CN116076021A - 弹性波装置 - Google Patents
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Abstract
提供一种弹性波装置,抑制频率特性的纹波。弹性波装置包括支承基板、在沿支承基板的第一方向观察时与支承基板重叠的压电层、以及设置于压电层的第一主面的功能电极。在压电层的第二主面侧具有空间部,压电层的第二主面侧是压电层的第一主面的相反侧,功能电极设置为跨越在第一方向上与空间部重叠的重叠区域以及不与空间部重叠的非重叠区域。在非重叠区域中,在功能电极与压电层之间设置有绝缘膜及空隙中的至少一个。
Description
技术领域
本公开涉及具有包括铌酸锂或钽酸锂的压电层的弹性波装置。
背景技术
在专利文献1中记载有一种弹性波装置。
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
发明要解决的问题
在专利文献1所记载的弹性波装置中,具有想要改善频率特性的纹波的期望。
本公开是鉴于上述情况而完成的,其目的在于,提供一种抑制频率特性的纹波的弹性波装置。
用于解决问题的手段
一方式的弹性波装置包括:支承基板;压电层,其在沿第一方向观察时与所述支承基板重叠;以及功能电极,其设置于所述压电层的至少第一主面,在所述压电层的第二主面侧具有空间部,所述压电层的第二主面侧是所述压电层的所述第一主面的相反侧,所述空间部被所述压电层覆盖至少一部分,所述功能电极分别设置为跨越在所述第一方向上与所述空间部重叠的重叠区域以及不与所述空间部重叠的非重叠区域,在所述重叠区域中,所述功能电极与所述压电层的所述第一主面相接,在所述功能电极的所述非重叠区域中,在所述功能电极与所述压电层之间设置有绝缘膜及空隙中的至少一个。
一方式的弹性波装置包括:支承基板;压电层,其在沿第一方向观察时与所述支承基板重叠;第一谐振器,其设置于所述压电层的至少第一主面;以及第二谐振器,其位于所述支承基板的与所述第一谐振器不同的位置,所述第一谐振器具有:第一空间部,其由设置于所述支承基板的一部分的空洞形成,或者由设置在所述支承基板与所述压电层之间的气隙形成;所述压电层,其覆盖所述第一空间部的至少一部分;以及所述第一谐振器的第一电极及第二电极,其设置为跨越在沿所述第一方向观察时与所述第一空间部重叠的第一重叠区域以及不与所述第一空间部重叠的非重叠区域,并且在第二方向上对置,所述第二谐振器具有:第二空间部,其由设置于所述支承基板的一部分的空洞形成,或者由设置在所述支承基板与所述压电层之间的气隙形成;所述压电层,其覆盖所述第二空间部的至少一部分;以及所述第二谐振器的第一电极及第二电极,其设置为跨越在沿所述第一方向观察时与所述第二空间部重叠的第二重叠区域以及不与所述第二空间部重叠的所述非重叠区域,并且在所述第二方向上对置,所述第二空间部位于与所述第一空间部不同的位置,在由所述第一空间部和所述第二空间部夹着的所述非重叠区域的至少一部分,在所述第一谐振器的第一电极与所述压电层之间以及在所述第二谐振器的第二电极与所述压电层之间的至少一个,设置有绝缘膜及空隙中的至少一个,在由所述第一空间部和所述第二空间部夹着的所述非重叠区域中,设置有所述第一谐振器的第一电极和所述第二谐振器的第二电极。
发明效果
根据本公开,能够抑制频率特性的纹波。
附图说明
图1A是示出第一实施方式的弹性波装置的立体图。
图1B是示出第一实施方式的电极构造的俯视图。
图2是沿着图1A的II-II线的部分的剖视图。
图3A是用于说明在比较例的压电层传播的兰姆波的示意性剖视图。
图3B是用于说明在第一实施方式的压电层传播的厚度剪切一阶模式的体波的示意性剖视图。
图4是用于说明在第一实施方式的压电层传播的厚度剪切一阶模式的体波的振幅方向的示意性剖视图。
图5是示出第一实施方式的弹性波装置的谐振特性的例子的说明图。
图6是示出在第一实施方式的弹性波装置中在将相邻的电极的中心间距离或中心间距离的平均距离设为p,将压电层的平均厚度设为d的情况下,d/2p与作为谐振器的分数带宽之间的关系的说明图。
图7是示出在第一实施方式的弹性波装置中设置有一对电极的例子的俯视图。
图8是第一实施方式的变形例,是切掉了弹性波装置的一部分的立体图。
图9是比较例的弹性波装置的俯视图。
图10是沿着图9的X-X线的部分的剖视图。
图11A是用于说明比较例的频率特性的说明图。
图11B是用于说明图11A的一部分频率特性的说明图。
图12是第一实施方式的弹性波装置的俯视图。
图13是沿着图12的XII-XII线的部分的剖视图。
图14是用于说明包括第一实施方式的弹性波装置的滤波器的说明图。
图15是第一实施方式的第一变形例的弹性波装置的剖视图。
图16是第一实施方式的第二变形例的弹性波装置的剖视图。
图17是第二实施方式的弹性波装置的剖视图。
图18是第二实施方式的第一变形例的弹性波装置的剖视图。
图19是第二实施方式的第二变形例的弹性波装置的剖视图。
图20是第三实施方式的弹性波装置的剖视图。
图21是第四实施方式的弹性波装置的剖视图。
图22是示出第五实施方式的弹性波装置中的d/2p、金属化比MR以及分数带宽之间的关系的说明图。
图23是示出在第六实施方式的弹性波装置中使d/p无限地接近0的情况下的分数带宽相对于LiNbO3的欧拉角(0°,θ,ψ)的映射的说明图。
具体实施方式
以下,基于附图对本公开的实施方式详细进行说明。需要说明的是,不通过该实施方式来限定本公开。需要说明的是,本公开所记载的各实施方式是例示的内容,在不同的实施方式之间能够进行结构的部分置换或组合,在变形例、第二实施方式以后,省略关于与第一实施方式共同的事项的记述,仅对不同点进行说明。尤其是关于由同样的结构产生的同样的作用效果,并不在每个实施方式中逐次提及。
(第一实施方式)
图1A是示出第一实施方式的弹性波装置的立体图。图1B是示出第一实施方式的电极构造的俯视图。
第一实施方式的弹性波装置1具有包括LiNbO3的压电层2。压电层2也可以包括LiTaO3。LiNbO3、LiTaO3的切割角在第一实施方式中是Z切割。LiNbO3、LiTaO3的切割角也可以是旋转Y切割、X切割。需要说明的是,优选Y传播及X传播±30°的传播方位。
压电层2的厚度没有特别限定,但为了有效地激励厚度剪切一阶模式,优选为50nm以上且1000nm以下。
压电层2具有在Z方向上相对置的第一主面2a和第二主面2b。在第一主面2a上设置有电极3及电极4。
这里,电极3是“第一电极”的一例,电极4是“第二电极”的一例。在图1A及图1B中,多个电极3与第一汇流条5连接。多个电极4与第二汇流条6连接。多个电极3及多个电极4相互交替插入。
电极3及电极4具有矩形形状,并且具有长度方向。在与该长度方向正交的方向上,电极3与和电极3相邻的电极4对置。电极3、电极4的长度方向、以及与电极3、电极4的长度方向正交的方向均是与压电层2的厚度方向交叉的方向。因此,电极3与和电极3相邻的电极4也可以说是在与压电层2的厚度方向交叉的方向上对置。在第一实施方式中,有时将压电层2的厚度方向设为Z方向(或第一方向),将与电极3、电极4的长度方向正交的方向设为X方向(或第二方向),将电极3、电极4的长度方向设为Y方向(或第三方向)来进行说明。
另外,电极3、电极4的长度方向也可以与图1A及图1B所示的与电极3、电极4的长度方向正交的方向互换。即,在图1A及图1B中,也可以使电极3、电极4沿着第一汇流条5及第二汇流条6延伸的方向延伸。在该情况下,第一汇流条5及第二汇流条6在图1A及图1B中沿着电极3、电极4延伸的方向延伸。而且,连接到一个电位的电极3与连接到另一个电位的电极4相邻的一对构造,在与上述电极3、电极4的长度方向正交的方向上设置有多对。
这里,电极3与电极4相邻不是指电极3与电极4被配置为直接接触的情况,而是指电极3与电极4隔着间隔配置的情况。另外,在电极3与电极4相邻的情况下,在电极3与电极4之间未配置包括其他的电极3、电极4在内的与信号电极、接地电极连接的电极。其对数无需是整数对,也可以是1.5对、2.5对等。
电极3与电极4之间的中心间距离即间距优选为1μm以上且10μm以下的范围。另外,电极3与电极4之间的中心间距离成为将正交于电极3的长度方向的方向上的电极3的宽度尺寸的中心与正交于电极4的长度方向的方向上的电极4的宽度尺寸的中心连结而得到的距离。
此外,在电极3、电极4中的至少一个具有多根的情况下(在将电极3、电极4设为一对电极组时具有1.5对以上的电极组的情况),电极3、电极4的中心间距离是指1.5对以上的电极3、电极4中的相邻的电极3、电极4各自的中心间距离的平均值。
另外,电极3、电极4的宽度即电极3、电极4的对置方向的尺寸优选为150nm以上且1000nm以下的范围。需要说明的是,电极3与电极4之间的中心间距离成为将正交于电极3的长度方向的方向上的电极3的尺寸(宽度尺寸)的中心与正交于电极4的长度方向的方向上的电极4的尺寸(宽度尺寸)的中心连结而得到的距离。
另外,在第一实施方式中,使用了Z切割的压电层,因此,与电极3、电极4的长度方向正交的方向成为与压电层2的极化方向正交的方向。在作为压电层2而使用了其他的切割角的压电体的情况下,不限于此。这里,“正交”不仅仅限定于严格上正交的情况,也可以是大致正交(正交于电极3、电极4的长度方向的方向与极化方向所成的角度例如是90°±10°)。
在压电层2的第二主面2b侧,隔着中间层7而层叠有支承构件8。中间层7及支承构件8具有框状的形状,如图2所示,具有开口部7a、8a。由此,形成了空洞部(气隙)9。
空洞部9是为了不妨碍压电层2的激励区域C的振动而设置的。因此,上述支承构件8在不与至少设置有一对电极3、电极4的部分重叠的位置,隔着中间层7而层叠于第二主面2b。需要说明的是,也可以不设置中间层7。因此,支承构件8能够直接或间接地层叠于压电层2的第二主面2b。
中间层7是绝缘层,由氧化硅形成。不过,中间层7除了氧化硅之外,也能够由氮氧化硅、矾土等适当的绝缘性材料形成。
支承构件8也称为支承基板,由Si形成。Si的压电层2侧的面的面方位可以是(100),也可以是(110)或(111)。优选的是,期望为电阻率4kΩ以上的高电阻的Si。不过,也能够使用适当的绝缘性材料、半导体材料而构成支承构件8。作为支承构件8的材料,例如,能够使用氧化铝、钽酸锂、铌酸锂、石英等压电体、矾土、氧化镁、蓝宝石、氮化硅、氮化铝、碳化硅、氧化锆、堇青石、莫来石、块滑石、镁橄榄石等各种陶瓷、金刚石、玻璃等电介质、氮化镓等半导体等。
上述多个电极3、电极4及第一汇流条5、第二汇流条6包括Al、AlCu合金等适当的金属或合金。在第一实施方式中,电极3、电极4及第一汇流条5、第二汇流条6具有在Ti膜上层叠有Al膜的构造。需要说明的是,也可以使用Ti膜以外的紧贴层。
在驱动时,在多个电极3与多个电极4之间施加交流电压。更具体而言,在第一汇流条5与第二汇流条6之间施加交流电压。由此,能够得到利用了在压电层2中被激励的厚度剪切一阶模式的体波的谐振特性。
另外,在弹性波装置1中,在将压电层2的厚度设为d、将多对电极3、电极4中的任意相邻的电极3、电极4的中心间距离设为p的情况下,d/p为0.5以下。因此,上述厚度剪切一阶模式的体波有效地被激励,能够得到良好的谐振特性。更优选的是,d/p为0.24以下,在该情况下,能够得到更加良好的谐振特性。
需要说明的是,在如第一实施方式那样电极3、电极4中的至少一个具有多根的情况下,即,在将电极3、电极4设为一对电极组时电极3、电极4具有1.5对以上的情况下,相邻的电极3、电极4的中心间距离p成为各相邻的电极3、电极4的中心间距离的平均距离。
在第一实施方式的弹性波装置1中,由于具备上述结构,因此,即便为了实现小型化而减少了电极3、电极4的对数,也难以产生Q值的下降。这是因为,是在两侧无需反射器的谐振器,传播损耗少。另外,无需上述反射器是基于利用了厚度剪切一阶模式的体波而实现的。
图3A是用于说明在比较例的压电层传播的兰姆(Lamb)波的示意性剖视图。图3B是用于说明在第一实施方式的压电层传播的厚度剪切一阶模式的体波的示意性剖视图。图4是用于说明在第一实施方式的压电层传播的厚度剪切一阶模式的体波的振幅方向的示意性剖视图。
在图3A中,是专利文献1所记载的那样的弹性波装置,兰姆波在压电层传播。如图3A所示,波如箭头所示那样在压电层201中传播。这里,在压电层201具有第一主面201a和第二主面201b,连结第一主面201a与第二主面201b的厚度方向是Z方向。X方向是IDT((InterDigital Transducer,又指换能器))电极的电极指排列的方向。如图3A所示,对于兰姆波,波如图示那样沿X方向传播。由于是板波,因此,虽然压电层201整体上振动,但由于波沿X方向传播,所以在两侧配置反射器而得到谐振特性。因此,产生波的传播损耗,在实现了小型化的情况下,即在减少了电极指的对数的情况下,Q值下降。
与此相对,如图3B所示,在第一实施方式的弹性波装置中,振动位移是厚度剪切方向,因此,波大致沿着连结压电层2的第一主面2a与第二主面2b的方向即Z方向传播、谐振。即,波的X方向分量显著小于Z方向分量。而且,由于通过该Z方向的波的传播得到谐振特性,所以无需反射器。因此,不产生向反射器传播时的传播损耗。因此,即便为了促进小型化而减少了包括电极3、电极4的电极对的对数,也难以产生Q值的下降。
需要说明的是,如图4所示,厚度剪切一阶模式的体波的振幅方向在压电层2的激励区域C(参照图1B)所包含的第一区域451与激励区域C所包含的第二区域452成为相反。在图4中,示意性示出在电极3与电极4之间施加了电极4相比于电极3成为高电位的电压的情况下的体波。第一区域451是激励区域C中的虚拟平面VP1与第一主面2a之间的区域,该虚拟平面VP1与压电层2的厚度方向正交且将压电层2分为两部分。第二区域452是激励区域C中的虚拟平面VP1与第二主面2b之间的区域。
在弹性波装置1中,配置有包括电极3和电极4的至少一对电极,但没有使波沿X方向传播,因此,包括该电极3、电极4的电极对的对数无需具有多对。即,只要设置至少一对电极即可。
例如,上述电极3是与信号电位连接的电极,电极4是与接地电位连接的电极。不过,也可以是,电极3与接地电位连接,电极4与信号电位连接。在第一实施方式中,如上所述,至少一对电极是与信号电位连接的电极或与接地电位连接的电极,未设置浮置电极。
图5是示出第一实施方式的弹性波装置的谐振特性的例子的说明图。需要说明的是,得到图5所示的谐振特性的弹性波装置1的设计参数如下所述。
压电层2:欧拉角(0°,0°,90°)的LiNbO3
压电层2的厚度:400nm
激励区域C(参照图1B)的长度:40μm
包括电极3、电极4的电极的对数:21对
电极3与电极4之间的中心间距离(间距)p:3μm
电极3、电极4的宽度:500nm
d/p:0.133
中间层7:1μm的厚度的氧化硅膜。
支承构件8:Si。
需要说明的是,激励区域C(参照图1B)是在与电极3及电极4的长度方向正交的X方向上观察时、电极3与电极4重叠的区域。激励区域C的长度是指,激励区域C的沿着电极3、电极4的长度方向的尺寸。
在第一实施方式中,包括电极3、电极4的电极对的电极间距离在多对中全部相等。即,以等间距配置了电极3和电极4。
由图5可知,尽管不具有反射器,也得到了分数带宽为12.5%的良好的谐振特性。
然而,在将上述压电层2的厚度设为d、将电极3与电极4的电极的中心间距离设为p的情况下,在第一实施方式中,d/p为0.5以下,更优选为0.24以下。参照图6对此进行说明。
与得到图5所示的谐振特性的弹性波装置同样地,但是使d/2p变化而得到多个弹性波装置。图6是示出在第一实施方式的弹性波装置中在将相邻的电极的中心间距离或中心间距离的平均距离设为p、将压电层的平均厚度设为d的情况下,d/2p与作为谐振器的分数带宽之间的关系的说明图。
如图6所示,当d/2p超过0.25时,即在d/p>0.5时,即便调整d/p,分数带宽也小于5%。与此相对,在d/2p≤0.25即d/p≤0.5的情况下,如果使d/p在该范围内变化,则能够使分数带宽成为5%以上,即能够构成具有高耦合系数的谐振器。另外,在d/2p为0.12以下的情况下,即在d/p为0.24以下的情况下,能够将分数带宽提高到7%以上。此外,如果在该范围内调整d/p,则能够得到分数带宽更加宽的谐振器,能够实现具有更加高的耦合系数的谐振器。因此,可知通过将d/p设为0.5以下,能够构成利用了上述厚度剪切一阶模式的体波的具有高耦合系数的谐振器。
需要说明的是,至少一对电极也可以是一对,在一对电极的情况下,上述p为相邻的电极3、电极4的中心间距离。另外,在1.5对以上的电极的情况下,将相邻的电极3、电极4的中心间距离的平均距离设为p即可。
例如,在压电层2具有厚度偏差的情况下,也可以采用将其厚度平均化而得到的值。
图7是示出在第一实施方式的弹性波装置中设置有一对电极的例子的俯视图。在弹性波装置1中,在压电层2的第一主面2a上设置有具有电极3和电极4的一对电极。需要说明的是,图7中的K成为交叉宽度。如上所述,在本公开的弹性波装置中,电极的对数也可以为一对。在该情况下,如果上述d/p为0.5以下,则也能够有效地激励厚度剪切一阶模式的体波。
图8是第一实施方式的变形例,是切掉了弹性波装置的一部分的立体图。弹性波装置81具有支承基板82。在支承基板82设置有在上表面开口的凹部。在支承基板82上层叠有压电层83。由此,构成支承基板82的空洞部9。在该空洞部9的上方,在压电层83上设置有IDT电极84。在IDT电极84的弹性波传播方向两侧设置有反射器85、86。在图8中,以虚线表示空洞部9的外周缘。这里,IDT电极84具有第一汇流条84a及第二汇流条84b、以及多根作为第一电极指的电极84c及多根作为第二电极指的电极84d。多根电极84c与第一汇流条84a连接。多根电极84d与第二汇流条84b连接。多根电极84c与多根电极84d相互交替插入。
在弹性波装置81中,通过向上述空洞部9上的IDT电极84施加交流电场而激励作为板波的兰姆波。而且,由于反射器85、86设置于两侧,因此,能够得到基于上述兰姆波的谐振特性。
图9是比较例的弹性波装置的俯视图。图10是沿着图9的X-X线的部分的剖视图。如图9及图10所示,在比较例的弹性波装置中,一个支承构件8A对第一谐振器RS1、第二谐振器RS2进行支承。
图9及图10所示的弹性波装置具有支承构件8A和压电层,该压电层在第一主面2a形成有电极,在第二主面2b侧具有空洞部9A、9B。在压电层2上,具有互不相同的电位的第一谐振器RS1的第一电极3及第二谐振器RS2的第二电极4设置为将在沿Z方向的俯视下不与空洞部9A、9B重叠的非重叠区域NSA夹在中间。
例如,由第一谐振器RS1的一个电极3激励的波的泄漏波LW可能被支承构件8A反射而传递到第二谐振器RS2的另一个电极4。图11A是用于说明比较例的频率特性的说明图。图11B是用于说明图11A的一部分频率特性的说明图。图11A及图11B的纵轴是通过特性[dB],横轴是频率。这里,将图11A所示的谐振频率Fr与反谐振频率Fa之间的频带称为通带。图11B放大示出图11A的通带QQ。在图11A及图11B的通带中,示出插入损耗,在图11A的通带外,示出衰减。
在比较例的弹性波装置中,如图11B所示,由于泄漏波LW的影响,在滤波器的通带QQ内产生大量纹波,可能使滤波器特性发生劣化。
图12是第一实施方式的弹性波装置的俯视图。图13是沿着图12的XII-XII线的部分的剖视图。如图12及图13所示,在第一实施方式的弹性波装置中,一个支承构件8A对第一谐振器RS1、第二谐振器RS2进行支承。第二谐振器RS2位于与第一谐振器RS1不同的位置。
图12及图13所示的弹性波装置具有支承构件8A和压电层2,压电层2在第一主面2a形成有第一电极3、第二电极4,在第二主面2b侧具有空洞部9A、9B。空洞部9B相对于空洞部9A沿Y方向设置。第一谐振器RS1的第一电极3及第二谐振器RS2的第二电极4中的一个是信号电极,另一个是接地电极。第一谐振器RS1的第一电极3及第二谐振器RS2的第二电极4具有互不相同的电位。在第一实施方式中,第一谐振器RS1的第一电极3是接地电极,第二谐振器RS2的第二电极4是信号电极。
在压电层2的第一主面2a上,第一谐振器RS1的第一电极3及第二谐振器RS2的第二电极4设置为将在沿Z方向的俯视下不与空洞部9A、9B重叠的非重叠区域NSA夹在中间。第一谐振器RS1的第一电极3及第二谐振器RS2的第二电极4分别设置为跨越在沿Z方向观察时与空洞部9A、9B重叠的重叠区域SA以及不与空洞部9A、9B重叠的非重叠区域NSA。
如图12所示,第一电极3具备沿Y方向延伸的多个电极指33、连接多个电极指33的第一汇流条5、以及布线层22。布线层22与电极端子25连接。第二电极4具备沿Y方向延伸的多个电极指34、连接多个电极指34的第二汇流条6、以及布线层24。布线层24与电极端子26连接。第一电极3和第二电极4构成功能电极,也称为IDT电极。
在第一谐振器RS1的第一电极3中,设置在压电层2的第一主面2a上的多个电极指33和第一汇流条5是第一部位。布线层22是至少一部分设置于第一部位21上且与第一部位21连接的第二部位。作为第一电极3的至少一部分的第一部位21与布线层22之间的连接部CP1在沿Z方向观察时设置于重叠区域SA。在沿Z方向观察时,布线层22中的除了连接部CP之外的部分与非重叠区域NSA重叠。
在第二谐振器RS2的第二电极4中,设置在压电层2的第一主面2a上的多个电极指34和第二汇流条6是第一部位23。布线层24是至少一部分设置在第一部位23上且与第一部位23连接的第二部位。作为第二电极4的至少一部分的第一部位23与布线层24之间的连接部CP2在沿Z方向观察时设置于重叠区域SA。在沿Z方向观察时,布线层24中的除了连接部CP2之外的部分与非重叠区域NSA重叠。
如图12及图13所示,在非重叠区域NSA中,在第一谐振器RS1的布线层22及第二谐振器RS2的布线层24与压电层2之间夹设有绝缘膜31。绝缘膜31是氧化硅、氮化硅或树脂中的任意一种。树脂只要具有绝缘性即可,没有特别限定,但例如是聚酰亚胺树脂、环氧树脂等。
绝缘膜31的厚度没有特别限定,但如果考虑电极3或电极4相邻的情况下的成膜精度,则优选为500nm以上且3000nm以下。当绝缘膜31存在于重叠区域SA时,机电耦合系数改变,由此影响到通带内的滤波器确定。因此,优选不将绝缘膜31设置于重叠区域SA。在重叠区域SA中,作为功能电极的第一电极3及第二电极4与压电层2的第一主面相接。
如以上说明的那样,第一实施方式的弹性波装置包括作为支承基板的支承构件8A、沿支承构件8A的Z方向观察时与支承构件8A重叠的压电层2、以及第一电极3及第二电极4。第一电极3及第二电极4设置于压电层2的第一主面2a,在与Z方向交叉的X方向上对置,并且是互不相同的电位。设置于支承构件8A的空洞部9A及空洞部9B是空间部,空洞部9A及空洞部9B位于压电层2的第二主面2b侧。空洞部9A及空洞部9B被压电层2覆盖。第一电极3及第二电极4分别设置为跨越在Z方向上与空洞部9A及空洞部9B重叠的重叠区域SA、以及不与空洞部9A及空洞部9B重叠的非重叠区域NSA。在第一电极3的非重叠区域NSA中,在第一电极3与压电层2之间设置有绝缘膜31。在第二电极4的非重叠区域NSA中,在第二电极4与压电层2之间设置有绝缘膜31。
由于具有绝缘膜31,因此抑制了从第一电极3的非重叠区域NSA及第二电极4的非重叠区域NSA放出的泄漏波LW。另外,泄漏波LW难以通过绝缘膜31而到达第一电极3的非重叠区域NSA或第二电极4的非重叠区域NSA。由此,在滤波器的通带QQ内难以产生纹波,抑制了滤波器特性的劣化。
图14是用于说明包括第一实施方式的弹性波装置的滤波器的说明图。图14所示的滤波器是通过将具有固有的谐振频率及反谐振频率的多个谐振器S1、S2、S3、P1,P2及P3连接为梯型而使规定的频带的信号通过并使其他频带的信号衰减的梯型滤波器电路。
上述的第一谐振器RS1是串联臂的谐振器S1、S2及S3中的任意一个,第二谐振器RS2是并联臂的谐振器P1、P2及P3中的任意一个。或者,第一谐振器RS1及第二谐振器RS2也可以是多个谐振器S1、S2、S3、P1、P2及P3中的任意一个。
图15是第一实施方式的第一变形例的弹性波装置的剖视图。在第一实施方式的第一变形例中,第一电极3设置为跨越在Z方向上与空洞部9A重叠的重叠区域SA以及不与空洞部9A重叠的非重叠区域NSA1。第二电极4设置为跨越在Z方向上与空洞部9B重叠的重叠区域SA以及不与空洞部9B重叠的非重叠区域NSA2。在第一电极3的非重叠区域NSA1中,在第一电极3与压电层2之间设置有绝缘膜31。在第二电极4的非重叠区域NSA2中,在第二电极4与压电层2之间未设置绝缘膜31。作为第一电极3的至少一部分的第一部位21与布线层22之间的连接部CP1在沿Z方向观察时设置于重叠区域SA。在沿Z方向观察时,布线层22中的除了连接部CP1之外的部分与非重叠区域NSA1重叠。
图15所示的第一谐振器RS1中的非重叠区域NSA1的第一电极3的第一面积大于第二谐振器RS2中的非重叠区域NSA2的第二电极4的第二面积。在第一面积及第二面积中的面积相对大的一方的电极中的非重叠区域NSA1具有绝缘膜31,在第一面积及第二面积中的面积相对小的一方的电极中的非重叠区域NSA2不具有绝缘膜31。第一面积及第二面积中的面积相对大的一方的电极的由激励引起的振动也容易变大。第一实施方式的变形例1的弹性波装置由于在第一面积及第二面积中的面积相对大的一方的电极中的非重叠区域NSA1具有绝缘膜31,因此,容易抑制电极的振动而抑制滤波器特性的劣化。
图16是第一实施方式的第二变形例的弹性波装置的剖视图。在第一实施方式的第二变形例中,第一电极3设置为跨越在Z方向上与空洞部9A重叠的重叠区域SA以及不与空洞部9A重叠的非重叠区域NSA1。第二电极4设置为跨越在Z方向上与空洞部9B重叠的重叠区域SA以及不与空洞部9B重叠的非重叠区域NSA2。在第一电极3的非重叠区域NSA1中,在第一电极3与压电层2之间未设置绝缘膜31。在第二电极4的非重叠区域NSA2中,在第二电极4与压电层2之间设置有绝缘膜31。作为第二电极4的至少一部分的第一部位23与布线层24之间的连接部CP2在沿Z方向观察时设置于重叠区域SA。在沿Z方向观察时,布线层24中的除了连接部CP2之外的部分与非重叠区域NSA2重叠。
图16所示的第一谐振器RS1中的非重叠区域NSA1的第一电极3的第一面积小于第二谐振器RS2中的非重叠区域NSA2的第二电极4的第二面积。在第一面积及第二面积中的面积相对大的一方的电极中的非重叠区域NSA1不具有绝缘膜31,在第一面积及第二面积中的面积相对小的一方的电极中的非重叠区域NSA2具有绝缘膜31。第一面积及第二面积中的面积相对小的一方的电极容易传递泄漏波LW。第一实施方式的变形例2的弹性波装置由于在第一面积及第二面积中的面积相对小的一方的电极中的非重叠区域NSA2具有绝缘膜31,因此,容易抑制泄漏波LW的到达而抑制滤波器特性的劣化。
(第二实施方式)
图17是第二实施方式的弹性波装置的剖视图。图17是示出沿着图12的XII-XII线的部分的剖面的另一例的剖视图。在第二实施方式的弹性波装置中,一个支承构件8A对第一谐振器RS1、第二谐振器RS2进行支承。第二谐振器RS2位于与第一谐振器RS1不同的位置。在第二实施方式中,针对与第一实施方式相同的结构标注相同的标记,并省略说明。
第一电极3设置为跨越在Z方向上与空洞部9A重叠的重叠区域SA以及不与空洞部9A重叠的非重叠区域NSA1。第二电极4设置为跨越在Z方向上与空洞部9B重叠的重叠区域SA以及不与空洞部9B重叠的非重叠区域NSA2。在第一电极3的非重叠区域NSA1中,在第一电极3与压电层2之间设置有绝缘膜31及空隙32。非重叠区域NSA1的空隙32由第一部位21、绝缘膜31、压电层2及作为第二部位的布线层22包围。在第二电极4的非重叠区域NSA2中,在第二电极4与压电层2之间设置有绝缘膜31及空隙32。非重叠区域NSA2的空隙32由第一部位23、绝缘膜31、压电层2及作为第二部位的布线层24包围。
第一部位21与布线层22之间的连接部CP1在沿Z方向观察时设置于重叠区域SA,该连接部是第一电极3的至少一部分。在沿Z方向观察时,布线层22中的除了连接部CP1之外的部分与非重叠区域NSA1重叠。作为第二电极4的至少一部分的第一部位23与布线层24之间的连接部CP2在沿Z方向观察时设置于重叠区域SA。在沿Z方向观察时,布线层24中的除了连接部CP2之外的部分与非重叠区域NSA2重叠。
如以上说明的那样,第二实施方式的弹性波装置包括作为支承基板的支承构件8A、沿支承构件8A的Z方向观察时与支承构件8A重叠的压电层2、以及第一电极3及第二电极4。第一电极3及第二电极4设置于压电层2的第一主面2a,在与Z方向交叉的X方向上对置,并且是互不相同的电位。空洞部9A及空洞部9B是空间部,空洞部9A及空洞部9B位于压电层2的第二主面2b侧。空洞部9A及空洞部9B被压电层2覆盖。第一电极3及第二电极4分别设置为跨越在Z方向上与空洞部9A及空洞部9B重叠的重叠区域SA、不与空洞部9A重叠的非重叠区域NSA1以及不与空洞部9B重叠的非重叠区域NSA2。在第一电极3的非重叠区域NSA1中,在第一电极3与压电层2之间设置有空隙32。在第二电极4的非重叠区域NSA中,在第二电极4与压电层2之间设置有空隙32。
由于具有空隙32,因此抑制了从第一电极3的非重叠区域NSA1及第二电极4的非重叠区域NSA2放出的泄漏波LW。另外,泄漏波LW难以通过绝缘膜31而到达第一电极3的非重叠区域NSA1或第二电极4的非重叠区域NSA2。由此,在滤波器的通带QQ内难以产生纹波,抑制了滤波器特性的劣化。
图18是第二实施方式的第一变形例的弹性波装置的剖视图。在第二实施方式的第一变形例中,第一电极3设置为跨越在Z方向上与空洞部9A重叠的重叠区域SA以及不与空洞部9A重叠的非重叠区域NSA1。第二电极4设置为跨越在Z方向上与空洞部9B重叠的重叠区域SA以及不与空洞部9B重叠的非重叠区域NSA2。在第一电极3的非重叠区域NSA1中,在第一电极3与压电层2之间设置有绝缘膜31及空隙32。在第二电极4的非重叠区域NSA2中,在第二电极4与压电层2之间未设置绝缘膜31及空隙32。作为第一电极3的至少一部分的第一部位21与布线层22之间的连接部CP1在沿Z方向观察时设置于重叠区域SA。在沿Z方向观察时,布线层22中的除了连接部CP1之外的部分与非重叠区域NSA1重叠。
图18所示的第一谐振器RS1中的非重叠区域NSA1的第一电极3的第一面积大于第二谐振器RS2中的非重叠区域NSA2的第二电极4的第二面积。在第一面积及第二面积中的面积相对大的一方的电极中的非重叠区域NSA1具有绝缘膜31及空隙32,在第一面积及第二面积中的面积相对小的一方的电极中的非重叠区域NSA2不具有绝缘膜31及空隙32。第一面积及第二面积中的面积相对大的一方的电极的由激励引起的振动也容易变大。第二实施方式的变形例1的弹性波装置由于在第一面积及第二面积中的面积相对大的一方的电极中的非重叠区域NSA1具有绝缘膜31或空隙32,因此,容易抑制电极的振动而抑制滤波器特性的劣化。
图19是第二实施方式的第二变形例的弹性波装置的剖视图。在第二实施方式的第二变形例中,第一电极3设置为跨越在Z方向上与空洞部9A重叠的重叠区域SA以及不与空洞部9A重叠的非重叠区域NSA1。第二电极4设置为跨越在Z方向上与空洞部9B重叠的重叠区域SA以及不与空洞部9B重叠的非重叠区域NSA2。在第一电极3的非重叠区域NSA1中,在第一电极3与压电层2之间未设置绝缘膜31及空隙32。在第二电极4的非重叠区域NSA2中,在第二电极4与压电层2之间设置有绝缘膜31及空隙32。作为第二电极4的至少一部分的第一部位23与布线层24之间的连接部CP2在沿Z方向观察时设置于重叠区域SA。在沿Z方向观察时,布线层24中的除了连接部CP2之外的部分与非重叠区域NSA2重叠。
图19所示的第一谐振器RS1中的非重叠区域NSA1的第一电极3的第一面积小于第二谐振器RS2中的非重叠区域NSA2的第二电极4的第二面积。在第一面积及第二面积中的面积相对大的一方的电极中的非重叠区域NSA1不具有绝缘膜31及空隙32,在第一面积及第二面积中的面积相对小的一方的电极中的非重叠区域NSA2具有绝缘膜31及空隙32。第一面积及第二面积中的面积相对小的一方的电极容易传递泄漏波LW。第二实施方式的变形例2的弹性波装置由于在第一面积及第二面积中的面积相对小的一方的电极中的非重叠区域具有绝缘膜31或空隙32,因此,容易抑制泄漏波LW的到达而抑制滤波器特性的劣化。
(第三实施方式)
图20是第三实施方式的弹性波装置的剖视图。第三实施方式的弹性波装置与第一实施方式的弹性波装置不同,空洞部9A及空洞部9B设置于中间层7。在第三实施方式中,针对与第一实施方式相同的结构标注相同的标记,并省略说明。
在第三实施方式中,空洞部9A及空洞部9B设置于中间层7,因此,能够提高与空洞部9A及空洞部9B重叠的压电层2的膜区域的精度。在第三实施方式中,有时在压电层2开设有用于形成空洞部9A及空洞部9B的孔。压电层2除了该孔之外覆盖空洞部9A及空洞部9B。这样,空洞部9A的至少一部分及空洞部9B的至少一部分被压电层2覆盖。
第三实施方式的弹性波装置包括作为支承基板的支承构件8A、沿支承构件8A的Z方向观察时与支承构件8A重叠的压电层2、以及第一电极3及第二电极4。第一电极3及第二电极4设置于压电层2的第一主面2a,在与Z方向交叉的X方向上对置,并且是互不相同的电位。设置于中间层7的空洞部9A及空洞部9B是空间部,空洞部9A及空洞部9B位于压电层2的第二主面2b侧。空洞部9A及空洞部9B被压电层2覆盖。第一电极3及第二电极4分别设置为跨越在Z方向上与空洞部9A及空洞部9B重叠的重叠区域SA以及不与空洞部9A及空洞部9B重叠的非重叠区域NSA。在第一电极3的非重叠区域NSA中,在第一电极3与压电层2之间设置有绝缘膜31。在第二电极4的非重叠区域NSA中,在第二电极4与压电层2之间设置有绝缘膜31。
由于具有绝缘膜31,因此抑制了从第一电极3的非重叠区域NSA及第二电极4的非重叠区域NSA放出的泄漏波LW。另外,泄漏波LW难以通过绝缘膜31而到达第一电极3的非重叠区域NSA或第二电极4的非重叠区域NSA。由此,在滤波器的通带QQ内难以产生纹波,抑制了滤波器特性的劣化。
(第四实施方式)
图21是第四实施方式的弹性波装置的剖视图。第四实施方式的弹性波装置具备作为第一电极的上部电极91、作为第二电极的下部电极92、以及压电层2A、2B。第一谐振器RS1的上部电极91与下部电极92在Z方向上夹着压电层2A。第二谐振器RS2的上部电极91与下部电极92在Z方向上夹着压电层2B。在第四实施方式的弹性波装置中,上部电极91和下部电极92构成功能电极,也有时被称为BAW元件(Bulk Acoustic Wave(体声波)元件)。
在第四实施方式的弹性波装置中,一个支承构件8B对第一谐振器RS1、第二谐振器RS2进行支承。第二谐振器RS2位于与第一谐振器RS1不同的位置。设置于支承构件8B的空洞部9A及空洞部9B被压电层2A及压电层2B覆盖。上部电极91及下部电极92分别设置为跨越在Z方向上与空洞部9A及空洞部9B重叠的重叠区域SX以及不与空洞部9A及空洞部9B重叠的非重叠区域NSA。在非重叠区域NSA中,在上部电极91与压电层2A之间设置有绝缘膜35。在下部电极92的非重叠区域NSA中,在下部电极92与支承构件8B之间设置有绝缘膜36。
绝缘膜35及绝缘膜36由与上述的绝缘膜31相同的材料形成。由于具有绝缘膜35及绝缘膜36,因此,抑制了从上部电极91的非重叠区域NSA及下部电极92的非重叠区域NSA放出的泄漏波LW。另外,泄漏波LW难以通过绝缘膜35及绝缘膜36而到达重叠区域SX。由此,在滤波器的通带QQ内难以产生纹波,抑制了滤波器特性的劣化。
(第五实施方式)
图22是示出第五实施方式的弹性波装置中的d/2p、金属化比MR以及分数带宽之间的关系的说明图。在第五实施方式中,针对与第一实施方式相同的结构标注相同的标记,并省略说明。在第五实施方式的弹性波装置1中,构成d/2p和MR不同的各种弹性波装置1,测定了分数带宽。图22的虚线D的右侧的标注阴影线而示出的部分是分数带宽为17%以下的区域。标注了该阴影线的区域与未标注该阴影线的区域的边界由MR=3.5(d/2p)+0.075表示。即,MR=1.75(d/p)+0.075。因此,优选MR≤1.75(d/p)+0.075。在该情况下,容易使分数带宽成为17%以下。更优选的是图22中的单点划线D1所示的MR=3.5(d/2p)+0.05的右侧的区域。即,如果为MR≤1.75(d/p)+0.05,则能够可靠地使分数带宽成为17%以下。
(第六实施方式)
图23是示出在第六实施方式的弹性波装置中使d/p无限地接近0的情况下的分数带宽相对于LiNbO3的欧拉角(0°,θ,ψ)的映射的说明图。在第六实施方式中,针对与第一实施方式相同的结构标注相同的标记,并省略说明。图23的标注阴影线而示出的部分是得到至少5%以上的分数带宽的区域。当近似区域的范围时,成为由下述的式(1)、式(2)及式(3)表示的范围。
(0°±10°,0°~20°,任意的ψ)…式(1)
(0°±10°,20°~80°,0°~60°(1-(θ-50)2/900)1/2)或(0°±10°,20°~80°,[180°-60°(1-(θ-50)2/900)1/2]~180°)…式(2)
(0°+10°,[180°-30°(1-(ψ-90)2/8100)1/2]~180°,任意的ψ)…式(3)
因此,在上述式(1)、式(2)或式(3)的欧拉角范围的情况下,能够充分地扩宽分数带宽,是优选的。
需要说明的是,上述的实施方式用于使本公开的理解变得容易,并非用于限定地解释本公开。本公开在不脱离其主旨的范围内能够进行变更/改良,并且在本公开中也包括其等效物。
附图标记说明
1、81 弹性波装置;
2、2A、2B 压电层;
2a 第一主面;
2b 第二主面;
3 电极(第一电极);
4 电极(第二电极);
5 第一汇流条;
6 第二汇流条;
7 中间层;
7a、8a 开口部;
8、8A、8B 支承构件;
9、9A、9B 空洞部;
21 第一部位;
22 布线层(第二部位);
23 第一部位;
24 布线层(第二部位);
25、26 电极端子;
31、35、36 绝缘膜;
32 空隙;
33 电极指;
34 电极指;
82 支承基板;
83 压电层;
84 IDT电极;
84a 第一汇流条;
84b 第二汇流条;
84c 电极;
84d 电极;
85、86 反射器;
91 上部电极;
92 下部电极;
201 压电层;
201a 第一主面;
201b 第二主面;
451 第一区域;
452 第二区域;
C 激励区域;
CP、CP1、CP2 连接部;
Fa 反谐振频率;
Fr 谐振频率;
LW 泄漏波;
NSA、NSA1、NSA2 非重叠区域;
QQ 通带;
RS1 第一谐振器;
RS2 第二谐振器;
SA、SX 重叠区域;
VP1 虚拟平面;
Y 旋转;
p 中心间距离。
Claims (18)
1.一种弹性波装置,包括:
支承基板;
压电层,其在沿第一方向观察时与所述支承基板重叠;以及
功能电极,其设置于所述压电层的至少第一主面,
在所述压电层的第二主面侧具有空间部,所述压电层的第二主面侧是所述压电层的所述第一主面的相反侧,
所述空间部被所述压电层覆盖至少一部分,
所述功能电极分别设置为跨越在所述第一方向上与所述空间部重叠的重叠区域以及不与所述空间部重叠的非重叠区域,
在所述重叠区域中,所述功能电极与所述压电层的所述第一主面相接,
在所述功能电极的所述非重叠区域中,在所述功能电极与所述压电层之间设置有绝缘膜及空隙中的至少一个。
2.一种弹性波装置,包括:支承基板;压电层,其在沿第一方向观察时与所述支承基板重叠;第一谐振器,其设置于所述压电层的至少第一主面;以及第二谐振器,其位于所述支承基板的与所述第一谐振器不同的位置,
所述第一谐振器具有:
第一空间部,其由设置于所述支承基板的一部分的空洞形成,或者由设置在所述支承基板与所述压电层之间的气隙形成;
所述压电层,其覆盖所述第一空间部的至少一部分;以及
所述第一谐振器的第一电极及第二电极,其设置为跨越在沿所述第一方向观察时与所述第一空间部重叠的第一重叠区域以及不与所述第一空间部重叠的非重叠区域,并且在第二方向上对置,
所述第二谐振器具有:
第二空间部,其由设置于所述支承基板的一部分的空洞形成,或者由设置在所述支承基板与所述压电层之间的气隙形成;
所述压电层,其覆盖所述第二空间部的至少一部分;以及
所述第二谐振器的第一电极及第二电极,其设置为跨越在沿所述第一方向观察时与所述第二空间部重叠的第二重叠区域以及不与所述第二空间部重叠的所述非重叠区域,并且在所述第二方向上对置,
所述第二空间部位于与所述第一空间部不同的位置,
在由所述第一空间部和所述第二空间部夹着的所述非重叠区域的至少一部分,在所述第一谐振器的第一电极与所述压电层之间以及在所述第二谐振器的第二电极与所述压电层之间的至少一个,设置有绝缘膜及空隙中的至少一个,
在由所述第一空间部和所述第二空间部夹着的所述非重叠区域中,设置有所述第一谐振器的第一电极和所述第二谐振器的第二电极。
3.根据权利要求2所述的弹性波装置,其中,
所述第二空间部相对于所述第一空间部沿着与所述第一方向及所述第二方向交叉的第三方向设置。
4.根据权利要求2或3所述的弹性波装置,其中,
所述第一谐振器的第一电极及所述第二谐振器的第二电极中的至少一个电极是信号电极,
所述第一谐振器的第一电极设置为跨越所述第一重叠区域以及由所述第一空间部和所述第二空间部夹着的非重叠区域,
所述第二谐振器的第二电极设置为跨越所述第二重叠区域以及由所述第一空间部和所述第二空间部夹着的非重叠区域。
5.根据权利要求1所述的弹性波装置,其中,
所述功能电极包括第一电极及第二电极,该第一电极及第二电极设置于所述压电层的所述第一主面,在与所述第一方向交叉的第二方向上对置,并且是互不相同的电位,
所述第一电极及所述第二电极分别设置为在所述第一方向上跨越所述重叠区域和所述非重叠区域,
在所述第一电极及所述第二电极中的至少一个电极的所述非重叠区域中,在所述第一电极与所述压电层之间以及在所述第二电极与所述压电层之间的至少一个,设置有所述绝缘膜及所述空隙中的至少一个。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的弹性波装置,其中,
在所述第一电极与所述压电层之间以及在所述第二电极与所述压电层之间的至少一个,设置有所述绝缘膜,所述绝缘膜是氧化硅、氮化硅或树脂中的任意一种。
7.根据权利要求2至5中任一项所述的弹性波装置,其中,
在所述第一电极及所述第二电极中的至少一个电极的所述非重叠区域中,在所述第一电极与所述压电层之间或者在所述第二电极与所述压电层之间,设置有所述空隙。
8.根据权利要求2至7中任一项所述的弹性波装置,其中,
所述压电层包括铌酸锂或钽酸锂,
利用厚度剪切模式的体波作为主要波。
9.根据权利要求2至7中任一项所述的弹性波装置,其中,
所述压电层包括铌酸锂或钽酸锂,
所述弹性波装置还具有在所述第二方向上排列的多个第一电极、沿所述第二方向延伸的第一汇流条、在所述第二方向上排列的多个第二电极以及沿所述第二方向延伸的第二汇流条,
所述多个第一电极与所述第一汇流条连接,
所述多个第二电极与所述第一汇流条连接,
在将所述压电层的厚度设为d、将所述第一电极与所述第二电极的电极的中心间距离设为p的情况下,d/p≤0.5。
10.根据权利要求9所述的弹性波装置,其中,
所述d/p为0.24以下。
11.根据权利要求2至10中任一项所述的弹性波装置,其中,
激励区域内的所述第一电极及所述第二电极相对于所述激励区域的面积比例即金属化比MR满足MR≤1.75(d/p)+0.075,所述激励区域是在沿着所述第一电极及所述第二电极对置的方向观察时所述第一电极与所述第二电极重合的区域。
12.根据权利要求9所述的弹性波装置,其中,
在所述第二方向上排列的所述多个第一电极中的相邻的第一电极之间,具有一个第二电极。
14.根据权利要求2至13中任一项所述的弹性波装置,其中,
所述弹性波装置还具有在所述第二方向上排列的多个第一电极、沿所述第二方向延伸的第一汇流条、在所述第二方向上排列的多个第二电极以及沿所述第二方向延伸的第二汇流条,
所述多个第一电极与所述第一汇流条连接,
所述多个第二电极与所述第二汇流条连接。
15.根据权利要求2至14中任一项所述的弹性波装置,其中,
所述第一电极及所述第二电极中的至少一个,具有设置在所述压电层上的第一部位以及至少一部分没置在所述第一部位上且与所述第一部位连接的第二部位。
16.根据权利要求15所述的弹性波装置,其中,
所述第一部位的至少一部分以及所述第一部位与所述第二部位之间的连接部,在沿所述第一方向观察时,与所述重叠区域、所述第一重叠区域及所述第二重叠区域中的任意一个重叠,
在沿所述第一方向观察时,所述第二部位中的除了所述连接部之外的部分与所述非重叠区域重叠。
17.根据权利要求2至4中任一项所述的弹性波装置,其中,
所述第一谐振器及所述第二谐振器是构成梯型滤波器的谐振器。
18.根据权利要求17所述的弹性波装置,其中,
所述第一谐振器是所述梯型滤波器的串联臂谐振器,
所述第二谐振器是所述梯型滤波器的并联臂谐振器。
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