JP7456734B2 - 弾性波デバイス、フィルタおよびマルチプレクサ - Google Patents
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Description
本発明は、回転Yカットニオブ酸リチウム基板またはXカットタンタル酸リチウム基板である圧電基板と、前記圧電基板を挟み、前記圧電基板に厚みすべり振動を励振する一対の電極と、前記圧電基板の少なくとも一部を挟み前記一対の電極が平面視において重なる共振領域の中央領域に設けられておらず、前記中央領域を囲む少なくとも一部のエッジ領域から前記共振領域の外にかけて設けられた付加膜と、を備え、前記共振領域の平面形状は、前記厚みすべり振動の方向に延伸する一対の第1辺と前記厚みすべり振動の方向に直交する方向に延伸する一対の第2辺とを有する矩形であり、前記付加膜は、前記共振領域の前記一対の第1辺におけるエッジ領域から前記共振領域の外にかけて設けられている弾性波デバイスである。
本発明は、上記フィルタを含むマルチプレクサである。
サンプルAおよびBについてシミュレーションを行った。図1(a)および図1(b)は、サンプルAに係る圧電薄膜共振器の斜視図および断面図である。圧電基板14の法線方向をZ方向、圧電基板14の平面方向のうち下部電極12の引き出し方向をX方向、X方向に直交する方向をY方向とする。なお、X方向、Y方向およびZ方向は、圧電基板14の結晶方位のX軸、Y軸およびZ軸とは必ずしも対応しない。結晶方位を示す場合は、「X軸方向」、「Y軸方向」および「Z軸方向」と記載し、「X方向」、「Y方向」および「Z方向」と区別する。
弾性波の波長λ:1640nm
圧電基板14:厚さが0.5λ=820nmのニオブ酸リチウム基板、X方向は結晶方位でX軸方向であり、Z方向はY軸Z軸平面内において、Z軸方向からY軸方向に105°回転させた方向である。
下部電極12:厚さが100nmのアルミニウム(Al)膜
上部電極16:厚さが100nmのアルミニウム膜
共振領域50のX方向の幅:30λ=49.2μm
圧電基板14のY方向の幅:0.5λ=820nm
膜31a:厚さが438nmの酸化シリコン(SiO2)膜
膜31b:厚さが344nmのタングステン(W)膜
Y方向の境界条件は無限に連続とする。
付加膜28:酸化タンタル(Ta2O5)
付加膜28の幅W1:0.25λ(410nm)
付加膜28の厚さT1:40nm
その他のシミュレーション条件はサンプルAと同じである。
なお、厚さT1=40nmは、幅W1=0.25λにおいて厚さT1を最適化したときの厚さである。
そこで、付加膜28の幅W1を広くしたサンプルCおよびDについてシミュレーションを行った。
サンプルC1
付加膜28の幅W1:0.75λ(1230nm)
付加膜28の厚さT1:10nm
サンプルC2
付加膜28の幅W1:1.25λ(2050nm)
付加膜28の厚さT1:5nm
その他のシミュレーション条件はサンプルBと同じである。
なお、厚さT1=10nmおよび5nmは、幅W1=0.75λおよび1.25λにおいて厚さT1を最適化したときの厚さである。付加膜28の幅W1を広くすると、付加膜28の厚さT1を薄くした方がスプリアスが小さくなる。
サンプルD1
付加膜28の幅W1:0.75λ(1230nm)
エッジ領域52の幅W2:0.25λ(410nm)
付加膜28の厚さT1:35nm
サンプルD2
付加膜28の幅W1:1.25λ(2050nm)
エッジ領域52の幅W2:0.25λ(410nm)
付加膜28の厚さT1:35nm
その他のシミュレーション条件はサンプルCと同じである。
なお、厚さT1=35nmは、幅W1=0.75λおよび1.25λにおいて厚さT1を最適化したときの厚さである。
サンプルD3についてシミュレーションを行った。シミュレーション条件は以下である。
サンプルD3
付加膜28の幅W1:0.75λ(1230nm)
エッジ領域52の幅W2:0.25λ(410nm)
付加膜28の厚さT1:40nm
サンプルD3は、サンプルD1に比べ付加膜28の厚さT1をサンプルBと同じにしている。
図11は、実施例1の変形例1に係る圧電薄膜共振器の平面図である。図11に示すように、実施例1の変形例1では、共振領域50のX方向の両側のエッジ領域52aおよびエッジ領域52a外側の領域56aに付加膜28が設けられている。さらに、共振領域50のY方向の両側のエッジ領域52bおよびエッジ領域52b外側の領域56bに付加膜28が設けられている。これにより、中央領域54を囲むエッジ領域52aおよび52bと領域56aおよび56bとに付加膜28が設けられている。付加膜28のX方向の幅W1aとY方向の幅W1bは略等しくてもよいし異なっていてもよい。エッジ領域52aの幅W2aとエッジ領域52bの幅W2bとは略等しくてもよいし異なっていてもよい。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1では、X方向およびY方向に伝搬する弾性波に起因する横モードスプリアスを抑制できる。
図12は、実施例1の変形例2に係る圧電薄膜共振器の断面図である。図12に示すように、実施例1の変形例2では、音響反射膜31の代わりに空隙30が設けられている。エッジ領域52の上部電極16上と領域56の上部電極16および圧電基板14上とに付加膜28aが設けられ、エッジ領域52の下部電極12下と領域56の下部電極12および圧電基板14下とに付加膜28bが設けられている。付加膜28aと付加膜28bの幅は略等しくてもよいし異なっていてもよい。付加膜28aと付加膜28bの厚さは略等しくてもよいし異なっていてもよい。付加膜28aと付加膜28bの主成分は同じでもよいし異なっていてもよい。その他の構成は実施例1およびその変形例1と同じであり説明を省略する。
12 下部電極
14 圧電基板
16 上部電極
28 付加膜
30 空隙
31 音響反射膜
40 送信フィルタ
42 受信フィルタ
50 共振領域
52 エッジ領域
54 中央領域
56 領域
60 厚みすべり振動の方向
Claims (11)
- タンタル酸リチウム基板またはニオブ酸リチウム基板である圧電基板と、
前記圧電基板を挟み、前記圧電基板に厚みすべり振動を励振する一対の電極と、
前記圧電基板の少なくとも一部を挟み前記一対の電極が平面視において重なる共振領域の中央領域に設けられておらず、前記中央領域を囲む少なくとも一部のエッジ領域から前記共振領域の外にかけて設けられた付加膜と、
を備え、
前記付加膜は前記一対の電極の少なくとも一方の電極の前記圧電基板と反対側に設けられている弾性波デバイス。 - 回転Yカットニオブ酸リチウム基板またはXカットタンタル酸リチウム基板である圧電基板と、
前記圧電基板を挟み、前記圧電基板に厚みすべり振動を励振する一対の電極と、
前記圧電基板の少なくとも一部を挟み前記一対の電極が平面視において重なる共振領域の中央領域に設けられておらず、前記中央領域を囲む少なくとも一部のエッジ領域から前記共振領域の外にかけて設けられた付加膜と、
を備え、
前記共振領域の平面形状は、前記厚みすべり振動の方向に延伸する一対の第1辺と前記厚みすべり振動の方向に直交する方向に延伸する一対の第2辺とを有する矩形であり、
前記付加膜は、前記共振領域の前記一対の第1辺におけるエッジ領域から前記共振領域の外にかけて設けられている弾性波デバイス。 - 前記付加膜は、前記共振領域内において前記少なくとも一方の電極に接し、前記共振領域外において前記少なくとも一方の電極または前記圧電基板に接する請求項1に記載の弾性波デバイス。
- タンタル酸リチウム基板またはニオブ酸リチウム基板である圧電基板と、
前記圧電基板を挟み、前記圧電基板に厚みすべり振動を励振する一対の電極と、
前記圧電基板の少なくとも一部を挟み前記一対の電極が平面視において重なる共振領域の中央領域に設けられておらず、前記中央領域を囲む少なくとも一部のエッジ領域から前記共振領域の外にかけて設けられた付加膜と、
を備え、
前記付加膜の厚さは、前記付加膜の前記共振領域内の幅と同じ幅を有し前記付加膜と同じ材料からなる仮想膜が前記エッジ領域に設けられ前記中央領域および前記共振領域の外に設けられていないと仮定したときに横モードスプリアスを最も抑制する前記仮想膜の厚さより薄い弾性波デバイス。 - タンタル酸リチウム基板またはニオブ酸リチウム基板である圧電基板と、
前記圧電基板を挟み、前記圧電基板に厚みすべり振動を励振する一対の電極と、
前記圧電基板の少なくとも一部を挟み前記一対の電極が平面視において重なる共振領域の中央領域に設けられておらず、前記中央領域を囲む少なくとも一部のエッジ領域から前記共振領域の外にかけて設けられた付加膜と、
を備え、
前記付加膜は、前記一対の電極のいずれか一方の電極の前記圧電基板と反対側と、前記一対の電極の他方の電極の前記圧電基板と反対側と、の両方に設けられている弾性波デバイス。 - 前記付加膜は、前記一対の第2辺におけるエッジ領域には設けられていない請求項2に記載の弾性波デバイス。
- タンタル酸リチウム基板またはニオブ酸リチウム基板である圧電基板と、
前記圧電基板を挟み、前記圧電基板に厚みすべり振動を励振する一対の電極と、
前記圧電基板の少なくとも一部を挟み前記一対の電極が平面視において重なる共振領域の中央領域に設けられておらず、前記中央領域を囲む少なくとも一部のエッジ領域から前記共振領域の外にかけて設けられた付加膜と、
を備え、
前記付加膜は、前記中央領域を囲む前記エッジ領域と前記共振領域の外との境界の全てと平面視において重なる弾性波デバイス。 - 前記圧電基板は回転Yカットニオブ酸リチウム基板である請求項1から7のいずれか一項に記載の弾性波デバイス。
- 前記圧電基板はXカットタンタル酸リチウム基板である請求項1から7のいずれか一項に記載の弾性波デバイス。
- 請求項1から9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10に記載のフィルタを含むマルチプレクサ。
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