JPWO2016103953A1 - 弾性波装置 - Google Patents

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Abstract

通過帯域内においてリップルが生じ難い弾性波装置を提供する。弾性波装置１は、圧電膜６を有する弾性波装置１であって、圧電膜６を伝搬するメインモードの弾性波音速よりも伝搬するバルク波音速が高速である高音速部材と、高音速部材上に直接または間接に積層されている圧電膜６と、圧電膜６上に設けられている第１の導電膜と、圧電膜６上及び第１の導電膜の少なくとも一部の上に設けられている第２の導電膜とを備える。圧電膜６上には電極指とバスバーとを有する複数のＩＤＴ電極が設けられており、第１の導電膜により、複数のＩＤＴ電極８の少なくとも電極指が構成されており、第２の導電膜により、複数のＩＤＴ電極８間を接続している接続配線の少なくとも一部が構成されている。

Description

本発明は弾性波装置に関する。
従来、弾性波装置が携帯電話機などに広く用いられている。
例えば、下記の特許文献１に記載の弾性波フィルタは、高音速膜、絶縁体からなる低音速膜及び圧電膜がこの順番で積層された積層体を有する。圧電膜上に、ＩＤＴ電極が設けられている。
なお、高音速膜を伝搬するバルク波音速は、圧電膜を伝搬するメインモードの弾性波音速よりも高速である。低音速膜を伝搬するバルク波音速は、圧電膜を伝搬するメインモードの弾性波音速よりも低速である。
国際公開第２０１２／０８６６３９号
しかしながら、特許文献１に記載の弾性波フィルタでは、圧電膜の厚みが薄く、さらに絶縁体からなる低音速膜が圧電膜下に設けられているため、圧電膜上にＩＤＴ電極を形成する工程において、電荷が滞留してしまい、ＩＤＴ電極の電極指とバスバーとの間などにおいてサージ破壊が生じることがあった。従って、弾性波フィルタの通過帯域内においてリップルが生じることがあった。リップルの発生周波数や大きさもばらつきがちであった。
本発明の目的は、通過帯域内においてリップルが生じ難い弾性波装置を提供することにある。
本発明に係る弾性波装置は、圧電膜を有する弾性波装置であって、前記圧電膜を伝搬するメインモードの弾性波音速よりも伝搬するバルク波音速が高速である高音速部材と、前記高音速部材上に直接または間接に積層されている前記圧電膜と、前記圧電膜上に設けられている第１の導電膜と、前記圧電膜上及び前記第１の導電膜の少なくとも一部の上に設けられている第２の導電膜とを備え、前記圧電膜上には、電極指とバスバーとを有する複数のＩＤＴ電極が設けられており、前記第１の導電膜により、前記複数のＩＤＴ電極の少なくとも前記電極指が構成されており、前記第２の導電膜により、前記複数のＩＤＴ電極間を接続している接続配線の少なくとも一部が構成されている。
本発明に係る弾性波装置のある特定の局面では、前記圧電膜が、前記高音速部材上に直接積層されている。
本発明に係る弾性波装置のさらに他の特定の局面では、前記高音速部材と前記圧電膜との間に密着層が形成されている。この場合には、高音速部材と圧電膜との密着性を高めることができる。
本発明に係る弾性波装置の他の特定の局面では、前記高音速部材上に積層されており、前記圧電膜を伝搬するメインモードの弾性波音速よりも、伝搬するバルク波音速が低速である低音速膜がさらに備えられており、前記圧電膜が、前記低音速膜を介して前記高音速部材上に間接に積層されている。
本発明に係る弾性波装置の他の特定の局面では、前記接続配線の全てが前記第２の導電膜からなる。この場合、第１の導電膜の面積を小さくすることができる。それによって、ＩＤＴ電極のサージ破壊を生じ難くすることができ、通過帯域内においてリップルを生じ難くすることができる。
本発明に係る弾性波装置の他の特定の局面では、前記接続配線が、前記第１の導電膜からなる第１の配線部分を有し、前記第１の配線部分が、前記ＩＤＴ電極間を接続しており、前記第１の配線部分の上に設けられている絶縁膜をさらに備え、前記第２の導電膜の一部が前記絶縁膜上に設けられている。この場合、第１の配線部分と第２の導電膜の一部とが絶縁膜を介して積層された立体配線を構成することができる。それによって、弾性波装置を小型にすることができる。
本発明に係る弾性波装置のさらに他の特定の局面では、前記第１の導電膜により前記電極指及び前記バスバーが構成されている。この場合、電極指及びバスバーを同時に設けることができる。
本発明に係る弾性波装置のさらに他の特定の局面では、前記第１の導電膜により前記電極指が構成されており、前記バスバーが前記第２の導電膜からなり、かつ前記バスバーが前記電極指の端部に重なっている。この場合、第１の導電膜の面積を小さくすることができる。それによって、ＩＤＴ電極のサージ破壊を生じ難くすることができ、通過帯域内においてリップルを生じ難くすることができる。
本発明に係る弾性波装置の別の特定の局面では、前記高音速部材が高音速膜からなり、前記高音速膜の、前記低音速膜が設けられている面とは反対側の面に設けられている支持基板をさらに備える。この場合、弾性波のエネルギーを効果的に漏洩し難くし得る高音速部材を支持基板上に設けることができる。よって、Ｑ値を効果的に高めることができる。
本発明に係る弾性波装置のさらに別の特定の局面では、前記高音速部材が、高音速基板からなる。この場合、前記支持基板を省くことができる。よって、部品点数及びコストを減らすことができる。従って、生産性を高めることができる。
本発明に係る弾性波装置のさらに別の特定の局面では、直列腕共振子及び並列腕共振子を有するラダー型フィルタであって、前記直列腕共振子及び前記並列腕共振子の内の少なくとも一方が前記複数のＩＤＴ電極を有する。この場合、ラダー型フィルタの通過帯域内においてリップルを生じ難くすることができる。
本発明に係る弾性波装置のさらに別の特定の局面では、弾性波装置は、縦結合共振子型弾性波フィルタである。この場合、縦結合共振子型弾性波フィルタの通過帯域内においてリップルを生じ難くすることができる。
本発明に係る弾性波装置のさらに別の特定の局面では、第１の帯域通過型フィルタ及び前記第１の帯域通過型フィルタと通過帯域が異なる第２の帯域通過型フィルタを有するデュプレクサであって、前記第１の帯域通過型フィルタ及び前記第２の帯域通過型フィルタの内の少なくとも一方が、本発明に従って構成されている弾性波装置である。この場合、デュプレクサの第１の帯域通過型フィルタ及び第２の帯域通過型フィルタの内の少なくとも一方の通過帯域内においてリップルを生じ難くすることができる。
本発明によれば、通過帯域内においてリップルが生じ難い弾性波装置を提供することができる。
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。 図２は、本発明の第１の実施形態に係る弾性波装置の略図的正面断面図である。 図３は、本発明の第１の実施形態における直列腕共振子の略図的平面図である。 図４は、本発明の第１の実施形態の変形例の弾性波装置の略図的正面断面図である。 図５は、本発明の第１の実施形態における圧電膜上に第１の導電膜を設けた状態を略図的に示す部分切欠き平面図である。 図６は、本発明の第１の実施形態に係る弾性波装置を略図的に示す部分切欠き平面図である。 図７は、比較例における圧電膜上に第１の導電膜を設けた状態を略図的に示す部分切欠き平面図である。 図８は、比較例の弾性波装置を略図的に示す部分切欠き平面図である。 図９は、本発明の第１の実施形態及び比較例の通過帯域における弾性波装置の周波数特性を示す図である。 図１０は、本発明の第２の実施形態における圧電膜上に第１の導電膜を設けた状態を略図的に示す部分切欠き平面図である。 図１１は、本発明の第２の実施形態に係る弾性波装置を略図的に示す部分切欠き平面図である。 図１２は、本発明の第３の実施形態における圧電膜上に第１の導電膜を設けた状態を略図的に示す部分切欠き平面図である。 図１３は、本発明の第３の実施形態に係る弾性波装置を略図的に示す部分切欠き平面図である。 図１４は、本発明の第４の実施形態に係る弾性波装置の回路図である。 図１５は、本発明の第１の実施形態におけるＩＤＴ電極の変形例を示す略図的平面図である。 図１６は、弾性波装置におけるＬｉＴａＯ３の膜厚と、Ｑ値との関係を示す図である。
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回路図である。
弾性波装置１は、直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ５及び並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ４を有するラダー型フィルタである。入力端子１３と出力端子１４との間には、直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ５が互いに直列に接続されている。直列腕共振子Ｓ１と直列腕共振子Ｓ２との間の接続点とグラウンド電位との間には、並列腕共振子Ｐ１が接続されている。直列腕共振子Ｓ２と直列腕共振子Ｓ３との間の接続点とグラウンド電位との間には、並列腕共振子Ｐ２が接続されている。直列腕共振子Ｓ３と直列腕共振子Ｓ４との間の接続点とグラウンド電位との間には、並列腕共振子Ｐ３が接続されている。直列腕共振子Ｓ４と直列腕共振子Ｓ５との間の接続点とグラウンド電位との間には、並列腕共振子Ｐ４が接続されている。
以下において、図２及び図３を用いて、弾性波装置１のより具体的な構成を説明する。
図２は、本発明の第１の実施形態に係る弾性波装置の略図的正面断面図である。
弾性波装置１は、支持基板２を有する。支持基板２は、Ｓｉからなる。なお、支持基板２は、Ｓｉ以外の材料からなっていてもよい。
支持基板２上には、接合膜３が積層されている。接合膜３は、支持基板２と後述する高音速部材としての高音速膜４とを接合している。接合膜３は、ＳｉＯ２からなる。なお、接合膜３は、支持基板２及び高音速膜４の双方との接合力が高い材料であれば、ＳｉＯ２以外の材料からなっていてもよい。接合膜３は、必ずしも設けられていなくともよいが、支持基板２と高音速膜４との接合力を高めることができるため、接合膜３が設けられていることが好ましい。
接合膜３上には、高音速膜４が積層されている。高音速膜４を伝搬するバルク波音速は、後述する圧電膜６を伝搬するメインモードの弾性波音速よりも高速である。高音速膜４は、ＳｉＮからなる。なお、高音速膜４は、相対的に高音速な材料であれば、例えば、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、酸窒化ケイ素、ＤＬＣ膜またはダイヤモンドを主成分とする材料などからなっていてもよい。
なお、バルク波の音速は材料に固有の音速であり、波の進行方向すなわち縦方向に振動するＰ波と、進行方向に垂直な方向である横方向に振動するＳ波とが存在する。上記バルク波は、圧電膜、高音速膜、低音速膜のいずれにおいても伝搬する。等方性材料の場合には、Ｐ波とＳ波とが存在する。異方性材料の場合、Ｐ波と、遅いＳ波と、速いＳ波とが存在する。そして、異方性材料を用いて弾性表面波を励振した場合、２つのＳ波として、ＳＨ波とＳＶ波とが生じる。本明細書において、圧電膜を伝搬するメインモードの弾性波音速とは、Ｐ波、ＳＨ波及びＳＶ波の３つのモードのうち、フィルタとしての通過帯域や、共振子としての共振特性を得るために使用しているモードを言うものとする。
高音速膜４上には、低音速膜５が積層されている。低音速膜５を伝搬するバルク波音速は、後述する圧電膜６を伝搬するメインモードの弾性波音速よりも低速である。低音速膜５は、ＳｉＯ２からなる。なお、低音速膜５は、相対的に低音速な材料であれば、例えば、ガラス、酸窒化ケイ素、酸化タンタルまたは酸化ケイ素にフッ素、炭素やホウ素を加えた化合物を主成分とする材料などからなっていてもよい。
低音速膜５上には、圧電膜６が積層されている。圧電膜６は、カット角５０°のＬｉＴａＯ３膜からなる。なお、圧電膜６のカット角は上記値に特に限定されない。圧電膜６は、ＬｉＴａＯ３以外の、例えばＬｉＮｂＯ３などの圧電単結晶からなっていてもよい。あるいは、圧電膜６は、圧電セラミックスからなっていてもよい。
このように、支持基板２及び接合膜３上に、高音速膜４、低音速膜５及び圧電膜６がこの順番で積層された積層体７が設けられている。本実施形態では、支持基板２の厚みは２００μｍである。接合膜３の厚みは１８００ｎｍである。高音速膜４の厚みは１３４５ｎｍである。低音速膜５の厚みは６７０ｎｍである。圧電膜６の厚みは６００ｎｍである。なお、支持基板２、接合膜３、高音速膜４、及び低音速膜５のそれぞれの厚みは、上記値に特に限定されない。
他方、上記圧電膜６の厚みは、後述するＩＤＴ電極８の電極指ピッチで定める波長λとしたときに、３．５λ以下であることが好ましい。これを、図１６を参照して説明する。図１６は、シリコンからなる高音速支持基板上に、厚み０．３５λのＳｉＯ２膜からなる低音速膜及びオイラー角（０°，１４０．０°，０°）すなわちカット角９０°のＬｉＴａＯ３から圧電膜を積層した構造における、ＬｉＴａＯ３の膜厚と、Ｑ値との関係を示す図である。図１６から明らかなように、ＬｉＴａＯ３の膜厚が３．５λ以下の場合、３．５λを越えた場合に比べてＱ値が高くなることがわかる。従って、好ましくは、ＬｉＴａＯ３の膜厚は３．５λ以下であることが好ましい。より好ましくは、１．５λ以下である。
圧電膜６上には、ＩＤＴ電極８が設けられている。ＩＤＴ電極８は、図１に示した直列腕共振子Ｓ１のＩＤＴ電極である。以下において、代表例として、直列腕共振子Ｓ１の構成を説明する。
図３は、本発明の第１の実施形態における直列腕共振子の略図的平面図である。なお、図３は、後述する保護膜を省いた直列腕共振子の略図的平面図である。
ＩＤＴ電極８の弾性表面波伝搬方向における両側には、反射器９が設けられている。それによって、直列腕共振子Ｓ１が構成されている。
ＩＤＴ電極８は、複数本の第１の電極指８ａ１、複数本の第２の電極指８ｂ１及び第１，第２のバスバー８ａ２，８ｂ２を有する。複数本の第１の電極指８ａ１と複数本の第２の電極指８ｂ１とは、互いに間挿し合っている。複数本の第１の電極指８ａ１の一端は、第１のバスバー８ａ２に共通接続されている。複数本の第２の電極指８ｂ１の一端は、第２のバスバー８ｂ２に共通接続されている。ＩＤＴ電極８は、複数本の第１のダミー電極８ａ３及び複数本の第２のダミー電極８ｂ３をさらに有する。複数本の第１のダミー電極８ａ３の一端は、第１のバスバー８ａ２に共通接続されている。複数本の第１のダミー電極８ａ３は、複数本の第２の電極指８ｂ１に対向している。複数本の第２のダミー電極８ｂ３の一端は、第２のバスバー８ｂ２に共通接続されている。複数本の第２のダミー電極８ｂ３は、複数本の第１の電極指８ａ１に対向している。なお、本明細書においては、電極指とバスバーとを有するものを「ＩＤＴ電極」と総称することとする。
ＩＤＴ電極８は、Ｔｉの上に、Ｃｕ１重量％を含有してなるＡｌ−Ｃｕ合金が積層された積層体である。Ｔｉの厚みは１２ｎｍであり、Ａｌ−Ｃｕ合金の厚みは１６２ｎｍである。なお、ＩＤＴ電極８は、上記以外の積層構造を有していてもよく、あるいは単層であってもよい。
図２に示すように、ＩＤＴ電極８上には、保護膜１２が設けられている。保護膜１２は、ＳｉＯ２からなり、厚みは２５ｎｍである。なお、保護膜１２はＳｉＯ２以外の材料からなっていてもよく、厚みは上記値に特に限定されない。保護膜１２は必ずしも設けられていなくともよいが、ＩＤＴ電極８を破損し難くすることができるため、保護膜１２が設けられていることが好ましい。
直列腕共振子Ｓ２〜Ｓ５及び並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ４は、直列腕共振子Ｓ１と同様に、ＩＤＴ電極及び反射器を有する。直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ５及び並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ４のＩＤＴ電極及び反射器は、後述する第１の導電膜からなる。
ところで、弾性波のエネルギーは、低音速な媒質に集中する。本実施形態では、高音速膜４、低音速膜５及び圧電膜６がこの順番で積層されているため、低音速膜５及び圧電膜６に弾性波のエネルギーを閉じ込めることができる。よって、支持基板２側に弾性波のエネルギーが漏洩し難い。従って、Ｑ値を高めることができる。
なお、図４に示す変形例のように、高音速部材として、高音速膜ではなく、高音速基板５４を用いてもよい。高音速基板５４は、例えば、Ｓｉなどからなる。高音速基板５４は、圧電膜６を伝搬するメインモードの弾性波音速よりも伝搬するバルク波音速が高速であれば、Ｓｉ以外の材料からなっていてもよい。高音速基板５４を用いても、低音速膜５及び圧電膜６に弾性波のエネルギーを閉じ込めることができる。さらに、図２に示した支持基板２を省くことができる。よって、部品点数及びコストを減らすことができる。従って、生産性を高めることができる。もっとも、本実施形態のように、弾性波エネルギーをより一層漏洩し難くし得る部材からなる高音速膜４が支持基板２上に設けられていることが好ましい。それによって、Ｑ値をより一層高めることができる。
なお、高音速膜４と圧電膜６との間に密着層が形成されていてもよい。密着層を形成すると、高音速膜４と圧電膜６との密着性を向上させることができる。密着層は、樹脂や金属であればよく、例えば、エポキシ樹脂やポリイミド樹脂が用いられる。
以下において、図５及び図６を用いて、弾性波装置１のより具体的な構成を説明する。
図６は、本実施形態に係る弾性波装置を略図的に示す部分切欠き平面図である。図５は、本実施形態の弾性波装置の製造工程の途中の段階の状態を略図的に示す部分切欠き平面図である。より具体的には、図５は、圧電膜上に第１の導電膜を設けた状態を略図的に示す部分切欠き平面図である。なお、図６は、保護膜を省いた部分切欠き平面図である。
図５、図６並びに後述する図７、図８及び図１０〜図１３では、直列腕共振子、並列腕共振子、ＩＤＴ電極及び反射器を、矩形に２本の対角線を引いた略図で示す。
図５に示すように、圧電膜６上には、直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ３及びＳ５並びに並列腕共振子Ｐ２，Ｐ３が構成されている。図５には示されていないが、圧電膜６上には、図１に示した直列腕共振子Ｓ４及び並列腕共振子Ｐ１，Ｐ４も構成されている。すなわち、圧電膜６上には、直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ５及び並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ４の各ＩＤＴ電極及び各反射器が設けられている。上記各ＩＤＴ電極及び各反射器は、圧電膜上に設けられている第１の導電膜である。本実施形態では、第１の導電膜が設けられた後の工程において、圧電膜６上及び第１の導電膜の一部の上に第２の導電膜が設けられる。第２の導電膜が設けられている構成が、図６に示されている。
図６に示すように、圧電膜６上には、入力端子１３、グラウンド端子１５及び接続配線１７が設けられている。図示されていないが、圧電膜６上には、出力端子も設けられている。入力端子１３、出力端子、グラウンド端子１５及び接続配線１７は、第２の導電膜からなる。
接続配線１７は、直列腕共振子Ｓ１と直列腕共振子Ｓ２とを接続している。同様に、接続配線１７は、図１に示した直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ５、並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ４、入力端子１３及び出力端子１４間も、それぞれ接続している。並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ４は、接続配線１７によりグラウンド端子１５に接続されている。グラウンド端子１５は、グラウンド電位に接続される。それによって、図１に示した回路が構成されている。
接続配線１７は、第２の導電膜からなり、かつ第１の導電膜に積層されていない部分を有する。図５に示すように、直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ３及びＳ５並びに並列腕共振子Ｐ２及びＰ３が圧電膜６上に設けられた段階では、図６に示した接続配線１７は設けられていない。なお、接続配線１７は、第１の導電膜に積層されていない部分を有するものであれば、第２の導電膜以外のものを含んでいてもよい。例えば、絶縁膜などが積層されていてもよい。
第２の導電膜は、図３に示した直列腕共振子Ｓ１のＩＤＴ電極８の第１，第２のバスバー８ａ２，８ｂ２の上に至っている。直列腕共振子Ｓ２〜Ｓ５及び並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ４のＩＤＴ電極の各バスバー上にも、同様に第２の導電膜が至っている。それによって、電気抵抗を小さくすることができる。なお、各バスバー上には、第２の導電膜は至っていなくてもよい。
圧電膜６上に第１の導電膜及び第２の導電膜を設けるに際しては、例えば、ＣＶＤ法やスパッタリング法などにより、圧電膜６上に金属膜を形成する。次に、フォトリソグラフィ法などにより、金属膜をパターニングする。これにより、第１の導電膜を得られる。このとき、図１に示した直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ５及び並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ４のＩＤＴ電極及び反射器が設けられる。
次に、例えば、フォトリソグラフィ法などにより、圧電膜６上及び第１の導電膜上にレジストパターンを形成する。次に、ＣＶＤ法やスパッタリング法などにより、全面に金属膜を形成する。次に、レジストパターンを剥離することにより、金属膜をパターニングする。これにより、第２の導電膜を得られる。このとき、入力端子１３、出力端子１４、グラウンド端子１５及び接続配線１７が設けられる。
本実施形態の特徴は、接続配線１７が、第２の導電膜からなることにある。それによって、通過帯域においてリップルを生じ難くすることができる。これを、以下において説明する。
図８は、比較例の弾性波装置を略図的に示す部分切欠き平面図である。図７は、比較例の弾性波装置の製造工程の途中の段階の状態を略図的に示す部分切欠き平面図である。より具体的には、図７は、圧電膜上に第１の導電膜を設けた状態を略図的に示す部分切欠き平面図である。
図８に示す比較例の弾性波装置６１の接続配線６７は、第１の導電膜と第２の導電膜とが接するように積層された積層体である。より具体的には、接続配線６７は、図７に示す第１の導電膜からなる第１の配線部分６７ａ及び図８に示す第２の導電膜からなる第２の配線部分６７ｂを有する。比較例の弾性波装置６１は、上記以外の点では第１の実施形態と同様の構成を有するラダー型フィルタである。
高音速膜、低音速膜及び圧電膜がこの順番で積層された積層体を有する弾性波装置では、絶縁体である低音速膜上に圧電膜が積層されている。そのため、圧電膜上に電極を形成する工程において、電極に電荷が溜まり易い。さらに、図７に示すように、比較例では、直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ３及びＳ５並びに並列腕共振子Ｐ２及びＰ３のＩＤＴ電極と同時に、第１の配線部分６７ａも設けられている。そのため、第１の導電膜の表面積が大きい。よって、第１の導電膜に溜まる電荷の量が多かった。第１の導電膜においては、ＩＤＴ電極の電極指の先端の端面と該端面の対向部とにおける対向面積が特に小さい。そのため、ＩＤＴ電極の上記対向部に電荷が集中していた。さらに、ＩＤＴ電極の電極指の先端の端面及び該端面の対向部との距離は短い。従って、比較例においては、ＩＤＴ電極の上記対向部においてサージ破壊が生じることがあった。
サージ破壊は、同時に形成される電極の表面積が大きいほど生じ易くなる。さらに、ＩＤＴ電極のサージ破壊は、対向している部分の対向面積の最小値が小さいほど生じ易くなる。よって、下記の面積比が大きいほど、ＩＤＴ電極のサージ破壊は生じ易くなる。
（ＩＤＴ電極及びＩＤＴ電極と同時に形成される電極の膜厚×ＩＤＴ電極及びＩＤＴ電極と同時に形成される電極の周辺長）／ＩＤＴ電極における最小対向面積
比較例では、上記の面積比が大きかったため、ＩＤＴ電極の上記対向部においてサージ破壊が生じることがあった。それによって、弾性波装置６１の通過帯域内においてリップルが生じることがあった。リップルの発生周波数や大きさもばらつきがちであった。
これに対して、本実施形態では、図６に示した接続配線１７は、第２の導電膜からなる。すなわち、ＩＤＴ電極を形成するときには、接続配線１７は形成されていない。それによって、ＩＤＴ電極及びＩＤＴ電極と同時に形成される電極の表面積を小さくすることができる。よって、上記の面積比を小さくすることができる。従って、ＩＤＴ電極のサージ破壊を生じ難くすることができ、通過帯域内においてリップルが生じ難い。
本実施形態では、図３に示した複数本の第１，第２の電極指８ａ１，８ｂ１及び複数本の第１，第２のダミー電極８ａ３，８ｂ３のそれぞれの先端の端面の内、最小の端面面積が、上記の面積の最小対向面積に相当する。なお、第１，第２のダミー電極を有さない場合は、複数本の第１，第２の電極指のそれぞれの先端の端面の内、最小の端面面積が、上記の面積比の最小対向面積に相当する。
図９は、本発明の第１の実施形態及び比較例の弾性波装置の通過帯域における周波数特性を示す図である。実線は第１の実施形態の周波数特性を示し、破線は比較例の周波数特性を示す。
図９に示すように、比較例では、通過帯域においてリップルが生じている。他方、本実施形態では、通過帯域内においてリップルが生じていないことがわかる。このように、本実施形態では、通過帯域内においてリップルを生じ難くし得ることがわかる。
図５、図６では、直列腕共振子間または共振子と外部端子間等を接続する接続配線１７が、第２の導電膜であって、第１の導電膜に積層されていない部分を有する構造を示した。なお、図１５に示すように、ＩＤＴ電極７８の第１，第２のバスバー７８ａ２，７８ｂ２を第２の導電膜で構成してもよい。すなわち、第１のバスバー７８ａ２は第２の導電膜により構成されており、各第１の電極指７８ａ１は第１の導電膜により構成されている。各第１の電極指７８ａ１の端部に第１のバスバー７８ａ２が重なっている。それによって、各第１の電極指７８ａ１は、第１のバスバー７８ａ２により接続されている。同様に、第２のバスバー７８ｂ２は第２の導電膜により構成されており、各第２の電極指７８ｂ１は第１の導電膜により構成されている。各第２の電極指７８ｂ１の端部に第２のバスバー７８ｂ２が重なっている。各第２の電極指７８ｂ１は、第２のバスバー７８ｂ２により接続されている。このように、第１，第２のバスバー７８ａ２，７８ｂ２を各第１，第２の電極指７８ａ１，７８ｂ１に積層されていない部分を有するように形成することで、第１の導電膜の面積を小さくすることができる。よって、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
なお、図１５では、第１の導電膜からなる第１，第２のダミー電極７８ａ３，７８ｂ３も設けられている。
本発明の第２の実施形態について、図１０及び図１１を用いて説明する。
図１１は、本発明の第２の実施形態に係る弾性波装置を略図的に示す部分切欠き平面図である。図１０は、第２の実施形態の弾性波装置の製造工程の途中の段階の状態を略図的に示す部分切欠き平面図である。より具体的には、図１０は、圧電膜上に第１の導電膜を設けた状態を略図的に示す部分切欠き平面図である。
弾性波装置２１は、縦結合共振子型弾性波フィルタである点で、第１の実施形態とは異なる。上記以外の点では、第２の実施形態は、第１の実施形態と同様の構成を有する。
図１０に示すように、圧電膜６上には、ＩＤＴ電極２８Ａ〜２８Ｅ、反射器２９及び第１のグラウンド配線２５ａが設けられている。ＩＤＴ電極２８Ａ〜２８Ｅ、反射器２９及び第１のグラウンド配線２５ａは、圧電膜６上に設けられている第１の導電膜からなる。
ＩＤＴ電極２８Ａ〜２８Ｅは、ＩＤＴ電極２８Ａ〜２８Ｅの弾性表面波伝搬方向に配置されている。ＩＤＴ電極２８Ａ〜２８Ｅは、それぞれ第１の端部２８Ａａ〜２８Ｅａ及び第２の端部２８Ａｂ〜２８Ｅｂを有する。第１の端部２８Ａａ〜２８Ｅａと第２の端部２８Ａｂ〜２８Ｅｂとは、互いに対向し合っている。反射器２９は、ＩＤＴ電極２８Ａ〜２８Ｅの弾性表面波伝搬方向における両側に設けられている。弾性波装置２１は、ＩＤＴ電極２８Ａ〜２８Ｅ及び反射器２９を有する縦結合共振子型弾性波フィルタである。
第１のグラウンド配線２５ａは、グラウンド電位に電気的に接続される。第１のグラウンド配線２５ａは、反射器２９及びＩＤＴ電極２８Ａ，２８Ｃ，２８Ｅの第２の端部２８Ａｂ，２８Ｃｂ，２８Ｅｂに接続されている部分を有する。第１のグラウンド配線２５ａは、いずれのＩＤＴ電極間も接続していない。
第１の実施形態と同様に、第１の導電膜が設けられた後の工程において、第２の導電膜が設けられる。第２の導電膜が設けられている構成が、図１１に示されている。
図１１に示すように、第１のグラウンド配線２５ａ上及び圧電膜６上には、第２の導電膜からなる第２のグラウンド配線２５ｂが設けられている。第２のグラウンド配線２５ｂは、第１のグラウンド配線２５ａに接続されている。第１のグラウンド配線２５ａ及び第２のグラウンド配線２５ｂは、グラウンド電位に接続される部分を有する。それによって、第１，第２のグラウンド配線２５ａ，２５ｂは、グラウンド電位に電気的に接続される。
ＩＤＴ電極２８Ｂ，２８Ｄの第１の端部２８Ｂａ，２８Ｄａは、第２のグラウンド配線２５ｂに接続されている。なお、第１の実施形態と同様に本実施形態においても、各ＩＤＴ電極の各バスバーには、第２の導電膜が至っている。
圧電膜６上及び第１のグラウンド配線２５ａ上には、絶縁膜２２が積層されている。圧電膜６上及び絶縁膜２２上には、第２の導電膜からなるホット側の配線２４ａが設けられている。ホット側の配線２４ａは、ＩＤＴ電極２８Ａ，２８Ｃ，２８Ｅの第１の端部２８Ａａ，２８Ｃａ，２８Ｅａに接続されている。ホット側の配線は、ＩＤＴ電極２８Ｂ，２８Ｄの第２の端部２８Ｂｂ，２８Ｄｂにも接続されている。ＩＤＴ電極２８Ｂ及びＩＤＴ電極２８Ｄが接続されているホット側の配線は、ＩＤＴ電極２８ＢとＩＤＴ電極２８Ｄとを接続している接続配線２７でもある。すなわち、接続配線２７は、第２の導電膜からなる。
図１１に示すように、平面視において、第１のグラウンド配線２５ａと重なる位置に、絶縁膜２２を介してホット側の配線２４ａ及び接続配線２７が設けられている。言い換えれば、ホット側の配線２４ａ及び接続配線２７と第１のグラウンド配線２５ａとが絶縁膜２２を介して積層された立体配線が構成されている。それによって、第１，第２のグラウンド配線２５ａ，２５ｂ及びホット側の配線２４ａ及び接続配線２７を設けるために必要な面積を小さくすることができる。よって、小型化を図ることができる。
なお、絶縁膜２２は少なくとも、平面視において、第１のグラウンド配線２５ａと、ホット側の配線２４ａ及び接続配線２７とが重なる位置に設けられていればよい。
接続配線２７は、第２の導電膜からなり、第１の導電膜に積層されていない部分を有する。図１０に示すように、ＩＤＴ電極２８Ａ〜２８Ｅの内、いずれのＩＤＴ電極間も、第１の導電膜により接続されていない。よって、第１の導電膜の面積を小さくすることができる。すなわち、上記の面積比のＩＤＴ電極及びＩＤＴ電極と同時に形成される電極の面積を小さくすることができる。従って、ＩＤＴ電極のサージ破壊を生じ難くすることができ、通過帯域内においてリップルが生じ難い。
本実施形態では、上述したように、立体配線を構成して小型化を図るために、第１のグラウンド配線２５ａが設けられている。なお、第１のグラウンド配線２５ａは設けられていなくてもよい。それによって、第１の導電膜の面積をさらに小さくすることができる。よって、ＩＤＴ電極のサージ破壊をより一層生じ難くすることができ、通過帯域内においてリップルがより一層生じ難い。
本発明の第３の実施形態について、図１２及び図１３を用いて説明する。
図１３は、本発明の第３の実施形態に係る弾性波装置を略図的に示す部分切欠き平面図である。図１２は、第３の実施形態の弾性波装置の製造工程の途中の段階の状態を略図的に示す部分切欠き平面図である。より具体的には、図１２は、圧電膜上に第１の導電膜を設けた状態を略図的に示す部分切欠き平面図である。
弾性波装置３１は、接続配線３７が第１の導電膜からなる部分を有すること、縦結合共振子型弾性波フィルタが９個のＩＤＴ電極を有すること及び９個のＩＤＴ電極を有することに伴う電極構造が、第２の実施形態と異なる。これら以外においては、第３の実施形態は第２の実施形態と同様の構成を有する。
図１２に示すように、圧電膜６上には、ＩＤＴ電極３８Ａ〜３８Ｉ、反射器３９及び第１のグラウンド配線３５ａが設けられている。ＩＤＴ電極３８Ａ〜３８Ｉ、反射器３９及び第１のグラウンド配線３５ａは、圧電膜６上に設けられている第１の導電膜からなる。
ＩＤＴ電極３８Ａ〜３８Ｉは、ＩＤＴ電極３８Ａ〜３８Ｉの弾性表面波伝搬方向に配置されている。ＩＤＴ電極３８Ａ〜３８Ｉは、それぞれ第１の端部３８Ａａ〜３８Ｉａ及び第２の端部３８Ａｂ〜３８Ｉｂを有する。第１の端部３８Ａａ〜３８Ｉａと第２の端部３８Ａｂ〜３８Ｉｂとは、互いに対向し合っている。反射器３９は、ＩＤＴ電極３８Ａ〜３８Ｉの弾性表面波伝搬方向における両側に設けられている。弾性波装置３１は、ＩＤＴ電極３８Ａ〜３８Ｉ及び反射器３９を有する縦結合共振子型弾性波フィルタである。
第１のグラウンド配線３５ａは、グラウンド電位に電気的に接続される。第１のグラウンド配線３５ａは、反射器３９及びＩＤＴ電極３８Ａ，３８Ｃ，３８Ｅ，３８Ｇ，３８Ｉの第２の端部３８Ａｂ，３８Ｃｂ，２８Ｅｂ，３８Ｇｂ，３８Ｉｂに接続されている部分を有する。第１のグラウンド配線３５ａは、ＩＤＴ電極３８Ｃ，３８Ｅ，３８Ｇを接続している部分も有する。第１のグラウンド配線３５ａのＩＤＴ電極３８Ｃ，３８Ｅ，３８Ｇを接続している部分は、後述する接続配線の第１の配線部分３７ａでもある。
第２の実施形態と同様に、第１の導電膜が設けられた後の工程において、第２の導電膜が設けられる。第２の導電膜が設けられている構成が図１３に示されている。
図１３に示すように、第１のグラウンド配線３５ａ上及び圧電膜６上には、第２の導電膜からなる第２のグラウンド配線３５ｂが設けられている。第２のグラウンド配線３５ｂは、第１のグラウンド配線３５ａに接続されている。第２のグラウンド配線３５ｂは、グラウンド電位に接続される部分を有する。それによって、第１，第２のグラウンド配線３５ａ，３５ｂは、グラウンド電位に電気的に接続される。
ＩＤＴ電極３８Ｂ，３８Ｄ，３８Ｆ，３８Ｈの第１の端部３８Ｂａ，３８Ｄａ，３８Ｆａ，３８Ｈａは、第２のグラウンド配線３５ｂに接続されている。なお、第２の実施形態と同様に本実施形態においても、各ＩＤＴ電極の各バスバーには、第２の導電膜が至っている。
圧電膜６上及び第１のグラウンド配線３５ａ上には、絶縁膜３２が積層されている。圧電膜６上及び絶縁膜３２上には、第２の導電膜からなるホット側の配線３４ａ，３４ｂが設けられている。ホット側の配線３４ａは、ＩＤＴ電極３８Ａ，３８Ｃ，３８Ｅ，３８Ｇ，３８Ｉの第１の端部３８Ａａ，３８Ｃａ，３８Ｅａ，３８Ｇａ，３８Ｉａに接続されている。ホット側の配線３４ｂは、ＩＤＴ電極３８Ｂ，３８Ｄ，３８Ｆ，３８Ｈの第２の端部３８Ｂｂ，３８Ｄｂ，３８Ｆｂ，３８Ｈｂに接続されている。
ホット側の配線３４ｂは、ＩＤＴ電極３８Ｂ，３８Ｄ，３８Ｆ，３８Ｈを接続している接続配線３７でもある。より具体的には、本実施形態では、接続配線３７は、第１の導電膜からなる第１の配線部分３７ａ及び第２の導電膜からなる第２の配線部分３７ｂを有する。接続配線３７は、第２の配線部分３７ｂにおいては、第１の導電膜に積層されていない部分を有する。ＩＤＴ電極３８Ｂ，３８Ｄ，３８Ｆ，３８Ｈは、接続配線３７の第２の配線部分３７ｂにより接続されている。図１２に示すように、ＩＤＴ電極３８Ｃ，３８Ｅ，３８Ｇは、第１の配線部分３７ａにより接続されている。
図１３に示すように、第１の配線部分３７ａ上に絶縁膜３２が積層されており、絶縁膜３２上に第２の配線部分３７ｂが積層されている。平面視において、ＩＤＴ電極３８Ｃ，３８Ｅ，３８Ｇに直接接続されていない第１のグラウンド配線３５ａと重なる位置には、絶縁膜３２を介してホット側の配線３４ａが設けられている。それによって、第２の実施形態と同様に、第１，第２のグラウンド配線３５ａ，３５ｂ及びホット側の配線３４ａ，３４ｂを設けるために必要な面積を小さくすることができる。よって、小型化を図ることができる。
ＩＤＴ電極３８Ｂ，３８Ｄ，３８Ｆ，３８Ｈは、接続配線３７の第２の配線部分３７ｂにより接続されている。図１２に示すように、ＩＤＴ電極３８Ｂ，３８Ｄ，３８Ｆ，３８Ｈを接続する第１の導電膜の部分は形成されていない。このように、接続配線３７が第１の配線部分３７ａを有していても、第１の導電膜の面積を小さくすることができる。従って、ＩＤＴ電極のサージ破壊を生じ難くすることができ、通過帯域内においてリップルが生じ難い。
図１４は、本発明の第４の実施形態に係る弾性波装置の回路図である。
本実施形態の弾性波装置４０は、第１の帯域通過型フィルタ４１ａと、第１の帯域通過型フィルタ４１ａと通過帯域が異なる第２の帯域通過型フィルタ４１ｂとを有するデュプレクサである。上記以外の点では、第４の実施形態は第１の実施形態と同様の構成を有する。
弾性波装置４０は、圧電膜上に設けられているアンテナ端子４４ａ、入力端子１３及び出力端子４４ｂを有する。アンテナ端子４４ａは、アンテナに接続される。アンテナ端子４４ａは、入力端子及び出力端子の機能を有する。入力端子１３から入力された信号は、アンテナ端子４４ａから出力される。アンテナ端子４４ａから入力された信号は、出力端子４４ｂから出力される。アンテナ端子４４ａとグラウンド電位との間には、インピーダンス調整用のインダクタＬが接続されている。
第１の帯域通過型フィルタ４１ａは、ラダー型フィルタである。入力端子１３とアンテナ端子４４ａとの間には、直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ５が互いに直列に接続されている。上記以外の点では、第１の帯域通過型フィルタ４１ａは、第１の実施形態の弾性波装置１と同様の構成を有するラダー型フィルタである。
第２の帯域通過型フィルタ４１ｂは、縦結合共振子型弾性波フィルタ４１ｂ１及び特性調整用の共振子４６ａ〜４６ｄを有する。縦結合共振子型弾性波フィルタ４１ｂ１は、第２の実施形態の弾性波装置２１と同様の構成を有する。アンテナ端子４４ａと縦結合共振子型弾性波フィルタ４１ｂ１との間には、共振子４６ａ，４６ｂが互いに直列に接続されている。共振子４６ａと共振子４６ｂとの間の接続点とグラウンド電位との間には、共振子４６ｃが接続されている。縦結合共振子型弾性波フィルタ４１ｂ１の出力端とグラウンド電位との間には、共振子４６ｄが接続されている。
本実施形態においても、第１の実施形態及び第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。なお、第１，第２の帯域通過型フィルタは、例えば、いずれもラダー型フィルタであってもよく、いずれも縦結合共振子型弾性波フィルタであってもよい。
１…弾性波装置
２…支持基板
３…接合膜
４…高音速膜
５…低音速膜
６…圧電膜
７…積層体
８…ＩＤＴ電極
８ａ１，８ｂ１…第１，第２の電極指
８ａ２，８ｂ２…第１，第２のバスバー
８ａ３，８ｂ３…第１，第２のダミー電極
９…反射器
１２…保護膜
１３…入力端子
１４…出力端子
１５…グラウンド端子
１７…接続配線
２１…弾性波装置
２２…絶縁膜
２４ａ…ホット側の配線
２５ａ，２５ｂ…第１，第２のグラウンド配線
２７…接続配線
２７ａ，２７ｂ…第１，第２の接続配線
２８Ａ〜２８Ｅ…ＩＤＴ電極
２８Ａａ〜２８Ｅａ…第１の端部
２８Ａｂ〜２８Ｅｂ…第２の端部
２９…反射器
３１…弾性波装置
３２…絶縁膜
３４ａ，３４ｂ…ホット側の配線
３５ａ，３５ｂ…第１，第２のグラウンド配線
３７…接続配線
３７ａ，３７ｂ…第１，第２の配線部分
３８Ａ〜３８Ｉ…ＩＤＴ電極
３８Ａａ〜３８Ｉａ…第１の端部
３８Ａｂ〜３８Ｉｂ…第２の端部
３９…反射器
４０…弾性波装置
４１ａ，４１ｂ…第１，第２の帯域通過型フィルタ
４１ｂ１…縦結合共振子型弾性波フィルタ
４４ａ…アンテナ端子
４４ｂ…出力端子
４６ａ〜４６ｄ…共振子
５４…高音速基板
６１…弾性波装置
６７…接続配線
６７ａ，６７ｂ…第１，第２の配線部分
７８…ＩＤＴ電極
７８ａ１，７８ｂ１…第１，第２の電極指
７８ａ２，７８ｂ２…第１，第２のバスバー
７８ａ３，７８ｂ３…第１，第２のダミー電極
Ｌ…インダクタ
Ｓ１〜Ｓ５…直列腕共振子
Ｐ１〜Ｐ４…並列腕共振子
他方、上記圧電膜６の厚みは、後述するＩＤＴ電極８の電極指ピッチで定める波長をλとしたときに、３．５λ以下であることが好ましい。これを、図１６を参照して説明する。図１６は、シリコンからなる高音速支持基板上に、厚み０．３５λのＳｉＯ２膜からなる低音速膜及びオイラー角（０°，１４０．０°，０°）すなわちカット角９０°のＬｉＴａＯ３からなる圧電膜を積層した構造における、ＬｉＴａＯ３の膜厚と、Ｑ値との関係を示す図である。図１６から明らかなように、ＬｉＴａＯ３の膜厚が３．５λ以下の場合、３．５λを越えた場合に比べてＱ値が高くなることがわかる。従って、好ましくは、ＬｉＴａＯ３の膜厚は３．５λ以下であることが好ましい。より好ましくは、１．５λ以下である。
第１のグラウンド配線３５ａは、グラウンド電位に電気的に接続される。第１のグラウンド配線３５ａは、反射器３９及びＩＤＴ電極３８Ａ，３８Ｃ，３８Ｅ，３８Ｇ，３８Ｉの第２の端部３８Ａｂ，３８Ｃｂ，３８Ｅｂ，３８Ｇｂ，３８Ｉｂに接続されている部分を有する。第１のグラウンド配線３５ａは、ＩＤＴ電極３８Ｃ，３８Ｅ，３８Ｇを接続している部分も有する。第１のグラウンド配線３５ａのＩＤＴ電極３８Ｃ，３８Ｅ，３８Ｇを接続している部分は、後述する接続配線の第１の配線部分３７ａでもある。

Claims (13)

  1. 圧電膜を有する弾性波装置であって、
    前記圧電膜を伝搬するメインモードの弾性波音速よりも、伝搬するバルク波音速が高速である高音速部材と、
    前記高音速部材上に直接または間接に積層されている前記圧電膜と、
    前記圧電膜上に設けられている第１の導電膜と、
    前記圧電膜上及び前記第１の導電膜の少なくとも一部の上に設けられている第２の導電膜と、
    を備え、
    前記圧電膜上には、電極指とバスバーとを有する複数のＩＤＴ電極が設けられており、前記第１の導電膜により、前記複数のＩＤＴ電極の少なくとも前記電極指が構成されており、
    前記第２の導電膜により、前記複数のＩＤＴ電極間を接続している接続配線の少なくとも一部が構成されている、弾性波装置。
  2. 前記高音速部材上に前記圧電膜が直接積層されている、請求項１に記載の弾性波装置。
  3. 前記高音速部材と前記圧電膜との間に密着層が形成されている、請求項１に記載の弾性波装置。
  4. 前記高音速部材上に積層されており、前記圧電膜を伝搬するメインモードの弾性波音速よりも、伝搬するバルク波音速が低速である低音速膜をさらに備え、前記圧電膜が、前記高音速部材上に、前記低音速膜を介して間接に積層されている、請求項１に記載の弾性波装置。
  5. 前記接続配線の全てが前記第２の導電膜からなる、請求項１〜４のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  6. 前記接続配線が、前記第１の導電膜からなる第１の配線部分を有し、前記第１の配線部分が、前記ＩＤＴ電極間を接続しており、
    前記第１の配線部分の上に設けられている絶縁膜をさらに備え、
    前記第２の導電膜の一部が前記絶縁膜上に設けられている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  7. 前記第１の導電膜により前記電極指及び前記バスバーが構成されている、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の導電膜により前記電極指が構成されており、前記バスバーが前記第２の導電膜からなり、かつ前記バスバーが前記電極指の端部に重なっている、請求項１〜６のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  9. 前記高音速部材が高音速膜からなり、
    前記高音速膜の、前記低音速膜が設けられている面とは反対側の面に設けられている支持基板をさらに備える、請求項１〜８のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  10. 前記高音速部材が、高音速基板からなる、請求項１〜８のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  11. 直列腕共振子及び並列腕共振子を有するラダー型フィルタであって、
    前記直列腕共振子及び前記並列腕共振子の内の少なくとも一方が前記複数のＩＤＴ電極を有する、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  12. 縦結合共振子型弾性波フィルタである、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  13. 第１の帯域通過型フィルタ及び前記第１の帯域通過型フィルタと通過帯域が異なる第２の帯域通過型フィルタを有するデュプレクサであって、
    前記第１の帯域通過型フィルタ及び前記第２の帯域通過型フィルタの内の少なくとも一方が、請求項１〜１２に記載の弾性波装置である、弾性波装置。
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