JP5689080B2 - 圧電薄膜共振子、通信モジュール、通信装置 - Google Patents
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Description
〔1.圧電薄膜共振子の構成〕
圧電薄膜共振子の中には、FBAR(Film Bulk
Acoustic Resonator)タイプとSMR(Solidly Mounted Resonator)タイプがある。
F=nV/2H
により求めることができる。したがって、積層構造の総膜厚Hにより、共振周波数Fが制御できる。
図2Aは、実施の形態にかかる圧電薄膜共振子(実施例1)の平面図である。図2Bは、図2AにおけるA−A部の断面図である。
図11は、本実施の形態にかかる圧電薄膜共振子(実施例2)の断面図である。図11に示す圧電薄膜共振子において、実施例1の圧電薄膜共振子と同様の構成要素については、同一符号を付与して、詳細な説明は省略する。図11に示す圧電薄膜共振子は、実施例1に示す上部電極45に代えて、質量負荷部53cが形成されている上部電極53を備えている。
図12は、ラダー型フィルタの回路図である。図12に示すラダー型フィルタは、入力端子22と出力端子24との間(直列腕)に直列共振子S1〜S3が接続されている。直列共振子S1と直列共振子S2との間とグランドとの間には、並列共振子P1が接続されている。直列共振子S2と直列共振子S3との間とグランドとの間には、並列共振子P2が接続されている。直列共振子S1〜S3、並列共振子P1及びP2は、圧電薄膜共振子で実現することができる。なお、直列共振子S1〜S3、並列共振子P1及びP2のうち、少なくとも何れか一つに、実施例1に係る圧電薄膜共振子を用いることができる。
図14は、本実施の形態にかかる圧電薄膜共振子を備えた通信モジュールの一例を示す。図14に示すように、デュープレクサ62は、受信フィルタ62aと送信フィルタ62bとを備えている。また、受信フィルタ62aには、例えばバランス出力に対応した受信端子63a及び63bが接続されている。また、送信フィルタ62bは、パワーアンプ64を介して送信端子65に接続している。ここで、受信フィルタ62a、送信フィルタ62bは、本実施の形態にかかる圧電薄膜共振子を備えている。
図15は、本実施の形態にかかる圧電薄膜共振子、または前述の通信モジュールを備えた通信装置の一例として、携帯電話端末のRFブロックを示す。また、図15に示す通信装置は、GSM(Global System for Mobile Communications)通信方式及びW−CDMA(Wideband Code Division Multiple Access)通信方式に対応した携帯電話端末の構成を示す。また、本実施の形態におけるGSM通信方式は、850MHz帯、950MHz帯、1.8GHz帯、1.9GHz帯に対応している。また、携帯電話端末は、図15に示す構成以外にマイクロホン、スピーカー、液晶ディスプレイなどを備えているが、本実施の形態における説明では不要であるため図示を省略した。ここで、受信フィルタ73a、77〜80、送信フィルタ73bは、本実施の形態にかかる圧電薄膜共振子を備えている。
本実施の形態によれば、質量負荷膜51における島パターン51aを、上部電極45と下部電極43との対向領域の中心部に近いほど密配置とし、対向領域の外周部に近いほど疎配置とすることにより、不要スプリアスを低減した優れた特性の圧電薄膜共振子を安価に実現することができる。すなわち、質量負荷膜51の島パターン51aを、対向領域の中心部を密配置とし、対向領域の外周部を疎配置とすることは、擬似的に中心部の膜密度を高くし、外周部の膜密度を低くしていることとを等しいことになる。その結果、主振動である厚み縦振動以外の不要スプリアスの要因となる横方向の弾性波の閉じ込め効果が少なくなり、結果として不要スプリアスが低減される。
基板と、前記基板の上に配されている下部電極と、前記下部電極の上に配されている圧電膜と、前記圧電膜の少なくとも一部を挟んで前記下部電極に対向配置されている上部電極とを備えた圧電薄膜共振子であって、前記上部電極は、少なくとも前記下部電極に対向する領域に複数の凹凸パターンが形成され、前記凹凸パターンは、前記領域の中心部で密配置、前記領域の外周部で疎配置になるように形成されている、圧電薄膜共振子。
基板と、前記基板の上に配されている下部電極と、前記下部電極の上に配されている圧電膜と、前記圧電膜の少なくとも一部を挟んで前記下部電極に対向配置されている上部電極とを備えた圧電薄膜共振子であって、前記上部電極の上に配されている質量負荷膜を備え、前記質量負荷膜は、少なくとも前記下部電極に対向する領域に複数の凹凸パターンが形成され、前記凹凸パターンは、前記領域の中心部で密配置、前記領域の外周部で疎配置になるように形成されている、圧電薄膜共振子。この構成によれば、スプリアスの小さい圧電薄膜共振子を提供することができる。
前記凹凸パターンは、中心部で密配置、外周部で疎配置になるように、規則的にピッチを異ならせて形成されている、付記1または2記載の圧電薄膜共振子。この構成によれば、横モードに起因したスプリアスを設計性に優れた方法で抑制することができる。
前記凹凸パターンは、前記上部電極の一部で形成されている、付記1〜3のいずれか一つに記載の圧電薄膜共振子。この構成によれば、電極抵抗が増加することを抑制することができ、低損失でスプリアスの小さい圧電薄膜共振子を提供することができる。
前記凹凸パターンは、島形状あるいはホール形状のドットパターンが複数形成されている、付記1〜4のうちいずれか一つに記載の圧電薄膜共振子。この構成によれば、スプリアスの小さい圧電薄膜共振子を提供することができる。
前記上部電極の前記凹凸パターンの上に質量負荷膜が形成されている、付記1〜5のうちいずれか一つに記載の圧電薄膜共振子。この構成によれば、スプリアスの小さい圧電薄膜共振子を提供することができる。
前記質量負荷膜の形状は、前記質量負荷膜の膜厚に相当する高さで形成する、付記2記載の圧電薄膜共振子。この構成によれば、前記複数パターンの高さを制御よく形成でき、安定してスプリアスの小さい圧電薄膜共振子を提供することができる。
前記質量負荷膜と前記上部電極は、異なる材料で形成されている、付記2記載の圧電薄膜共振子。この構成によれば、前記複数パターンの高さを制御よく形成でき、安定してスプリアスの小さい圧電薄膜共振子を提供することができる。
前記質量負荷膜と前記上部電極の材料の組み合わせは、エッチング選択性のある材料の組み合わせである、付記2記載の圧電薄膜共振子。この構成によれば、前記複数パターンの高さを制御よく形成でき、安定してスプリアスの小さい圧電薄膜共振子を提供することができる。
前記質量負荷膜と前記上部電極との間に他の質量負荷膜を備えた、付記2記載の圧電薄膜共振子。この構成によれば、スプリアスの小さい圧電薄膜共振子を提供することができる。
前記質量負荷膜の上に他の質量負荷膜を備えた、付記2記載の圧電薄膜共振子。この構成によれば、スプリアスの小さい圧電薄膜共振子を提供することができる。
前記上部電極と前記下部電極との重なり領域は、楕円形である、付記1または2に記載の圧電薄膜共振子。この構成によれば、圧電薄膜の外周で反射された弾性波が共振子内で横方向の定在波として存在することを抑制することができる。これにより、よりスプリアスの小さい圧電薄膜共振子を提供することができる。
前記上部電極と前記下部電極の重なり領域は、非平行の辺からなる多角形である、付記1または2記載の圧電薄膜共振子。この構成によれば、圧電薄膜の外周で反射された弾性波が共振子内で横方向の定在波として存在することを抑制することができる。これにより、よりスプリアスの小さい圧電薄膜共振子を提供することができる。
付記1〜13のうちいずれか一つに記載の圧電薄膜共振子を少なくとも1つ備えた、弾性波デバイス。本構成によれば、小型で高性能な弾性波デバイスを提供することができる。
付記1〜13のうちいずれか一つに記載の圧電薄膜共振子を少なくとも1つ備えた、フィルタ素子。本構成によれば、小型で高性能なフィルタ素子を提供することができる。
付記1〜13のうちいずれか一つに記載の圧電薄膜共振子を少なくとも1つ備えた、デュープレクサ。本構成によれば、小型で高性能なデュープレクサを提供することができる。
付記1〜13のうちいずれか一つに記載の圧電薄膜共振子を少なくとも1つ備えた、通信モジュール。本構成によれば、小型で高性能な通信モジュールを提供することができる。
付記1〜13のうちいずれか一つに記載の圧電薄膜共振子を少なくとも1つ備えた、通信装置。本構成によれば、小型で高性能な通信装置を提供することができる。
42 空隙
43 下部電極
44 圧電膜
45 上部電極
46 メンブレン部
50 質量負荷膜
51 質量負荷膜
Claims (4)
- 基板と、
前記基板の上に配されている下部電極と、
前記下部電極の上に配されている圧電膜と、
前記圧電膜の少なくとも一部を挟んで前記下部電極に対向配置されている上部電極とを備えた圧電薄膜共振子であって、
前記上部電極の上に配されている質量負荷膜を備え、
前記質量負荷膜は、少なくとも前記下部電極に対向する領域に複数の凹凸パターンが形成され、
前記凹凸パターンとして島パターンが配置される場合、前記島パターンは前記領域の中心部で密配置、前記領域の外周部で疎配置となるように形成され、前記凹凸パターンとしてホールパターンが配置される場合、前記ホールパターンは前記領域の中心部で疎配置、前記領域の外周部で密配置となるように形成されている、圧電薄膜共振子。 - 前記質量負荷膜を覆うように前記上部電極の上部に形成された周波数調整膜を有する請求項1記載の圧電薄膜共振子。
- 前記島パターンは、前記領域の中心部で密配置、前記領域の外周部で疎配置になるように、規則的にピッチを異ならせている、請求項1記載の圧電薄膜共振子。
- 請求項1又は2に記載の圧電薄膜共振子を備えた、通信モジュール。
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