WO2021200677A1 - 弾性波装置 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to an elastic wave device.
- Patent Document 1 discloses an example of an elastic wave device as a BAW (Bulk Acoustic Wave) element.
- an upper electrode is provided on one main surface of the piezoelectric layer, and a lower electrode is provided on the other main surface.
- a reflective layer is laminated on the other main surface of the piezoelectric layer so as to cover the lower electrode.
- the reflective layer includes a dielectric layer made of SiO 2 or the like and a conductor layer made of tungsten or the like.
- the conductor layer has an extension that extends out of the active region.
- Patent Document 2 discloses an elastic wave device used as a series arm resonator or a parallel arm resonator of a ladder type filter.
- a piezoelectric layer is provided on the acoustic reflection layer.
- An IDT electrode is provided on the piezoelectric layer.
- the acoustic reflection layer includes a dielectric layer and a metal layer.
- An object of the present invention is to provide an elastic wave device capable of suppressing IMD.
- the elastic wave devices having the first elastic wave resonator and the second elastic wave resonator, which are electrically connected to each other are opposed to each other.
- a piezoelectric layer having a main surface and a second main surface, a first upper electrode provided on the first main surface, and a second upper portion provided on the first main surface.
- the electrode, the first lower electrode provided on the second main surface of the piezoelectric layer so as to overlap the first upper electrode in plan view, and the second upper electrode in plan view.
- a second lower electrode provided on the second main surface of the piezoelectric layer is provided so as to overlap the electrode, and the first upper electrode and the first lower portion are provided in a plan view.
- the portion where the electrodes overlap is the first resonator portion, and in plan view, the portion where the second upper electrode and the second lower electrode overlap is the second resonator portion, and is viewed in plan view.
- the first acoustic is provided on the second main surface of the piezoelectric layer so as to overlap the first resonator portion and cover at least a part of the first lower electrode.
- the reflective film is provided on the second main surface of the piezoelectric layer so as to overlap the second resonator portion in a plan view and to cover at least a part of the second lower electrode.
- the first acoustic reflection film includes at least one layer of the first metal layer
- the second acoustic reflection film includes at least one layer of the second metal.
- the first elastic wave resonator and the second elastic wave resonator share the piezoelectric layer, and the first elastic wave resonator is the first upper electrode.
- the first lower electrode and the first acoustic reflection film are included, and the second elastic wave resonator includes the second upper electrode, the second lower electrode, and the second acoustic reflection film.
- the portion where only the first upper electrode of the first upper electrode and the first lower electrode overlaps with the first metal layer in a plan view is the first overlapping portion.
- the portion of only the second upper electrode of the second upper electrode and the second lower electrode that overlaps with the second metal layer in a plan view is the second overlapping portion, and the first The area when the resonator portion is viewed in a plan view is smaller than the area when the second resonator portion is viewed in a plan view, and the area when the first overlapping portion is viewed in a plan view is the area when the second overlapping portion is viewed in a plan view. Is larger than the area when viewed in a plan view.
- an elastic wave device having a first elastic wave resonator and a second elastic wave resonator that are electrically connected to each other without interposing other elements.
- a piezoelectric layer having a first main surface and a second main surface facing each other, a first IDT electrode provided on the first main surface and having a plurality of electrode fingers, and the above.
- a second IDT electrode provided on the first main surface and having a plurality of electrode fingers, and a first IDT electrode provided on the first main surface and connected to the first IDT electrode.
- a wiring electrode and a second wiring electrode provided on the first main surface and connected to the second IDT electrode are provided, and the first wiring electrode is provided when viewed from the elastic wave propagation direction.
- the portion where the adjacent electrode fingers of the IDT electrodes overlap each other is the first resonator portion, and the adjacent electrode fingers of the second IDT electrode overlap each other when viewed from the direction of elastic wave propagation.
- the portion is a second resonator portion, and in a plan view, the first acoustic reflection film provided on the second main surface of the piezoelectric layer so as to overlap the first resonator portion.
- a second acoustic reflection film provided on the second main surface of the piezoelectric layer is further provided so as to overlap the second resonator portion in a plan view.
- the acoustic reflection film includes at least one layer of the first metal layer, the second acoustic reflection film contains at least one layer of the second metal layer, and the first elastic wave resonator and the second elastic wave.
- the resonator shares the piezoelectric layer, the first elastic wave resonator includes the first IDT electrode and the first acoustic reflection film, and the second elastic wave resonator includes the first acoustic reflection film.
- the portion including the second IDT electrode and the second acoustic reflection film, and the portion where the first wiring electrode and the first metal layer overlap in a plan view is the first overlapping portion.
- the portion where the second wiring electrode and the second metal layer overlap is the second overlapping portion, and the area when the first resonator portion is viewed in a plan view is the plane of the second resonator portion. It is smaller than the area when viewed in a plan view, and the area when the first overlapping portion is viewed in a plan view is larger than the area when the second overlapping portion is viewed in a plan view.
- IMD can be suppressed.
- FIG. 1 is a circuit diagram of an elastic wave device according to a first embodiment of the present invention.
- FIG. 2 is a front sectional view of a first elastic wave resonator and a second elastic wave resonator in the elastic wave apparatus according to the first embodiment of the present invention.
- FIG. 3 is a plan view of a first elastic wave resonator and a second elastic wave resonator in the elastic wave apparatus according to the first embodiment of the present invention.
- FIG. 4 is a diagram showing IMD3 of the elastic wave device of the first embodiment and the comparative example of the present invention.
- FIG. 5 is a circuit diagram of an elastic wave device according to a first modification of the first embodiment of the present invention.
- FIG. 1 is a circuit diagram of an elastic wave device according to a first embodiment of the present invention.
- FIG. 2 is a front sectional view of a first elastic wave resonator and a second elastic wave resonator in the elastic wave apparatus according to the first embodiment of the present invention.
- FIG. 6 is a circuit diagram of an elastic wave device according to a second modification of the first embodiment of the present invention.
- FIG. 7 is a plan view of an elastic wave device according to a third modification of the first embodiment of the present invention.
- FIG. 8 is a schematic front sectional view of a first elastic wave resonator and a second elastic wave resonator in the elastic wave apparatus according to the second embodiment of the present invention.
- FIG. 9 is a plan view of the first elastic wave resonator and the second elastic wave resonator in the elastic wave apparatus according to the second embodiment of the present invention.
- FIG. 1 is a circuit diagram of an elastic wave device according to a first embodiment of the present invention.
- the elastic wave device 10 is a ladder type filter.
- the elastic wave device 10 has a plurality of series arm resonators and a plurality of parallel arm resonators.
- the elastic wave device 10 is, for example, a filter device for WiFi.
- the application of the elastic wave device 10 is not limited to the above.
- the pass band of the elastic wave device 10 is not particularly limited.
- the elastic wave device 10 has an antenna terminal 12, a first elastic wave resonator 1A, and a second elastic wave resonator 1B.
- the antenna terminal 12 is connected to the antenna. Due to the circuit configuration of the elastic wave device 10, a series arm is connected to the antenna terminal 12.
- the first elastic wave resonator 1A and the second elastic wave resonator 1B are series arm resonators, respectively.
- the first elastic wave resonator 1A and the second elastic wave resonator 1B are electrically connected to each other without interposing other elements. More specifically, the first elastic wave resonator 1A and the second elastic wave resonator 1B are resonators divided in series. In other words, the first elastic wave resonator 1A and the second elastic wave resonator 1B are in series with each other on the path connecting the antenna terminal 12 and the other terminal 14 without a parallel arm resonator in between. It is connected to the.
- the first elastic wave resonator 1A and the second elastic wave resonator 1B may be parallel arm resonators divided in series. In this case, the first elastic wave resonator 1A and the second elastic wave resonator 1B are in series with each other on the path connecting the antenna terminal 12 and the other terminal 14 and the ground potential. It is connected. However, the first elastic wave resonator 1A and the second elastic wave resonator 1B may be separate resonators.
- FIG. 2 is a front sectional view of the first elastic wave resonator and the second elastic wave resonator in the elastic wave apparatus according to the first embodiment.
- the elastic wave device 10 has a piezoelectric layer 2.
- the piezoelectric layer 2 has a first main surface 2a and a second main surface 2b.
- the first main surface 2a and the second main surface 2b face each other.
- the first main surface 2a side is upward and the second main surface 2b side is downward.
- the first elastic wave resonator 1A and the second elastic wave resonator 1B share the piezoelectric layer 2.
- a first upper electrode 3A and a second upper electrode 3B are provided on the first main surface 2a of the piezoelectric layer 2.
- a first lower electrode 4A and a second lower electrode 4B are provided on the second main surface 2b.
- a first acoustic reflection film 5A is provided on the second main surface 2b so as to cover the first lower electrode 4A.
- a second acoustic reflection film 5B is provided on the second main surface 2b so as to cover the second lower electrode 4B.
- the first acoustic reflection film 5A has a plurality of first low acoustic impedance layers and a plurality of first high acoustic impedance layers.
- the low acoustic impedance layer is a layer having a relatively low acoustic impedance.
- the high acoustic impedance layer is a layer having a relatively high acoustic impedance. More specifically, the acoustic impedance of the first low acoustic impedance layer is lower than the acoustic impedance of the first high acoustic impedance layer.
- the plurality of first low acoustic impedance layers are the first low acoustic impedance layer 6a, the first low acoustic impedance layer 6b, and the first low acoustic impedance layer 6c shown in FIG. ..
- the plurality of first high acoustic impedance layers are a first high acoustic impedance layer 7a and a first high acoustic impedance layer 7b.
- the plurality of first low acoustic impedance layers and the plurality of first high acoustic impedance layers are alternately laminated.
- the first low acoustic impedance layer and the first high acoustic impedance layer may be provided at least one by one.
- the second acoustic reflection film 5B has a plurality of second low acoustic impedance layers and a plurality of second high acoustic impedance layers.
- the acoustic impedance of the second low acoustic impedance layer is lower than the acoustic impedance of the second high acoustic impedance layer.
- the plurality of second low acoustic impedance layers are the second low acoustic impedance layer 8a, the second low acoustic impedance layer 8b, and the second low acoustic impedance layer 8c shown in FIG. ..
- the plurality of high acoustic impedance layers are a second high acoustic impedance layer 9a and a second high acoustic impedance layer 9b.
- the plurality of second low acoustic impedance layers and the plurality of second high acoustic impedance layers are alternately laminated.
- the second low acoustic impedance layer and the second high acoustic impedance layer may be provided at least one by one.
- the periphery of the first acoustic reflection film 5A and the second acoustic reflection film 5B is covered with the intermediate layer 15.
- the circumference is a circumference in a direction orthogonal to the thickness direction of the first acoustic reflection film 5A and the second acoustic reflection film 5B.
- the alternate long and short dash line in FIG. 2 shows the boundary between the first acoustic reflection film 5A and the intermediate layer 15, and the boundary between the second acoustic reflection film 5B and the intermediate layer 15.
- the intermediate layer 15 is made of an appropriate dielectric material.
- the intermediate layer 15 may be made of the same material as the first low acoustic impedance layer and the second low acoustic impedance layer.
- the first elastic wave resonator 1A is a resonator including a first upper electrode 3A, a first lower electrode 4A, and a first acoustic reflection film 5A.
- the second elastic wave resonator 1B is a resonator including a second upper electrode 3B, a second lower electrode 4B, and a second acoustic reflection film 5B.
- the portion where the first upper electrode 3A and the first lower electrode 4A overlap is the first resonator portion A.
- the portion where the second upper electrode 3B and the second lower electrode 4B overlap is the second resonator portion B.
- the area when the first resonator portion A is viewed in a plane is smaller than the area when the second resonator portion B is viewed in a plane.
- the plan view means the direction seen from above in FIG.
- the first acoustic reflection film 5A may cover at least a part of the first lower electrode 4A so as to overlap the first resonator portion A in a plan view.
- the second acoustic reflection film 5B may cover at least a part of the second lower electrode 4B so as to overlap the second resonator portion B in a plan view.
- the first high acoustic impedance layer 7a and the first high acoustic impedance layer 7b in the first acoustic reflection film 5A are first metal layers.
- the second high acoustic impedance layer 9a and the second high acoustic impedance layer 9b in the second acoustic reflection film 5B are second metal layers.
- the first acoustic reflection film 5A may include at least one first metal layer.
- the second acoustic reflection film 5B may include at least one second metal layer.
- a connection electrode 13 is provided on the first main surface 2a of the piezoelectric layer 2.
- the connection electrode 13 electrically connects the first upper electrode 3A and the second upper electrode 3B.
- the first elastic wave resonator 1A and the second elastic wave resonator 1B are electrically connected.
- the first upper electrode 3A is an electrode that overlaps at least one of the first lower electrode 4A and the first acoustic reflection film 5A in a plan view.
- the second upper electrode 3B is an electrode that overlaps at least one of the second lower electrode 4B and the second acoustic reflection film 5B in a plan view.
- connection electrode 13 is an electrode that does not overlap the first lower electrode 4A, the second lower electrode 4B, the first acoustic reflection film 5A, and the second acoustic reflection film 5B in a plan view.
- the alternate long and short dash line in FIG. 2 is also a line indicating the boundary between the connection electrode 13 and the first upper electrode 3A and the second upper electrode 3B.
- FIG. 3 is a plan view of the first elastic wave resonator and the second elastic wave resonator in the elastic wave apparatus according to the first embodiment.
- the first overlapping portion and the second overlapping portion which will be described later, are shown by hatching.
- wiring for connecting the first elastic wave resonator 1A and the second elastic wave resonator 1B and other resonators and the like is omitted. The same applies to the plan views other than FIG.
- first upper electrode 3A of the first upper electrode 3A and the first lower electrode 4A overlaps with the first metal layer in a plan view.
- overlapping portion C the portion where only the second upper electrode 3B of the second upper electrode 3B and the second lower electrode 4B overlaps with the second metal layer in a plan view.
- the areas of the first resonator portion A, the second resonator portion B, the first overlapping portion C, and the second overlapping portion D are, respectively, in a plan view unless otherwise specified. It is the area when it is done.
- the feature of this embodiment is that the area when the first resonator portion A is viewed in a plane is smaller than the area when the second resonator portion B is viewed in a plane, and the first overlapping portion C is viewed in a plane. The area is larger than the area when the second overlapping portion D is viewed in a plan view. Thereby, IMD can be suppressed.
- IMD can be suppressed.
- the fact that the first upper electrode 3A overlaps with the first upper electrode 3A in a plan view means that the first upper electrode 3A of the first upper electrode 3A and the first lower electrode 4A It means that it overlaps with the electrode.
- the fact that it overlaps with the second upper electrode 3B in a plan view means that it overlaps only the second upper electrode 3B of the second upper electrode 3B and the second lower electrode 4B.
- the elastic wave device 10 has a plurality of resonators electrically connected to the first elastic wave resonator 1A and the second elastic wave resonator 1B. More specifically, the first elastic wave resonator 1A, the second elastic wave resonator 1B, the series arm resonator S3, the series arm resonator S4, and the series arm resonator S5 are connected in series with each other. ..
- a parallel arm resonator P1 and a parallel arm resonator P2 are connected between the connection point between the antenna terminal 12 and the first elastic wave resonator 1A and the ground potential.
- the parallel arm resonator P1 and the parallel arm resonator P2 are connected in series with each other.
- a parallel arm resonator P3 is connected between the connection point between the second elastic wave resonator 1B and the series arm resonator S3 and the ground potential.
- a parallel arm resonator P4 is connected between the connection point between the series arm resonator S3 and the series arm resonator S4 and the ground potential.
- a parallel arm resonator P5 and a parallel arm resonator P6 are connected between the series arm resonator S5 and the ground potential.
- the parallel arm resonator P5 and the parallel arm resonator P6 are connected in series with each other.
- the circuit configuration of the elastic wave device 10 is not limited to the above.
- at least one resonator other than the first elastic wave resonator 1A and the second elastic wave resonator 1B may be provided.
- the resonator may be electrically connected to the first elastic wave resonator 1A and the second elastic wave resonator 1B.
- the resonator may be a BAW element or a SAW (Surface Acoustic Wave) element.
- the resonator may be a longitudinally coupled resonator type elastic wave filter.
- the piezoelectric layer 2 shown in FIG. 2 is an aluminum nitride layer. More specifically, the piezoelectric layer 2 is an AlN layer.
- the material of the piezoelectric layer 2 is not limited to the above, and for example, lithium tantalate, lithium niobate, zinc oxide, quartz, or PZT (lead zirconate titanate) can be used.
- the first upper electrode 3A, the second upper electrode 3B, the first lower electrode 4A and the second lower electrode 4B are tungsten electrodes.
- the material of each of the above electrodes is not limited to this.
- Each first high acoustic impedance layer and each second high acoustic impedance layer is a tungsten layer.
- the material of each first high acoustic impedance layer and each second high acoustic impedance layer is not limited to the above, and for example, a metal such as platinum or molybdenum or a dielectric such as aluminum nitride or silicon nitride may be used. You can also.
- Each first low acoustic impedance layer and each second low acoustic impedance layer is a silicon oxide layer. More specifically, each of the above layers is a SiO 2 layer.
- the material of each first low acoustic impedance layer and each second low acoustic impedance layer is not limited to the above, and for example, a metal such as aluminum can be used.
- the first low acoustic impedance layer may be the first metal layer.
- the second low acoustic impedance layer may be a second metal layer.
- the layer located closest to the piezoelectric layer 2 side and covering the first lower electrode 4A is a dielectric layer.
- the second acoustic reflection film 5B the layer located closest to the piezoelectric layer 2 side and covering the second lower electrode 4B is a dielectric layer.
- the same material as the material of the plurality of first low acoustic impedance layers and the plurality of second low acoustic impedance layers is used for the intermediate layer 15.
- the intermediate layer 15 is a SiO 2 layer.
- a material different from the materials of the plurality of first low acoustic impedance layers and the plurality of second low acoustic impedance layers may be used for the intermediate layer 15.
- the comparative example is different from the first embodiment in that the area when the first overlapping portion C is viewed in a plane is smaller than the area when the second overlapping portion D is viewed in a plane.
- the IMDs of the elastic wave device having the configuration of the first embodiment and the comparative example were compared. More specifically, IMD3 (third-order IMD) when two waves of the Band 1 transmission signal and the Band 1 reception signal were input from the antenna terminal of the elastic wave device was compared.
- FIG. 4 is a diagram showing IMD3 of the elastic wave device of the first embodiment and the comparative example.
- the area of the first resonator portion of the first elastic wave resonator is smaller than the area of the second resonator portion of the second elastic wave resonator.
- the capacitance of the first elastic wave resonator is smaller than the capacitance of the second elastic wave resonator.
- the smaller the capacitance the more likely IMD is to occur.
- IMD is likely to occur in the first elastic wave resonator, and IMD in the first elastic wave resonator cannot be suppressed.
- the area of the first overlapping portion C is larger than the area of the second overlapping portion D.
- the second overlapping portion D is a portion in which only the second upper electrode 3B of the second upper electrode 3B and the second lower electrode 4B overlaps with the second metal layer in a plan view.
- the capacitance of the first overlapping portion C is also added.
- the capacity of the first overlapping portion C is, so to speak, a compensation capacity.
- the compensation capacitance of the second overlapping portion D is added in the second elastic wave resonator 1B.
- the compensation capacitance added in the first elastic wave resonator 1A is the second elastic wave resonator 1B. It is larger than the compensation capacity added in.
- IMD is effectively suppressed in the first elastic wave resonator 1A. Therefore, in the first embodiment, the IMD can be suppressed even in the elastic wave device 10 as a whole.
- the area of the first resonator portion A is smaller than the area of the second resonator portion B as in the present embodiment, the area of the first overlapping portion C is set. It may be larger than the area of the region of the second overlapping portion D. Thereby, IMD can be suppressed.
- the present invention is particularly suitable when the resonator is divided in series.
- the first acoustic reflection film 5A of the first elastic wave resonator 1A has a plurality of first metal layers.
- the plurality of first metal layers are entirely overlapped with each other.
- the plurality of first metal layers may have portions that do not overlap each other.
- the portion where at least one first metal layer and the first upper electrode 3A overlap is the first overlapping portion C.
- the portion where at least one second metal layer and the second upper electrode 3B overlap is the second overlapping portion D.
- the area of the portion where the first metal layer on the piezoelectric layer 2 side and the first upper electrode 3A overlap is the second second on the piezoelectric layer 2 side in the plan view. It is preferably larger than the area of the portion where the metal layer and the second upper electrode 3B overlap. Thereby, IMD can be suppressed more reliably.
- first modification and a second modification of the first embodiment will be shown.
- the circuit configuration is different from that of the first embodiment.
- IMD can be suppressed as in the first embodiment.
- the first elastic wave resonator 1A and the second elastic wave resonator 1B are connected in parallel with each other. More specifically, the first elastic wave resonator 1A and the second elastic wave resonator 1B are resonators divided in parallel. In other words, the first elastic wave resonator 1A and the second elastic wave resonator 1B are connected in parallel to each other on the path connecting the antenna terminal 12 and the other terminal 14.
- the first elastic wave resonator 1A and the second elastic wave resonator 1B may be parallel arm resonators divided in parallel.
- the first elastic wave resonator 1A and the second elastic wave resonator 1B are parallel to each other on the path connecting the antenna terminal 12 and the other terminal 14 and the ground potential. It is connected.
- the first elastic wave resonator 1A and the second elastic wave resonator 1B may be separate resonators.
- the present invention is particularly suitable when the resonator is divided in parallel.
- the first elastic wave resonator 1A and the second elastic wave resonator 1B are the resonators arranged closest to the antenna terminal 12.
- the resonators arranged closest to the antenna terminal 12 are the parallel arm resonator closest to the antenna end among one or more parallel arm resonators, and the series closest to the antenna end among one or more series arm resonators. Refers to at least one of the arm resonators.
- the first elastic wave resonator 1A and the second elastic wave resonator 1B are resonators divided in series. Therefore, both the first elastic wave resonator 1A and the second elastic wave resonator 1B are resonators arranged closest to the antenna terminal 12.
- the elastic wave device when used for a multiplexer or the like, the influence of the IMD of the resonator arranged on the antenna terminal 12 side most on other filter devices is particularly large. Therefore, when the elastic wave device of this modification is used as a multiplexer or the like, the influence of the IMD on the elastic wave device and the filter device commonly connected to the antenna terminal 12 can be effectively suppressed.
- the first elastic wave resonator 1A and the second elastic wave resonator 1B are resonators divided in series, as in the first embodiment. IMD is effectively suppressed in the first elastic wave resonator 1A and the second elastic wave resonator 1B. Therefore, the first elastic wave resonator 1A or the second elastic wave resonator 1B may be arranged closest to the antenna terminal 12. In this case, the influence of IMD on the other filters can be effectively suppressed.
- the first overlapping portion C is located closer to the connecting electrode 13 than the first lower electrode 4A in a plan view.
- the second overlapping portion D is located closer to the connecting electrode 13 than the second lower electrode 4B in a plan view.
- the arrangement of the first overlapping portion C and the second overlapping portion D is not limited to this.
- the outer peripheral edge of the first upper electrode 23A is located around the outer peripheral edge of the first lower electrode 4A in a plan view. ..
- the first overlapping portion C is located around the first lower electrode 4A in a plan view.
- the outer peripheral edge of the second upper electrode 23B is located around the outer peripheral edge of the second lower electrode 4B in a plan view.
- the second overlapping portion D is located around the second lower electrode 4B in a plan view.
- the first upper electrode and the second upper electrode are connected in the first elastic wave resonator and the second elastic wave resonator.
- the first lower electrode and the second lower electrode may be electrically connected.
- FIG. 8 is a schematic front sectional view of the first elastic wave resonator and the second elastic wave resonator in the elastic wave apparatus according to the second embodiment.
- FIG. 9 is a plan view of the first elastic wave resonator and the second elastic wave resonator in the elastic wave apparatus according to the second embodiment.
- the first elastic wave resonator and the second elastic wave resonator are shown by a schematic diagram in which two diagonal lines are added to a rectangle.
- the first elastic wave resonator 31A and the second elastic wave resonator 31B shown in FIGS. 8 and 9 are SAW elements, and the first overlapping portion C and the second overlapping portion C.
- the arrangement of D is different from that of the first embodiment.
- the elastic wave device 30 of the present embodiment has the same configuration as the elastic wave device 10 of the first embodiment.
- the first elastic wave resonator 31A and the second elastic wave resonator 31B are electrically connected to each other without interposing other elements.
- the first elastic wave resonator 31A and the second elastic wave resonator 31B share the piezoelectric layer 2.
- a first IDT electrode 33A and a second IDT electrode 33B are provided on the first main surface 2a of the piezoelectric layer 2.
- An elastic wave is excited by applying an AC voltage to the first IDT electrode 33A.
- a pair of reflectors 34A and reflectors 34B are provided on both sides of the first IDT electrode 33A in the elastic wave propagation direction on the first main surface 2a.
- a pair of reflectors 34C and 34Ds are provided on both sides of the second IDT electrode 33B on the first main surface 2a in the elastic wave propagation direction.
- the first IDT electrode 33A has a first bus bar 35A, a second bus bar 36A, a plurality of first electrode fingers 37A, and a plurality of second electrode fingers 38A.
- One end of each of the plurality of first electrode fingers 37A is connected to the first bus bar 35A.
- One end of each of the plurality of second electrode fingers 38A is connected to the second bus bar 36A.
- the plurality of first electrode fingers 37A and the plurality of second electrode fingers 38A are interleaved with each other.
- the second IDT electrode 33B also has a first bus bar 35B, a second bus bar 36B, a plurality of first electrode fingers 37B and a plurality of second electrode fingers 38B.
- the first elastic wave resonator 31A is a resonator including a first IDT electrode 33A, a reflector 34A, a reflector 34B, and a first acoustic reflector film 5A.
- the second elastic wave resonator 31B is a resonator including a second IDT electrode 33B, a reflector 34C, a reflector 34D, and a second acoustic reflector film 5B.
- the region where the adjacent first electrode fingers 37A and the second electrode fingers 38A overlap when viewed from the elastic wave propagation direction is the first crossing region.
- the first crossing region is the first resonator portion A.
- the region where the first electrode finger 37B and the second electrode finger 38B that are adjacent to each other when viewed from the elastic wave propagation direction overlap is the second crossing region.
- the second crossing region is the second resonator portion B.
- the area when the first resonator portion A is viewed in a plane is smaller than the area when the second resonator portion B is viewed in a plane.
- the first acoustic reflection film 5A overlaps with the first resonator portion A.
- the second acoustic reflection film 5B overlaps with the second resonator portion B.
- the first main surface 2a of the piezoelectric layer 2 has a first wiring electrode 43A and a first wiring electrode 44A, and a second wiring electrode 43B and a second wiring electrode. 44B is provided.
- the first wiring electrode 43A and the first wiring electrode 44A are connected to the first IDT electrode 33A. More specifically, the first wiring electrode 43A is connected to the first bus bar 35A of the first IDT electrode 33A.
- the first wiring electrode 44A is connected to the second bus bar 36A of the first IDT electrode 33A.
- the second wiring electrode 43B and the second wiring electrode 44B are connected to the second IDT electrode 33B. More specifically, the second wiring electrode 43B is connected to the first bus bar 35B of the second IDT electrode 33B.
- the second wiring electrode 44B is connected to the second bus bar 36B of the second IDT electrode 33B.
- connection electrode 13 is provided on the first main surface 2a.
- the connection electrode 13 electrically connects the first wiring electrode 44A and the second wiring electrode 43B.
- the first elastic wave resonator 31A and the second elastic wave resonator 31B are electrically connected.
- the connection electrode 13 is an electrode that does not overlap the first acoustic reflection film 5A and the second acoustic reflection film 5B in a plan view.
- the alternate long and short dash line in FIG. 9 is a line indicating the boundary between the connection electrode 13 and the first wiring electrode 44A and the second wiring electrode 43B.
- the region where the first wiring electrode 43A and the first wiring electrode 44A and the first metal layer in the first acoustic reflection film 5A overlap is the first overlapping. Part C. More specifically, in a plan view, the region where the first wiring electrode 43A and the first wiring electrode 44A and the first high acoustic impedance layer overlap is the first overlapping portion C. On the other hand, in a plan view, the region where the second wiring electrode 43B and the second wiring electrode 44B and the second metal layer in the second acoustic reflection film 5B overlap is the second overlapping portion D. .. More specifically, in a plan view, the region where the second wiring electrode 43B and the second wiring electrode 44B and the second high acoustic impedance layer overlap is the second overlapping portion D. Twice
- the area when the first resonator portion A is viewed in a plane is smaller than the area when the second resonator portion B is viewed in a plane, and the area of the first overlapping portion C is set.
- the area of the second overlapping portion D is larger than the area when viewed in a plan view.
- Connection electrode 14 ... Terminal 15 ... Intermediate layers 23A, 23B ... First and second upper electrodes 30 ... Elastic wave devices 31A, 31B ... First and second elastic wave resonators 33A, 33B ... First and second IDT electrodes 34A to 34D ... Reflectors 35A, 35B ... First bus bars 36A, 36B ... Second Bus bars 37A, 37B ... First electrode fingers 38A, 38B ... Second electrode fingers 43A, 44A ... First wiring electrodes 43B, 44B ... Second wiring electrodes A, B ... First, second resonators C, D ... 1st and 2nd overlapping portions P1 to P6 ... Parallel arm resonators S3 to S5 ... Series arm resonators
Landscapes
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Abstract
IMDを抑制することができる、弾性波装置を提供する。 本発明の弾性波装置10は、圧電体層2と、第1,第2の上部電極3A,3Bと、第1,第2の下部電極4A,4Bと、第1,第2の音響反射膜5A,5Bとを備える。平面視において、第1の上部電極3A及び第1の下部電極4Aが重なっている部分が第1の共振子部Aであり、第2の上部電極3B及び第2の下部電極4Bが重なっている部分が第2の共振子部Bである。第1の音響反射膜5Aが第1の金属層を含み、第2の音響反射膜5Bが第2の金属層を含む。第1の上部電極3Aのみが平面視において第1の金属層と重なっている部分が第1の重なり部Cであり、第2の上部電極3Bのみが平面視において第2の金属層と重なっている部分が第2の重なり部Dである。第1の共振子部Aを平面視した場合の面積が第2の共振子部Bを平面視した場合の面積よりも小さく、第1の重なり部Cを平面視した場合の面積が第2の重なり部Dを平面視した場合の面積よりも大きい。
Description
本発明は、弾性波装置に関する。
従来、弾性波装置は携帯電話機のフィルタなどに広く用いられている。下記の特許文献1には、BAW(Bulk Acoustic Wave)素子としての弾性波装置の一例が開示されている。この弾性波装置においては、圧電層の一方主面上に上部電極が設けられており、他方主面上に下部電極が設けられている。圧電層の他方主面上には、下部電極を覆うように、反射層が積層されている。反射層は、SiO2などからなる誘電体層と、タングステンなどからなる導体層とを含む。導体層は、アクティブ領域の外に延びている延長部を有する。
下記の特許文献2においては、ラダー型フィルタの直列腕共振子または並列腕共振子として用いられる弾性波装置が開示されている。この弾性波装置においては、音響反射層上に圧電層が設けられている。圧電層上にIDT電極が設けられている。音響反射層は、誘電体層と、金属層とを含む。
近年、弾性波装置のフィルタ特性のさらなる改善が求められている。しかしながら、特許文献1及び特許文献2に記載のような弾性波装置においては、IMD(Intermodulation Distortion)を十分に抑制することができないおそれがある。
本発明の目的は、IMDを抑制することができる、弾性波装置を提供することにある。
本発明に係る弾性波装置のある広い局面では、互いに電気的に接続されている、第1の弾性波共振子及び第2の弾性波共振子を有する弾性波装置であって、対向し合う第1の主面及び第2の主面を有する圧電体層と、前記第1の主面に設けられている第1の上部電極と、前記第1の主面に設けられている第2の上部電極と、平面視において、前記第1の上部電極と重なるように、前記圧電体層の前記第2の主面に設けられている第1の下部電極と、平面視において、前記第2の上部電極と重なるように、前記圧電体層の前記第2の主面に設けられている第2の下部電極とが備えられており、平面視において、前記第1の上部電極及び前記第1の下部電極が重なっている部分が第1の共振子部であり、平面視において、前記第2の上部電極及び前記第2の下部電極が重なっている部分が第2の共振子部であり、平面視において、前記第1の共振子部と重なるように、かつ前記第1の下部電極の少なくとも一部を覆うように、前記圧電体層の前記第2の主面に設けられている第1の音響反射膜と、平面視において、前記第2の共振子部と重なるように、かつ前記第2の下部電極の少なくとも一部を覆うように、前記圧電体層の前記第2の主面に設けられている第2の音響反射膜とがさらに備えられており、前記第1の音響反射膜が少なくとも一層の第1の金属層を含み、前記第2の音響反射膜が少なくとも一層の第2の金属層を含み、前記第1の弾性波共振子及び前記第2の弾性波共振子が、前記圧電体層を共有しており、前記第1の弾性波共振子が、前記第1の上部電極、前記第1の下部電極及び前記第1の音響反射膜を含み、前記第2の弾性波共振子が、前記第2の上部電極、前記第2の下部電極及び前記第2の音響反射膜を含み、前記第1の上部電極及び前記第1の下部電極のうちの前記第1の上部電極のみが、平面視において前記第1の金属層と重なっている部分が第1の重なり部であり、前記第2の上部電極及び前記第2の下部電極のうちの前記第2の上部電極のみが、平面視において前記第2の金属層と重なっている部分が第2の重なり部であり、前記第1の共振子部を平面視した場合の面積が前記第2の共振子部を平面視した場合の面積よりも小さく、前記第1の重なり部を平面視した場合の面積が前記第2の重なり部を平面視した場合の面積よりも大きい。
本発明に係る弾性波装置の他の広い局面では、他の素子を介さずに互いに電気的に接続されている第1の弾性波共振子及び第2の弾性波共振子を有する弾性波装置であって、対向し合う第1の主面及び第2の主面を有する圧電体層と、前記第1の主面に設けられており、複数の電極指を有する第1のIDT電極と、前記第1の主面に設けられており、複数の電極指を有する第2のIDT電極と、前記第1の主面に設けられており、前記第1のIDT電極に接続されている第1の配線電極と、前記第1の主面に設けられており、前記第2のIDT電極に接続されている第2の配線電極とが備えられており、弾性波伝搬方向から見て、前記第1のIDT電極の隣り合う前記電極指同士が重なり合っている部分が第1の共振子部であり、弾性波伝搬方向から見て、前記第2のIDT電極の隣り合う前記電極指同士が重なり合っている部分が第2の共振子部であり、平面視において、前記第1の共振子部と重なるように、前記圧電体層の前記第2の主面に設けられている第1の音響反射膜と、平面視において、前記第2の共振子部と重なるように、前記圧電体層の前記第2の主面に設けられている第2の音響反射膜とがさらに備えられており、前記第1の音響反射膜が少なくとも一層の第1の金属層を含み、前記第2の音響反射膜が少なくとも一層の第2の金属層を含み、前記第1の弾性波共振子及び前記第2の弾性波共振子が、前記圧電体層を共有しており、前記第1の弾性波共振子が、前記第1のIDT電極及び前記第1の音響反射膜を含み、前記第2の弾性波共振子が、前記第2のIDT電極及び前記第2の音響反射膜を含み、平面視において、前記第1の配線電極及び前記第1の金属層が重なっている部分が第1の重なり部であり、前記第2の配線電極及び前記第2の金属層が重なっている部分が第2の重なり部であり、前記第1の共振子部を平面視した場合の面積が前記第2の共振子部を平面視した場合の面積よりも小さく、前記第1の重なり部を平面視した場合の面積が前記第2の重なり部を平面視した場合の面積よりも大きい。
本発明に係る弾性波装置によれば、IMDを抑制することができる。
以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。
なお、本明細書に記載の各実施形態は、例示的なものであり、異なる実施形態間において、構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることを指摘しておく。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る弾性波装置の回路図である。
弾性波装置10はラダー型フィルタである。弾性波装置10は、複数の直列腕共振子及び複数の並列腕共振子を有する。本実施形態においては、弾性波装置10は、例えば、WiFi用のフィルタ装置である。もっとも、弾性波装置10の用途は上記に限定されない。弾性波装置10の通過帯域は特に限定されるものではない。
弾性波装置10は、アンテナ端子12、第1の弾性波共振子1A及び第2の弾性波共振子1Bを有する。アンテナ端子12はアンテナに接続される。弾性波装置10の回路構成上、アンテナ端子12に直列腕が接続されている。第1の弾性波共振子1A及び第2の弾性波共振子1Bは、それぞれ直列腕共振子である。第1の弾性波共振子1A及び第2の弾性波共振子1Bは、他の素子を介さずに互いに電気的に接続されている。より具体的には、第1の弾性波共振子1A及び第2の弾性波共振子1Bは、直列分割された共振子である。言い換えれば、第1の弾性波共振子1A及び第2の弾性波共振子1Bは、間に並列腕共振子を介さずに、アンテナ端子12と他の端子14とを結ぶ経路上において、互いに直列に接続されている。
なお、第1の弾性波共振子1A及び第2の弾性波共振子1Bは、直列分割された並列腕共振子であってもよい。この場合、アンテナ端子12と他の端子14とを結ぶ経路上のノードと、グラウンド電位とを結ぶ経路上において、第1の弾性波共振子1A及び第2の弾性波共振子1Bが互いに直列に接続されている。もっとも、第1の弾性波共振子1A及び第2の弾性波共振子1Bは、別個の共振子であってもよい。
図2は、第1の実施形態に係る弾性波装置における、第1の弾性波共振子及び第2の弾性波共振子の正面断面図である。
弾性波装置10は圧電体層2を有する。圧電体層2は第1の主面2a及び第2の主面2bを有する。第1の主面2a及び第2の主面2bは対向し合っている。本明細書においては、第1の主面2a側を上方とし、第2の主面2b側を下方とする。第1の弾性波共振子1A及び第2の弾性波共振子1Bは、圧電体層2を共有している。
圧電体層2の第1の主面2aには、第1の上部電極3A及び第2の上部電極3Bが設けられている。第2の主面2bには、第1の下部電極4A及び第2の下部電極4Bが設けられている。さらに、第2の主面2bには、第1の下部電極4Aを覆うように、第1の音響反射膜5Aが設けられている。第2の主面2bには、第2の下部電極4Bを覆うように、第2の音響反射膜5Bが設けられている。
第1の音響反射膜5Aは、複数の第1の低音響インピーダンス層及び複数の第1の高音響インピーダンス層を有する。なお、低音響インピーダンス層は、相対的に音響インピーダンスが低い層である。高音響インピーダンス層は、相対的に音響インピーダンスが高い層である。より具体的には、第1の低音響インピーダンス層の音響インピーダンスは、第1の高音響インピーダンス層の音響インピーダンスよりも低い。本実施形態においては、複数の第1の低音響インピーダンス層は、図2に示す、第1の低音響インピーダンス層6a、第1の低音響インピーダンス層6b及び第1の低音響インピーダンス層6cである。複数の第1の高音響インピーダンス層は、第1の高音響インピーダンス層7a及び第1の高音響インピーダンス層7bである。複数の第1の低音響インピーダンス層及び複数の第1の高音響インピーダンス層は、交互に積層されている。なお、第1の低音響インピーダンス層及び第1の高音響インピーダンス層は、少なくとも1層ずつ設けられていればよい。
第2の音響反射膜5Bは、複数の第2の低音響インピーダンス層及び複数の第2の高音響インピーダンス層を有する。第2の低音響インピーダンス層の音響インピーダンスは、第2の高音響インピーダンス層の音響インピーダンスよりも低い。本実施形態においては、複数の第2の低音響インピーダンス層は、図2に示す、第2の低音響インピーダンス層8a、第2の低音響インピーダンス層8b及び第2の低音響インピーダンス層8cである。複数の高音響インピーダンス層は、第2の高音響インピーダンス層9a及び第2の高音響インピーダンス層9bである。複数の第2の低音響インピーダンス層及び複数の第2の高音響インピーダンス層は、交互に積層されている。なお、第2の低音響インピーダンス層及び第2の高音響インピーダンス層は、少なくとも1層ずつ設けられていればよい。
第1の音響反射膜5A及び第2の音響反射膜5Bの周囲は、中間層15により覆われている。なお、上記周囲は、第1の音響反射膜5A及び第2の音響反射膜5Bの厚み方向と直交する方向における周囲である。図2中の一点鎖線は、第1の音響反射膜5Aと中間層15との境界、及び第2の音響反射膜5Bと中間層15との境界を示す。中間層15は、適宜の誘電体からなる。なお、中間層15は、第1の低音響インピーダンス層及び第2の低音響インピーダンス層と同じ材料からなっていてもよい。
第1の弾性波共振子1Aは、第1の上部電極3A、第1の下部電極4A及び第1の音響反射膜5Aを含む共振子である。第2の弾性波共振子1Bは、第2の上部電極3B、第2の下部電極4B及び第2の音響反射膜5Bを含む共振子である。平面視において、第1の上部電極3A及び第1の下部電極4Aが重なっている部分が、第1の共振子部Aである。平面視において、第2の上部電極3B及び第2の下部電極4Bが重なっている部分が、第2の共振子部Bである。第1の共振子部Aを平面視した場合の面積は第2の共振子部Bを平面視した場合の面積よりも小さい。本明細書において、平面視とは、図2における上方から見る方向をいう。
第1の音響反射膜5Aは、平面視において第1の共振子部Aと重なるように、第1の下部電極4Aの少なくとも一部を覆っていればよい。第2の音響反射膜5Bは、平面視において第2の共振子部Bと重なるように、第2の下部電極4Bの少なくとも一部を覆っていればよい。
第1の音響反射膜5Aにおける第1の高音響インピーダンス層7a及び第1の高音響インピーダンス層7bは、第1の金属層である。第2の音響反射膜5Bにおける第2の高音響インピーダンス層9a及び第2の高音響インピーダンス層9bは、第2の金属層である。なお、第1の音響反射膜5Aは、第1の金属層を少なくとも1層含んでいればよい。第2の音響反射膜5Bは、第2の金属層を少なくとも1層含んでいればよい。
図2に示すように、圧電体層2の第1の主面2aには、接続電極13が設けられている。接続電極13は、第1の上部電極3A及び第2の上部電極3Bを電気的に接続している。これにより、第1の弾性波共振子1A及び第2の弾性波共振子1Bが電気的に接続されている。第1の上部電極3Aは、平面視において、第1の下部電極4A及び第1の音響反射膜5Aのうちの少なくとも一方に重なっている電極であるとする。第2の上部電極3Bは、平面視において、第2の下部電極4B及び第2の音響反射膜5Bのうちの少なくとも一方に重なっている電極であるとする。接続電極13は、平面視において、第1の下部電極4A、第2の下部電極4B、第1の音響反射膜5A及び第2の音響反射膜5Bに重なっていない電極である。図2中の一点鎖線は、接続電極13と、第1の上部電極3A及び第2の上部電極3Bとの境界を示す線でもある。
図3は、第1の実施形態に係る弾性波装置における、第1の弾性波共振子及び第2の弾性波共振子の平面図である。図3においては、後述する第1の重なり部及び第2の重なり部をハッチングにより示す。図3では、第1の弾性波共振子1A及び第2の弾性波共振子1Bと、他の共振子などとを接続する配線は省略している。図3以外の平面図においても同様である。
図2及び図3に示すように、第1の上部電極3A及び第1の下部電極4Aのうちの第1の上部電極3Aのみが、平面視において第1の金属層と重なっている部分を第1の重なり部Cとする。第2の上部電極3B及び第2の下部電極4Bのうちの第2の上部電極3Bのみが、平面視において第2の金属層と重なっている部分を第2の重なり部Dとする。本明細書においては、第1の共振子部A、第2の共振子部B、第1の重なり部C及び第2の重なり部Dの面積は、特に断りのない場合は、それぞれ、平面視した場合の面積である。
本実施形態の特徴は、第1の共振子部Aを平面視した場合の面積が第2の共振子部Bを平面視した場合の面積よりも小さく、かつ第1の重なり部Cを平面視した場合の面積が第2の重なり部Dを平面視した場合の面積よりも大きいことにある。それによって、IMDを抑制することができる。この効果の詳細を、本実施形態の回路構成の詳細などと共に説明する。なお、以下において、平面視において第1の上部電極3Aと重なっているとは、特に断りのない場合には、第1の上部電極3A及び第1の下部電極4Aのうち第1の上部電極3Aのみと重なっていることをいう。平面視において第2の上部電極3Bと重なっているとは、特に断りのない場合には、第2の上部電極3B及び第2の下部電極4Bのうち第2の上部電極3Bのみと重なっていることをいう。
図1に示すように、弾性波装置10は、第1の弾性波共振子1A及び第2の弾性波共振子1Bに電気的に接続されている複数の共振子を有する。より具体的には、第1の弾性波共振子1A、第2の弾性波共振子1B、直列腕共振子S3、直列腕共振子S4及び直列腕共振子S5が、互いに直列に接続されている。
アンテナ端子12及び第1の弾性波共振子1Aの間の接続点とグラウンド電位との間に、並列腕共振子P1及び並列腕共振子P2が接続されている。並列腕共振子P1及び並列腕共振子P2は互いに直列に接続されている。第2の弾性波共振子1B及び直列腕共振子S3の間の接続点とグラウンド電位との間に、並列腕共振子P3が接続されている。直列腕共振子S3及び直列腕共振子S4の間の接続点とグラウンド電位との間に、並列腕共振子P4が接続されている。直列腕共振子S5とグラウンド電位との間に、並列腕共振子P5及び並列腕共振子P6が接続されている。並列腕共振子P5及び並列腕共振子P6は互いに直列に接続されている。なお、弾性波装置10の回路構成は上記に限定されない。例えば、第1の弾性波共振子1A及び第2の弾性波共振子1B以外の、少なくとも1個の共振子が設けられていてもよい。この場合、該共振子が第1の弾性波共振子1A及び第2の弾性波共振子1Bに電気的に接続されていればよい。共振子は、BAW素子であってもよく、SAW(Surface Acoustic Wave)素子であってもよい。あるいは、共振子は、縦結合共振子型弾性波フィルタであってもよい。
なお、本実施形態においては、図2に示す圧電体層2は窒化アルミニウム層である。より具体的には、圧電体層2はAlN層である。なお、圧電体層2の材料は上記に限定されず、例えば、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、酸化亜鉛、水晶、またはPZT(チタン酸ジルコン酸鉛)などを用いることもできる。
第1の上部電極3A、第2の上部電極3B、第1の下部電極4A及び第2の下部電極4Bは、タングステン電極である。もっとも、上記各電極の材料はこれに限定されない。
各第1の高音響インピーダンス層及び各第2の高音響インピーダンス層は、タングステン層である。なお、各第1の高音響インピーダンス層及び各第2の高音響インピーダンス層の材料は上記に限定されず、例えば、白金またはモリブデンなどの金属や、窒化アルミニウムまたは窒化ケイ素などの誘電体を用いることもできる。
各第1の低音響インピーダンス層及び各第2の低音響インピーダンス層は酸化ケイ素層である。より具体的には、上記各層はSiO2層である。なお、各第1の低音響インピーダンス層及び各第2の低音響インピーダンス層の材料は上記に限定されず、例えば、アルミニウムなどの金属を用いることもできる。第1の低音響インピーダンス層が第1の金属層であってもよい。同様に、第2の低音響インピーダンス層が第2の金属層であってもよい。もっとも、第1の音響反射膜5Aにおける、最も圧電体層2側に位置する層であり、かつ第1の下部電極4Aを覆っている層は、誘電体層である。同様に、第2の音響反射膜5Bにおける、最も圧電体層2側に位置する層であり、かつ第2の下部電極4Bを覆っている層は、誘電体層である。
本実施形態においては、中間層15には、複数の第1の低音響インピーダンス層及び複数の第2の低音響インピーダンス層の材料と同じ材料が用いられている。具体的には、中間層15はSiO2層である。もっとも、中間層15には、複数の第1の低音響インピーダンス層及び複数の第2の低音響インピーダンス層の材料とは異なる材料が用いられてもよい。
本実施形態と比較例とを比較することにより、本実施形態の効果を以下において説明する。
比較例は、第1の重なり部Cを平面視した場合の面積が第2の重なり部Dを平面視した場合の面積よりも小さい点において、第1の実施形態と異なる。第1の実施形態の構成を有する弾性波装置と比較例とのIMDを比較した。より具体的には、弾性波装置のアンテナ端子から、Band1の送信信号及びBand1の受信信号を2波入力した際の、IMD3(3次のIMD)を比較した。
図4は、第1の実施形態及び比較例の弾性波装置のIMD3を示す図である。
図4に示すように、第1の実施形態においては、比較例よりもIMD3が抑制されていることがわかる。これは以下の理由による。第1の実施形態及び比較例においては、第1の弾性波共振子の第1の共振子部の面積は、第2の弾性波共振子の第2の共振子部の面積よりも小さい。この場合、第1の弾性波共振子の容量は、第2の弾性波共振子の容量よりも小さい。弾性波共振子においては、容量が小さいほどIMDは生じ易い。比較例においては、第1の弾性波共振子においてIMDが生じ易く、第1の弾性波共振子におけるIMDを抑制することができていない。
これに対して、第1の実施形態においては、第1の重なり部Cの面積が第2の重なり部Dの面積よりも大きい。上記のように、第1の重なり部Cは、第1の上部電極3A及び第1の下部電極4Aのうちの第1の上部電極3Aのみが、平面視において第1の金属層と重なっている部分である。第2の重なり部Dは、第2の上部電極3B及び第2の下部電極4Bのうちの第2の上部電極3Bのみが、平面視において第2の金属層と重なっている部分である。第1の弾性波共振子1Aにおいては、第1の共振子部Aの容量に加えて、第1の重なり部Cの容量も付加される。第1の重なり部Cの容量は、いわば補償用容量である。同様に、第2の弾性波共振子1Bにおいても、第2の共振子部Bの容量に加えて、第2の重なり部Dの補償用容量が付加される。ここで、第1の重なり部Cの面積は第2の重なり部Dの面積よりも大きいため、第1の弾性波共振子1Aにおいて付加される補償用容量は、第2の弾性波共振子1Bにおいて付加される補償用容量よりも大きい。これにより、第1の弾性波共振子1AにおいてIMDが効果的に抑制される。従って、第1の実施形態においては、弾性波装置10全体としても、IMDを抑制することができる。
共振子を直列分割する場合において、本実施形態のように、第1の共振子部Aの面積が第2の共振子部Bの面積よりも小さい場合に、第1の重なり部Cの面積を第2の重なり部Dの領域の面積よりも大きくすればよい。それによって、IMDを抑制することができる。このように、共振子を直列分割する場合において、本発明は特に好適である。
図2に示すように、第1の弾性波共振子1Aの第1の音響反射膜5Aは、複数の第1の金属層を有する。平面視において、複数の第1の金属層は、互いに全面が重なり合っている。もっとも、平面視において、複数の第1の金属層は、互いに重なり合っていない部分を有していてもよい。この場合においても、平面視において、少なくとも1層の第1の金属層と、第1の上部電極3Aとが重なっている部分は、第1の重なり部Cである。同様に、平面視において、少なくとも1層の第2の金属層と、第2の上部電極3Bとが重なっている部分は、第2の重なり部Dである。なお、平面視において、最も圧電体層2側の第1の金属層と、第1の上部電極3Aとが重なっている部分の面積が、平面視において、最も圧電体層2側の第2の金属層と、第2の上部電極3Bとが重なっている部分の面積よりも大きいことが好ましい。それによって、IMDをより確実に抑制することができる。
以下において、第1の実施形態の第1の変形例及び第2の変形例を示す。第1の変形例及び第2の変形例においては、第1の実施形態と回路構成が異なる。第1の変形例及び第2の変形例においても、第1の実施形態と同様に、IMDを抑制することができる。
図5に示す第1の変形例においては、第1の弾性波共振子1A及び第2の弾性波共振子1Bは、互いに並列に接続されている。より具体的には、第1の弾性波共振子1A及び第2の弾性波共振子1Bは並列分割された共振子である。言い換えれば、第1の弾性波共振子1A及び第2の弾性波共振子1Bは、アンテナ端子12と他の端子14を結ぶ経路上において、互いに並列に接続されている。
なお、第1の弾性波共振子1A及び第2の弾性波共振子1Bは、並列分割された並列腕共振子であってもよい。この場合、アンテナ端子12と他の端子14とを結ぶ経路上のノードと、グラウンド電位とを結ぶ経路上において、第1の弾性波共振子1A及び第2の弾性波共振子1Bが互いに並列に接続されている。なお、第1の弾性波共振子1A及び第2の弾性波共振子1Bは、別個の共振子であってもよい。もっとも、共振子を並列分割する場合において、本発明は特に好適である。
図6に示す第2の変形例においては、第1の弾性波共振子1A及び第2の弾性波共振子1Bが最もアンテナ端子12側に配置された共振子である。最もアンテナ端子12側に配置された共振子とは、1以上の並列腕共振子のうち最もアンテナ端に近い並列腕共振子、及び、1以上の直列腕共振子中で最もアンテナ端に近い直列腕共振子のうちの少なくとも一方を指す。なお、本変形例においては、第1の弾性波共振子1A及び第2の弾性波共振子1Bは直列分割された共振子である。そのため、第1の弾性波共振子1A及び第2の弾性波共振子1Bの双方が、最もアンテナ端子12側に配置された共振子である。
ここで、弾性波装置がマルチプレクサなどに用いられた場合、最もアンテナ端子12側に配置された共振子のIMDによる、他のフィルタ装置に対する影響は特に大きい。よって、本変形例の弾性波装置をマルチプレクサなどに用いた場合、該弾性波装置とアンテナ端子12に共通接続されたフィルタ装置に対する、IMDによる影響を効果的に抑制することができる。
なお、本変形例においては、第1の実施形態と同様に、第1の弾性波共振子1A及び第2の弾性波共振子1Bは直列分割された共振子である。第1の弾性波共振子1A及び第2の弾性波共振子1Bにおいて、IMDが効果的に抑制される。そのため、第1の弾性波共振子1Aまたは第2の弾性波共振子1Bが、最もアンテナ端子12側に配置されていればよい。この場合には、上記他のフィルタに対する、IMDによる影響を効果的に抑制することができる。
ところで、第1の実施形態においては、第1の重なり部Cは、平面視において、第1の下部電極4Aよりも接続電極13側に位置している。第2の重なり部Dは、平面視において、第2の下部電極4Bよりも接続電極13側に位置している。もっとも、第1の重なり部C及び第2の重なり部Dの配置はこれに限られない。例えば、図7に示す、第1の実施形態の第3の変形例においては、第1の上部電極23Aの外周縁は、平面視において、第1の下部電極4Aの外周縁の周囲に位置する。これにより、第1の重なり部Cは、平面視において、第1の下部電極4Aの周囲に位置する。同様に第2の上部電極23Bの外周縁は、平面視において、第2の下部電極4Bの外周縁の周囲に位置する。これにより、第2の重なり部Dは、平面視において、第2の下部電極4Bの周囲に位置する。
第1の実施形態及びその変形例では、第1の弾性波共振子及び第2の弾性波共振子において、第1の上部電極及び第2の上部電極が接続されている。なお、第1の弾性波共振子及び第2の弾性波共振子において、第1の下部電極及び第2の下部電極が電気的に接続されていてもよい。
図8は、第2の実施形態に係る弾性波装置における、第1の弾性波共振子及び第2の弾性波共振子の略図的正面断面図である。図9は、第2の実施形態に係る弾性波装置における、第1の弾性波共振子及び第2の弾性波共振子の平面図である。図8においては、第1の弾性波共振子及び第2の弾性波共振子を、矩形に2本の対角線を加えた略図により示す。
本実施形態においては、図8及び図9に示す第1の弾性波共振子31A及び第2の弾性波共振子31BがSAW素子である点、並びに第1の重なり部C及び第2の重なり部Dの配置において、第1の実施形態と異なる。上記の点以外においては、本実施形態の弾性波装置30は第1の実施形態の弾性波装置10と同様の構成を有する。
第1の弾性波共振子31A及び第2の弾性波共振子31Bは、他の素子を介さずに互いに電気的に接続されている。第1の弾性波共振子31A及び第2の弾性波共振子31Bは圧電体層2を共有している。図9に示すように、圧電体層2の第1の主面2aには、第1のIDT電極33A及び第2のIDT電極33Bが設けられている。第1のIDT電極33Aに交流電圧を印加することにより、弾性波が励振される。第2のIDT電極33Bにおいても同様である。第1の主面2aにおける、第1のIDT電極33Aの弾性波伝搬方向両側に、一対の反射器34A及び反射器34Bが設けられている。第1の主面2aにおける第2のIDT電極33Bの弾性波伝搬方向両側に、一対の反射器34C及び反射器34Dが設けられている。
第1のIDT電極33Aは、第1のバスバー35A、第2のバスバー36A、複数の第1の電極指37A及び複数の第2の電極指38Aを有する。複数の第1の電極指37Aの一端は、それぞれ第1のバスバー35Aに接続されている。複数の第2の電極指38Aの一端は、それぞれ第2のバスバー36Aに接続されている。複数の第1の電極指37A及び複数の第2の電極指38Aは、互いに間挿し合っている。同様に、第2のIDT電極33Bも、第1のバスバー35B、第2のバスバー36B、複数の第1の電極指37B及び複数の第2の電極指38Bを有する。
第1の実施形態と同様に、圧電体層2の第2の主面2bに、第1の音響反射膜5A、第2の音響反射膜5B及び中間層15が設けられている。第1の弾性波共振子31Aは、第1のIDT電極33A、反射器34A、反射器34B及び第1の音響反射膜5Aを含む共振子である。第2の弾性波共振子31Bは、第2のIDT電極33B、反射器34C、反射器34D及び第2の音響反射膜5Bを含む共振子である。
第1のIDT電極33Aにおいて、弾性波伝搬方向から見たときに隣り合う第1の電極指37A及び第2の電極指38Aが重なり合っている領域が第1の交叉領域である。本実施形態においては、第1の交叉領域は第1の共振子部Aである。一方で、第2のIDT電極33Bにおいて、弾性波伝搬方向から見たときに隣り合う第1の電極指37B及び第2の電極指38Bが重なり合っている領域が第2の交叉領域である。第2の交叉領域は第2の共振子部Bである。第1の共振子部Aを平面視した場合の面積は第2の共振子部Bを平面視した場合の面積よりも小さい。
平面視において、第1の音響反射膜5Aは第1の共振子部Aと重なっている。平面視において、第2の音響反射膜5Bは第2の共振子部Bと重なっている。
図8及び図9に示すように、圧電体層2の第1の主面2aには、第1の配線電極43A及び第1の配線電極44A並びに第2の配線電極43B及び第2の配線電極44Bが設けられている。第1の配線電極43A及び第1の配線電極44Aは、第1のIDT電極33Aに接続されている。より具体的には、第1の配線電極43Aは、第1のIDT電極33Aの第1のバスバー35Aに接続されている。第1の配線電極44Aは、第1のIDT電極33Aの第2のバスバー36Aに接続されている。他方、第2の配線電極43B及び第2の配線電極44Bは、第2のIDT電極33Bに接続されている。より具体的には、第2の配線電極43Bは、第2のIDT電極33Bの第1のバスバー35Bに接続されている。第2の配線電極44Bは、第2のIDT電極33Bの第2のバスバー36Bに接続されている。
さらに、第1の主面2aには、接続電極13が設けられている。接続電極13は、第1の配線電極44A及び第2の配線電極43Bを電気的に接続している。これにより、第1の弾性波共振子31A及び第2の弾性波共振子31Bは電気的に接続されている。なお、接続電極13は、平面視において、第1の音響反射膜5A及び第2の音響反射膜5Bに重なっていない電極である。図9中の一点鎖線は、接続電極13と、第1の配線電極44A及び第2の配線電極43Bとの境界を示す線である。
本実施形態においては、平面視において、第1の配線電極43A及び第1の配線電極44Aと、第1の音響反射膜5Aにおける第1の金属層とが重なっている領域が、第1の重なり部Cである。より具体的には、平面視において、第1の配線電極43A及び第1の配線電極44Aと、第1の高音響インピーダンス層とが重なっている領域が、第1の重なり部Cである。他方、平面視において、第2の配線電極43B及び第2の配線電極44Bと、第2の音響反射膜5Bにおける第2の金属層とが重なっている領域が、第2の重なり部Dである。より具体的には、平面視において、第2の配線電極43B及び第2の配線電極44Bと、第2の高音響インピーダンス層とが重なっている領域が、第2の重なり部Dである。
弾性波装置30においては、第1の共振子部Aを平面視した場合の面積は第2の共振子部Bを平面視した場合の面積よりも小さく、かつ第1の重なり部Cの面積を平面視した場合は第2の重なり部Dを平面視した場合の面積よりも大きい。それによって、第1の実施形態と同様に、IMDを抑制することができる。
1A,1B…第1,第2の弾性波共振子
2…圧電体層
2a,2b…第1,第2の主面
3A,3B…第1,第2の上部電極
4A,4B…第1,第2の下部電極
5A,5B…第1,第2の音響反射膜
6a,6b,6c…第1の低音響インピーダンス層
7a,7b…第1の高音響インピーダンス層
8a,8b,8c…第2の低音響インピーダンス層
9a,9b…第2の高音響インピーダンス層
10…弾性波装置
12…アンテナ端子
13…接続電極
14…端子
15…中間層
23A,23B…第1,第2の上部電極
30…弾性波装置
31A,31B…第1,第2の弾性波共振子
33A,33B…第1,第2のIDT電極
34A~34D…反射器
35A,35B…第1のバスバー
36A,36B…第2のバスバー
37A,37B…第1の電極指
38A,38B…第2の電極指
43A,44A…第1の配線電極
43B,44B…第2の配線電極
A,B…第1,第2の共振子部
C,D…第1,第2の重なり部
P1~P6…並列腕共振子
S3~S5…直列腕共振子
2…圧電体層
2a,2b…第1,第2の主面
3A,3B…第1,第2の上部電極
4A,4B…第1,第2の下部電極
5A,5B…第1,第2の音響反射膜
6a,6b,6c…第1の低音響インピーダンス層
7a,7b…第1の高音響インピーダンス層
8a,8b,8c…第2の低音響インピーダンス層
9a,9b…第2の高音響インピーダンス層
10…弾性波装置
12…アンテナ端子
13…接続電極
14…端子
15…中間層
23A,23B…第1,第2の上部電極
30…弾性波装置
31A,31B…第1,第2の弾性波共振子
33A,33B…第1,第2のIDT電極
34A~34D…反射器
35A,35B…第1のバスバー
36A,36B…第2のバスバー
37A,37B…第1の電極指
38A,38B…第2の電極指
43A,44A…第1の配線電極
43B,44B…第2の配線電極
A,B…第1,第2の共振子部
C,D…第1,第2の重なり部
P1~P6…並列腕共振子
S3~S5…直列腕共振子
Claims (6)
- 互いに電気的に接続されている、第1の弾性波共振子及び第2の弾性波共振子を有する弾性波装置であって、
対向し合う第1の主面及び第2の主面を有する圧電体層と、
前記第1の主面に設けられている第1の上部電極と、
前記第1の主面に設けられている第2の上部電極と、
平面視において、前記第1の上部電極と重なるように、前記圧電体層の前記第2の主面に設けられている第1の下部電極と、
平面視において、前記第2の上部電極と重なるように、前記圧電体層の前記第2の主面に設けられている第2の下部電極と、
を備え、
平面視において、前記第1の上部電極及び前記第1の下部電極が重なっている部分が第1の共振子部であり、平面視において、前記第2の上部電極及び前記第2の下部電極が重なっている部分が第2の共振子部であり、
平面視において、前記第1の共振子部と重なるように、かつ前記第1の下部電極の少なくとも一部を覆うように、前記圧電体層の前記第2の主面に設けられている第1の音響反射膜と、
平面視において、前記第2の共振子部と重なるように、かつ前記第2の下部電極の少なくとも一部を覆うように、前記圧電体層の前記第2の主面に設けられている第2の音響反射膜と、
をさらに備え、
前記第1の音響反射膜が少なくとも一層の第1の金属層を含み、前記第2の音響反射膜が少なくとも一層の第2の金属層を含み、
前記第1の弾性波共振子及び前記第2の弾性波共振子が、前記圧電体層を共有しており、前記第1の弾性波共振子が、前記第1の上部電極、前記第1の下部電極及び前記第1の音響反射膜を含み、前記第2の弾性波共振子が、前記第2の上部電極、前記第2の下部電極及び前記第2の音響反射膜を含み、
前記第1の上部電極及び前記第1の下部電極のうちの前記第1の上部電極のみが、平面視において前記第1の金属層と重なっている部分が第1の重なり部であり、前記第2の上部電極及び前記第2の下部電極のうちの前記第2の上部電極のみが、平面視において前記第2の金属層と重なっている部分が第2の重なり部であり、
前記第1の共振子部を平面視した場合の面積が前記第2の共振子部を平面視した場合の面積よりも小さく、前記第1の重なり部を平面視した場合の面積が前記第2の重なり部を平面視した場合の面積よりも大きい、弾性波装置。 - 他の素子を介さずに互いに電気的に接続されている第1の弾性波共振子及び第2の弾性波共振子を有する弾性波装置であって、
対向し合う第1の主面及び第2の主面を有する圧電体層と、
前記第1の主面に設けられており、複数の電極指を有する第1のIDT電極と、
前記第1の主面に設けられており、複数の電極指を有する第2のIDT電極と、
前記第1の主面に設けられており、前記第1のIDT電極に接続されている第1の配線電極と、
前記第1の主面に設けられており、前記第2のIDT電極に接続されている第2の配線電極と、
を備え、
弾性波伝搬方向から見て、前記第1のIDT電極の隣り合う前記電極指同士が重なり合っている部分が第1の共振子部であり、弾性波伝搬方向から見て、前記第2のIDT電極の隣り合う前記電極指同士が重なり合っている部分が第2の共振子部であり、
平面視において、前記第1の共振子部と重なるように、前記圧電体層の前記第2の主面に設けられている第1の音響反射膜と、
平面視において、前記第2の共振子部と重なるように、前記圧電体層の前記第2の主面に設けられている第2の音響反射膜と、
をさらに備え、
前記第1の音響反射膜が少なくとも一層の第1の金属層を含み、前記第2の音響反射膜が少なくとも一層の第2の金属層を含み、
前記第1の弾性波共振子及び前記第2の弾性波共振子が、前記圧電体層を共有しており、前記第1の弾性波共振子が、前記第1のIDT電極及び前記第1の音響反射膜を含み、前記第2の弾性波共振子が、前記第2のIDT電極及び前記第2の音響反射膜を含み、
平面視において、前記第1の配線電極及び前記第1の金属層が重なっている部分が第1の重なり部であり、前記第2の配線電極及び前記第2の金属層が重なっている部分が第2の重なり部であり、
前記第1の共振子部を平面視した場合の面積が前記第2の共振子部を平面視した場合の面積よりも小さく、前記第1の重なり部を平面視した場合の面積が前記第2の重なり部を平面視した場合の面積よりも大きい、弾性波装置。 - 前記第1の音響反射膜が、相対的に音響インピーダンスが低い、少なくとも1層の第1の低音響インピーダンス層と、相対的に音響インピーダンスが高い、少なくとも1層の第1の高音響インピーダンス層と、を有し、前記第1の低音響インピーダンス層及び前記第1の高音響インピーダンス層が交互に積層されており、
少なくとも1層の前記第1の高音響インピーダンス層が前記第1の金属層であり、
前記第2の音響反射膜が、相対的に音響インピーダンスが低い、少なくとも1層の第2の低音響インピーダンス層と、相対的に音響インピーダンスが高い、少なくとも1層の第2の高音響インピーダンス層と、を有し、前記第2の低音響インピーダンス層及び前記第2の高音響インピーダンス層が交互に積層されており、
少なくとも1層の前記第2の高音響インピーダンス層が前記第2の金属層である、請求項1または2に記載の弾性波装置。 - 前記第1の弾性波共振子及び前記第2の弾性波共振子が、互いに直列に接続されている、請求項1~3のいずれか1項に記載の弾性波装置。
- 前記第1の弾性波共振子及び前記第2の弾性波共振子が、互いに並列に接続されている、請求項1~3のいずれか1項に記載の弾性波装置。
- 前記第1の弾性波共振子及び前記第2の弾性波共振子に電気的に接続されており、かつアンテナに電気的に接続されるアンテナ端子と、
前記第1の弾性波共振子及び前記第2の弾性波共振子と電気的に接続されている、少なくとも1個の共振子と、
をさらに備え、
前記第1の弾性波共振子、前記第2の弾性波共振子及び前記少なくとも1個の共振子のうち、前記第1の弾性波共振子または前記第2の弾性波共振子が、最も前記アンテナ端子側に配置されている、請求項1~5のいずれか1項に記載の弾性波装置。
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