ja) * | 2006-03-08 | 2012-02-15 | 日本碍子株式会社 | 圧電薄膜デバイス |
| JP4181185B2 (ja) * | 2006-04-27 | 2008-11-12 | 富士通メディアデバイス株式会社 | フィルタおよび分波器 |
-
2007
- 2007-11-21 WO PCT/JP2007/072552 patent/WO2009066380A1/ja active Application Filing
- 2007-11-21 JP JP2009542439A patent/JPWO2009066380A1/ja active Pending
- 2007-11-21 KR KR1020107003647A patent/KR20100041846A/ko not_active Application Discontinuation
- 2007-11-21 CN CN200780100338A patent/CN101785183A/zh active Pending
-
2010
- 2010-02-24 US US12/712,066 patent/US20100148888A1/en not_active Abandoned
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111557076A (zh) * | 2018-02-02 | 2020-08-18 | 株式会社大真空 | 压电滤波器 |
| CN111557076B (zh) * | 2018-02-02 | 2024-04-16 | 株式会社大真空 | 压电滤波器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20100041846A (ko) | 2010-04-22 |
| WO2009066380A1 (ja) | 2009-05-28 |
| US20100148888A1 (en) | 2010-06-17 |
| JPWO2009066380A1 (ja) | 2011-03-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7737806B2 (en) | Piezoelectric thin-film resonator and filter | |
| JP4625260B2 (ja) | 薄膜バルク共振子の製造方法 | |
| US6788170B1 (en) | Resonator structure having a dampening material and a filter having such a resonator structure | |
| JP4691395B2 (ja) | バルク弾性波共振器、バルク弾性波共振器を用いたフィルタ、それを用いた高周波モジュール、並びにバルク弾性波共振器を用いた発振器 | |
| US7579761B2 (en) | Piezoelectric thin-film resonator and filter | |
| CN101741343B (zh) | 谐振器、滤波器、以及电子装置 | |
| US8531087B2 (en) | Piezoelectric thin-film resonator with distributed concave or convex patterns | |
| JP3950445B2 (ja) | デュプレクサ | |
| US20080169885A1 (en) | Piezoelectric thin-film resonator, acoustic wave device and method for fabricating the acoustic wave device | |
| CN101785183A (zh) | 滤波器、使用该滤波器的双工器及使用该双工器的通信机 | |
| KR100863871B1 (ko) | 필터 및 분파기 | |
| JP4468185B2 (ja) | 等しい共振周波数を有する共振器フィルタ構造体 | |
| CN102801400A (zh) | 膜体声波谐振器、滤波器、双工器和模块 | |
| KR20100030565A (ko) | 필터, 듀플렉서, 및 통신 장치 | |
| CN101796726A (zh) | 压电薄膜谐振器、使用该压电薄膜谐振器的滤波器、使用该滤波器的双工器、以及使用该滤波器或该双工器的通信设备 | |
| JP2006513662A5 (zh) | ||
| CN112702036A (zh) | 一种具有poi结构的兰姆波谐振器 | |
| JP4836748B2 (ja) | バルク音響波共振子及びフィルタ装置並びに通信装置 | |
| JP6302437B2 (ja) | 弾性波フィルタ、分波器、及びモジュール | |
| JP2008054046A (ja) | 圧電フィルタ及びそれを用いた共用器、通信機器 | |
| JP5128077B2 (ja) | 薄膜圧電共振器とそれを用いた薄膜圧電フィルタ | |
| JP4917481B2 (ja) | フィルタ | |
| US6597261B2 (en) | Surface acoustic wave ladder filter using interdigital transducers not involving resonance | |
| JP2005160057A (ja) | 圧電共振器、その製造方法、それを用いたフィルタ、共用器、および通信機器 | |
| JP2003283297A (ja) | 弾性表面波フィルタ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: TAIYO YUDEN CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: FUJITSU LTD. Effective date: 20100803 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: KANAGAWA-KEN, JAPAN TO: TOKYO-DU, JAPAN |
|
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20100803 Address after: Tokyo, Japan, Japan Applicant after: Taiyo Yuden Co., Ltd. Co-applicant after: Fujitsu Media Devices Ltd Address before: Kanagawa Applicant before: Fujitsu Ltd. Co-applicant before: Fujitsu Media Devices Ltd |
|
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Free format text: FORMER OWNER: FUJITSU MEDIA DEVICES LTD |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20101201 Address after: Tokyo, Japan, Japan Applicant after: Taiyo Yuden Co., Ltd. Address before: Tokyo, Japan, Japan Applicant before: Taiyo Yuden Co., Ltd. Co-applicant before: Fujitsu Media Devices Ltd |
|
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20100721 |