JP7074198B2 - 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
fhs_t (n)<fl (m) 式(4)
fhs_t (n)<fl (m) 式(4)
fhs_t (n)<fl (m) 式(4)
図1は、本発明の第1の実施形態に係る弾性波装置の回路図である。弾性波装置1は、アンテナ端子2を有する。アンテナ端子2は、例えばスマートフォンのアンテナに接続される端子である。
fhs_t (n)<fl (m) 式(4)
a)Si(100)(オイラー角(φSi=0°±5°,θSi=0°±5°,ψSi)とする)を使用する場合、ψSiの範囲は0°≦ψSi≦45°とする。もっとも、Si(100)の結晶構造の対称性から、ψSiとψSi±(n×90°)とは同義である(但し、n=1,2,3・・・)。同様に、ψSiと-ψSiとは同義である。
第2の実施形態では、スプリアスAではなく、スプリアスBによるリップルが、第2~第4の弾性波フィルタ4~6の通過帯域に位置していない。これを図14~図19を参照しつつ説明する。
fh2_t (n)<fl (m) 式(4A)
第3の実施形態では、スプリアスAではなく、スプリアスCによるリップルが、第2~第4の弾性波フィルタ4~6の通過帯域に位置していない。これを図20~図25を参照しつつ説明する。
fh3_t (n)<fl (m) 式(4B)
第4の実施形態は、第1の実施形態、第2の実施形態及び第3の実施形態の全てを満たすものである。第4の実施形態の弾性波装置の具体的な構造は、第1~第3の実施形態と同様である。
2…アンテナ端子
3~6…第1~第4の弾性波フィルタ
11,11A…弾性波共振子
12…シリコン支持基板
13…酸化ケイ素膜
14…タンタル酸リチウム膜
15…IDT電極
15a…電極指
16,17…反射器
18…保護膜
18a…第1の保護膜層
18b…第2の保護膜層
18c…第3の保護膜層
202…アンテナ
203…RF信号処理回路
210…弾性波装置
211~214…第1~第4のフィルタ
221~224…増幅器
225…アンテナ共通端子
230…高周波フロントエンド回路
240…通信装置
P1,P2…並列腕共振子
S1~S3…直列腕共振子
Claims (27)
- 一端が共通接続されており、通過帯域が異なるN個の(但し、Nは2以上の整数)帯域通過型フィルタを備える弾性波装置であって、
前記N個の帯域通過型フィルタを通過帯域の周波数が低い方から順番に、帯域通過型フィルタ(1)、帯域通過型フィルタ(2)・・・帯域通過型フィルタ(N)とした場合に、前記N個の帯域通過型フィルタのうち最も通過帯域の周波数が高い帯域通過型フィルタを除く少なくとも1つの帯域通過型フィルタ(n)(1≦n<N)が、1つ以上の弾性波共振子を含む弾性波フィルタであり、
前記1つ以上の弾性波共振子のうちの少なくとも1つの弾性波共振子(t)は、
オイラー角(φSi,θSi,ψSi)を有するシリコン支持基板と、
前記シリコン支持基板上に積層されている、酸化ケイ素膜と、
前記酸化ケイ素膜上に積層されており、オイラー角(φLT=0°±5°の範囲内,θLT,ψLT=0°±15°の範囲内)を有するタンタル酸リチウム膜と、
前記タンタル酸リチウム膜上に設けられており、電極指を有するIDT電極と、
前記IDT電極の少なくとも一部を覆う保護膜と、
を有し、
前記シリコン支持基板の結晶方位が、Si(100)、Si(110)またはSi(111)であり、
前記弾性波共振子(t)において、前記IDT電極の電極指ピッチで定まる波長をλとし、前記波長λにより規格化した厚みを波長規格化厚みとしたときに、前記タンタル酸リチウム膜の波長規格化厚みをTLT、前記タンタル酸リチウム膜のオイラー角をθLT、前記酸化ケイ素膜の波長規格化厚みをTS、前記IDT電極の密度をアルミニウムの密度で除した値と前記IDT電極の波長規格化厚みとの積で求められる、アルミニウムの厚みに換算した前記IDT電極の波長規格化厚みをTE、前記保護膜の密度を酸化ケイ素の密度で除した値と前記保護膜の厚みを前記波長λにより規格化した波長規格化厚みとの積で求められる前記保護膜の波長規格化厚みをTP、前記シリコン支持基板内における伝搬方位をψSi、前記シリコン支持基板の波長規格化厚みをTSiの値とした場合に、前記TLT、前記θLT、前記TS、前記TE、前記TP、前記ψSi、前記TSiで定まる下記の式(1)及び式(2)で決定される第1、第2及び第3の周波数fhs_t (n)のうちのs=1である第1の周波数fh1_t (n)と、前記帯域通過型フィルタ(n)の通過帯域よりも高い周波数域にある通過帯域を有するすべての帯域通過型フィルタ(m)(n<m≦N)とが、下記の式(3)または下記の式(4)を満たす、弾性波装置。
fhs_t (n)<fl (m) 式(4)
但し、上記式(2)~(4)においては、s=1、s=2またはs=3である。
前記帯域通過型フィルタ(n)に含まれる前記弾性波共振子(t)において、前記V hs _ t は、前記第1、第2及び第3の周波数f hs _ t (n) のうちにおける、s=1、s=2及びs=3のうちのいずれかである周波数において生じるスプリアスの音速であり、
前記λt (n)は、前記帯域通過型フィルタ(n)に含まれる前記弾性波共振子(t)における前記IDT電極の電極指ピッチで定まる波長であり、
前記fu (m)は、前記帯域通過型フィルタ(m)における通過帯域の高域側端部の周波数であり、
前記fl (m)は、前記帯域通過型フィルタ(m)における通過帯域の低域側端部の周波数であり、
前記式(1)における各係数は、s=1において、前記シリコン支持基板の結晶方位毎に下記の表1に示すそれぞれの値である。
- 一端が共通接続されており、通過帯域が異なるN個の(但し、Nは2以上の整数)帯域通過型フィルタを備える弾性波装置であって、
前記N個の帯域通過型フィルタを通過帯域の周波数が低い方から順番に、帯域通過型フィルタ(1)、帯域通過型フィルタ(2)・・・帯域通過型フィルタ(N)とした場合に、前記N個の帯域通過型フィルタのうち最も通過帯域の周波数が高い帯域通過型フィルタを除く少なくとも1つの帯域通過型フィルタ(n)(1≦n<N)が、1つ以上の弾性波共振子を含む弾性波フィルタであり、
前記1つ以上の弾性波共振子のうちの少なくとも1つの弾性波共振子(t)は、
オイラー角(φSi,θSi,ψSi)を有するシリコン支持基板と、
前記シリコン支持基板上に積層されている、酸化ケイ素膜と、
前記酸化ケイ素膜上に積層されており、オイラー角(φLT=0°±5°の範囲内,θLT,ψLT=0°±15°の範囲内)を有するタンタル酸リチウム膜と、
前記タンタル酸リチウム膜上に設けられており、電極指を有するIDT電極と、
前記IDT電極の少なくとも一部を覆う保護膜と、
を有し、
前記シリコン支持基板の結晶方位が、Si(100)、Si(110)またはSi(111)であり、
前記弾性波共振子(t)において、前記IDT電極の電極指ピッチで定まる波長をλとし、前記波長λにより規格化した厚みを波長規格化厚みとしたときに、前記タンタル酸リチウム膜の波長規格化厚みをTLT、前記タンタル酸リチウム膜のオイラー角をθLT、前記酸化ケイ素膜の波長規格化厚みをTS、前記IDT電極の密度をアルミニウムの密度で除した値と前記IDT電極の波長規格化厚みとの積で求められる、アルミニウムの厚みに換算した前記IDT電極の波長規格化厚みをTE、前記保護膜の密度を酸化ケイ素の密度で除した値と前記保護膜の厚みを前記波長λにより規格化した波長規格化厚みとの積で求められる前記保護膜の波長規格化厚みをTP、前記シリコン支持基板内における伝搬方位をψSi、前記シリコン支持基板の波長規格化厚みをTSiの値とした場合に、前記TLT、前記θLT、前記TS、前記TE、前記TP、前記ψSi、前記TSiで定まる下記の式(1)及び式(2)で決定される第1、第2及び第3の周波数fhs_t (n)のうちのs=2である第2の周波数fh2_t (n)と、前記帯域通過型フィルタ(n)の通過帯域よりも高い周波数域にある通過帯域を有するすべての帯域通過型フィルタ(m)(n<m≦N)とが、下記の式(3)または下記の式(4)を満たす、弾性波装置。
fhs_t (n)<fl (m) 式(4)
但し、上記式(2)~(4)においては、s=1、s=2またはs=3である。
前記帯域通過型フィルタ(n)に含まれる前記弾性波共振子(t)において、前記V hs _ t は、前記第1、第2及び第3の周波数f hs _ t (n) のうちにおける、s=1、s=2及びs=3のうちのいずれかである周波数において生じるスプリアスの音速であり、
前記λt (n)は、前記帯域通過型フィルタ(n)に含まれる前記弾性波共振子(t)における前記IDT電極の電極指ピッチで定まる波長であり、
前記fu (m)は、前記帯域通過型フィルタ(m)における通過帯域の高域側端部の周波数であり、
前記fl (m)は、前記帯域通過型フィルタ(m)における通過帯域の低域側端部の周波数であり、
前記式(1)における各係数は、s=2において、前記シリコン支持基板の結晶方位毎に下記の表2に示すそれぞれの値である。
- 一端が共通接続されており、通過帯域が異なるN個の(但し、Nは2以上の整数)帯域通過型フィルタを備える弾性波装置であって、
前記N個の帯域通過型フィルタを通過帯域の周波数が低い方から順番に、帯域通過型フィルタ(1)、帯域通過型フィルタ(2)・・・帯域通過型フィルタ(N)とした場合に、前記N個の帯域通過型フィルタのうち最も通過帯域の周波数が高い帯域通過型フィルタを除く少なくとも1つの帯域通過型フィルタ(n)(1≦n<N)が、1つ以上の弾性波共振子を含む弾性波フィルタであり、
前記1つ以上の弾性波共振子のうちの少なくとも1つの弾性波共振子(t)は、
オイラー角(φSi,θSi,ψSi)を有するシリコン支持基板と、
前記シリコン支持基板上に積層されている、酸化ケイ素膜と、
前記酸化ケイ素膜上に積層されており、オイラー角(φLT=0°±5°の範囲内,θLT,ψLT=0°±15°の範囲内)を有するタンタル酸リチウム膜と、
前記タンタル酸リチウム膜上に設けられており、電極指を有するIDT電極と、
前記IDT電極の少なくとも一部を覆う保護膜と、
を有し、
前記シリコン支持基板の結晶方位が、Si(100)、Si(110)またはSi(111)であり、
前記弾性波共振子(t)において、前記IDT電極の電極指ピッチで定まる波長をλとし、前記波長λにより規格化した厚みを波長規格化厚みとしたときに、前記タンタル酸リチウム膜の波長規格化厚みをTLT、前記タンタル酸リチウム膜のオイラー角をθLT、前記酸化ケイ素膜の波長規格化厚みをTS、前記IDT電極の密度をアルミニウムの密度で除した値と前記IDT電極の波長規格化厚みとの積で求められる、アルミニウムの厚みに換算した前記IDT電極の波長規格化厚みをTE、前記保護膜の密度を酸化ケイ素の密度で除した値と前記保護膜の厚みを前記波長λにより規格化した波長規格化厚みとの積で求められる前記保護膜の波長規格化厚みをTP、前記シリコン支持基板内における伝搬方位をψSi、前記シリコン支持基板の波長規格化厚みをTSiの値とした場合に、前記TLT、前記θLT、前記TS、前記TE、前記TP、前記ψSi、前記TSiで定まる下記の式(1)及び式(2)で決定される第1、第2及び第3の周波数fhs_t (n)のうちのs=3である第3の周波数fh3_t (n)と、前記帯域通過型フィルタ(n)の通過帯域よりも高い周波数域にある通過帯域を有するすべての帯域通過型フィルタ(m)(n<m≦N)とが、下記の式(3)または下記の式(4)を満たす、弾性波装置。
fhs_t (n)<fl (m) 式(4)
但し、上記式(2)~(4)においては、s=1、s=2またはs=3である。
前記帯域通過型フィルタ(n)に含まれる前記弾性波共振子(t)において、前記V hs _ t は、前記第1、第2及び第3の周波数f hs _ t (n) のうちにおける、s=1、s=2及びs=3のうちのいずれかである周波数において生じるスプリアスの音速であり、
前記λt (n)は、前記帯域通過型フィルタ(n)に含まれる前記弾性波共振子(t)における前記IDT電極の電極指ピッチで定まる波長であり、
前記fu (m)は、前記帯域通過型フィルタ(m)における通過帯域の高域側端部の周波数であり、
前記fl (m)は、前記帯域通過型フィルタ(m)における通過帯域の低域側端部の周波数であり、
前記式(1)における各係数は、s=3において、前記シリコン支持基板の結晶方位毎に下記の表3に示すそれぞれの値である。
- 前記第2の周波数fh2_t (n)が、前記式(3)または前記式(4)を満たすように、前記TLT、前記θLT、前記TS、前記TN、前記TE、前記TP、前記ψSi及び前記TSiの値が選択されている、請求項1に記載の弾性波装置。
- 前記第3の周波数fh3_t (n)が、前記式(3)または前記式(4)を満たすように、前記TLT、前記θLT、前記TS、前記TN、前記TE、前記TP、前記ψSi及び前記TSiの値が選択されている、請求項1に記載の弾性波装置。
- 前記第2及び第3の周波数fh2_t (n)及びfh3_t (n)が、前記式(3)または前記式(4)を満たすように、前記TLT、前記θLT、前記TS、前記TN、前記TE、前記TP、前記ψSi及び前記TSiの値が選択されている、請求項1に記載の弾性波装置。
- 前記第3の周波数fh3_t (n)が、前記式(3)または前記式(4)を満たすように、前記TLT、前記θLT、前記TS、前記TN、前記TE、前記TP、前記ψSi及び前記TSiの値が選択されている、請求項2に記載の弾性波装置。
- 前記弾性波フィルタにおける通過帯域は、3GPP規格で定められた通信バンドの通過帯域である、請求項1~7のいずれか1項に記載の弾性波装置。
- 前記酸化ケイ素膜の膜厚が、2λ以下である、請求項1~8のいずれか1項に記載の弾性波装置。
- 前記シリコン支持基板の波長規格化厚みTSiが、TSi>4である、請求項1~9のいずれか1項に記載の弾性波装置。
- TSi>10である、請求項10に記載の弾性波装置。
- TSi>20である、請求項11に記載の弾性波装置。
- 前記タンタル酸リチウム膜の波長規格化厚みが、3.5λ以下である、請求項1~12のいずれか1項に記載の弾性波装置。
- 前記タンタル酸リチウム膜の波長規格化厚みが、2.5λ以下である、請求項13に記載の弾性波装置。
- 前記タンタル酸リチウム膜の波長規格化厚みが、1.5λ以下である、請求項13に記載の弾性波装置。
- 前記タンタル酸リチウム膜の波長規格化厚みが、0.5λ以下である、請求項13に記載の弾性波装置。
- 前記保護膜が、前記タンタル酸リチウム膜と、前記IDT電極の電極指の側面及び上面とを覆っており、前記電極指の側面上の前記保護膜の厚みが、前記電極指の上面を覆っている前記保護膜の厚みよりも薄い、請求項1~16のいずれか1項に記載の弾性波装置。
- 前記保護膜が、前記タンタル酸リチウム膜と、前記IDT電極の電極指の側面及び上面とを覆っており、前記タンタル酸リチウム膜上の前記保護膜の厚みが、前記電極指の上面を覆っている前記保護膜の厚みよりも薄い、請求項1~16のいずれか1項に記載の弾性波装置。
- 前記保護膜が、前記タンタル酸リチウム膜と、前記IDT電極の上面及び側面とを覆っており、前記タンタル酸リチウム膜上における前記保護膜の厚みが、前記電極指の上面を覆っている前記保護膜の厚みよりも厚い、請求項1~16のいずれか1項に記載の弾性波装置。
- 前記N個の帯域通過型フィルタの一端が共通接続されているアンテナ端子をさらに備え、
前記式(3)または前記式(4)を満たす前記弾性波共振子が、前記アンテナ端子に最も近い、弾性波共振子である、請求項1~19のいずれか1項に記載の弾性波装置。 - 前記式(3)または前記式(4)を満たす前記弾性波共振子が、前記1つ以上の弾性波共振子の全てである、請求項1~19のいずれか1項に記載の弾性波装置。
- デュプレクサである、請求項1~21のいずれか1項に記載の弾性波装置。
- 前記N個の帯域通過型フィルタの一端が共通接続されているアンテナ端子をさらに備え、
3個以上の前記帯域通過型フィルタが前記アンテナ端子側で共通接続されている複合フィルタである、請求項1~21のいずれか1項に記載の弾性波装置。 - 前記N個の帯域通過型フィルタが複数の通信バンドの信号を同時に送受信する、複合フィルタである、請求項23に記載の弾性波装置。
- 前記1つ以上の弾性波共振子を有する前記弾性波フィルタが、複数の直列腕共振子と複数の並列腕共振子とを有するラダー型フィルタである、請求項1~24のいずれか1項に記載の弾性波装置。
- 請求項1~25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1~25のいずれか1項に記載の弾性波装置及びパワーアンプを有す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、通信装置。
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