CN107925397B - 弹性波装置、高频前端电路以及通信装置 - Google Patents

弹性波装置、高频前端电路以及通信装置 Download PDF

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Abstract

提供一种Q值高且由压电膜的膜厚偏差导致的特性的偏差少的弹性波装置。在弹性波装置(1)中，低声速膜(4)、压电膜(5)以及IDT电极(6)按该顺序层叠在作为高声速部件的高声速支承基板(3)上。在将由IDT电极(6)的电极指周期决定的弹性波的波长设为λ时，压电膜(5)的膜厚超过1.5λ且为3.5λ以下。在高声速支承基板(3)中传播的体波声速与在压电膜(5)中传播的弹性波声速相比为高速。在低声速膜(4)中传播的体波声速与在压电膜(5)中传播的弹性波声速相比为低速。

Description

弹性波装置、高频前端电路以及通信装置
技术领域
本发明涉及在谐振器、带通滤波器等中使用的弹性波装置及利用了该弹性波装置的高频前端电路以及通信装置。
背景技术
以往，作为谐振器、带通滤波器，广泛使用了弹性波装置。在下述专利文献1中，公开了低声速膜、压电膜以及IDT电极按该顺序层叠在高声速支承基板上的弹性波装置。在专利文献1中，还公开了高声速膜、低声速膜、压电膜以及IDT电极按该顺序层叠在支承基板上的弹性波装置。
在高声速支承基板、高声速膜中传播的体波(Body Wave)声速与在压电膜中传播的弹性波声速相比为高速。在低声速膜中传播的体波声速与在压电膜中传播的弹性波声速相比为低速。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：WO2012/086639A1
发明内容
发明所要解决的课题
在专利文献1所记载的弹性波装置中，视为通过采用高声速支承基板与低声速膜的层叠体、高声速膜以及低声速膜的层叠体，能够提高Q值。然而，所使用的压电膜的膜厚非常薄，为1.5λ以下。因此，存在由压电膜的膜厚偏差导致的特性的偏差变大的问题。
本发明的目的在于，提供一种Q值高且由压电膜的膜厚偏差导致的特性的偏差少的弹性波装置、高频前端电路以及通信装置。
用于解决课题的手段
本发明所涉及的弹性波装置是具有压电膜的弹性波装置，具备：高声速部件，其传播的体波声速与在所述压电膜中传播的弹性波声速相比为高速；低声速膜，层叠在所述高声速部件上，且该低声速膜传播的体波声速与在所述压电膜中传播的弹性波声速相比为低速；所述压电膜，层叠在所述低声速膜上；和IDT电极，形成在所述压电膜的一个面，在将由所述IDT电极的电极指周期决定的弹性波的波长设为λ时，所述压电膜的膜厚被设为超过1.5λ且为3.5λ以下。
在本发明所涉及的弹性波装置的某特定的方面中，所述高声速部件是高声速支承基板。在该情况下，能够实现构造的简化以及部件件数的降低。
在本发明所涉及的弹性波装置的某特定的方面中，还具备：接合层，设置在从所述高声速支承基板至所述低声速膜与所述压电膜的界面为止的任意位置。
在本发明所涉及的弹性波装置的某特定的方面中，所述接合层存在于所述高声速支承基板中、所述高声速支承基板与所述低声速膜的界面、所述低声速膜中、或所述低声速膜与所述压电膜的界面之中的任意位置。
在本发明所涉及的弹性波装置的其他特定的方面中，所述高声速支承基板是硅基板。在该情况下，由于硅基板加工性优异，因此能够容易地制造弹性波装置。此外，能够更进一步减小特性的偏差。进而，能够抑制高阶模式。
在本发明所涉及的弹性波装置的另一特定的方面中，还具备支承基板，所述高声速部件是设置在所述支承基板上的高声速膜。
在本发明所涉及的弹性波装置的其他特定的方面中，还具备：接合层，设置在从所述高声速膜中至所述低声速膜与所述压电膜的界面为止的任意位置。
在本发明所涉及的弹性波装置的其他特定的方面中，所述接合层存在于所述高声速膜中、所述高声速膜与所述低声速膜的界面、所述低声速膜中、或所述低声速膜与所述压电膜的界面之中的任意位置。
在本发明所涉及的弹性波装置的其他特定的方面中，所述接合层包括金属氧化物层或金属氮化物层。
在本发明所涉及的弹性波装置的其他特定的方面中，所述接合层包括Ti层，所述Ti层的膜厚为0.4nm以上且为2.0nm以下。
在本发明所涉及的弹性波装置的其他特定的方面中，所述Ti层的膜厚为0.4nm以上且为1.2nm以下。
在本发明所涉及的弹性波装置的进一步其他特定的方面中，所述低声速膜由氧化硅的膜构成，或者由以氧化硅为主成分的膜构成。在该情况下，能够改善频率温度特性。
在本发明所涉及的弹性波装置的进一步其他特定的方面中，所述压电膜包含LiTaO3。在该情况下，能够提供Q值更高的弹性波装置。
在本发明所涉及的弹性波装置的进一步其他特定的方面中，所述低声速膜包含氧化硅，所述接合层存在于所述低声速膜中的位置，所述低声速膜具有：第1低声速膜层，位于所述接合层的所述压电膜侧；和第2低声速膜层，位于所述接合层的与所述压电膜相反的一侧，在将所述弹性波装置所利用的弹性波的波长设为λ时，所述第1低声速膜层的膜厚为0.12λ以上。
在本发明所涉及的弹性波装置的进一步其他特定的方面中，所述第1低声速膜层的膜厚为0.22λ以上。
在本发明所涉及的弹性波装置的进一步其他特定的方面中，还具备：中间层，配置在所述高声速膜与所述支承基板之间。
本发明所涉及的高频前端电路具备：按照本发明构成的弹性波装置；和功率放大器。
本发明所涉及的通信装置具备：所述高频前端电路；RF信号处理电路；和基带信号处理电路。
发明效果
在本发明所涉及的弹性波装置中，Q值高，并且压电膜的膜厚被设为超过1.5λ且为3.5λ以下，不易发生膜厚偏差所导致的特性的偏差。
附图说明
图1(a)以及图1(b)是本发明的第1实施方式所涉及的弹性波装置的略图式正面剖视图以及表示电极构造的示意性俯视图。
图2是表示弹性波装置中的LiTaO3膜的膜厚与Q的关系的图。
图3是表示弹性波装置中的LiTaO3膜的膜厚与频率温度系数TCF的关系的图。
图4是表示弹性波装置中的LiTaO3膜的膜厚与声速的关系的图。
图5是本发明的第2实施方式所涉及的弹性波装置的略图式正面剖视图。
图6是表示弹性波装置中的高声速膜的膜厚与能量集中度的关系的图。
图7是本发明的第3实施方式所涉及的弹性波装置的示意性正面剖视图。
图8是表示第3实施方式以及现有例的弹性波装置的阻抗特性的图。
图9是本发明的第4实施方式所涉及的弹性波装置的示意性正面剖视图。
图10是本发明的第5实施方式所涉及的弹性波装置的示意性正面剖视图。
图11是本发明的第6实施方式所涉及的弹性波装置的示意性正面剖视图。
图12是本发明的第7实施方式所涉及的弹性波装置的示意性正面剖视图。
图13是本发明的第8实施方式所涉及的弹性波装置的示意性正面剖视图。
图14是表示SiO2膜的膜厚与Q值的关系的图。
图15是表示Ti层的膜厚与Q值的关系的图。
图16是高频前端电路的构成图。
具体实施方式
以下，边参照附图边对本发明的具体实施方式进行说明，从而使本发明更明了。
另外，预先指出：本说明书所记载的各实施方式是例示性的，能够在不同的实施方式之间进行结构的部分性置换或组合。
图1(a)是作为本发明的第1实施方式的弹性波装置的略图式正面剖视图。
弹性波装置1具有作为高声速部件的高声速支承基板3。在高声速支承基板3上层叠有声速相对低的低声速膜4。此外，在低声速膜4上层叠有压电膜5。在该压电膜5的上表面层叠有IDT电极6。另外，也可以在压电膜5的下表面层叠有IDT电极6。
由于在上述高声速部件与压电膜5之间配置有上述低声速膜4，因此弹性波的声速下降。弹性波的能量本质上集中于低声速的介质。因此，能够提高向压电膜5内以及激励了弹性波的IDT电极6内的弹性波的能量的封闭效果。因此，与未设置低声速膜4的情况相比，根据本实施方式，能够降低损耗，提高Q值。
此外，高声速支承基板3发挥功能，使得将弹性波封闭在层叠有压电膜5以及低声速膜4的部分，从而不会漏到比高声速支承基板3靠下的构造中。即，为了获得滤波器、谐振器的特性而利用的特定模式的弹性波的能量将分布于压电膜以及低声速膜的整体，还分布于高声速支承基板3的低声速膜4侧的一部分，不分布于高声速部件的下侧。由高声速支承基板3封闭弹性波的机理是与作为非泄漏的SH波的洛夫波型的表面波的情况同样的机理，例如，记载于文献“声表面波器件仿真技术入门(弹性表面波デバイスシミユレ一シヨン技術入門)”，桥本研也著，Realize(リアライズ)公司，P90-P91中。上述机理与利用基于音响多层膜的布拉格反射器进行封闭的机理不同。
高声速支承基板3能够由满足后述的声速关系的适当的材料构成。作为这样的材料，能够使用蓝宝石、氧化铝、氧化镁、氮化硅、氮化铝、碳化硅、堇青石、莫来石、滑石或者镁橄榄石等各种陶瓷等的电介质、或硅、氮化镓等的半导体、或树脂基板等。在本实施方式中，高声速支承基板3包含硅。
上述高声速支承基板3发挥功能，使得将声表面波封闭在层叠有压电膜5以及低声速膜4的部分，从而不会漏到比高声速支承基板3靠下的构造中。为了将声表面波封闭在层叠有压电膜5以及低声速膜4的部分，高声速支承基板3的膜厚越厚越优选。
另外，在本说明书中，设为高声速部件是指该高声速部件中的体波的声速与在压电膜中传播的表面波、边界波等弹性波的声速相比成为高速的部件。此外，设为低声速膜是指在该低声速膜中传播的体波的声速与在压电膜中传播的弹性波相比成为低速的膜。此外，虽然从某构造上的IDT电极会激励各种声速的不同模式的弹性波，但是在压电膜中传播的弹性波表示为了获得滤波器、谐振器的特性而利用的特定模式的弹性波。对上述体波的声速进行决定的体波的模式根据在压电膜中传播的弹性波的使用模式来定义。在高声速部件以及低声速膜关于体波的传播方向为各向同性的情况下，如下述的表1所示。即，相对于下述的表1的左轴的弹性波的主模式，由下述的表1的右轴的体波的模式来决定上述高声速以及低声速。P波为纵波，S波为横波。
另外，在下述的表1中，U1意味着以P波为主成分的弹性波，U2意味着以SH波为主成分的弹性波，U3意味着以SV波为主成分的弹性波。
[表1]
压电膜的弹性波模式与电介质膜的体波模式的对应(电介质膜为各向同性材质的情况)
在压电膜中传播的弹性波的主模式 在电介质膜中传播的体波的模式
U1 P波
U2 S波
U3+U1 S波
在上述低声速膜4以及高声速支承基板3于体波的传播性中为各向异性的情况下，如下述的表2所示那样规定对高声速以及低声速进行决定的体波的模式。另外，在体波的模式之中，SH波和SV波的更慢的一方被称为慢横波，快的一方被称为快横波。哪一方成为慢横波根据材料的各向异性而不同。在旋转Y切割附近的LiTaO3、LiNbO3中，体波之中SV波成为慢横波、SH波成为快横波。
[表2]
压电膜的弹性波模式与电介质膜的体波模式的对应(电介质膜为各向异性材质的情况)
在压电膜中传播的弹性波的主模式 在电介质膜中传播的体波的模式
U1 P波
U2 SH波
U3+U1 SV波
在本实施方式中，上述低声速膜4包含氧化硅，其膜厚并不特别限定，但若将由IDT电极的电极指周期决定的弹性波的波长设为λ，则希望为2.0λ以下。通过将低声速膜的膜厚设为2.0λ以下，能够降低膜应力，其结果，能够降低晶片的翘曲，从而能够实现良品率的提高以及特性的稳定化。
作为构成上述低声速膜4的材料，能够使用具有比在压电膜5中传播的弹性波更低声速的体波声速的适当的材料。作为这样的材料，能够使用氧化硅、玻璃、氮氧化硅、氧化钽、还有向氧化硅中添加了氟、碳、硼而得到的化合物等以上述材料为主成分的介质。
作为上述低声速膜以及高声速支承基板的材料，只要满足上述声速关系，则能够使用适当的材料。
在本实施方式中，压电膜5包含50.0°Y切割的LiTaO3、即欧拉角为(0°，140.0°，0°)的LiTaO3。在将由IDT电极6的电极指周期决定的声表面波的波长设为λ时，压电膜5的膜厚处于超过1.5λ且为3.5λ以下的范围，在本实施方式中，被设为2.0λ。不过，压电膜5也可以包含其他切割角的LiTaO3，或者还可以包含LiTaO3以外的压电单晶。通过使用压电单晶，能够减小材料自身的损耗，从而能够使器件的特性优化。
在本实施方式中，IDT电极6包含Al。不过，IDT电极6能够由Al、Cu、Pt、Au、Ag、Ti、Ni、Cr、Mo、W或将这些金属的任一金属作为主体的合金等适当的金属材料来形成。此外，IDT电极6也可以具有层叠了包含这些金属或者合金的多个金属膜的构造。
在图1(a)中以略图的方式进行了表示，但在压电膜5上形成有图1(b)所示的电极构造。即，形成有IDT电极6、和配置在IDT电极6的弹性波传播方向两侧的反射器7、8。由此，构成了1端口型弹性波谐振器。不过，本发明中的包括IDT电极的电极构造并不特别限定，可变形为构成适当的谐振器、将谐振器组合而成的梯形滤波器、纵耦合滤波器、格子型滤波器、横向型滤波器。
在弹性波装置1中，由于层叠有上述高声速支承基板3、低声速膜4以及压电膜5，因此与专利文献1所记载的弹性波装置同样能够提高Q值。特别是，由于压电膜5的厚度被设为超过1.5λ且为3.5λ以下的范围内，因此不仅能够提高Q值，还能够抑制压电膜5的膜厚的偏差所导致的特性的偏差。参照图2～图4来对此进行说明。
图2是表示在包含硅的高声速支承基板3上层叠了厚度为0.35λ的包含SiO2膜的低声速膜4以及欧拉角为(0°，140.0°，0°)的包含LiTaO3的压电膜5而成的弹性波装置中的、LiTaO3的膜厚与Q值的关系的图。在此，图2的纵轴是谐振器的Q特性与相对频带(Δf)之积，一般被用作判断器件特性的优劣的一个指标。此外，图3是表示LiTaO3的膜厚与频率温度系数TCF的关系的图。图4是表示LiTaO3的膜厚与声速的关系的图。如从图2明确可知，在LiTaO3的膜厚为3.5λ以下的情况下，与超过3.5λ的情况相比，Q值变高，Q特性变得良好。更优选地，为了提高Q值，希望LiTaO3的膜厚为2.5λ以下。
此外，根据图3可知，在LiTaO3的膜厚为2.5λ以下的情况下，与超过2.5λ的情况相比，可减小频率温度系数TCF的绝对值。更优选地，在2λ以下的范围，能够将频率温度系数TCF的绝对值设为10ppm/℃以下，故优选。
如从图4明确可知，若LiTaO3的膜厚超过1.5λ，则LiTaO3膜厚变化所导致的声速的变化极小。因此，LiTaO3的膜厚所导致的频率依赖性显著变小，所以可知膜厚变化所导致的频率温度特性的偏差变得非常小。
此外，在本实施方式的弹性波装置1中，高声速支承基板3包含硅。在包含硅的高声速支承基板3中，加工性良好。而且，能够有效地抑制高阶模式。
此外，由于低声速膜4包含SiO2，所以由此也能减小频率温度系数TCF的绝对值。
作为压电膜5而使用LiTaO3，且压电膜5的膜厚被设为上述特定的范围，因此即便压电膜5的膜厚出现了偏差，也能使得Q值充分高，而且特性的偏差小。
也可以在压电膜以及低声速膜以及高声速支承基板的至少一个边界形成有密接层、基底膜、低声速层以及高声速层中的至少一个层。
另外，在上述实施方式中，低声速膜4、压电膜5以及IDT电极6按该顺序层叠在高声速支承基板3上，但也可以如图5所示的第2实施方式那样，在支承基板2上层叠作为高声速部件的高声速膜3A。作为该情况下的支承基板2，能够使用硅、氧化铝、钽酸锂、铌酸锂、水晶等的压电体、氧化锆等的各种陶瓷、玻璃等的电介质等适当的材料。
在第2实施方式中，压电膜5的膜厚与第1实施方式同样也设为超过1.5λ且为3.5λ以下，因此Q值高，并且能够减小压电膜5的膜厚偏差所导致的特性的偏差。本申请发明者们确认了在第1、第2实施方式中Q特性优化的区域、TCF改善的区域、频率稳定的区域变得相同。因此，第1实施方式中的图2～4的结果也适用于第2实施方式。
在第2实施方式中，将弹性波封闭的功能由高声速膜3A承担，主振动的模式不会泄漏至支承基板。也就是说，支承基板只要能够支承膜构造，则任何声速的材料均可使用。也就是说，能够提高支承基板的选择的自由度。
此外，存在为了形成第1、第2实施方式的弹性波装置而使用接合层的情况，但在第1实施方式的情况下，需要将接合层配置在激励主模式的区域。因此，成为特性的偏差的原因。另一方面，在第2实施方式的情况下，通过将接合层配置在高声速膜内或者支承基板侧，从而能够在主模式不会到达的位置配置接合层。因此，第2实施方式不易产生特性的偏差。
此外，可以在高声速膜3A与支承基板2之间夹着电介质膜。例如，通过在高声速膜3A与支承基板2之间配置低声速膜，能够不改变主振动的模式地仅将不需要的高阶模式引入到支承基板侧。因此，在第2实施方式中，能够容易地实现高阶模式的抑制。
此外，高声速膜3A具有将声表面波封闭于压电膜5以及低声速膜4的功能，高声速膜3A的膜厚越厚越优选。如图6所示，通过将包含AlN膜的高声速膜的膜厚设为0.3λ以上，能够使谐振点处的能量集中度为100％。进而，通过设为0.5λ以上，能够使反谐振点处的能量集中度也为100％，从而能够获得更良好的器件特性。
也可以在压电膜以及低声速膜以及高声速膜以及支承基板的至少一个边界形成有密接层、基底膜、低声速层以及高声速层中的至少一个层。
进而，在第2实施方式中，层叠有电介质膜9，使得覆盖IDT电极6。作为该电介质膜9，能够使用SiO2、SiN等。优选使用SiO2，该情况下，能够更进一步减小频率温度系数TCF的绝对值。另外，也在第1实施方式中可以设置电介质膜9。
如前所述，为了形成第1、第2实施方式的弹性波装置，存在利用了接合层的方法。将以下的第3实施方式～第8实施方式所涉及的弹性波装置作为例子来说明这样的具有接合层的构造。
图7是第3实施方式所涉及的弹性波装置的示意性正面剖视图。在第3实施方式的弹性波装置11中，在支承基板2上层叠有第1氧化硅膜12。在第1氧化硅膜12上层叠有高声速膜3A。在高声速膜3A上层叠有作为低声速膜4的第2氧化硅膜。低声速膜4具有由接合层13接合了低声速膜层4a和低声速膜层4b的构造。在低声速膜4上层叠有压电膜5。如上所述，除了具有作为中间层的第1氧化硅膜12、低声速膜4具有低声速膜层4a、4b且设置有接合层13之外，弹性波装置11被设为与第2实施方式的弹性波装置相同。
在弹性波装置11中，为了将弹性波封闭于层叠有压电膜5以及低声速膜4的部分，高声速膜3A的膜厚越厚越优选。因此，在将声表面波的波长设为λ时，希望高声速膜的膜厚在λ的0.5倍以上，进一步希望在1.5倍以上。根据后述的制造方法可以明确，接合层13是通过金属扩散接合而形成的部分，在本实施方式中包含Ti氧化物。
此外，并不限于Ti，也可以使用其他金属。作为这样的金属，能够列举Al等。此外，接合层13也可以不是由金属氧化物形成，而是由Ti、Al等金属形成。不过，优选的是，能够实现电绝缘，因此优选金属氧化物或金属氮化物。特别是，接合力高，因此希望为Ti的氧化物或氮化物。
在本实施方式的弹性波装置11中，在高声速膜3A上层叠有低声速膜4，在低声速膜4上层叠有压电膜5，因此与专利文献1所记载的弹性波装置同样能够实现Q值的增大。而且，在本实施方式中，基于金属扩散的接合层13位于低声速膜4内，因此在制造之际不易发生母晶片阶段中的翘曲。因此，在最终获得的弹性波装置11中也不易发生压电膜5等的翘曲。所以，不易发生特性的劣化。而且，在制造时的晶片搬送工序、产品的搬送时等，也不易发生压电膜5、支承基板2等的破裂。通过对以下的制造方法进行说明来更具体地说明这一点。
在制造弹性波装置11之际，在支承基板2上层叠第1氧化硅膜12以及高声速膜3A。然后，在高声速膜3A上，为了形成低声速膜4而层叠第2氧化硅膜，从而获得第1层叠体。另行准备在压电膜的单面形成有IDT电极且在相反一侧的面形成有氧化硅膜的第2层叠体。
然后，在第1层叠体的氧化硅膜面和第2层叠体的上述氧化硅膜面分别层叠Ti层。接着，使第1、第2层叠体的Ti层彼此接触，在加热下进行接合。在该情况下，被接合的两侧的Ti相互扩散。由此，通过金属扩散接合而形成接合层13。此外，从氧化硅膜侧向Ti层供给氧。因此，该接合层13包含Ti氧化物。因此，可实现充分的电绝缘，并且将第1以及第2层叠体牢固地接合。
将这样获得的层叠体以各个弹性波装置11为单位截断。由此，能够获得弹性波装置11。
在本实施方式中，上述接合层13位于低声速膜4中，因此在得到接合了第1以及第2层叠体的层叠体的阶段不易发生翘曲。
本申请发明者们发现：在将专利文献1所记载的弹性波装置利用金属扩散接合来接合的情况下，在接合了第1以及第2层叠体的层叠体中，在压电膜会发生翘曲。并且，在将发生了翘曲的层叠体截断而获得的弹性波装置中，有时在谐振特性等电气特性中会出现脉动。另一方面，在接合后，在加热下进行冲压成型这类工序也能够消除翘曲。然而，即便实施了消除该翘曲的加工，上述电气特性的劣化也未恢复。因此，可认为由于翘曲而在压电膜发生了微裂纹等。
本申请发明者们针对上述翘曲进一步研讨的结果发现：如本实施方式那样，若选择第1、第2层叠体的结构，使得在低声速膜4中设置接合层13，则可有效地抑制上述翘曲。
在专利文献1中，接合了由压电膜、低声速膜以及高声速膜构成的层叠构造和由介质层以及支承基板构成的层叠构造。因此，对接合前的压电膜施加了大的膜应力。所以，在接合了第1以及第2层叠体的层叠体阶段，在压电膜容易发生比较大的翘曲。
相对于此，在本实施方式中，第2层叠体中只是在压电膜层叠有氧化硅膜，因此未对压电膜施加大的膜应力。所以，在通过接合而获得的层叠体中，由于对压电膜5施加的应力小，因此也不易发生翘曲。所以，如上所述不易发生电气特性的劣化。此外，也不易发生破裂。关于这一点，基于具体的实验例进行说明。
作为上述弹性波装置11，制作了1端口型的弹性波谐振器。另外，IDT电极的电极指的对数设为100对，电极指的交叉宽度设为20λ，由电极指间距决定的波长设为2.0μm。关于反射器，将电极指的条数设为20条。IDT电极6以及反射器由包含A1的金属形成，厚度设为160nm。
图8中用实线表示上述第3实施方式的实施例的谐振特性。此外，为了进行比较，除了接合层13被设置在第1氧化硅膜12中之外，与上述实施方式的实施例同样地制作了弹性波装置。将该现有例的弹性波装置的谐振特性在图8中用虚线表示。从图8可以明确，在现有例中，脉动出现在谐振点与反谐振点之间。相对于此，根据实施例可知，并未出现谐振点与反谐振点之间的这样的脉动。此外可知，与现有例相比，根据实施例，谐振点处的波形也变得尖锐，阻抗特性的峰谷比也变大。
可认为如上述那样实施例的谐振特性比现有例的谐振特性提高是由于未发生基于如前述的翘曲的微裂纹的缘故。
图9是本发明的第4实施方式所涉及的弹性波装置的示意性正面剖视图。
在第4实施方式的弹性波装置21中，在支承基板2上层叠有第1氧化硅膜12、高声速膜3A、低声速膜4、压电膜5以及IDT电极6。在第4实施方式的弹性波装置21中，接合层13存在于高声速膜3A中。即，高声速膜3A具有高声速膜层3A1、3A2，在高声速膜层3A1与高声速膜层3A2之间形成有接合层13。
在本实施方式中，制造之际也准备在压电膜上设置有低声速膜以及高声速膜层的第2层叠体即可。因此，在压电膜不易发生翘曲。所以，与第1实施方式同样，在弹性波装置21中也不易发生电气特性的劣化。此外，还不易发生晶片阶段、最终获得的弹性波装置21中的压电膜的破裂。
图10是本发明的第5实施方式所涉及的弹性波装置的示意性正面剖视图。
在第5实施方式的弹性波装置31中，第1氧化硅膜12、高声速膜3A、第2氧化硅膜4B、接合层13、第3氧化硅膜4A、压电膜5以及IDT电极6按该顺序层叠在支承基板2上。在此，第2氧化硅膜4B以及第3氧化硅膜4A均为低声速膜。接合层13在本实施方式中位于作为低声速膜的第2氧化硅膜4B与第3氧化硅膜4A之间的界面。
在本实施方式中，制造之际也准备在压电膜上设置有第3氧化硅膜4A的第2层叠体即可。因此，在压电膜不易发生翘曲。所以，在弹性波装置31中也不易发生电气特性的劣化。此外，还不易发生晶片阶段、最终获得的弹性波装置31中的压电膜的破裂。
图11是本发明的第6实施方式所涉及的弹性波装置的示意性正面剖视图。
在第6实施方式的弹性波装置41中，在支承基板2上层叠有第1氧化硅膜12、高声速膜3A、低声速膜4、压电膜5以及IDT电极6。接合层13位于低声速膜4与压电膜5的界面。
在本实施方式中，制造之际也准备在压电膜层叠IDT电极而成的第2层叠体即可。因此，在压电膜不易发生翘曲。因此，在弹性波装置41中也不易发生电气特性的劣化。此外，还不易发生晶片阶段、最终获得的弹性波装置41中的压电膜的破裂。
如第3～第6实施方式的弹性波装置那样，在从高声速膜3A中至低声速膜4与压电膜5的界面为止的任意位置设置接合层13即可。
图12是本发明的第7实施方式所涉及的弹性波装置的示意性正面剖视图。
在弹性波装置51中，在高声速支承基板3上层叠有低声速膜4。在低声速膜4上层叠有压电膜5。在压电膜5上形成有IDT电极6。虽然未特别进行图示，但在IDT电极6的弹性波传播方向两侧设置有反射器，由此构成了1端口型弹性波谐振器。
接合层13位于包含氧化硅的低声速膜4中。即，在第1低声速膜层4a与第2低声速膜层4b的界面设置有接合层13。因此，在制造之际，准备在压电膜5层叠IDT电极6以及第1低声速膜层4a而成的第2层叠体即可。因此，在第2层叠体中，不易对压电膜5施加大的膜应力。所以，在压电膜中不易发生翘曲。
在制造之际，在上述第2层叠体的低声速膜层所露出的面形成Ti、Al等的金属层。然后，准备在母高声速支承基板上层叠有低声速膜层的第1层叠体。在该第1层叠体的低声速膜层上形成Ti等的金属层。然后，使金属层彼此接触地在加热下对第1、第2层叠体进行接合。这样，能够与第3实施方式的弹性波装置11同样地形成接合层13。
然后，将获得的层叠体截断，获得各个弹性波装置51即可。
在本实施方式中，由于接合层13设置于上述的位置，因此制造之际在压电膜阶段也不易发生翘曲。因此，不易发生电气特性的劣化。此外，在第2层叠体阶段、产品的搬送时，在压电膜5不易发生破裂、微裂纹。
图13是本发明的第8实施方式所涉及的弹性波装置的示意性正面剖视图。在弹性波装置61中，接合层13位于压电膜5与低声速膜4的界面。在其他方面，弹性波装置61与弹性波装置51相同。
在弹性波装置61中，接合层13也位于靠近压电膜5侧的位置。因此，在接合前的第2层叠体阶段，在压电膜5不易发生翘曲。因此，与第7实施方式的弹性波装置51同样，不易发生电气特性的劣化。此外，由于不易发生制造工序中的压电膜5的翘曲，因此也不易发生破裂、微裂纹。此外，产品搬送时等在压电膜5也不易发生翘曲，因此不易发生破裂、微裂纹。
也在如弹性波装置51、61那样利用了高声速支承基板3的构造中，可以在高声速支承基板3与低声速膜4之间进一步层叠其他中间层。即，可以在高声速支承基板3上间接地层叠低声速膜4。总之，在利用了高声速支承基板3的构造中，接合层13位于低声速膜4中或压电膜5与低声速膜4的界面之中的任意位置即可。
接着，以下，说明低声速膜的膜厚与Q值的关系。
在图12所示的第7实施方式所涉及的弹性波装置51中，使第1低声速膜层4a的膜厚变化而制作了各种弹性波装置。更具体而言，使用了包含Si的高声速支承基板3。作为第2低声速膜层4b，使用了厚度为55nm的SiO2膜。作为接合层13，使用了Ti膜，厚度设为0.5nm。作为压电膜5，使用了600nm的LiTaO3膜。由IDT电极中的电极指间距决定的波长λ设为2μm。由作为氧化硅的SiO2形成与压电膜5相接的第1低声速膜层4a，使膜厚不同。
图14中表示作为第1低声速膜层4a的SiO2膜的膜厚与Q值的关系。
可知作为第1低声速膜层4a的SiO2膜的膜厚越变厚则Q值越变高。在SiO2膜的膜厚设为240nm以上即0.12λ以上时，获得了超过1000的高Q值。若SiO2膜的膜厚为440nm以上即0.22λ以上，则Q值的变动变小，变得大致恒定。因此可知，通过将SiO2膜的膜厚设为0.22λ以上，Q值变得大致恒定，从而能够减小偏差。这样，优选地，在由氧化硅形成了与压电膜5相接的低声速膜层的情况下，希望将该SiO2膜的膜厚设为0.12λ以上。更优选地，希望将SiO2膜的膜厚设为0.22λ以上。
另外，优选作为第1低声速膜层4a的SiO2膜的膜厚设为2λ以下。由此，能够减小膜应力。
接下来，说明接合层的Ti层的膜厚与Q值的关系。
使接合层13的Ti层的膜厚分别不同而制作了图10所示的第5实施方式的弹性波装置31。更具体而言，由Si形成了高声速膜3A。由Ti层以及Ti氧化物层形成了接合层13。形成接合层13，使得Ti氧化物层位于高声速膜3A侧，Ti层位于压电膜5侧。将Ti氧化物层的厚度设为50nm。低声速膜由SiO2形成，将厚度设为700nm。压电膜5由LiTaO3形成，将厚度设为600nm。将作为弹性波装置31所利用的弹性波的声表面波的波长λ设为2μm。
图15是表示作为接合层的Ti层的膜厚与Q值的关系的图。
可知接合层的Ti层的膜厚越变小则Q值越变大。特别是，在将Ti层的膜厚设为2.0nm以下即1×10-3λ以下时，获得了超过1000的高Q值。在Ti层的膜厚为1.2nm以下即0.6×10-3λ以下时，Q值的变动变小，变得大致恒定。因此可知，通过将接合层的Ti层的膜厚设为1.2nm以下或者0.6×10-3λ以下，Q值变得大致恒定，从而能够减小偏差。这样，优选地，希望将Ti层的膜厚设为2.0nm以下，更优选地，希望将Ti层的膜厚设为1.2nm以下。
另外，优选Ti层的膜厚设为0.4nm以上。由此，能够恰当地接合上述第1层叠体与上述第2层叠体。
图16是高频前端电路130的构成图。另外，在该图中还一并图示了与高频前端电路130连接的各构成要素(天线元件102、RF信号处理电路(RFIC)103、以及基带信号处理电路(BBIC)104)。高频前端电路130、RF信号处理电路103和基带信号处理电路104构成了通信装置140。另外，通信装置140也可以包括电源、CPU、显示器。
高频前端电路130具备天线侧开关125、四工器101、接收侧开关113以及发送侧开关123、低噪声放大器电路114和功率放大器电路124。另外，弹性波装置1可以是四工器101，也可以是滤波器111、112、121、122的至少一个。
接收侧开关113是具有与作为四工器101的接收端子的独立端子111A以及独立端子121A独立地连接的两个选择端子、及与低噪声放大器电路114连接的公共端子的开关电路。
发送侧开关123是具有与作为四工器101的发送端子的独立端子112A以及独立端子122A独立地连接的两个选择端子、及与功率放大器电路124连接的公共端子的开关电路。
这些接收侧开关113以及发送侧开关123分别按照来自控制部(未图示)的控制信号，将公共端子和与给定频带对应的信号路径进行连接，例如，由SPDT(Single PoleDouble Throw，单刀双掷)型的开关构成。另外，与公共端子连接的选择端子不限于一个，也可以是多个。也就是说，高频前端电路130可以对应于载波聚合。
低噪声放大器电路114是将经由了天线元件102、四工器101以及接收侧开关113的高频信号(在此为高频接收信号)放大并向RF信号处理电路103输出的接收放大电路。
功率放大器电路124是将从RF信号处理电路103输出的高频信号(在此为高频发送信号)放大并经由发送侧开关123以及四工器101而向天线元件102输出的发送放大电路。
RF信号处理电路103将从天线元件102经由接收信号路径输入的高频接收信号通过向下变换等进行信号处理，将进行该信号处理而生成的接收信号向基带信号处理电路104输出。此外，RF信号处理电路103将从基带信号处理电路104输入的发送信号通过向上变换等进行信号处理，将进行该信号处理而生成的高频发送信号向功率放大器电路124输出。RF信号处理电路103例如是RFIC。由基带信号处理电路104处理后的信号例如作为图像信号而被用于图像显示，或作为声音信号而被用于通话。另外，高频前端电路130也可以在上述的各构成要素之间具备其他电路元件。
根据如以上那样构成的高频前端电路130以及通信装置140，通过具备上述四工器101，能够抑制通带内的脉动。
另外，高频前端电路130也可以代替上述四工器101而具备四工器101的变形例所涉及的四工器。
(其他实施方式)
以上，关于本发明的实施方式所涉及的弹性波装置、高频前端电路以及通信装置，列举实施方式及其变形例进行了说明，但关于本发明，将上述实施方式以及变形例中的任意构成要素组合来实现的其他实施方式、对上述实施方式在不脱离本发明的主旨的范围内实施本领域技术人员所想到的各种变形而获得的变形例、内置了本发明所涉及的高频前端电路以及通信装置的各种设备也包含于本发明。
例如，在上述说明中，作为弹性波装置，设为可以是四工器也可以是滤波器，但本发明除了四工器之外，例如，还能应用于三个滤波器的天线端子被公共化的三工器、六个滤波器的天线端子被公共化的六工器等多工器中。多工器具备两个以上的滤波器即可。
进而，多工器不限于具备发送滤波器以及接收滤波器的双方的结构，也可以是仅具备发送滤波器或仅具备接收滤波器的结构。
本发明作为滤波器、能够应用于多频带系统的多工器、前端电路以及通信装置，能够在便携式电话等通信设备中广泛利用。
符号说明
1...弹性波装置；
2...支承基板；
3...高声速支承基板；
3A...高声速膜；
3A1、3A2...高声速膜层；
4...低声速膜；
4a、4b...低声速膜层；
4A...第3氧化硅膜；
4B...第2氧化硅膜；
5...压电膜；
6...IDT电极；
7、8...反射器；
9...电介质膜；
11、21、31、41、51、61...弹性波装置；
12...第1氧化硅膜；
13...接合层；
101...四工器；
102...天线元件；
103...RF信号处理电路；
104...基带信号处理电路；
111、112、121、122...滤波器；
111A、112A、121A、122A...独立端子；
113...接收侧开关；
114...低噪声放大器电路；
123...发送侧开关；
124...功率放大器电路；
125...天线侧开关；
130...高频前端电路；
140...通信装置。

Claims (12)

1.一种弹性波装置，是具有压电膜的弹性波装置，其中，
所述弹性波装置具备：
高声速部件，其传播的体波声速与在所述压电膜中传播的弹性波声速相比为高速；
低声速膜，层叠在所述高声速部件上，且该低声速膜传播的体波声速与在所述压电膜中传播的弹性波声速相比为低速；
所述压电膜，层叠在所述低声速膜上；和
IDT电极，形成在所述压电膜的一个面，
在将由所述IDT电极的电极指周期决定的弹性波的波长设为λ时，所述压电膜的膜厚被设为超过1.5λ且为3.5λ以下，
所述高声速部件是高声速支承基板，
所述弹性波装置还具备：接合层，设置在从所述高声速支承基板至所述低声速膜与所述压电膜的界面为止的任意位置，
所述低声速膜包含氧化硅，
所述接合层存在于所述低声速膜中的位置，
所述低声速膜具有：第1低声速膜层，位于所述接合层的所述压电膜侧；和第2低声速膜层，位于所述接合层的与所述压电膜相反的一侧，
在将所述弹性波装置所利用的弹性波的波长设为λ时，所述第1低声速膜层的膜厚为0.12λ以上。
2.根据权利要求1所述的弹性波装置，其中，
所述高声速支承基板是硅基板。
3.一种弹性波装置，是具有压电膜的弹性波装置，其中，
所述弹性波装置具备：
高声速部件，其传播的体波声速与在所述压电膜中传播的弹性波声速相比为高速；
低声速膜，层叠在所述高声速部件上，且该低声速膜传播的体波声速与在所述压电膜中传播的弹性波声速相比为低速；
所述压电膜，层叠在所述低声速膜上；和
IDT电极，形成在所述压电膜的一个面，
在将由所述IDT电极的电极指周期决定的弹性波的波长设为λ时，所述压电膜的膜厚被设为超过1.5λ且为3.5λ以下，
所述弹性波装置还具备支承基板，
所述高声速部件是设置在所述支承基板上的高声速膜，
所述弹性波装置还具备：接合层，设置在从所述高声速膜中至所述低声速膜与所述压电膜的界面为止的任意位置，
所述低声速膜包含氧化硅，
所述接合层存在于所述低声速膜中的位置，
所述低声速膜具有：第1低声速膜层，位于所述接合层的所述压电膜侧；和第2低声速膜层，位于所述接合层的与所述压电膜相反的一侧，
在将所述弹性波装置所利用的弹性波的波长设为λ时，所述第1低声速膜层的膜厚为0.12λ以上。
4.根据权利要求1～3的任一项所述的弹性波装置，其中，
所述接合层包括金属氧化物层或金属氮化物层。
5.根据权利要求1～3的任一项所述的弹性波装置，其中，
所述接合层包括Ti层，所述Ti层的膜厚为0.4nm以上且为2.0nm以下。
6.根据权利要求5所述的弹性波装置，其中，
所述Ti层的膜厚为0.4nm以上且为1.2nm以下。
7.根据权利要求1～3的任一项所述的弹性波装置，其中，
所述低声速膜由氧化硅的膜构成，或者由以氧化硅为主成分的膜构成。
8.根据权利要求1～3的任一项所述的弹性波装置，其中，
所述压电膜包含LiTaO3。
9.根据权利要求1或3所述的弹性波装置，其中，
所述第1低声速膜层的膜厚为0.22λ以上。
10.根据权利要求3所述的弹性波装置，其中，还具备：
中间层，配置在所述高声速膜与所述支承基板之间。
11.一种高频前端电路，具备：
权利要求1～10的任一项所述的弹性波装置；和
功率放大器。
12.一种通信装置，具备：
权利要求11所述的高频前端电路；
RF信号处理电路；和
基带信号处理电路。
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