JP6784331B2 - 弾性波装置、高周波フロントエンド回路および通信装置 - Google Patents

弾性波装置、高周波フロントエンド回路および通信装置 Download PDF

Info

Publication number
JP6784331B2
JP6784331B2 JP2019525561A JP2019525561A JP6784331B2 JP 6784331 B2 JP6784331 B2 JP 6784331B2 JP 2019525561 A JP2019525561 A JP 2019525561A JP 2019525561 A JP2019525561 A JP 2019525561A JP 6784331 B2 JP6784331 B2 JP 6784331B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
dielectric layer
elastic wave
dielectric
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.)
Active
Application number
JP2019525561A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2018235731A1 (ja
Inventor
諭卓 岸本
諭卓 岸本
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 JPWO2018235731A1 publication Critical patent/JPWO2018235731A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6784331B2 publication Critical patent/JP6784331B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/189—High-frequency amplifiers, e.g. radio frequency amplifiers
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02—Details
    • H03H9/02535—Details of surface acoustic wave devices
    • H03H9/02818—Means for compensation or elimination of undesirable effects
    • H03H9/02952—Means for compensation or elimination of undesirable effects of parasitic capacitance
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02—Details
    • H03H9/02535—Details of surface acoustic wave devices
    • H03H9/02543—Characteristics of substrate, e.g. cutting angles
    • H03H9/02574—Characteristics of substrate, e.g. cutting angles of combined substrates, multilayered substrates, piezoelectrical layers on not-piezoelectrical substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/56—Modifications of input or output impedances, not otherwise provided for
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/20—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers
    • H03F3/24—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers of transmitter output stages
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H3/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators
    • H03H3/007—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks
    • H03H3/02—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of piezoelectric or electrostrictive resonators or networks
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H3/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators
    • H03H3/007—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks
    • H03H3/08—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of resonators or networks using surface acoustic waves
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H3/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators
    • H03H3/007—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks
    • H03H3/08—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of resonators or networks using surface acoustic waves
    • H03H3/10—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of resonators or networks using surface acoustic waves for obtaining desired frequency or temperature coefficient
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02—Details
    • H03H9/02228—Guided bulk acoustic wave devices or Lamb wave devices having interdigital transducers situated in parallel planes on either side of a piezoelectric layer
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02—Details
    • H03H9/02535—Details of surface acoustic wave devices
    • H03H9/02818—Means for compensation or elimination of undesirable effects
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02—Details
    • H03H9/02535—Details of surface acoustic wave devices
    • H03H9/02818—Means for compensation or elimination of undesirable effects
    • H03H9/02834—Means for compensation or elimination of undesirable effects of temperature influence
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02—Details
    • H03H9/02535—Details of surface acoustic wave devices
    • H03H9/02818—Means for compensation or elimination of undesirable effects
    • H03H9/02866—Means for compensation or elimination of undesirable effects of bulk wave excitation and reflections
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02—Details
    • H03H9/02535—Details of surface acoustic wave devices
    • H03H9/02992—Details of bus bars, contact pads or other electrical connections for finger electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02—Details
    • H03H9/05—Holders; Supports
    • H03H9/0538—Constructional combinations of supports or holders with electromechanical or other electronic elements
    • H03H9/0547—Constructional combinations of supports or holders with electromechanical or other electronic elements consisting of a vertical arrangement
    • H03H9/0561—Constructional combinations of supports or holders with electromechanical or other electronic elements consisting of a vertical arrangement consisting of a multilayered structure
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02—Details
    • H03H9/125—Driving means, e.g. electrodes, coils
    • H03H9/145—Driving means, e.g. electrodes, coils for networks using surface acoustic waves
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02—Details
    • H03H9/125—Driving means, e.g. electrodes, coils
    • H03H9/145—Driving means, e.g. electrodes, coils for networks using surface acoustic waves
    • H03H9/14538—Formation
    • H03H9/14541—Multilayer finger or busbar electrode
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/15—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material
    • H03H9/17—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator
    • H03H9/171—Constructional 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
    • H03H9/172—Means for mounting on a substrate, i.e. means constituting the material interface confining the waves to a volume
    • H03H9/175—Acoustic mirrors
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/25—Constructional features of resonators using surface acoustic waves
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/46—Filters
    • H03H9/64—Filters using surface acoustic waves
    • H03H9/6423—Means for obtaining a particular transfer characteristic
    • H03H9/6433—Coupled resonator filters
    • H03H9/6483—Ladder SAW filters
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/70—Multiple-port networks for connecting several sources or loads, working on different frequencies or frequency bands, to a common load or source
    • H03H9/72—Networks using surface acoustic waves
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/74—Multiple-port networks for connecting several sources or loads, working on the same frequency or frequency band, to a common load or source
    • H03H9/76—Networks using surface acoustic waves
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F2200/00—Indexing scheme relating to amplifiers
    • H03F2200/165—A filter circuit coupled to the input of an amplifier
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F2200/00—Indexing scheme relating to amplifiers
    • H03F2200/171—A filter circuit coupled to the output of an amplifier
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F2200/00—Indexing scheme relating to amplifiers
    • H03F2200/294—Indexing scheme relating to amplifiers the amplifier being a low noise amplifier [LNA]
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F2200/00—Indexing scheme relating to amplifiers
    • H03F2200/451—Indexing scheme relating to amplifiers the amplifier being a radio frequency amplifier
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/20—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H3/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators
    • H03H3/007—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks
    • H03H3/02—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of piezoelectric or electrostrictive resonators or networks
    • H03H2003/025—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of piezoelectric or electrostrictive resonators or networks the resonators or networks comprising an acoustic mirror

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)

Description

本発明は、ＩＤＴ（ＩｎｔｅｒＤｉｇｉｔａｌ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）電極を有する弾性波装置、高周波フロントエンド回路および通信装置に関する。
従来、弾性波共振子を有する弾性波装置が移動体通信機器の帯域通過フィルタなどに広く用いられている。
特許文献１には、基板と、音響反射器と、圧電膜と、ＩＤＴ電極およびバスバー電極とが、この順で積層された弾性波装置が開示されている。音響反射器は、音響インピーダンスの異なる膜が交互に積み重ねられた構造を有している。これによれば、高周波伝搬手段として利用する弾性波を音響反射器の上方に閉じ込めることが可能となり、３ＧＨｚ超の周波数でも、低損失および小型の弾性波装置を設計できるとしている。
特表２００８−５３０８７４号公報
しかしながら、特許文献１に開示された音響反射器を有する弾性波装置の場合、音響反射器を構成する膜として金属膜を用いると、圧電膜上に形成されるＩＤＴ電極、バスバー電極および配線電極と、音響反射器を構成する金属膜との間に、意図しない容量成分が発生する。この容量成分により弾性波の高周波伝搬特性が悪化してしまうという課題がある。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、音響反射層による不要な容量成分を排除しつつ弾性波伝搬損失が低減された弾性波装置、高周波フロントエンド回路および通信装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る弾性波装置は、支持基板と、前記支持基板上に直接または間接的に積層された音響反射層と、前記音響反射層上に直接または間接的に積層された圧電層と、前記圧電層上に直接または間接的に形成された、１以上のＩＤＴ電極と、前記圧電層上に直接または間接的に形成され、前記１以上のＩＤＴ電極と電気的に接続された配線電極と、を備え、前記音響反射層は、第１誘電体層と、前記第１誘電体層よりも前記支持基板側に配置され、前記第１誘電体層よりも音響インピーダンスが高い第２誘電体層と、前記第１誘電体層よりも前記圧電層側に配置され、前記第１誘電体層よりも音響インピーダンスが高い金属層と、を有し、前記金属層は、前記音響反射層を平面視した場合に、前記１以上のＩＤＴ電極のうちの一のＩＤＴ電極と当該一のＩＤＴ電極に接続された配線電極とを含み、かつ、当該一のＩＤＴ電極以外のＩＤＴ電極を含まない領域において、前記金属層の形成面積は前記第２誘電体層の形成面積よりも小さい。
これによれば、第１誘電体層よりも音響インピーダンスの高い金属層を、上記平面視において、圧電層を挟んでＩＤＴ電極を包含するように配置することで、当該ＩＤＴ電極および圧電層で形成された弾性波共振子に好適な容量成分を付加しつつ弾性波の主モードを金属層の上方に閉じ込めることができる。また、上記平面視において、金属層は、配線電極を包含するようには配置されないので、配線電極と金属層とで形成される不要な容量成分を低減できる。一方、金属層が形成されていない領域における弾性波の主モードの下方への漏洩については、金属層よりも形成面積が大きくかつ第１誘電体層よりも音響インピーダンスの高い第２誘電体層の表面で上方へ反射されるので、当該弾性波の伝搬損失を低減できる。つまり、弾性波の主モードを金属層の上方に閉じ込め、不要な容量成分を排除して弾性波伝搬損失を低減できる。
また、前記１以上のＩＤＴ電極のそれぞれは、一対の櫛歯状電極からなり、前記圧電層の膜厚は、前記一対の櫛歯状電極のうちの一方の櫛歯状電極を構成する複数の電極指の繰り返しピッチであるＩＤＴ波長以下であってもよい。
これにより、弾性波の利用効率が最適化されるので、弾性波伝搬特性を向上できる。
また、前記音響反射層は、さらに、前記金属層と前記圧電層との間に配置され、前記金属層よりも音響インピーダンスが低い第３誘電体層を有してもよい。
これにより、第３誘電体層と金属層との界面において弾性波の主モードを上方へ反射させることが可能となる。
また、前記第３誘電体層の膜厚と前記第１誘電体層の膜厚とは異なってもよい。
これによれば、第３誘電体層と金属層との界面において弾性波の主モードを反射させるのに最適な第３誘電体層および金属層の膜厚構成比と、第１誘電体層と第２誘電体層との界面において弾性波の主モードを反射させるのに最適な第１誘電体層および第２誘電体層の膜厚構成比とを個別に調整できる。つまり、弾性波の主モードの閉じ込め効率がより向上するとともに、音響反射層の膜厚対称性を崩すことで不要波をより低減できる。
また、前記音響反射層は、前記圧電層の垂線方向に積層された複数の前記金属層、および、前記垂線方向に積層された複数の前記第２誘電体層の少なくとも一方を有し、前記複数の金属層の間には、それぞれ、前記金属層よりも音響インピーダンスが低い第４誘電体層が配置され、前記複数の第２誘電体層の間には、それぞれ、前記第２誘電体層よりも音響インピーダンスが低い第５誘電体層が配置されていてもよい。
これによれば、音響反射層において、高音響インピーダンス層である金属層および第２誘電体層と、低音響インピーダンス層である第４誘電体層、第１誘電体層、および第５誘電体層とが、交互に積層されているので、上方から下方へ伝搬されてきた弾性波の主モードを、各高音響インピーダンス層の上方表面で、階層的に反射することが可能となる。よって、弾性波の伝搬損失をより効果的に低減できる。
また、前記第４誘電体層の膜厚と前記第５誘電体層の膜厚とは異なってもよい。
これによれば、第４誘電体層と金属層との界面において弾性波の主モードを反射させるのに最適な第４誘電体層および金属層の膜厚構成比と、第５誘電体層と第２誘電体層との界面において弾性波の主モードを反射させるのに最適な第５誘電体層および第２誘電体層の膜厚構成比とを個別に調整できる。つまり、弾性波の主モードの閉じ込め効率がより向上するとともに、音響反射層の膜厚対称性を崩すことで不要波をより低減できる。
また、前記金属層は、ＰｔまたはＷからなるとしてもよい。
これにより、金属層の音響インピーダンスを、第１誘電体層の音響インピーダンスよりも高くすることで、圧電層に近い部分で弾性波の閉じ込めが可能となる。
また、前記第１誘電体層は、シリコン酸化物からなるとしてもよい。
これにより、第１誘電体層の音響インピーダンスを、金属層および第２誘電体層の音響インピーダンスよりも低くできるとともに、弾性波装置の周波数温度特性を改善できる。
また、前記第２誘電体層は、Ｔａ２Ｏ５からなるとしてもよい。
これにより、第２誘電体層の音響インピーダンスを、第１誘電体層の音響インピーダンスよりも高くすることで、弾性波を効率良く閉じ込めることが可能となる。
また、本発明の一態様に係る高周波フロントエンド回路は、上記いずれかに記載の弾性波装置と、前記弾性波装置に接続された増幅回路と、を備える。
これにより、高周波伝搬損失が低減された高周波フロントエンド回路を提供できる。
また、本発明の一態様に係る通信装置は、上記記載の高周波フロントエンド回路と、高周波信号を処理する信号処理回路と、を備える。
これにより、高周波伝搬損失が低減された通信装置を提供できる。
本発明によれば、音響反射器による不要な容量成分を排除しつつ弾性波伝搬損失が低減された弾性波装置、高周波フロントエンド回路および通信装置を提供することが可能となる。
図１Ａは、実施の形態１に係る弾性波装置の平面図である。 図１Ｂは、実施の形態１に係る弾性波装置の回路構成の一例である。 図２は、実施の形態１に係る弾性波装置の断面図である。 図３は、実施の形態１に係る弾性波装置の製造工程図である。 図４は、実施の形態１の変形例１に係る弾性波装置の断面図である。 図５は、実施の形態１の変形例２に係る弾性波装置の断面図である。 図６は、実施の形態２に係る高周波フロントエンド回路および通信装置を示す回路構成図である。
以下、本発明の実施の形態について、実施の形態および図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置および接続形態などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。以下の実施の形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、図面に示される構成要素の大きさまたは大きさの比は、必ずしも厳密ではない。
（実施の形態１）
［１−１．弾性波装置の構成］
図１Ａは、実施の形態１に係る弾性波装置１の平面図である。また、図１Ｂは、実施の形態１に係る弾性波装置１の回路構成の一例である。また、図２は、実施の形態１に係る弾性波装置１の断面図である。より具体的には、図２は、図１Ａの弾性波装置１をＩＩ−ＩＩ線で切断した場合の切断面である。
図１Ｂに示すように、弾性波装置１は、入出力端子３１と入出力端子３２との間に接続された直列腕共振子１１および１２、ならびに、入出力端子３１から入出力端子３２までの接続経路とグランドとの間に接続された並列腕共振子２１および２２を有するラダー型の弾性波フィルタである。直列腕共振子１１および１２ならびに並列腕共振子２１および２２は、弾性波共振子で構成されている。弾性波装置１は、例えば、入出力端子３１から入力された高周波信号を、所定の通過帯域でフィルタリングして入出力端子３２へ出力する帯域通過型フィルタである。
図１Ａには、図１Ｂに示された弾性波装置１の回路構成を実現する電極配置構成が示されている。具体的には、図１Ａには、基板５０上に形成されたＩＤＴ（ＩｎｔｅｒＤｉｇｉｔａｌ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）電極１１０、１２０、２１０および２２０、配線電極４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４３、４４、４５、４６および４７、入出力端子３１および３２、ならびに、グランド端子３３および３４の電極レイアウトが表されている。
図１Ｂに示された直列腕共振子１１は、一対の櫛歯状電極からなるＩＤＴ電極１１０と、ＩＤＴ電極１１０の弾性波伝搬方向に隣接して設けられた反射電極と、基板５０とで構成されている。直列腕共振子１２は、一対の櫛歯状電極からなるＩＤＴ電極１２０と、ＩＤＴ電極１２０の弾性波伝搬方向に隣接して設けられた反射電極と、基板５０とで構成されている。並列腕共振子２１は、一対の櫛歯状電極からなるＩＤＴ電極２１０と、ＩＤＴ電極２１０の弾性波伝搬方向に隣接して設けられた反射電極と、基板５０とで構成されている。並列腕共振子２２は、一対の櫛歯状電極からなるＩＤＴ電極２２０と、ＩＤＴ電極２２０の弾性波伝搬方向に隣接して設けられた反射電極と、基板５０とで構成されている。
配線電極４１ａおよび４１ｂを含む配線電極４１は、ＩＤＴ電極１１０と入出力端子３１とを接続する配線であり、ＩＤＴ電極１１０を構成する複数の電極指を接続するバスバー電極を兼ねている。配線電極４２ａは、ＩＤＴ電極１１０を構成する複数の電極指を接続するバスバー電極である。配線電極４２ｂは、ＩＤＴ電極１１０とＩＤＴ電極１２０とを接続する配線である。配線電極４２ｃは、ＩＤＴ電極１２０を構成する複数の電極指を接続するバスバー電極である。配線電極４２ａ、４２ｂ、および４２ｃを含む配線電極４２は、ＩＤＴ電極１１０とＩＤＴ電極１２０とを接続する配線である。配線電極４３は、ＩＤＴ電極１２０と入出力端子３２とを接続する配線であり、また、ＩＤＴ電極１２０を構成する複数の電極指を接続するバスバー電極を兼ねている。配線電極４４は、ＩＤＴ電極２１０を構成する複数の電極指を接続するバスバー電極である。配線電極４５は、ＩＤＴ電極２１０とグランド端子３３とを接続する配線であり、また、ＩＤＴ電極２１０を構成する複数の電極指を接続するバスバー電極を兼ねている。配線電極４６は、ＩＤＴ電極２２０を構成する複数の電極指を接続するバスバー電極である。配線電極４７は、ＩＤＴ電極２２０とグランド端子３４とを接続する配線であり、また、ＩＤＴ電極２２０を構成する複数の電極指を接続するバスバー電極を兼ねている。
次に、弾性波装置１を構成する弾性波共振子の断面構造について説明する。図２では、特に、直列腕共振子１１の断面構造に絞って表示されている。図２に示すように、弾性波装置１は、基板５０と、基板５０の上に配置されたＩＤＴ電極１１０と、基板５０の上に配置された配線電極４１および４２と、を備える。なお、配線電極４１および４２は、それぞれ、ＩＤＴ電極１１０の弾性波伝搬方向の両隣に配置されているが、反射電極を省略して記載している。
ＩＤＴ電極１１０は、例えば、Ａｌ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｇ、Ｗ、Ｍｏ、ＮｉＣｒおよびＴａなどから選択された金属、または、それらのうちの２以上の金属からなる合金もしくは積層体で構成される。
基板５０は、支持基板５１と、音響反射層５６と、圧電層５２とが、この順で積層された構造を有する。
支持基板５１は、圧電層５２および音響反射層５６を支持する基板であり、例えば、Ｓｉなどの半導体、サファイア、ＬｉＴａＯ３、ＬｉＮｂＯ３、ガラスなどが挙げられる。これらの材料は、単独で用いてもよく、複数を併用してもよい。
圧電層５２を構成する材料は、例えば、ＬｉＴａＯ３、ＬｉＮｂＯ３、ＺｎＯ、ＡｌＮ、および水晶などのうち、弾性波装置１に要求される周波数帯、通過帯域幅および電気機械結合係数を考慮して適宜選択される。
ここで、圧電層５２の膜厚は、ＩＤＴ電極を構成する一対の櫛歯状電極のうちの一方の櫛歯状電極を構成する複数の電極指の繰り返しピッチであるＩＤＴ波長以下であることが好ましい。
これにより、弾性波装置１は、弾性波伝搬方向に所定の板波を主モードとして効率的に励振することが可能となる。なお、板波とは、励振される板波の波長を１λとした場合、膜厚１λ程度以下の圧電層に励振される種々の波を総称している。
弾性波装置の高周波信号伝搬手段として利用される板波は、弾性波が伝搬する圧電層の厚みを弾性波の波長（λ）以下程度まで薄くした場合に励振されることを特徴としている。この板波を利用することで、弾性波共振子の共振特性を改善することが可能となる。従来、この板波を用いた弾性波共振子である板波共振子として、圧電層直下に音響多層膜を有する音響多層膜型共振子と、圧電層が中空部に浮いているメンブレン型共振子とが提案されている。しかしながら、音響多層膜型の板波共振子を用いた弾性波フィルタにおいて、これまで、効率的に板波を閉じ込めつつ弾性波フィルタの損失が改善された構成については示されていない。弾性波フィルタの損失を低減するためには、板波を効率的に閉じ込めねばならず、また、通過帯域を調整するためには、弾性波フィルタを構成する回路に最適な容量成分を持たせる必要がある。このような状況下において、本発明では、板波の主モードを効率的に閉じ込めつつ音響反射層を用いて必要な容量を付加し、不要な容量を排除するための、以下のような特徴的な構成を見出した。
音響反射層５６は、支持基板５１側から圧電層５２に向かって順に、低Ｚ誘電体層５３Ｃ、高Ｚ誘電体層５５、低Ｚ誘電体層５３Ｂ、金属層５４、低Ｚ誘電体層５３Ａが積層された構造を有する。
低Ｚ誘電体層５３Ｂは、誘電体で構成された層であり、金属層５４と高Ｚ誘電体層５５との間に配置され、金属層５４および高Ｚ誘電体層５５よりも音響インピーダンスが低い第１誘電体層である。低Ｚ誘電体層５３Ｂは、例えば、シリコン酸化物からなり、膜厚は、例えば、０．０５λ〜０．３λである。低Ｚ誘電体層５３Ｂがシリコン酸化物で構成されることにより、低Ｚ誘電体層５３Ｂの音響インピーダンスを、金属層５４および高Ｚ誘電体層５５の音響インピーダンスよりも低くできるとともに、弾性波装置１の周波数温度特性を改善することが可能となる。
高Ｚ誘電体層５５は、誘電体で構成された層であり、低Ｚ誘電体層５３Ｂよりも支持基板５１側に配置され、低Ｚ誘電体層５３Ｂよりも音響インピーダンスが高い第２誘電体層である。高Ｚ誘電体層５５は、例えば、Ｔａ２Ｏ５からなり、膜厚は、例えば、０．０５λ〜０．３λである。高Ｚ誘電体層５５がＴａ２Ｏ５で構成されることにより、高Ｚ誘電体層５５の音響インピーダンスを、低Ｚ誘電体層５３Ｂの音響インピーダンスよりも高くすることが可能となる。
金属層５４は、低Ｚ誘電体層５３Ｂよりも圧電層５２側に配置され、低Ｚ誘電体層５３Ｂよりも音響インピーダンスが高い層である。金属層５４は、例えば、ＰｔまたはＷからなり、膜厚は、例えば、０．０５λ〜０．３λである。金属層５４がＰｔまたはＷで構成されることにより、金属層５４の音響インピーダンスを、低Ｚ誘電体層５３Ｂの音響インピーダンスよりも高くすることが可能となる。
低Ｚ誘電体層５３Ａは、誘電体で構成された層であり、金属層５４と圧電層５２との間に配置され、金属層５４よりも音響インピーダンスが低い第３誘電体層である。低Ｚ誘電体層５３Ａは、例えば、シリコン酸化物からなり、膜厚は、例えば、０．０５〜０．３λである。低Ｚ誘電体層５３Ａがシリコン酸化物で構成されることにより、低Ｚ誘電体層５３Ａの音響インピーダンスを、金属層５４の音響インピーダンスよりも低くできるとともに、弾性波装置１の周波数温度特性を改善することが可能となる。また、金属層５４と圧電層５２との間に低Ｚ誘電体層５３Ａが配置されることで、低Ｚ誘電体層５３Ａと金属層５４との界面において弾性波の主モードを上方へ反射させることが可能となる。
低Ｚ誘電体層５３Ｃは、誘電体で構成された層であり、支持基板５１と高Ｚ誘電体層５５との間に配置され、支持基板５１と高Ｚ誘電体層５５とを接着するための支持層であり、また、高Ｚ誘電体層５５よりも音響インピーダンスが低い誘電体層である。低Ｚ誘電体層５３Ｃは、例えば、シリコン酸化物からなり、膜厚は、例えば、０．０５λ〜０．３λである。低Ｚ誘電体層５３Ｃがシリコン酸化物で構成されることにより、低Ｚ誘電体層５３Ｃの音響インピーダンスを、高Ｚ誘電体層５５の音響インピーダンスよりも低くできるとともに、弾性波装置１の周波数温度特性を改善することが可能となる。
上述した音響反射層５６の構成において、低Ｚ誘電体層５３Ａおよび５３Ｂよりも音響インピーダンスが高い金属層５４および高Ｚ誘電体層５５のうち、金属層５４の方が圧電層５２に近く配置されている。
また、音響反射層５６を平面視した場合に、金属層５４は、ＩＤＴ電極１１０を包含する領域に形成されている。また、ＩＤＴ電極１１０と、ＩＤＴ電極１１０に接続された配線電極４１ａ、４１ｂ、４２ａおよび４２ｂと、を含み、ＩＤＴ電極１１０以外のＩＤＴ電極を含まない領域ＡＬ（図１Ａ参照）において、金属層５４の形成面積（Ａ５４）は高Ｚ誘電体層５５の形成面積よりも小さい。
これによれば、低Ｚ誘電体層５３Ｂよりも音響インピーダンスの高い金属層５４および高Ｚ誘電体層５５のうち金属層５４を圧電層５２に近く配置し、かつ、金属層５４を、圧電層５２を挟んでＩＤＴ電極１１０を包含するように配置している。金属層５４は、高Ｚ誘電体層５５と比較して高導電性であり、かつ、パターニングの加工精度が高いので、ＩＤＴ電極１１０および圧電層５２で形成された直列腕共振子１１に効果的に容量成分を付加しつつ高音速化された板波の主モードを金属層５４の上方に閉じ込めることができる。また、上記平面視において、金属層５４は、配線電極４１ａ、４１ｂ、４２ａおよび４２ｂを包含するようには配置されないので、配線電極４１および４２と金属層５４とで形成される不要な容量成分を低減できる。一方、金属層５４が形成されていない領域における板波の主モードの下方への漏洩については、低Ｚ誘電体層５３Ｂよりも音響インピーダンスの高い高Ｚ誘電体層５５の表面で上方へ反射されるので、当該板波の主モードの伝搬損失を低減できる。なお、高Ｚ誘電体層５５は、配線電極４１および４２との距離が大きいため、高Ｚ誘電体層５５と配線電極４１および４２とで形成される容量成分は小さいため、高Ｚ誘電体層５５をパターニング加工する必要はない。以上より、本実施の形態に係る音響反射層５６の構成によれば、弾性波（板波）の主モードを金属層５４の上方に閉じ込め、不要な容量成分を排除して弾性波伝搬損失を低減できる。
また、より好ましくは、図２に示すように、金属層５４は、上記平面視において、ＩＤＴ電極１１０を包含し、かつ、配線電極４１および４２を包含しない領域に形成されている。一方、高Ｚ誘電体層５５は、図２に示すように、上記平面視において、領域ＡＬ全体に形成されている。これを図２の断面図で説明すると、金属層５４は、上記平面視において、ＩＤＴ電極１１０を包含し、かつ、配線電極４１および４２を包含しない領域に形成されており、金属層５４の長さＬ５４は、領域ＡＬの長さＬＬよりも短い。
これによれば、上記平面視において、金属層５４は、配線電極４１および４２と重複しないので、配線電極４１および４２と金属層５４とで形成される不要な容量成分を排除できる。以上より、本実施の形態に係る音響反射層５６の構成によれば、弾性波（板波）の主モードを金属層５４の上方に閉じ込め、不要な容量成分を高精度に排除して弾性波伝搬損失を低減できる。
なお、低Ｚ誘電体層５３Ａの膜厚と、低Ｚ誘電体層５３Ｂの膜厚とは、異なっていることが好ましい。これによれば、低Ｚ誘電体層５３Ａと金属層５４との界面において弾性波（板波）の主モードを反射させるのに最適な低Ｚ誘電体層５３Ａおよび金属層５４の膜厚構成比と、低Ｚ誘電体層５３Ｂと高Ｚ誘電体層５５との界面において弾性波（板波）の主モードを反射させるのに最適な低Ｚ誘電体層５３Ｂおよび高Ｚ誘電体層５５の膜厚構成比とを個別に調整できる。つまり、弾性波（板波）の主モードの閉じ込め効率がより向上するとともに、音響反射層の膜厚対称性を崩すことで不要波をより低減できる。
また、支持基板５１と音響反射層５６との間、音響反射層５６と圧電層５２との間、圧電層５２とＩＤＴ電極１１０との間、および、圧電層５２と上記配線電極との間、の少なくともいずれかに、別層が介在していてもよい。
［１−２．弾性波装置の製造工程］
次に、本実施の形態に係る弾性波装置１の製造方法について説明する。
図３は、実施の形態１に係る弾性波装置１の製造工程図である。
まず、図３の（ａ）に示すように、圧電基板５２ｐ上（圧電基板５２ｐの下方）に、低Ｚ誘電体層５３Ａを形成する。低Ｚ誘電体層５３Ａは、例えば、シリコン酸化物膜をスパッタリング法により成膜することで形成される。
次に、図３の（ｂ）に示すように、低Ｚ誘電体層５３Ａ上（低Ｚ誘電体層５３Ａの下方）に、例えばフォトリソグラフィーを使った蒸着リフトオフ法により、金属層５４をパターニング形成する。ここで、金属層５４は、圧電基板５２ｐを平面視した場合、後工程で形成されるＩＤＴ電極１１０と重複するようにパターニングされる。
次に、図３の（ｃ）に示すように、金属層５４上（金属層５４の下方）に、低Ｚ誘電体膜５３ｐを形成する。低Ｚ誘電体膜５３ｐは、例えば、シリコン酸化物膜をスパッタリング法により成膜することで形成される。
次に、図３の（ｄ）に示すように、低Ｚ誘電体膜５３ｐを平坦化して、低Ｚ誘電体層５３Ｂを形成する。低Ｚ誘電体膜５３ｐの平坦化は、例えば、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）により行う。
次に、図３の（ｅ）に示すように、低Ｚ誘電体層５３Ｂ上（低Ｚ誘電体層５３Ｂの下方）に、高Ｚ誘電体層５５を形成する。高Ｚ誘電体層５５は、例えば、タンタル酸化物膜（Ｔａ２Ｏ５）をスパッタリング法により成膜することで形成される。ここで、高Ｚ誘電体層５５は、圧電基板５２ｐを平面視した場合、後工程で形成されるＩＤＴ電極１１０と重複するようにパターニングされることなく、低Ｚ誘電体層５３Ｂ上の全域に形成される。
次に、図３の（ｆ）に示すように、高Ｚ誘電体層５５上（高Ｚ誘電体層５５の下方）に、低Ｚ誘電体層５３Ｃを形成する。低Ｚ誘電体層５３Ｃは、例えば、シリコン酸化物膜をスパッタリング法により成膜することで形成される。
次に、図３の（ｇ）に示すように、圧電基板５２ｐ、低Ｚ誘電体層５３Ａ、金属層５４、低Ｚ誘電体層５３Ｂ、高Ｚ誘電体層５５、および低Ｚ誘電体層５３Ｃの積層体に、支持基板５１を接合する。支持基板５１は、例えば、Ｓｉからなる。
次に、図３の（ｈ）に示すように、圧電基板５２ｐを、例えば研磨ないしはスマートカット法により、薄板化し、圧電層５２を形成する。
最後に、図３の（ｉ）に示すように、例えばフォトリソグラフィーを使った蒸着リフトオフ法により、ＩＤＴ電極１１０、配線電極４１および４２をパターニング形成する。なお、配線電極４１および４２は、低抵抗化のため、金属膜を２層形成してもよい。
なお、上記弾性波装置１の製造方法は、あくまで一例であり、高音響インピーダンス層の中で最も圧電層５２寄りに存在する１層の金属層５４と、高音響インピーダンス層である１層以上の高Ｚ誘電体層５５から成るものであればよく、積層数は問わない。その積層数に併せて低音響インピーダンス層の積層数も変化させればよい。
［１−３．変形例に係る弾性波装置の構成］
図４は、実施の形態１の変形例１に係る弾性波装置１Ａの断面図である。本変形例に係る弾性波装置１Ａは、実施の形態１に係る弾性波装置１と比較して、音響反射層５７の積層構造が異なる。なお、弾性波装置１Ａの平面図および回路構成については、図１Ａに記載された平面図および図１Ｂに記載された回路構成と同様である。以下、本変形例に係る弾性波装置１Ａについて、実施の形態１に係る弾性波装置１と同じ点については説明を省略し、異なる点を中心に説明する。
弾性波装置１Ａを構成する弾性波共振子の断面構造について説明する。図４では、特に、直列腕共振子１１の断面構造に絞って表示されている。図４に示すように、弾性波装置１Ａは、基板５０Ａと、基板５０Ａの上に配置されたＩＤＴ電極１１０と、配線電極４１および４２と、を備える。なお、配線電極４１および４２は、それぞれ、ＩＤＴ電極１１０の弾性波伝搬方向の両隣に配置されているが、反射電極を省略して記載している。
基板５０Ａは、支持基板５１と、音響反射層５７と、圧電層５２とが、この順で積層された構造を有する。
音響反射層５７は、支持基板５１側から圧電層５２に向かって順に、低Ｚ誘電体層５３Ｅ、高Ｚ誘電体層５５Ｂ、低Ｚ誘電体層５３Ｄ、高Ｚ誘電体層５５Ａ、低Ｚ誘電体層５３Ｃ、金属層５４Ｂ、低Ｚ誘電体層５３Ｂ、金属層５４Ａ、低Ｚ誘電体層５３Ａが積層された構造を有する。
金属層５４Ａおよび５４Ｂは、圧電層５２の垂線方向に積層された複数の金属層であり、低Ｚ誘電体層５３Ｃよりも圧電層５２側に配置され、低Ｚ誘電体層５３Ｃよりも音響インピーダンスが高い層である。金属層５４Ａおよび５４Ｂは、例えば、ＰｔまたはＷからなる。
低Ｚ誘電体層５３Ｂは、金属層５４Ａおよび５４Ｂの間に配置され、金属層５４Ａおよび５４Ｂよりも音響インピーダンスが低い第４誘電体層である。低Ｚ誘電体層５３Ｂは、例えば、シリコン酸化物からなる。
高Ｚ誘電体層５５Ａおよび５５Ｂは、圧電層５２の垂線方向に積層された複数の第２誘電体層であり、低Ｚ誘電体層５３Ｃよりも支持基板５１側に配置され、低Ｚ誘電体層５３Ｃよりも音響インピーダンスが高い層である。高Ｚ誘電体層５５Ａおよび５５Ｂは、例えば、Ｔａ２Ｏ５からなる。
低Ｚ誘電体層５３Ｄは、高Ｚ誘電体層５５Ａおよび５５Ｂの間に配置され、高Ｚ誘電体層５５Ａおよび５５Ｂよりも音響インピーダンスが低い第５誘電体層である。低Ｚ誘電体層５３Ｄは、例えば、シリコン酸化物からなる。
上述した音響反射層５７の構成において、低Ｚ誘電体層５３Ａ、５３Ｂ、５３Ｃ、５３Ｄおよび５３Ｅよりも音響インピーダンスが高い金属層５４Ａおよび５４Ｂならびに高Ｚ誘電体層５５Ａおよび５５Ｂのうち、金属層５４Ａおよび５４Ｂの方が圧電層５２に近く配置されている。
また、音響反射層５７を平面視した場合に、金属層５４Ａおよび５４Ｂは、ＩＤＴ電極１１０と重複するように形成されている。また、ＩＤＴ電極１１０、ならびに、ＩＤＴ電極１１０に接続された配線電極４１ａ、４１ｂ、４２ａおよび４２ｂと重複する一体的な領域ＡＬ（図１Ａ参照）において、金属層５４Ａの形成面積（Ａ５４Ａ）および金属層５４Ｂの形成面積（Ａ５４Ｂ）は、高Ｚ誘電体層５５Ａおよび５５Ｂの形成面積よりも小さい。
また、より好ましくは、図４に示すように、金属層５４Ａおよび５４Ｂは、上記平面視において、ＩＤＴ電極１１０を包含し、かつ、配線電極４１および４２を包含しない領域に形成されている。一方、高Ｚ誘電体層５５Ａおよび５５Ｂは、図４に示すように、上記平面視において、領域ＡＬ全体に形成されている。これを図４の断面図で説明すると、金属層５４Ａおよび５４Ｂは、上記平面視において、ＩＤＴ電極１１０を包含し、かつ、配線電極４１および４２を包含しない領域に形成されており、金属層５４Ａの長さＬ５４Ａおよび金属層５４Ｂの長さＬ５４Ｂは、配線電極４１および４２とを含む一体的な領域ＡＬの長さＬＬよりも短い。
これによれば、低Ｚ誘電体層５３Ｃよりも音響インピーダンスの高い金属層５４Ａおよび５４Ｂならびに高Ｚ誘電体層５５Ａおよび５５Ｂのうち金属層５４Ａおよび５４Ｂを圧電層５２に近く配置し、かつ、金属層５４Ａおよび５４Ｂを、圧電層５２を挟んでＩＤＴ電極１１０と重複するように配置している。金属層５４Ａおよび５４Ｂは、高Ｚ誘電体層５５Ａおよび５５Ｂと比較して音響インピーダンスが高く、高導電性であり、加えて、パターニングの加工精度が高いので、ＩＤＴ電極１１０および圧電層５２で形成された直列腕共振子１１に効果的に容量成分を付加しつつ板波の主モードを金属層５４Ｂの上方に効率良く閉じ込めることができる。また、上記平面視において、金属層５４Ａおよび５４Ｂは、配線電極４１および４２を包含するようには配置されないので、配線電極４１および４２と金属層５４Ａおよび５４Ｂとで形成される不要な容量成分を低減できる。一方、金属層５４Ａおよび５４Ｂが形成されていない領域における板波の下方への漏洩については、低Ｚ誘電体層５３Ｃよりも音響インピーダンスの高い高Ｚ誘電体層５５Ａおよび５５Ｂの表面で上方へ反射されるので、当該板波の伝搬損失を低減できる。なお、高Ｚ誘電体層５５Ａおよび５５Ｂは、配線電極４１および４２との距離が大きいため、高Ｚ誘電体層５５Ａおよび５５Ｂと配線電極４１および４２とで形成される容量成分は小さいので、高Ｚ誘電体層５５Ａおよび５５Ｂをパターニング加工する必要はない。以上より、本変形例に係る音響反射層５７の構成によれば、弾性波の主モードを金属層５４Ｂの上方に閉じ込め、不要な容量成分を排除しつつ弾性波伝搬損失を低減できる。
なお、低Ｚ誘電体層５３Ｂの膜厚と、低Ｚ誘電体層５３Ｄとは、異なっていることが好ましい。これによれば、低Ｚ誘電体層５３Ｂと金属層５４Ｂとの界面において弾性波の主モードを反射させるのに最適な低Ｚ誘電体層５３Ｂおよび金属層５４Ｂの膜厚構成比と、低Ｚ誘電体層５３Ｄと高Ｚ誘電体層５５Ｂとの界面において弾性波の主モードを反射させるのに最適な低Ｚ誘電体層５３Ｄおよび高Ｚ誘電体層５５Ｂの膜厚構成比とを個別に調整できる。つまり、弾性波の主モードの閉じ込め効率がより向上するとともに、音響反射層の膜厚対称性を崩すことで不要波をより低減できる。
なお、本変形例では、音響反射層５７が金属層として２つの金属層５４Ａおよび５４Ｂを有し、かつ、第２誘電体層として２つの高Ｚ誘電体層５５Ａおよび５５Ｂを有する構成を例示したが、金属層および第２誘電体層のうちの一方が１層であってもよい。
また、音響反射層５７は、金属層として３以上の金属層または第２誘電体層として３以上の高Ｚ誘電体層の少なくとも一方を有していてもよい。
図５は、実施の形態１の変形例２に係る弾性波装置１Ｂの断面図である。本変形例に係る弾性波装置１Ｂは、変形例１に係る弾性波装置１Ａと比較して、高Ｚ誘電体層５５Ａの形成面積が高Ｚ誘電体層５５Ｂの形成面積より小さい点が異なる。なお、弾性波装置１Ｂの平面図および回路構成については、図１Ａに記載された平面図および図１Ｂに記載された回路構成と同様である。以下、本変形例に係る弾性波装置１Ｂについて、変形例１に係る弾性波装置１Ａと同じ点については説明を省略し、異なる点を中心に説明する。
弾性波装置１Ｂを構成する弾性波共振子の断面構造について説明する。図５では、特に、直列腕共振子１１の断面構造に絞って表示されている。図５に示すように、弾性波装置１Ｂは、基板５０Ｂと、基板５０Ｂの上に配置されたＩＤＴ電極１１０と、配線電極４１および４２と、を備える。なお、配線電極４１および４２は、それぞれ、ＩＤＴ電極１１０の弾性波伝搬方向の両隣に配置されているが、反射電極を省略して記載している。
基板５０Ｂは、支持基板５１と、音響反射層５８と、圧電層５２とが、この順で積層された構造を有する。
音響反射層５８は、支持基板５１側から圧電層５２に向かって順に、低Ｚ誘電体層５３Ｅ、高Ｚ誘電体層５５Ｂ、低Ｚ誘電体層５３Ｄ、高Ｚ誘電体層５５Ａ、低Ｚ誘電体層５３Ｃ、金属層５４Ｂ、低Ｚ誘電体層５３Ｂ、金属層５４Ａ、低Ｚ誘電体層５３Ａが積層された構造を有する。
高Ｚ誘電体層５５Ａおよび５５Ｂは、圧電層５２の垂線方向に積層された複数の第２誘電体層であり、低Ｚ誘電体層５３Ｃよりも支持基板５１側に配置され、低Ｚ誘電体層５３Ｃよりも音響インピーダンスが高い層である。高Ｚ誘電体層５５Ａおよび５５Ｂは、例えば、Ｔａ２Ｏ５からなる。
上述した音響反射層５８の構成において、低Ｚ誘電体層５３Ａ、５３Ｂ、５３Ｃ、５３Ｄおよび５３Ｅよりも音響インピーダンスが高い金属層５４Ａおよび５４Ｂならびに高Ｚ誘電体層５５Ａおよび５５Ｂのうち、金属層５４Ａおよび５４Ｂの方が圧電層５２に近く配置されている。
また、音響反射層５８を平面視した場合に、金属層５４Ａおよび５４Ｂは、ＩＤＴ電極１１０と重複するように形成されている。また、ＩＤＴ電極１１０、ならびに、ＩＤＴ電極１１０に接続された配線電極４１ａ、４１ｂ、４２ａおよび４２ｂと重複する一体的な領域ＡＬ（図１Ａ参照）において、金属層５４Ａの形成面積（Ａ５４Ａ）および金属層５４Ｂの形成面積（Ａ５４Ｂ）は、高Ｚ誘電体層５５Ａおよび５５Ｂの形成面積よりも小さい。
また、より好ましくは、図５に示すように、金属層５４Ａおよび５４Ｂは、上記平面視において、ＩＤＴ電極１１０を包含し、かつ、配線電極４１および４２を包含しない領域に形成されている。一方、高Ｚ誘電体層５５Ａは、ＩＤＴ電極１１０を包含し、かつ、配線電極４１および４２を包含しない領域に形成されており、高Ｚ誘電体層５５Ａの形成面積は、金属層５４Ｂの形成面積より大きく、高Ｚ誘電体層５５Ｂの形成面積より小さい。また、高Ｚ誘電体層５５Ｂは、図５に示すように、上記平面視において、領域ＡＬ全体に形成されている。これを図５の断面図で説明すると、金属層５４Ａおよび５４Ｂは、上記平面視において、ＩＤＴ電極１１０を包含し、かつ、配線電極４１および４２を包含しない領域に形成されており、金属層５４Ａの長さＬ５４Ａおよび金属層５４Ｂの長さＬ５４Ｂは、領域ＡＬの長さＬＬよりも短い。
これによれば、低Ｚ誘電体層５３Ｃよりも音響インピーダンスの高い金属層５４Ａおよび５４Ｂならびに高Ｚ誘電体層５５Ａおよび５５Ｂのうち金属層５４Ａおよび５４Ｂを圧電層５２に近く配置し、かつ、金属層５４Ａおよび５４Ｂを、圧電層５２を挟んでＩＤＴ電極１１０と重複するように配置している。金属層５４Ａおよび５４Ｂは、高Ｚ誘電体層５５Ａおよび５５Ｂと比較して音響インピーダンスが高く、高導電性であり、また、パターニングの加工精度が高いので、ＩＤＴ電極１１０および圧電層５２で形成された直列腕共振子１１に効果的に容量成分を付加しつつ板波の主モードを金属層５４Ｂの上方に効率良く閉じ込めることができる。また、上記平面視において、金属層５４Ａおよび５４Ｂは、配線電極４１および４２を包含するようには配置されないので、配線電極４１および４２と金属層５４Ａおよび５４Ｂとで形成される不要な容量成分を低減できる。このとき、図５に示すように、圧電層５２からの距離が大きいほど、金属層５４Ａおよび５４Ｂの形成面積を大きくしてもよい。つまり、圧電層５２からの距離が大きい金属層５４Ｂの形成面積を、圧電層５２からの距離が小さい金属層５４Ａの形成面積より大きくしてもよく、容量変化への影響が小さい上に、弾性波をより広い領域でトラップすることができる。
一方、金属層５４Ａおよび５４Ｂが形成されていない領域における板波の下方への漏洩については、低Ｚ誘電体層５３Ｃよりも音響インピーダンスの高い高Ｚ誘電体層５５Ａおよび５５Ｂの表面で上方へ反射されるので、当該板波の伝搬損失を低減できる。なお、高Ｚ誘電体層５５Ａおよび５５Ｂは、配線電極４１および４２との距離が大きいため、高Ｚ誘電体層５５Ａおよび５５Ｂと配線電極４１および４２とで形成される容量成分は小さい。よって、圧電層５２からの距離が高Ｚ誘電体層５５Ａよりも大きい高Ｚ誘電体層５５Ｂをパターニング加工せず、高Ｚ誘電体層５５Ａを、金属層５４Ｂと高Ｚ誘電体層５５Ｂとの間の大きさにパターニング加工してもよい。つまり、圧電層５２からの距離が小さいものから大きくなるにつれ、形成面積を大きくしてもよい。高Ｚ誘電体層５５Ａないしは５５Ｂの形成面積を小さくすることで、高Ｚ誘電層による基板の応力を低減することもできる。本変形例では、圧電層５２からの距離が小さい順かつ形成面積の小さい順に、金属層５４Ａ、５４Ｂ、高Ｚ誘電体層５５Ａおよび５５Ｂと配置されている。
以上より、本変形例に係る音響反射層５８の構成によれば、弾性波（板波）の主モードを金属層５４Ｂの上方に閉じ込め、不要な容量成分を排除しつつ弾性波伝搬損失を低減できる。
なお、低Ｚ誘電体層５３Ｂの膜厚と低Ｚ誘電体層５３Ｄの膜厚とは、異なっていることが好ましい。これによれば、低Ｚ誘電体層５３Ｂと金属層５４Ｂとの界面において弾性波（板波）の主モードを反射させるのに最適な低Ｚ誘電体層５３Ｂおよび金属層５４Ｂの膜厚構成比と、低Ｚ誘電体層５３Ｄと高Ｚ誘電体層５５Ｂとの界面において弾性波（板波）の主モードを反射させるのに最適な低Ｚ誘電体層５３Ｄおよび高Ｚ誘電体層５５Ｂの膜厚構成比とを個別に調整できる。つまり、弾性波（板波）の主モードの閉じ込め効率がより向上するとともに、音響反射層の膜厚対称性を崩すことで不要波をより低減できる。
なお、本変形例では、音響反射層５８が金属層として２つの金属層５４Ａおよび５４Ｂを有し、かつ、第２誘電体層として２つの高Ｚ誘電体層５５Ａおよび５５Ｂを有する構成を例示したが、金属層および第２誘電体層のうちの一方が１層であってもよい。
また、音響反射層５７は、金属層として３以上の金属層または第２誘電体層として３以上の高Ｚ誘電体層の少なくとも一方を有していてもよい。
（実施の形態２）
図６は、実施の形態２に係る高周波フロントエンド回路３および通信装置６を示す回路構成図である。本実施の形態に係る高周波フロントエンド回路３および通信装置６では、第１フィルタ１Ｃおよび第２フィルタ１Ｄに、実施の形態１に係る弾性波装置１、１Ａおよび１Ｂのいずれかが適用される。
図６に示すように、高周波フロントエンド回路３および通信装置６では、高周波信号を増幅するため、第１端子３２ＣとＲＦＩＣ４との間、および、第２端子３２ＤとＲＦＩＣ４との間に、それぞれＬＮＡ（Ｌｏｗ Ｎｏｉｓｅ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）６０Ｃおよび６０Ｄ（増幅回路）が設けられている。また、アンテナ素子２との接続状態を切り替えるため、第１フィルタ１Ｃとアンテナ共通端子３５との間、および、第２フィルタ１Ｄとアンテナ共通端子３５との間に、マルチポートスイッチ１０５が設けられている。マルチポートスイッチ１０５は、同時にＯＮ／ＯＦＦすることができるスイッチであり、第１フィルタ１Ｃがアンテナ共通端子３５に接続されているとき、すなわち、第１フィルタ１Ｃが信号処理をしている場合に、第２フィルタ１Ｄもアンテナ共通端子３５に接続されるようにすることができる。
このような回路構成を有する高周波フロントエンド回路３および通信装置６によれば、第１フィルタ１Ｃおよび第２フィルタ１Ｄの弾性波の主モードを金属層の上方に閉じ込め、不要な容量成分を排除しつつ弾性波伝搬損失を低減できる。よって、高周波伝搬損失が低減された高周波フロントエンド回路３および通信装置６を提供できる。
また、本実施の形態では、第１フィルタ１Ｃおよび第２フィルタ１Ｄを受信フィルタとしているが、それに限られず、第１フィルタ１Ｃおよび第２フィルタ１Ｄを送信フィルタとしてもよい。このとき、例えば、第１フィルタ１ＣとＲＦＩＣ４との間に位置するＬＮＡ６０Ｃ、および、第２フィルタ１ＤとＲＦＩＣ４との間に位置するＬＮＡ６０Ｄを、ＰＡ（Ｐｏｗｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）に置き換えることで、送信可能な通信装置６を構成することができる。
また、第１フィルタ１Ｃを送信フィルタとし、第２フィルタ１Ｄを受信フィルタとしてもよい。このとき、例えば、第１フィルタ１ＣとＲＦＩＣ４との間に位置するＬＮＡ６０ＣをＰＡに置き換えることで、送受信可能な通信装置６を構成することができる。
（その他の形態）
以上、実施の形態１に係る弾性波装置１、１Ａおよび１Ｂ、ならびに、実施の形態２に係る高周波フロントエンド回路３および通信装置６について、実施の形態および変形例に基づいて説明したが、本発明は、上記実施の形態および変形例に限定されるものではない。上記実施の形態および変形例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の形態や、上記実施の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、本発明に係る弾性波装置、高周波フロントエンド回路および通信装置を内蔵した各種機器も本発明に含まれる。
また、実施の形態１における弾性波装置１、１Ａおよび１Ｂは、図１Ｂに示されたラダー型の回路構成に限定されず、縦結合型共振回路、横結合型共振回路、および、トランスバーサル型共振回路などで構成されていてもよい。
本発明は、さまざまな電子機器や通信機器に広く用いられる。電子機器としては、例えば、センサーがある。通信機器としては、例えば、本発明の弾性波装置を含むデュプレクサ、ＰＡ、ＬＮＡ、スイッチを含む通信モジュール機器、その通信モジュール機器を含む移動体通信機器やヘルスケア通信機器等がある。移動体通信機器としては、携帯電話、スマートフォン、カーナビ等がある。ヘルスケア通信機器としては、体重計や体脂肪計等がある。ヘルスケア通信機器や移動体通信機器は、アンテナ、ＲＦモジュール、ＬＳＩ、ディスプレイ、入力部、電源等を備えている。
１、１Ａ、１Ｂ 弾性波装置
１Ｃ 第１フィルタ
１Ｄ 第２フィルタ
２ アンテナ素子
３ 高周波フロントエンド回路
４ ＲＦＩＣ
５ ＢＢＩＣ
６ 通信装置
１１、１２ 直列腕共振子
２１、２２ 並列腕共振子
３１、３２ 入出力端子
３２Ｃ 第１端子
３２Ｄ 第２端子
３３、３４ グランド端子
３５ アンテナ共通端子
４１、４１ａ、４１ｂ、４２、４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４３、４４、４５、４６、４７ 配線電極
５０、５０Ａ、５０Ｂ 基板
５１ 支持基板
５２ 圧電層
５２ｐ 圧電基板
５３Ａ、５３Ｂ、５３Ｃ、５３Ｄ、５３Ｅ 低Ｚ誘電体層
５３ｐ 低Ｚ誘電体膜
５４、５４Ａ、５４Ｂ 金属層
５５、５５Ａ、５５Ｂ 高Ｚ誘電体層
５６、５７、５８ 音響反射層
６０Ｃ、６０Ｄ ＬＮＡ
１０５ マルチポートスイッチ
１１０、１２０、２１０、２２０ ＩＤＴ電極

Claims (11)

  1. 支持基板と、
    前記支持基板上に直接または間接的に積層された音響反射層と、
    前記音響反射層上に直接または間接的に積層された圧電層と、
    前記圧電層上に直接または間接的に形成された、１以上のＩＤＴ電極と、
    前記圧電層上に直接または間接的に形成され、前記１以上のＩＤＴ電極と電気的に接続された配線電極と、を備え、
    前記音響反射層は、
    第１誘電体層と、
    前記第１誘電体層よりも前記支持基板側に配置され、前記第１誘電体層よりも音響インピーダンスが高い第２誘電体層と、
    前記第１誘電体層よりも前記圧電層側に配置され、前記第１誘電体層よりも音響インピーダンスが高い金属層と、を有し、
    前記金属層は、前記音響反射層を平面視した場合に、前記１以上のＩＤＴ電極のうちの一のＩＤＴ電極と当該一のＩＤＴ電極に接続された配線電極とを含み、かつ、当該一のＩＤＴ電極以外のＩＤＴ電極を含まない領域において、前記金属層の形成面積は前記第２誘電体層の形成面積よりも小さい、
    弾性波装置。
  2. 前記１以上のＩＤＴ電極のそれぞれは、一対の櫛歯状電極からなり、
    前記圧電層の膜厚は、前記一対の櫛歯状電極のうちの一方の櫛歯状電極を構成する複数の電極指の繰り返しピッチであるＩＤＴ波長以下である、
    請求項１に記載の弾性波装置。
  3. 前記音響反射層は、さらに、
    前記金属層と前記圧電層との間に配置され、前記金属層よりも音響インピーダンスが低い第３誘電体層を有する、
    請求項１または２に記載の弾性波装置。
  4. 前記第３誘電体層の膜厚と前記第１誘電体層の膜厚とは異なる、
    請求項３に記載の弾性波装置。
  5. 前記音響反射層は、
    前記圧電層の垂線方向に積層された複数の前記金属層、および、前記垂線方向に積層された複数の前記第２誘電体層の少なくとも一方を有し、
    前記複数の金属層の間には、それぞれ、前記金属層よりも音響インピーダンスが低い第４誘電体層が配置され、
    前記複数の第２誘電体層の間には、それぞれ、前記第２誘電体層よりも音響インピーダンスが低い第５誘電体層が配置されている、
    請求項１〜４のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  6. 前記第４誘電体層の膜厚と前記第５誘電体層の膜厚とは異なる、
    請求項５に記載の弾性波装置。
  7. 前記金属層は、ＰｔまたはＷ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。
  8. 前記第１誘電体層は、シリコン酸化物からなる、
    請求項１〜７のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  9. 前記第２誘電体層は、Ｔａ２Ｏ５からなる、
    請求項１〜８のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の弾性波装置と、
    前記弾性波装置に接続された増幅回路と、を備える、
    高周波フロントエンド回路。
  11. 請求項１０に記載の高周波フロントエンド回路と、
    高周波信号を処理する信号処理回路と、を備える、
    通信装置。
JP2019525561A 2017-06-23 2018-06-15 弾性波装置、高周波フロントエンド回路および通信装置 Active JP6784331B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017123608 2017-06-23
JP2017123608 2017-06-23
PCT/JP2018/022872 WO2018235731A1 (ja) 2017-06-23 2018-06-15 弾性波装置、高周波フロントエンド回路および通信装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2018235731A1 JPWO2018235731A1 (ja) 2020-04-02
JP6784331B2 true JP6784331B2 (ja) 2020-11-11

Family

ID=64737003

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019525561A Active JP6784331B2 (ja) 2017-06-23 2018-06-15 弾性波装置、高周波フロントエンド回路および通信装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11309862B2 (ja)
JP (1) JP6784331B2 (ja)
KR (1) KR102243352B1 (ja)
CN (1) CN110809857B (ja)
WO (1) WO2018235731A1 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115298959A (zh) * 2020-03-31 2022-11-04 株式会社村田制作所 弹性波装置

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7466213B2 (en) * 2003-10-06 2008-12-16 Nxp B.V. Resonator structure and method of producing it
FR2882205B1 (fr) 2005-02-16 2007-06-22 Centre Nat Rech Scient Dispositif a ondes acoustiques haute frequence
JP2007208845A (ja) 2006-02-03 2007-08-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd 圧電共振器
WO2012086441A1 (ja) * 2010-12-24 2012-06-28 株式会社村田製作所 弾性波装置及びその製造方法
CN103891139B (zh) * 2011-10-24 2016-08-24 株式会社村田制作所 弹性表面波装置
FI124732B (en) * 2011-11-11 2014-12-31 Teknologian Tutkimuskeskus Vtt Laterally connected bulk wave filter with improved passband characteristics
JP2013214954A (ja) * 2012-03-07 2013-10-17 Taiyo Yuden Co Ltd 共振子、周波数フィルタ、デュプレクサ、電子機器及び共振子の製造方法
JP2013223025A (ja) * 2012-04-13 2013-10-28 Taiyo Yuden Co Ltd フィルタ装置、フィルタ装置の製造方法及びデュプレクサ
CN106256087B (zh) * 2014-06-04 2020-04-28 株式会社村田制作所 弹性波装置
KR101923573B1 (ko) * 2015-03-16 2018-11-29 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼 탄성파 장치 및 그 제조 방법
WO2016147688A1 (ja) 2015-03-16 2016-09-22 株式会社村田製作所 弾性波装置及びその製造方法
CN107710614B (zh) 2015-06-24 2021-05-28 株式会社村田制作所 弹性波滤波器、多工器、双工器、高频前端电路以及通信装置

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2018235731A1 (ja) 2020-04-02
WO2018235731A1 (ja) 2018-12-27
CN110809857A (zh) 2020-02-18
KR20200007963A (ko) 2020-01-22
CN110809857B (zh) 2023-03-14
KR102243352B1 (ko) 2021-04-21
US20200127636A1 (en) 2020-04-23
US11309862B2 (en) 2022-04-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109600125B (zh) 滤波器
KR102280166B1 (ko) 탄성파 장치, 고주파 프론트엔드 회로 및 통신 장치
US11496226B2 (en) Acoustic wave device, multiplexer, high-frequency front end circuit, and communication device
KR102221009B1 (ko) 탄성파 장치, 프론트 엔드 회로 및 통신 장치
WO2018235605A1 (ja) 弾性波装置、高周波フロントエンド回路および通信装置
US20190181836A1 (en) Multiplexer, high-frequency front-end circuit, and communication device
KR102188872B1 (ko) 탄성파 필터, 멀티플렉서, 고주파 프론트 엔드 회로 및 통신 장치
JPWO2007007476A1 (ja) 弾性境界波フィルタ装置
CN108696266B (zh) 声波谐振器、滤波器和复用器
JP7403239B2 (ja) 弾性波デバイス、フィルタ、及びマルチプレクサ
JP6784331B2 (ja) 弾性波装置、高周波フロントエンド回路および通信装置
CN109217837B (zh) 多工器
JP7055016B2 (ja) マルチプレクサ
JP2005260484A (ja) 圧電共振器およびそれを備えた電子部品
JPWO2020044979A1 (ja) フィルタ装置およびマルチプレクサ
JP2008244943A (ja) 薄膜バルク波共振器及びその製造方法
KR102374795B1 (ko) 탄성파 장치 및 탄성파 장치의 제조 방법
JP2021027401A (ja) 弾性波デバイス、フィルタおよびマルチプレクサ
JP6905721B2 (ja) フィルタデバイス、フィルタモジュールおよび通信装置
JP2021150724A (ja) 弾性波デバイスおよびフィルタ
JP2020088680A (ja) 弾性波デバイス、フィルタおよびマルチプレクサ
JP7456734B2 (ja) 弾性波デバイス、フィルタおよびマルチプレクサ
WO2023282343A1 (ja) フィルタ装置及びマルチプレクサ
US12028051B2 (en) Multiplexer, high-frequency front-end circuit, and communication device
US20240195390A1 (en) Acoustic wave filter

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20191129

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200602

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20200923

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20201006

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6784331

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150