WO2024143006A1 - 弾性波装置 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to an elastic wave device having multiple elastic wave resonators.
- Patent Document 1 discloses an example of an acoustic wave device as an acoustic wave resonator.
- a dielectric is provided on a piezoelectric substrate.
- a comb-shaped electrode is provided on the dielectric.
- Patent Document 1 also shows an example of a filter having the above-mentioned acoustic wave device.
- the object of the present invention is to provide an elastic wave device that can easily adjust the bandwidth ratio of each elastic wave resonator without increasing the size.
- the elastic wave device comprises a piezoelectric substrate including a piezoelectric layer having a first main surface and a second main surface facing each other, a first IDT electrode and a second IDT electrode provided directly or indirectly on the first main surface of the piezoelectric layer, and a first dielectric film and a second dielectric film provided on at least one of the first main surface and the second main surface of the piezoelectric layer, a first elastic wave resonator is formed by the portion of the piezoelectric substrate where the first IDT electrode is provided, the first IDT electrode, and the first dielectric film, a second elastic wave resonator is formed by the portion of the piezoelectric substrate where the second IDT electrode is provided, the second IDT electrode, and the second dielectric film, the first dielectric film and the second dielectric film each having one of a configuration containing Li and Ta and a configuration containing Li and Nb, and at least one of the piezoelectricity, polarization direction, and crystal structure is different from each other in the
- the elastic wave device makes it easy to adjust the bandwidth ratio of each elastic wave resonator without increasing the size.
- FIG. 2 is a schematic front cross-sectional view showing a portion of each of the first elastic wave resonator and the second elastic wave resonator in the first embodiment. Note that in FIG. 2, the first elastic wave resonator 1A and the second elastic wave resonator 1B are shown arranged side by side, but the arrangement of the first elastic wave resonator 1A and the second elastic wave resonator 1B is not particularly limited.
- the first IDT electrode 8A is made of a laminated metal film.
- the layer structure of the first IDT electrode 8A is a structure in which a Ti layer, an Al layer, and a Ti layer are laminated in this order from the piezoelectric substrate 2 side.
- the second IDT electrode 8B is also made of a laminated metal film similar to the first IDT electrode 8A.
- the materials of the first IDT electrode 8A and the second IDT electrode 8B are not limited to the above.
- the first IDT electrode 8A and the second IDT electrode 8B may be made of a single layer metal film.
- the piezoelectric substrate 2 is a laminated substrate including a piezoelectric layer 6. That is, the piezoelectric substrate 2 is a substrate having piezoelectricity.
- the piezoelectric layer 6 is a piezoelectric single crystal layer made of LiNbO3 .
- the crystal structure of the piezoelectric layer 6 is of LiNbO3 type.
- the piezoelectric layer 6 may be a piezoelectric single crystal layer made of LiTaO3 , for example.
- the piezoelectric layer 6 is preferably a structure containing Li and Nb, or a structure containing Li and Ta.
- the piezoelectric substrate 2 has a support substrate 3, a high acoustic velocity film 4 as a high acoustic velocity material layer, and a low acoustic velocity film 5.
- the support substrate 3, the high acoustic velocity film 4, the low acoustic velocity film 5, and the piezoelectric layer 6 are laminated in this order.
- the high acoustic velocity material layer is a layer with a relatively high acoustic velocity. Specifically, the acoustic velocity of the bulk wave propagating through the high acoustic velocity material layer is higher than the acoustic velocity of the elastic wave propagating through the piezoelectric layer 6.
- Second dielectric film 7B Material: LiNbO y , thickness: 100 nm, 160 nm or 290 nm
- the multiple inductors of the elastic wave device 10 are inductor L1, inductor L2, inductor L3, and inductor L4.
- Inductor L1 is connected between the first signal terminal 13A and the series arm resonator S1.
- Inductor L2 is connected between the series arm resonator S5 and the second signal terminal 13B.
- Inductor L3 is connected between the parallel arm resonator P2 and ground potential.
- Inductor L4 is connected between the parallel arm resonator P4 and ground potential.
- the circuit configuration of elastic wave device 10 is not limited to the above.
- Elastic wave device 10 does not necessarily have to have multiple inductors.
- the elastic wave device according to the present invention is a ladder filter, it is sufficient for the elastic wave device to have at least one series arm resonator and at least one parallel arm resonator.
- the first dielectric film 7A and the second dielectric film 7B contains Li and Ta
- the piezoelectric layer 6 contains Li and Ta. Even in this case, the crystallinity of the dielectric film containing Li and Ta, out of the first dielectric film 7A and the second dielectric film 7B, can be easily improved.
- the above spinel includes an aluminum compound containing one or more elements selected from Mg, Fe, Zn, Mn, etc., and oxygen.
- Examples of the above spinel include MgAl 2 O 4 , FeAl 2 O 4 , ZnAl 2 O 4 , and MnAl 2 O 4 .
- both the first dielectric film 7A and the second dielectric film 7B are provided on the second main surface 6b of the piezoelectric layer 6, and both the first IDT electrode 8A and the second IDT electrode 8B are provided directly on the first main surface 6a of the piezoelectric layer 6.
- the crystallinity of the first IDT electrode 8A and the second IDT electrode 8B can be made uniform. Therefore, the difference in power resistance between the first elastic wave resonator 21A and the second elastic wave resonator 21B can be reduced.
- a planar view refers to viewing the elastic wave device from a direction corresponding to the top in a schematic cross-sectional view such as FIG. 9(a).
- the first IDT electrode 38A side is the top.
- the edge portion in the elastic wave propagation direction of the second dielectric film 7B, the edge portion in the elastic wave propagation direction of the second IDT electrode 38B, and the edge portion in the elastic wave propagation direction of the piezoelectric layer 6 overlap in a planar view. More specifically, the edge portion in the elastic wave propagation direction of the second dielectric film 7B, the edge portion of the electrode finger located on the outermost side in the elastic wave propagation direction of the second IDT electrode 38B, and the side surface 6c of the piezoelectric layer 6 overlap in a planar view.
- the elastic wave device is a single filter.
- the elastic wave device according to the present invention may also be a multiplexer including multiple filters.
- the first elastic wave resonator and the second elastic wave resonator may be included in different filters. This example is shown in the sixth embodiment.
- the elastic wave device 50 is a multiplexer.
- the elastic wave device 50 has a common connection terminal 52, a first filter 50A, a second filter 50B, a third filter 50C, and a plurality of other filters.
- the first filter 50A, the second filter 50B, the third filter 50C, and the plurality of other filters are commonly connected to the common connection terminal 52.
- the common connection terminal 52 is an antenna terminal.
- the common connection terminal 52 does not have to be an antenna terminal.
- the first filter 50A, the second filter 50B, and the third filter 50C each have a plurality of elastic wave resonators.
- the first filter 50A, the second filter 50B, and the third filter 50C each have a different passband.
- the elastic wave device 50 which is a multiplexer, only needs to have two or more filters. There are no particular limitations on the circuit configuration of each filter of the elastic wave device 50.
- the first filter 50A includes a plurality of first acoustic wave resonators according to the present invention. It is sufficient that the first filter 50A has at least one first acoustic wave resonator.
- the second filter 50B includes a plurality of second acoustic wave resonators according to the present invention. It is sufficient that the second filter 50B has at least one second acoustic wave resonator.
- the first dielectric film and the second dielectric film each have one of a configuration containing Li and Ta and a configuration containing Li and Nb.
- the first dielectric film and the second dielectric film differ from each other in at least one of the piezoelectricity, polarization direction, and crystal structure. This makes it possible to easily adjust the relative bandwidth of each elastic wave resonator of the elastic wave device 50 without increasing the size of the elastic wave device 50.
- the width of the pass band of the first filter 50A and the width of the pass band of the second filter 50B are different from each other.
- the first dielectric film used for the first elastic wave resonator in the first filter 50A and the second dielectric film used for the second elastic wave resonator in the second filter 50B can be appropriately selected. Therefore, the width of the pass band can be easily adjusted to the desired width in the first filter 50A and the second filter 50B.
- the thickness of the first dielectric film in the first acoustic wave resonator included in the first filter 50A and the thickness of the second dielectric film in the second acoustic wave resonator included in the second filter 50B are different from each other.
- the band ratio can be more reliably adjusted to a desired value in each of the first acoustic wave resonator and the second acoustic wave resonator. Therefore, the passband width can be more reliably and easily adjusted to a desired value in the first filter 50A and the second filter 50B.
- ⁇ 3> The acoustic wave device according to ⁇ 1> or ⁇ 2>, wherein the second dielectric film is a LiTaO y film or a LiNbO y film, where y is an arbitrary positive number.
- ⁇ 4> The elastic wave device described in ⁇ 1>, in which at least one of the first dielectric film and the second dielectric film contains Li and Nb, and the piezoelectric layer contains Li and Nb.
- ⁇ 6> An elastic wave device according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 5>, in which the first dielectric film is provided on the first main surface of the piezoelectric layer, and the first IDT electrode is indirectly provided on the first main surface via the first dielectric film.
- ⁇ 8> An elastic wave device according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 5>, in which the first dielectric film is provided on the second main surface of the piezoelectric layer, and the first IDT electrode and the first dielectric film face each other with the piezoelectric layer in between.
- An elastic wave device according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 11>, comprising a filter having a plurality of elastic wave resonators, the plurality of elastic wave resonators including the first elastic wave resonator and the second elastic wave resonator.
- An elastic wave device according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 11>, which is a multiplexer including a plurality of filters, and in which the first elastic wave resonator and the second elastic wave resonator are included in different filters.
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Abstract
大型化を招かずして、各弾性波共振子における比帯域を容易に調整することができる、フィルタ装置を提供する。 本発明の弾性波装置は、互いに対向している第1の主面6a及び第2の主面6bを有する圧電体層6を含む、圧電性基板2と、圧電体層6の第1の主面6aに直接的または間接的に設けられている第1のIDT電極8A及び第2のIDT電極8Bと、圧電体層6の第1の主面6a及び第2の主面6bのうち少なくとも一方に設けられている第1の誘電体膜7A及び第2の誘電体膜7Bとを備える。圧電性基板2における第1のIDT電極8Aが設けられている部分と、第1のIDT電極8Aと、第1の誘電体膜7Aとにより、第1の弾性波共振子1Aが構成されている。圧電性基板2における第2のIDT電極8Bが設けられている部分と、第2のIDT電極8Bと、第2の誘電体膜7Bとにより、第2の弾性波共振子1Bが構成されている。第1の誘電体膜7A及び第2の誘電体膜7Bがそれぞれ、Li及びTaを含む構成、及びLi及びNbを含む構成のうち一方の構成を有し、第1の誘電体膜7A及び第2の誘電体膜7Bにおいて、圧電性、分極方向及び結晶構造のうち少なくともいずれかが互いに異なる。
Description
本発明は、複数の弾性波共振子を有する弾性波装置に関する。
従来、複数の弾性波共振子を有する弾性波装置が携帯電話機のフィルタなどとして広く用いられている。下記の特許文献1には、弾性波共振子としての弾性波デバイスの一例が開示されている。この弾性波デバイスにおいては、圧電基板上に誘電体が設けられている。誘電体上に櫛形電極が設けられている。該誘電体の膜厚を変化させることにより、弾性波デバイスにおける電気機械結合係数が変化する。さらに、特許文献1においては、上記弾性波デバイスを有するフィルタの例が示されている。
弾性波共振子における電気機械結合係数を調整することによって、該弾性波共振子の比帯域を調整し得る。なお、特許文献1においては、圧電基板及び櫛形電極の間に設けられた上記誘電体の例として、酸化シリコン膜や酸化アルミニウム膜が挙げられている。しかしながら、酸化シリコン膜や酸化アルミニウム膜の誘電率は比較的小さい。そのため、特許文献1の弾性波デバイスにおいては、所望の容量を得ようとした場合には、弾性波デバイスを大型にする必要がある。よって、フィルタ全体としても大型化しがちである。
本発明の目的は、大型化を招かずして、各弾性波共振子における比帯域を容易に調整することができる、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は、互いに対向している第1の主面及び第2の主面を有する圧電体層を含む、圧電性基板と、前記圧電体層の前記第1の主面に直接的または間接的に設けられている第1のIDT電極及び第2のIDT電極と、前記圧電体層の前記第1の主面及び前記第2の主面のうち少なくとも一方に設けられている第1の誘電体膜及び第2の誘電体膜とを備え、前記圧電性基板における前記第1のIDT電極が設けられている部分と、前記第1のIDT電極と、前記第1の誘電体膜とにより、第1の弾性波共振子が構成されており、前記圧電性基板における前記第2のIDT電極が設けられている部分と、前記第2のIDT電極と、前記第2の誘電体膜とにより、第2の弾性波共振子が構成されており、前記第1の誘電体膜及び前記第2の誘電体膜がそれぞれ、Li及びTaを含む構成、及びLi及びNbを含む構成のうち一方の構成を有し、前記第1の誘電体膜及び前記第2の誘電体膜において、圧電性、分極方向及び結晶構造のうち少なくともいずれかが互いに異なる。
本発明に係る弾性波装置によれば、大型化を招かずして、各弾性波共振子における比帯域を容易に調整することができる。
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。
本実施形態の弾性波装置10はラダー型フィルタである。弾性波装置10は、第1の信号端子13A及び第2の信号端子13Bと、複数のインダクタと、複数の直列腕共振子及び複数の並列腕共振子とを有する。本実施形態では、複数の直列腕共振子及び複数の並列腕共振子は、いずれも弾性波共振子である。弾性波装置10は、具体的には、Band41の帯域通過型フィルタである。より具体的には、弾性波装置10は送信フィルタであり、弾性波装置10の通過帯域は2496MHz~2690MHzである。
もっとも、弾性波装置10の通過帯域は上記に限定されない。さらに、本発明に係る弾性波装置は送信フィルタに限定されず、受信フィルタであってもよい。本発明に係る弾性波装置は、1つのフィルタであることに限定されず、複数のフィルタを備えるマルチプレクサであってもよい。本発明に係る弾性波装置は、複数の弾性波共振子を有していればよい。本実施形態の弾性波装置10は、第1の弾性波共振子及び第2の弾性波共振子を有する。以下において、第1の弾性波共振子及び第2の弾性波共振子の具体的な構成を示す。
図2は、第1の実施形態における、第1の弾性波共振子及び第2の弾性波共振子のそれぞれの一部を示す、模式的正面断面図である。なお、図2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を模式的に並べて示しているが、第1の弾性波共振子1A及び第2の弾性波共振子1Bの配置は特に限定されるものではない。
第1の弾性波共振子1A及び第2の弾性波共振子1Bは、圧電性基板2を共有している。そして、第1の弾性波共振子1Aは第1のIDT電極8Aを有する。第2の弾性波共振子1Bは第2のIDT電極8Bを有する。第1のIDT電極8A及び第2のIDT電極8Bは、圧電性基板2上に設けられている。第1のIDT電極8A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8Bにおいても同様である。
なお、第1のIDT電極8A及び第2のIDT電極8Bはそれぞれ、複数の電極指を有する。図2においては、第1のIDT電極8Aにおける1対の電極指付近、及び第2のIDT電極8Bにおける1対の電極指付近が示されている。
第1のIDT電極8Aは積層金属膜からなる。具体的には、第1のIDT電極8Aの層構成は、圧電性基板2側から、Ti層、Al層及びTi層がこの順序において積層された構成である。第2のIDT電極8Bも、第1のIDT電極8Aと同様の積層金属膜からなる。もっとも、第1のIDT電極8A及び第2のIDT電極8Bの材料は上記に限定されない。あるいは、第1のIDT電極8A及び第2のIDT電極8Bは、単層の金属膜からなっていてもよい。
圧電性基板2は、圧電体層6を含む積層基板である。すなわち、圧電性基板2は、圧電性を有する基板である。本実施形態においては、圧電体層6は、LiNbO3からなる圧電単結晶層である。圧電体層6の結晶構造はLiNbO3型である。もっとも、圧電体層6は、例えば、LiTaO3からなる圧電単結晶層であってもよい。圧電体層6は、Li及びNbを含む構成、またはLi及びTaを含む構成であることが好ましい。
さらに、圧電性基板2は、支持基板3と、高音速材料層としての高音速膜4と、低音速膜5とを有する。支持基板3、高音速膜4、低音速膜5及び圧電体層6がこの順序において積層されている。高音速材料層は相対的に高音速な層である。具体的には、高音速材料層を伝搬するバルク波の音速は、圧電体層6を伝搬する弾性波の音速よりも高い。他方、低音速膜5は相対的に低音速な膜である。具体的には、低音速膜5を伝搬するバルク波の音速は、圧電体層6を伝搬するバルク波の音速よりも低い。
本実施形態においては、支持基板3の材料としてシリコンが用いられている。高音速膜4の材料として窒化ケイ素が用いられている。低音速膜5の材料として酸化シリコンが用いられている。なお、支持基板3、高音速膜4及び低音速膜5の材料は上記に限定されない。あるいは、圧電性基板2は、圧電体層6のみからなる基板であってもよい。
圧電体層6は、第1の主面6a及び第2の主面6bを有する。第1の主面6a及び第2の主面6bは互いに対向している。第1の主面6a及び第2の主面6bのうち、第2の主面6bが、支持基板3側に位置している。第1の主面6aには、第1の誘電体膜7Aが設けられている。第1の誘電体膜7A上に上記第1のIDT電極8Aが設けられている。よって、第1のIDT電極8Aは、第1の主面6aに、第1の誘電体膜7Aを介して間接的に設けられている。圧電性基板2における第1のIDT電極8Aが設けられている部分と、第1のIDT電極8Aと、第1の誘電体膜7Aとにより、第1の弾性波共振子1Aが構成されている。
また、圧電体層6の第1の主面6aには、第2の誘電体膜7Bが設けられている。なお、第1の主面6aにおいて、第2の誘電体膜7Bが設けられている部分の位置と、第1の誘電体膜7Aが設けられている部分の位置とは互いに異なる。第2の誘電体膜7B上に上記第2のIDT電極8Bが設けられている。よって、第2のIDT電極8Bは、第1の主面6aに、第2の誘電体膜7Bを介して間接的に設けられている。圧電性基板2における第2のIDT電極8Bが設けられている部分と、第2のIDT電極8Bと、第2の誘電体膜7Bとにより、第2の弾性波共振子1Bが構成されている。
本実施形態においては、第1の誘電体膜7Aは、xを任意の正の数としたときに、LiNbOx膜である。第2の誘電体膜7Bは、yを任意の正の数としたときに、LiNbOy膜である。すなわち、第1の誘電体膜7A及び第2の誘電体膜7Bは、Li及びNbを含む酸化物膜である。
第1の誘電体膜7A及び第2の誘電体膜7Bの物性は表1に示す通りである。なお、第2の誘電体膜7Bは、単結晶膜ではないが、表1においては、ヤング率、ポアソン比、密度として、単結晶に相当する値を示している。
表1に示すように、第1の誘電体膜7A及び第2の誘電体膜7Bにおいては、圧電性が互いに異なる。具体的には、本実施形態では、第1の誘電体膜7Aが圧電性を有さず、第2の誘電体膜7Bが圧電性を有する。もっとも、第1の誘電体膜7Aが圧電性を有する場合においても、第1の誘電体膜7A及び第2の誘電体膜7Bにおいて、圧電性が互いに異なっていてもよい。あるいは、第1の誘電体膜7A及び第2の誘電体膜7Bにおいて、分極方向が互いに異なっていてもよい。なお、第1の誘電体膜7A及び第2の誘電体膜7Bの全体同士において、分極方向が互いに異なる構成には限られない。具体的には、第1の誘電体膜7A及び第2の誘電体膜7Bが、分極方向が互いに異なる部分を含んでいてもよい。本実施形態においては、第1の誘電体膜7A及び第2の誘電体膜7Bにおいては、結晶構造も互いに異なる。結晶構造が互いに異なるとは、より具体的には、例えば、一方が単結晶であり、他方が多結晶である場合や、含まれる原子が互いに異なっていることなどをいう。
なお、第1の誘電体膜7A及び第2の誘電体膜7Bの材料は上記に限定されない。例えば、第1の誘電体膜7AはLiTaOx膜であってもよい。第2の誘電体膜7BはLiTaOy膜であってもよい。なお、x及びyは任意の正の数である。さらに、第1の誘電体膜7A及び第2の誘電体膜7Bは酸化物に限定されない。あるいは、例えば、第1の誘電体膜7AがLi及びTaを含む構成であり、第2の誘電体膜7BがLi及びNbを含む構成であってもよい。第1の誘電体膜7AがLi及びNbを含む構成であり、第2の誘電体膜7BがLi及びTaを含む構成であってもよい。
第1の誘電体膜7Aの厚みを調整することにより、第1の弾性波共振子1Aの比帯域を調整することができる。同様に、第2の誘電体膜7Bの厚みを調整することにより、第2の弾性波共振子1Bの比帯域を調整することができる。なお、比帯域は、共振周波数をfr、***振周波数をfaとしたときに、(|fr-fa|/fr)×100[%]により表わされる。弾性波装置10においては、第1の誘電体膜7A及び第2の誘電体膜7Bの厚みは互いに異なる。もっとも、第1の誘電体膜7Aの厚み及び第2の誘電体膜7Bの厚みは同じであってもよい。
本実施形態の特徴は、以下の1)及び2)の構成を有することにある。1)第1の誘電体膜7A及び第2の誘電体膜7Bがそれぞれ、Li及びTaを含む構成、及びLi及びNbを含む構成のうち一方の構成を有すること。2)第1の誘電体膜7A及び第2の誘電体膜7Bにおいて、圧電性、分極方向及び結晶構造のうち少なくともいずれかが互いに異なること。それによって、弾性波装置10の大型化を招かずして、弾性波装置10の各弾性波共振子における比帯域を容易に調整することができる。この効果の詳細を、以下において説明する。
第1の誘電体膜7Aの厚みが互いに異なる、複数の第1の弾性波共振子1Aを用意した。同様に、第2の誘電体膜7Bの厚みが互いに異なる、複数の第2の弾性波共振子1Bを用意した。さらに、図3に示す、参考例の弾性波共振子101を用意した。参考例の弾性波共振子101は、第1の誘電体膜7A及び第2の誘電体膜7Bを有しない点において、第1の弾性波共振子1A及び第2の弾性波共振子1Bと異なる。なお、設計パラメータが同じである、複数の参考例の弾性波共振子を用意した。用意した第1の弾性波共振子1Aの設計パラメータは以下の通りである。ここで、IDT電極の電極指ピッチにより規定される波長をλとする。電極指ピッチとは、互いに異なる電位に接続され、かつ隣り合う電極指同士の中心間距離である。具体的には、電極指ピッチをpとしたときに、波長λは、λ=2pである。
支持基板3;材料…Si
高音速膜4;材料…SiN、厚み…0.9μm
低音速膜5;材料…SiO2、厚み…1μm
圧電体層6;材料…LiNbO3、厚み…1μm
第1の誘電体膜7A;材料…LiNbOx、厚み…90nm、130nmまたは240nm
第1のIDT電極8A;層構成…圧電体層6側からTi層/Al層/Ti層、厚み…圧電体層6側から4nm/400nm/30nm、デューティ比…0.5
波長λ;4μm
高音速膜4;材料…SiN、厚み…0.9μm
低音速膜5;材料…SiO2、厚み…1μm
圧電体層6;材料…LiNbO3、厚み…1μm
第1の誘電体膜7A;材料…LiNbOx、厚み…90nm、130nmまたは240nm
第1のIDT電極8A;層構成…圧電体層6側からTi層/Al層/Ti層、厚み…圧電体層6側から4nm/400nm/30nm、デューティ比…0.5
波長λ;4μm
用意した第2の弾性波共振子1Bの設計パラメータは、以下の点以外においては、第1の弾性波共振子1Aの設計パラメータと同様である。なお、第2のIDT電極8Bの設計パラメータは、第1のIDT電極8Aの設計パラメータと同様である。
第2の誘電体膜7B;材料…LiNbOy、厚み…100nm、160nmまたは290nm
用意した参考例の弾性波共振子101の設計パラメータは、第1の誘電体膜7Aを有しない点以外においては、第1の弾性波共振子1Aの設計パラメータと同様である。なお、弾性波共振子101のIDT電極の設計パラメータは、第1のIDT電極8Aの設計パラメータと同様である。
用意した各弾性波共振子の、比帯域及び静電容量を図4及び図5により示す。なお、図5においては、静電容量を、IDT電極における1対の電極指が位置する部分当たりの静電容量として示す。
図4は、第1の実施形態における第1の弾性波共振子の第1の誘電体膜の厚み、及び第2の弾性波共振子の第2の誘電体膜の厚みと、比帯域との関係、並びに参考例の弾性波共振子の比帯域を示す図である。図5は、第1の実施形態における第1の弾性波共振子の第1の誘電体膜の厚み、及び第2の弾性波共振子の第2の誘電体膜の厚みと、静電容量との関係、並びに参考例の弾性波共振子の静電容量を示す図である。図4及び図5における横軸は、第1の弾性波共振子1Aの場合には第1の誘電体膜7Aの厚みを指し、第2の弾性波共振子1Bの場合には第2の誘電体膜7Bの厚みを指す。
図4に示すように、第1の誘電体膜7Aの厚みが厚いほど、第1の弾性波共振子1Aにおける比帯域の値が小さくなっている。同様に、第2の誘電体膜7Bの厚みが厚いほど、第2の弾性波共振子1Bにおける比帯域の値が小さくなっている。なお、参考例の弾性波共振子101においては、誘電体膜の厚みは0に相当する。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における比帯域の値は、参考例の弾性波共振子101における比帯域の値よりも小さい。
なお、第1の誘電体膜7Aの厚みの変化に対する第1の弾性波共振子1Aにおける比帯域の変化の傾向と、第2の誘電体膜7Bの厚みの変化に対する第2の弾性波共振子1Bにおける比帯域の変化の傾向とは互いに異なる。これにより、弾性波装置10の各弾性波共振子においては、誘電体膜の厚みの調整だけではなく、各弾性波共振子において、第1の誘電体膜7Aを用いるか、第2の誘電体膜7Bを用いるかを選択することによっても、比帯域を調整することができる。よって、弾性波装置10においては、弾性波共振子毎に、比帯域を容易に調整することができる。
例えば、第1の弾性波共振子1Aにおける所望の比帯域付近において、第1の誘電体膜7Aの厚みに対する比帯域の変化の傾きが小さくなるように、第1の誘電体膜7Aを選択した場合、第1の弾性波共振子1Aの比帯域を高精度で調整することができる。そして、第2の弾性波共振子1Bにおける所望の比帯域付近において、第2の誘電体膜7Bの厚みに対する比帯域の変化の傾きが小さくなるように、第2の誘電体膜7Bを選択した場合、第2の弾性波共振子1Bの比帯域を高精度で調整することができる。このように、弾性波装置10の各弾性波共振子における比帯域を、容易に高精度で調整することができる。
一方、図5に示すように、第1の誘電体膜7Aの厚みを変化させても、第1の弾性波共振子1Aの静電容量にはほぼ変化がないことがわかる。同様に、第2の誘電体膜7Bの厚みを変化させても、第2の弾性波共振子1Bの静電容量にはほぼ変化がないことがわかる。さらに、第1の弾性波共振子1A及び第2の弾性波共振子1Bの静電容量は、参考例の弾性波共振子101における静電容量と同等である。すなわち、本実施形態においては、図2に示すように、第1の誘電体膜7A及び第2の誘電体膜7Bが圧電体層6上に設けられていても、静電容量がほとんど小さくならない。
例えば、誘電体膜が、従来のように、酸化シリコンや酸化アルミニウムなどからなる場合には、該誘電体膜の誘電率が小さい。そのため、圧電体層及び該誘電体膜の積層体の静電容量は小さくなる。よって、該誘電体膜を設ける構成においては、所望の静電容量を得るために、圧電体層及び該誘電体膜の積層体の面積を広くする必要が生じる。
これに対して、本実施形態においては、第1の誘電体膜7A及び第2の誘電体膜7Bが圧電体層6上に設けられていても、第1の弾性波共振子1A及び第2の弾性波共振子1Bの静電容量はほとんど小さくならない。第1の誘電体膜7A及び第2の誘電体膜7Bの厚みを調整する際においても同様である。従って、弾性波装置10の大型化を招かずして、弾性波装置10の第1の弾性波共振子1A及び第2の弾性波共振子1Bにおける比帯域を容易に調整することができる。
以下において、本実施形態の構成をより詳細に説明する。
図6は、第1の実施形態における第1の弾性波共振子の模式的平面図である。図6においては、第1の弾性波共振子1Aに接続されている配線は省略している。
第1のIDT電極8Aは、第1のバスバー16A及び第2のバスバー17Aと、上記複数の電極指とを有する。第1のバスバー16A及び第2のバスバー17Aは互いに対向している。複数の電極指は、具体的には、複数の第1の電極指18A及び複数の第2の電極指19Aである。第1のバスバー16Aに、複数の第1の電極指18Aの一端がそれぞれ接続されている。第2のバスバー17Aに、複数の第2の電極指19Aの一端がそれぞれ接続されている。複数の第1の電極指18A及び複数の第2の電極指19Aは互いに間挿し合っている。第1の電極指18A及び第2の電極指19Aは、互いに異なる電位に接続される。本実施形態においては、複数の第1の電極指18A及び複数の第2の電極指19Aが伸びる方向を電極指延伸方向としたときに、電極指延伸方向及び弾性波伝搬方向は直交する。
第1の弾性波共振子1Aは、1対の反射器9A及び反射器9Bを有する。反射器9A及び反射器9Bは、圧電体層6の第1の主面6aに設けられている。より具体的には、本実施形態では、各反射器は第1の主面6aに、第1の誘電体膜7Aを介して間接的に設けられている。反射器9A及び反射器9Bは、弾性波伝搬方向において、第1のIDT電極8Aを挟み互いに対向している。第1の弾性波共振子1Aは弾性表面波共振子である。
同様に、図2に示す第2の弾性波共振子1Bも弾性表面波共振子である。第2のIDT電極8Bは、1対のバスバーと、複数の第1の電極指18B及び複数の第2の電極指19Bとを有する。第2の弾性波共振子1Bは1対の反射器を有する。なお、弾性波装置10における、第1の弾性波共振子1A及び第2の弾性波共振子1B以外の弾性波共振子も同様に、IDT電極及び1対のバスバーを有する。
第1のIDT電極8A及び第2のIDT電極8Bの各電極指は、厚み方向において互いに対向している2つの面と、側面とを有する。側面は、上記2つの面に接続されている。本実施形態においては、各電極指の側面は、圧電体層6の第1の主面6aの法線方向に対して傾斜して延びている。もっとも、各電極指の側面は、第1の主面6aの法線方向と平行に延びていてもよい。
以下において、本実施形態における回路構成を説明する。図1に示すように、弾性波装置10の複数の直列腕共振子は、直列腕共振子S1、直列腕共振子S2、直列腕共振子S3、直列腕共振子S4及び直列腕共振子S5である。第1の信号端子13A及び第2の信号端子13Bの間において、直列腕共振子S1、直列腕共振子S2、直列腕共振子S3、直列腕共振子S4及び直列腕共振子S5がこの順序で、互いに直列に接続されている。
本実施形態では、第2の信号端子13Bはアンテナ端子である。アンテナ端子はアンテナに接続される。もっとも、第2の信号端子13Bはアンテナ端子ではなくともよい。
弾性波装置10の複数の並列腕共振子は、並列腕共振子P1、並列腕共振子P2、並列腕共振子P3及び並列腕共振子P4である。直列腕共振子S1及び直列腕共振子S2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が接続されている。直列腕共振子S2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P2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P3が接続されている。直列腕共振子S4及び直列腕共振子S5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。
弾性波装置10の複数のインダクタは、インダクタL1、インダクタL2、インダクタL3及びインダクタL4である。インダクタL1は、第1の信号端子13A及び直列腕共振子S1の間に接続されている。インダクタL2は、直列腕共振子S5及び第2の信号端子13Bの間に接続されている。インダクタL3は、並列腕共振子P2及びグラウンド電位の間に接続されている。インダクタL4は、並列腕共振子P4及びグラウンド電位の間に接続されている。
なお、弾性波装置10の回路構成は上記に限定されない。弾性波装置10は、複数のインダクタを必ずしも有していなくともよい。本発明に係る弾性波装置がラダー型フィルタである場合には、弾性波装置は、少なくとも1つの直列腕共振子及び少なくとも1つの並列腕共振子を有していればよい。
本実施形態においては、第1の弾性波共振子1Aは並列腕共振子P1である。第2の弾性波共振子1Bは並列腕共振子P2である。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の配置は上記に限定されない。第1の弾性波共振子1A及び第2の弾性波共振子1Bは、弾性波装置10におけるいずれかの弾性波共振子であればよい。
弾性波装置10は、1つの第1の弾性波共振子1A及び1つの第2の弾性波共振子1Bを有する。なお、弾性波装置10が複数の第1の弾性波共振子1Aを有していてもよい。同様に、弾性波装置10が複数の第2の弾性波共振子1Bを有していてもよい。
上述したように、弾性波装置10の通過帯域は2496MHz~2690MHzである。このように、弾性波装置10は広帯域のフィルタである。さらに、弾性波装置の通過帯域の低域側は、WiFi帯と近接している。このような場合には、通過帯域の低域側において、急峻性が高いことが好ましい。本明細書において急峻性が高いとは、通過帯域の端部の周波数付近において、ある一定の減衰量の変化量に対して、周波数の変化量が小さいことをいう。通過帯域の低域側の急峻性に対しては、並列腕共振子の比帯域の影響が大きい。具体的には、並列腕共振子の比帯域の値を小さくすることにより、通過帯域の低域側の急峻性を高くすることができる。
このような場合には、本実施形態のように、第1の弾性波共振子1A及び第2の弾性波共振子1Bが並列腕共振子であることが好ましい。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である並列腕共振子の比帯域の値を、容易に小さくすることができる。よって、通過帯域の低域側における急峻性を容易に高くすることができる。第1の弾性波共振子1A及び第2の弾性波共振子1Bのうち一方が弾性波装置10の複数の並列腕共振子のうち、最も共振周波数が高い並列腕共振子であることがより好ましい。これにより、通過帯域の低域側における急峻性を容易に、効果的に高くすることができる。それによって、弾性波装置10において、通過帯域外であるWiFi帯などの信号を、より確実に通過させ難くすることができる。
加えて、本実施形態においては、弾性波装置10の複数の弾性波共振子のうち、比帯域の値を小さくする弾性波共振子において、第1の誘電体膜7Aまたは第2の誘電体膜7Bを用いている。すなわち、弾性波装置10は、第1の弾性波共振子1Aと、第2の弾性波共振子1Bと、第1の弾性波共振子1A及び第2の弾性波共振子1B以外の弾性波共振子とを有する。例えば、弾性波装置10は、参考例の弾性波共振子101を含んでいてもよい。弾性波装置10は、比帯域の値が小さい第1の弾性波共振子1A及び第2の弾性波共振子1Bと、比帯域の値が大きい複数の弾性波共振子とを含む。それによって、通過帯域を広くすることと、急峻性を高くすることとを両立することができる。
ところで、例えば、第1の誘電体膜7A及び第2の誘電体膜7Bの双方がニオブ酸リチウム膜である場合において、双方の誘電体膜の結晶構造が互いに異なる場合、双方の誘電体膜は、以下の例のいずれかであってもよい。すなわち、双方の誘電体膜は、例えば、イルメナイト型のニオブ酸リチウム、LiNb3O8、Li3NbO4またはLiNbO2のうちいずれかであってもよい。
第1の誘電体膜7A及び第2の誘電体膜7Bがそれぞれ、オイラー角(φ,θ,ψ)を有する結晶構造である場合であり、双方の誘電体膜の分極方向が互いに異なる場合には、例えば、双方の誘電体膜のオイラー角におけるθが互いに異なっていればよい。
なお、第1の誘電体膜7A及び第2の誘電体膜7Bのそれぞれにおいては、構造は必ずしも均一ではなくともよい。第1の誘電体膜7Aまたは第2の誘電体膜7Bは、例えば、厚み方向において、結晶構造、物性値または分極方向が変化している膜であってもよい。第1の誘電体膜7A及び第2の誘電体膜7Bのうち一方が、上記のような不均一な構造であり、他方が均一な構造である場合、第1の誘電体膜7A及び第2の誘電体膜7Bにおいて、圧電性、分極方向及び結晶構造のうち少なくともいずれかが互いに異なる。あるいは、例えば、双方の誘電体膜が不均一な構造である場合、一方の誘電体膜が含む結晶構造が、他方の誘電体膜が含まない結晶構造である場合には、第1の誘電体膜7A及び第2の誘電体膜7Bにおいて、結晶構造が互いに異なる。
第1の誘電体膜7A及び第2の誘電体膜7Bのうち少なくとも一方がLi及びNbを含む構成であり、圧電体層6がLi及びNbを含む構成であることが好ましい。第1の誘電体膜7AがLi及びNbを含む構成である場合には、第1の誘電体膜7Aを、圧電体層6上に成膜により形成する場合、第1の誘電体膜7Aの結晶性を容易に高めることができる。第2の誘電体膜7BがLi及びNbを含む構成である場合も同様である。
あるいは、第1の誘電体膜7A及び第2の誘電体膜7Bのうち少なくとも一方がLi及びTaを含む構成であり、圧電体層6がLi及びTaを含む構成であることが好ましい。この場合においても、第1の誘電体膜7A及び第2の誘電体膜7Bのうち、Li及びTaを含む誘電体膜の結晶性を容易に高めることができる。
なお、第1の誘電体膜7AがLi及びTaを含む構成である場合、例えば、xを任意の正の数としたときに、LiTaOxであってもよい。第2の誘電体膜7BがLi及びTaを含む構成である場合、例えば、yを任意の正の数としたときに、LiTaOyであってもよい。もっとも、上述したように、第1の誘電体膜7A及び第2の誘電体膜7Bは酸化物膜に限定されない。
第1の誘電体膜7Aの厚み及び第2の誘電体膜7Bの厚みは、本実施形態のように、互いに異なることが好ましい。この場合には、第1の弾性波共振子1A及び第2の弾性波共振子1Bにおいてそれぞれ、比帯域を所望の値に、より確実に調整することができる。
図2に示す本実施形態の圧電性基板2においては、高音速膜4、低音速膜5及び圧電体層6がこの順序で積層されている。それによって、弾性波のエネルギーを、圧電体層6側に効果的に閉じ込めることができる。なお、上記においては、高音速膜4及び低音速膜5の材料の一例として、窒化ケイ素及び酸化シリコンを示したが、高音速膜4及び低音速膜5には他の材料を用いることもできる。これらの材料の例を以下において示す。支持基板3の材料の例も併せて示す。
低音速膜5の材料としては、例えば、ガラス、酸化シリコン、酸窒化ケイ素、酸化リチウム、酸化タンタル、もしくは酸化シリコンにフッ素、炭素やホウ素を加えた化合物などの誘電体、または上記材料を主成分とする材料を用いることができる。なお、本明細書において主成分とは、占める割合が50wt%を超える成分をいう。上記主成分の材料は、単結晶、多結晶、及びアモルファスのうちいずれかの状態、もしくは、これらが混在した状態で存在していてもよい。
高音速材料層である高音速膜4の材料としては、例えば、窒化アルミニウム、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、水晶などの圧電体、アルミナ、サファイア、マグネシア、窒化ケイ素、炭化ケイ素、ジルコニア、コージライト、ムライト、ステアタイト、フォルステライト、スピネル、サイアロンなどのセラミック、酸化アルミニウム、酸窒化ケイ素、DLC(ダイヤモンドライクカーボン)、ダイヤモンドなどの誘電体、もしくはシリコンなどの半導体、または上記材料を主成分とする材料を用いることもできる。なお、上記スピネルには、Mg、Fe、Zn、Mnなどから選ばれる1以上の元素と酸素とを含有するアルミニウム化合物が含まれる。上記スピネルの例としては、MgAl2O4、FeAl2O4、ZnAl2O4、MnAl2O4を挙げることができる。
支持基板3の材料としては、例えば、窒化アルミニウム、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、水晶などの圧電体、アルミナ、サファイア、マグネシア、窒化ケイ素、炭化ケイ素、ジルコニア、コージライト、ムライト、ステアタイト、フォルステライト、スピネル、サイアロンなどのセラミック、酸化アルミニウム、酸窒化ケイ素、DLC(ダイヤモンドライクカーボン)、ダイヤモンドなどの誘電体、もしくはシリコンなどの半導体、または上記材料を主成分とする材料を用いることもできる。なお、上記スピネルには、Mg、Fe、Zn、Mnなどから選ばれる1以上の元素と酸素とを含有するアルミニウム化合物が含まれる。上記スピネルの例としては、MgAl2O4、FeAl2O4、ZnAl2O4、MnAl2O4を挙げることができる。
なお、圧電性基板の積層構造は上記に限定されない。例えば、圧電性基板は、支持基板、高音速材料層としての高音速膜、及び圧電体層の積層基板であってもよい。あるいは、高音速材料層は高音速支持基板であってもよい。この場合、圧電性基板は、高音速支持基板、低音速膜及び圧電体層の積層基板であってもよく、高音速支持基板及び圧電体層の積層基板であってもよい。これらの場合においても、弾性波のエネルギーを、圧電体層側に効果的に閉じ込めることができる。
図7は、第2の実施形態における、第1の弾性波共振子及び第2の弾性波共振子のそれぞれの一部を示す、模式的正面断面図である。
本実施形態は、第1の誘電体膜7A及び第2の誘電体膜7Bの位置において、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の誘電体膜7Aは、圧電体層6の第2の主面6bに設けられている。第1のIDT電極8Aは、圧電体層6の第1の主面6aに直接的に設けられている。第1のIDT電極8A及び第1の誘電体膜7Aは、圧電体層6を挟み互いに対向している。
同様に、第2の誘電体膜7Bは、圧電体層6の第2の主面6bに設けられている。第2のIDT電極8Bは、圧電体層6の第1の主面6aに直接的に設けられている。第2のIDT電極8B及び第2の誘電体膜7Bは、圧電体層6を挟み互いに対向している。
本実施形態のように、第1の誘電体膜7A及び第2の誘電体膜7Bの双方が、圧電体層6の第2の主面6bに設けられており、第1のIDT電極8A及び第2のIDT電極8Bの双方が、圧電体層6の第1の主面6aに直接的に設けられていることが好ましい。この場合には、第1のIDT電極8A及び第2のIDT電極8Bの結晶性を揃えることができる。よって、第1の弾性波共振子21A及び第2の弾性波共振子21Bの耐電力性の差を小さくすることができる。
図7に示すように、第1の誘電体膜7A及び第2の誘電体膜7Bの厚みは互いに異なる。一方で、第1の誘電体膜7A及び低音速膜25が積層されている部分の厚みと、第2の誘電体膜7B及び低音速膜25が積層されている部分の厚みとは同じである。これは、双方の部分同士の厚みが同じになるように、低音速膜25における第1の誘電体膜7Aと積層されている部分の厚み、及び第2の誘電体膜7Bと積層されている部分の厚みが互いに異ならされていることによる。
上記双方の部分同士の厚みが同じであることによって、弾性波装置の生産性を高めることができる。より詳細には、弾性波装置の製造に際しては、例えば、積層ウエハ上に複数のIDT電極などを形成した後に、個片化する。これにより、複数の弾性波装置を得る。積層ウエハが個片化されることにより、複数の圧電性基板となる。そして、上記双方の厚みが同じである場合、積層ウエハの厚みを一定とし易い。よって、積層ウエハを形成し易く、弾性波装置の生産性を高めることができる。
本実施形態においても、第1の実施形態と同様に、第1の誘電体膜7A及び第2の誘電体膜7Bがそれぞれ、Li及びTaを含む構成、及びLi及びNbを含む構成のうち一方の構成を有する。そして、第1の誘電体膜7A及び第2の誘電体膜7Bにおいて、圧電性、分極方向及び結晶構造のうち少なくともいずれかが互いに異なる。それによって、弾性波装置の大型化を招かずして、弾性波装置の各弾性波共振子における比帯域を容易に調整することができる。
なお、例えば、第1の誘電体膜7A及び第2の誘電体膜7Bの間において、圧電性、分極方向及び結晶構造が同じであり、かつ厚みが異なる構成であってもよい。この場合においても、弾性波装置の大型化を招かずして、弾性波装置の各弾性波共振子における比帯域を容易に調整することができる。もっとも、第1の実施形態及び第2の実施形態のように、第1の誘電体膜7A及び第2の誘電体膜7Bにおいて、圧電性、分極方向及び結晶構造のうち少なくともいずれかが互いに異なることが好ましい。それによって、各弾性波共振子における比帯域をより一層容易に調整することができる。
図8(a)は、第3の実施形態における第1の弾性波共振子の模式的正面断面図である。図8(b)は、第3の実施形態における第2の弾性波共振子の模式的正面断面図である。
図8(a)に示すように、本実施形態は、第1の誘電体膜7Aが、圧電体層6の第1の主面6a及び第2の主面6bの双方に設けられている点において、第1の実施形態と異なる。図8(b)に示すように、本実施形態は、第2の誘電体膜7Bが、圧電体層6の第1の主面6a及び第2の主面6bの双方に設けられている点においても、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。
本実施形態の弾性波装置も、第1の実施形態の弾性波装置10と同様に、上記の1)及び2)の構成を有する。すなわち、本実施形態の弾性波装置は、第1の誘電体膜7A及び第2の誘電体膜7Bがそれぞれ、Li及びTaを含む構成、及びLi及びNbを含む構成のうち一方の構成を有する。そして、第1の誘電体膜7A及び第2の誘電体膜7Bにおいて、圧電性、分極方向及び結晶構造のうち少なくともいずれかが互いに異なる。それによって、弾性波装置の大型化を招かずして、弾性波装置の各弾性波共振子における比帯域を容易に調整することができる。
第1~第3の実施形態のように、本発明においては、第1の誘電体膜7A及び第2の誘電体膜7Bは、圧電体層6の第1の主面6a及び第2の主面6bのうち少なくとも一方に設けられていればよい。
図9(a)は、第4の実施形態における第1の弾性波共振子の模式的正面断面図である。図9(b)は、第4の実施形態における第2の弾性波共振子の模式的正面断面図である。
図9(a)及び図9(b)に示すように、本実施形態は、圧電体層6の第1の主面6a上における、第1の誘電体膜7A及び第2の誘電体膜7Bの配置において、第1の実施形態と異なる。本実施形態は、第1のIDT電極38Aの複数の第1の電極指48A及び複数の第2の電極指49Aの形状、及び第2のIDT電極38Bの複数の第1の電極指48B及び複数の第2の電極指49Bの形状においても、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。
図9(a)に示すように、第1のIDT電極38Aの各電極指の側面は、圧電体層6の第1の主面6aの法線方向と平行に延びている。同様に、図9(b)に示すように、第2のIDT電極38Bの各電極指の側面は、圧電体層6の第1の主面6aの法線方向と平行に延びている。
図9(a)に示すように、第1の誘電体膜7Aの弾性波伝搬方向における端縁部と、第1のIDT電極38Aの弾性波伝搬方向における端縁部とが、平面視において重なっている。より具体的には、第1の誘電体膜7Aの弾性波伝搬方向における端縁部と、第1のIDT電極38Aの弾性波伝搬方向における最も外側に位置している電極指の端縁部とが、平面視において重なっている。なお、本明細書において平面視とは、図9(a)などの模式的断面図における上方に相当する方向から、弾性波装置を見ることをいう。例えば、図9(a)においては、圧電体層6側及び第1のIDT電極38A側のうち、第1のIDT電極38A側が上方である。
図9(b)に示すように、第2の誘電体膜7Bの弾性波伝搬方向における端縁部と、第2のIDT電極38Bの弾性波伝搬方向における端縁部とが、平面視において重なっている。より具体的には、第2の誘電体膜7Bの弾性波伝搬方向における端縁部と、第2のIDT電極38Bの弾性波伝搬方向における最も外側に位置している電極指の端縁部とが、平面視において重なっている。
本実施形態の弾性波装置も、第1の実施形態の弾性波装置10と同様に、上記の1)及び2)の構成を有する。それによって、弾性波装置の大型化を招かずして、弾性波装置の各弾性波共振子における比帯域を容易に調整することができる。
図10(a)は、第5の実施形態における第1の弾性波共振子の模式的正面断面図である。図10(b)は、第5の実施形態における第2の弾性波共振子の模式的正面断面図である。
図10(a)及び図10(b)に示すように、本実施形態は、第1の弾性波共振子及び第2の弾性波共振子が、それぞれ個別の圧電性基板2を有する点において、第4の実施形態と異なる。なお、第1の弾性波共振子における圧電体層6は、側面6cを有する。側面6cは、第1の主面6a及び第2の主面6bに接続されている。同様に、第2の弾性波共振子における圧電体層6も側面6cを有する。上記の点以外においては、本実施形態の弾性波装置は第4の実施形態の弾性波装置と同様の構成を有する。
図10(a)に示すように、第1の誘電体膜7Aの弾性波伝搬方向における端縁部と、第1のIDT電極38Aの弾性波伝搬方向における端縁部と、圧電体層6の弾性波伝搬方向における端縁部とが、平面視において重なっている。より具体的には、第1の誘電体膜7Aの弾性波伝搬方向における端縁部と、第1のIDT電極38Aの弾性波伝搬方向における最も外側に位置している電極指の端縁部と、圧電体層6の側面6cとが、平面視において重なっている。
図10(b)に示すように、第2の誘電体膜7Bの弾性波伝搬方向における端縁部と、第2のIDT電極38Bの弾性波伝搬方向における端縁部と、圧電体層6の弾性波伝搬方向における端縁部とが、平面視において重なっている。より具体的には、第2の誘電体膜7Bの弾性波伝搬方向における端縁部と、第2のIDT電極38Bの弾性波伝搬方向における最も外側に位置している電極指の端縁部と、圧電体層6の側面6cとが、平面視において重なっている。
本実施形態の弾性波装置も、第4の実施形態の弾性波装置と同様に、上記の1)及び2)の構成を有する。それによって、弾性波装置の大型化を招かずして、弾性波装置の各弾性波共振子における比帯域を容易に調整することができる。
第1~第5の実施形態においては、弾性波装置が1つのフィルタである例を示した。もっとも、本発明に係る弾性波装置は、複数のフィルタを備えるマルチプレクサであってもよい。第1の弾性波共振子及び第2の弾性波共振子が、互いに異なるフィルタに含まれていてもよい。この例を第6の実施形態により示す。
図11は、第6の実施形態に係る弾性波装置の模式図である。
弾性波装置50はマルチプレクサである。弾性波装置50は、共通接続端子52と、第1のフィルタ50A、第2のフィルタ50B及び第3のフィルタ50C、並びに他の複数のフィルタとを有する。第1のフィルタ50A、第2のフィルタ50B及び第3のフィルタ50C、並びに他の複数のフィルタは、共通接続端子52に共通接続されている。本実施形態では、共通接続端子52はアンテナ端子である。もっとも、共通接続端子52はアンテナ端子ではなくともよい。
第1のフィルタ50A、第2のフィルタ50B及び第3のフィルタ50Cはそれぞれ、複数の弾性波共振子を有する。第1のフィルタ50A、第2のフィルタ50B及び第3のフィルタ50Cはそれぞれ、互いに異なる通過帯域を有する。なお、マルチプレクサである弾性波装置50は、2つ以上のフィルタを有していればよい。弾性波装置50の各フィルタにおける回路構成は特に限定されない。
第1のフィルタ50Aは、本発明における複数の第1の弾性波共振子を含む。なお、第1のフィルタ50Aは、少なくとも1つの第1の弾性波共振子を有していればよい。一方で、第2のフィルタ50Bは、本発明における複数の第2の弾性波共振子を含む。なお、第2のフィルタ50Bは、少なくとも1つの第2の弾性波共振子を有していればよい。
本実施形態においても、第1の実施形態と同様に、第1の誘電体膜及び第2の誘電体膜がそれぞれ、Li及びTaを含む構成、及びLi及びNbを含む構成のうち一方の構成を有する。そして、第1の誘電体膜及び第2の誘電体膜において、圧電性、分極方向及び結晶構造のうち少なくともいずれかが互いに異なる。それによって、弾性波装置50の大型化を招かずして、弾性波装置50の各弾性波共振子における比帯域を容易に調整することができる。
弾性波装置50においては、第1のフィルタ50Aの通過帯域の幅と、第2のフィルタ50Bの通過帯域の幅とが互いに異なる。そして、本実施形態においては、第1のフィルタ50Aにおける第1の弾性波共振子に用いる第1の誘電体膜と、第2のフィルタ50Bにおける第2の弾性波共振子に用いる第2の誘電体膜とを適宜選択することができる。従って、第1のフィルタ50A及び第2のフィルタ50Bにおいて、所望の通過帯域の幅に容易に調整することができる。
第1のフィルタ50Aに含まれている第1の弾性波共振子における第1の誘電体膜の厚みと、第2のフィルタ50Bに含まれている第2の弾性波共振子における第2の誘電体膜の厚みとが互いに異なることが好ましい。この場合には、第1の弾性波共振子及び第2の弾性波共振子においてそれぞれ、比帯域を所望の値に、より確実に調整することができる。よって、第1のフィルタ50A及び第2のフィルタ50Bにおいて、所望の通過帯域の幅に、より確実に、容易に調整することができる。
以下において、本発明に係る弾性波装置の形態の例をまとめて記載する。
<1>互いに対向している第1の主面及び第2の主面を有する圧電体層を含む、圧電性基板と、前記圧電体層の前記第1の主面に直接的または間接的に設けられている第1のIDT電極及び第2のIDT電極と、前記圧電体層の前記第1の主面及び前記第2の主面のうち少なくとも一方に設けられている第1の誘電体膜及び第2の誘電体膜と、を備え、前記圧電性基板における前記第1のIDT電極が設けられている部分と、前記第1のIDT電極と、前記第1の誘電体膜とにより、第1の弾性波共振子が構成されており、前記圧電性基板における前記第2のIDT電極が設けられている部分と、前記第2のIDT電極と、前記第2の誘電体膜とにより、第2の弾性波共振子が構成されており、前記第1の誘電体膜及び前記第2の誘電体膜がそれぞれ、Li及びTaを含む構成、及びLi及びNbを含む構成のうち一方の構成を有し、前記第1の誘電体膜及び前記第2の誘電体膜において、圧電性、分極方向及び結晶構造のうち少なくともいずれかが互いに異なる、弾性波装置。
<2>前記第1の誘電体膜が、xを任意の正の数としたときに、LiTaOx膜またはLiNbOx膜である、<1>に記載の弾性波装置。
<3>前記第2の誘電体膜が、yを任意の正の数としたときに、LiTaOy膜またはLiNbOy膜である、<1>または<2>に記載の弾性波装置。
<4>前記第1の誘電体膜及び前記第2の誘電体膜のうち少なくとも一方がLi及びNbを含む構成であり、前記圧電体層がLi及びNbを含む構成である、<1>に記載の弾性波装置。
<5>前記第1の誘電体膜及び前記第2の誘電体膜のうち少なくとも一方がLi及びTaを含む構成であり、前記圧電体層がLi及びTaを含む構成である、<1>に記載の弾性波装置。
<6>前記第1の誘電体膜が、前記圧電体層の前記第1の主面に設けられており、前記第1のIDT電極が、前記第1の誘電体膜を介して間接的に前記第1の主面に設けられている、<1>~<5>のいずれか1つに記載の弾性波装置。
<7>前記第2の誘電体膜が、前記圧電体層の前記第1の主面に設けられており、前記第2のIDT電極が、前記第2の誘電体膜を介して間接的に前記第1の主面に設けられている、<6>に記載の弾性波装置。
<8>前記第1の誘電体膜が、前記圧電体層の前記第2の主面に設けられており、前記第1のIDT電極及び前記第1の誘電体膜が前記圧電体層を挟み互いに対向している、<1>~<5>のいずれか1つに記載の弾性波装置。
<9>前記第2の誘電体膜が、前記圧電体層の前記第2の主面に設けられており、前記第2のIDT電極及び前記第2の誘電体膜が前記圧電体層を挟み互いに対向している、<8>に記載の弾性波装置。
<10>前記圧電性基板が支持基板を含み、前記支持基板及び前記圧電体層の間に前記第1の誘電体膜が設けられている、<8>または<9>に記載の弾性波装置。
<11>前記第1の誘電体膜及び前記第2の誘電体膜の厚みが互いに異なる、<1>~<10>のいずれか1つに記載の弾性波装置。
<12>複数の弾性波共振子を備える1つのフィルタあって、前記複数の弾性波共振子が、前記第1の弾性波共振子及び前記第2の弾性波共振子を含む、<1>~<11>のいずれか1つに記載の弾性波装置。
<13>複数のフィルタを備えるマルチプレクサであって、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、互いに異なる前記フィルタに含まれる、<1>~<11>のいずれか1つに記載の弾性波装置。
1A,1B…第1,第2の弾性波共振子
2…圧電性基板
3…支持基板
4…高音速膜
5…低音速膜
6…圧電体層
6a,6b…第1,第2の主面
6c…側面
7A,7B…第1,第2の誘電体膜
8A,8B…第1,第2のIDT電極
9A,9B…反射器
10…弾性波装置
13A,13B…第1,第2の信号端子
16A,17A…第1,第2のバスバー
18A,18B…第1の電極指
19A,19B…第2の電極指
21A,21B…第1,第2の弾性波共振子
25…低音速膜
38A,38B…第1,第2のIDT電極
48A,48B…第1の電極指
49A,49B…第2の電極指
50…弾性波装置
50A~50C…第1~第3のフィルタ
52…共通接続端子
101…弾性波共振子
L1~L4…インダクタ
P1~P4…並列腕共振子
S1~S5…直列腕共振子
2…圧電性基板
3…支持基板
4…高音速膜
5…低音速膜
6…圧電体層
6a,6b…第1,第2の主面
6c…側面
7A,7B…第1,第2の誘電体膜
8A,8B…第1,第2のIDT電極
9A,9B…反射器
10…弾性波装置
13A,13B…第1,第2の信号端子
16A,17A…第1,第2のバスバー
18A,18B…第1の電極指
19A,19B…第2の電極指
21A,21B…第1,第2の弾性波共振子
25…低音速膜
38A,38B…第1,第2のIDT電極
48A,48B…第1の電極指
49A,49B…第2の電極指
50…弾性波装置
50A~50C…第1~第3のフィルタ
52…共通接続端子
101…弾性波共振子
L1~L4…インダクタ
P1~P4…並列腕共振子
S1~S5…直列腕共振子
Claims (13)
- 互いに対向している第1の主面及び第2の主面を有する圧電体層を含む、圧電性基板と、
前記圧電体層の前記第1の主面に直接的または間接的に設けられている第1のIDT電極及び第2のIDT電極と、
前記圧電体層の前記第1の主面及び前記第2の主面のうち少なくとも一方に設けられている第1の誘電体膜及び第2の誘電体膜と、
を備え、
前記圧電性基板における前記第1のIDT電極が設けられている部分と、前記第1のIDT電極と、前記第1の誘電体膜とにより、第1の弾性波共振子が構成されており、
前記圧電性基板における前記第2のIDT電極が設けられている部分と、前記第2のIDT電極と、前記第2の誘電体膜とにより、第2の弾性波共振子が構成されており、
前記第1の誘電体膜及び前記第2の誘電体膜がそれぞれ、Li及びTaを含む構成、及びLi及びNbを含む構成のうち一方の構成を有し、
前記第1の誘電体膜及び前記第2の誘電体膜において、圧電性、分極方向及び結晶構造のうち少なくともいずれかが互いに異なる、弾性波装置。 - 前記第1の誘電体膜が、xを任意の正の数としたときに、LiTaOx膜またはLiNbOx膜である、請求項1に記載の弾性波装置。
- 前記第2の誘電体膜が、yを任意の正の数としたときに、LiTaOy膜またはLiNbOy膜である、請求項1または2に記載の弾性波装置。
- 前記第1の誘電体膜及び前記第2の誘電体膜のうち少なくとも一方がLi及びNbを含む構成であり、前記圧電体層がLi及びNbを含む構成である、請求項1に記載の弾性波装置。
- 前記第1の誘電体膜及び前記第2の誘電体膜のうち少なくとも一方がLi及びTaを含む構成であり、前記圧電体層がLi及びTaを含む構成である、請求項1に記載の弾性波装置。
- 前記第1の誘電体膜が、前記圧電体層の前記第1の主面に設けられており、前記第1のIDT電極が、前記第1の誘電体膜を介して間接的に前記第1の主面に設けられている、請求項1~5のいずれか1項に記載の弾性波装置。
- 前記第2の誘電体膜が、前記圧電体層の前記第1の主面に設けられており、前記第2のIDT電極が、前記第2の誘電体膜を介して間接的に前記第1の主面に設けられている、請求項6に記載の弾性波装置。
- 前記第1の誘電体膜が、前記圧電体層の前記第2の主面に設けられており、前記第1のIDT電極及び前記第1の誘電体膜が前記圧電体層を挟み互いに対向している、請求項1~5のいずれか1項に記載の弾性波装置。
- 前記第2の誘電体膜が、前記圧電体層の前記第2の主面に設けられており、前記第2のIDT電極及び前記第2の誘電体膜が前記圧電体層を挟み互いに対向している、請求項8に記載の弾性波装置。
- 前記圧電性基板が支持基板を含み、
前記支持基板及び前記圧電体層の間に前記第1の誘電体膜が設けられている、請求項8または9に記載の弾性波装置。 - 前記第1の誘電体膜及び前記第2の誘電体膜の厚みが互いに異なる、請求項1~10のいずれか1項に記載の弾性波装置。
- 複数の弾性波共振子を備える1つのフィルタあって、
前記複数の弾性波共振子が、前記第1の弾性波共振子及び前記第2の弾性波共振子を含む、請求項1~11のいずれか1項に記載の弾性波装置。 - 複数のフィルタを備えるマルチプレクサであって、
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、互いに異なる前記フィルタに含まれる、請求項1~11のいずれか1項に記載の弾性波装置。
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WO2024143006A1 true WO2024143006A1 (ja) | 2024-07-04 |
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Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2003332880A (ja) * | 2002-05-16 | 2003-11-21 | Fujitsu Media Device Kk | 弾性表面波素子 |
JP2021093609A (ja) * | 2019-12-09 | 2021-06-17 | 三安ジャパンテクノロジー株式会社 | 表面弾性波フィルタ、デュプレクサ及びモジュール |
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WO2022230723A1 (ja) * | 2021-04-30 | 2022-11-03 | 株式会社村田製作所 | 弾性波装置 |
-
2023
- 2023-12-15 WO PCT/JP2023/045082 patent/WO2024143006A1/ja unknown
Patent Citations (4)
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