JP6766896B2 - 弾性波装置、高周波フロントエンド回路及び通信装置 - Google Patents
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Description
本発明は、電極指ピッチで定まる波長が異なる複数のＩＤＴ電極を有する弾性波装置、該弾性波装置を有する高周波フロントエンド回路及び通信装置に関する。
従来、圧電薄膜を用いており、高周波化に対応でき、かつＱ値を高め得る弾性波装置が知られている。例えば、下記の特許文献１に記載の弾性波装置では、支持基板上に、高音速膜、低音速膜、圧電薄膜及びＩＤＴ電極がこの順序で積層されている。また、高音速支持基板上に、低音速膜、圧電薄膜及びＩＤＴ電極がこの順序で積層されている。
他方、下記の特許文献２に記載の弾性波装置では、圧電性基板と、ＩＤＴ電極との間に誘電体膜が積層されている。それによって、周波数温度係数ＴＣＦの絶対値が小さくされている。
特許文献２に記載のように、圧電性基板と、ＩＤＴ電極との間に誘電体膜が積層されている場合、周波数温度係数ＴＣＦの絶対値を小さくすることができる。さらに、比帯域を小さい方向に調整することもできる。このような構成を、特許文献１に記載の構造に適用することにより、同様に、周波数温度特性の改善などを果たすことができる。もっとも、特許文献１に記載の構成では、圧電性基板ではなく、厚みが３．５λ以下程度の圧電薄膜が用いられている。なお、λは、ＩＤＴ電極の電極指ピッチで定まる波長である。上記のような構造において、１チップ内に、波長が異なる複数の弾性波共振子を構成しようとした場合、以下のような問題があった。すなわち、複数の弾性波共振子間において、圧電薄膜の波長規格化膜厚や誘電体膜の波長規格化膜厚の関係が異なることとなる。そのため、複数の弾性波共振子間において、温度特性の差が大きくなるおそれがあった。
このような問題は、複数の弾性波素子だけでなく、１つの弾性波素子内に電極指ピッチが異なる複数のＩＤＴ電極を有する弾性波装置においてもみられた。
本発明の目的は、電極指ピッチで定まる波長が異なる複数のＩＤＴ電極を有するが、少なくとも２つのＩＤＴ電極間で温度特性の差を小さくすることができる、弾性波装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、本発明の弾性波装置を有する、周波数温度特性に優れた高周波フロントエンド回路及び通信装置を提供することにある。
本発明に係る弾性波装置は、高音速部材と、前記高音速部材上に直接または間接に積層されている、圧電薄膜と、前記圧電薄膜上に積層された酸化ケイ素膜と、前記酸化ケイ素膜上に積層された複数のＩＤＴ電極と、を備え、前記高音速部材を伝搬するバルク波の音速が、前記圧電薄膜を伝搬する弾性波の音速よりも高く、前記複数のＩＤＴ電極が、電極指ピッチで定まる波長が異なる複数のＩＤＴ電極を有し、前記複数のＩＤＴ電極のうち、前記波長が最も短いＩＤＴ電極の波長をλ、前記圧電薄膜の膜厚の前記波長λに対する割合である波長規格化膜厚（％）をｙ、前記酸化ケイ素膜の膜厚の前記波長λに対する割合である波長規格化膜厚（％）をｘとした場合、ｙは３５０％以下であり、かつｙ＜１．６ｘ（−０．０１）＋０．０５ｘ（−０．６）−１である。
本発明に係る弾性波装置のある特定の局面では、前記酸化ケイ素膜の波長規格化膜厚ｘ（％）は、０＜ｘ＜８（％）である。この場合には、比帯域をさほど狭めることなく、周波数温度特性に優れた弾性波装置を提供することができる。
本発明に係る弾性波装置の他の特定の局面では、前記圧電薄膜の波長規格化膜厚ｙ（％）が、８０％以下である。この場合には、周波数温度特性をより一層効果的に改善することができる。
本発明に係る弾性波装置のさらに他の特定の局面では、前記高音速部材と前記圧電薄膜との間に積層されており、伝搬するバルク波の音速が前記圧電薄膜を伝搬する弾性波の音速よりも低い、低音速膜をさらに備える。
本発明に係る弾性波装置のさらに他の特定の局面では、支持基板をさらに備え、前記支持基板上に前記高音速部材が積層されている。
本発明に係る弾性波装置のさらに他の特定の局面では、前記高音速部材が前記支持基板を兼ねている。
本発明に係る弾性波装置のさらに他の特定の局面では、前記高音速部材が、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素、シリコン、サファイア、リチウムタンタレート、リチウム二オベイト、水晶、アルミナ、ジルコニア、コ−ジライト、ムライト、ステアタイト、フォルステライト、マグネシア、酸窒化ケイ素、ＤＬＣ及びダイヤモンドからなる群から選択された少なくとも１種の材料、又は該１種の材料を主成分とする材質からなる。
本発明に係る弾性波装置のさらに他の特定の局面では、前記低音速膜が、酸化ケイ素、ガラス、酸窒化ケイ素、酸化タンタル及び酸化ケイ素にフッ素、炭素やホウ素を加えてなる化合物からなる群から選択された少なくとも１種の材料からなる。
本発明に係る弾性波装置のさらに他の特定の局面では、前記支持基板が、シリコン、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、サファイア、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、水晶等の圧電体、アルミナ、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、ダイヤモンド、マグネシアからなる群から選択された少なくとも１種の材料からなる。
本発明に係る弾性波装置の別の特定の局面では、前記複数のＩＤＴ電極により、複数の弾性波素子がそれぞれ構成されている。この場合、弾性波素子は、弾性波共振子及び弾性波フィルタのうちの一方であってもよい。
本発明に係る弾性波装置のさらに他の特定の局面では、前記複数のＩＤＴ電極を有する縦結合共振子型弾性波フィルタが構成されている。この場合には、縦結合共振子型弾性波フィルタの周波数温度特性を効果的に改善することができる。
本発明に係る弾性波装置のさらに他の特定の局面では、前記圧電薄膜が、ＬｉＴａＯ３圧電単結晶からなる。この場合には、ＬｉＴａＯ３圧電単結晶からなる圧電薄膜を用いた弾性波装置の周波数温度特性をより一層効果的に改善することができる。
本発明に係る高周波フロントエンド回路は、本発明に従って構成された弾性波装置と、パワーアンプと、を備える。
本発明に係る通信装置は、本発明に係る高周波フロントエンド回路と、ＲＦ信号処理回路とを備える。
本発明に係る弾性波装置、高周波フロントエンド回路及び通信装置によれば、電極指ピッチで定まる波長が異なる複数のＩＤＴ電極を有する弾性波装置において、少なくとも２つのＩＤＴ電極間で温度特性の差を小さくすることができる。
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正面断面図であり、図２は、本実施形態の弾性波装置の電極構造を示す模式的平面図である。
図１に示すように、弾性波装置１は、支持基板２を有する。支持基板２上に、高音速部材としての高音速膜３、低音速膜４、ＬｉＴａＯ３からなる圧電薄膜５及び酸化ケイ素膜６がこの順序で積層されている。酸化ケイ素膜６上に、第１のＩＤＴ電極１１及び第２のＩＤＴ電極１２が設けられている。
弾性波装置１では、図２に示す電極構造が、酸化ケイ素膜６上に設けられている。
図２に示すように、第１のＩＤＴ電極１１の弾性波伝搬方向両側に、反射器１３，１４が設けられている。それによって、第１の弾性波共振子が構成されている。また、第２のＩＤＴ電極１２の弾性波伝搬方向両側に、反射器１５，１６が設けられている。それによって、第２の弾性波共振子が構成されている。
第１のＩＤＴ電極１１における第１の電極指ピッチＰ１と、第２のＩＤＴ電極１２における第２の電極指ピッチＰ２とは異なっている。より具体的には、Ｐ２＞Ｐ１である。
支持基板２は、シリコン（Ｓｉ）からなる。もっとも、支持基板２は、高音速膜３、低音速膜４、圧電薄膜５、酸化ケイ素膜６及び第１，第２のＩＤＴ電極１１，１２を有する積層構造を支持し得る限り、適宜の材料により構成することができる。支持基板２の材料としては、酸化アルミニウム、ダイヤモンド、サファイア、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、水晶等の圧電体；アルミナ、マグネシア、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、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、フォルステライト等の各種セラミック；ガラス等の誘電体；窒化ガリウム等の半導体及び樹脂基板等を用いることができる。
上記高音速膜３は、弾性波を圧電薄膜５及び低音速膜４が積層されている部分に閉じ込め、高音速膜３より下の構造に漏れないように機能する。本実施形態では、高音速膜３は、窒化アルミニウムからなる。もっとも、上記弾性波を閉じ込め得る限り、高音速材料としては、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、シリコン、サファイア、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、水晶、アルミナ、ジルコニア、コ−ジライト、ムライト、ステアタイト、フォルステライト、マグネシア、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）またはダイヤモンド、上記材料を主成分とする媒質、上記材料の混合物を主成分とする媒質等の様々な材料を用いることができる。弾性波を圧電薄膜５及び低音速膜４が積層されている部分に閉じ込めるには、高音速膜３の膜厚は厚いほど望ましく、弾性波の波長λの０．５倍以上、さらには１．５倍以上であることが望ましい。
なお、本明細書において、高音速膜とは、圧電薄膜５を伝搬する弾性波よりも、該高音速膜３中を伝搬するバルク波の音速が高速となる膜をいうものとする。また、低音速膜４とは、圧電薄膜５を伝搬する弾性波よりも、該低音速膜４中を伝搬するバルク波の音速が低速となる膜をいうものとする。
上記低音速膜４を構成する材料としては圧電薄膜５を伝搬する弾性波よりも低音速のバルク波音速を有する適宜の材料を用いることができる。このような低音速材料としては、酸化ケイ素、ガラス、酸窒化ケイ素、酸化タンタル、また、酸化ケイ素にフッ素や炭素やホウ素を加えた化合物など、上記材料を主成分とした媒質を用いることができる。
上記高音速膜３及び低音速膜４は、上記のように決定される高音速及び低音速を実現し得る適宜の誘電体材料からなる。
圧電薄膜５は、本実施形態では、ＬｉＴａＯ３からなる。もっとも、圧電薄膜５は、ＬｉＮｂＯ３などの他の圧電単結晶からなるものであってもよい。
酸化ケイ素膜６は、ＳｉＯ２などのＳｉＯｘからなる。なお、ｘは０より大きい数値である。
第１，第２のＩＤＴ電極１１，１２及び反射器１３，１４，１５，１６は、適宜の金属もしくは合金からなる。このような金属もしくは合金としては、Ａｌ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗまたはこれらの金属のいずれかを主体とする合金を挙げることができる。また、第１，第２のＩＤＴ電極１１，１２及び反射器１３〜１６は、これらの金属もしくは合金からなる複数の金属膜を積層した構造を有していてもよい。前述のように、Ｐ１＜Ｐ２である。従って、第１の電極指ピッチＰ１で定まる第１のＩＤＴ電極１１の波長をλ１、第２の電極指ピッチＰ２で定まる第２のＩＤＴ電極１２の波長をλ２とする。この場合、λ１＜λ２となる。
従って、第１のＩＤＴ電極１１を有する第１の弾性波共振子における、圧電薄膜５の膜厚の波長λに対する割合である波長規格化膜厚（％）をｙ１（％）、第２のＩＤＴ電極１２を有する第２の弾性波共振子における圧電薄膜５の膜厚の波長規格化膜厚（％）をｙ２（％）とした場合、第１のＩＤＴ電極１１と第２のＩＤＴ電極１２は同一の圧電薄膜５上に形成されているため、ｙ１＞ｙ２となる。なお、第１のＩＤＴ電極１１における圧電薄膜の膜厚と第２のＩＤＴ電極１２における圧電薄膜の膜厚は略一致している。
同様に、第１の弾性波共振子における酸化ケイ素膜６の膜厚の波長λに対する割合である波長規格化膜厚（％）をｘ１（％）、第２の弾性波共振子における酸化ケイ素膜６の膜厚の波長規格化膜厚（％）を、ｘ２（％）とすると、第１のＩＤＴ電極１１が設けられている部分における酸化ケイ素膜６の膜厚と、第２のＩＤＴ電極１２が設けられている部分における酸化ケイ素膜６の膜厚は同じであるため、ｘ１＞ｘ２となる。なお、第１のＩＤＴ電極１１が設けられている部分における酸化ケイ素膜６の膜厚と第２のＩＤＴ電極１２が設けられている部分における酸化ケイ素膜６の膜厚は略一致している。
本実施形態の弾性波装置１の特徴は、上記第１，第２のＩＤＴ電極１１，１２のうち、波長が最も短いＩＤＴ電極である第１のＩＤＴ電極１１の波長λ１をλ、圧電薄膜５の膜厚のλに対する割合である波長規格化膜厚（％）をｙ、酸化ケイ素膜６の膜厚の波長λに対する割合である波長規格化膜厚（％）をｘとした場合、ｙが３５０％以下であり、かつｙ＜１．６ｘ（−０．０１）＋０．０５ｘ（−０．６）−１を満たすことにある。それによって、電極指ピッチが相対的に小さい第１の弾性波共振子におけるＴＣＦの変化傾向と、電極指ピッチが相対的に大きい第２の弾性波共振子におけるＴＣＦの変化傾向とを相殺することができる。
従って、第１，第２の弾性波共振子の温度特性の差を小さくすることができる。これを、以下において詳細に説明する。
図３は、第１の弾性波共振子において、酸化ケイ素膜の波長規格化膜厚と、比帯域幅との関係を示す図である。比帯域幅とは、共振周波数と反共振周波数との間の周波数幅の共振周波数に対する割合（％）である。また、酸化ケイ素膜の波長規格化膜厚（％）は、上記式中のｘに相当する。
図３から明らかなように、第１の弾性波共振子において、酸化ケイ素膜の波長規格化膜厚（％）が０％より厚くなっていくと、比帯域幅が小さくなっていく。従って、酸化ケイ素膜の波長規格化膜厚を調整することにより、比帯域幅をコントロールすることができる。もっとも、酸化ケイ素膜の波長規格化膜厚が、８％を超えると、比帯域幅はさほど変化しなくなる。従って、比帯域幅をコントロールでき、かつ十分な比帯域幅を得るには、酸化ケイ素膜の波長規格化膜厚ｘ（％）は、０＜ｘ＜８とすることが望ましい。
他方、図４は、第１の弾性波共振子における圧電薄膜５としてのＬｉＴａＯ３膜の波長規格化膜厚ｙ（％）と、周波数温度係数ＴＣＦ（ｐｐｍ／℃）との関係を示す図である。なお、図４では、反共振周波数における周波数温度係数ＴＣＦの値がプロットされている。
図４から明らかなように、ＬｉＴａＯ３膜の波長規格化膜厚ｙ（％）が厚くなっていくと、周波数温度係数ＴＣＦが、負の領域で、絶対値が大きくなっていくことがわかる。すなわち、ｙ（％）が大きくなると、周波数温度特性は、悪化する。
他方、図５は、酸化ケイ素膜の波長規格化膜厚（％）と、周波数温度係数ＴＣＦとの関係を示す。図５においても、反共振周波数におけるＴＣＦの値がプロットされている。
図５では、酸化ケイ素膜の波長規格化膜厚が厚くなるにつれて、周波数温度係数ＴＣＦが次第に大きくなっていくことがわかる。
図４及び図５から明らかなように、ＬｉＴａＯ３膜の波長規格化膜厚によるＴＣＦの変化傾向と、酸化ケイ素膜の波長規格化膜厚によるＴＣＦの変化傾向とは逆になっている。従って、本実施形態の弾性波装置１では、電極指ピッチが相対的に小さい第１の弾性波共振子におけるＴＣＦの変化傾向と、電極指ピッチが相対的に大きい第２の弾性波共振子におけるＴＣＦの変化傾向とを相殺することができる。よって、第１，第２の弾性波共振子における温度特性の差を小さくすることができる。
図６は、酸化ケイ素膜の波長規格化膜厚が０．９％である場合の弾性波共振子におけるＬｉＴａＯ３膜の波長規格化膜厚（％）と、周波数温度係数ＴＣＶ（ｐｐｍ／℃）との関係を示す図である。図７は、酸化ケイ素膜の波長規格化膜厚が１．４％である場合の弾性波共振子におけるＬｉＴａＯ３膜の波長規格化膜厚（％）と、反共振周波数におけるＴＣＶ（ｐｐｍ／℃）との関係を示す図である。図８は、酸化ケイ素膜の波長規格化膜厚が６．５％である場合の弾性波共振子におけるＬｉＴａＯ３膜の波長規格化膜厚（％）と、ＴＣＶ（ｐｐｍ／℃）との関係を示す図である。
図６〜図８のいずれにおいても、ＬｉＴａＯ３膜の波長規格化膜厚が１０％よりも大きくなっていくと、ＴＣＶが負の領域で、絶対値が徐々に大きくなっていく。ＬｉＴａＯ３膜の波長規格化膜厚が３５０％を超えると、ＬｉＴａＯ３膜の波長規格化膜厚の増大による、ＴＣＶの変化傾向が逆方向となる。
上記図６、図７及び図８、さらに酸化ケイ素膜の波長規格化膜厚が種々の場合について、同様にＬｉＴａＯ３膜の波長規格化膜厚の変化により、ＴＣＶが負の領域で徐々に大きくなる領域、すなわち第１の弾性波共振子と第２の弾性波共振子とにおいて、周波数温度特性の改善傾向を相殺し得る範囲を求めた。
図９の横軸は酸化ケイ素膜の波長規格化膜厚（％）であり、縦軸はＬｉＴａＯ３膜の波長規格化膜厚（％）であり、図９において斜線のハッチングを付した領域が、第１の弾性波共振子と第２の弾性波共振子において、周波数温度特性の改善傾向を相殺できない領域である。すなわち、例えば、図６の点Ａ３，Ａ４では、ＬｉＴａＯ３膜の波長規格化膜厚が点Ａ３から点Ａ４に変化すると、ＴＣＶは、絶対値が小さくなる方向に変化する。従って、この温度特性の変化を、酸化ケイ素膜の波長規格化膜厚による温度特性の変化と相殺できなくなる。
従って、点Ａ３及び点Ａ４は、図９において斜線のハッチングを付した領域内に存在する。他方、図６の点Ａ１及び点Ａ２では、ＬｉＴａＯ３膜の波長規格化膜厚が相対的に厚くなると、ＴＣＶの絶対値が大きくなる。よって、第１の弾性波共振子と第２の弾性波共振子の周波数温度特性の改善傾向を相殺することができる。従って、点Ａ１及び点Ａ２は、図９の斜線のハッチングで付した領域外に位置している。
図９において、上記斜線のハッチングを付した、本発明の効果が得られない領域の外縁が破線で示されており、この破線を近似した曲線が、ｙ＝１．６ｘ（−０．０１）＋０．０５ｘ（−０．６）−１で表される。従って、ｙ＜１．６ｘ（−０．０１）＋０．０５ｘ（−０．６）−１を満たせば、本発明に従って、第１の弾性波共振子及び第２の弾性波共振子におけるＴＣＦの変化傾向を相殺することができる。よって、第１，第２の弾性波共振子を有する弾性波装置１における周波数温度特性の差を小さくすることができる。
ここで、ＬｉＴａＯ３膜の波長規格化膜厚が、３５０％以下であれば、Ｑ値を高めることができる。加えて、図９から明らかなように、ＬｉＴａＯ３膜の波長規格化膜厚が、８０％以下であれば、酸化ケイ素膜の波長規格化膜厚が、１０．０％以下のいずれの膜厚においても、第１の弾性波共振子と第２の弾性波共振子におけるＴＣＦの変化を相殺させることができる。従って、周波数温度特性をより一層効果的に改善することができる。
図１０は、本発明の第２の実施形態に係る弾性波装置の電極構造を示す模式的平面図である。第２の実施形態の弾性波装置は、第１〜第３のＩＤＴ電極２２〜２４を有する３ＩＤＴ型の縦結合共振子型弾性波フィルタである。第１〜第３のＩＤＴ電極２２〜２４が設けられている領域の弾性波伝搬方向両側に反射器２５，２６が設けられている。
第２の実施形態の弾性波装置では、電極構造の下方の積層構造は、第１の実施形態と同様である。
第２の実施形態の弾性波装置では、第１のＩＤＴ電極２２及び第３のＩＤＴ電極２４の第１の電極指ピッチＰ１に比べ、第２のＩＤＴ電極２３の第２の電極指ピッチＰ２が大きくされている。反射器２５，２６における電極指ピッチは、Ｐ１と同じである。
このように、電極指ピッチがＰ１である第１，第３のＩＤＴ電極２２，２４と、電極指ピッチがＰ２である第２のＩＤＴ電極２３とを有する縦結合共振子型弾性波フィルタにおいても、第１の実施形態と同様に、周波数温度特性を改善することができる。すなわち、第１，第３のＩＤＴ電極２２，２４が設けられている部分におけるＬｉＴａＯ３膜及び酸化ケイ素膜の波長規格化膜厚の変化によるＴＣＦの変化と、第２のＩＤＴ電極２３におけるＴＣＦの変化とを効果的に相殺させることができる。したがって、少なくとも第１のＩＤＴ電極２２及び第３のＩＤＴ電極２４と、第２のＩＤＴ電極２３との温度特性の差を小さくすることができる。
第２の実施形態の弾性波装置から明らかなように、本発明においては、電極指ピッチが異なる複数のＩＤＴ電極は、１つの弾性波素子内に設けられていてもよい。また、第１の実施形態では、第１，第２の弾性波共振子が構成されていたが、弾性波共振子に代えて、弾性波フィルタが構成されてもよい。
図１１は、第３の実施形態の弾性波装置３１の正面断面図である。第３の実施形態の弾性波装置３１では、支持基板３２上に、低音速膜３３が積層されている。支持基板３２は、伝搬するバルク波の音速が、圧電薄膜５を伝搬する弾性波の音速よりも高い高音速材料からなる。このように、高音速材料からなる支持基板３２を用いることにより、第１の実施形態における高音速膜を省略してもよい。
さらに、図１２に示す変形例のように、低音速膜３３を設けずに、高音速材料からなる支持基板３２上に直接圧電薄膜５が積層された構造であってもよい。
上記各実施形態の弾性波装置は、高周波フロントエンド回路のデュプレクサなどの部品として用いることができる。このような高周波フロントエンド回路の例を下記において説明する。
図１３は、高周波フロントエンド回路を有する通信装置の構成図である。なお、同図には、高周波フロントエンド回路２３０と接続される各構成要素、例えば、アンテナ素子２０２やＲＦ信号処理回路（ＲＦＩＣ）２０３も併せて図示されている。高周波フロントエンド回路２３０及びＲＦ信号処理回路２０３は、通信装置２４０を構成している。なお、通信装置２４０は、電源、ＣＰＵやディスプレイを含んでいてもよい。
高周波フロントエンド回路２３０は、スイッチ２２５と、デュプレクサ２０１Ａ，２０１Ｂと、フィルタ２３１，２３２と、ローノイズアンプ回路２１４，２２４と、パワーアンプ回路２３４ａ，２３４ｂ，２４４ａ，２４４ｂとを備える。なお、図１３の高周波フロントエンド回路２３０及び通信装置２４０は、高周波フロントエンド回路及び通信装置の一例であって、この構成に限定されるものではない。
デュプレクサ２０１Ａは、フィルタ２１１，２１２を有する。デュプレクサ２０１Ｂは、フィルタ２２１，２２２を有する。デュプレクサ２０１Ａ，２０１Ｂは、スイッチ２２５を介してアンテナ素子２０２に接続される。なお、上記弾性波装置は、デュプレクサ２０１Ａ，２０１Ｂであってもよいし、フィルタ２１１，２１２，２２１，２２２であってもよい。上記弾性波装置は、デュプレクサ２０１Ａ，２０１Ｂや、フィルタ２１１，２１２，２２１，２２２を構成する弾性波共振子であってもよい。
さらに、上記弾性波装置は、例えば、３つのフィルタのアンテナ端子が共通化されたトリプレクサや、６つのフィルタのアンテナ端子が共通化されたヘキサプレクサなど、３以上のフィルタを備えるマルチプレクサについても適用することができる。
すなわち、上記弾性波装置は、弾性波共振子、フィルタ、デュプレクサ、３以上のフィルタを備えるマルチプレクサを含む。そして、該マルチプレクサは、送信フィルタ及び受信フィルタの双方を備える構成に限らず、送信フィルタのみ、または、受信フィルタのみを備える構成であってもかまわない。
スイッチ２２５は、制御部（図示せず）からの制御信号に従って、アンテナ素子２０２と所定のバンドに対応する信号経路とを接続し、例えば、ＳＰＤＴ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｐｏｌｅ Ｄｏｕｂｌｅ Ｔｈｒｏｗ）型のスイッチによって構成される。なお、アンテナ素子２０２と接続される信号経路は１つに限らず、複数であってもよい。つまり、高周波フロントエンド回路２３０は、キャリアアグリゲーションに対応していてもよい。
ローノイズアンプ回路２１４は、アンテナ素子２０２、スイッチ２２５及びデュプレクサ２０１Ａを経由した高周波信号（ここでは高周波受信信号）を増幅し、ＲＦ信号処理回路２０３へ出力する受信増幅回路である。ローノイズアンプ回路２２４は、アンテナ素子２０２、スイッチ２２５及びデュプレクサ２０１Ｂを経由した高周波信号（ここでは高周波受信信号）を増幅し、ＲＦ信号処理回路２０３へ出力する受信増幅回路である。
パワーアンプ回路２３４ａ，２３４ｂは、ＲＦ信号処理回路２０３から出力された高周波信号（ここでは高周波送信信号）を増幅し、デュプレクサ２０１Ａ及びスイッチ２２５を経由してアンテナ素子２０２に出力する送信増幅回路である。パワーアンプ回路２４４ａ，２４４ｂは、ＲＦ信号処理回路２０３から出力された高周波信号（ここでは高周波送信信号）を増幅し、デュプレクサ２０１Ｂ及びスイッチ２２５を経由してアンテナ素子２０２に出力する送信増幅回路である。
ＲＦ信号処理回路２０３は、アンテナ素子２０２から受信信号経路を介して入力された高周波受信信号を、ダウンコンバートなどにより信号処理し、当該信号処理して生成された受信信号を出力する。また、ＲＦ信号処理回路２０３は、入力された送信信号をアップコンバートなどにより信号処理し、当該信号処理して生成された高周波送信信号をパワーアンプ回路２４４ａ，２４４ｂへ出力する。ＲＦ信号処理回路２０３は、例えば、ＲＦＩＣである。なお、通信装置は、ＢＢ（ベースバンド）ＩＣを含んでいてもよい。この場合、ＢＢＩＣは、ＲＦＩＣで処理された受信信号を信号処理する。また、ＢＢＩＣは、送信信号を信号処理し、ＲＦＩＣに出力する。ＢＢＩＣで処理された受信信号や、ＢＢＩＣが信号処理する前の送信信号は、例えば、画像信号や音声信号等である。なお、高周波フロントエンド回路２３０は、上述した各構成要素の間に、他の回路素子を備えていてもよい。
なお、高周波フロントエンド回路２３０は、上記デュプレクサ２０１Ａ，２０１Ｂに代わり、デュプレクサ２０１Ａ，２０１Ｂの変形例に係るデュプレクサを備えていてもよい。
他方、通信装置２４０におけるフィルタ２３１，２３２は、ローノイズアンプ回路２１４，２２４及びパワーアンプ回路２３４ａ，２３４ｂ，２４４ａ，２４４ｂを介さず、ＲＦ信号処理回路２０３とスイッチ２２５との間に接続されている。フィルタ２３１，２３２も、デュプレクサ２０１Ａ，２０１Ｂと同様に、スイッチ２２５を介してアンテナ素子２０２に接続される。
以上のように構成された高周波フロントエンド回路２３０及び通信装置２４０によれば、本発明の弾性波装置である、弾性波共振子、フィルタ、デュプレクサ、３以上のフィルタを備えるマルチプレクサ等を備えることにより、少なくとも２つのＩＤＴ電極が設けられている部分間で温度特性の差を小さくすることができる。
以上、本発明の実施形態に係る弾性波装置、高周波フロントエンド回路及び通信装置について、実施形態を挙げて説明したが、上記各実施形態における任意の構成要素を組み合わせて実現される別の実施形態や、上記実施形態に対して本発明の主旨を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例や、本発明に係る高周波フロントエンド回路及び通信装置を内蔵した各種機器も本発明に含まれる。
本発明は、弾性波共振子、フィルタ、デュプレクサ、マルチバンドシステムに適用できるマルチプレクサ、フロントエンド回路及び通信装置として、携帯電話などの通信機器に広く利用できる。
１…弾性波装置
２…支持基板
３…高音速膜
４…低音速膜
５…圧電薄膜
６…酸化ケイ素膜
１１，１２…第１，第２のＩＤＴ電極
１３〜１６…反射器
２２〜２４…第１〜第３のＩＤＴ電極
２５，２６…反射器
３１…弾性波装置
３２…支持基板
３３…低音速膜
２０１Ａ，２０１Ｂ…デュプレクサ
２０２…アンテナ素子
２０３…ＲＦ信号処理回路
２１１，２１２…フィルタ
２１４…ローノイズアンプ回路
２２１，２２２…フィルタ
２２４…ローノイズアンプ回路
２２５…スイッチ
２３０…高周波フロントエンド回路
２３１，２３２…フィルタ
２３４ａ，２３４ｂ…パワーアンプ回路
２４０…通信装置
２４４ａ，２４４ｂ…パワーアンプ回路
２…支持基板
３…高音速膜
４…低音速膜
５…圧電薄膜
６…酸化ケイ素膜
１１，１２…第１，第２のＩＤＴ電極
１３〜１６…反射器
２２〜２４…第１〜第３のＩＤＴ電極
２５，２６…反射器
３１…弾性波装置
３２…支持基板
３３…低音速膜
２０１Ａ，２０１Ｂ…デュプレクサ
２０２…アンテナ素子
２０３…ＲＦ信号処理回路
２１１，２１２…フィルタ
２１４…ローノイズアンプ回路
２２１，２２２…フィルタ
２２４…ローノイズアンプ回路
２２５…スイッチ
２３０…高周波フロントエンド回路
２３１，２３２…フィルタ
２３４ａ，２３４ｂ…パワーアンプ回路
２４０…通信装置
２４４ａ，２４４ｂ…パワーアンプ回路
Claims (14)
- 高音速部材と、
前記高音速部材上に直接または間接に積層されている、圧電薄膜と、
前記高音速部材と前記圧電薄膜との間に積層されている、低音速膜と、
前記圧電薄膜上に積層された酸化ケイ素膜と、
前記酸化ケイ素膜上に積層された複数のＩＤＴ電極と、
を備え、
前記高音速部材を伝搬するバルク波の音速が、前記圧電薄膜を伝搬する弾性波の音速よりも高く、
前記低音速膜を伝搬するバルク波の音速が前記圧電薄膜を伝搬する弾性波の音速よりも低く、
前記複数のＩＤＴ電極が、電極指ピッチで定まる波長が異なる複数のＩＤＴ電極を有し、
前記複数のＩＤＴ電極のうち、前記波長が最も短いＩＤＴ電極の波長をλ、前記圧電薄膜の膜厚の前記波長λに対する割合である波長規格化膜厚（％）をｙ、前記酸化ケイ素膜の膜厚の前記波長λに対する割合である波長規格化膜厚（％）をｘとした場合、ｙは３５０％以下であり、かつｙ＜１．６ｘ（−０．０１）＋０．０５ｘ（−０．６）−１である、弾性波装置。 - 前記酸化ケイ素膜の波長規格化膜厚ｘ（％）は、０＜ｘ＜８（％）である、請求項１に記載の弾性波装置。
- 前記圧電薄膜の波長規格化膜厚ｙ（％）が、８０％以下である、請求項１または２に記載の弾性波装置。
- 支持基板をさらに備え、前記支持基板上に前記高音速部材が積層されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の弾性波装置。
- 前記高音速部材が前記支持基板を兼ねている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の弾性波装置。
- 前記高音速部材が、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素、シリコン、サファイア、リチウムタンタレート、リチウム二オベイト、水晶、アルミナ、ジルコニア、コ−ジライト、ムライト、ステアタイト、フォルステライト、マグネシア、酸窒化ケイ素、ＤＬＣ及びダイヤモンドからなる群から選択された少なくとも１種の材料、又は該１種の材料を主成分とする材質からなる、請求項１〜５のいずれか１項に記載の弾性波装置。
- 前記低音速膜が、酸化ケイ素、ガラス、酸窒化ケイ素、酸化タンタル及び酸化ケイ素にフッ素、炭素やホウ素を加えてなる化合物からなる群から選択された少なくとも１種の材料からなる、請求項１〜６のいずれか１項に記載の弾性波装置。
- 前記支持基板が、シリコン、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、サファイア、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、水晶等の圧電体、アルミナ、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、ダイヤモンド、マグネシアからなる群から選択された少なくとも１種の材料からなる、請求項４に記載の弾性波装置。
- 前記複数のＩＤＴ電極により、複数の弾性波素子がそれぞれ構成されている、請求項１〜８のいずれか１項に記載の弾性波装置。
- 前記弾性波素子が、弾性波共振子及び弾性波フィルタのうちの一方である、請求項９に記載の弾性波装置。
- 前記複数のＩＤＴ電極を有する縦結合共振子型弾性波フィルタが構成されている、請求項１〜８のいずれか１項に記載の弾性波装置。
- 前記圧電薄膜が、ＬｉＴａＯ３圧電単結晶からなる、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の弾性波装置。
- 請求項１〜１２のいずれか１項に記載の弾性波装置と、
パワーアンプと、
を備える、高周波フロントエンド回路。 - 請求項１３に記載の高周波フロントエンド回路と、
ＲＦ信号処理回路と、
を備える、通信装置。
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