CN114424456A - 弹性波装置 - Google Patents

弹性波装置 Download PDF

Info

Publication number
CN114424456A
CN114424456A CN202080066319.8A CN202080066319A CN114424456A CN 114424456 A CN114424456 A CN 114424456A CN 202080066319 A CN202080066319 A CN 202080066319A CN 114424456 A CN114424456 A CN 114424456A
Authority
CN
China
Prior art keywords
electrode
resonator
thickness
piezoelectric layer
wave device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202080066319.8A
Other languages
English (en)
Inventor
山根毅
永友翔
木村哲也
大门克也
小柳卓哉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Murata Manufacturing Co Ltd filed Critical Murata Manufacturing Co Ltd
Publication of CN114424456A publication Critical patent/CN114424456A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80Constructional details
    • H10N30/87Electrodes or interconnections, e.g. leads or terminals
    • H10N30/872Interconnections, e.g. connection electrodes of multilayer piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/874Interconnections, e.g. connection electrodes of multilayer piezoelectric or electrostrictive devices embedded within piezoelectric or electrostrictive material, e.g. via connections
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02Details
    • H03H9/02007Details of bulk acoustic wave devices
    • H03H9/02015Characteristics of piezoelectric layers, e.g. cutting angles
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02Details
    • H03H9/02007Details of bulk acoustic wave devices
    • H03H9/02015Characteristics of piezoelectric layers, e.g. cutting angles
    • H03H9/02031Characteristics of piezoelectric layers, e.g. cutting angles consisting of ceramic
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02Details
    • H03H9/02007Details of bulk acoustic wave devices
    • H03H9/02062Details relating to the vibration mode
    • H03H9/0207Details relating to the vibration mode the vibration mode being harmonic
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02Details
    • H03H9/02007Details of bulk acoustic wave devices
    • H03H9/02157Dimensional parameters, e.g. ratio between two dimension parameters, length, width or thickness
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02Details
    • H03H9/02228Guided bulk acoustic wave devices or Lamb wave devices having interdigital transducers situated in parallel planes on either side of a piezoelectric layer
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02Details
    • H03H9/125Driving means, e.g. electrodes, coils
    • H03H9/13Driving means, e.g. electrodes, coils for networks consisting of piezoelectric or electrostrictive materials
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02Details
    • H03H9/125Driving means, e.g. electrodes, coils
    • H03H9/13Driving means, e.g. electrodes, coils for networks consisting of piezoelectric or electrostrictive materials
    • H03H9/132Driving means, e.g. electrodes, coils for networks consisting of piezoelectric or electrostrictive materials characterized by a particular shape
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02Details
    • H03H9/125Driving means, e.g. electrodes, coils
    • H03H9/145Driving means, e.g. electrodes, coils for networks using surface acoustic waves
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/15Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material
    • H03H9/17Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator
    • H03H9/171Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator implemented with thin-film techniques, i.e. of the film bulk acoustic resonator [FBAR] type
    • H03H9/172Means for mounting on a substrate, i.e. means constituting the material interface confining the waves to a volume
    • H03H9/174Membranes
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/15Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material
    • H03H9/17Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator
    • H03H9/171Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator implemented with thin-film techniques, i.e. of the film bulk acoustic resonator [FBAR] type
    • H03H9/172Means for mounting on a substrate, i.e. means constituting the material interface confining the waves to a volume
    • H03H9/175Acoustic mirrors
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/15Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material
    • H03H9/17Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator
    • H03H9/176Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator consisting of ceramic material
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/15Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material
    • H03H9/205Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having multiple resonators
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/25Constructional features of resonators using surface acoustic waves
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/46Filters
    • H03H9/54Filters comprising resonators of piezoelectric or electrostrictive material
    • H03H9/56Monolithic crystal filters
    • H03H9/562Monolithic crystal filters comprising a ceramic piezoelectric layer
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/46Filters
    • H03H9/54Filters comprising resonators of piezoelectric or electrostrictive material
    • H03H9/56Monolithic crystal filters
    • H03H9/564Monolithic crystal filters implemented with thin-film techniques
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/46Filters
    • H03H9/54Filters comprising resonators of piezoelectric or electrostrictive material
    • H03H9/56Monolithic crystal filters
    • H03H9/566Electric coupling means therefor
    • H03H9/568Electric coupling means therefor consisting of a ladder configuration
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/01Manufacture or treatment
    • H10N30/07Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base
    • H10N30/074Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base by depositing piezoelectric or electrostrictive layers, e.g. aerosol or screen printing
    • H10N30/076Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base by depositing piezoelectric or electrostrictive layers, e.g. aerosol or screen printing by vapour phase deposition

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)

Abstract

提供一种即使在推进了小型化的情况下也能提高Q值且能调整谐振频率的弹性波装置。弹性波装置(1)具备压电体层(4)和第1电极(51)及第2电极(52)。第1电极(51)及第2电极(52)在与压电体层(4)的厚度方向(D1)交叉的方向(D2)上对置。弹性波装置(1)利用厚度剪切一阶模的体波。弹性波装置(1)具备第1谐振器及第2谐振器。第1谐振器及第2谐振器各自具有第1电极(51)及第2电极(52)、和压电体层(4)之中包含设置了第1电极(51)及第2电极(52)的设置区域的设置部位(400)。第1谐振器及第2谐振器各自的厚度是除去了该谐振器所包含的第1电极(51)及第2电极(52)的厚度之后的厚度。第1谐振器的厚度和第2谐振器的厚度不同。

Description

弹性波装置
技术领域
本发明一般地涉及弹性波装置,更详细地涉及具备压电体层的弹性波装置。
背景技术
以往,已知利用了在包含LiNbO3或LiTaO3的压电体层中传播的板波的弹性波装置。例如,在下述的专利文献1中,公开了一种利用了作为板波的兰姆波(Lamb wave)的弹性波装置。在专利文献1记载的弹性波装置中,在包含LiNbO3或LiTaO3的压电基板(压电体层)的上表面设置有IDT电极(第1电极以及第2电极)。而且,通过在IDT电极的与一个电位连接的多个电极指和与另一个电位连接的多个电极指之间施加电压,从而可激励兰姆波。此外,在IDT电极的两侧设置有反射器,由IDT电极和反射器构成了利用了板波的弹性波谐振器。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2012-257019号公报
发明内容
发明要解决的课题
在专利文献1记载的弹性波装置中,为了谋求小型化,可考虑减少电极指的根数。然而,若减少电极指的根数,则Q值变低。此外,也难以调整弹性波装置的谐振频率。
本发明鉴于上述课题而完成,目的在于提供一种即使在推进了小型化的情况下也能够提高Q值并且能够调整谐振频率的弹性波装置。
用于解决课题的手段
本发明的一个方式涉及的弹性波装置具备压电体层、和在与所述压电体层的厚度方向交叉的方向上对置的第1电极以及第2电极。所述弹性波装置利用厚度剪切一阶模的体波(bulk wave)。所述弹性波装置具备第1谐振器以及第2谐振器。所述第1谐振器以及所述第2谐振器各自具有所述第1电极以及所述第2电极、和所述压电体层之中设置了所述第1电极以及所述第2电极的设置部位。所述第1谐振器的厚度是在所述第1谐振器的所述设置部位除去了所述第1谐振器所包含的所述第1电极以及所述第2电极的厚度之后的厚度。所述第2谐振器的厚度是在所述第2谐振器的所述设置部位除去了所述第2谐振器所包含的所述第1电极以及所述第2电极的厚度之后的厚度。所述第1谐振器的厚度和所述第2谐振器的厚度不同。
本发明的一个方式涉及的弹性波装置具备压电体层、和在与所述压电体层的厚度方向交叉的方向上对置的第1电极以及第2电极。所述第1电极和所述第2电极彼此是相邻的电极。所述弹性波装置在沿着所述厚度方向的任意的剖面中,将所述第1电极和所述第2电极的中心线间距离设为p,将所述压电体层的厚度设为d,此时,d/p为0.5以下。所述弹性波装置具备第1谐振器以及第2谐振器。所述第1谐振器以及所述第2谐振器各自具有所述第1电极以及所述第2电极、和所述压电体层之中设置了所述第1电极以及所述第2电极的设置部位。所述第1谐振器的厚度是在所述第1谐振器的所述设置部位除去了所述第1谐振器所包含的所述第1电极以及所述第2电极的厚度之后的厚度。所述第2谐振器的厚度是在所述第2谐振器的所述设置部位除去了所述第2谐振器所包含的所述第1电极以及所述第2电极的厚度之后的厚度。所述第1谐振器的厚度和所述第2谐振器的厚度不同。
发明效果
根据本发明,即使在推进了小型化的情况下也能够提高Q值,并且能够调整谐振频率。
附图说明
图1是一个实施方式涉及的弹性波装置的俯视图。
图2涉及同上的弹性波装置,是图1的A1-A1线剖视图。
图3是同上的弹性波装置的等效电路图。
图4是同上的弹性波装置所具有的谐振器的俯视图。
图5是同上的谐振器的主要部分俯视图。
图6涉及同上的弹性波装置,是图4的A2-A2线剖视图。
图7A是兰姆波的说明图。图7B是厚度剪切一阶模的体波的说明图。
图8是同上的弹性波装置的动作说明图。
图9是参考方式涉及的弹性波装置的构造模型的说明图。
图10A是关于同上的弹性波装置示出厚度剪切模的相对带宽和[压电体层的厚度]/[第1电极和第2电极的中心线间距离]的关系的曲线图。图10B是关于同上的构造模型示出厚度剪切模的相对带宽和[压电体层的厚度]/[成对的两个电极的中心线间距离]的关系的曲线图,是将图10A的横轴的0~0.2的范围放大了的曲线图。
图11是关于同上的弹性波装置示出厚度剪切模的相对带宽和标准化杂散电平(spurious level)的关系的曲线图。
图12是同上的弹性波装置的阻抗-频率特性图。
图13是关于同上的弹性波装置用于说明[压电体层的厚度]/[第1电极和第2电极的中心线间距离]和构造参数的组合下的相对带宽的分布的图。
图14是关于谐振器示出变更了压电体层4的膜厚的情况下的谐振特性的曲线图。
图15A是一个实施方式的变形例1涉及的弹性波装置的剖视图。图15B是一个实施方式的变形例1的另一个变形例涉及的弹性波装置的剖视图。
图16A以及图16B是一个实施方式的变形例1的又一个变形例涉及的弹性波装置的剖视图。
图17是一个实施方式的变形例2涉及的弹性波装置的剖视图。
图18是一个实施方式的变形例3涉及的弹性波装置的俯视图。
图19是一个实施方式的变形例4涉及的弹性波装置的剖视图。
图20是一个实施方式的变形例4的另一个变形例涉及的弹性波装置的俯视图。
图21A~图21D是示出一个实施方式涉及的弹性波装置的第1电极以及第2电极的其他形状的剖视图。
图22是一个实施方式的变形例6涉及的弹性波装置的剖视图。
具体实施方式
在以下的实施方式等中参照的图1~图8、图13A~图19D均为示意性的图,图中的各构成要素的大小、厚度各自之比未必一定反映了实际的尺寸比。
(实施方式)
参照图1~图12对弹性波装置1进行说明。
(1)弹性波装置的整体结构
如图1所示,本实施方式涉及的弹性波装置1具备压电体层4和多个谐振器5。
多个谐振器5各自为弹性波谐振器,具备第1电极51以及第2电极52(参照图4)。如图2所示,第1电极51以及第2电极52在与压电体层4的厚度方向D1(以下,也称为第1方向D1)交叉的方向D2(以下,也称为第2方向D2)上对置。弹性波装置1是利用厚度剪切一阶模的体波的弹性波装置。第2方向D2与压电体层4的极化方向PZ1正交。厚度剪切一阶模的体波是由于压电体层4的厚度剪切振动而将压电体层4的厚度方向D1作为传播方向的体波,是在压电体层4的厚度方向D1上波节的数量成为1的体波。厚度剪切振动通过第1电极51以及第2电极52来激励。在压电体层4之中,在从厚度方向D1的俯视下,在第1电极51与第2电极52之间的规定区域45激励厚度剪切振动。在弹性波装置1中,如果第2方向D2与压电体层4的极化方向PZ1正交,则厚度剪切一阶模的体波的机电耦合系数(以下,也称为耦合系数)大。在此,所谓“正交”,并不仅限定于严格地正交的情况,也可以是大致正交(第2方向D2和极化方向PZ1所成的角度例如为90°±10°)。
如图4以及图6所示,谐振器5所具备的第1电极51以及第2电极52在从第2方向D2观察时相互交叉。所谓“在从第2方向D2观察时相互交叉”,意味着在从第2方向D观察时相互重叠。谐振器5包含多个第1电极51,并且,包含多个第2电极52。也就是说,在将第1电极51以及第2电极52作为一对电极组的情况下,弹性波装置1的多个谐振器5各自具备多对电极组。在弹性波装置1的多个谐振器5的每一个中,多个第1电极51和多个第2电极52在第2方向D2上各一个地交替排列。如图4所示,弹性波装置1针对多个谐振器5的每一个还具备连接有多个第1电极51的第1布线部61、和连接有多个第2电极52的第2布线部62。
如图2所示,弹性波装置1具备支承基板2、氧化硅膜7、压电体层4和多个电极部50。多个电极部50各自具有第1电极51以及第2电极52。在弹性波装置1中,压电体层4设置在支承基板2上。在此,支承基板2是硅基板。压电体层4经由氧化硅膜7而与支承基板2接合。支承基板2具有空腔26。空腔26处于谐振器5的正下方。即,空腔26夹着压电体层设置在与谐振器5相反侧。谐振器5在从压电体层4的厚度方向D1的俯视下包含第1电极51以及第2电极52,以及在从压电体层4的厚度方向D1的俯视下压电体层4之中包含处于第1电极51与第2电极52之间的部分(规定区域45)。在本实施方式涉及的弹性波装置1中,空腔26遍及支承基板2和氧化硅膜7而形成,使压电体层4的一部分(第2主面42的一部分)露出。在从压电体层4的厚度方向D1的俯视下,空腔26与第1布线部61以及第2布线部62各自的一部分重叠。另外,在从压电体层4的厚度方向D1的俯视下,空腔26也可以不与第1布线部61以及第2布线部62各自的一部分重叠。另外,所谓“支承基板2具有空腔26”,是指空腔6的一部分被支承基板包围的情况。例如,除了如图2所示未设置在俯视了支承基板2的情况下与空腔26重叠的支承基板2的部分的情况以外,还包含设置有在俯视了支承基板2的情况下与空腔26重叠的支承基板2的情况。
多个电极部50各自与压电体层4相接。本实施方式的谐振器5包含具有第1电极51以及第2电极52的电极部50、和压电体层4之中包含设置了该电极部50的设置区域的设置部位400。
本实施方式的弹性波装置1是弹性波滤波器(在此为梯型滤波器)。弹性波装置1具有输入端子15、输出端子16、多个(两个)串联臂谐振器RS1、和多个(两个)并联臂谐振器RS2。多个(两个)串联臂谐振器RS1设置于将输入端子15和输出端子16连结的第1路径12(参照图3)。多个(两个)并联臂谐振器RS2在将第1路径12上的多个(两个)节点N1、N2和接地(接地端子17、18)连结的多个(两个)第2路径13、14上各设置一个(参照图3)。另外,接地端子17、18也可以被公共化为一个接地。
在弹性波装置1中,多个串联臂谐振器RS1以及多个并联臂谐振器RS2各自为谐振器5。多个谐振器5各自包含第1电极51以及第2电极52。并联臂谐振器RS2的谐振频率比串联臂谐振器RS1的谐振频率高。
(2)弹性波装置的各构成要素
接着,参照附图对弹性波装置1的各构成要素进行说明。
(2.1)支承基板
如图2所示,支承基板2隔着氧化硅膜7对压电体层4进行支承。在本实施方式涉及的弹性波装置1中,支承基板2隔着氧化硅膜7以及压电体层4对多个电极部50进行支承。也就是说,支承基板2隔着压电体层4对多个电极部50各自所具有的第1电极51以及第2电极52进行支承。
支承基板2具有相互对置的第1主面21以及第2主面22。第1主面21以及第2主面22在支承基板2的厚度方向上相互对置。支承基板2的厚度方向是沿着压电体层4的厚度方向D1的方向。在从压电体层4的厚度方向D1的俯视下,支承基板2的外周形状为长方形,但不限于此,例如也可以为正方形。
支承基板2例如为硅基板。支承基板2的厚度例如为100μm~500μm的厚度,作为一个例子是120μm的厚度。硅基板为单晶硅基板。在支承基板2为硅基板的情况下,第1主面21的面方位例如能够采用(100)面、(110)面或者(111)面。上述的体波的传播方位能够不受硅基板的面方位制约地进行设定。硅基板的电阻率例如为1kΩcm以上,优选为2kΩcm以上,更优选为4kΩcm以上。
支承基板2不限于硅基板,例如,也可以是石英基板、玻璃基板、蓝宝石基板、钽酸锂基板、铌酸锂基板、氧化铝基板、尖晶石基板、砷化镓基板、碳化硅基板。
支承基板2包含使压电体层4的一部分露出的空腔26的至少一部分。在从压电体层4的厚度方向D1的俯视下,空腔26与谐振器5重叠。在实施方式1涉及的弹性波装置1中,在从压电体层4的厚度方向D1的俯视下,空腔26比谐振器5大,且与谐振器5的整体重叠。此外,在实施方式1涉及的弹性波装置1中,在从压电体层4的厚度方向D1的俯视下,空腔26还与第1布线部61以及第2布线部62各自的一部分重叠。从压电体层4的厚度方向D1的俯视下的空腔26的开口形状是长方形,但不限于此。
在本实施方式中,支承基板2具有第1空腔26a和第2空腔26b。第1空腔26a使压电体层4的至少一部分露出。第2空腔26b使压电体层4的至少一部分露出。另外,在本实施方式中,第1空腔26a以及第2空腔26b都使压电体层4的至少一部分露出,但也可以使压电体层4完全不露出。即,也可以是,在进行了俯视的情况下,在压电体层4和第1空腔26a重叠的区域、以及压电体层4和第2空腔26b重叠的区域中,在压电体层4的第1空腔26a、第2空腔26b侧的面层叠有电介质膜等。
在从厚度方向D1的俯视下,第1空腔26a与串联臂谐振器RS1的第1电极部501的第1电极51以及第2电极52、和压电体层4中串联臂谐振器RS1的第1电极51与第2电极52之间的部分重叠。在从厚度方向D1的俯视下,第2空腔26b与并联臂谐振器RS2的第1电极51以及第2电极52、和压电体层4中并联臂谐振器RS2的第1电极51与第2电极52之间的部分重叠。
(2.2)氧化硅膜
氧化硅膜7设置在支承基板2的第1主面21与压电体层4之间。在本实施方式涉及的弹性波装置1中,氧化硅膜7在压电体层4的厚度方向D1上与支承基板2的第1主面21的整个区域重叠。在本实施方式涉及的弹性波装置1中,支承基板2和压电体层4经由氧化硅膜7而接合。
氧化硅膜7的厚度例如为0.1μm以上且10μm以下。
(2.3)压电体层
如图2所示,压电体层4具有相互对置的第1主面41以及第2主面42。第1主面41和第2主面42在压电体层4的厚度方向D1上对置。在压电体层4中,第1主面41和第2主面42之中,第1主面41位于第1电极51、第2电极52侧,第2主面42位于氧化硅膜7侧。因此,在弹性波装置1中,压电体层4的第1主面41和氧化硅膜7的距离比压电体层4的第2主面42和氧化硅膜7的距离长。即,在弹性波装置1中,压电体层4的第1主面41和支承基板2的距离比压电体层4的第2主面42和支承基板2的距离长。压电体层4的材料为铌酸锂(LiNbO3)或者钽酸锂(LiTaO3)。压电体层4例如为Z切割LiNbO3或者Z切割LiTaO3。关于压电体层4的欧拉角(
Figure BDA0003558286660000081
,θ,ψ),
Figure BDA0003558286660000082
为0°±10°,θ为0°±10°。ψ是任意的角度。从提高耦合系数的观点出发,压电体层4优选为Z切割LiNbO3或者Z切割LiTaO3。压电体层4也可以为旋转Y切割LiNbO3、旋转Y切割LiTaO3、X切割LiNbO3、X切割LiTaO3。传播方位可以是对压电体层4的晶体构造定义的晶轴(X,Y,Z)中的Y轴方向,也可以是X轴方向,还可以是从X轴在±90°的范围内进行了旋转的方向。压电体层4为单晶,但不限于此,例如,也可以为双晶,还可以为陶瓷。
压电体层4的厚度例如为50nm以上且1000nm以下,作为一个例子是400nm。
压电体层4具有规定区域45(参照图5)。规定区域45是如下的区域,即,在从压电体层4的厚度方向D1的俯视下,在压电体层4之中在第1电极51和第2电极52对置的方向上与第1电极51和第2电极52这两者交叉并处于第1电极51与第2电极52之间的区域。
在本实施方式中,多个谐振器5中的一个谐振器5(例如,串联臂谐振器RS1)的厚度d1与多个谐振器5中的除一个谐振器5以外的谐振器5(例如,并联臂谐振器RS2)的厚度d2不同。在此,所谓多个谐振器5各自的厚度,是除去了该谐振器5所包含的第1电极51以及第2电极52的厚度之后的厚度。
具体地,压电体层4之中,例如设置了作为串联臂谐振器RS1的谐振器5的区域(设置部位400)中的压电体层4的厚度d1、和设置了作为并联臂谐振器RS2的谐振器5的区域(设置部位400)中的压电体层4的厚度d2不同。即,构成串联臂谐振器RS1的设置部位401的厚度d1和构成并联臂谐振器RS2的设置部位402的厚度d2不同。另外,所谓设置部位400处的压电体层4的厚度,是在俯视了弹性波装置1的情况下设置部位400处的与第1电极51以及第2电极52重叠的区域的压电体层4的厚度。在本实施方式中,设置部位401的厚度d1比设置部位402的厚度d2大。在本实施方式中,在第2主面42设置有台阶,使得设置部位401的厚度d1大于设置部位402的厚度d2。另外,设置部位402的厚度d2也可以大于设置部位401的厚度d1。
在此,设置部位401的厚度d1和设置部位402的厚度d2的差分值优选相对于厚度d1小于100%。
(2.4)电极
在弹性波装置1中,具备多个电极部50。多个电极部50各自具有第1电极51以及第2电极52。以下,多个电极部50为相同的结构,因此对一个电极部50进行说明。
电极部50具有第1电极51以及第2电极52。在本实施方式中,电极部50具有多个第1电极51以及多个第2电极52。
在弹性波装置1中,第1电极51以及第2电极52之中,例如第1电极51为信号电极(hot electrode),第2电极52为接地电极。在弹性波装置1中,多个第1电极51和多个第2电极52各一个交替地相互分开排列。因此,相邻的第1电极51和第2电极52分离。第1电极51和第2电极52的中心线间距离例如为1μm以上且10μm以下,作为一个例子是3μm。关于包含多个第1电极51和多个第2电极52的一组电极,只要是多个第1电极51和多个第2电极52在第2方向D2上分开排列的结构即可,也可以是多个第1电极51和多个第2电极52不交替地相互分开排列的结构。例如,也可以混合存在第1电极51和第2电极52各一根地分开排列的区域、和第1电极51或者第2电极52在第2方向D2上排列有两个以上的区域。在此,所谓第1电极51和第2电极52“相邻”,是指第1电极51和第2电极52隔着间隔而对置的情况。
在从压电体层4的厚度方向D1的俯视下,如图4所示,多个第1电极51以及多个第2电极52是将与第2方向D2正交的第3方向D3作为长度方向并将第2方向D2作为宽度方向的长条状(直线状)。多个第1电极51各自的长度例如为20μm,但不限于此。多个第1电极51各自的宽度H1(第1电极宽度H1)例如为50nm以上且1000nm以下,作为一个例子是500nm。多个第2电极52各自的长度例如为20μm,但不限于此。多个第2电极52各自的宽度H2(第2电极宽度H2)例如为50nm以上且1000nm以下,作为一个例子是500nm。
多个第1电极51以及多个第2电极52设置在压电体层4的第1主面41上。也就是说,电极部50设置在压电体层4的第1主面41上。第1电极51和第2电极52在压电体层4的同一主面(在此为第1主面41)上对置。
第1电极51具有第1电极主部510。第1电极主部510是第1电极51之中在第1电极51和第2电极52对置的方向上与第2电极52交叉的部分。此外,第2电极52具有第2电极主部520。第2电极主部520是第2电极52之中在第1电极51和第2电极52对置的方向上与第1电极51交叉的部分。
在本实施方式涉及的弹性波装置1中,在多个第1电极51中第1电极宽度H1相同,但不限于此,也可以不同。此外,在本实施方式涉及的弹性波装置1中,在多个第2电极52中第2电极宽度H2相同,但不限于此,也可以不同。在本实施方式涉及的弹性波装置1中,第1电极宽度H1和第2电极宽度H2相同,但不限于此,第1电极宽度H1和第2电极宽度H2也可以不同。
关于本实施方式涉及的弹性波装置1,在图1中,将第1电极51以及第2电极52各自的数量描绘为5个,但第1电极51以及第2电极52的数量不限于5个,可以为1个,可以为2个~4个,可以为6个以上,还可以为50个以上。
第1电极51和第2电极52对置的第2方向D2优选与压电体层4的极化方向PZ1(参照图2)正交,但不限于此。例如,在压电体层4不是Z切割的压电体的情况下,第1电极51以及第2电极52也可以在与作为长度方向的第3方向D3正交的方向上对置。另外,也存在第1电极51以及第2电极52不是矩形的情况。在该情况下,作为长度方向的第3方向D3也可以设为在俯视了第1电极51以及第2电极52的情况下与第1电极51以及第2电极52中的除了与第1布线部61或者第2布线部62连接的部位以外的部位外切的外切多边形的长边方向。另外,所谓“与第1电极51以及第2电极52外切的外切多边形”,在第1电极51连接有第1布线部61且在第2电极52连接有第2布线部62的情况下,包含至少与第1电极51中除连接于第1布线部61的部位以外的部分、和第2电极52中除连接于第2布线部62的部位以外的部分外切的多边形。
在本实施方式涉及的弹性波装置1中,多个第1电极51各自的厚度比压电体层4的厚度薄。多个第1电极51各自包含与压电体层4的厚度方向D1交叉的第1主面511以及第2主面512。在多个第1电极51的每一个中,第2主面512与压电体层4呈面状相接。
在本实施方式涉及的弹性波装置1中,多个第2电极52各自的厚度比压电体层4的厚度薄。多个第2电极52各自包含与压电体层4的厚度方向D1交叉的第1主面521以及第2主面522。在多个第2电极52的每一个中,第2主面522与压电体层4呈面状相接。
多个第1电极51以及多个第2电极52具有导电性。第1电极51以及第2电极52的材料例如是Al(铝)、Cu(铜)、Pt(铂)、Au(金)、Ag(银)、Ti(钛)、Ni(镍)、Cr(铬)、Mo(钼)、W(钨)或者以这些金属中的任一种为主体的合金等。此外,第1电极51以及第2电极52也可以具有将包含这些金属或者合金的多个金属膜进行了层叠的构造。第1电极51以及第2电极52例如包含密接膜和主电极膜的层叠膜,该密接膜由Ti膜构成,该主电极膜形成在密接膜上并由Al膜或者A1Cu膜构成。密接膜的厚度例如为10nm。此外,主电极膜的厚度例如为80nm。在AlCu膜中,优选Cu为1~20wt%。
(2.5)第1布线部以及第2布线部
第1布线部61包含第1汇流条611。第1汇流条611是用于将多个第1电极51设为相同电位的导体部。第1汇流条611是将第2方向D2作为长度方向的长条状(直线状)。与第1汇流条611连接的多个第1电极51朝向第2汇流条621延伸。在弹性波装置1中,在从压电体层4的厚度方向D1的俯视下,包含多个第1电极51和第1汇流条611的第1导体部为梳形的形状。第1汇流条611与多个第1电极51形成为一体,但不限于此。
第2布线部62包含第2汇流条621。第2汇流条621是用于将多个第2电极52设为相同电位的导体部。第2汇流条621是将第2方向D2作为长度方向的长条状(直线状)。与第2汇流条621连接的多个第2电极52朝向第1汇流条611延伸。在弹性波装置1中,在从压电体层4的厚度方向D1的俯视下,包含多个第2电极52和第2汇流条621的第2导体部为梳形的形状。第2汇流条621与多个第2电极52形成为一体,但不限于此。
第1汇流条611和第2汇流条621在第3方向D3上相互对置。第3方向D3是与第1方向D1和第2方向D2这两者正交的方向。
第1布线部61以及第2布线部62具有导电性。第1布线部61以及第2布线部62的材料例如是Al、Cu、Pt、Au、Ag、Ti、Ni、Cr、Mo、W或者以这些金属中的任一种为主体的合金等。此外,第1布线部61以及第2布线部62也可以具有将包含这些金属或者合金的多个金属膜进行了层叠的构造。第1布线部61以及第2布线部62例如包含密接膜和主布线膜的层叠膜,该密接膜由Ti膜构成,该主布线膜形成在密接膜上并由Al膜或者AlCu膜构成。密接膜的厚度例如为10nm。此外,主布线膜的厚度例如为80nm。在AlCu膜中,优选Cu为1~20wt%。
在弹性波装置1中,从第1汇流条611以及第2汇流条621的低电阻化的观点等出发,在第1汇流条611以及第2汇流条621的每一个中,也可以在主布线膜上包含金属膜。
(3)弹性波装置的制造方法
在弹性波装置1的制造方法中,例如,在准备了支承基板2之后,进行第1工序~第5工序。在第1工序中,在支承基板2的第1主面21上形成氧化硅膜。在第2工序中,经由氧化硅膜对成为压电体层4的基础的压电体基板和支承基板2进行接合。在第3工序中,使压电体基板变薄至压电体层4的给定的厚度。在第4工序中,针对压电体层4形成多个第1电极51、多个第2电极52、第1布线部61以及第2布线部62。在第5工序中,在支承基板2形成空腔26。在第4工序中,利用光刻技术、蚀刻技术、薄膜形成技术等形成多个第1电极51、多个第2电极52、第1布线部61以及第2布线部62。在第5工序中,利用蚀刻技术等对支承基板2中的空腔26的形成预定区域进行蚀刻。在第5工序中,将氧化硅膜作为蚀刻停止层而进行蚀刻,然后,通过将氧化硅膜的无用部分蚀刻除去,从而使压电体层4的第2主面42的一部分露出。在第5工序中,进一步在多个空腔26之中从第1方向D1观察与串联臂谐振器RS1重叠的空腔26(第1空腔26a)中进行掩模,对从第1方向D1观察与并联臂谐振器RS2重叠的压电体层4的区域进行蚀刻。由此,能够使厚度在从第1方向D1观察与串联臂谐振器RS1重叠的压电体层4的区域即设置部位401、和与并联臂谐振器RS2重叠的压电体层4的区域即设置部位402中不同。此外,在第1工序~第5工序中,作为支承基板2使用硅晶片,作为压电体基板使用压电体晶片。在弹性波装置1的制造方法中,通过对包含多个弹性波装置1的晶片进行切割,从而得到多个弹性波装置1(芯片)。
另外,弹性波装置1的制造方法是一个例子,并没有特别限定。例如,压电体层4也可以利用成膜技术来形成。在该情况下,弹性波装置1的制造方法电可以取代第2工序和第3工序而具备对压电体层4进行成膜的工序。通过成膜技术而成膜的压电体层4例如可以为单晶,也可以为双晶。作为成膜技术,例如,可列举CVD(Chemical Vapor Deposition,化学气相沉积)法,但不限于此。
(4)弹性波装置的动作以及特性
本实施方式涉及的弹性波装置1是利用厚度剪切一阶模的体波的弹性波装置。如上所述,厚度剪切一阶模的体波是由于压电体层4的厚度剪切振动而将压电体层4的厚度方向D1作为传播方向的体波,是在压电体层4的厚度方向D1上波节的数量成为1的体波。厚度剪切振动通过第1电极51以及第2电极52来激励。在压电体层4中,在从厚度方向D1的俯视下,在第1电极51与第2电极52之间的规定区域45激励厚度剪切振动。例如,能够通过FEM(Finite Element Method,有限元法)来确认厚度剪切振动。更详细地,例如,使用压电体层4的参数(材料、欧拉角以及厚度等)、第1电极51以及第2电极52的参数(材料、厚度、第1电极51和第2电极52的中心线间距离等)等,通过FEM对位移分布进行解析,并对失真进行解析,由此能够确认厚度剪切振动。压电体层4的欧拉角能够通过分析来求出。
在此,参照图7A以及图7B对在以往的弹性波装置中利用的兰姆波和上述厚度剪切一阶模的体波的差异进行说明。
图7A是用于说明在如专利文献1记载的声表面波装置那样的以往的弹性波装置的压电膜中传播的兰姆波的示意性主视剖视图。在以往的弹性波装置中,弹性波在压电薄膜200中如箭头所示那样传播。在此,压电薄膜200具有相互对置的第1主面201以及第2主面202。在图7A中,除压电薄膜200之外,还图示了Z方向以及X方向。在图7A中,Z方向是将压电薄膜200的第1主面201和第2主面202连结的厚度方向。X方向是IDT电极的多个电极指排列的方向。对于兰姆波而言,弹性波是如图7A所示在X方向上不断传播的板波。因而,在以往的弹性波装置中,弹性波在X方向上传播,因此将两个反射器在IDT电极的两侧各配置一个,从而得到了希望的谐振特性。因而,在以往的弹性波装置中,会产生弹性波的传播损耗,因此在谋求了小型化的情况下,即,在减少了电极指的对数的情况下,Q值会下降。
相对于此,在实施方式1涉及的弹性波装置1中,振动位移是厚度剪切方向,因此如图7B所示,弹性波大致在将压电体层4的第1主面41和第2主面42连结的方向即Z方向上传播并谐振。即,弹性波的X方向分量与Z方向分量相比明显小。在实施方式1涉及的弹性波装置1中,通过该Z方向上的弹性波的传播可得到谐振特性,因此不一定需要反射器。因此,在实施方式1涉及的弹性波装置1中,不会产生弹性波在反射器传播时的传播损耗。因此,在实施方式1涉及的弹性波装置1中,即使想要推进小型化而减少了由第1电极51和第2电极52构成的电极对的对数,也不易产生Q值的下降。
在实施方式涉及的弹性波装置1的各谐振器5中,如图8所示,厚度剪切一阶模的体波的振幅方向在压电体层4的规定区域45所包含的第1区域451和规定区域45所包含的第2区域452中变得相反。在图8中,用双点划线示意性地示出了在第1电极51与第2电极52之间施加了第2电极52与第1电极51相比成为高电位的电压的情况下的体波。第1区域451是规定区域45之中假想平面VP1与第1主面41之间的区域,该假想平面VP1与压电体层4的厚度方向D1正交并将压电体层4分为两个部分。第2区域452是规定区域45之中假想平面VP1与第2主面42之间的区域。
对于利用厚度剪切一阶模的体波的参考方式的弹性波装置的构造模型1r(参照图9),进行了特性的仿真。关于构造模型1r,对于与本实施方式涉及的弹性波装置1同样的构成要素,标注相同的附图标记并省略说明。
构造模型1r与本实施方式涉及的弹性波装置1的不同点在于,不具备第1布线部61以及第2布线部62。进而,构造模型1r具有一个谐振器5。在进行仿真时,将第1电极51和第2电极52的对数设为无限大,并将压电体层4设为120°旋转Y切割X传播LiNbO3
在构造模型1r中,压电体层4为膜片,压电体层4的第2主面42与空气相接。在构造模型1r中,在沿着压电体层4的厚度方向D1的任意的剖面(参照图8)中,将相邻的第1电极51和第2电极52的中心线间距离设为p,将压电体层4的厚度设为d。此外,在构造模型1r中,在从压电体层4的厚度方向D1的俯视下,将第1电极主部510的面积设为S1,将第2电极主部520的面积设为S2,将规定区域45的面积设为S0,将由(S1+S2)/(S1+S2+S0)规定的构造参数没为MR。另外,第1电极51以及第2电极52的至少一者在压电体层4形成多根的情况下,上述中心线间距离p成为相邻的第1电极51和第2电极52的中心线间距离各自的距离。
图10A以及图10B是关于构造模型1r示出对第1电极51和第2电极52提供了相互不同的电位的情况下的相对带宽和d/p的关系的曲线图。在图10A以及图10B中,横轴为d/p,纵轴为相对带宽。图10A以及图10B是压电体层4为120°旋转Y切割X传播LiNbO3的情况,但其他切割角的情况也成为同样的倾向。此外,在弹性波装置的构造模型1r中,在压电体层4的材料为LiTaO3的情况下,相对带宽和d/p的关系也成为与图10A以及图10B同样的倾向。此外,在弹性波装置的构造模型1r中,与第1电极51和第2电极52的对数无关地,相对带宽和d/p的关系成为与图10A以及图10B同样的倾向。此外,在弹性波装置的构造模型1r中,并不限于压电体层4的第2主面42与空气相接的情况,即使在与声反射层相接的情况下,相对带宽和d/p的关系也成为与图10A以及图10B同样的倾向。
由图10A可知,在弹性波装置的构造模型1r中,相对带宽的值以d/p=0.5为拐点而剧烈地变化。在弹性波装置的构造模型1r中,在d/p>0.5的情况下,无论在0.5<d/p<1.6的范围内使d/p变更多少,耦合系数都低,相对带宽都小于5%。另一方面,在弹性波装置的构造模型1r中,在d/p≤0.5的情况下,如果在0<d/p≤0.5的范围内使d/p变化,则还能够提高耦合系数并将相对带宽设为5%以上。
此外,在弹性波装置的构造模型1r中,在d/p≤0.24的情况下,如果在0<d/p≤0.24的范围内使d/p变化,则还能够进一步提高耦合系数并使相对带宽更大。关于本实施方式涉及的弹性波装置1的各谐振器5,如图6所示,如果在沿着压电体层4的厚度方向D1的任意的剖面,将第1电极51和第2电极52的中心线间距离设为p,将压电体层4的厚度设为d,则其相对带宽和d/p的关系也成为与弹性波装置的构造模型1r的相对带宽和d/p的关系同样的倾向。
进而,由图10A可明确,在d/p≤0.10的情况下,如果在0<d/p≤0.10的范围内使d/p变化,则还能够进一步提高耦合系数并使相对带宽更大。
图10B是将图10A的一部分放大了的曲线图。如图10B所示,相对带宽以d/p=0.096为拐点,因此在d/p≤0.096的情况下,如果在d/p≤0.096的范围内使d/p变化,则与0.96<d/p的情况相比,还能够进一步提高耦合系数并使相对带宽更大。此外,如图10B那样,相对带宽以d/p=0.072、0.048为拐点而变化,如果设为0.048≤d/p≤0.072,则能够抑制d/p的变化所引起的耦合系数的变化,能够将相对带宽设为大致恒定的值。
图11是如下的图,即,对于在利用厚度剪切模的参考方式的弹性波装置的构造模型1r中改变了压电体层4的厚度d、第1电极51和第2电极52的中心线间距离p、第1电极宽度H1、第2电极宽度H2的情况,绘制了谐振频率与反谐振频率之间的频带中的杂散的电平。在图11中,横轴为相对带宽,纵轴为标准化杂散电平。标准化杂散电平是将如下的相对带宽(例如,22%)下的杂散电平设为1而对杂散的电平进行了标准化的值,该相对带宽是即使改变压电体层4的厚度d、第1电极51和第2电极52的中心线间距离p、第1电极宽度H1、第2电极宽度H2而杂散的电平也成为相同值的相对带宽。图11是作为压电体层4而采用了能够更适当地激励厚度剪切模的Z切割LiNbO3的情况,但是其他切割角的情况也成为同样的倾向。此外,在弹性波装置的构造模型1r中,在压电体层4的材料为LiTaO3的情况下,标准化杂散电平和相对带宽的关系也成为与图11同样的倾向。此外,在弹性波装置的构造模型1r中,与第1电极51和第2电极52的对数无关,标准化杂散电平和相对带宽的关系成为与图11同样的倾向。此外,在弹性波装置的构造模型1r中,不限于压电体层4的第2主面42与空气相接的情况,即使在与声反射层相接的情况下,标准化杂散电平和相对带宽的关系也成为与图11同样的倾向。
由图11可知,在相对带宽超过了17%的情况下,标准化杂散电平集中于1。这表示,若相对带宽为17%以上,则像在图9所例示的阻抗的频率特性那样,在谐振频率与反谐振频率之间的频带中存在某些副谐振。图12是作为压电体层4而采用欧拉角为(0°,0°,90°)的Z切割LiNbO3并设为d/p=0.08、MR=0.35的情况下的阻抗的频率特性。在图11中,用虚线包围了副谐振的部分。
如上所述,若相对带宽超过17%,则即使改变压电体层4的厚度d、第1电极51和第2电极52的中心线间距离p、第1电极宽度H1、第2电极宽度H2,也会在谐振频率与反谐振频率之间的频带内包含大的杂散。这样的杂散由于平面方向上的谐波而产生,主要由于第1电极51和第2电极52的对置方向上的谐波而产生。因此,从抑制频带内的杂散的观点出发,相对带宽优选为17%以下。本实施方式涉及的弹性波装置1的各谐振器5关于标准化杂散电平和相对带宽的关系也示出与弹性波装置的构造模型1r同样的倾向,因此相对带宽优选为17%以下。
在图13中,关于弹性波装置的构造模型1r,对于作为压电体层4而采用Z切割LiNbO3并改变了压电体层4的厚度d、第1电极51和第2电极52的中心线间距离p、第1电极宽度H1、第2电极宽度H2的情况,将d/p和MR作为参数,表示了相对带宽超过17%的第1分布区域DA1和相对带宽成为17%以下的第2分布区域DA2。在图13中,在第1分布区域DA1和第2分布区域DA2中使点的密度不同,使第1分布区域DA1的点的密度比第2分布区域DA2的点的密度高。此外,在图13中,用虚线示出了第1分布区域DA1和第2分布区域DA2的边界线的近似直线DL1。近似直线DL1可通过MR=1.75×(d/p)+0.075的数学式来表示。因而,在弹性波装置的构造模型1r中,通过满足MR≤1.75×(d/p)+0.075的条件,从而能够容易将相对带宽设为17%以下。图13是作为压电体层4而采用了能够更适当地激励厚度剪切模的Z切割LiNbO3的情况,但其他切割角的情况也成为同样的倾向。此外,在弹性波装置的构造模型1r中,在压电体层4的材料为LiTaO3的情况下,近似直线DL1也相同。此外,在弹性波装置的构造模型1r中,与第1电极51和第2电极52的对数无关,近似直线DL1相同。此外,在弹性波装置的构造模型1r中,并不限于压电体层4的第2主面42与空气相接的情况,即使在与声反射层相接的情况下,近似直线DL1也相同。本实施方式涉及的弹性波装置1的各谐振器5与弹性波装置的构造模型1r同样地,通过满足MR≤1.75×(d/p)+0.075的条件,从而能够容易将相对带宽设为17%以下。另外,在图13中,除近似直线DL1(以下,也称为第1近似直线DL1)以外,用单点划线示出的近似直线DL2(以下,也称为第2近似直线DL2)是示出用于将相对带宽可靠地设为17%以下的边界的线。第2近似直线DL2可通过MR=1.75×(d/p)+0.05的数学式来表示。因而,在弹性波装置的构造模型1r以及实施方式1涉及的弹性波装置1中,通过满足MR≤1.75×(d/p)+0.05的条件,从而能够将相对带宽可靠地设为17%以下。
(5)效果
本实施方式涉及的弹性波装置1具备多个谐振器5。多个谐振器5各自包含第1电极51、第2电极52、以及压电体层4之中包含设置了第1电极51和第2电极52的设置区域的设置部位400(401、402)。弹性波装置1利用厚度剪切一阶模的体波。压电体层4的材料为铌酸锂或者钽酸锂。多个谐振器5各自的厚度是除去了该谐振器5所包含的第1电极51以及第2电极52的厚度之后的厚度。作为多个谐振器5中的一个谐振器5(例如,串联臂谐振器RS1)的第1谐振器的厚度d1、和作为多个谐振器5中的除一个谐振器5以外的谐振器5(例如,并联臂谐振器RS2)的第2谐振器的厚度不同。另外,也可以是,第1谐振器为并联臂谐振器RS2,第2谐振器为串联臂谐振器RS1。或者,第1谐振器以及第2谐振器也可以分别为串联臂谐振器RS1。或者,第1谐振器以及第2谐振器也可以分别为并联臂谐振器RS2。
在实施方式1涉及的弹性波装置1中,利用厚度剪切一阶模的体波,通过Z方向上的波的传播可得到谐振特性,因此不一定需要反射器。因此,不会产生在反射器传播时的传播损耗。因此,即使想要推进平面尺寸的小型化而减少了由第1电极51以及第2电极52构成的电极对的对数,也不易产生Q值的下降。因此,即使在推进了小型化的情况下也能够提高Q值。
在本实施方式涉及的弹性波装置1中,多个谐振器5中的一个谐振器5(例如,串联臂谐振器RS1)的厚度d1和多个谐振器5中的除一个谐振器5以外的谐振器5(例如,并联臂谐振器RS2)的厚度d2不同。因此,在本实施方式涉及的弹性波装置1中,能够使谐振频率在一个谐振器5和另一个谐振器5中不同。另外,也可以使并联臂谐振器R2的厚度d2比串联臂谐振器RS1的厚度d1厚。
图14是针对谐振器5中的一个谐振器5示出使压电体层4的膜厚在0.36μm~0.44μm之间进行了变更的情况下的谐振特性的曲线图。另外,得到了该谐振特性的上述一个谐振器5的参数设为以下。将压电体层4设为LiNbO3,将LiNbO3的欧拉角设为(0°,0°,90°)。将由第1电极51和第2电极52构成的电极组的数量设为50。将第1电极51的宽度设为0.5μm,将第2电极524的宽度设为0.5μm。将第1电极51与第2电极52之间的中心间距离设为3μm。将第1电极51、第2电极52的材料设为Al膜或者Ti膜的层叠构造。将Al膜的膜厚设为100nm。在此,由第1电极51、第2电极52构成的电极组的电极间距离在多个对中设为全部相等。即,以等间距配置了第1电极51和第2电极52。
图14所示的线G1表示压电体层4的膜厚为0.36μm的情况下的谐振特性。分别地,线G2表示压电体层4的膜厚为0.38μm的情况下的谐振特性,线G3表示压电体层4的膜厚为0.4μm的情况下的谐振特性,线G4表示压电体层4的膜厚为0.42μm的情况下的谐振特性,线G5表示压电体层4的膜厚为0.44μm的情况下的谐振特性。
由图14可明确,若使压电体层4的膜厚变化,则主要的谐振特性的谐振频率以及反谐振频率这两者变化。因此,通过使多个谐振器5中的一个谐振器5的厚度和多个谐振器5中的除一个谐振器5以外的谐振器5的厚度不同,从而能够使谐振频率在一个谐振器5和另一个谐振器5中不同。
在本实施方式涉及的弹性波装置1中,能够应对高频化。在此,在本实施方式涉及的弹性波装置1中,谐振频率不受第1电极51和第2电极52的中心线间距离制约,能够通过使压电体层4的厚度变薄来提高谐振频率,因此能够在不将弹性波装置1的平面尺寸大型化的情况下应对高频化。此外,在本实施方式涉及的弹性波装置1中,多个谐振器5中的一个谐振器5(例如,串联臂谐振器RS1)的厚度d1和多个谐振器5中的除一个谐振器5以外的谐振器5(例如,并联臂谐振器RS2)的厚度d2不同。因此,能够使谐振频率在上述一个谐振器5(例如,串联臂谐振器RS1)和上述另一个谐振器5(例如,并联臂谐振器RS2)中不同。由此,能够容易地进行各个谐振器5的频率调整。
此外,本实施方式涉及的弹性波装置1具备多个谐振器5。多个谐振器5各自包含第1电极51、第2电极、以及压电体层4之中包含设置了第1电极51和第2电极52的设置区域的设置部位400(401、402)。在弹性波装置1中,在沿着压电体层4的厚度方向D1的任意的剖面中,将第1电极51和第2电极52的中心线间距离设为p,将压电体层4的厚度设为d,此时,d/p为0.5以下。压电体层4的材料为铌酸锂或者钽酸锂。多个谐振器5各自的厚度是除去该谐振器5所包含的第1电极51以及第2电极52的厚度之后的厚度。多个谐振器5中的一个谐振器5(例如,串联臂谐振器RS1)的厚度d1和多个谐振器5中的除一个谐振器5以外的谐振器5(例如,并联臂谐振器RS2)的厚度不同。
本实施方式涉及的弹性波装置1即使在推进了小型化的情况下也能够提高Q值,并且能够调整谐振频率。
此外,本实施方式涉及的弹性波装置1通过具备空腔26,从而能够将体波的能量封闭在压电体层4中,得到良好的Q值。
(6)变形例
上述实施方式只不过是本发明的各种各样的实施方式之一。上述实施方式只要能够达成本发明的目的,就能够根据设计等而进行各种变更。
(6.1)变形例1
以下,参照图15A对变形例1涉及的弹性波装置1a进行说明。另外,关于变形例1涉及的弹性波装置1a,对于与上述实施方式涉及的弹性波装置1同样的构成要素,标注相同的附图标记并省略说明。
变形例1涉及的弹性波装置1a与上述实施方式涉及的弹性波装置1的不同点在于,还具备电介质膜9。
电介质膜9与压电体层4的第1主面41相接,使得覆盖压电体层4的第1主面41和第1主面41上的各电极部50。电介质膜9具有相互对置的第1面91以及第2面92。第1面91和第2面92在压电体层4的厚度方向D1上对置。在电介质膜9中,第1面91和第2面92之中,第2面92位于压电体层4侧。
在本变形例中,谐振器5包含:具有第1电极51以及第2电极52的电极部50、压电体层4之中包含设置了该电极部50的设置区域的设置部位400(以下,记为第1设置部位400)、和电介质膜9之中包含与设置区域相接的区域的第2设置部位900。
在本变形例中,与上述实施方式同样地,多个谐振器5中的一个谐振器5(例如,串联臂谐振器RS1)的厚度d10与多个谐振器5中的除一个谐振器5以外的谐振器5(例如,并联臂谐振器RS2)的厚度d20不同。在此,所谓多个谐振器5各自的厚度,是除去了该谐振器5所包含的第1电极51以及第2电极52的厚度之后的厚度,并且是谐振器5所包含的设置部位400处的压电体层4的厚度和电介质膜9的厚度的合计。在此,所谓电介质膜9的厚度,是从第2面92到第1面91的厚度。
在本变形例中,各设置部位400处的厚度即压电体层4的厚度相同。电介质膜9之中,例如设置了作为串联臂谐振器RS1的谐振器5的区域中的电介质膜9的厚度d11和设置了作为并联臂谐振器RS2的谐振器5的区域中的电介质膜9的厚度d21不同。即,构成串联臂谐振器RS1的第2设置部位901的厚度d11和构成并联臂谐振器RS2的第2设置部位902的厚度d21不同。在本变形例中,第2设置部位901的厚度d11大于第2设置部位902的厚度d21。因此,设置了串联臂谐振器RS1的区域中的压电体层4的厚度(设置部位401的厚度)和电介质膜9的厚度d11(第2设置部位901的厚度)的合计大于设置了并联臂谐振器RS2的区域中的压电体层4的厚度(设置部位402的厚度)和电介质膜9的厚度d21(第2设置部位902的厚度)的合计。也就是说,串联臂谐振器RS1的厚度d10大于并联臂谐振器RS2的厚度d20。另外,第2设置部位902的厚度d21也可以大于第2设置部位901的厚度d11。
另外,各设置部位400的厚度不需要相同。只要一个谐振器5和另一个谐振器5的厚度不同即可。例如,也可以是,在一个谐振器5和另一个谐振器5中,电介质膜9的厚度相同,各设置部位400的厚度不同。或者,也可以是,在一个谐振器5和另一个谐振器5中,电介质膜9以及压电体层4这两者的厚度都不同。
在本变形例中,弹性波装置1a也是即使在推进了小型化的情况下也能够提高Q值,并且能够调整谐振频率。
在图15A中,将电介质膜9设置为与压电体层4的第1主面41相接,但不限定于此。如图15B所示,电可以将电介质膜9设置为与压电体层4的第2主面42相接。在该情况下,也使串联臂谐振器RS1中的电介质膜9的厚度和并联臂谐振器RS2中的电介质膜9的厚度不同。例如,串联臂谐振器RS1中的电介质膜9的厚度大于并联臂谐振器RS2中的电介质膜9的厚度。另外,并联臂谐振器RS2中的电介质膜9的厚度也可以大于串联臂谐振器RS1中的电介质膜9的厚度。
此外,在图15A中,作为电介质膜9的表面的第1面91被平坦化,成为平面状。然而,电介质膜9的表面的形状不限定于图15A以及图15B所示的形状。
例如,如图16A所示,也可以是,电介质膜9的厚度比第1电极51以及第2电极52的厚度薄,并且电介质膜9的表面为沿着基底的形状的凹凸形状。此时,串联臂谐振器RS1中的电介质膜9的厚度大于并联臂谐振器RS2中的电介质膜9的厚度。
或者,如图16B所示,也可以是,电介质膜9的厚度比第1电极51以及第2电极52的厚度厚,并且电介质膜9的表面为沿着基底的形状的凹凸形状。此时,串联臂谐振器RS1中的电介质膜9的厚度大于并联臂谐振器RS2中的电介质膜9的厚度。另外,这里的电介质膜9的厚度,是指电介质膜9和第1电极51以及第2电极52在俯视下不重叠的部位处的电介质膜9的厚度。
另外,在本变形例中,设为按每个谐振器5设置电介质膜9的结构,但不限定于该结构。多个谐振器5也可以包含不具有电介质膜9的谐振器5。换言之,也可以是,多个谐振器5中的至少一个谐振器5包含电介质膜9。在该情况下,包含电介质膜9的谐振器5的厚度d1是该谐振器5所包含的设置部位400处的压电体层4的厚度和在设置部位400相接的电介质膜9的厚度的合计。不包含电介质膜9的谐振器5的厚度d2是该谐振器5所包含的设置部位400处的压电体层4的厚度。
(6.2)变形例2
在上述实施方式中,为了使串联臂谐振器RS1中的压电体层4的厚度和并联臂谐振器RS2中的压电体层4的厚度不同,设为对压电体层4的第2主面42进行蚀刻的结构,但不限定于此。
在本变形例的弹性波装置1b中,为了使串联臂谐振器RS1中的压电体层4的厚度和并联臂谐振器RS2中的压电体层4的厚度不同,也可以对压电体层4的第1主面41进行蚀刻,在压电体层4的第1主面41设置台阶(参照图17)。
(6.3)变形例3
以下,参照图18对变形例3涉及的弹性波装置1c进行说明。另外,关于变形例3涉及的弹性波装置1c,对于与上述实施方式涉及的弹性波装置1同样的构成要素,标注相同的附图标记并省略说明。
变形例3涉及的弹性波装置1c与上述实施方式涉及的弹性波装置1的不同点在于,按每个电极部50还具备一对反射器8。
各反射器8为短路光栅。各反射器8不是用于反射一阶剪切模的体波,而是对沿着压电体层4的第1主面41传播的无用的声表面波进行反射。一对反射器8中的一个反射器8在弹性波装置1c的沿着无用的声表面波的传播方向的方向上位于多个第1电极51之中位于端部的第1电极51的与第2电极52侧相反侧。一对反射器8中的剩下的一个反射器8在弹性波装置1c的沿着无用的声表面波的传播方向的方向上位于多个第2电极52之中位于端部的第2电极52的与第1电极51侧相反侧。
各反射器8具有多个(例如,4个)电极指81,多个电极指81的一端彼此短路,另一端彼此短路。在各反射器8中,电极指81的数量没有特别限定。
各反射器8具有导电性。各反射器8的材料例如是Al、Cu、Pt、Au、Ag、Ti、Ni、Cr、Mo、W或者以这些金属中的任一种为主体的合金等。此外,各反射器8也可以具有将包含这些金属或者合金的多个金属膜进行了层叠的构造。各反射器8例如包含密接膜和主电极膜的层叠膜,该密接膜形成在压电体层4上并由Ti膜构成,该主电极膜形成在密接膜上并由Al膜构成。密接膜的厚度例如为10nm。此外,主电极膜的厚度例如为80nm。
此外,在变形例3涉及的弹性波装置1c中,各反射器8为短路光栅,但不限于此,例如,也可以是开路光栅、正负反射型光栅、组合了短路光栅和开路光栅的光栅等。此外,在弹性波装置1c中,按每个电极部50具备两个(一对)反射器8,但也可以是仅具备两个反射器8中的一个的结构。
(6.4)变形例4
以下,参照图19对变形例4涉及的弹性波装置1d进行说明。另外,关于变形例4涉及的弹性波装置1d,对于与上述实施方式涉及的弹性波装置1同样的构成要素,标注相同的附图标记并省略说明。
变形例4涉及的弹性波装置1d与上述实施方式涉及的弹性波装置1的不同点在于,具备声反射层3。
如图19所示,变形例4涉及的弹性波装置1d具备支承基板2、声反射层3、压电体层4和多个电极部50。多个电极部50各自具有第1电极51以及第2电极52。声反射层3设置在支承基板2上。压电体层4设置在声反射层3上。多个电极部50与压电体层4相接。声反射层3具有至少一个(例如,两个)高声阻抗层32和至少一个(例如,3个)低声阻抗层31。低声阻抗层31与高声阻抗层32相比声阻抗低。弹性波装置1作为谐振器5而包含:具有第1电极51以及第2电极52的电极部50、和作为压电体层4之中包含设置了该电极部50的设置区域的设置部位400的第1设置部位。在弹性波装置1d中,从第1方向D1观察,谐振器5还包含作为声反射层3之中与对应的设置部位400重叠的区域的第2设置部位。
弹性波装置1d与上述实施方式涉及的弹性波装置1同样地是弹性波滤波器(在此为梯型滤波器),具有输入端子15、输出端子16、多个(两个)串联臂谐振器RS1和多个(两个)并联臂谐振器RS2。
在弹性波装置1d中,多个串联臂谐振器RS1以及多个并联臂谐振器RS2各自为谐振器5。多个谐振器5各自包含第1电极51以及第2电极52。并联臂谐振器RS2的谐振频率比串联臂谐振器RS1的谐振频率高。
如图19所示,声反射层3设置在支承基板2的第1主面21上。声反射层3在压电体层4的厚度方向D1上与多个电极部50各自具备的第1电极51以及第2电极52对置。
声反射层3具有如下功能,即,在多个电极部50的每一个中,抑制由该电极部50所具备的第1电极51以及第2电极52激励的体波(上述的厚度剪切一阶模的体波)泄漏到支承基板2。弹性波装置1d通过具备声反射层3,从而能够提高弹性波能量向压电体层4内的封闭效果。因此,弹性波装置1d与不具备声反射层3的情况相比,能够降低损耗,提高Q值。
声反射层3具有如下的层叠构造,即,多个(3个)低声阻抗层31和多个(两个)高声阻抗层32在压电体层4的厚度方向D1上各一层地交替排列。低声阻抗层31的声阻抗比高声阻抗层32的声阻抗低。
以下,为了便于说明,在声反射层3中,也有时将两个高声阻抗层32按照靠近支承基板2的第1主面21的顺序称为第1高声阻抗层321、第2高声阻抗层322。此外,也有时将3个低声阻抗层31按照靠近支承基板2的第1主面21的顺序称为第1低声阻抗层311、第2低声阻抗层312、第3低声阻抗层313。
在声反射层3中,从支承基板2侧起,依次排列有第1低声阻抗层311、第1高声阻抗层321、第2低声阻抗层312、第2高声阻抗层322以及第3低声阻抗层313。因此,声反射层3能够在第3低声阻抗层313和第2高声阻抗层322的界面、和第2高声阻抗层322的界面和第2低声阻抗层312、第2低声阻抗层312和第1高声阻抗层321的界面、第1高声阻抗层321和第1低声阻抗层311的界面处分别反射来自压电体层4的体波(厚度剪切一阶模的体波)。
多个高声阻抗层32的材料例如为Pt(铂)。此外,多个低声阻抗层31的材料例如为氧化硅。多个高声阻抗层32各自的厚度例如为94nm。此外,多个低声阻抗层31各自的厚度例如为188nm。在声反射层3中,因为两个高声阻抗层32分别由铂形成,所以包含两个导电层。
多个高声阻抗层32的材料并不限于Pt,例如,也可以是W(钨)、Ta(钽)等金属。此外,多个高声阻抗层32的材料不限于金属,例如,也可以是绝缘体。
此外,多个高声阻抗层32并不限于彼此为相同的材料的情况,例如,也可以是相互不同的材料。此外,多个低声阻抗层31并不限于彼此为相同的材料的情况,例如,也可以是相互不同的材料。
此外,声反射层3中的高声阻抗层32的数量不限于两个,也可以是一个,还可以是3个以上。声反射层3中的低声阻抗层31的数量不限于3个,可以是一个,电可以是两个,还可以是4个以上。此外,不限于高声阻抗层32的数量和低声阻抗层31的数量不同的情况,也可以相同,还可以低声阻抗层31的数量比高声阻抗层32的数量少一个。此外,高声阻抗层32以及低声阻抗层31各自的厚度可根据弹性波装置1的希望频率、和分别应用于高声阻抗层32以及低声阻抗层31的材料而适当地设定,使得在声反射层3中得到良好的反射。
在本变形例的压电体层4中,与上述实施方式的压电体层4同样地,本变形例的压电体层4之中,例如设置了作为串联臂谐振器RS1的谐振器5的区域中的压电体层4的厚度d1、和设置了作为并联臂谐振器RS2的谐振器5的区域中的压电体层4的厚度d2不同。即,构成串联臂谐振器RS1的设置部位401的厚度d1和构成并联臂谐振器RS2的设置部位402的厚度d2不同。在本变形例中,与上述实施方式同样地,设置部位401的厚度d1大于设置部位402的厚度d2。在本变形例中,在第2主面42设置有台阶,使得设置部位401的厚度d1大于设置部位402的厚度d2。另外,设置部位402的厚度d2也可以大于设置部位401的厚度d1。
在弹性波装置1d的制造方法中,例如,在准备了支承基板2之后,进行第1工序~第4工序。在第1工序中,在支承基板2的第1主面21上形成声反射层3。在第2工序中,经由声反射层3对成为压电体层4的基础的压电体基板和支承基板2进行接合。在第3工序中,使压电体基板变薄至压电体层4的给定的厚度。在第4工序中,针对压电体层4形成第1电极51、第2电极52、第1布线部61以及第2布线部62。在第2主面42设置有台阶,使得成为压电体层4的基础的压电体基板之中设置部位401的厚度d1大于设置部位402的厚度d2。此外,在第3低声阻抗层313中,设置有台阶,使得与设置部位401对置的区域中的厚度小于与设置部位402对置的区域中的厚度。在此,与设置部位401对置的区域中的厚度和与设置部位402对置的区域中的厚度的差分等于厚度d1和厚度d2的差分。在第4工序中,利用光刻技术、蚀刻技术、薄膜形成技术等形成第1电极51、第2电极52、第1布线部61以及第2布线部62。此外,在第1工序~第4工序中,作为支承基板2使用硅晶片,作为压电体基板使用压电体晶片。在弹性波装置1的制造方法中,通过对包含多个弹性波装置1的晶片进行切割,从而得到多个弹性波装置1(芯片)。
弹性波装置1d的制造方法是一个例子,没有特别限定。例如,压电体层4也可以利用成膜技术来形成。在该情况下,弹性波装置1的制造方法取代第2工序和第3工序而具备对压电体层4进行成膜的工序。通过成膜技术而成膜的压电体层4例如可以为单晶,也可以为双晶。作为成膜技术,例如,可列举CVD法,但不限于此。
此外,在本变形例中,也可以在第1主面41设置台阶,按每个谐振器5设置厚度。在该情况下,在上述的第4工序中,在第1主面41设置有台阶,使得成为压电体层4的基础的压电体基板之中设置部位401的厚度d1大于设置部位402的厚度d2。
变形例4涉及的弹性波装置1d与上述实施方式涉及的弹性波装置1同样地利用厚度剪切一阶模的体波。由此,变形例4涉及的弹性波装置1d即使在推进了小型化的情况下也能够提高O值,并且能够调整谐振频率。
此外,关于变形例4涉及的弹性波装置1d,在各谐振器5中压电体层4的第2主面42能够通过声反射层3来抑制无用波。此外,在变形例4涉及的弹性波装置1d中,压电体层4的材料为LiNbO3或者LiTaO3,低声阻抗层31的材料为氧化硅。在此,LiNbO3以及LiTaO3各自的频率温度特性具有负的斜率,氧化硅的频率温度特性具有正的斜率。因此,在变形例4涉及的弹性波装置1d中,能够减小TCF(Temperature Coefficient of Frequency,频率温度系数)的绝对值,能够改善频率温度特性。
另外,在本变形例中,弹性波装置1d也可以按每个电极部50还具备一对反射器8(参照图20)。各反射器8的结构与弹性波装置1c的各反射器8相同。
(6.5)变形例5
在上述实施方式涉及的弹性波装置1中,第1电极51以及第2电极52的剖面形状为长方形,但不限于此。第1电极51以及第2电极52例如也可以如图21A~图21D中的任一者那样是下端的宽度比上端的宽度宽的形状。由此,能够在不增大第1电极51以及第2电极52的上表面的宽度的情况下增大第1电极51与第2电极52之间的电容。
图21A所示的第1电极51以及第2电极52在上端侧具有宽度大致恒定的部分,在下端侧具有宽度逐渐变大的部分。此外,图21B所示的第1电极51以及第2电极52是剖面为梯形的形状。此外,图21C所示的第1电极51以及第2电极52是末端变宽状的形状,宽度方向的两侧面为曲面。此外,图21D所示的第1电极51以及第2电极52在上端侧具有剖面为梯形的部分,在下端侧具有宽度比上端侧的剖面为梯形的部分宽的剖面为梯形的部分。
(6.6)变形例6
在上述实施方式中,例如,如图22所示,弹性波装置1也可以在支承基板2的与压电体层4相反侧,即,在支承基板2的第2主面22层叠有其他基板20,使得在从压电体层4的厚度方向D1的俯视下与压电体层4重叠。作为上述其他基板20的材料,例如可列举硅。总之,在弹性波装置1中,也可以在作为支承基板2的第1支承基板2的第2主面22接合有由上述其他基板20构成的第2支承基板。另外,不限于支承基板2和其他基板20层叠的情况,也可以由1片基板一体地形成。
(6.7)变形例7
在上述实施方式中,也可以对多个谐振器5中的至少一个谐振器5串联地附加电感器或者电容器。例如,通过对多个谐振器5中的至少一个谐振器5串联地附加电感器,从而能够减小谐振频率。此外,通过对多个谐振器5中的至少一个谐振器5串联地附加电容器,从而能够增大谐振频率。
或者,也可以对多个谐振器5中的至少一个谐振器5并联地附加电感器或者电容器。例如,通过对多个谐振器5中的至少一个谐振器5并联地附加电感器,从而能够增大反谐振频率。此外,通过对多个谐振器5中的至少一个谐振器5并联地附加电容器,从而能够减小反谐振频率。
在此,电感器可以为单纯布线,也可以通过布线的图案化而形成。或者,电感器也可以是安装部件。
同样地,电容器可以通过布线间电容而形成,也可以通过图案化而形成。或者,电容器也可以是安装部件。
弹性波装置1能够按每个谐振器5调整为任意的谐振频率。
(6.8)变形例8
在上述实施方式涉及的弹性波装置1中,设为在串联臂谐振器RS1和并联臂谐振器RS2中改变厚度的结构,但不限定于该结构。也可以在各串联臂谐振器RS1中改变厚度,还可以在各并联臂谐振器RS2中改变厚度。
此外,在串联臂谐振器RS1包含被串联连接的多个分割谐振器的情况下,也可以使多个分割谐振器中的一个分割谐振器的厚度和多个分割谐振器中的除一个分割谐振器以外的分割谐振器的厚度不同。此时,可以使压电体层4的厚度不同,也可以使电介质膜9的厚度不同。
或者,在串联臂谐振器RS1包含被并联连接的多个分割谐振器的情况下,也可以使多个分割谐振器中的一个分割谐振器的厚度和多个分割谐振器中的除一个分割谐振器以外的分割谐振器的厚度不同。此时,可以使压电体层4的厚度不同,也可以使电介质膜9的厚度不同。
即,弹性波装置1只要具有厚度相互不同的第1谐振器和第2谐振器即可。换言之,多个谐振器5包含厚度相互不同的第1谐振器和第2谐振器。
(6.9)变形例9
在上述实施方式涉及的弹性波装置1中,压电体层4经由氧化硅膜7而与支承基板2接合,但氧化硅膜7并不是必需的构成要素。此外,除氧化硅膜7以外,还可以在支承基板2与压电体层4之间层叠其他层。此外,在上述实施方式涉及的弹性波装置1中,空腔26形成为将支承基板2在其厚度方向上贯通,但不限于此,也可以不贯通支承基板2,而由在支承基板2的第1主面21形成的凹部的内部空间构成。
(6.10)其他变形例
在上述实施方式中,第1电极51的至少一部分也可以埋入到压电体层4。或者,第2电极52的至少一部分也可以埋入到压电体层4。
此外,电极部50也可以设置在压电体层4的第2主面42上。在该情况下,第1电极51和第2电极52在压电体层4的同一主面(第2主面42)上对置。
在上述实施方式中,第1电极51的剖面形状和第2电极52的剖面形状相同,但第1电极51的剖面形状和第2电极52的剖面形状也可以不同。在此,剖面形状例如为与压电体层4的厚度方向D1和第2方向D2正交的剖面的形状。
在上述实施方式中,第1电极51以及第2电极52的形状电可以按每个谐振器5而不同。此外,也可以使第1电极51以及第2电极52的形状在串联臂谐振器RS1和并联臂谐振器RS2中不同。
在上述实施方式中,第1电极51以及第2电极52在从压电体层4的厚度方向D1的俯视下为直线状,但不限于此。第1电极51以及第2电极52例如也可以是曲线状,还可以是包含直线状的部分和曲线状的部分的形状。
(总结)
如以上说明的那样,第1方式的弹性波装置(1;1a;1b;1c;1d)具备压电体层(4)、和在与压电体层(4)的厚度方向(D1)交叉的方向上对置的第1电极(51)以及第2电极(52)。弹性波装置(1;1a;1b;1c;1d)利用厚度剪切一阶模的体波。弹性波装置(1;1a;1b;1c;1d)具备第1谐振器(例如,串联臂谐振器RS1)以及第2谐振器(例如,并联臂谐振器RS2)。第1谐振器以及第2谐振器各自具有第1电极(51)以及第2电极(52)、和压电体层(4)之中设置了第1电极(51)以及第2电极(52)的设置部位(400)。第1谐振器的厚度是在第1谐振器的设置部位(400)除去了第1谐振器所包含的第1电极(51)以及第2电极(52)的厚度之后的厚度。第2谐振器的厚度是在第2谐振器的设置部位(400)除去了第2谐振器所包含的第1电极(51)以及第2电极(52)的厚度之后的厚度。第1谐振器的厚度和第2谐振器的厚度不同。
根据该结构,即使在推进了小型化的情况下也能够提高Q值,并且能够调整谐振频率。
第2方式的弹性波装置(1;1a;1b;1c;1d)具备压电体层(4)、和在与压电体层(4)的厚度方向(D1)交叉的方向上对置的第1电极(51)以及第2电极(52)。第1电极(51)和第2电极(52)彼此是相邻的电极。关于弹性波装置(1;1a;1b;1c;1d),在沿着厚度方向(D1)的任意的剖面中,将第1电极(51)和第2电极(52)的中心线间距离设为p,将压电体层(4)的厚度设为d,此时,d/p为0.5以下。弹性波装置(1;1a;1b;1c;1d)具备第1谐振器以及第2谐振器。第1谐振器以及第2谐振器各自具有第1电极(51)以及第2电极(52)、和压电体层(4)之中包含设置了第1电极(51)以及第2电极(52)的设置区域的设置部位(400)。是在第1谐振器的设置部位(400)除去了第1谐振器所包含的第1电极(51)以及第2电极(52)的厚度之后的厚度。第2谐振器的厚度是在第2谐振器的设置部位(400)除去了第2谐振器所包含的第1电极(51)以及第2电极(52)的厚度之后的厚度。第1谐振器的厚度和第2谐振器的厚度不同。
根据该结构,即使在推进了小型化的情况下也能够提高Q值,并且能够调整谐振频率。
在第3方式的弹性波装置(1;1b;1c;1d)中,在第1方式或第2方式中,第1谐振器的厚度是第1谐振器所包含的设置部位(400)处的压电体层(4)的厚度。第2谐振器的厚度是第2谐振器所包含的设置部位(400)处的压电体层(4)的厚度。
根据该结构,弹性波装置(1;1b;1c;1d)通过改变压电体层(4)的厚度,从而能够谋求谐振特性的提高,以及容易地进行各个谐振器(5)的频率调整。
在第4方式的弹性波装置(1a)中,在第1方式或第2方式中,第1谐振器以及第2谐振器之中至少一个谐振器还包含电介质膜(9)。第1谐振器以及第2谐振器之中包含电介质膜(9)的谐振器的厚度是该谐振器(5)所包含的设置部位(400)处的压电体层(4)的厚度和在设置部位(400)相接的电介质膜(9)的厚度的合计。第1谐振器以及第2谐振器之中不包含电介质膜(9)的谐振器的厚度是该谐振器所包含的设置部位(400)处的压电体层(4)的厚度。
根据该结构,弹性波装置(1a)通过改变压电体层(4)的厚度以及压电体层(4)的厚度中的至少一者,从而能够谋求谐振特性的提高,以及容易地进行各个谐振器(5)的频率调整。
在第5方式的弹性波装置(1;1a;1b;1c;1d)中,在第4方式中,第1谐振器以及第2谐振器各自包含电介质膜(9)。
在第6方式的弹性波装置(1;1a;1b;1c;1d)中,在第1方式~第5方式的任一方式中,第1谐振器的厚度与第2谐振器的厚度的差分小于100%。
根据该结构,弹性波装置(1;1a;1b;1c;1d)能够谋求谐振特性的提高。
在第7方式的弹性波装置(1;1a;1b;1c;1d)中,在第2方式中,上述的d/p为0.24以下。
根据该结构,能够使相对带宽更大。
在第8方式的弹性波装置(1;1a;1b;1c;1d)中,在第7方式中,第1电极(51)和第2电极(52)彼此是相邻的电极,第1电极(51)具有第1电极主部(510),第2电极(52)具有第2电极主部(520)。第1电极主部(510)在第1电极(51)和第2电极(52)对置的方向上与第2电极(52)交叉。第2电极主部(520)在第1电极(51)和第2电极(52)对置的方向上与第1电极(51)交叉。压电体层(4)具有规定区域(45)。在从压电体层(4)的厚度方向(D1)的俯视下,规定区域(45)是压电体层(4)之中在第1电极(51)和第2电极(52)对置的方向上与第1电极(51)和第2电极(52)这两者交叉并处于第1电极(51)与第2电极(52)之间的区域。弹性波装置(1;1a;1b;1c;1d)满足下述的条件。条件是MR≤1.75×(d/p)+0.075。在此,在从压电体层(4)的厚度方向(D1)的俯视下,S1是第1电极主部(510)的面积。在从压电体层(4)的厚度方向(D1)的俯视下,S2是第2电极主部(520)的面积。在从压电体层(4)的厚度方向(D1)的俯视下,S0是规定区域(45)的面积。MR是由(S1+S2)/(S1+S2+S0)规定的构造参数。
根据该结构,能够抑制频带内的杂散。
在第9方式涉及的弹性波装置(1;1a;1b;1c;1d)中,在第1方式~第8方式的任一方式中,还具备与第1电极(51)连接的第1布线部(61)和与第2电极(52)连接的第2布线部(62)。
在第10方式涉及的弹性波装置(1;1a;1b;1c;ld)中,在第1方式~第9方式的任一方式中,第1电极(51)和第2电极(52)在压电体层(4)的同一主面上对置。
附图标记说明
1、1a、1b、1c、1d 弹性波装置;
2 支承基板;
21 第1主面;
22 第2主面;
26 空腔;
26a 第1空腔;
26b 第2空腔;
3 声反射层;
31 低声阻抗层;
311 第1低声阻抗层;
312 第2低声阻抗层;
313 第3低声阻抗层;
32 高声阻抗层;
321 第1高声阻抗层;
322 第2高声阻抗层;
4 压电体层;
41 第1主面;
42 第2主面;
45 规定区域;
400、401、402 设置部位(第1设置部位);
451 第1区域;
452 第2区域;
5 谐振器;
50 电极部;
51 第1电极;
510 第1电极主部;
511 第1主面;
512 第2主面;
52 第2电极;
520 第2电极主部;
521 第1主面;
522 第2主面;
61 第1布线部;
611 第1汇流条;
62 第2布线部;
621 第2汇流条;
7 氧化硅膜;
8 反射器;
81 电极指;
9 电介质膜;
900、901、902 第2设置部位;
12 第1路径;
13 第2路径;
14 第2路径;
15 输入端子;
16 输出端子;
17 接地端子;
18 接地端子;
20 基板;
200 压电薄膜;
201 第1主面;
202 第2主面;
RS1 串联臂谐振器;
RS2 并联臂谐振器;
D1 厚度方向(第1方向);
D2 第2方向;
D3 第3方向;
DA1 第1分布区域;
DA2 第2分布区域;
DL1 近似直线(第1近似直线);
DL2 近似直线(第2近似直线);
H1 第1电极宽度;
H2 第2电极宽度;
MR 构造参数;
N1 节点;
N2 节点;
PZ1 极化方向;
VP1 假想平面;
d、d1、d2 压电体层的厚度(谐振器的厚度);
d10、d20 谐振器的厚度;
d11、d21 电介质膜的厚度;
p 中心线间距离。

Claims (10)

1.一种弹性波装置,具备:
压电体层;和
第1电极以及第2电极,在与所述压电体层的厚度方向交叉的方向上对置,
所述弹性波装置利用厚度剪切一阶模的体波,
其中,
所述弹性波装置具备第1谐振器以及第2谐振器,
所述第1谐振器以及所述第2谐振器各自具有所述第1电极以及所述第2电极和所述压电体层之中设置了所述第1电极以及所述第2电极的设置部位,
所述第1谐振器的厚度是在所述第1谐振器的所述设置部位除去了所述第1谐振器所包含的所述第1电极以及所述第2电极的厚度之后的厚度,
所述第2谐振器的厚度是在所述第2谐振器的所述设置部位除去了所述第2谐振器所包含的所述第1电极以及所述第2电极的厚度之后的厚度,
所述第1谐振器的厚度和所述第2谐振器的厚度不同。
2.一种弹性波装置,具备:
压电体层;和
第1电极以及第2电极,在与所述压电体层的厚度方向交叉的方向上对置,
所述第1电极和所述第2电极彼此是相邻的电极,
在沿着所述厚度方向的任意的剖面中,将所述第1电极和所述第2电极的中心线间距离设为p,将所述压电体层的厚度设为d,此时,
d/p为0.5以下,
其中,
所述弹性波装置具备第1谐振器以及第2谐振器,
所述第1谐振器以及所述第2谐振器各自具有所述第1电极以及所述第2电极和所述压电体层之中设置了所述第1电极以及所述第2电极的设置部位,
所述第1谐振器的厚度是在所述第1谐振器的所述设置部位除去了所述第1谐振器所包含的所述第1电极以及所述第2电极的厚度之后的厚度,
所述第2谐振器的厚度是在所述第2谐振器的所述设置部位除去了所述第2谐振器所包含的所述第1电极以及所述第2电极的厚度之后的厚度,
所述第1谐振器的厚度和所述第2谐振器的厚度不同。
3.根据权利要求1或2所述的弹性波装置,其中,
所述第1谐振器的厚度是所述第1谐振器所包含的所述设置部位处的所述压电体层的厚度,
所述第2谐振器的厚度是所述第2谐振器所包含的所述设置部位处的所述压电体层的厚度。
4.根据权利要求1或2所述的弹性波装置,其中,
所述第1谐振器以及所述第2谐振器之中至少一个谐振器还包含电介质膜,
所述第1谐振器以及所述第2谐振器之中包含所述电介质膜的谐振器的厚度是该谐振器所包含的所述设置部位处的所述压电体层的厚度和在所述没置部位相接的所述电介质膜的厚度的合计,
所述第1谐振器以及所述第2谐振器之中不包含所述电介质膜的谐振器的厚度是该谐振器所包含的所述设置部位处的所述压电体层的厚度。
5.根据权利要求4所述的弹性波装置,其中,
所述第1谐振器以及所述第2谐振器各自包含电介质膜。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的弹性波装置,其中,
所述第1谐振器的厚度与所述第2谐振器的厚度的差分小于100%。
7.根据权利要求2所述的弹性波装置,其中,
所述d/p为0.24以下。
8.根据权利要求7所述的弹性波装置,其中,
所述第1电极和所述第2电极彼此是相邻的电极,
所述第1电极具有在所述第1电极和所述第2电极对置的方向上与所述第2电极交叉的第1电极主部,
所述第2电极具有在所述第1电极和所述第2电极对置的方向上与所述第1电极交叉的第2电极主部,
所述压电体层具有规定区域,在从所述压电体层的厚度方向的俯视下,所述规定区域在所述压电体层之中在所述第1电极和所述第2电极对置的方向上与所述第1电极和所述第2电极这两者交叉并处于所述第1电极与所述第2电极之间,
在从所述压电体层的厚度方向的俯视下,
将所述第1电极主部的面积设为S1,
将所述第2电极主部的面积设为S2,
将所述规定区域的面积设为S0,
将由(S1+S2)/(S1+S2+S0)规定的构造参数设为MR,此时,
所述弹性波装置满足下述的条件,
所述条件是MR≤1.75×(d/p)+0.075。
9.根据权利要求1~8中任一项所述的弹性波装置,其中,还具备:
第1布线部,与所述第1电极连接;和
第2布线部,与所述第2电极连接。
10.根据权利要求1~9中任一项所述的弹性波装置,其中,
所述第1电极和所述第2电极在所述压电体层的同一主面上对置。
CN202080066319.8A 2019-09-27 2020-09-25 弹性波装置 Pending CN114424456A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019178098 2019-09-27
JP2019-178098 2019-09-27
PCT/JP2020/036400 WO2021060512A1 (ja) 2019-09-27 2020-09-25 弾性波装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114424456A true CN114424456A (zh) 2022-04-29

Family

ID=75165012

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202080066319.8A Pending CN114424456A (zh) 2019-09-27 2020-09-25 弹性波装置

Country Status (3)

Country Link
US (2) US20220216846A1 (zh)
CN (1) CN114424456A (zh)
WO (1) WO2021060512A1 (zh)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7205551B2 (ja) * 2018-12-06 2023-01-17 株式会社村田製作所 弾性波装置
CN114467254A (zh) * 2019-09-27 2022-05-10 株式会社村田制作所 弹性波装置
WO2022220155A1 (ja) * 2021-04-16 2022-10-20 株式会社村田製作所 弾性波装置
CN117321913A (zh) * 2021-05-17 2023-12-29 株式会社村田制作所 声波器件
WO2023058713A1 (ja) * 2021-10-07 2023-04-13 株式会社村田製作所 弾性波素子の製造方法および弾性波素子
WO2023159091A1 (en) * 2022-02-16 2023-08-24 Murata Manufacturing Co., Ltd. Tuning acoustic resonators with back-side coating
WO2023204272A1 (ja) * 2022-04-21 2023-10-26 株式会社村田製作所 弾性波装置
WO2023229049A1 (ja) * 2022-05-26 2023-11-30 株式会社村田製作所 弾性波装置及びフィルタ装置

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60236512A (ja) * 1984-05-10 1985-11-25 Fujitsu Ltd エネルギ−閉じ込め形多重モ−ドフイルタ
FI123640B (fi) * 2010-04-23 2013-08-30 Teknologian Tutkimuskeskus Vtt Laajakaistainen akustisesti kytketty ohutkalvo-BAW-suodin
JP5601377B2 (ja) * 2010-11-30 2014-10-08 株式会社村田製作所 弾性波装置及びその製造方法
JP6642499B2 (ja) * 2016-06-24 2020-02-05 株式会社村田製作所 弾性波装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20220216392A1 (en) 2022-07-07
US20220216846A1 (en) 2022-07-07
WO2021060512A1 (ja) 2021-04-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102479702B1 (ko) 탄성파 장치
CN114424456A (zh) 弹性波装置
CN111200415B (zh) 声表面波器件
US9035725B2 (en) Acoustic wave device
US12119804B2 (en) Acoustic wave device
KR100897174B1 (ko) 탄성경계파 필터장치
US20220216848A1 (en) Acoustic wave device
US11799443B2 (en) Acoustic wave device
US20220216854A1 (en) Acoustic wave device
US20220224305A1 (en) Acoustic wave device
CN117652097A (zh) 弹性波装置及滤波器装置
CN113872562A (zh) 表面声波元件
US20240056050A1 (en) Acoustic wave device
US20230261634A1 (en) Acoustic wave device and ladder filter
US20240297634A1 (en) Acoustic wave device
US20230275564A1 (en) Acoustic wave device
WO2023140354A1 (ja) 弾性波装置及びフィルタ装置
US20240014793A1 (en) Acoustic wave device and method for manufacturing acoustic wave device
WO2023224072A1 (ja) 弾性波装置
WO2024043344A1 (ja) 弾性波装置
JP2024105045A (ja) 弾性波装置
CN118525453A (zh) 弹性波装置以及滤波器装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination