JP6725083B2 - 弾性波装置及び弾性波装置の製造方法 - Google Patents

弾性波装置及び弾性波装置の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、一般に、弾性波装置及び弾性波装置の製造方法に関し、特に、共振子又はフィルタに用いられる弾性波装置、及び弾性波装置の製造方法に関する。
従来、音響反射層(音響インピーダンス層)を用いた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、圧電体層を有する。圧電体層の第2の主面上には、IDT(Interdigital Transducer)電極が設けられている。また、圧電体層の第1の主面側には、音響反射層が積層されている。補強基板上には、支持層が積層されている。この支持層において、上面に向かって開いた凹部が設けられている。この凹部内に、音響反射層が充填されている。音響反射層は、平面視した場合、IDT電極と重なる位置に設けられている。
国際公開第2016/147688号
ところで、特許文献1に記載された従来の弾性波装置と共にキャパシタを用いる場合、ディスクリート素子であるキャパシタを用いたり、基板表面上(圧電体層の第2の主面上)にキャパシタを形成したりすると、大型になるという問題があった。
上記問題を解決するために、発明者は、キャパシタを弾性波装置と一体に形成することを試みた。
しかしながら、キャパシタを弾性波装置と一体に形成する場合、上記キャパシタの影響により、不要な容量成分が弾性波装置のIDT電極に影響するという問題があった。これにより、弾性波装置の特性が劣化してしまうことになる。
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、特性劣化を抑制しつつ小型化を図ることができる弾性波装置及び弾性波装置の製造方法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、基板と、第1音響インピーダンス層及び第2音響インピーダンス層と、圧電体層と、IDT電極と、少なくとも1つの電極とを備える。前記第1音響インピーダンス層及び前記第2音響インピーダンス層は、前記基板上に形成されている。前記圧電体層は、前記第1音響インピーダンス層及び前記第2音響インピーダンス層上に形成されている。前記IDT電極は、前記圧電体層上に形成されている。前記IDT電極の少なくとも一部は、前記圧電体層の厚さ方向からの平面視において、前記第1音響インピーダンス層と重複する。前記電極は、前記圧電体層上に形成されている。前記電極の少なくとも一部は、前記厚さ方向からの平面視において、前記第2音響インピーダンス層と重複する。前記第1音響インピーダンス層及び前記第2音響インピーダンス層の各々は、少なくとも1層の高音響インピーダンス層と、少なくとも1層の第1低音響インピーダンス層と、を有する。前記低音響インピーダンス層は、前記高音響インピーダンス層よりも音響インピーダンスが低い。前記第1音響インピーダンス層及び前記第2音響インピーダンス層の各々において、前記高音響インピーダンス層又は前記低音響インピーダンス層が導電層である。前記第2音響インピーダンス層における前記導電層と前記電極とによって、キャパシタが形成されている。前記第1音響インピーダンス層における前記導電層は、前記第2音響インピーダンス層における前記導電層と電気的に絶縁している。
本発明の一態様に係る弾性波装置の製造方法は、基板及び圧電体層を準備する工程を有する。前記弾性波装置の製造方法は、前記基板と前記圧電体層との間に、第1音響インピーダンス層と、第2音響インピーダンス層とを形成する工程を有する。前記第1音響インピーダンス層は、少なくとも1層の導電層を含む。前記第2音響インピーダンス層は、少なくとも1層の導電層を含む。前記弾性波装置の製造方法は、IDT電極を形成し、少なくとも1つの電極を形成する工程を有する。この工程では、前記圧電体層上であって、前記基板の厚さ方向からの平面視において、少なくとも一部が前記第1音響インピーダンス層と重複する前記IDT電極を形成する。前記圧電体層上であって、前記基板の厚さ方向からの平面視において、少なくとも一部が前記第2音響インピーダンス層と重複する少なくとも1つの電極を形成する。前記第1音響インピーダンス層及び前記第2音響インピーダンス層を形成する工程では、高音響インピーダンス層を形成する工程と、低音響インピーダンス層を形成する工程と、を少なくとも1回ずつ繰り返す。前記低音響インピーダンス層は、前記高音響インピーダンス層よりも音響インピーダンスが低い。前記第1音響インピーダンス層及び前記第2音響インピーダンス層を形成する工程では、互いに電気的に絶縁するように、前記第1音響インピーダンス層における前記導電層と、前記第2音響インピーダンス層における前記導電層とを形成する。前記電極を形成する工程では、前記第2音響インピーダンス層における前記導電層と前記電極とによって、キャパシタを形成する。
本発明の上記態様に係る弾性波装置及び弾性波装置の製造方法によれば、弾性波装置について特性劣化を抑制しつつ小型化を図ることができる。
図1は、本発明の実施形態1に係る弾性波装置の断面図である。 図2は、同上の弾性波装置の正面図である。 図3は、本発明の実施形態1に係るラダー型フィルタの回路図である。 図4A〜図4Gは、同上の弾性波装置の製造工程を示す工程図である。 図5A〜図5Dは、同上の弾性波装置の製造工程を示す工程図である。 図6は、本発明の実施形態2に係る弾性波装置の正面図である。 図7は、同上の弾性波装置の断面図である。 図8は、本発明の実施形態2に係るラダー型フィルタの回路図である。
以下、実施形態1,2に係る弾性波装置1,1a及びラダー型フィルタ9,9aについて、図面を参照して説明する。なお、明細書及び図面に記載された構成要素について、明細書及び図面に記載された大きさ及び厚さ、並びにそれらの寸法関係は例示であり、これらの構成要素は、明細書及び図面に記載された例示には限定されない。また、図1は、図2のX1−X1線断面図である。図7は、図6のX2−X2線断面図である。
(実施形態1)
(1)弾性波装置の全体構成
実施形態1に係る弾性波装置1は、図1及び図2に示すように、基板2と、中間層3と、圧電体層4と、IDT(Interdigital Transducer)電極5と、複数(図示例では2つ)の電極61,62とを備える。弾性波装置1は、板波を利用した弾性波装置である。
中間層3は、第1音響インピーダンス層31と、複数の第2音響インピーダンス層32,33とを有する。第1音響インピーダンス層31は、複数の第1高音響インピーダンス層311,313と複数の第1低音響インピーダンス層312,314,315との積層構造を有し、基板2の厚さ方向(第1方向D1)においてIDT電極5と対向する。第2音響インピーダンス層32は、複数の第2高音響インピーダンス層321,323と複数の第2低音響インピーダンス層322,324,325との積層構造を有し、基板2の厚さ方向において電極61と対向する。第2音響インピーダンス層33は、複数の第2高音響インピーダンス層331,333と複数の第2低音響インピーダンス層332,334,335との積層構造を有し、基板2の厚さ方向において電極62と対向する。
このような弾性波装置1において、複数の第1高音響インピーダンス層311,313は、導電性を有する第1導電層であり、複数の第2高音響インピーダンス層321,323,331,333は、導電性を有する第2導電層である。
そして、弾性波装置1では、上記第2導電層と電極61,62とを一対の電極とするキャパシタ71,72が形成されており、上記第1導電層は、上記第2導電層と電気的に絶縁している。
実施形態1に係る弾性波装置は、例えば、ラダー型フィルタ9(図3参照)のようなフィルタであってもよい。
(2)弾性波装置の各構成要素
次に、実施形態1に係る弾性波装置の各構成要素について、図面を参照して説明する。
(2.1)基板
基板2は、中間層3及び圧電体層4を支持する支持基板である。より詳細には、基板2は、平板状に形成されており、主面を有する。基板2は、例えばSiによって形成されている。なお、基板2は、Siには限定されず、LiNbO若しくはLiTaOのようなセラミック、水晶、又はガラス等によって形成されてもよい。第1音響インピーダンス層31は、IDT電極5で励振された弾性波が基板2に漏洩するのを抑制する機能を有する。
(2.2)第1音響インピーダンス層及び第2音響インピーダンス層
中間層3は、第1音響インピーダンス層31と、複数(図示例では2つ)の第2音響インピーダンス層32,33と、絶縁層34とを有する。中間層3は、基板2と圧電体層4との間に介在する層である。中間層3は、基板2上に形成されている。
第1音響インピーダンス層31は、複数(図示例では2層)の第1高音響インピーダンス層311,313と、複数(図示例では3層)の第1低音響インピーダンス層312,314,315とを含む。第1音響インピーダンス層31では、基板2の厚さ方向(第1方向D1)において、第1低音響インピーダンス層315、第1高音響インピーダンス層311、第1低音響インピーダンス層312、第1高音響インピーダンス層313、第1低音響インピーダンス層314が、基板2側からこの順に積層されている。
第1高音響インピーダンス層311,313は、音響インピーダンスが相対的に高い層である。第1低音響インピーダンス層312,314,315は、音響インピーダンスが相対的に低い層である。つまり、第1高音響インピーダンス層311,313は、第1低音響インピーダンス層312,314,315よりも音響インピーダンスが高い。
第2音響インピーダンス層32は、第1音響インピーダンス層31と同様、複数(図示例では2層)の第2高音響インピーダンス層321,323と、複数(図示例では3層)の第2低音響インピーダンス層322,324,325とを含む。第2音響インピーダンス層32では、基板2の厚さ方向(第1方向D1)において、第2低音響インピーダンス層325、第2高音響インピーダンス層321、第2低音響インピーダンス層322、第2高音響インピーダンス層323、第2低音響インピーダンス層324が、基板2側からこの順に積層されている。
第2高音響インピーダンス層321,323は、音響インピーダンスが相対的に高い層である。第2低音響インピーダンス層322,324,325は、音響インピーダンスが相対的に低い層である。つまり、第2高音響インピーダンス層321,323は、第2低音響インピーダンス層322,324,325よりも音響インピーダンスが高い。言い換えると、第2低音響インピーダンス層322,324,325は、第2高音響インピーダンス層321,323よりも音響インピーダンスが低い。
第2音響インピーダンス層33は、第2音響インピーダンス層32と同様、複数(図示例では2層)の第2高音響インピーダンス層331,333と、複数(図示例では3層)の第2低音響インピーダンス層332,334,335とを含む。第2音響インピーダンス層33では、基板2の厚さ方向(第1方向D1)において、第2低音響インピーダンス層335、第2高音響インピーダンス層331、第2低音響インピーダンス層332、第2高音響インピーダンス層333、第2低音響インピーダンス層334が、基板2側からこの順に積層されている。
第2高音響インピーダンス層331,333は、音響インピーダンスが相対的に高い層である。第2低音響インピーダンス層332,334,335は、音響インピーダンスが相対的に低い層である。つまり、第2高音響インピーダンス層331,333は、第2低音響インピーダンス層332,334,335よりも音響インピーダンスが高い。言い換えると、第2低音響インピーダンス層332,334,335は、第2高音響インピーダンス層331,333よりも音響インピーダンスが低い。
絶縁層34は、第1方向D1と直交する第2方向D2において、第1音響インピーダンス層31と第2音響インピーダンス層32との間に設けられている。絶縁層34は、SiOのような電気絶縁性を有する材料によって形成されている。
(2.3)圧電体層
圧電体層4は、中間層3上に形成されている。より詳細には、圧電体層4は、LiNbOのような圧電材料によって中間層3上に形成されている。圧電体層4は、LiNbOに限定されず、LiTaO等、他の圧電材料によって形成されてもよい。
圧電体層4の厚さは、図2に示すように、IDT電極5の後述の電極指ピッチP1で定まる弾性波の波長よりも小さい。圧電体層4の厚さは例えば340nmである。
(2.4)IDT電極
IDT電極5は、図1及び図2に示すように、圧電体層4上に形成されている。IDT電極5の少なくとも一部は、基板2の厚さ方向である第1方向D1からの平面視において、第1音響インピーダンス層31と重複する。また、図示しないが、IDT電極5の近傍には、反射器が形成されている。IDT電極5及び反射器は、Alのような金属によって形成されている。なお、IDT電極5及び反射器は、Alには限定されず、Cu、Pt、Au、Ti、Ni等の他の金属又は合金によって形成されてもよい。
IDT電極5は、第1電極51と、第2電極52とを有する。第1電極51は、互いに平行である複数の第1電極指53と、複数の第1電極指53を繋げる第1バスバー54とを有する。第2電極52は、互いに平行である複数の第2電極指55と、複数の第2電極指55を繋げる第2バスバー56とを有する。第1電極51の第1電極指53と第2電極52の第2電極指55とは互いに間挿し合っている。上述したように、圧電体層4の厚さは、IDT電極5の電極指ピッチP1(第1電極指53、第2電極指55の周期)で定まる弾性波の波長をλとしたときに、1λ以下である。電極指ピッチP1とは、第1電極指53及び第2電極指55が延びている方向(第1電極指53及び第2電極指55の長さ方向)と直交する方向(弾性波伝搬方向)において互いに異なる電位を有して隣接する第1電極指53と第2電極指55との間隔をいう。言い換えると、電極指ピッチP1とは、図2に示すように、隣り合う第1電極指53と第2電極指55との互いに対応する辺(図2では第1電極指53及び第2電極指55それぞれにおいて中心線に平行な上側の辺)間の距離である。
(2.5)電極
複数の電極61,62は、圧電体層4上に形成されている。より詳細には、複数の電極61,62は、圧電体層4上であってIDT電極5とは異なる位置に形成されている。また、電極61の少なくとも一部は、基板2の厚さ方向である第1方向D1からの平面視において、第2音響インピーダンス層32と重複する。同様に、電極62の少なくとも一部は、基板2の厚さ方向である第1方向D1からの平面視において、第2音響インピーダンス層33と重複する。複数の電極61,62は、圧電体層4上において、隣接して設けられている。電極61,62の各々は、例えば四角形の平板状に形成されている。電極61,62は、Alのような金属によって形成されている。なお、電極61,62は、Alには限定されず、Cu、Pt、Au、Ti、Ni等の他の金属又は合金によって形成されてもよい。また、電極61,62は、IDT電極5と同じ金属又は合金によって形成されていてもよいし、IDT電極5と異なる金属又は合金によって形成されていてもよい。さらに、電極61,62は、同じ金属又は合金によって形成されていてもよいし、互いに異なる金属又は合金によって形成されていてもよい。
(2.6)第1音響インピーダンス層及び第2音響インピーダンス層
上述したように、中間層3は、第1音響インピーダンス層31と、複数(図示例では2つ)の第2音響インピーダンス層32,33とを有する。
第1音響インピーダンス層31は、上述したように、複数(図示例では2層)の第1高音響インピーダンス層311,313と複数(図示例では3層)の第1低音響インピーダンス層312,314,315との積層構造を有する。第1高音響インピーダンス層311,313と第1低音響インピーダンス層312,314,315とは、基板2の厚さ方向(第1方向D1)において交互に配置されている。第1音響インピーダンス層31は、基板2の厚さ方向(第1方向D1)においてIDT電極5と対向する。
第1高音響インピーダンス層311,313は、それぞれ、導電性を有する第1導電層として形成されている。例えば、第1高音響インピーダンス層311,313は、Wのような金属によって形成されている。なお、第1高音響インピーダンス層311,313は、Wには限定されず、Ptのような他の金属によって形成されてもよい。
第1低音響インピーダンス層312,314,315は、SiOのような絶縁体によって形成されている。また、第1低音響インピーダンス層312,314,315の音響インピーダンスは、第1高音響インピーダンス層311,313の音響インピーダンスよりも低い。
第1音響インピーダンス層31では、上述したように、第1高音響インピーダンス層311,313と第1低音響インピーダンス層312,314,315とが交互に積層されている。このため、圧電体層4から伝搬してきた板波は、第1低音響インピーダンス層314と第1高音響インピーダンス層313との界面、及び、第1低音響インピーダンス層312と第1高音響インピーダンス層311との界面で反射される。
第2音響インピーダンス層32は、上述したように、複数(図示例では2層)の第2高音響インピーダンス層321,323と複数(図示例では3層)の第2低音響インピーダンス層322,324,325との積層構造を有する。第2高音響インピーダンス層321,323と第2低音響インピーダンス層322,324,325とは、基板2の厚さ方向(第1方向D1)において交互に配置されている。第2音響インピーダンス層32は、電極61に対応して設けられている。第2音響インピーダンス層32は、基板2の厚さ方向(第1方向D1)において電極61と対向する。また、第2音響インピーダンス層32は、基板2の厚さ方向と直交する第2方向D2において第1音響インピーダンス層31と並んで配置されている。
第2高音響インピーダンス層321,323は、それぞれ、導電性を有する第2導電層として形成されている。例えば、第2高音響インピーダンス層321,323は、Wのような金属によって形成されている。なお、第2高音響インピーダンス層321,323は、Wには限定されず、Ptのような他の金属によって形成されてもよい。
第2低音響インピーダンス層322,324,325は、SiOのような絶縁体によって形成されている。また、第2低音響インピーダンス層322,324,325の音響インピーダンスは、第2高音響インピーダンス層321,323の音響インピーダンスよりも低い。
第2音響インピーダンス層33は、第2音響インピーダンス層32と同様、複数(図示例では2層)の第2高音響インピーダンス層331,333と複数(図示例では3層)の第2低音響インピーダンス層332,334,335との積層構造を有する。第2高音響インピーダンス層331,333と第2低音響インピーダンス層332,334,335とは、基板2の厚さ方向(第1方向D1)において交互に配置されている。第2音響インピーダンス層33は、電極62に対応して設けられている。第2音響インピーダンス層33は、基板2の厚さ方向(第1方向D1)において電極62と対向する。また、第2音響インピーダンス層33は、基板2の厚さ方向と直交する第2方向D2において第1音響インピーダンス層31と並んで配置されている。
第2高音響インピーダンス層331,333は、それぞれ、導電性を有する第2導電層として形成されている。例えば、第2高音響インピーダンス層331,333は、第2高音響インピーダンス層321,323と同様、Wのような金属によって形成されている。なお、第2高音響インピーダンス層331,333は、Wには限定されず、Ptのような他の金属によって形成されてもよい。
第2低音響インピーダンス層332,334,335は、第2低音響インピーダンス層322,324,325と同様、SiOのような絶縁体によって形成されている。また、第2音響インピーダンス層33においても、第2音響インピーダンス層32と同様、第2低音響インピーダンス層332,334,335の音響インピーダンスは、第2高音響インピーダンス層331,333の音響インピーダンスよりも低い。
上記のように基板2の厚さ方向(第1方向D1)において第2音響インピーダンス層32が圧電体層4を介して電極61と対向して形成されている。これにより、弾性波装置1には、第2音響インピーダンス層32の第2高音響インピーダンス層323と電極61との間に、第2高音響インピーダンス層323と電極61とを一対の電極とするキャパシタ71が形成されている。つまり、第2音響インピーダンス層32の第2高音響インピーダンス層323と電極61とによって、キャパシタ71が形成されている。
同様に、基板2の厚さ方向(第1方向D1)において第2音響インピーダンス層33が圧電体層4を介して電極62と対向して形成されている。これにより、第2音響インピーダンス層33の第2高音響インピーダンス層333と電極62との間に、第2高音響インピーダンス層333と電極62とを一対の電極とするキャパシタ72が形成されている。つまり、第2音響インピーダンス層33の第2高音響インピーダンス層333と電極62とによって、キャパシタ72が形成されている。
第2音響インピーダンス層32の第2高音響インピーダンス層323と第2音響インピーダンス層33の第2高音響インピーダンス層333とは、互いに電気的に接続されている。また、複数の第2高音響インピーダンス層323,333は、同じ材料で形成されている。つまり、第2高音響インピーダンス層323と第2高音響インピーダンス層333とが一体化されている。これにより、実施形態1の弾性波装置1では、電極61と電極62との間には、複数(図示例では2つ)のキャパシタ71,72が直列に接続されている。なお、第2音響インピーダンス層32の第2高音響インピーダンス層321と第2音響インピーダンス層33の第2高音響インピーダンス層331とにおいても、互いに電気的に接続されている。また、複数の第2高音響インピーダンス層321,331は、同じ材料で形成されている。
ここで、第1高音響インピーダンス層313は、絶縁層34を介して、第2高音響インピーダンス層323及び第2高音響インピーダンス層333とそれぞれ電気的に絶縁している。同様に、第1高音響インピーダンス層311は、絶縁層34を介して、第2高音響インピーダンス層321及び第2高音響インピーダンス層331とそれぞれ電気的に絶縁している。
一方、第1音響インピーダンス層31の第1高音響インピーダンス層313は、第2音響インピーダンス層32,33の第2高音響インピーダンス層323,333と同じ材料で形成されている。同様に、第1音響インピーダンス層31の第1高音響インピーダンス層311は、第2音響インピーダンス層32,33の第2高音響インピーダンス層321,331と同じ材料で形成されている。
(3)弾性波装置の製造方法
次に、実施形態1に係る弾性波装置1の製造方法について、図4A〜図4G及び図5A〜図5Dを参照して説明する。弾性波装置1の製造方法では、第1工程〜第11工程を順次行う。
第1工程では、図4Aに示すように、基板2を準備する。基板2は、例えばSi基板である。
第2工程〜第7工程では、基板2上に、複数の第1高音響インピーダンス層311,313と複数の第1低音響インピーダンス層312,314,315との積層構造を有する第1音響インピーダンス層31を形成する。同様に、第2工程〜第7工程では、基板2上に、複数の第2高音響インピーダンス層321,323と複数の第2低音響インピーダンス層322,324,325との積層構造を有する第2音響インピーダンス層32を形成する。さらに、第2工程〜第7工程では、基板2上に、複数の第2高音響インピーダンス層331,333と複数の第2低音響インピーダンス層332,334,335との積層構造を有する第2音響インピーダンス層33を形成する。
第2工程では、図4Bに示すように、第1低音響インピーダンス層315、第2低音響インピーダンス層325,335、及び絶縁層34の一部343を形成する。つまり、第2工程では、基板2上に絶縁膜を形成する。絶縁膜の材料は、例えばSiOである。第2工程では、CVD法によって絶縁膜を形成する。これにより、第1低音響インピーダンス層315と第2低音響インピーダンス層325,335とを同時に形成することができる。つまり、第2工程では、第1低音響インピーダンス層315と第2低音響インピーダンス層325,335とを、同一の材料を用いて1つの工程で同時に形成する。
第3工程では、図4Cに示すように、第1高音響インピーダンス層311及び第2高音響インピーダンス層321,331の元になる導電膜301を形成する。より詳細には、第3工程では、CVD、スパッタ、又は蒸着のような薄膜形成法により、第2工程で形成した絶縁膜上に導電膜301を形成する。導電膜301の材料は、例えばWである。
第4工程では、図4Dに示すように、第1高音響インピーダンス層311及び第2高音響インピーダンス層321,331を形成する。より詳細には、第4工程では、エッチングによって導電膜の一部を除去して、第1高音響インピーダンス層311と第2高音響インピーダンス層321,331とを互いに電気的に絶縁するように形成する。
第5工程では、図4Eに示すように、第1低音響インピーダンス層312、第2低音響インピーダンス層322,332、及び絶縁層34の一部341を形成する。より詳細には、第4工程では、第1高音響インピーダンス層311と第2高音響インピーダンス層321,331を覆うように絶縁膜を形成する。絶縁膜の材料は、例えばSiOである。第5工程では、CVD法によって絶縁膜を形成する。これにより、第1低音響インピーダンス層312と第2低音響インピーダンス層322,332とを同時に形成することができる。つまり、第5工程では、第1低音響インピーダンス層312と第2低音響インピーダンス層322,332とを、同一の材料を用いて1つの工程で同時に形成する。
第6工程では、図4Fに示すように、第1高音響インピーダンス層313及び第2高音響インピーダンス層323,333の元になる導電膜303を形成する。より詳細には、第6工程では、絶縁膜上に導電膜303を形成する。導電膜303の材料は、例えばWである。第6工程では、CVD、スパッタ、又は蒸着のような薄膜形成法により、絶縁膜上に導電膜303を形成する。
第7工程では、図4Gに示すように、第1高音響インピーダンス層313及び第2高音響インピーダンス層323,333を形成する。より詳細には、第7工程では、エッチングによって導電膜303の一部を除去して、第1高音響インピーダンス層313と第2高音響インピーダンス層323,333とを互いに電気的に絶縁するように形成する。ここで、導電膜303のうち、基板2の厚さ方向からの平面視で、導電膜301が除去された部分と重なる部分をエッチングによって除去する。これにより、第1高音響インピーダンス層311及び第1低音響インピーダンス層312の積層構造上に第1高音響インピーダンス層313が形成される。また、第2高音響インピーダンス層321,331及び第2低音響インピーダンス層322,332の積層構造上に第2高音響インピーダンス層323,333が形成される。
第8工程では、図5Aに示すように、第1低音響インピーダンス層314、第2低音響インピーダンス層324,334、及び絶縁層34の一部342を形成する。より詳細には、第8工程では、第1高音響インピーダンス層313と第2高音響インピーダンス層323,333と絶縁層34の一部341の露出部位とを覆うように絶縁膜を形成する。第8工程の絶縁膜の材料は、例えばSiOである。第8工程の絶縁膜は、第5工程の絶縁膜と同じ材料によって形成されることが好ましい。ただし、第8工程の絶縁膜は、第5工程の絶縁膜と同じ材料によって形成されることには限定されず、第5工程の絶縁膜と異なる材料によって形成されてもよい。第8工程では、第1低音響インピーダンス層314と第2低音響インピーダンス層324,334とを、同一の材料を用いて1つの工程で同時に形成する。
第9工程では、図5Bに示すように、中間層3上に圧電体層4を形成する。
第10工程及び第11工程では、圧電体層4上においてIDT電極5と複数の電極61,62とを互いに異なる位置に形成する。
第10工程では、図5Cに示すように、IDT電極5と複数の電極61,62と複数の配線60との元になる導電膜501を圧電体層4上に形成する。より詳細には、第10工程では、スパッタ又は蒸着のような薄膜形成法により、圧電体層4上に導電膜501を形成する。導電膜501の材料は、例えばAlである。
第11工程では、図5Dに示すように、フォトリソグラフィ及びエッチングによって、圧電体層4上にIDT電極5と複数の電極61,62と複数の配線60とを形成する。より詳細には、第11工程では、基板2の厚さ方向(第1方向D1)からの平面視において、第1高音響インピーダンス層311,313と第1低音響インピーダンス層312,314,315との積層構造に対向する位置に、IDT電極5を形成する。また、基板2の厚さ方向からの平面視において、第2高音響インピーダンス層321,323と第2低音響インピーダンス層322,324,325との積層構造に対向する位置に、電極61を形成する。同様に、基板2の厚さ方向からの平面視において、第2高音響インピーダンス層331,333と第2低音響インピーダンス層332,334,335との積層構造に対向する位置に、電極62を形成する。なお、第11工程では、IDT電極5と複数の電極61,62と複数の配線60とを圧電体層4上に、フォトリソグラフィ及びエッチングによって形成することに限定されず、例えばリフトオフによって形成してもよい。リフトオフによってIDT電極5と複数の電極61,62と複数の配線60とを形成する場合、第10工程を省略することができる。
(4)共振子の動作
実施形態1に係る弾性波装置1は、弾性波共振子とキャパシタとを構成する。実施形態1に係る弾性波装置1のうちの一部は、弾性波共振子として動作する。上述したように、IDT電極5の電極指ピッチP1で定められる弾性波の波長よりも圧電体層4の厚さが薄いため、IDT電極5に交番電界が印加された場合、弾性波である板波が効率よく励振され、かつ圧電体層4を伝搬する。弾性波装置1では、中間層3に第1音響インピーダンス層31が形成されているから、中間層3側に漏洩した板波が、第1高音響インピーダンス層313と第1低音響インピーダンス層314との界面、及び、第1高音響インピーダンス層311と第1低音響インピーダンス層312との界面で反射される。したがって、板波が高いエネルギー強度を有する状態で圧電体層4を伝搬することができる。
(5)ラダー型フィルタ
実施形態1に係る弾性波装置は、図3に示すようなラダー型フィルタ9であってもよい。以下、実施形態1に係るラダー型フィルタ9について説明する。
ラダー型フィルタ9は、直列腕回路97と、複数(図示例では2つ)の並列腕回路981,982とを備える。直列腕回路97は、入力端子961と出力端子962とを結ぶ第1経路(直列腕)上に直列に接続されている。複数の並列腕回路981,982は、それぞれ、第1経路上のノードとグランドとを結ぶ第2経路上に設けられている。
直列腕回路97は、複数(図示例では3つ)の直列腕共振子91〜93を有する。並列腕回路981は、並列腕共振子94を有する。並列腕共振子94の一端は、直列腕共振子91と直列腕共振子92との接続点(第1経路上のノード)に接続されており、並列腕共振子94の他端は、グランドに接続されている。並列腕回路982は、並列腕共振子95を有する。並列腕共振子95の一端は、直列腕共振子92と直列腕共振子93との接続点(第1経路上のノード)に接続されており、並列腕共振子95の他端は、グランドに接続されている。
上記のようなラダー型フィルタ9において、例えば、複数の直列腕共振子91〜93のうち上記第1経路上において出力端子962に最も近くに接続されている直列腕共振子93に、弾性波装置1(図1参照)の構成が用いられている。言い換えると、弾性波装置1のうちの圧電体層4及びIDT電極5を用いた共振子は、直列腕共振子93である。なお、出力端子962に最も近くに接続されている直列腕共振子93とは、複数の直列腕共振子91〜93の中で、出力端子962に対して電気的に最も近くに接続されている共振子である。
上記のように、直列腕共振子93に弾性波装置1の構成が用いられると、直列腕共振子93と出力端子962との間には、複数のキャパシタ71,72が接続されている。複数のキャパシタ71,72は、直列に接続されている。言い換えると、キャパシタ71,72は、上記第1経路上において、出力端子962と第1経路上において出力端子962に最も近くに接続されている直列腕共振子93との間に設けられている。キャパシタ72と出力端子962との間にインダクタ73が接続されることによって、整合回路、サージ対策回路、又はフィルタ回路を構成することができる。なお、インダクタ73は、キャパシタ72と出力端子962との間に接続されていることには限定されず、キャパシタ71と直列腕共振子93との間に接続されていてもよい。
上述のように、ラダー型フィルタ9に整合回路、サージ対策回路、又はフィルタ回路が設けられる場合、小型かつ低損失な回路が要求される。図3の例では、直列腕共振子93と出力端子962との間に上記回路を構成する素子を設けることができる。これらの素子を基板2の厚さ方向(第1方向D1)において作成することができるので、例えば櫛型電極を用いる場合において、小型かつ低損失で作成することができる。つまり、基板2の厚さ方向にキャパシタ71,72を作成することができるので、大容量かつ低抵抗の素子を作成することができる。
また、キャパシタ71,72を基板2内に作成することができるので、小型化かつ付加素子(例えばディスクリート素子)の低減化を図ることができる。
さらに、共振子と同じ工程でキャパシタ71,72を作成することができるので、共振子とキャパシタとを別工程で作成する場合に比べて、コストを低減させることができる。
(6)効果
以上説明したように、実施形態1に係る弾性波装置1では、IDT電極5と対向する第1音響インピーダンス層31の第1高音響インピーダンス層311,313と、電極61,62と対向する第2音響インピーダンス層32,33の第2高音響インピーダンス層321,323,331,333とが電気的に絶縁している。これにより、キャパシタがディスクリート素子である場合又はキャパシタが配線基板上に形成される場合に比べて、特性劣化を抑制しつつ、弾性波装置1全体のサイズを小型にすることができる。
実施形態1に係る弾性波装置1では、基板2の厚さ方向(第1方向D1)において第2音響インピーダンス層32,33が電極61,62の少なくとも一部と重複し、かつ、第2音響インピーダンス層32,33の複数の第2高音響インピーダンス層321,323,331,333が第2導電層を含む。これにより、上記第2導電層を、キャパシタ71,72において電極61,62とは異なる他方の電極として用いることができる。その結果、第2導電層とは別にキャパシタの他方の電極が設けられる場合に比べて、基板2の厚さ方向(第1方向D1)においてキャパシタ71,72を小型にすることができる。
実施形態1に係る弾性波装置1では、複数の電極61,62に対応する複数の第2音響インピーダンス層32,33における複数の第2高音響インピーダンス層323,333が互いに電気的に接続されている。これにより、複数のキャパシタ71,72を容易に形成することができる。
実施形態1に係る弾性波装置1では、複数の第2高音響インピーダンス層323,333が同じ材料で形成されている。同様に、複数の第2高音響インピーダンス層321,331も同じ材料で形成されている。これにより、複数の第2音響インピーダンス層32,33を容易に形成することができる。
実施形態1に係る弾性波装置1では、第1音響インピーダンス層31の第1高音響インピーダンス層313と第2音響インピーダンス層32,33の第2高音響インピーダンス層323,333とが同じ材料で形成されている。同様に、第1音響インピーダンス層31の第1高音響インピーダンス層311と第2音響インピーダンス層32,33の第2高音響インピーダンス層321,331とが同じ材料で形成されている。これにより、第1音響インピーダンス層31と第2音響インピーダンス層32,33とを容易に形成することができる。
実施形態1に係る弾性波装置1の製造方法では、高音響インピーダンス層(第2高音響インピーダンス層321,323,331,333)を形成する工程において、基板2の厚さ方向(第1方向D1)において電極61,62と対向する位置に第2導電層を形成する。これにより、共振子と同じ工程でキャパシタ71,72を製造することができるので、共振子とキャパシタとを別々に製造する場合に比べて、弾性波装置1の製造工程を簡略にすることができる。
(7)変形例
以下、実施形態1の変形例について説明する。
実施形態1に係る弾性波装置1は、2つの電極61,62を備えるが、実施形態1の変形例として、弾性波装置1は、1つの電極のみを備えてもよいし、3つ以上の電極を備えてもよい。要するに、弾性波装置1は、少なくとも1つの電極を備えていればよい。
実施形態1では、弾性波装置1は、2つの第2音響インピーダンス層32,33を備えるが、実施形態1の変形例として、弾性波装置1は、1つの第2音響インピーダンス層のみを有してもよいし、3つ以上の第2音響インピーダンス層を有してもよい。要するに、弾性波装置1は、少なくとも1つの第2音響インピーダンス層を有してもよい。
第1音響インピーダンス層31の積層数(第1高音響インピーダンス層及び第1低音響インピーダンス層の総数)は、5層には限定されず、3層であってもよいし、7層以上であってもよい。また、第1音響インピーダンス層31において、第1高音響インピーダンス層と第1低音響インピーダンス層とは同じ数であってもよい。つまり、第1音響インピーダンス層31の積層数は、2層、4層、又は6層などの偶数層であってもよい。
第2音響インピーダンス層32,33の各々の積層数(第2高音響インピーダンス層及び第2低音響インピーダンス層の総数)も、第1音響インピーダンス層31と同様であり、5層には限定されず、3層であってもよいし、7層以上であってもよい。また、第2音響インピーダンス層32,33の各々において、第2高音響インピーダンス層と第2低音響インピーダンス層とは同じ数であってもよい。つまり、第2音響インピーダンス層32,33の各々の積層数は、2層、4層、又は6層などの偶数層であってもよい。
実施形態1では、第1音響インピーダンス層31における複数の第1高音響インピーダンス層311,313の全てが、導電性を有する第1導電層であるが、複数の第1高音響インピーダンス層311,313のいずれかのみが、第1導電層であってもよい。要するに、複数の第1高音響インピーダンス層311,313は、少なくとも1層の第1導電層を含んでいればよい。
実施形態1では、第2音響インピーダンス層32における複数の第2高音響インピーダンス層321,323の全てが、導電性を有する第2導電層であるが、複数の第2高音響インピーダンス層321,323のいずれかのみが、第2導電層であってもよい。要するに、複数の第2高音響インピーダンス層321,323は、少なくとも1層の第2導電層を含んでいればよい。同様に、第2音響インピーダンス層33における複数の第2高音響インピーダンス層331,333の全てが、導電性を有する第2導電層であるが、複数の第2高音響インピーダンス層331,333のいずれかのみが、第2導電層であってもよい。要するに、複数の第2高音響インピーダンス層331,333は、少なくとも1層の第2導電層を含んでいればよい。
第1音響インピーダンス層31における複数の第1高音響インピーダンス層311,313は、同じ材料によって形成されていることには限定されず、異なる材料によって形成されていてもよい。第2音響インピーダンス層32における複数の第2高音響インピーダンス層321,323も、同じ材料によって形成されていることには限定されず、異なる材料によって形成されていてもよい。第2音響インピーダンス層33における複数の第2高音響インピーダンス層331,333も、同じ材料によって形成されていることには限定されず、異なる材料によって形成されていてもよい。
第1音響インピーダンス層31における複数の第1低音響インピーダンス層312,314,315は、同じ材料によって形成されていることには限定されず、異なる材料によって形成されていてもよい。第2音響インピーダンス層32における複数の第2低音響インピーダンス層322,324,325も、同じ材料によって形成されていることには限定されず、異なる材料によって形成されていてもよい。第2音響インピーダンス層33における複数の第2低音響インピーダンス層332,334,335も、同じ材料によって形成されていることには限定されず、異なる材料によって形成されていてもよい。
第1音響インピーダンス層31は、第1高音響インピーダンス層311,313が第1導電層である例に限らず、第1低音響インピーダンス層312,314,315が第1導電層であってもよい。同様に、第2音響インピーダンス層32,33も、第2高音響インピーダンス層321,323,331,333が第2導電層である例に限らず、第2低音響インピーダンス層322,324,325,332,334,335が第2導電層であってもよい。いずれにおいても、第2導電層と電極とを一対の電極とするキャパシタが形成されており、第1導電層が第2導電層と電気的に絶縁していればよい。
弾性波装置1のうちの圧電体層4及びIDT電極5を用いた共振子は、図3の例では直列腕共振子93であるが、直列腕共振子91又は直列腕共振子92であってもよいし、並列腕共振子94又は並列腕共振子95であってもよい。要するに、複数の直列腕共振子91〜93及び複数の並列腕共振子94,95のうち少なくとも1つの共振子が、弾性波装置1のうちの圧電体層4及びIDT電極5を用いた共振子であればよい。
図3の例では、キャパシタ71,72がラダー型フィルタ9の出力側(直列腕共振子93と出力端子962との間)に設けられており、キャパシタ71,72を構成する第2導電膜が互いに電気的に接続されている。しかしながら、ラダー型フィルタ9の出力側ではなく、ラダー型フィルタ9の入力側(例えば入力端子961と直列腕共振子91との間)に少なくとも2つのキャパシタが設けられていてもよい。この場合、少なくとも2つのキャパシタを構成する少なくとも2つの第2導電膜は、互いに電気的に接続されている。あるいは、ラダー型フィルタ9の入力側と出力側との両方に、それぞれ少なくとも2つのキャパシタが設けられていてもよい。この場合、ラダー型フィルタ9の入力側に設けられているキャパシタの電極と、ラダー型フィルタ9の出力側に設けられているキャパシタの電極とは、電気的に接続されていない。
実施形態1では、基板2上に、第1音響インピーダンス層31と、第2音響インピーダンス層32,33とを形成しているが、実施形態1の変形例として、圧電体層4上に、第1音響インピーダンス層31と、第2音響インピーダンス層32,33とを形成してもよい。要するに、基板2と圧電体層4との間に、第1音響インピーダンス層31と、第2音響インピーダンス層32,33とを形成すればよい。
本変形例では、圧電体層4の元になる圧電基板上に、第1音響インピーダンス層31と、第2音響インピーダンス層32,33とを形成し、その後、第1音響インピーダンス層31及び第2音響インピーダンス層32,33を圧電体層4とで挟むように、基板2を積層する。本変形例であっても、基板2と圧電体層4との間に、IDT電極5の少なくとも一部と重複する第1音響インピーダンス層31と、電極61,62とによってキャパシタ71,72を形成する導電層(第2高音響インピーダンス層323,333)を含む第2音響インピーダンス層32,33とを同時に形成することができる。
(実施形態2)
実施形態2に係る弾性波装置1aは、図6に示すように、IDT電極5と共にインダクタ8(第3音響インピーダンス層37)を有する点で、実施形態1に係る弾性波装置1(図2参照)と相違する。なお、実施形態1に係る弾性波装置1と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。また、図7は、図6のX2−X2線断面図である。
実施形態2に係る弾性波装置1aは、図6及び図7に示すように、基板2と、中間層3aと、圧電体層4と、IDT電極5と、複数(図示例では2つ)の電極63,64とを備える。なお、実施形態2の基板2、圧電体層4、及びIDT電極5は、実施形態1の基板2、圧電体層4、及びIDT電極5(図1及び図2参照)と同様の構成要素なので、同一の符号を付して説明を省略する。
複数の電極63,64は、圧電体層4上に形成されている。より詳細には、複数の電極63,64は、圧電体層4上であってIDT電極5とは異なる位置に形成されている。複数の電極63,64は、圧電体層4上において、隣接して設けられている。電極63,64の各々は、例えば四角形の平板状に形成されている。電極63,64は、Alのような金属によって形成されている。なお、電極63,64は、Alには限定されず、Cu、Pt、Au、Ti、Ni等の他の金属又は合金によって形成されてもよい。また、電極63,64は、IDT電極5と同じ金属又は合金によって形成されていてもよいし、IDT電極5と異なる金属又は合金によって形成されていてもよい。さらに、電極63,64は、同じ金属又は合金によって形成されていてもよいし、互いに異なる金属又は合金によって形成されていてもよい。
中間層3aは、第1音響インピーダンス層31(図1参照)と、複数(図示例では2つ)の第2音響インピーダンス層35,36と、第3音響インピーダンス層37とを有する。中間層3aは、基板2上に形成されている。なお、実施形態2の第1音響インピーダンス層31は、実施形態1の第1音響インピーダンス層31と同様の構成及び機能であるので、説明を省略する。
第2音響インピーダンス層35は、複数(図示例では2層)の第2高音響インピーダンス層351,353と複数(図示例では3層)の第2低音響インピーダンス層352,354,355との積層構造を有する。第2音響インピーダンス層35は、基板2の厚さ方向(第1方向D1)において電極63と対向する。
第2高音響インピーダンス層351,353は、それぞれ、導電性を有する第2導電層として形成されている。例えば、第2高音響インピーダンス層351,353は、Wのような金属によって形成されている。なお、第2高音響インピーダンス層351,353は、Wには限定されず、Ptのような他の金属によって形成されてもよい。
第2低音響インピーダンス層352,354,355は、SiOのような絶縁体によって形成されている。また、第2低音響インピーダンス層352,354,355の音響インピーダンスは、第2高音響インピーダンス層351,353の音響インピーダンスよりも低い。
第2音響インピーダンス層36は、第2音響インピーダンス層35と同様、複数(図示例では2層)の第2高音響インピーダンス層361,363と複数(図示例では3層)の第2低音響インピーダンス層362,364,365との積層構造を有する。第2音響インピーダンス層36は、基板2の厚さ方向(第1方向D1)において電極64と対向する。
第2高音響インピーダンス層361,363は、それぞれ、導電性を有する第2導電層として形成されている。例えば、第2高音響インピーダンス層361,363は、第2高音響インピーダンス層351,353と同様、Wのような金属によって形成されている。なお、第2高音響インピーダンス層361,363は、Wには限定されず、Ptのような他の金属によって形成されてもよい。
第2低音響インピーダンス層362,364,365は、第2低音響インピーダンス層352,354,355と同様、SiOのような絶縁体によって形成されている。また、第2音響インピーダンス層36においても、第2音響インピーダンス層35と同様、第2低音響インピーダンス層362,364,365の音響インピーダンスは、第2高音響インピーダンス層361,363の音響インピーダンスよりも高い。
上記のように基板2の厚さ方向(第1方向D1)において第2音響インピーダンス層35が圧電体層4を介して電極63と対向して形成されている。これにより、弾性波装置1aには、第2音響インピーダンス層35の第2高音響インピーダンス層353と電極63との間に、第2高音響インピーダンス層353と電極63とを一対の電極とするキャパシタ74が形成されている。
同様に、基板2の厚さ方向(第1方向D1)において第2音響インピーダンス層36が圧電体層4を介して電極64と対向して形成されている。これにより、第2音響インピーダンス層36の第2高音響インピーダンス層363と電極64との間に、第2高音響インピーダンス層363と電極64とを一対の電極とするキャパシタ75が形成されている。
第3音響インピーダンス層37は、基板2の厚さ方向(第1方向D1)及び電極63とIDT電極5とが並んでいる第2方向D2と直交する第3方向D3において、第2音響インピーダンス層35と第2音響インピーダンス層36との間に設けられている。第3音響インピーダンス層37は、複数(図示例では2層)の第3高音響インピーダンス層371,373と複数(図示例では3層)の第3低音響インピーダンス層372,374,375との積層構造を有する。
第3高音響インピーダンス層371,373は、それぞれ、導電性を有する第3導電層として形成されている。例えば、第3高音響インピーダンス層371,373は、Wのような金属によって形成されている。そして、第3高音響インピーダンス層371,373は、それぞれ、基板2の厚さ方向(第1方向D1)からの平面視でミアンダ状に形成されている。第3高音響インピーダンス層371,373は、第1方向D1において、重なっている。
上記より、実施形態2に係る弾性波装置1aでは、第2音響インピーダンス層35の第2高音響インピーダンス層353と第2音響インピーダンス層36の第2高音響インピーダンス層363との間に、インダクタ8を構成する第3高音響インピーダンス層373が設けられている。
第3音響インピーダンス層37の第3高音響インピーダンス層373は、第2音響インピーダンス層35,36の第2高音響インピーダンス層353,363と電気的に接続されている。また、第3高音響インピーダンス層373は、第2高音響インピーダンス層353,363と同じ材料で形成されている。つまり、第3高音響インピーダンス層373と第2高音響インピーダンス層353,363とが一体化されている。これにより、実施形態2の弾性波装置1aでは、電極63と電極64との間には、複数のキャパシタ74,75とインダクタ8とが直列に接続されている。なお、第3音響インピーダンス層37の第3高音響インピーダンス層371においても、第3高音響インピーダンス層371は、第2高音響インピーダンス層351,361と電気的に接続されている。また、第3高音響インピーダンス層371は、第2高音響インピーダンス層351,361と同じ材料で形成されている。
実施形態2に係る弾性波装置1aは、図8に示すようなラダー型フィルタ9aに用いられる。以下、実施形態2に係る弾性波装置1aを備えるラダー型フィルタ9aについて説明する。
ラダー型フィルタ9aは、実施形態1に係るラダー型フィルタ9(図3参照)と同様、直列腕回路97と、複数(図示例では2つ)の並列腕回路981,982とを備える。直列腕回路97は、入力端子961と出力端子962とを結ぶ第1経路(直列腕)上に直列に接続されている。複数の並列腕回路981,982は、それぞれ、第1経路上のノードとグランドとを結ぶ第2経路上に設けられている。
上記のようなラダー型フィルタ9aにおいて、例えば、出力端子962に最も近い直列腕共振子93に、弾性波装置1aが用いられている。言い換えると、弾性波装置1aのうちの圧電体層4及びIDT電極5を用いた共振子は、直列腕共振子93である。
上記のように、直列腕共振子93に弾性波装置1aが用いられると、直列腕共振子93と出力端子962との間の接続点とグランドとの間には、複数(図示例では2つ)のキャパシタ74,75とインダクタ8とが直列に接続されている。これにより、キャパシタ74,75及びインダクタ8の共振周波数においてショートスタブのような機能を有する回路を構成することができる。
以上説明したように、実施形態2に係る弾性波装置1aでは、複数の第2音響インピーダンス層35,36の複数の第2高音響インピーダンス層353,363間に第3高音響インピーダンス層373が設けられている。同様に、複数の第2高音響インピーダンス層351,361間に第3高音響インピーダンス層371が設けられている。これにより、キャパシタ74,75と共にインダクタ8もIDT電極5と一体に形成することができる。言い換えると、キャパシタ74,75と共にインダクタ8も共振子と一体に形成することができる。
なお、実施形態2の変形例として、第2音響インピーダンス層35,36の各々の積層数(第2高音響インピーダンス層及び第2低音響インピーダンス層の総数)は、5層には限定されず、3層であってもよいし、7層以上であってもよい。また、第2音響インピーダンス層35,36の各々において、第2高音響インピーダンス層と第2低音響インピーダンス層とは同じ数であってもよい。つまり、第2音響インピーダンス層35,36の各々の積層数は、2層、4層、又は6層などの偶数層であってもよい。
実施形態2では、第2音響インピーダンス層35における複数の第2高音響インピーダンス層351,353の全てが、導電性を有する第2導電層であるが、複数の第2高音響インピーダンス層351,353のいずれかのみが、第2導電層であってもよい。要するに、複数の第2高音響インピーダンス層351,353は、少なくとも1層の第2導電層を含んでいればよい。同様に、第2音響インピーダンス層36における複数の第2高音響インピーダンス層361,363の全てが、導電性を有する第2導電層であるが、複数の第2高音響インピーダンス層361,363のいずれかのみが、第2導電層であってもよい。要するに、複数の第2高音響インピーダンス層361,363は、少なくとも1層の第2導電層を含んでいればよい。
実施形態2では、第3音響インピーダンス層37における複数の第3高音響インピーダンス層371,373の全てが、導電性を有する第3導電層であるが、複数の第3高音響インピーダンス層371,373のいずれかのみが、第3導電層であってもよい。要するに、複数の第3高音響インピーダンス層371,373は、少なくとも1層の第3導電層を含んでいればよい。
第2音響インピーダンス層35における複数の第2高音響インピーダンス層351,353は、同じ材料によって形成されていることには限定されず、異なる材料によって形成されていてもよい。第2音響インピーダンス層36における複数の第2高音響インピーダンス層361,363も、同じ材料によって形成されていることには限定されず、異なる材料によって形成されていてもよい。第3音響インピーダンス層37における複数の第3高音響インピーダンス層371,373も、同じ材料によって形成されていることには限定されず、異なる材料によって形成されていてもよい。
第2音響インピーダンス層35における複数の第2低音響インピーダンス層352,354,355は、同じ材料によって形成されていることには限定されず、異なる材料によって形成されていてもよい。第2音響インピーダンス層36における複数の第2低音響インピーダンス層362,364,365も、同じ材料によって形成されていることには限定されず、異なる材料によって形成されていてもよい。第3音響インピーダンス層37における複数の第3低音響インピーダンス層372,374,375も、同じ材料によって形成されていることには限定されず、異なる材料によって形成されていてもよい。
第2音響インピーダンス層35,36は、第2高音響インピーダンス層351,353,361,363が第2導電層である例に限らず、第2低音響インピーダンス層352,354,355,362,364,365が第2導電層であってもよい。同様に、第3音響インピーダンス層37も、第3高音響インピーダンス層371,373が第3導電層である例に限らず、第3低音響インピーダンス層372,374,375が第3導電層であってもよい。
図8の例では、キャパシタ74,75がラダー型フィルタ9aの出力側(直列腕共振子93と出力端子962との間)に設けられており、キャパシタ74,75を構成する第2導電膜が互いに電気的に接続されている。しかしながら、ラダー型フィルタ9aの出力側ではなく、ラダー型フィルタ9aの入力側(例えば入力端子961と直列腕共振子91との間)に少なくとも2つのキャパシタが設けられていてもよい。この場合、少なくとも2つのキャパシタを構成する少なくとも2つの第2導電膜は、互いに電気的に接続されている。あるいは、ラダー型フィルタ9aの入力側と出力側との両方に、それぞれ少なくとも2つのキャパシタが設けられていてもよい。この場合、ラダー型フィルタ9aの入力側に設けられているキャパシタの電極と、ラダー型フィルタ9aの出力側に設けられているキャパシタの電極とは、電気的に接続されていない。
実施形態1では、基板2上に、第1音響インピーダンス層31と、第2音響インピーダンス層35,36と、第3音響インピーダンス層37とを形成しているが、実施形態2の変形例として、圧電体層4上に、第1音響インピーダンス層31と、第2音響インピーダンス層35,36と、第3音響インピーダンス層37とを形成してもよい。要するに、基板2と圧電体層4との間に、第1音響インピーダンス層31と、第2音響インピーダンス層35,36と、第3音響インピーダンス層37とを形成すればよい。
本変形例では、圧電体層4の元になる圧電基板上に、第1音響インピーダンス層31と、第2音響インピーダンス層35,36と、第3音響インピーダンス層37とを形成し、その後、第1音響インピーダンス層31、第2音響インピーダンス層35,36及び第3音響インピーダンス層37を圧電体層4とで挟むように、基板2を積層する。本変形例であっても、基板2と圧電体層4との間に、IDT電極5の少なくとも一部と重複する第1音響インピーダンス層31と、電極63,64とによってキャパシタ74,75を形成する導電層(第2高音響インピーダンス層353,363)を含む第2音響インピーダンス層35,36と、インダクタ8を形成する第3音響インピーダンス層37とを同時に形成することができる。
以上説明した実施形態1,2は、本発明の様々な実施形態の一つに過ぎない。実施形態1,2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。
(まとめ)
以上説明した実施形態1,2及び変形例から以下の態様が開示されていることは明らかである。
第1の態様に係る弾性波装置(1;1a)は、基板(2)と、第1音響インピーダンス層(31)及び第2音響インピーダンス層(32)と、圧電体層(4)と、IDT電極(5)と、少なくとも1つの電極(61,62;63,64)とを備える。第1音響インピーダンス層(31)及び第2音響インピーダンス層(32)は、基板(2)上に形成されている。圧電体層(4)は、第1音響インピーダンス層(31)及び第2音響インピーダンス層(32)上に形成されている。IDT電極(5)は、圧電体層(4)上に形成されている。IDT電極(5)の少なくとも一部は、圧電体層(4)の厚さ方向(第1方向D1)からの平面視において、第1音響インピーダンス層(31)と重複する。電極(61,62;63,64)は、圧電体層(4)上に形成されている。電極(61,62;63,64)の少なくとも一部は、上記厚さ方向からの平面視において、第2音響インピーダンス層(32)と重複する。第1音響インピーダンス層(31)及び第2音響インピーダンス層(32,33;34,35)の各々は、少なくとも1層の高音響インピーダンス層(第1高音響インピーダンス層311,313)と、少なくとも1層の低音響インピーダンス層(第1低音響インピーダンス層312,314,315)と、を有する。低音響インピーダンス層は、高音響インピーダンス層よりも音響インピーダンスが低い。第1音響インピーダンス層(31)及び第2音響インピーダンス層(32,33)の各々において、高音響インピーダンス層又は低音響インピーダンス層が導電性である。第2音響インピーダンス層(32,33;34,35)における導電層と電極(61,62;63,64)とによって、キャパシタ(71,72;74,85)が形成されている。第1音響インピーダンス層(31)における導電層は、第2音響インピーダンス層(32,33;34,35)における導電層と電気的に絶縁している。
第1の態様に係る弾性波装置(1;1a)では、IDT電極(5)の少なくとも一部が重複する第1音響インピーダンス層(31)の導電層と、電極(61,62;63,64)の少なくとも一部が重複する第2音響インピーダンス層(32,33;35,36)の導電層とが電気的に絶縁している。これにより、キャパシタがディスクリート素子である場合又はキャパシタが配線基板上に形成される場合に比べて、特性劣化を抑制しつつ、弾性波装置(1;1a)全体のサイズを小型にすることができる。
第1の態様に係る弾性波装置(1;1a)では、基板(2)の厚さ方向(第1方向D1)において第2音響インピーダンス層(32,33;35,36)が電極(61,62;64,65)の少なくとも一部と重複し、かつ、第2音響インピーダンス層(32,33;35,36)の複数の高音響インピーダンス層(第2高音響インピーダンス層321,323,331,333;351,353,361,363)が導電層を含む。これにより、第2音響インピーダンス層(32,33;34,35)における導電層を、キャパシタ(71,72;74,75)において電極(61,62;63,64)とは異なる他方の電極として用いることができる。その結果、第2音響インピーダンス層(32,33;34,35)における導電層とは別にキャパシタの他方の電極が設けられる場合に比べて、基板(2)の厚さ方向(第1方向D1)においてキャパシタ(71,72;74,75)を小型にすることができる。
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、第1音響インピーダンス層(31)の高音響インピーダンス層(第1高音響インピーダンス層311,313)が複数設けられている。第1音響インピーダンス層(31)の低音響インピーダンス層(第1低音響インピーダンス層312,314,315)が複数設けられている。第1音響インピーダンス層(31)の複数の高音響インピーダンス層と第1音響インピーダンス層(31)の複数の低音響インピーダンス層とが厚さ方向(第1方向D1)において一層ごとに交互に並んでいる。
第3の態様に係る弾性波装置(1;1a)では、第1又は2の態様において、第2音響インピーダンス層(32)の高音響インピーダンス層(第2高音響インピーダンス層321,323,331,333;351,353,361,363)が複数設けられている。第2音響インピーダンス層(32)の低音響インピーダンス層(第2低音響インピーダンス層322,324,325,332,334,335;352,354,355,362,364,365)が複数設けられている。第2音響インピーダンス層(32,33;35,36)の複数の高音響インピーダンス層と第2音響インピーダンス層(32,33;35,36)の複数の低音響インピーダンス層とが厚さ方向(第1方向D1)において一層ごとに交互に並んでいる。
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、第1音響インピーダンス層(31)は、高音響インピーダンス層(第1高音響インピーダンス層311,313)として、導電層を含む。第2音響インピーダンス層(32,33;35,36)は、高音響インピーダンス層(第2高音響インピーダンス層321,323,331,333;351,353;361,363)として、導電層を含む。
第5の態様に係る弾性波装置(1;1a)は、第1〜4の態様のいずれか1つにおいて、電極(61,62;63,64)を複数備える。第2音響インピーダンス層(32,33;35,36)は、複数の電極(61,62;63,64)と一対一に対応して複数設けられている。複数の第2音響インピーダンス層(32,33;35,36)に含まれる複数の導電層(複数の第2高音響インピーダンス層321,323,331,333;351,353,361,363)のうち少なくとも2つは、互いに電気的に接続されている。
第5の態様に係る弾性波装置(1;1a)では、複数の電極(61,62;63,64)に対応する複数の第2音響インピーダンス層(32,33;35,36)における複数の導電層(複数の第2高音響インピーダンス層321,323,331,333;351,353,361,363)のうち少なくとも2つが互いに電気的に接続されている。これにより、少なくとも2つのキャパシタ(71,72;74,75)を容易に形成することができる。
第6の態様に係る弾性波装置(1a)では、第5の態様において、複数の第2音響インピーダンス層(35,36)の複数の導電層(複数の第2高音響インピーダンス層351,353,361,363)のうちの少なくとも2つの間に、インダクタ(8)を構成する導電層(第3高音響インピーダンス層371,373)が設けられている。
第6の態様に係る弾性波装置(1a)では、複数の第2音響インピーダンス層(35,36)の複数の導電層(複数の第2高音響インピーダンス層351,353,361,363)のうちの少なくとも2つの間に導体層(第3高音響インピーダンス層371,373)が設けられている。これにより、キャパシタ(74,75)と共にインダクタ(8)もIDT電極(5)と一体に形成することができる。言い換えると、キャパシタ(74,75)と共にインダクタ(8)も共振子と一体に形成することができる。
第7の態様に係る弾性波装置(1;1a)では、第5又は6の態様において、複数の第2音響インピーダンス層(32,33;35,36)の複数の導電層(複数の第2高音響インピーダンス層321,323,331,333;351,353,361,363)は、同じ材料で形成されている。
第7の態様に係る弾性波装置(1;1a)では、複数の導電層(複数の第2高音響インピーダンス層321,323,331,333;351,353,361,363)が同じ材料で形成されている。これにより、複数の第2音響インピーダンス層(32,33;35,36)を容易に形成することができる。
第8の態様に係る弾性波装置(1;1a)では、第1〜7の態様のいずれか1つにおいて、第1音響インピーダンス層(31)の導電層(第1高音響インピーダンス層311,313)は、第2音響インピーダンス層(32,33;35,36)の導電層(複数の第2高音響インピーダンス層321,323,331,333;351,353,361,363)と同じ材料で形成されている。
第8の態様に係る弾性波装置(1;1a)では、第1音響インピーダンス層(31)の導電層(第1高音響インピーダンス層311,313)と第2音響インピーダンス層(32,33;35,36)の導電層(複数の第2高音響インピーダンス層321,323,331,333;351,353,361,363)とが同じ材料で形成されている。これにより、第1音響インピーダンス層(31)と第2音響インピーダンス層(32,33;35,36)とを容易に形成することができる。
第9の態様に係る弾性波装置(1;1a)では、第1〜8の態様のいずれか1つにおいて、IDT電極(5)の電極指ピッチ(P1)により定まる弾性波の波長をλとしたときに、圧電体層(4)の厚さが、1λ以下である。
第10の態様に係る弾性波装置(1;1a)では、第9の態様において、弾性波が板波である。
第11の態様に係る弾性波装置(ラダー型フィルタ9;9a)は、直列腕回路(97)と、並列腕回路(981,982)と、を備える。直列腕回路(97)は、入力端子(961)と出力端子(962)とを結ぶ第1経路上に設けられている。並列腕回路(981,982)は、第1経路上のノードとグランドとを結ぶ第2経路上に設けられている。直列腕回路(97)は、複数の直列腕共振子(91〜93)を有する。並列腕回路(981,982)は、並列腕共振子(94,95)を有する。複数の直列腕共振子(91〜93)及び並列腕共振子(94,95)のうち少なくとも1つの共振子は、圧電体層(4)及びIDT電極(5)を含む。
第12の態様に係る弾性波装置(ラダー型フィルタ9)では、第11の態様において、圧電体層(4)及びIDT電極(5)を含む上記共振子は、複数の直列腕共振子(91〜93)のうち第1経路上において出力端子(962)に最も近くに接続されている直列腕共振子(93)である。キャパシタ(71,72)は、第1経路上において、出力端子(962)と第1経路上において出力端子(962)に最も近くに接続されている直列腕共振子(93)との間に設けられている。
第13の態様に係る弾性波装置(1;1a)の製造方法は、基板(2)及び圧電体層(4)を準備する工程を有する。弾性波装置(1;1a)の製造方法は、基板(2)と圧電体層(4)との間に、第1音響インピーダンス層(31)と、第2音響インピーダンス層(32,33;35,36)とを形成する工程を有する。第1音響インピーダンス層(31)は、少なくとも1層の導電層(第1高音響インピーダンス層311,313)を含む。第2音響インピーダンス層(32,33;35,36)は、少なくとも1層の導電層(第2高音響インピーダンス層321,323,331,333;351,353,361,363)を含む。弾性波装置(1;1a)の製造方法は、圧電体層(4)上であって、基板(2)の厚さ方向(第1方向D1)からの平面視において、少なくとも一部が第1音響インピーダンス層(31)と重複するIDT電極(5)を形成し、少なくとも一部が第2音響インピーダンス層(32,33;35,36)と重複する少なくとも1つの電極(61,62;63,64)を形成する工程を有する。第1音響インピーダンス層(31)及び第2音響インピーダンス層(32)を形成する工程では、高音響インピーダンス層(第1高音響インピーダンス層311,313、第2高音響インピーダンス層321,323,331,333;351,353,361,363)を形成する工程と、高音響インピーダンス層よりも音響インピーダンスが低い低音響インピーダンス層(第1低音響インピーダンス層312,314,315、第2低音響インピーダンス層322,324,325,332,334,335;352,354,355,362,364,365)を形成する工程と、を少なくとも1回ずつ繰り返す。第1音響インピーダンス層(31)及び第2音響インピーダンス層(32,33;34,35)を形成する工程において、互いに電気的に絶縁するように、第1音響インピーダンス層(31)における導電層(第1高音響インピーダンス層311,313)と、第2音響インピーダンス層(32,33;35,36)における導電層(第2高音響インピーダンス層321,323,331,333;351,353,361,363)とを形成する。電極61,62;63,64)を形成する工程では、第2音響インピーダンス層(32,33;34,35)における導電層と電極(61,62;63,64)とによって、キャパシタ(71,72;74,85)を形成する。
第13の態様に係る弾性波装置(1;1a)の製造方法では、第2音響インピーダンス層(32,33;34,35)を形成する工程において、基板(2)の厚さ方向(第1方向D1)において電極(61,62;63,64)と対向する位置に導電層を形成する。これにより、共振子と同じ工程でキャパシタ(71,72;74,75)を製造することができるので、共振子とキャパシタとを別々に製造する場合に比べて、弾性波装置(1;1a)の製造工程を簡略にすることができる。
1,1a 弾性波装置
2 基板
3,3a 中間層
301 導電膜
303 導電膜
31 第1音響インピーダンス層
311,313 第1高音響インピーダンス層(導電層)
312,314,315 第1低音響インピーダンス層
32 第2音響インピーダンス層
331,333 第2高音響インピーダンス層(導電層)
332,334,335 第2低音響インピーダンス層
34 絶縁層
341,342,343 絶縁層の一部
35 第2音響インピーダンス層
351,353 第2高音響インピーダンス層(導電層)
352,354,355 第2低音響インピーダンス層
36 第2音響インピーダンス層
361,363 第2高音響インピーダンス層(導電層)
362,364,365 第2低音響インピーダンス層
37 第3音響インピーダンス層
371,373 第3高音響インピーダンス層(導電層)
372,374,375 第3低音響インピーダンス層
4 圧電体層
5 IDT電極
501 導電膜
51 第1電極
52 第2電極
53 第1電極指
54 第1バスバー
55 第2電極指
56 第2バスバー
60 配線
61〜64 電極
71,72 キャパシタ
73 インダクタ
74,75 キャパシタ
8 インダクタ
9,9a ラダー型フィルタ(弾性波装置)
91〜93 直列腕共振子
94,95 並列腕共振子
961 入力端子
962 出力端子
97 直列腕回路
981,982 並列腕回路
D1 第1方向(厚さ方向)
D2 第2方向
D3 第3方向
P1 電極指ピッチ

Claims (13)

  1. 基板と、
    前記基板上に形成されている第1音響インピーダンス層及び第2音響インピーダンス層と、
    前記第1音響インピーダンス層及び前記第2音響インピーダンス層上に形成されている圧電体層と、
    前記圧電体層上に形成されており、前記圧電体層の厚さ方向からの平面視において、少なくとも一部が前記第1音響インピーダンス層と重複するIDT電極と、
    前記圧電体層上に形成されており、前記厚さ方向からの平面視において、少なくとも一部が前記第2音響インピーダンス層と重複する少なくとも1つの電極と、を備え、
    前記第1音響インピーダンス層及び前記第2音響インピーダンス層の各々は、
    少なくとも1層の高音響インピーダンス層と、
    前記高音響インピーダンス層よりも音響インピーダンスが低い少なくとも1層の低音響インピーダンス層と、を有し、
    前記第1音響インピーダンス層及び前記第2音響インピーダンス層の各々において、前記高音響インピーダンス層又は前記低音響インピーダンス層が導電層であり、
    前記第2音響インピーダンス層における前記導電層と前記電極とによって、キャパシタが形成されており、
    前記第1音響インピーダンス層における前記導電層は、前記第2音響インピーダンス層における前記導電層と電気的に絶縁している、
    弾性波装置。
  2. 前記第1音響インピーダンス層の前記高音響インピーダンス層が複数設けられており、
    前記第1音響インピーダンス層の前記低音響インピーダンス層が複数設けられており、
    前記第1音響インピーダンス層の前記複数の高音響インピーダンス層と前記第1音響インピーダンス層の前記複数の低音響インピーダンス層とが前記厚さ方向において一層ごとに交互に並んでいる、
    請求項1に記載の弾性波装置。
  3. 前記第2音響インピーダンス層の前記高音響インピーダンス層が複数設けられており、
    前記第2音響インピーダンス層の前記低音響インピーダンス層が複数設けられており、
    前記第2音響インピーダンス層の前記複数の高音響インピーダンス層と前記第2音響インピーダンス層の前記複数の低音響インピーダンス層とが前記厚さ方向において一層ごとに交互に並んでいる、
    請求項1又は2に記載の弾性波装置。
  4. 前記第1音響インピーダンス層は、前記高音響インピーダンス層として、前記導電層を含み、
    前記第2音響インピーダンス層は、前記高音響インピーダンス層として、前記導電層を含む、
    請求項1〜3のいずれか1項に記載の弾性波装置。
  5. 前記電極を複数備え、
    前記第2音響インピーダンス層は、前記複数の電極と一対一に対応して複数設けられており、
    前記複数の第2音響インピーダンス層に含まれる複数の導電層のうちの少なくとも2つは、互いに電気的に接続されている、
    請求項1〜4のいずれか1項に記載の弾性波装置。
  6. 前記複数の第2音響インピーダンス層の前記複数の導電層のうちの前記少なくとも2つの間に、インダクタを構成する導電層が設けられている、
    請求項5に記載の弾性波装置。
  7. 前記複数の第2音響インピーダンス層の前記複数の導電層は、同じ材料で形成されている、
    請求項5又は6に記載の弾性波装置。
  8. 前記第1音響インピーダンス層の前記導電層は、前記第2音響インピーダンス層の前記導電層と同じ材料で形成されている、
    請求項1〜7のいずれか1項に記載の弾性波装置。
  9. 前記IDT電極の電極指ピッチにより定まる弾性波の波長をλとしたときに、前記圧電体層の厚さが、1λ以下である、
    請求項1〜8のいずれか1項に記載の弾性波装置。
  10. 前記弾性波が板波である、
    請求項9に記載の弾性波装置。
  11. 入力端子と出力端子とを結ぶ第1経路上に設けられた直列腕回路と、
    前記第1経路上のノードとグランドとを結ぶ第2経路上に設けられた並列腕回路と、を備え、
    前記直列腕回路は、複数の直列腕共振子を有し、
    前記並列腕回路は、並列腕共振子を有し、
    前記複数の直列腕共振子及び前記並列腕共振子のうち少なくとも1つの共振子は、
    前記圧電体層及び前記IDT電極を含む、
    請求項1〜10のいずれか1項に記載の弾性波装置。
  12. 前記圧電体層及び前記IDT電極を含む前記共振子は、前記複数の直列腕共振子のうち前記第1経路上において前記出力端子に最も近くに接続されている直列腕共振子であり、
    前記キャパシタは、前記第1経路上において、前記出力端子と前記第1経路上において前記出力端子に最も近くに接続されている前記直列腕共振子との間に設けられている、
    請求項11に記載の弾性波装置。
  13. 基板及び圧電体層を準備する工程と、
    前記基板と前記圧電体層との間に、少なくとも1層の導電層を含む第1音響インピーダンス層と、少なくとも1層の導電層を含む第2音響インピーダンス層とを形成する工程と、
    前記圧電体層上であって、前記基板の厚さ方向からの平面視において、少なくとも一部が前記第1音響インピーダンス層と重複するIDT電極を形成し、少なくとも一部が前記第2音響インピーダンス層と重複する少なくとも1つの電極を形成する工程と、を有し、
    前記第1音響インピーダンス層及び前記第2音響インピーダンス層を形成する工程では、
    高音響インピーダンス層を形成する工程と、
    前記高音響インピーダンス層よりも音響インピーダンスが低い低音響インピーダンス層を形成する工程と、
    を少なくとも1回ずつ繰り返し、
    互いに電気的に絶縁するように、前記第1音響インピーダンス層における前記導電層と、前記第2音響インピーダンス層における前記導電層とを形成し、
    前記電極を形成する工程では、前記第2音響インピーダンス層における前記導電層と前記電極とによって、キャパシタを形成する、
    弾性波装置の製造方法。
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