CN117730481A - 弹性波装置 - Google Patents
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Abstract
提供不仅能够改善线性度还能够实现小型化的弹性波装置。在弹性波装置(1)中，压电膜(4)直接或间接地层叠于支承基板(2)，具备设置于压电膜(4)的第一主面(4a)的第一IDT电极(5)和设置于第二主面(4b)的第二IDT电极(15)，第一、第二IDT电极(5、15)中的一方包括外延膜，第一、第二IDT电极(5、15)中的另一方包括非外延膜。
Description
技术领域
本发明涉及弹性波装置，该弹性波装置具备直接或间接地层叠在支承基板上的压电膜、以及设置于压电膜的两面的IDT电极。
背景技术
在下述的专利文献1中，公开了在压电基板的一个主面具有构成第一谐振器的IDT电极和构成第二谐振器的IDT电极的弹性波装置。第一谐振器的IDT电极包括外延膜，第二谐振器的IDT电极具有包括非外延膜的电极层。
在专利文献1所记载的弹性波装置中，构成具有使用外延膜的IDT电极和包括非外延膜的IDT电极的第一谐振器及第二谐振器。由此，在构成了具有第一谐振器和第二谐振器的带通型滤波器的情况下，能够改善线性度。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2021/187200号
发明内容
发明要解决的课题
在专利文献1中，在压电基板的一个主面上构成了用于构成第一谐振器的IDT电极和用于构成第二谐振器的IDT电极。因此，存在IDT电极形成区域变大且难以实现小型化这样的问题。
本发明的目的在于，提供一种不仅能够改善线性度还能够实现小型化的弹性波装置。
用于解决课题的手段
本发明的弹性波装置具备：支承基板；压电膜，其具有相对置的第一主面及第二主面，从所述第二主面侧直接或间接地层叠于所述支承基板；以及第一IDT电极及第二IDT电极，其分别设置于所述压电膜的所述第一主面及第二主面，所述第一IDT电极及第二IDT电极中的一方包括外延膜，所述第一IDT电极及第二IDT电极中的另一方包括非外延膜。
发明效果
根据本发明，能够提供不仅能够改善线性度还能够实现小型化的弹性波装置。
附图说明
图1是本发明的第一实施方式的弹性波装置的主视剖视图。
图2是用于说明本发明的第一实施方式的弹性波装置的主要部分的局部截切主视剖视图。
图3是用于说明本发明的第一实施方式的弹性波装置的电极构造的俯视图。
图4是示出本发明的第一实施方式的弹性波装置的第一声表面波谐振器与第二声表面波谐振器的连接构造的电路图。
图5是示出第一声表面波谐振器及第二声表面波谐振器的频率与三次谐波的电平的关系的图。
图6是示出实施例1、比较例1及比较例2的弹性波装置中的频率与三次谐波的电平的关系的图。
图7是本发明的第二实施方式的弹性波装置的主视剖视图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的具体的实施方式进行说明，由此，使本发明变得清楚。
需要说明的是，预先指出本说明书所记载的各实施方式是例示性的实施方式，并且在不同的实施方式之间能够进行结构的部分置换或组合。
图1是本发明的第一实施方式的弹性波装置的主视剖视图，图2是用于说明其主要部分的局部截切主视剖视图，图3是用于说明其电极构造的俯视图。
在弹性波装置1中，在支承基板2上间接地层叠有压电膜4。即，在支承基板2与压电膜4之间设置有电介质膜3。需要说明的是，压电膜4也可以直接层叠在支承基板2上。
压电膜4具有相对置的第一主面4a、第二主面4b。压电膜4包括LiTaO3。不过，压电膜4不限于钽酸锂，也可以由铌酸锂等任意的压电单晶构成。
电介质膜3是氧化硅膜。不过，电介质膜3的材料不限于氧化硅，也可以是氮化硅、氮氧化硅、氧化锂、五氧化钽等。
在压电膜4的第一主面4a上设置有第一IDT电极5。在第一IDT电极5的弹性波传播方向两侧设置有反射器6、7。在压电膜4的第二主面4b上，也同样地设置有第二IDT电极15，在第二IDT电极15的弹性波传播方向两侧也同样地设置有反射器16、17。
在压电膜4的第一主面4a上，构成具有第一IDT电极5及反射器6、7的第一声表面波谐振器12。在压电膜4的第二主面4b上，构成具有第二IDT电极15及反射器16、17的第二声表面波谐振器13。
如图3所示，第一声表面波谐振器12的第一IDT电极5具有相对置的第一汇流条5a1和第二汇流条5b1。在第一汇流条5a1连接有多根第一电极指5a2。在第二汇流条5b1连接有多根第二电极指5b2。多根第一电极指5a2与多根第二电极指5b2相互交错对插。
弹性波传播方向是与第一电极指5a2及第二电极指5b2的延伸方向正交的方向。在弹性波传播方向上，第一电极指5a2与第二电极指5b2重合的区域是交叉区域。
第二IDT电极15也具有同样的构造。即，具有第三汇流条15a1和第三电极指15a2、以及第四汇流条15b1和第四电极指15b2。
在第一汇流条5a1及第二汇流条5b1连接有连接电极8a、8b。连接电极8a、8b设置为贯穿压电膜4，与第二IDT电极15的第三汇流条15a1及第四汇流条15b1连接。
通过上述连接电极8a、8b，第一IDT电极5与第二IDT电极15并联地连接。即，在弹性波装置1中，第一声表面波谐振器12与第二声表面波谐振器13并联地连接。
在弹性波装置1中，第一声表面波谐振器12与第二声表面波谐振器13并联地连接，分别构成在压电膜4的第一主面4a侧及第二主面4b侧。因此，能够减小各IDT电极的设置空间，能够实现小型化。
另一方面，第一IDT电极5具有包括外延膜的电极层作为主电极层。需要说明的是，主电极层是指，在作为声表面波谐振器进行动作时起主导作用的电极层。
第二IDT电极15的主电极层包括非外延膜。即，包括非外延膜的电极层构成主电极层。另外，第二IDT电极15及反射器16、17埋设于电介质膜3。
第一IDT电极5的主电极层包括外延膜，作为材料，能够使用Al或AlCu合金等各种金属或合金，没有特别限定。
在弹性波装置中，与包括外延膜的IDT电极相比，包括非外延膜的IDT电极的耐电力性低。但是，在弹性波装置1中，耐电力性低的第二IDT电极15埋设于电介质膜3。由此，能够提高耐电力性。
优选的是，第二IDT电极15的主电极层包括Pt或Ti那样密度比Al或AlCu合金等高的金属或者合金。在该情况下，能够提高反射系数，能够抑制特性的劣化。当电介质膜3为氧化硅膜时，在电介质膜3埋设有第二IDT电极15的情况下，反射系数可能会变低，但通过使用密度高的金属或合金，能够提高反射系数，抑制特性的劣化。
另外，由于第二IDT电极15包括非外延膜，因此，耐电力性比外延膜低。于是，在第一IDT电极5和第二IDT电极15的主电极层例如包括AlCu合金的情况下，期望在第二IDT电极15中，使Cu浓度比第一IDT电极5中的Cu浓度高。
如图4所示，在弹性波装置1中，第一声表面波谐振器12与第二声表面波谐振器13并联地连接。而且，第一声表面波谐振器12的主电极层具有外延膜，第二声表面波谐振器13具有包括非外延膜的主电极层。因此，与上述专利文献1所记载的弹性波装置同样地，能够改善线性度。需要说明的是，在本发明中，第一IDT电极及第二IDT电极中的一方包括外延膜，另一方包括非外延膜。
这里，外延膜是指如下的单晶膜：主电极层的晶面(例如在Al的情况下为(111)面)的法线与压电膜4的c轴大致一致，在X射线衍射极图(XRD极图)中观察的衍射图案具有六次对称的点。在非外延膜中，在X射线衍射极图(XRD极图)中，不出现上述六次对称的点。
如上所述，第一声表面波谐振器12和第二声表面波谐振器13的主电极层不同，因此，高次谐波的频率依赖性不同。图5是示出第一声表面波谐振器及第二声表面波谐振器的频率与三次谐波的电平(H3电平)的关系的图。实线表示针对第一声表面波谐振器12的关系，虚线表示针对第二声表面波谐振器13的关系。这里，第一声表面波谐振器12和第二声表面波谐振器13采用如下构造：在包括42度切割LiTaO3的压电膜4上层叠了包括厚度30nm的Ti膜的基底电极层和包括厚度415nm的Al膜的主电极层。在第一声表面波谐振器12中，Al膜是外延膜，在第二声表面波谐振器13中，Al膜为非外延膜。
需要说明的是，关于上述外延膜的成膜，例如能够通过日本特开2002-305402号公报所记载的方法来进行。即，在通过离子蚀刻对压电膜进行了预处理之后，使包括Ti的基底电极层成膜。接着，形成包括Al的主电极层。在该情况下，使Al外延生长，使得Al的晶体的(111)面垂直于压电膜中的LiTaO3的c轴。
另一方面，关于第二声表面波谐振器13的非外延膜，不进行基于上述离子蚀刻的处理，通过使作为基底电极层的Ti膜及作为主电极层的Al膜成膜而得到。
不过，包括外延膜的主电极层及包括非外延膜的主电极层的形成方法没有特别限定。
图6是示出关于第一实施方式的弹性波装置的实施例1、以下的比较例1及比较例2的各弹性波装置中的频率与三次谐波的电平(H3电平)的关系的图。实线表示实施例1的结果，虚线表示比较例1的结果，单点划线表示比较例2的结果。
在实施例1中，如图4所示，第一声表面波谐振器12与第二声表面波谐振器13并联地连接。
在比较例1中，并联连接有两个第一声表面波谐振器12。
在比较例2中，并联连接有两个第二声表面波谐振器13。
根据图6可清楚，相对于比较例1及比较例2，根据第一声表面波谐振器12与第二声表面波谐振器13并联连接的实施例1，可知在2.5GHz以上且2.6GHz以下的范围内，三次谐波的信号强度显著减小5dBm～10dBm左右。这被认为是因为，在第一声表面波谐振器12和第二声表面波谐振器13中，三次谐波的频率依赖性不同，因此，在2.5GHz以上且2.6GHz以下的频带中，三次谐波的信号被抵消。
因此，在上述弹性波装置1中，如上所述，三次谐波的信号被抵消，能够改善线性度。
另外，如上所述，在弹性波装置1中，不仅能够改善线性度，还能够实现小型化。
需要说明的是，构成支承基板2的材料没有特别限定，能够使用适当的压电体或半导体。在本实施方式中，支承基板2包括Si。
另外，支承基板2优选为包括所传播的体波的声速比在压电膜4传播的弹性波的声速高的高声速材料的高声速材料层。在使用了包括高声速材料的支承基板2的情况下，能够将弹性波的能量有效地封闭在压电膜4。
另外，在本实施方式中，如上所述，电介质膜3包括氧化硅。优选的是，电介质膜3包括所传播的体波的声速比在压电膜4传播的体波的声速低的低声速材料。氧化硅是低声速材料。在电介质膜3包括低声速材料并且在包括低声速材料的电介质膜3的下方存在包括高声速材料的支承基板2的情况下，能够更加有效地将弹性波的能量封闭在压电膜4。或者，电介质膜3也可以包括高声速材料。需要说明的是，也可以不设置电介质膜3。
作为上述那样的低声速材料，除了氧化硅之外，还能够使用玻璃、氮氧化硅、氧化钽、以及向氧化硅添加氟、碳、硼、氢或者硅烷醇基而得到的化合物、以上述材料为主成分的介质等各种材料。
作为上述高声速材料，除了硅之外，还能够使用氧化铝、碳化硅、氮化硅、氮氧化硅、蓝宝石、钽酸锂、铌酸锂、石英、矾土、氧化锆、堇青石、莫来石、块滑石、镁橄榄石、氧化镁、DLC(类金刚石碳)膜或金刚石、以上述材料为主成分的介质、以上述材料的混合物为主成分的介质等各种材料。
图7是本发明的第二实施方式的弹性波装置的主视剖视图。
在弹性波装置21中，在作为包括低声速材料的低声速材料层的电介质膜3与支承基板22之间层叠有高声速材料层23。高声速材料层23包括上述的高声速材料，在本实施方式中，包括氮化硅。
这样，在电介质膜3包括低声速材料的情况下，优选在电介质膜3的与压电膜4相反的一侧的面层叠有高声速材料层23。在该情况下，支承基板22无需包括高声速材料，能够由适当的绝缘体或半导体构成。
附图标记说明
1、21…弹性波装置；
2、22…支承基板；
3…电介质膜；
4…压电膜；
4a、4b…第一主面、第二主面；
5…第一IDT电极；
5a1、5b1…第一汇流条、第二汇流条；
5a2、5b2…第一电极指、第二电极指；
6、7…反射器；
8a、8b…连接电极；
12、13…第一声表面波谐振器、第二声表面波谐振器；
15…第二IDT电极；
15a1、15b1…第三汇流条、第四汇流条；
15a2、15b2…第三电极指、第四电极指；
16、17…反射器；
23…高声速材料层。
Claims (10)
1.一种弹性波装置，具备：
支承基板；
压电膜，其具有相对置的第一主面及第二主面，从所述第二主面侧直接或间接地层叠于所述支承基板；以及
第一IDT电极及第二IDT电极，其分别设置于所述压电膜的所述第一主面及第二主面，
所述第一IDT电极及第二IDT电极中的一方包括外延膜，所述第一IDT电极及第二IDT电极中的另一方包括非外延膜。
2.根据权利要求1所述的弹性波装置，其中，
所述第一IDT电极包括所述外延膜，所述第二IDT电极包括所述非外延膜。
3.根据权利要求1或2所述的弹性波装置，其中，
所述弹性波装置还具备设置于所述支承基板与所述压电膜之间的电介质膜，所述第二IDT电极埋设于所述电介质膜。
4.根据权利要求3所述的弹性波装置，其中，
所述电介质膜是氧化硅膜。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的弹性波装置，其中，
所述第一IDT电极与所述第二IDT电极并联连接。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的弹性波装置，其中，
所述非外延膜包括密度比所述外延膜高的金属。
7.根据权利要求6所述的弹性波装置，其中，
所述第一IDT电极及第二IDT电极包括AlCu，所述第二IDT电极中的Cu浓度比所述第一IDT电极中的Cu浓度高。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的弹性波装置，其中，
所述弹性波装置还具备高声速材料层，该高声速材料层层叠在所述支承基板与所述压电膜之间，包括所传播的体波的声速比在所述压电膜传播的弹性波的声速高的高声速材料。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的弹性波装置，其中，
所述支承基板是高声速材料层，该高声速材料层包括所传播的体波的声速比在所述压电膜传播的弹性波的声速高的高声速材料。
10.根据权利要求8或9所述的弹性波装置，其中，
所述弹性波装置还具备低声速材料层，该低声速材料层层叠在所述高声速材料层与所述压电膜之间，包括所传播的体波的声速比在所述压电膜传播的体波的声速低的低声速材料。
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