JP2020088578A - 弾性波デバイス、フィルタおよびマルチプレクサ - Google Patents
弾性波デバイス、フィルタおよびマルチプレクサ Download PDFInfo
- Publication number
- JP2020088578A JP2020088578A JP2018219654A JP2018219654A JP2020088578A JP 2020088578 A JP2020088578 A JP 2020088578A JP 2018219654 A JP2018219654 A JP 2018219654A JP 2018219654 A JP2018219654 A JP 2018219654A JP 2020088578 A JP2020088578 A JP 2020088578A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- upper electrode
- region
- piezoelectric film
- insulator
- acoustic wave
- 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
Images
Landscapes
- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
Abstract
【課題】温度上昇を抑制すること。【解決手段】基板と、前記基板上に設けられた圧電膜と、前記基板と下部電極との間に空隙が設けられ、前記圧電膜の少なくとも一部を挟み前記下部電極と上部電極とが対向する複数の第1領域が平面視において単一の前記空隙内に設けられるように、前記下部電極および前記上部電極のいずれか一方は複数設けられ前記下部電極および前記上部電極の他方は単一であり、前記基板および前記空隙上に設けられた下部電極および上部電極と、平面視において前記複数の第1領域間において前記空隙と重なる第2領域において前記下部電極、前記上部電極、および前記下部電極と前記上部電極との間に設けられた前記圧電膜を含む膜の少なくとも一部と接し、前記第2領域内における前記基板と反対の面は、前記上部電極の前記基板と反対の面より上に位置する絶縁体と、を備える弾性波デバイス。【選択図】図1
Description
本発明は、弾性波デバイス、フィルタおよびマルチプレクサに関し、例えば圧電薄膜共振器を有する弾性波デバイスに関する。
圧電薄膜共振器を用いた弾性波デバイスは、例えば携帯電話等の無線機器のフィルタおよびマルチプレクサとして用いられている。圧電薄膜共振器は、圧電膜を挟み下部電極と上部電極が対向する構造を有している(特許文献1)。圧電膜を挟み下部電極と上部電極が対向する領域が共振領域である。共振領域の下には振動を制限しないように空隙または音響反射膜が設けられる。空隙または音響反射膜は平面視において共振領域を含むように設けられる。平面視において、単一の空隙に複数の圧電薄膜共振器が重なるように配置することが知られている(例えば特許文献1、2)。
しかしながら、単一の空隙に複数の共振領域が重なると、共振領域から基板への放熱経路が少なくなる。これにより、共振領域の温度上昇が大きくなりやすい。このため、耐電力性能が劣化する。
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、温度上昇を抑制することを目的とする。
本発明は、基板と、前記基板上に設けられた圧電膜と、前記基板と下部電極との間に空隙が設けられ、前記圧電膜の少なくとも一部を挟み前記下部電極と上部電極とが対向する複数の第1領域が平面視において単一の前記空隙内に設けられるように、前記下部電極および前記上部電極のいずれか一方は複数設けられ前記下部電極および前記上部電極の他方は単一であり、前記基板および前記空隙上に設けられた下部電極および上部電極と、平面視において前記複数の第1領域間において前記空隙と重なる第2領域において前記下部電極、前記上部電極、および前記下部電極と前記上部電極との間に設けられた前記圧電膜を含む膜の少なくとも一部と接し、前記第2領域内における前記基板と反対の面は、前記上部電極の前記基板と反対の面より上に位置する絶縁体と、を備える弾性波デバイスである。
上記構成において、前記絶縁体の一部は、前記上部電極の上方に設けられ平面視において前記複数の第1領域の少なくとも1つの少なくとも一部と重なる構成とすることができる。
上記構成において、前記上部電極が前記複数の第1領域から引き出される第3領域および前記第2領域以外では、前記圧電膜の端面は前記複数の第1領域の外周と略一致する構成とすることができる。
上記構成において、前記絶縁体の熱容量は、前記複数の第1領域内の前記圧電膜、前記下部電極および前記上部電極の合計の熱容量の0.1倍以上である構成とすることができる。
上記構成において、前記第2領域において、少なくとも前記上部電極を貫通する溝が設けられ、前記絶縁体は前記溝の底面に接する構成とすることができる。
上記構成において、前記絶縁体は前記溝の側面に接する構成とすることができる。
上記構成において、前記絶縁体は前記溝の側面と離間する構成とすることができる。
上記構成において、前記溝は前記上部電極および前記圧電膜を貫通する構成とすることができる。
上記構成において、前記溝は前記圧電膜内の上部に設けられ、前記溝の下に前記圧電膜内の下部が設けられている構成とすることができる。
上記構成において、前記溝は前記圧電膜に設けられていない構成とすることができる。
上記構成において、前記第2領域において、少なくとも前記下部電極を貫通する溝が設けられ、前記絶縁体は前記上部電極に接する構成とすることができる。
本発明は、上記弾性波デバイスを含むフィルタである。
本発明は、上記フィルタを含むマルチプレクサである。
本発明によれば、温度上昇を抑制することができる。
以下、図面を参照し実施例について説明する。
図1(a)は、実施例1に係る弾性波デバイスの平面図、図1(b)は、図1(a)のA−A断面図である。図2(a)は、実施例1における弾性波デバイスの平面図、図2(b)および図2(c)は、図2(a)のA−A断面図およびB−B断面図である。図2(a)から図2(c)では、絶縁体20の図示を省略している。
まず、図2(a)から図2(c)を用い絶縁体20以外の構造について説明する。基板10および空隙30上に、下部電極12が設けられている。基板10は例えばシリコン(Si)基板であり、下部電極12は例えばルテニウム(Ru)膜である。基板10の平坦主面と下部電極12との間にドーム状の膨らみを有する空隙30(空気層)が形成されている。ドーム状の膨らみとは、例えば空隙30の周辺では空隙30の高さが小さく、空隙30の内部ほど空隙30の高さが大きくなるような形状の膨らみである。
下部電極12上に、圧電膜14が設けられている。圧電膜14は例えば(002)方向(C軸方向)を主軸とする窒化アルミニウム(AlN)を主成分とする。圧電膜14上に上部電極16が設けられている。上部電極16は例えばルテニウム膜である。上部電極16および圧電膜14に溝22が設けられている。溝22により、上部電極16および圧電膜14は分断されている。溝22の底面は下部電極12の上面である。
圧電膜14の少なくとも一部を挟み下部電極12と上部電極16が対向する領域が共振領域50である。上部電極16が分断されている領域が分断領域52である。分断領域52のため、単一の空隙30内に2つの共振領域50が形成されている。共振領域50は、厚み縦振動モードの弾性波が共振する領域である。共振領域50と分断領域52とを合わせた領域は楕円形状である。
上部電極16は短軸方向に引き出し領域54を有する。引き出し領域54は上部電極16が共振領域50から引き出される領域である。空隙30の楕円形状の長軸に沿って上部電極16が分割されている。上部電極16が設けられていない領域が分断領域52である。分断領域52は楕円形状の中心を含む。引き出し領域54以外では、上部電極16が共振領域50を規定する。圧電膜14の平面形状は、上部電極16の平面形状(すなわち共振領域50と引き出し領域54を合わせた領域の平面形状)とほぼ同じである。
下部電極12は引き出し領域を有していない。下部電極12は空隙30の長軸方向に幅広部56を有する。幅広部56は空隙30の外側まで設けられている。下部電極12は分断領域52にも設けられている。幅広部56は、下部電極12と上部電極16との合わせずれが生じても共振領域50の面積をほぼ一定とするために設けられている。幅広部56および分断領域52以外では、下部電極12が共振領域50を規定する。
共振領域50は、分断領域52の両側に設けられ、共振領域50と分断領域52を合わせた平面形状は、空隙30と相似する形状(例えば楕円形状)であり、空隙30と重なり、空隙30と同じまたは空隙30より小さい。平面視において、共振領域50と分断領域52を合わせた平面形状は、空隙30と合同であり、空隙30と完全に重なり合っていてもよい。
図2(a)のように、圧電膜14および下部電極12には孔部34が設けられている。孔部34は、下部電極12下の導入路32を介し空隙30に通じている。孔部34および導入路32は、空隙30を形成するときに用いる犠牲層をエッチングするときに、犠牲層にエッチング液を導入するためのものである。
次に、図1(a)および図1(b)を用い、絶縁体20について説明する。絶縁体20の断面形状はT字状であり、絶縁体20は支持部20aと上部20bとを含む。支持部20aの幅Waは、分断領域52の幅Wcより小さい。支持部20aは溝22の底面(すなわち下部電極12の上面)に接し、溝22の側面(すなわち圧電膜14および上部電極16の溝22に露出する側面)と離間している。上部20bの幅Wbは分断領域52の幅Wcより大きい。これにより、上部20bの少なくとも一部は平面視において共振領域50に重なるように設けられている。上部20bの下面は共振領域50内の上部電極16から離間している。
基板10としては、シリコン基板以外に、サファイア基板、スピネル基板、アルミナ基板、石英基板、ガラス基板、セラミック基板またはGaAs基板等を用いることができる。下部電極12および上部電極16としては、Ru以外にもクロム(Cr)、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、銅(Cu)、モリブデン(Mo)、タングステン(W)、タンタル(Ta)、白金(Pt)、ロジウム(Rh)またはイリジウム(Ir)等の単層膜またはこれらの積層膜を用いることができる
圧電膜14は、窒化アルミニウム以外にも、酸化亜鉛(ZnO)、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)、チタン酸鉛(PbTiO3)等を用いることができる。また、例えば、圧電膜14は、窒化アルミニウムを主成分とし、共振特性の向上または圧電性の向上のため他の元素を含んでもよい。例えば、添加元素として、Sc(スカンジウム)、2族元素と4族元素との2つの元素、または2族元素と5族元素との2つの元素を用いることにより、圧電膜14の圧電性が向上する。このため、圧電薄膜共振器の実効的電気機械結合係数を向上できる。2族元素は、例えばCa(カルシウム)、Mg(マグネシウム)、Sr(ストロンチウム)またはZn(亜鉛)である。4族元素は、例えばTi、Zr(ジルコニウム)またはHf(ハフニウム)である。5族元素は、例えばTa、Nb(ニオブ)またはV(バナジウム)である。さらに、圧電膜14は、窒化アルミニウムを主成分とし、B(ボロン)を含んでもよい。
絶縁体20は、例えば窒化アルミニウム(AlN)層、酸化アルミニウム(Al2O3)層または酸化シリコン(SiO2)層等の無機絶縁膜である。絶縁体20はポリイミド樹脂等の有機絶縁体でもよい。絶縁体20は、比熱の大きい材料であることが好ましい。
図3は、実施例1における絶縁体20の斜視図である。図3に示すように、支持部20aは、幅Wa、長さLaおよび高さHaを有する。上部20bは、幅Wb、長さLbおよび高さHbを有する。絶縁体20の材料および各寸法の一例は以下である。
絶縁体20の材料:窒化アルミニウム
支持部20aの幅Wa:12μm
支持部20aの長さLa:138μm
支持部20aの高さHa:1μm
上部20bの幅Wb:48μm
上部20bの長さLb:138μm
上部20bの高さHb:10μm
絶縁体20の材料:窒化アルミニウム
支持部20aの幅Wa:12μm
支持部20aの長さLa:138μm
支持部20aの高さHa:1μm
上部20bの幅Wb:48μm
上部20bの長さLb:138μm
上部20bの高さHb:10μm
共振周波数が約2500MHzの圧電薄膜共振器における材料および寸法の一例は以下である。
2つの共振領域50の合計面積:48000μm2
下部電極12:厚さが180nmのルテニウム膜
圧電膜14:厚さが1μmの窒化アルミニウム膜
上部電極16:厚さが160nmのルテニウム膜
分断領域52の幅Wc:14μm
2つの共振領域50の合計面積:48000μm2
下部電極12:厚さが180nmのルテニウム膜
圧電膜14:厚さが1μmの窒化アルミニウム膜
上部電極16:厚さが160nmのルテニウム膜
分断領域52の幅Wc:14μm
[実施例1の製造方法]
図4(a)から図5(b)は、実施例1に係る弾性波デバイスの製造方法を示す断面図である。図4(a)に示すように、基板10上に空隙30を介し下部電極12、圧電膜14および上部電極16を積層する。下部電極12、圧電膜14および上部電極16は所望の形状にパターニングされている。図4(b)に示すように、分断領域52の上部電極16および圧電膜14を除去し溝22を形成する。溝22の形成には、例えばフォトリソグラフィ法およびドライエッチング法を用いる。
図4(a)から図5(b)は、実施例1に係る弾性波デバイスの製造方法を示す断面図である。図4(a)に示すように、基板10上に空隙30を介し下部電極12、圧電膜14および上部電極16を積層する。下部電極12、圧電膜14および上部電極16は所望の形状にパターニングされている。図4(b)に示すように、分断領域52の上部電極16および圧電膜14を除去し溝22を形成する。溝22の形成には、例えばフォトリソグラフィ法およびドライエッチング法を用いる。
図5(a)に示すように、溝22の側面および共振領域50内の上部電極16上に例えば真空蒸着法またはスパッタリング法を用い犠牲層36を形成する。リフトオフ法を用い犠牲層36を所望の形状にパターニングする。犠牲層36の形成およびリフトオフを複数回繰り返してもよい。犠牲層36は、エッチング法を用いパターニングしてもよい。犠牲層36は、例えば酸化マグネシウム(MgO)、酸化亜鉛(ZnO)、ゲルマニウム(Ge)または酸化シリコン(SiO2)であり、下部電極12、圧電膜14および上部電極16とエッチングの選択性のある膜である。
図5(b)に示すように、犠牲層36上および犠牲層36に形成された溝内および犠牲層36上に例えば真空蒸着法またはスパッタリング法を用い絶縁体20を形成する。リフトオフ法を用い絶縁体20を所望の形状にパターニングする。絶縁体20の形成およびリフトオフを複数回繰り返してもよい。絶縁体20は、エッチング法を用いパターニングしてもよい。その後、犠牲層36を除去する。これにより、図1(a)および図1(b)の弾性波デバイスが完成する。
特許文献1のように、絶縁体20が設けられてない場合、単一の空隙30に複数の共振領域50が重なる。空隙30は熱伝導が低いため、共振領域50において発生した熱の基板10への放熱経路が限られる。特に、圧電膜14の平面形状が上部電極16の平面形状とほぼ同じである場合、放熱経路は圧電膜14を介して共振領域50から引き出し領域54に伝導する経路に限られる。このため、共振領域50の熱容量が小さいと、共振領域50の温度が上昇しやすくなる。特に、LTE(Long Term Evolution)方式の携帯電話では、瞬間的な大電力が共振領域50に加わる。これにより、共振領域50の温度が上昇し、耐電力性能が劣化する。
実施例1のように、分断領域52に絶縁体20を設けることで、空隙30上の共振領域50および絶縁体20の熱容量が大きくなる。これにより、共振領域50の温度上昇を抑制できる。
例えば、実施例1の図3の例では、絶縁体20の熱容量は約0.16μJ/Kである。また、2つの共振領域50の下部電極12、圧電膜14および上部電極16の合わせた熱容量は約0.16μJ/Kである。このように、絶縁体20の熱容量と共振領域50の熱容量がほぼ同じであれば、共振領域50の温度上昇を約1/2にできる。なお、熱容量は質量と比熱の積により算出できる。
[実施例1の変形例1]
図6(a)は、実施例1の変形例1に係る弾性波デバイスの断面図である。図6(a)に示すように、実施例1の変形例1では、支持部20aは溝22の側面から離間している。上部20bの下面は共振領域50内の上部電極16の上面の少なくとも一部に接している。その他の構成は実施例1と同じであり説明を省略する。
図6(a)は、実施例1の変形例1に係る弾性波デバイスの断面図である。図6(a)に示すように、実施例1の変形例1では、支持部20aは溝22の側面から離間している。上部20bの下面は共振領域50内の上部電極16の上面の少なくとも一部に接している。その他の構成は実施例1と同じであり説明を省略する。
[実施例1の変形例2]
図6(b)は、実施例1の変形例2に係る弾性波デバイスの断面図である。図6(b)に示すように、実施例1の変形例2では、支持部20aは溝22の側面に接している。上部20bの下面は共振領域50内の上部電極16の上面から離間している。その他の構成は実施例1と同じであり説明を省略する。
図6(b)は、実施例1の変形例2に係る弾性波デバイスの断面図である。図6(b)に示すように、実施例1の変形例2では、支持部20aは溝22の側面に接している。上部20bの下面は共振領域50内の上部電極16の上面から離間している。その他の構成は実施例1と同じであり説明を省略する。
[実施例1の変形例3]
図7(a)は、実施例1の変形例3に係る弾性波デバイスの断面図である。図7(a)に示すように、実施例1の変形例3では、支持部20aは溝22の側面に接している。上部20bの下面は共振領域50内の上部電極16の上面の少なくとも一部に接している。その他の構成は実施例1と同じであり説明を省略する。
図7(a)は、実施例1の変形例3に係る弾性波デバイスの断面図である。図7(a)に示すように、実施例1の変形例3では、支持部20aは溝22の側面に接している。上部20bの下面は共振領域50内の上部電極16の上面の少なくとも一部に接している。その他の構成は実施例1と同じであり説明を省略する。
実施例1およびその変形例1から3のように、絶縁体20は、溝22の側面に接してもよいし、溝22の側面から離間してもよい。絶縁体20は、共振領域50内の上部電極16の少なくとも一部と接してもよいし、上部電極16から離間してもよい。
絶縁体20が溝22の側面および/または上部電極16の上面と接することにより、共振領域50の熱は効率よく絶縁体20に伝導する。絶縁体20が溝22の側面および/または上部電極16の上面と離間することにより、共振領域50の内の弾性波が絶縁体20に漏洩することを抑制できる。
[実施例1の変形例4]
図7(b)は、実施例1の変形例4に係る弾性波デバイスの断面図である。図7(b)に示すように、実施例1の変形例4では、溝22は上部電極16に設けられ、圧電膜14には設けられていない。支持部20aの下面は圧電膜14の上面に接している。上部20bの下面は上部電極16の上面から離間している。その他の構成は実施例1と同じであり説明を省略する。
図7(b)は、実施例1の変形例4に係る弾性波デバイスの断面図である。図7(b)に示すように、実施例1の変形例4では、溝22は上部電極16に設けられ、圧電膜14には設けられていない。支持部20aの下面は圧電膜14の上面に接している。上部20bの下面は上部電極16の上面から離間している。その他の構成は実施例1と同じであり説明を省略する。
実施例1の変形例4のように、絶縁体20の下面は圧電膜14の上面に接してもよい。溝22は圧電膜14の途中まで設けられ、絶縁体20の下面は溝22の底面の圧電膜14に接してもよい。絶縁体20の下面が圧電膜14と接するとき、絶縁体20は、溝22の側面および/または上部電極16の上面と接してもよいし、溝22の側面および/または上部電極16の上面と離間してもよい。
[実施例1の変形例5]
図8(a)は、実施例1の変形例5に係る弾性波デバイスの平面図、図8(b)は、図8(a)のA−A断面図である。図8(a)および図8(b)に示すように、実施例1の変形例5では、絶縁体20の断面形状はI字状であり、平面視において絶縁体20は共振領域50に重ならない。その他の構成は実施例1と同じであり説明を省略する。
図8(a)は、実施例1の変形例5に係る弾性波デバイスの平面図、図8(b)は、図8(a)のA−A断面図である。図8(a)および図8(b)に示すように、実施例1の変形例5では、絶縁体20の断面形状はI字状であり、平面視において絶縁体20は共振領域50に重ならない。その他の構成は実施例1と同じであり説明を省略する。
実施例1の変形例5のように、平面視において絶縁体20は共振領域50に重ならないとき、絶縁体20は溝の側面に接してもよい。
[実施例1の変形例6]
図9(a)は、実施例1の変形例6に係る弾性波デバイスの平面図、図9(b)は、挿入膜の平面図、図9(c)は、図9(a)のA−A断面図である。図9(a)から図9(c)に示すように、実施例1の変形例6では、圧電膜14内に挿入膜28が設けられている。挿入膜28は、共振領域50の中央領域58には設けられておらず、共振領域50内の外周領域60に設けられている。外周領域60は中央領域58の少なくとも一部を囲むように設けられ、共振領域50の外周を含み、外周に沿って設けられている。
図9(a)は、実施例1の変形例6に係る弾性波デバイスの平面図、図9(b)は、挿入膜の平面図、図9(c)は、図9(a)のA−A断面図である。図9(a)から図9(c)に示すように、実施例1の変形例6では、圧電膜14内に挿入膜28が設けられている。挿入膜28は、共振領域50の中央領域58には設けられておらず、共振領域50内の外周領域60に設けられている。外周領域60は中央領域58の少なくとも一部を囲むように設けられ、共振領域50の外周を含み、外周に沿って設けられている。
挿入膜28により共振領域50から外側への弾性波の漏洩を抑制できる。これにより、圧電薄膜共振器のQ値を向上できる。挿入膜28のヤング率は圧電膜14より小さいことが好ましい。密度がほぼ同じであれば、ヤング率は音響インピーダンスと相関することから、挿入膜28の音響インピーダンスは圧電膜14より小さいことが好ましい。これにより、Q値を向上できる。挿入膜28の音響インピーダンスを圧電膜14より小さくするため、圧電膜14が窒化アルミニウムを主成分とする場合、挿入膜28は、アルミニウム膜、金膜、銅膜、チタン膜、白金膜、タンタル膜、クロム膜または酸化シリコン膜であることが好ましい。特に、ヤング率の観点から挿入膜28は、Al膜または酸化シリコン膜であることが好ましい。
図4(b)のように、溝22を形成するときに、挿入膜28でエッチングが停止するように、エッチングガスおよび条件を選択することにより、溝22の底面を挿入膜28の上面にすることができる。
[実施例1の変形例7]
図10は、実施例1の変形例7に係る弾性波デバイスの断面図である。図10に示すように、実施例1の変形例7では、溝22は上部電極16に設けられ、圧電膜14には設けられていない。その他の構成は実施例1の変形例6と同じであり説明を省略する。
図10は、実施例1の変形例7に係る弾性波デバイスの断面図である。図10に示すように、実施例1の変形例7では、溝22は上部電極16に設けられ、圧電膜14には設けられていない。その他の構成は実施例1の変形例6と同じであり説明を省略する。
実施例1の変形例6および7のように、挿入膜28が設けられているときに、絶縁体20は、溝22の側面および/または上部電極16の上面と接してもよいし、溝22の側面および/または上部電極16の上面と離間してもよい。平面視において絶縁体20は共振領域50に重ならなくてもよい。溝22の底面は下部電極12の上面でもよい。挿入膜28は共振領域50の外周に一部に設けられ、他の外周に設けられていなくてもよい。挿入膜28は、下部電極12と圧電膜14との間に設けられていてもよく、圧電膜14と上部電極16との間に設けられていてもよい。
[実施例1の変形例8]
図11(a)は、実施例1の変形例8に係る弾性波デバイスの断面図である。図11(a)に示すように、実施例1の変形例8では、分断領域52において下部電極12が分断され、上部電極16は分断されていない。溝22は、下部電極12に設けられ、圧電膜14に設けられていない。絶縁体20は分断領域52内の上部電極16の上面に接し、共振領域50内の上部電極16の上面には接していない。その他の構成は実施例1と同じであり説明を省略する。
図11(a)は、実施例1の変形例8に係る弾性波デバイスの断面図である。図11(a)に示すように、実施例1の変形例8では、分断領域52において下部電極12が分断され、上部電極16は分断されていない。溝22は、下部電極12に設けられ、圧電膜14に設けられていない。絶縁体20は分断領域52内の上部電極16の上面に接し、共振領域50内の上部電極16の上面には接していない。その他の構成は実施例1と同じであり説明を省略する。
[実施例1の変形例9]
図11(b)は、実施例1の変形例9に係る弾性波デバイスの断面図である。図11(b)に示すように、実施例1の変形例9では、溝22は下部電極12および圧電膜14に設けられている。溝22に上部電極16の下面が露出している。その他の構成は実施例1の変形例8と同じであり説明を省略する。
図11(b)は、実施例1の変形例9に係る弾性波デバイスの断面図である。図11(b)に示すように、実施例1の変形例9では、溝22は下部電極12および圧電膜14に設けられている。溝22に上部電極16の下面が露出している。その他の構成は実施例1の変形例8と同じであり説明を省略する。
実施例1の変形例8および9のように、溝22は少なくとも下部電極12に設けられていてもよい。溝22が下部電極12に設けられているときに、挿入膜28が設けられていてもよい。
[実施例1の変形例10]
図12(a)は、実施例1の変形例10に係る弾性波デバイスの断面図である。図12(a)に示すように、実施例1の変形例10では、基板10の上面に凹部が設けられ、凹部内に空隙30が形成されている。下部電極12の下面は略平坦である。その他の構成は実施例1と同じであり説明を省略する。
図12(a)は、実施例1の変形例10に係る弾性波デバイスの断面図である。図12(a)に示すように、実施例1の変形例10では、基板10の上面に凹部が設けられ、凹部内に空隙30が形成されている。下部電極12の下面は略平坦である。その他の構成は実施例1と同じであり説明を省略する。
[実施例1の変形例11]
図12(b)は、実施例1の変形例11に係る弾性波デバイスの断面図である。図12(b)に示すように、実施例1の変形例11では、基板10の上面に凹部が設けられ、凹部内に空隙30が形成されている。下部電極12の下面は略平坦である。その他の構成は実施例1の変形例4と同じであり説明を省略する。
図12(b)は、実施例1の変形例11に係る弾性波デバイスの断面図である。図12(b)に示すように、実施例1の変形例11では、基板10の上面に凹部が設けられ、凹部内に空隙30が形成されている。下部電極12の下面は略平坦である。その他の構成は実施例1の変形例4と同じであり説明を省略する。
[実施例1の変形例12]
図13(a)は、実施例1の変形例12に係る弾性波デバイスの断面図である。図13(a)に示すように、実施例1の変形例12では、基板10の上面に凹部が設けられ、凹部内に空隙30が形成されている。下部電極12の下面は略平坦である。その他の構成は実施例1の変形例6と同じであり説明を省略する。
[実施例1の変形例13]
図13(a)は、実施例1の変形例12に係る弾性波デバイスの断面図である。図13(a)に示すように、実施例1の変形例12では、基板10の上面に凹部が設けられ、凹部内に空隙30が形成されている。下部電極12の下面は略平坦である。その他の構成は実施例1の変形例6と同じであり説明を省略する。
[実施例1の変形例13]
図13(b)は、実施例1の変形例13に係る弾性波デバイスの断面図である。図13(b)に示すように、実施例1の変形例13は、基板10の上面に凹部が設けられ、凹部内に空隙30が形成されている。下部電極12の下面は略平坦である。その他の構成は実施例1の変形例7と同じであり説明を省略する。
実施例1および変形例1から9のように、空隙30はドーム状でもよく、実施例1の変形例10から13のように、空隙30は基板10の上面の凹部に設けられていてもよい。空隙30の平面形状および断面形状は任意である。
共振領域50と分断領域52を合わせた平面形状として楕円形状を例に説明したが、共振領域50と分断領域52を合わせた平面形状は四角形状または五角形状等の多角形状でもよい。単一の空隙30に2つの共振領域50が重なる例を説明したが、単一の空隙30に3つ以上の共振領域50が重なってもよい。単一の空隙30に重なる複数の共振領域50の面積が互いに略同じ例を説明したが、単一の空隙30に重なる複数の共振領域50の面積は互いに異なってもよい。
実施例1およびその変形例によれば、圧電膜14は、基板10上に設けられている。基板10と下部電極12との間に空隙30が設けられている。複数の共振領域50(第1領域)が平面視において単一の空隙30内に設けられるように、分断領域52(空隙30と重なる複数の共振領域50間において空隙30と重なる第2領域)において、下部電極12および上部電極16のいずれか一方は複数設けられ下部電極12および上部電極16の他方は単一である。
このように、平面視において、空隙30内に複数の共振領域50が設けられると、共振領域50の放熱経路が限られ、共振領域50の温度が高くなる。
そこで、分断領域52において圧電膜14、下部電極12および上部電極16の少なくとも一部と接し、分断領域52内における絶縁体20の上面(基板10と反対の面)が上部電極16の上面より上に位置する絶縁体20を設ける。これにより、共振領域50内の積層膜(下部電極12、圧電膜14および上部電極16)と絶縁体20の合計の熱容量が大きくなり、共振領域50における温度の上昇を抑制できる。なお、実施例1の変形例6および12のように、圧電膜14内に挿入膜28が設けられている場合、絶縁体20は下部電極12と上部電極16との間に設けられた圧電膜14を含む膜の一部に接していてもよい。
分断領域52内における絶縁体20の上面は上部電極16の上面より、積層膜(下部電極12、圧電膜14および上部電極16)の厚さの2倍以上上に位置することが好ましく、5倍以上上に位置することがより好ましい。絶縁体20の熱容量は、分断領域52内に残存する圧電膜14、下部電極12および上部電極16の合計の熱容量の1倍以上が好ましく、2倍以上がより好ましく、5倍以上がさらに好ましい。
絶縁体20の熱容量は、複数の共振領域50内の圧電膜14、下部電極12および上部電極16の合計の熱容量の0.1倍以上が好ましく、0.5倍以上がより好ましく、1倍以上がさらに好ましい。絶縁体20が大きすぎると、弾性波デバイスが大型化する。このため、絶縁体20の熱容量は、共振領域50内の圧電膜14、下部電極12および上部電極16の合計の熱容量の10倍以下が好ましく、5倍以下がより好ましい。
絶縁体20の一部(上部20bの一部)は、上部電極16の上方に設けられ平面視において複数の共振領域50の少なくとも1つの少なくとも一部と重なる。これにより、絶縁体20の熱容量を大きくできる。よって、共振領域50の温度上昇をより抑制できる。また、弾性波デバイスが大型化することを抑制できる。上部20bは、平面視において複数の共振領域50うち全ての共振領域50の少なくとも一部と重なっていてもよいし、複数の共振領域50うち1つの共振領域50の少なくとも一部と重なり他の共振領域と重ならなくてもよい。上部20bは、平面視において複数の共振領域50うち少なくとも1つの共振領域50の全てと重なっていてもよい。
図2(b)および図2(c)のように、上部電極16の引き出し領域54(第3領域)および分断領域52以外では、圧電膜14の端面は複数の共振領域50の外周と略一致する。この場合、共振領域50からの主な放熱経路は引き出し領域54の圧電膜14である。よって、共振領域50の温度が上昇しやすくなる。そこで、実施例1およびその変形例のように、絶縁体20を設けることで、共振領域50の温度上昇を抑制できる。なお、圧電膜14の端面と共振領域50の外周とが略一致するとは、製造誤差程度に略一致することであり、例えば、パターン同士の合わせずれおよび/またはサイドエッチング等に起因する圧電膜14の端面と共振領域50の外周とのずれを許容する。
実施例1、その変形例1から7、および10から13のように、分断領域52において、少なくとも上部電極16を貫通する溝22が設けられ、絶縁体20は溝22の底面に接する。これにより、分断領域52に上部電極16が設けられていない構造において、共振領域50の温度上昇を抑制できる。
実施例1の変形例2および3のように、絶縁体20は溝22の側面に接する。これにより、共振領域50の温度上昇をより抑制できる。
実施例1、その変形例1、4から7、および10から13のように、絶縁体20は溝22の側面と離間する。これにより、共振領域50から弾性波が絶縁体20に漏洩することを抑制できる。よって、損失を抑制できる。
実施例1、その変形例1から3、5および10のように、溝22は上部電極16および圧電膜14を貫通し、溝22の下に圧電膜14は残存しない。これにより、共振領域50間の干渉を抑制しかつ共振領域50の温度上昇を抑制できる。
実施例1の変形例6および12のように、溝22は圧電膜14内の上部に設けられ、溝22の下に圧電膜14内の下部が設けられている。すなわち、溝22の下に圧電膜14の一部が残存する。これにより、圧電膜14に溝22が設けられていない構造に比べ共振領域50間の干渉を抑制できる。溝22の下に圧電膜14が残存しない構造に比べ共振領域50の温度上昇を抑制できる。
実施例1の変形例4、7、8、11および13のように、溝22は圧電膜14に設けられていない。これにより、共振領域50の温度上昇をより抑制できる。
実施例1の変形例8および9のように、分断領域52において、少なくとも下部電極12を貫通する溝22が設けられ、絶縁体20は上部電極16に接する。これにより、分断領域52に下部電極12が設けられていない構造において、共振領域50の温度上昇を抑制できる。
実施例2は、実施例1およびその変形例の圧電薄膜共振器を用いたフィルタおよびデュプレクサの例である。図14(a)は、実施例2に係るフィルタの回路図である。図14(a)に示すように、入力端子T1と出力端子T2との間に、1または複数の直列共振器S1からS4が直列に接続されている。入力端子T1と出力端子T2との間に、1または複数の並列共振器P1からP4が並列に接続されている。1または複数の直列共振器S1からS4および1または複数の並列共振器P1からP4の少なくとも1つの共振器に実施例1およびその変形例の圧電薄膜共振器を用いることができる。絶縁体20は、直列共振器S1からS4および並列共振器P1からP4の全てに設けてもよい。絶縁体20は、直列共振器S1からS4および並列共振器P1からP4の一部の共振器に設け、他の共振器には設けなくてもよい。例えば、直列共振器S1からS4には大電力の高周波電力が印加される。そこで、直列共振器S1からS4に絶縁体20を設け、並列共振器P1からP4に設けなくてもよい。ラダー型フィルタの共振器の個数等は適宜設定できる。
図14(b)は、実施例2の変形例1に係るデュプレクサの回路図である。図14(b)に示すように、共通端子Antと送信端子Txとの間に送信フィルタ40が接続されている。共通端子Antと受信端子Rxとの間に受信フィルタ42が接続されている。送信フィルタ40は、送信端子Txから入力された信号のうち送信帯域の信号を送信信号として共通端子Antに通過させ、他の周波数の信号を抑圧する。受信フィルタ42は、共通端子Antから入力された信号のうち受信帯域の信号を受信信号として受信端子Rxに通過させ、他の周波数の信号を抑圧する。送信フィルタ40および受信フィルタ42の少なくとも一方を実施例2のフィルタとすることができる。送信フィルタ40には大電力の高周波信号が印加される。そこで、送信フィルタ40に実施例2のフィルタを用いることが好ましい。
マルチプレクサとしてデュプレクサを例に説明したがトリプレクサまたはクワッドプレクサでもよい。
実施例およびその変形例として、圧電薄膜共振器、フィルタおよびマルチプレクサについて説明したが、絶縁体20をアクチュエータ(例えば、インクジェット用のマイクロポンプ、RF(Radio Frequency)−MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)スイッチもしくは光ミラー)、センサ(例えば、加速度センサもしくはジャイロ)、またはエナジーハーベスト等の弾性波デバイスに適用してもよい。
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
10 基板
12 下部電極
14 圧電膜
16 上部電極
20 絶縁体
20a 支持部
20b 上部
22 溝
28 挿入膜
30 空隙
50 共振領域
52 分断領域
54 引き出し領域
56 幅広部
12 下部電極
14 圧電膜
16 上部電極
20 絶縁体
20a 支持部
20b 上部
22 溝
28 挿入膜
30 空隙
50 共振領域
52 分断領域
54 引き出し領域
56 幅広部
Claims (13)
- 基板と、
前記基板上に設けられた圧電膜と、
前記基板と下部電極との間に空隙が設けられ、前記圧電膜の少なくとも一部を挟み前記下部電極と上部電極とが対向する複数の第1領域が平面視において単一の前記空隙内に設けられるように、前記下部電極および前記上部電極のいずれか一方は複数設けられ前記下部電極および前記上部電極の他方は単一であり、前記基板および前記空隙上に設けられた下部電極および上部電極と、
平面視において前記複数の第1領域間において前記空隙と重なる第2領域において前記下部電極、前記上部電極、および前記下部電極と前記上部電極との間に設けられた前記圧電膜を含む膜の少なくとも一部と接し、前記第2領域内における前記基板と反対の面は、前記上部電極の前記基板と反対の面より上に位置する絶縁体と、
を備える弾性波デバイス。 - 前記絶縁体の一部は、前記上部電極の上方に設けられ平面視において前記複数の第1領域の少なくとも1つの少なくとも一部と重なる請求項1に記載の弾性波デバイス。
- 前記上部電極が前記複数の第1領域から引き出される第3領域および前記第2領域以外では、前記圧電膜の端面は前記複数の第1領域の外周と略一致する請求項1または2に記載の弾性波デバイス。
- 前記絶縁体の熱容量は、前記複数の第1領域内の前記圧電膜、前記下部電極および前記上部電極の合計の熱容量の0.1倍以上である請求項1から3のいずれか一項に記載の弾性波デバイス。
- 前記第2領域において、少なくとも前記上部電極を貫通する溝が設けられ、前記絶縁体は前記溝の底面に接する請求項1から4のいずれか一項に記載の弾性波デバイス。
- 前記絶縁体は前記溝の側面に接する請求項5に記載の弾性波デバイス。
- 前記絶縁体は前記溝の側面と離間する請求項5に記載の弾性波デバイス。
- 前記溝は前記上部電極および前記圧電膜を貫通する請求項5から7のいずれか一項に記載の弾性波デバイス。
- 前記溝は前記圧電膜内の上部に設けられ、前記溝の下に前記圧電膜内の下部が設けられている請求項5から7のいずれか一項に記載の弾性波デバイス。
- 前記溝は前記圧電膜に設けられていない請求項5から7のいずれか一項に記載の弾性波デバイス。
- 前記第2領域において、少なくとも前記下部電極を貫通する溝が設けられ、前記絶縁体は前記上部電極に接する請求項1から4のいずれか一項に記載の弾性波デバイス。
- 請求項1から11のいずれか一項に記載の弾性波デバイスを含むフィルタ。
- 請求項12に記載のフィルタを含むマルチプレクサ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018219654A JP2020088578A (ja) | 2018-11-22 | 2018-11-22 | 弾性波デバイス、フィルタおよびマルチプレクサ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018219654A JP2020088578A (ja) | 2018-11-22 | 2018-11-22 | 弾性波デバイス、フィルタおよびマルチプレクサ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020088578A true JP2020088578A (ja) | 2020-06-04 |
Family
ID=70909056
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018219654A Pending JP2020088578A (ja) | 2018-11-22 | 2018-11-22 | 弾性波デバイス、フィルタおよびマルチプレクサ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2020088578A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE112021000460T5 (de) | 2020-05-21 | 2022-10-27 | Ihi Corporation | Lager und Turbolader |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0969749A (ja) * | 1995-09-01 | 1997-03-11 | Murata Mfg Co Ltd | 圧電薄膜振動子 |
JP2006060864A (ja) * | 2005-10-21 | 2006-03-02 | Murata Mfg Co Ltd | 圧電共振子、圧電フィルタ、通信装置 |
JP2008172711A (ja) * | 2007-01-15 | 2008-07-24 | Hitachi Media Electoronics Co Ltd | 薄膜バルク弾性波共振器およびフィルタおよびそれを用いた高周波モジュール |
JP2008258882A (ja) * | 2007-04-04 | 2008-10-23 | Toshiba Corp | 共振器フィルタ及びデュプレクサ |
JP2010147874A (ja) * | 2008-12-19 | 2010-07-01 | Panasonic Electric Works Co Ltd | Baw共振装置およびその製造方法 |
JP2018006919A (ja) * | 2016-06-29 | 2018-01-11 | 太陽誘電株式会社 | 弾性波デバイス |
-
2018
- 2018-11-22 JP JP2018219654A patent/JP2020088578A/ja active Pending
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0969749A (ja) * | 1995-09-01 | 1997-03-11 | Murata Mfg Co Ltd | 圧電薄膜振動子 |
JP2006060864A (ja) * | 2005-10-21 | 2006-03-02 | Murata Mfg Co Ltd | 圧電共振子、圧電フィルタ、通信装置 |
JP2008172711A (ja) * | 2007-01-15 | 2008-07-24 | Hitachi Media Electoronics Co Ltd | 薄膜バルク弾性波共振器およびフィルタおよびそれを用いた高周波モジュール |
JP2008258882A (ja) * | 2007-04-04 | 2008-10-23 | Toshiba Corp | 共振器フィルタ及びデュプレクサ |
JP2010147874A (ja) * | 2008-12-19 | 2010-07-01 | Panasonic Electric Works Co Ltd | Baw共振装置およびその製造方法 |
JP2018006919A (ja) * | 2016-06-29 | 2018-01-11 | 太陽誘電株式会社 | 弾性波デバイス |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE112021000460T5 (de) | 2020-05-21 | 2022-10-27 | Ihi Corporation | Lager und Turbolader |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6886357B2 (ja) | 圧電薄膜共振器、フィルタおよびマルチプレクサ | |
JP6325799B2 (ja) | 圧電薄膜共振器、フィルタおよびデュプレクサ | |
JP6510987B2 (ja) | 圧電薄膜共振器、フィルタおよびデュプレクサ | |
JP5792554B2 (ja) | 弾性波デバイス | |
JP6556099B2 (ja) | 圧電薄膜共振器、フィルタおよびマルチプレクサ | |
JP6298796B2 (ja) | 圧電薄膜共振器およびその製造方法 | |
JP6333540B2 (ja) | 圧電薄膜共振子、フィルタ、及び分波器 | |
JP2015139167A (ja) | 圧電薄膜共振器、フィルタおよびデュプレクサ | |
JP6538007B2 (ja) | 弾性波デバイス | |
JP6423782B2 (ja) | 圧電薄膜共振器およびフィルタ | |
JP6941981B2 (ja) | 圧電薄膜共振器、フィルタおよびマルチプレクサ | |
JP6325798B2 (ja) | 圧電薄膜共振器、フィルタおよびデュプレクサ | |
JP6556173B2 (ja) | 圧電薄膜共振器、フィルタおよびマルチプレクサ | |
JP2018037906A (ja) | 圧電薄膜共振器、フィルタおよびマルチプレクサ。 | |
JP6469601B2 (ja) | 圧電薄膜共振器、フィルタおよびデュプレクサ | |
JP6368298B2 (ja) | 圧電薄膜共振器、フィルタおよびデュプレクサ | |
JP2018125696A (ja) | 圧電薄膜共振器、フィルタおよびマルチプレクサ | |
JP5931490B2 (ja) | 弾性波デバイス | |
JP7456737B2 (ja) | 圧電薄膜共振器、フィルタおよびマルチプレクサ | |
JP7068047B2 (ja) | 圧電薄膜共振器、フィルタおよびマルチプレクサ | |
JP2020088578A (ja) | 弾性波デバイス、フィルタおよびマルチプレクサ | |
JP7344011B2 (ja) | 圧電薄膜共振器、フィルタおよびマルチプレクサ | |
JP7075232B2 (ja) | 圧電薄膜共振器、フィルタおよびデュプレクサ | |
JP6909059B2 (ja) | 圧電薄膜共振器、フィルタおよびマルチプレクサ | |
JP7190313B2 (ja) | 圧電薄膜共振器、フィルタおよびマルチプレクサ |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20211007 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20220816 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220830 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20230228 |