KR102280166B1 - 탄성파 장치, 고주파 프론트엔드 회로 및 통신 장치 - Google Patents

탄성파 장치, 고주파 프론트엔드 회로 및 통신 장치 Download PDF

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Abstract

불요파를 효과적으로 억제할 수 있는, 탄성파 장치를 제공하는 탄성파 장치(1)는 지지 기판(2)과, 지지 기판(2) 상에 마련된 음향 반사막(3)과, 음향 반사막(3) 상에 마련된 압전 박막(4)(압전체)과, 압전 박막(4) 상에 마련되어 있는 IDT 전극(5)을 구비한다. 음향 반사막(3)은, 제1, 제2, 제3, 제4 저음향 임피던스층(3a, 3c, 3e, 3g)과, 제1, 제2, 제3 고음향 임피던스층(3b, 3d, 3f)을 포함하는 복수의 음향 임피던스층으로 구성된 적층체이다. 음향 반사막(3)은, 복수의 음향 임피던스층 중 하나의 음향 임피던스층인 제1 음향 임피던스층과, 복수의 음향 임피던스층 중 하나의 음향 임피던스층이며, 또한 제1 음향 임피던스층과 산술 평균 조도(Ra)가 상이한 제2 음향 임피던스층을 갖는다.

Description

탄성파 장치, 고주파 프론트엔드 회로 및 통신 장치
본 발명은, 탄성파 장치, 고주파 프론트엔드 회로 및 통신 장치에 관한 것이다.
종래, 탄성파 장치가 휴대 전화기 등에 널리 사용되고 있다. 하기의 특허문헌 1에 기재된 탄성파 장치에서는, 지지 기판 상에 음향 반사층이 형성되어 있고, 음향 반사층 상에 압전체층이 형성되어 있고, 압전체층 상에 IDT 전극이 마련되어 있다. 음향 반사층에 있어서는, 저음향 임피던스층 및 고음향 임피던스층이 적층되어 있다.
국제 공개 제2012/086441호
특허문헌 1에 기재된 탄성파 장치에 있어서는, 다양한 불요파가 발생하는 경우가 있었다. 그 때문에, 임피던스 특성 등이 열화되는 경우가 있었다.
본 발명의 목적은, 불요파를 효과적으로 억제할 수 있는, 탄성파 장치, 고주파 프론트엔드 회로 및 통신 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명에 관한 탄성파 장치는, 지지 기판과, 상기 지지 기판 상에 마련되어 있는 음향 반사막과, 상기 음향 반사막 상에 마련되어 있는 압전체와, 상기 압전체 상에 마련되어 있는 IDT 전극을 구비하고, 상기 음향 반사막이, 상대적으로 음향 임피던스가 낮은 저음향 임피던스층과, 상대적으로 음향 임피던스가 높은 고음향 임피던스층을 포함하는 복수의 음향 임피던스층으로 구성된 적층체이며, 상기 음향 반사막이, 상기 복수의 음향 임피던스층 중 하나의 음향 임피던스층인 제1 음향 임피던스층과, 상기 복수의 음향 임피던스층 중 하나의 음향 임피던스층이며, 또한 상기 제1 음향 임피던스층과 산술 평균 조도(Ra)가 상이한 제2 음향 임피던스층을 갖는다.
본 발명에 관한 탄성파 장치의 어떤 특정 국면에서는, 상기 제1 음향 임피던스층이 상기 제2 음향 임피던스층보다 상기 압전체측에 위치하고 있고, 상기 제2 음향 임피던스층의 산술 평균 조도(Ra)가 상기 제1 음향 임피던스층의 산술 평균 조도(Ra)보다 크다. 이 경우에는, 음향 반사막을 투과하여 전반되기 쉬운 불요파를 효과적으로 억제할 수 있다.
본 발명에 관한 탄성파 장치의 다른 특정 국면에서는, 상기 제1 음향 임피던스층이 상기 제2 음향 임피던스층보다 상기 압전체측에 위치하고 있고, 상기 제1 음향 임피던스층의 산술 평균 조도(Ra)가 상기 제2 음향 임피던스층의 산술 평균 조도(Ra)보다 크다. 이 경우에는, 음향 반사막에 반사되기 쉬운 불요파를 효과적으로 억제할 수 있다.
본 발명에 관한 탄성파 장치의 또 다른 특정 국면에서는, 상기 음향 반사막이, 상기 저음향 임피던스층 및 상기 고음향 임피던스층을 각각 복수 갖고, 상기 저음향 임피던스층과 상기 고음향 임피던스층이 교대로 적층되어 있고, 상기 제1 음향 임피던스층 및 상기 제2 음향 임피던스층이, 각각 상기 저음향 임피던스층이며, 상기 복수의 저음향 임피던스층에 있어서, 상기 지지 기판측에 위치하고 있는 층일수록, 산술 평균 조도(Ra)가 크다. 이 경우에는, 음향 반사막을 투과하여 전반되기 쉬운 불요파를 보다 한층 더 억제할 수 있다.
본 발명에 관한 탄성파 장치의 다른 특정 국면에서는, 상기 음향 반사막이, 상기 저음향 임피던스층 및 상기 고음향 임피던스층을 각각 복수 갖고, 상기 저음향 임피던스층과 상기 고음향 임피던스층이 교대로 적층되어 있고, 상기 제1 음향 임피던스층 및 상기 제2 음향 임피던스층이, 각각 상기 고음향 임피던스층이며, 상기 복수의 고음향 임피던스층에 있어서, 상기 지지 기판측에 위치하고 있는 층일수록, 산술 평균 조도(Ra)가 크다. 이 경우에는, 음향 반사막을 투과하여 전반되기 쉬운 불요파를 보다 한층 더 억제할 수 있다.
본 발명에 관한 탄성파 장치의 또 다른 특정 국면에서는, 상기 음향 반사막이, 상기 저음향 임피던스층 및 상기 고음향 임피던스층을 각각 복수 갖고, 상기 저음향 임피던스층과 상기 고음향 임피던스층이 교대로 적층되어 있고, 상기 제1 음향 임피던스층 및 상기 제2 음향 임피던스층이, 각각 상기 저음향 임피던스층이며, 상기 복수의 저음향 임피던스층에 있어서, 상기 압전체측에 위치하고 있는 층일수록, 산술 평균 조도(Ra)가 크다. 이 경우에는, 음향 반사막에 반사되기 쉬운 불요파를 보다 한층 더 억제할 수 있다.
본 발명에 관한 탄성파 장치의 또 다른 특정 국면에서는, 상기 음향 반사막이, 상기 저음향 임피던스층 및 상기 고음향 임피던스층을 각각 복수 갖고, 상기 저음향 임피던스층과 상기 고음향 임피던스층이 교대로 적층되어 있고, 상기 제1 음향 임피던스층 및 상기 제2 음향 임피던스층이, 각각 상기 고음향 임피던스층이며, 상기 복수의 고음향 임피던스층에 있어서, 상기 압전체측에 위치하고 있는 층일수록, 산술 평균 조도(Ra)가 크다. 이 경우에는, 음향 반사막에 반사되기 쉬운 불요파를 보다 한층 더 억제할 수 있다.
본 발명에 관한 탄성파 장치의 또 다른 특정 국면에서는, 상기 음향 반사막에 있어서, 상기 저음향 임피던스층 및 상기 고음향 임피던스층이 교대로 5층 이상 적층되어 있다. 이 경우에는, 이용하는 탄성파의 에너지를 효과적으로 압전체측에 가둘 수 있다.
본 발명에 관한 탄성파 장치의 또 다른 특정 국면에서는, 상기 압전체의 상기 음향 반사막측의 면 상에, 금속막이 형성되어 있고, 상기 금속막이, 유전체를 포함하는 부재로 덮여 있다. 이 경우에는, 압전체의 막 두께를 용이하게 또한 고정밀도로 측정할 수 있다.
본 발명에 관한 탄성파 장치의 또 다른 특정 국면에서는, 상기 유전체를 포함하는 부재가, 상기 음향 반사막의 가장 상기 압전체측에 위치하는 상기 음향 임피던스층이다. 이 경우에는, 압전체의 막 두께를 보다 한층 더 용이하게 또한 고정밀도로 측정할 수 있다.
본 발명에 관한 탄성파 장치의 또 다른 특정 국면에서는, 평면에서 보아, 상기 IDT 전극에 겹치지 않는 위치에 상기 금속막이 배치되어 있다. 이 경우에는, IDT 전극을 형성한 후에 있어서도, 압전체의 막 두께를 용이하게 또한 고정밀도로 측정할 수 있다. IDT 전극 등의 전기적 특성을 측정한 후에, 압전체의 막 두께를 측정할 수도 있다.
본 발명에 관한 탄성파 장치의 또 다른 특정 국면에서는, 상기 금속막이 Ti 및 Cr 중 적어도 한쪽을 포함한다. 이 경우에는, 압전체 및 음향 반사막과, 금속막의 밀착성을 높일 수 있다. 따라서, 압전체와 음향 반사막이 박리되기 어렵다.
본 발명에 관한 탄성파 장치의 또 다른 특정 국면에서는, 판파를 이용하고 있다. 이 경우에는, 불요파를 특히 효과적으로 억제할 수 있다.
본 발명에 관한 탄성파 장치의 또 다른 특정 국면에서는, 상기 압전체의 막 두께가 1㎛ 이하이다. 이 경우에는, 판파를 적합하게 여진시킬 수 있다.
본 발명에 관한 고주파 프론트엔드 회로는, 본 발명에 따라서 구성된 탄성파 장치와, 파워 증폭기를 구비한다.
본 발명에 관한 통신 장치는, 본 발명에 따라서 구성된 고주파 프론트엔드 회로와, RF 신호 처리 회로를 구비한다.
본 발명에 따르면, 불요파를 효과적으로 억제할 수 있는, 탄성파 장치, 고주파 프론트엔드 회로 및 통신 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 탄성파 장치의 모식적 정면 단면도이다.
도 2의 (a) 내지 도 2의 (f)는 판파의 전반 모드의 예를 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 형태 및 제1 비교예에 있어서의 임피던스 특성을 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시 형태의 변형예에 관한 탄성파 장치의 모식적 확대 정면 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시 형태의 변형예 및 제2 비교예에 있어서의 임피던스 특성을 도시하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 탄성파 장치의 모식적 확대 정면 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시 형태 및 제3 비교예에 있어서의 임피던스 특성을 도시하는 도면이다.
도 8은 도 7의 확대도이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시 형태의 변형예에 관한 탄성파 장치의 모식적 확대 정면 단면도이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시 형태의 변형예 및 제4 비교예에 있어서의 임피던스 특성의, 불요파가 발생하는 주파수 대역 부근을 도시하는 도면이다.
도 11은 본 발명의 제2 실시 형태의 변형예 및 제4 비교예에 있어서의 임피던스 특성의, 불요파가 발생하는 주파수 대역 부근을 도시하는 도면이다.
도 12는 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 탄성파 장치의 모식적 확대 정면 단면도이다.
도 13은 본 발명의 제3 실시 형태 및 제5 비교예에 있어서의 임피던스 특성을 도시하는 도면이다.
도 14는 도 13의 확대도이다.
도 15는 본 발명의 제3 실시 형태의 제1 변형예에 관한 탄성파 장치의 모식적 확대 정면 단면도이다.
도 16은 본 발명의 제3 실시 형태의 제1 변형예 및 제6 비교예에 있어서의 임피던스 특성을 도시하는 도면이다.
도 17은 본 발명의 제3 실시 형태의 제2 변형예에 관한 탄성파 장치의 모식적 확대 정면 단면도이다.
도 18은 본 발명의 제3 실시 형태의 제2 변형예 및 제7 비교예에 있어서의 임피던스 특성을 도시하는 도면이다.
도 19는 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 탄성파 장치의 모식적 정면 단면도이다.
도 20의 (a) 내지 도 20의 (d)는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 탄성파 장치의 제조 방법의 일례를 설명하기 위한 모식적 정면 단면도이다.
도 21의 (a) 및 도 21의 (b)는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 탄성파 장치의 제조 방법의 일례를 설명하기 위한 모식적 정면 단면도이다.
도 22는 고주파 프론트엔드 회로를 갖는 통신 장치의 구성도이다.
도 23은 본 발명의 제5 실시 형태에 관한 탄성파 장치의 모식적 정면 단면도이다.
도 24는 본 발명의 제5 실시 형태에 관한 탄성파 장치의 개략적인 평면도이다.
도 25는 제8 비교예의 탄성파 장치의, 도 23에 도시한 단면에 상당하는 부분을 도시하는 모식적 단면도이다.
도 26은 본 발명의 제5 실시 형태의 변형예에 관한 탄성파 장치의 모식적 정면 단면도이다.
이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 구체적인 실시 형태를 설명함으로써, 본 발명을 명백하게 한다.
또한, 본 명세서에 기재된 각 실시 형태는, 예시적인 것이며, 상이한 실시 형태간에 있어서, 구성의 부분적인 치환 또는 조합이 가능한 것을 지적해 둔다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 탄성파 장치의 모식적 정면 단면도이다.
탄성파 장치(1)는 지지 기판(2)을 갖는다. 본 실시 형태에서는, 지지 기판(2)은 Si를 포함한다. 또한, 지지 기판(2)의 재료는 상기에 한정되지 않고, 예를 들어 지지 기판(2)은 사파이어나 유리 등을 포함하고 있어도 된다.
지지 기판(2) 상에는, 음향 반사막(3)이 마련되어 있다. 음향 반사막(3)은, 복수의 음향 임피던스층이 적층된 적층체이다. 보다 구체적으로는, 음향 반사막(3)은, 상대적으로 음향 임피던스가 낮은 복수의 저음향 임피던스층으로서의, 제1 저음향 임피던스층(3a), 제2 저음향 임피던스층(3c), 제3 저음향 임피던스층(3e) 및 제4 저음향 임피던스층(3g)을 갖는다. 음향 반사막(3)은, 상대적으로 음향 임피던스가 높은 복수의 고음향 임피던스층으로서의, 제1 고음향 임피던스층(3b), 제2 고음향 임피던스층(3d) 및 제3 고음향 임피던스층(3f)도 갖는다.
탄성파 장치(1)에 있어서는, 저음향 임피던스층과 고음향 임피던스층은 교대로 적층되어 있다. 또한, 저음향 임피던스층과 고음향 임피던스층은, 반드시 교대로 적층되어 있지는 않아도 된다. 본 실시 형태에서는, 음향 반사막(3)에 있어서는, 합계 7층의 음향 임피던스층이 적층되어 있다. 또한, 음향 반사막(3)에 있어서의 음향 임피던스층의 층수는 상기에 한정되지 않는다.
음향 반사막(3)에 있어서의 제1 저음향 임피던스층(3a) 상에는, 압전체로서의 압전 박막(4)이 마련되어 있다. 압전 박막(4)은, 예를 들어 LiNbO3나 LiTaO3 등의 압전 단결정이나, 적절한 압전 세라믹스를 포함한다. 또한, 음향 반사막(3)의 가장 압전 박막(4)측의 음향 임피던스층은, 고음향 임피던스층이어도 된다.
본 실시 형태에 있어서는, 제1 고음향 임피던스층(3b)은, 본 발명에 있어서의 제1 음향 임피던스층이다. 제2 고음향 임피던스층(3d) 및 제3 고음향 임피던스층(3f)은, 본 발명에 있어서의 제2 음향 임피던스층 및 제3 음향 임피던스층이다. 제2 고음향 임피던스층(3d)은, 제3 고음향 임피던스층(3f)보다도 압전 박막(4)측에 위치하고 있고, 제1 고음향 임피던스층(3b)은, 제2 고음향 임피던스층(3d)보다도 압전 박막(4)측에 위치하고 있다.
또한, 제1 음향 임피던스층, 제2 음향 임피던스층 및 제3 음향 임피던스층은, 이 순서로 압전 박막에 가까운 위치에 배치되어 있으면 된다. 예를 들어, 제1 저음향 임피던스층(3a)이 제1 음향 임피던스층이고, 제1 고음향 임피던스층(3b)이 제2 음향 임피던스층이어도 된다.
도 1에 모식적으로 도시된 바와 같이, 제3 고음향 임피던스층(3f)의 지지 기판(2)측의 면의 산술 평균 조도(Ra)는, 제2 고음향 임피던스층(3d)의 지지 기판(2)측의 면의 산술 평균 조도(Ra)보다 크다. 제2 고음향 임피던스층(3d)의 지지 기판(2)측의 면의 산술 평균 조도(Ra)는, 제1 고음향 임피던스층(3b)의 지지 기판(2)측의 면의 산술 평균 조도(Ra)보다 크다. 이와 같이, 제1 고음향 임피던스층(3b), 제2 고음향 임피던스층(3d) 및 제3 고음향 임피던스층(3f)에 있어서는, 지지 기판(2)측에 위치하고 있는 층일수록, 지지 기판(2)측의 면의 산술 평균 조도(Ra)가 크다.
여기서, 본 명세서에 있어서는, 산술 평균 조도(Ra)는, JIS B 0601 : 2013에 있어서 규정되는 산술 평균 조도(Ra)를 나타낸다.
본 실시 형태에서는, 제3 고음향 임피던스층(3f)의 지지 기판(2)측의 면의 산술 평균 조도(Ra)는 3.5㎚이다. 제2 고음향 임피던스층(3d)의 지지 기판(2)측의 면의 산술 평균 조도(Ra)는 2.5㎚이다. 제1 고음향 임피던스층(3b)의 지지 기판(2)측의 면의 산술 평균 조도(Ra)는 0㎚이다.
또한, 제1 음향 임피던스층, 제2 음향 임피던스층 및 제3 음향 임피던스층의 압전 박막(4)측의 면의 산술 평균 조도(Ra)가 상기와 같은 관계여도 된다. 각 음향 임피던스층의 산술 평균 조도(Ra)의 값은 상기에 한정되지 않는다.
한편, 본 실시 형태에 있어서는, 제1 저음향 임피던스층(3a), 제2 저음향 임피던스층(3c), 제3 저음향 임피던스층(3e) 및 제4 저음향 임피던스층(3g)의 산술 평균 조도(Ra)는 동일하다.
탄성파 장치(1)에 있어서는, 제1 저음향 임피던스층(3a), 제2 저음향 임피던스층(3c), 제3 저음향 임피던스층(3e) 및 제4 저음향 임피던스층(3g)은 SiO2를 포함한다. 또한, 각 저음향 임피던스층의 재료는 상기에 한정되지 않고, 상대적으로 음향 임피던스가 낮은 적절한 재료이면 된다. 저음향 임피던스층을 복수 갖는 경우에는, 각 저음향 임피던스층은 상이한 재료를 포함하고 있어도 된다.
제1 고음향 임피던스층(3b), 제2 고음향 임피던스층(3d) 및 제3 고음향 임피던스층(3f)은 Pt를 포함한다. 각 고음향 임피던스층의 재료는 상기에 한정되지 않고, 상대적으로 음향 임피던스가 높은 적절한 재료이면 된다. 각 고음향 임피던스층의 재료로서는, Pt 이외에도, 예를 들어 SiN, AlN, TiO2, Al2O3, Ta2O5, W, Sn 등을 들 수 있다. 고음향 임피던스층을 복수 갖는 경우에는, 각 고음향 임피던스층은 상이한 재료를 포함하고 있어도 된다.
도 1에 도시한 바와 같이, 압전 박막(4) 상에는, IDT 전극(5) 및 배선(6)이 마련되어 있다. IDT 전극(5)과 배선(6)은 전기적으로 접속되어 있다. IDT 전극(5)은, 압전 박막(4)측으로부터 Ti층 및 AlCu층이 이 순서로 적층된 적층 금속막을 포함한다. 본 실시 형태에서는, AlCu층은 Cu를 1중량％ 함유하고 있다. 한편, 배선(6)은, 압전 박막(4)측으로부터 Ti층 및 Al층이 이 순서로 적층된 적층 금속막을 포함한다. 또한, IDT 전극(5) 및 배선(6)의 재료는 상기에 한정되지 않는다. IDT 전극(5) 및 배선(6)은 단층의 금속막을 포함하고 있어도 된다.
IDT 전극(5)에 교류 전압을 인가함으로써, 탄성파가 여진된다. 탄성파 장치(1)는 탄성파로서 판파를 이용하고 있다. 이용하는 탄성파가 음향 반사막(3)에 의해 반사되기 때문에, 이용하는 탄성파의 에너지를 압전 박막(4)측에 효과적으로 가둘 수 있다.
또한, 판파란, 여진되는 파장을 λ로 하였을 때, 파장 λ에 의해 규격화된 막 두께가 1λ 이하인 압전 박막에 있어서 여진되는 다양한 파를 총칭하고 있다.
본 실시 형태와 같이, 저음향 임피던스층 및 고음향 임피던스층은 교대로 5층 이상 적층되어 있는 것이 바람직하다. 그것에 의해, 이용하는 탄성파의 에너지를 압전 박막(4)측에 보다 한층 더 효과적으로 가둘 수 있다.
판파를 사용하는 탄성파 장치에 있어서는, 다양한 불요파가 발생하는 경향이 있다. 상세는 후술하지만, 본 발명에 있어서는, 용도에 따라서 각각의 불요파를 억제할 수 있기 때문에, 판파를 사용하는 탄성파 장치에 있어서 특히 적합하다.
본 실시 형태에 있어서는, 제1 저음향 임피던스층(3a), 제2 저음향 임피던스층(3c), 제3 저음향 임피던스층(3e) 및 제4 저음향 임피던스층(3g)의 막 두께는, 각각 10㎚ 이상, 1000㎚ 이하이다. 제1 고음향 임피던스층(3b), 제2 고음향 임피던스층(3d) 및 제3 고음향 임피던스층(3f)의 막 두께는, 각각 10㎚ 이상, 1000㎚ 이하이다. 압전 박막(4)의 막 두께는 1㎛ 이하이다. 압전 박막(4)의 막 두께가 상기 범위 내임으로써, 판파를 적합하게 여진시킬 수 있다. IDT 전극(5)의 막 두께는 10㎚ 이상, 1000㎚ 이하이다. 배선(6)의 막 두께는 100㎚ 이상, 2000㎚ 이하이다. 또한, 각 저음향 임피던스층, 각 고음향 임피던스층, 압전 박막(4) 및 배선(6)의 각 막 두께는 상기에 한정되지 않는다.
본 실시 형태의 탄성파 장치(1)는, 지지 기판(2)과, 지지 기판(2) 상에 마련되어 있는 음향 반사막(3)과, 음향 반사막(3) 상에 마련되어 있는 압전 박막(4)과, 압전 박막(4) 상에 마련되어 있는 IDT 전극(5)을 구비하고, 음향 반사막(3)이, 복수의 음향 임피던스층 중 하나의 음향 임피던스층인 제1 음향 임피던스층과, 복수의 음향 임피던스층 중 하나의 음향 임피던스층이며, 또한 제1 음향 임피던스층과 산술 평균 조도(Ra)가 상이한 제2 음향 임피던스층을 갖는다는 구성을 갖는다. 본 실시 형태의 판파의 주모드는 음향 반사막의 압전 박막에 가까운 측에 갇히고, 음향 반사막을 투과하는 파(즉 지지 기판에 가까운 측까지 도달하는 파)는 일반적으로 불필요한 파이다. 따라서, 이 형태로 함으로써, 주모드의 특성을 유지한 채로, 불요파의 영향을 효과적으로 억제할 수 있다. 이것을 이하에 있어서 설명한다. 또한, 본 명세서에 있어서, 주모드란 이용하는 탄성파의 모드를 말한다.
본 실시 형태에서는, S0 모드의 판파를 이용하고 있다. 여기서, S0 모드의 판파란, 여진되는 판파의 파장을 λ로 하였을 때, 파장 λ에 의해 규격화된 막 두께가 1λ 이하인 압전 박막에 있어서 여진되는 파이며, 변위의 주성분이 종파인 파를 총칭한 것이다. 또한, S0 모드 이외의 판파를 이용해도 되고, 예를 들어 A1 모드나 SH0 모드의 판파를 이용해도 된다.
도 2의 (a) 내지 도 2의 (f)는 판파의 전반 모드의 예를 도시하는 도면이다. 도 2의 (a) 내지 도 2의 (d)에 있어서는, 화살표의 방향이 탄성파의 변위 방향을 나타내고, 도 2의 (e) 및 도 2의 (f)에 있어서는 지면 두께 방향이 탄성파의 변위 방향을 나타낸다.
판파는, 변위 성분에 따라서 램파(탄성파 전반 방향 및 압전체의 두께 방향의 성분이 주)와 SH파(SH 성분이 주)로 분류된다. 또한, 램파는 대칭 모드(S 모드)와 반대칭 모드(A 모드)로 분류된다. 또한, 압전체의 두께 방향에 있어서의 절반의 라인에서 접었을 때, 변위가 겹치는 것을 대칭 모드, 변위가 반대 방향인 것을 반대칭 모드로 하고 있다. 모드의 명칭에 있어서의 아래 첨자의 수치는 두께 방향의 노드의 수를 나타내고 있다. 예를 들어, A1 모드 램파란, 1차 반대칭 모드 램파이다.
본 실시 형태에서는, 이용하고 있는 S0 모드의 판파는, 도 1에 도시한 압전 박막(4) 부근에 갇힌다. 한편, S0 모드의 판파 이외에도, 음향 반사막(3)을 투과하여 전반되기 쉬운 불요파도 여진된다. 이 불요파는, 음향 반사막(3)을 전반하여, 지지 기판(2)까지 도달한다. 본 실시 형태에서는, 음향 반사막(3)이, 산술 평균 조도(Ra)가 상이한 적어도 2개의 음향 임피던스층을 갖기 때문에, 불요파를 산란시킬 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 제1 고음향 임피던스층(3b), 제2 고음향 임피던스층(3d) 및 제3 고음향 임피던스층(3f)에 있어서, 지지 기판(2)측에 위치하고 있을수록, 산술 평균 조도(Ra)가 크다. 그것에 의해, 불요파를 효율적으로 산란시킬 수 있다. 따라서, 불요파를 효과적으로 억제할 수 있다.
이하에 있어서, 제1 실시 형태와 제1 비교예를 비교하여, 제1 실시 형태의 효과를 보다 구체적으로 나타낸다. 또한, 제1 비교예는, 제1 고음향 임피던스층, 제2 고음향 임피던스층 및 제3 고음향 임피던스층의 산술 평균 조도(Ra)가 0㎚인 점에 있어서, 제1 실시 형태와 상이하다.
도 3은 제1 실시 형태 및 제1 비교예에 있어서의 임피던스 특성을 도시하는 도면이다. 도 3에 있어서, 실선은 제1 실시 형태의 결과를 나타내고, 파선은 제1 비교예의 결과를 나타낸다.
도 3에 도시한 바와 같이, 제1 실시 형태에 있어서, 제1 비교예보다도 화살표 A에 의해 나타내는 불요파가 저감되어 있음을 알 수 있다. 이와 같이, 제1 실시 형태에 있어서, 음향 반사막(3)을 투과하여 전반되기 쉬운 불요파를 효과적으로 억제할 수 있다.
또한, 상기와 같은 불요파의 영향에 의해, 임피던스 특성 등이 열화되는 경우가 있다. 제1 실시 형태에서는, 불요파를 억제할 수 있기 때문에, 임피던스 특성 등의 열화가 발생하기 어렵다.
게다가, 복수의 고음향 임피던스층에 있어서, 압전 박막(4)측에 위치할수록 산술 평균 조도(Ra)가 작기 때문에, 이용하는 탄성파는 산란되기 어렵다. 따라서, 제1 실시 형태에서는, 불요파를 효과적으로 억제할 수 있고, 또한 이용하는 탄성파의 에너지를 효과적으로 가둘 수 있다.
그런데, 복수의 고음향 임피던스층의 산술 평균 조도(Ra)가 동일하고, 또한 복수의 저음향 임피던스층에 있어서, 지지 기판측에 위치하고 있을수록, 산술 평균 조도(Ra)가 커져도 된다. 이 경우에 있어서도, 음향 반사막을 투과하여 전반되기 쉬운 불요파를 효율적으로 산란시킬 수 있다. 따라서, 불요파를 효과적으로 억제할 수 있다. 또한, 이 경우에는, 예를 들어 제1 저음향 임피던스층이 본 발명에 있어서의 제1 음향 임피던스층이며, 제2 저음향 임피던스층이 본 발명에 있어서의 제2 음향 임피던스층이다.
복수의 저음향 임피던스층에 있어서, 지지 기판측에 위치하고 있을수록, 산술 평균 조도(Ra)가 크고, 또한 복수의 고음향 임피던스층에 있어서, 지지 기판측에 위치하고 있을수록, 산술 평균 조도(Ra)가 커져도 된다. 이 경우에 있어서도, 마찬가지로, 불요파를 효율적으로 산란시킬 수 있다.
도 1로 되돌아가서, 음향 반사막(3)에 있어서의 음향 임피던스층의 층수는, 특별히 한정되지 않는다. 상기 제2 음향 임피던스층으로서의 제2 고음향 임피던스층(3d)의 산술 평균 조도(Ra)가, 상기 제1 음향 임피던스층으로서의 제1 고음향 임피던스층(3b)의 산술 평균 조도(Ra)보다 크면 된다. 이 예를, 이하의 제1 실시 형태의 변형예에 있어서 나타낸다.
도 4는 제1 실시 형태의 변형예에 관한 탄성파 장치의 모식적 확대 정면 단면도이다.
본 변형예는, 음향 반사막(53)이 상기 제3 음향 임피던스층으로서의 제3 고음향 임피던스층 및 제4 저음향 임피던스층을 갖지 않는 점에 있어서, 제1 실시 형태와 상이하다. 제1 실시 형태와 마찬가지로, 제1 고음향 임피던스층(3b)의 산술 평균 조도(Ra)는 0㎚이며, 제2 고음향 임피던스층(3d)의 산술 평균 조도(Ra)는 2.5㎚이다.
도 5는 제1 실시 형태의 변형예 및 제2 비교예에 있어서의 임피던스 특성을 도시하는 도면이다. 도 5에 있어서, 실선은 제1 실시 형태의 변형예의 결과를 나타내고, 파선은 제2 비교예의 결과를 나타낸다. 또한, 제2 비교예는, 제1 고음향 임피던스층 및 제2 고음향 임피던스층의 산술 평균 조도(Ra)가 0㎚인 점에 있어서, 제1 실시 형태의 변형예와 상이하다.
도 5에 도시한 바와 같이, 제1 실시 형태의 변형예에 있어서, 제2 비교예보다도, 화살표 B에 의해 나타내는 불요파가 저감되어 있음을 알 수 있다. 이와 같이, 제1 실시 형태의 변형예에 있어서도, 불요파를 효과적으로 억제할 수 있다.
본 변형예에서는, 복수의 저음향 임피던스층 및 복수의 고음향 임피던스층의 재료의 조합은, 압전 박막(4)측으로부터, SiO2층, Pt층, SiO2층, Pt층, SiO2층이다. 또한, 복수의 저음향 임피던스층 및 복수의 고음향 임피던스층의 재료의 조합은 상기에 한정되지 않고, 예를 들어 SiO2층, W층, SiO2층, Ta2O5층, SiO2층 등이어도 된다.
탄성파 장치에 있어서는, 음향 반사막을 투과하여, 전반되어 지지 기판까지 도달하는 불요파 이외의 불요파가 여진되는 경우도 있다. 예를 들어, 음향 반사막에 있어서 반사되어, 압전 박막측에 갇히기 쉬운 불요파도 여진되는 경우가 있다. 이와 같은 불요파를, 하기에 나타내는 제2 실시 형태에 있어서 억제할 수 있다.
도 6은 제2 실시 형태에 관한 탄성파 장치의 모식적 확대 정면 단면도이다.
제2 실시 형태에 있어서는, 제1 고음향 임피던스층(13b), 제2 고음향 임피던스층(13d) 및 제3 고음향 임피던스층(13f)의 산술 평균 조도(Ra)의 관계가 제1 실시 형태와 상이하다. 상기 이외의 점에 있어서는, 제2 실시 형태의 탄성파 장치는 제1 실시 형태의 탄성파 장치(1)와 마찬가지의 구성을 갖는다.
보다 구체적으로는, 제1 고음향 임피던스층(13b), 제2 고음향 임피던스층(13d) 및 제3 고음향 임피던스층(13f)에 있어서, 압전 박막(4)측에 위치하고 있는 층일수록, 산술 평균 조도(Ra)가 크다. 제1 고음향 임피던스층(13b)의 산술 평균 조도(Ra)는 3.5㎚이다. 제2 고음향 임피던스층(13d)의 산술 평균 조도(Ra)는 2.5㎚이다. 제3 고음향 임피던스층(13f)의 산술 평균 조도(Ra)는 0㎚이다. 이와 같이, 본 실시 형태에 있어서는, 제1 음향 임피던스층으로서의 제1 고음향 임피던스층(13b)의 산술 평균 조도(Ra)가, 제2 음향 임피던스층으로서의 제2 고음향 임피던스층(13d)의 산술 평균 조도(Ra)보다도 크다.
본 실시 형태에서는, 상기 구성을 가짐으로써, 음향 반사막(13)에 의해 반사되기 쉬운 불요파를 효율적으로 산란시킬 수 있다. 그것에 의해, 불요파를 효과적으로 억제할 수 있다.
이하에 있어서, 본 실시 형태와 제3 비교예를 비교하여, 본 실시 형태의 효과를 보다 구체적으로 나타낸다. 또한, 제3 비교예는, 제1 고음향 임피던스층, 제2 고음향 임피던스층 및 제3 고음향 임피던스층의 산술 평균 조도(Ra)가 0㎚인 점에 있어서, 본 실시 형태와 상이하다.
도 7은 제2 실시 형태 및 제3 비교예에 있어서의 임피던스 특성을 도시하는 도면이다. 도 8은 도 7의 확대도이다. 도 7 및 도 8에 있어서, 실선은 제2 실시 형태의 결과를 나타내고, 파선은 제3 비교예의 결과를 나타낸다.
도 7 및 도 8에 도시한 바와 같이, 제2 실시 형태에 있어서, 제3 비교예보다도, 화살표 C에 의해 나타내는 불요파가 저감되어 있음을 알 수 있다. 이와 같이, 제2 실시 형태에 있어서도, 불요파를 효과적으로 억제할 수 있다.
본 실시 형태와 같이, 제1 음향 임피던스층의 산술 평균 조도(Ra)가 제2 음향 임피던스층의 산술 평균 조도(Ra)보다 큰 구성에 있어서도, 음향 반사막에 있어서의 음향 임피던스층의 층수는, 특별히 한정되지 않는다.
도 9는 제2 실시 형태의 변형예에 관한 탄성파 장치의 모식적 확대 정면 단면도이다.
본 변형예는, 음향 반사막(63)이 상기 제3 음향 임피던스층으로서의 제3 고음향 임피던스층 및 제4 저음향 임피던스층을 갖지 않는 점에 있어서, 제2 실시 형태와 상이하다. 또한, 제1 고음향 임피던스층(63b)의 산술 평균 조도(Ra)는 2.5㎚이며, 제2 고음향 임피던스층(63d)의 산술 평균 조도(Ra)는 0㎚이다.
도 10은 제2 실시 형태의 변형예 및 제4 비교예에 있어서의 임피던스 특성의, 불요파가 발생하는 주파수 대역 부근을 도시하는 도면이다. 도 11은 제2 실시 형태의 변형예 및 제4 비교예에 있어서의 임피던스 특성의, 불요파가 발생하는 주파수 대역 부근을 도시하는 도면이다. 도 10 및 도 11에 있어서, 실선은 제2 실시 형태의 변형예의 결과를 나타내고, 파선은 제4 비교예의 결과를 나타낸다. 또한, 제4 비교예는, 제1 고음향 임피던스층 및 제2 고음향 임피던스층의 산술 평균 조도(Ra)가 0㎚인 점에 있어서, 제2 실시 형태의 변형예와 상이하다.
도 10 및 도 11에 도시한 바와 같이, 제2 실시 형태의 변형예에 있어서, 제4 비교예보다도, 화살표 D 및 화살표 E에 의해 나타내는 불요파가 저감되어 있음을 알 수 있다. 이와 같이, 제2 실시 형태의 변형예에 있어서도, 불요파를 효과적으로 억제할 수 있다.
도 12는 제3 실시 형태에 관한 탄성파 장치의 모식적 확대 정면 단면도이다.
본 실시 형태는, 본 발명에 있어서의 제1 음향 임피던스층이 제1 저음향 임피던스층(3a)이며, 본 발명에 있어서의 제2 음향 임피던스층이 제1 고음향 임피던스층(23b)인 점에 있어서, 제1 실시 형태와 상이하다. 본 실시 형태는, 음향 반사막(23)에 있어서의 층수가 3층인 점에 있어서도, 제1 실시 형태와 상이하다. 상기 점 이외에 있어서는, 본 실시 형태의 탄성파 장치는 제1 실시 형태의 탄성파 장치(1)와 마찬가지의 구성을 갖는다. 본 실시 형태에 있어서는, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 제2 음향 임피던스층의 산술 평균 조도(Ra)가, 제1 음향 임피던스층의 산술 평균 조도(Ra)보다도 크다.
보다 구체적으로는, 음향 반사막(23)은, 제1 저음향 임피던스층(3a), 제1 고음향 임피던스층(23b) 및 제2 저음향 임피던스층(3c)이 적층된 적층체이다. 제1 저음향 임피던스층(3a)의 산술 평균 조도(Ra)는 0㎚이다. 제1 고음향 임피던스층(23b)의 산술 평균 조도(Ra)는 2.5㎚이다. 이 경우에 있어서도, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 불요파를 효율적으로 산란시킬 수 있어, 불요파를 효과적으로 억제할 수 있다.
본 실시 형태에서는, 복수의 저음향 임피던스층 및 고음향 임피던스층의 재료의 조합은, 압전 박막(4)측으로부터, SiO2층, Pt층, SiO2층이다. 또한, 복수의 저음향 임피던스층 및 고음향 임피던스층의 재료의 조합은 상기에 한정되지 않고, 예를 들어 SiO2층, W층, SiO2층 등이어도 된다.
도 13은 제3 실시 형태 및 제5 비교예에 있어서의 임피던스 특성을 도시하는 도면이다. 도 14는 도 13의 확대도이다. 도 13 및 도 14에 있어서, 실선은 제3 실시 형태의 결과를 나타내고, 파선은 제5 비교예의 결과를 나타낸다. 또한, 제5 비교예는, 제1 저음향 임피던스층 및 제1 고음향 임피던스층의 산술 평균 조도(Ra)가 0㎚인 점에 있어서, 제3 실시 형태와 상이하다.
도 13 및 도 14에 도시한 바와 같이, 제3 실시 형태에 있어서, 제5 비교예보다도, 화살표 F 및 화살표 G에 의해 나타내는 불요파가 저감되어 있음을 알 수 있다. 이와 같이, 제3 실시 형태에 있어서도, 불요파를 효과적으로 억제할 수 있다.
본 실시 형태와 같이, 제1 음향 임피던스층이 저음향 임피던스층이며, 제2 음향 임피던스층이 고음향 임피던스층인 구성에 있어서도, 음향 반사막에 있어서의 음향 임피던스층의 층수는, 특별히 한정되지 않는다.
도 15는 제3 실시 형태의 제1 변형예에 관한 탄성파 장치의 모식적 확대 정면 단면도이다.
본 변형예는, 제1 음향 임피던스층인 제1 저음향 임피던스층(73a)의 산술 평균 조도(Ra)가, 제2 음향 임피던스층인 제1 고음향 임피던스층(3b)의 산술 평균 조도(Ra)보다 큰 점에 있어서, 제3 실시 형태와 상이하다. 보다 구체적으로는, 제1 저음향 임피던스층(73a)의 산술 평균 조도(Ra)는 2.5㎚이며, 제1 고음향 임피던스층(3b)의 산술 평균 조도(Ra)는 0㎚이다.
본 변형예에서는, 압전 박막(4)측에 위치하는 제1 저음향 임피던스층(73a)의 산술 평균 조도(Ra)가, 지지 기판(2)측에 위치하는 제1 고음향 임피던스층(3b)의 산술 평균 조도(Ra)보다 크다. 따라서, 음향 반사막(73)에 의해 반사되기 쉬운 불요파를 억제할 수 있다.
도 16은 제3 실시 형태의 제1 변형예 및 제6 비교예에 있어서의 임피던스 특성을 도시하는 도면이다. 도 16에 있어서, 실선은 제3 실시 형태의 제1 변형예의 결과를 나타내고, 파선은 제6 비교예의 결과를 나타낸다. 또한, 제6 비교예는, 제1 저음향 임피던스층 및 제1 고음향 임피던스층의 산술 평균 조도(Ra)가 0㎚인 점에 있어서, 제3 실시 형태의 제1 변형예와 상이하다.
도 16에 도시한 바와 같이, 제3 실시 형태의 제1 변형예에 있어서, 제6 비교예보다도, 화살표 H 및 화살표 I에 의해 나타내는 불요파가 저감되어 있음을 알 수 있다. 이와 같이, 제3 실시 형태의 제1 변형예에 있어서도, 불요파를 효과적으로 억제할 수 있다.
도 17은 제3 실시 형태의 제2 변형예에 관한 탄성파 장치의 모식적 확대 정면 단면도이다.
본 변형예는, 음향 반사막(83)이 제2 저음향 임피던스층을 갖지 않는 점에 있어서, 제3 실시 형태와 상이하다. 또한, 제3 실시 형태와 마찬가지로, 제1 저음향 임피던스층(3a)의 산술 평균 조도(Ra)는 0㎚이고, 제1 고음향 임피던스층(23b)의 산술 평균 조도(Ra)는 2.5㎚이다.
본 변형예와 같이, 압전 박막(4)측으로부터, 제1 저음향 임피던스층(3a), 제1 고음향 임피던스층(23b) 및 지지 기판(2)이 이 순서로 적층되어 있어도 된다.
도 18은 제3 실시 형태의 제2 변형예 및 제7 비교예에 있어서의 임피던스 특성을 도시하는 도면이다. 도 18에 있어서, 실선은 제3 실시 형태의 제2 변형예의 결과를 나타내고, 파선은 제7 비교예의 결과를 나타낸다. 또한, 제7 비교예는, 제1 저음향 임피던스층 및 제1 고음향 임피던스층의 산술 평균 조도(Ra)가 0㎚인 점에 있어서, 제3 실시 형태의 제2 변형예와 상이하다.
도 18에 도시한 바와 같이, 제3 실시 형태의 제2 변형예에 있어서, 제7 비교예보다도, 화살표 J 및 화살표 K에 의해 나타내는 불요파가 저감되어 있음을 알 수 있다. 이와 같이, 제3 실시 형태의 제2 변형예에 있어서도, 불요파를 효과적으로 억제할 수 있다.
도 19는 제4 실시 형태에 관한 탄성파 장치의 모식적 정면 단면도이다.
본 실시 형태는, 평면에서 보아, IDT 전극(5)과 겹치는 부분에 음향 반사막(33)이 마련되어 있고, 음향 반사막(33)을 둘러싸도록 지지 부재(37)가 마련되어 있는 점에 있어서, 제1 실시 형태와 상이하다. 상기 점 이외에 있어서는, 본 실시 형태의 탄성파 장치는 제1 실시 형태의 탄성파 장치(1)와 마찬가지의 구성을 갖는다.
지지 부재(37)는, 음향 반사막(33)과 마찬가지로, 지지 기판(2)과 압전 박막(4) 사이에 위치하고 있다. 지지 부재(37)는, 특별히 한정되지 않지만, 본 실시 형태에서는 SiO2를 포함한다.
본 실시 형태에서는, 음향 반사막(33)에 있어서의 각 고음향 임피던스층은, Pt를 포함하는 금속층이다. 이와 같이, 음향 반사막(33)은 금속층을 포함한다. 평면에서 보아, 배선(6)과 음향 반사막(33)이 겹쳐 있지 않기 때문에, 기생 용량을 억제할 수 있다.
게다가, 본 실시 형태에 있어서도, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 불요파를 효과적으로 억제할 수 있다.
또한, 음향 반사막(33)이, 평면에서 보아, 배선(6)과 겹치는 부분 부근에 이르고 있어도 된다. 이 경우에 있어서도, 음향 반사막(33)이 배선(6)과 겹치는 면적을 작게 할 수 있다. 따라서, 기생 용량을 억제할 수 있다.
제1 내지 제4 실시 형태 및 각 변형예에 있어서 나타낸, 판파를 이용하는 탄성파 장치에 있어서는, 상술한 바와 같이, 다양한 불요파가 발생하는 경향이 있다. 본 발명에 따르면, 용도에 따라서, 각각의 불요파를 효과적으로 억제할 수 있다.
제1 내지 제4 실시 형태 및 각 변형예에 있어서는, 압전체는 압전 박막이다. 또한, 압전체는, 예를 들어 압전 기판이어도 된다. 이 경우에 있어서도, 불요파를 억제할 수 있다.
이하에 있어서, 제1 실시 형태의 탄성파 장치의 제조 방법의 일례를 설명한다.
도 20의 (a) 내지 도 20의 (d)는, 제1 실시 형태에 관한 탄성파 장치의 제조 방법의 일례를 설명하기 위한 모식적 정면 단면도이다. 도 21의 (a) 및 도 21의 (b)는, 제1 실시 형태에 관한 탄성파 장치의 제조 방법의 일례를 설명하기 위한 모식적 정면 단면도이다.
도 20의 (a)에 도시한 바와 같이, 압전 기판(4A)을 준비한다. 다음에, 압전 기판(4A) 상에 제1 저음향 임피던스층(3a)을 형성한다. 제1 저음향 임피던스층(3a)은, 예를 들어 스퍼터링법 등에 의해 형성할 수 있다. 다음에, 제1 저음향 임피던스층(3a) 상에 제1 고음향 임피던스층(3b)을 형성한다. 제1 고음향 임피던스층(3b)은, 예를 들어 스퍼터링법이나 증착법 등에 의해 형성할 수 있다. 다음에, 마찬가지로, 제1 고음향 임피던스층(3b) 상에 제2 저음향 임피던스층(3c)을 적층하고, 제2 저음향 임피던스층(3c) 상에 제2 고음향 임피던스층(43d)을 적층한다.
다음에, 제2 고음향 임피던스층(43d)의 압전 기판(4A)측과는 반대측의 면에 조면 처리를 행한다. 조면 처리의 방법은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 연마 등에 의해 상기 면을 조면으로 하면 된다. 이에 의해, 도 20의 (b)에 도시한 바와 같이, 제1 고음향 임피던스층(3b)보다도 산술 평균 조도(Ra)가 큰 제2 고음향 임피던스층(3d)을 얻는다.
다음에, 도 20의 (c)에 도시한 바와 같이, 제2 고음향 임피던스층(3d) 상에 제3 저음향 임피던스층(3e) 및 제3 고음향 임피던스층을 적층한다. 다음에, 제2 고음향 임피던스층(3d)과 마찬가지로 하여, 적층된 상기 제3 고음향 임피던스층의 조면 처리를 행하여, 제3 고음향 임피던스층(3f)을 얻는다. 또한, 제3 고음향 임피던스층(3f)의 산술 평균 조도(Ra)가 제2 고음향 임피던스층(3d)의 산술 평균 조도(Ra)보다도 커지도록, 조면 처리를 행한다.
다음에, 제3 고음향 임피던스층(3f) 상에 제4 저음향 임피던스층(3g)을 적층한다. 이에 의해, 음향 반사막(3)을 얻는다.
다음에, 도 20의 (d)에 도시한 바와 같이, 제4 저음향 임피던스층(3g) 상에 지지 기판(2)을 마련한다. 지지 기판(2)은, 예를 들어 접착제 등에 의해 제4 저음향 임피던스층(3g)에 접합해도 된다.
다음에, 예를 들어 연마에 의해, 압전 기판(4A)을 박판화한다. 이에 의해, 도 21의 (a)에 도시한 바와 같이, 압전 박막(4)을 얻는다. 상기 박판화에 의해, 압전 박막(4)의 막 두께를, 용도에 맞추어 조정한다. 또한, 막 두께를 1㎛ 이하로 함으로써, 판파를 적합하게 여진시킬 수 있다.
다음에, 도 21의 (b)에 도시한 바와 같이, 압전 박막(4)의 음향 반사막(3)측과는 반대측의 면 상에, IDT 전극(5) 및 배선(6)을 형성한다. IDT 전극(5) 및 배선(6)은, 예를 들어 리프트 오프법 등에 의해 형성할 수 있다.
또한, 도 19에 도시한 제4 실시 형태의 탄성파 장치를 제조하는 경우에는, 음향 반사막(33)의 각 음향 임피던스층을, 포토리소그래피법 등에 의해 패터닝하여 형성하고, 음향 반사막(33)의 주위를 둘러싸도록 지지 부재(37)를 마련하면 된다. 지지 부재(37)는, 예를 들어 스퍼터링법 등에 의해 마련할 수 있다. 이 경우에는, 음향 반사막(33)과 배선(6)이 평면에서 보아 겹치는 면적을 작게 할 수 있다. 그것에 의해, 기생 용량을 억제할 수 있다.
도 23은 제5 실시 형태에 관한 탄성파 장치의 모식적 정면 단면도이다. 도 24는 제5 실시 형태에 관한 탄성파 장치의 개략적인 평면도이다. 도 24 중의 일점쇄선으로 둘러싸인 영역 X는, IDT 전극이나 배선 등이 마련되어 있는 영역이다.
도 23에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태는, 압전 박막(4)의 음향 반사막(3)측의 면 상에 금속막(98)이 마련되어 있는 점에 있어서, 제1 실시 형태와 상이하다. 상기 점 이외에 있어서는, 본 실시 형태의 탄성파 장치는 제1 실시 형태와 마찬가지의 구성을 갖는다. 또한, 도 23에 도시한 단면은, 도 1에 도시한 단면과는 상이한 부분의 단면에 상당한다.
본 실시 형태에 있어서도, 압전 박막(4)은, 제1 실시 형태와 마찬가지의 음향 반사막(3) 상에 마련되어 있다. 따라서, 불요파를 효과적으로 억제할 수 있다.
금속막(98)은, 음향 반사막(3)의 가장 압전 박막(4)측에 위치하는 음향 임피던스층으로 덮여 있다. 보다 구체적으로는, 금속막(98)은, 유전체를 포함하는 제1 저음향 임피던스층(3a)에 의해 덮여 있다. 도 24에 도시한 바와 같이, 금속막(98)은, 평면에서 보아, IDT 전극에 겹치지 않는 위치에 배치되어 있다. 그것에 의해, 압전 박막(4)의 막 두께를 용이하게 또한 고정밀도로 측정할 수 있다. 이것을, 본 실시 형태와 제8 비교예를 비교함으로써, 이하에 있어서 설명한다.
또한, 제8 비교예는, 모든 음향 임피던스층의 산술 평균 조도(Ra)가 0㎚인 점 및 상기 금속막이 마련되어 있지 않은 점에 있어서, 본 실시 형태와 상이하다.
도 25는 제8 비교예의 탄성파 장치의, 도 23에 도시한 단면에 상당하는 부분을 도시하는 모식적 단면도이다.
막 두께의 측정은, 예를 들어 광을 대상에 조사하고, 그 반사광의 강도를 측정하는 것 등에 의해 행해진다. 음향 반사막의 각 음향 임피던스층이 유전체를 포함하는 경우에는, 도 25에 도시한 바와 같이, 측정용 광 L은, 각 음향 임피던스층간의 계면에 있어서 일부는 반사되고, 일부는 투과된다. 이와 같이, 측정용 광 L의 반사 경로는 복잡해진다. 그 때문에, 측정에 요하는 시간이 길어지는 경향 및 측정의 정밀도가 열화되는 경향이 있다.
이에 반해, 도 23에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서는, 압전 박막(4)의 음향 반사막(3)측의 면 상에 금속막(98)이 마련되어 있다. 따라서, 음향 반사막(3)의 각 음향 임피던스층이 유전체를 포함하는 경우라도, 압전 박막(4)을 투과한 측정용 광 L을 금속막(98)에 의해 적합하게 반사시킬 수 있다. 따라서, 압전 박막(4)의 막 두께를 용이하게 또한 고정밀도로 측정할 수 있다.
게다가, 본 실시 형태에서는, 평면에서 보아, IDT 전극(5)이나 배선이 마련되어 있는 영역에 겹치지 않는 위치에 금속막(98)이 배치되어 있다. 따라서, IDT 전극(5)이나 배선을 형성한 후에 있어서도, 압전 박막(4)의 막 두께를 용이하게 또한 고정밀도로 측정할 수 있다. IDT 전극(5) 등의 전기적 특성을 측정한 후에, 압전 박막(4)의 막 두께를 측정할 수도 있다. 또한, 평면에서 보아, IDT 전극(5)이나 배선이 마련되어 있는 영역에 금속막(98)이 겹쳐 있어도 된다. 이 경우에는, 예를 들어 제조 시에, IDT 전극(5)이나 배선을 형성하기 전에 압전 박막(4)의 막 두께를 측정하면 된다.
금속막(98)은, 압전 박막(4)측으로부터, Ti층, AlCu층 및 Ti층이 이 순서로 적층된 적층 금속막이다. 압전 박막(4)측으로부터, Ti층의 막 두께는 10㎚이며, AlCu층의 막 두께는 60㎚이고, Ti층의 막 두께는 10㎚이다. 금속막(98)의 평면에서 본 형상은, 한 변이 100㎛인 정사각형이다. 또한, 금속막(98)의 재료, 막 두께 및 형상은 상기에 한정되지 않는다. 금속막(98)은 단층의 금속막이어도 된다.
금속막(98)은, Ti 및 Cr 중 적어도 한쪽을 포함하는 것이 바람직하다. 이 경우에는, 압전 박막(4) 및 음향 반사막(3)과, 금속막(98)의 밀착성을 높일 수 있다. 따라서, 압전 박막(4)과 음향 반사막(3)이 박리되기 어렵다.
또한, 본 실시 형태의 효과를 얻을 때, 금속막(98)은 유전체를 포함하는 부재로 덮여 있으면 된다. 예를 들어, 도 26에 도시한 본 실시 형태의 변형예에서는, 제4 실시 형태와 마찬가지로, 음향 반사막(33)을 둘러싸도록 지지 부재(37)가 마련되어 있다. 금속막(98)은, 유전체를 포함하는 지지 부재(37)에 의해 덮여 있다. 상술한 바와 같이, 평면에서 보아, IDT 전극(5)이나 배선(6)이 마련되어 있는 영역과 금속막(98)이 겹쳐 있어도 된다.
그렇지만, 도 23에 도시한 본 실시 형태와 같이, 층간의 계면이 많은 경우에, 금속막(98)이 마련된 구성이 특히 적합하다.
그런데, 탄성파 장치의 제조 시에, 마더의 압전 박막을 포함하는 마더의 적층체 상에 복수의 전극 구조를 형성해도 된다. 그러한 후, 마더의 적층체를 개편화함으로써 복수의 탄성파 장치를 얻어도 된다. 여기서, 금속막(98)은, 모든 탄성파 장치에 있어서 마련되어 있는 것이 바람직하다. 마더의 압전 박막의 막 두께는, 반드시 모든 위치에 있어서 일정하지는 않다. 금속막(98)이 모든 탄성파 장치에 있어서 마련되어 있음으로써, 모든 탄성파 장치에 있어서, 압전 박막(4)의 막 두께를 보다 한층 더 확실하게 측정할 수 있다.
상기 개편화는, 예를 들어 다이싱 등에 의해 행할 수 있다. 이 경우, 평면에서 보아 다이싱 라인에 겹치는 위치에 금속막(98)을 배치해도 된다. 마더의 압전 박막의 막 두께를 측정한 후에 다이싱함으로써, 금속막(98)을 제거해도 된다. 그것에 의해, 압전 박막(4)의 막 두께를 용이하게 또한 고정밀도로 측정할 수 있고, 또한 탄성파 장치를 소형으로 할 수 있다. 또한, 이 경우, 금속막(98)의 형상을, 다이싱에 의해 제거하기 쉬운 형상으로 하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 금속막(98)의 평면에서 본 형상은, 한 변이 30㎛인 정사각형이어도 된다.
평면에서 보아 다이싱 라인에 겹치는 위치이며, 또한 개편화 후의 각 탄성파 장치에 상당하는 부분에 인접하는 위치에, 금속막(98)이 각각 마련되어 있는 것이 바람직하다. 그것에 의해, 모든 탄성파 장치에 있어서, 압전 박막(4)의 막 두께를 보다 한층 더 확실하게 측정할 수 있고, 또한 탄성파 장치를 소형으로 할 수 있다.
상기 각 실시 형태의 탄성파 장치는, 고주파 프론트엔드 회로의 듀플렉서 등으로서 사용할 수 있다. 이 예를 하기에 있어서 설명한다.
도 22는 통신 장치 및 고주파 프론트엔드 회로의 구성도이다. 또한, 도 22에는, 고주파 프론트엔드 회로(230)와 접속되는 각 구성 요소, 예를 들어 안테나 소자(202)나 RF 신호 처리 회로(RFIC)(203)도 아울러 도시되어 있다. 고주파 프론트엔드 회로(230) 및 RF 신호 처리 회로(203)는, 통신 장치(240)를 구성하고 있다. 또한, 통신 장치(240)는, 전원, CPU나 디스플레이를 포함하고 있어도 된다.
고주파 프론트엔드 회로(230)는, 스위치(225)와, 듀플렉서(201A, 201B)와, 필터(231, 232)와, 로우 노이즈 증폭기 회로(214, 224)와, 파워 증폭기 회로(234a, 234b, 244a, 244b)를 구비한다. 또한, 도 22의 고주파 프론트엔드 회로(230) 및 통신 장치(240)는, 고주파 프론트엔드 회로 및 통신 장치의 일례이며, 이 구성에 한정되는 것은 아니다.
듀플렉서(201A)는, 필터(211, 212)를 갖는다. 듀플렉서(201B)는, 필터(221, 222)를 갖는다. 듀플렉서(201A, 201B)는, 스위치(225)를 통해 안테나 소자(202)에 접속된다. 또한, 상기 탄성파 장치는, 듀플렉서(201A, 201B)여도 되고, 필터(211, 212, 221, 222)여도 된다.
또한, 상기 탄성파 장치는, 예를 들어 3개의 필터의 안테나 단자가 공통화된 트리플렉서나, 6개의 필터의 안테나 단자가 공통화된 헥사플렉서 등, 3 이상의 필터를 구비하는 멀티플렉서에 대해서도 적용할 수 있다.
즉, 상기 탄성파 장치는, 탄성파 공진자, 필터, 듀플렉서, 3 이상의 필터를 구비하는 멀티플렉서를 포함한다. 그리고, 해당 멀티플렉서는, 송신 필터 및 수신 필터의 양쪽을 구비하는 구성에 한하지 않고, 송신 필터만, 또는, 수신 필터만을 구비하는 구성이어도 상관없다.
스위치(225)는, 제어부(도시하지 않음)로부터의 제어 신호에 따라서, 안테나 소자(202)와 소정의 밴드에 대응하는 신호 경로를 접속하고, 예를 들어 SPDT(Single Pole Double Throw)형 스위치에 의해 구성된다. 또한, 안테나 소자(202)와 접속되는 신호 경로는 하나에 한하지 않고, 복수여도 된다. 즉, 고주파 프론트엔드 회로(230)는, 캐리어 애그리게이션에 대응하고 있어도 된다.
로우 노이즈 증폭기 회로(214)는, 안테나 소자(202), 스위치(225) 및 듀플렉서(201A)를 경유한 고주파 신호(여기서는 고주파 수신 신호)를 증폭하여, RF 신호 처리 회로(203)로 출력하는 수신 증폭 회로이다. 로우 노이즈 증폭기 회로(224)는, 안테나 소자(202), 스위치(225) 및 듀플렉서(201B)를 경유한 고주파 신호(여기서는 고주파 수신 신호)를 증폭하여, RF 신호 처리 회로(203)로 출력하는 수신 증폭 회로이다.
파워 증폭기 회로(234a, 234b)는, RF 신호 처리 회로(203)로부터 출력된 고주파 신호(여기서는 고주파 송신 신호)를 증폭하여, 듀플렉서(201A) 및 스위치(225)를 경유하여 안테나 소자(202)에 출력하는 송신 증폭 회로이다. 파워 증폭기 회로(244a, 244b)는, RF 신호 처리 회로(203)로부터 출력된 고주파 신호(여기서는 고주파 송신 신호)를 증폭하여, 듀플렉서(201B) 및 스위치(225)를 경유하여 안테나 소자(202)에 출력하는 송신 증폭 회로이다.
RF 신호 처리 회로(203)는, 안테나 소자(202)로부터 수신 신호 경로를 통해 입력된 고주파 수신 신호를, 다운 컨버트 등에 의해 신호 처리하고, 당해 신호 처리하여 생성된 수신 신호를 출력한다. 또한, RF 신호 처리 회로(203)는, 입력된 송신 신호를 업 컨버트 등에 의해 신호 처리하고, 당해 신호 처리하여 생성된 고주파 송신 신호를 파워 증폭기 회로(234b, 244b)로 출력한다. RF 신호 처리 회로(203)는, 예를 들어 RFIC이다. 또한, 통신 장치는, BB(기저 대역) IC를 포함하고 있어도 된다. 이 경우, BBIC는, RFIC에서 처리된 수신 신호를 신호 처리한다. 또한, BBIC는, 송신 신호를 신호 처리하여, RFIC에 출력한다. BBIC에서 처리된 수신 신호나, BBIC가 신호 처리하기 전의 송신 신호는, 예를 들어 화상 신호나 음성 신호이다.
또한, 고주파 프론트엔드 회로(230)는, 상기 듀플렉서(201A, 201B)를 대신하여, 듀플렉서(201A, 201B)의 변형예에 관한 듀플렉서를 구비하고 있어도 된다.
한편, 통신 장치(240)에 있어서의 필터(231, 232)는, 로우 노이즈 증폭기 회로(214, 224) 및 파워 증폭기 회로(234a, 234b, 244a, 244b)를 통하지 않고, RF 신호 처리 회로(203)와 스위치(225) 사이에 접속되어 있다. 필터(231, 232)도, 듀플렉서(201A, 201B)와 마찬가지로, 스위치(225)를 통해 안테나 소자(202)에 접속된다.
이상과 같이 구성된 고주파 프론트엔드 회로(230) 및 통신 장치(240)에 의하면, 본 발명의 탄성파 장치인, 탄성파 공진자, 필터, 듀플렉서, 3 이상의 필터를 구비하는 멀티플렉서 등을 구비함으로써, 불요파를 효과적으로 억제할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시 형태에 관한 탄성파 장치, 고주파 프론트엔드 회로 및 통신 장치에 대하여, 실시 형태 및 그 변형예를 들어 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 형태 및 변형예에 있어서의 임의의 구성 요소를 조합하여 실현되는 다른 실시 형태나, 상기 실시 형태에 대하여 본 발명의 주지를 일탈하지 않는 범위에서 당업자가 생각해 내는 각종 변형을 실시하여 얻어지는 변형예나, 본 발명에 관한 고주파 프론트엔드 회로 및 통신 장치를 내장한 각종 기기도 본 발명에 포함된다.
본 발명은 필터, 멀티밴드 시스템에 적용할 수 있는 멀티플렉서, 프론트엔드 회로 및 통신 장치로서, 휴대 전화기 등의 통신 기기에 널리 이용할 수 있다.
1 : 탄성파 장치
2 : 지지 기판
3 : 음향 반사막
3a : 제1 저음향 임피던스층
3b : 제1 고음향 임피던스층
3c : 제2 저음향 임피던스층
3d : 제2 고음향 임피던스층
3e : 제3 저음향 임피던스층
3f : 제3 고음향 임피던스층
3g : 제4 저음향 임피던스층
4 : 압전 박막
4A : 압전 기판
5 : IDT 전극
6 : 배선
13 : 음향 반사막
13b, 13d, 13f : 제1, 제2, 제3 고음향 임피던스층
23 : 음향 반사막
23b : 제1 고음향 임피던스층
30 : 탄성파 장치
33 : 음향 반사막
37 : 지지 부재
43d : 제2 고음향 임피던스층
53, 63 : 음향 반사막
63b, 63d : 제1, 제2 고음향 임피던스층
73 : 음향 반사막
73a : 제1 저음향 임피던스층
83 : 음향 반사막
98 : 금속막
201A, 201B : 듀플렉서
202 : 안테나 소자
203 : RF 신호 처리 회로
211, 212 : 필터
214 : 로우 노이즈 증폭기 회로
221, 222 : 필터
224 : 로우 노이즈 증폭기 회로
225 : 스위치
230 : 고주파 프론트엔드 회로
231, 232 : 필터
234a, 234b : 파워 증폭기 회로
240 : 통신 장치
244a, 244b : 파워 증폭기 회로

Claims (16)

  1. 지지 기판과,
    상기 지지 기판 상에 마련되어 있는 음향 반사막과,
    상기 음향 반사막 상에 마련되어 있는 압전체와,
    상기 압전체 상에 마련되어 있는 IDT 전극
    을 구비하고,
    상기 음향 반사막이, 상대적으로 음향 임피던스가 낮은 저음향 임피던스층과, 상대적으로 음향 임피던스가 높은 고음향 임피던스층을 포함하는 복수의 음향 임피던스층으로 구성된 적층체이며,
    상기 음향 반사막이, 상기 복수의 음향 임피던스층 중 하나의 음향 임피던스층인 제1 음향 임피던스층과, 상기 복수의 음향 임피던스층 중 하나의 음향 임피던스층이며, 또한 상기 제1 음향 임피던스층과 산술 평균 조도(Ra)가 상이한 제2 음향 임피던스층을 갖고,
    상기 제1 음향 임피던스층이 상기 제2 음향 임피던스층보다 상기 압전체측에 위치하고 있고,
    상기 제1 음향 임피던스층의 산술 평균 조도(Ra)가 상기 제2 음향 임피던스층의 산술 평균 조도(Ra)보다 큰 탄성파 장치.
  2. 지지 기판과,
    상기 지지 기판 상에 마련되어 있는 음향 반사막과,
    상기 음향 반사막 상에 마련되어 있는 압전체와,
    상기 압전체 상에 마련되어 있는 IDT 전극
    을 구비하고,
    상기 음향 반사막이, 상대적으로 음향 임피던스가 낮은 저음향 임피던스층과, 상대적으로 음향 임피던스가 높은 고음향 임피던스층을 포함하는 복수의 음향 임피던스층으로 구성된 적층체이며,
    상기 음향 반사막이, 상기 복수의 음향 임피던스층 중 하나의 음향 임피던스층인 제1 음향 임피던스층과, 상기 복수의 음향 임피던스층 중 하나의 음향 임피던스층이며, 또한 상기 제1 음향 임피던스층과 산술 평균 조도(Ra)가 상이한 제2 음향 임피던스층을 갖고,
    상기 제1 음향 임피던스층이 상기 제2 음향 임피던스층보다 상기 압전체측에 위치하고 있고,
    상기 제2 음향 임피던스층의 산술 평균 조도(Ra)가 상기 제1 음향 임피던스층의 산술 평균 조도(Ra)보다 크고,
    상기 음향 반사막이, 상기 저음향 임피던스층 및 상기 고음향 임피던스층을 각각 복수 갖고, 상기 저음향 임피던스층과 상기 고음향 임피던스층이 교대로 적층되어 있고,
    상기 제1 음향 임피던스층 및 상기 제2 음향 임피던스층이, 각각 상기 고음향 임피던스층이며,
    상기 복수의 고음향 임피던스층에 있어서, 상기 지지 기판측에 위치하고 있는 층일수록, 산술 평균 조도(Ra)가 큰 탄성파 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 음향 반사막이, 상기 저음향 임피던스층 및 상기 고음향 임피던스층을 각각 복수 갖고, 상기 저음향 임피던스층과 상기 고음향 임피던스층이 교대로 적층되어 있고,
    상기 제1 음향 임피던스층 및 상기 제2 음향 임피던스층이, 각각 상기 저음향 임피던스층이며,
    상기 복수의 저음향 임피던스층에 있어서, 상기 압전체측에 위치하고 있는 층일수록, 산술 평균 조도(Ra)가 큰 탄성파 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 음향 반사막이, 상기 저음향 임피던스층 및 상기 고음향 임피던스층을 각각 복수 갖고, 상기 저음향 임피던스층과 상기 고음향 임피던스층이 교대로 적층되어 있고,
    상기 제1 음향 임피던스층 및 상기 제2 음향 임피던스층이, 각각 상기 고음향 임피던스층이며,
    상기 복수의 고음향 임피던스층에 있어서, 상기 압전체측에 위치하고 있는 층일수록, 산술 평균 조도(Ra)가 큰 탄성파 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 음향 반사막에 있어서, 상기 저음향 임피던스층 및 상기 고음향 임피던스층이 교대로 5층 이상 적층되어 있는 탄성파 장치.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압전체의 상기 음향 반사막측의 면 상에, 금속막이 형성되어 있고,
    상기 금속막이, 유전체를 포함하는 부재로 덮여 있는 탄성파 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 유전체를 포함하는 부재가, 상기 음향 반사막의 가장 상기 압전체측에 위치하는 상기 음향 임피던스층인 탄성파 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    평면에서 보아, 상기 IDT 전극에 겹치지 않는 위치에 상기 금속막이 배치되어 있는 탄성파 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 금속막이 Ti 및 Cr 중 적어도 한쪽을 포함하는 탄성파 장치.
  10. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    판파를 이용하고 있는 탄성파 장치.
  11. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압전체의 막 두께가 1㎛ 이하인 탄성파 장치.
  12. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 탄성파 장치와,
    파워 증폭기
    를 구비하는 고주파 프론트엔드 회로.
  13. 제12항에 기재된 고주파 프론트엔드 회로와,
    RF 신호 처리 회로
    를 구비하는 통신 장치.
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
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