KR102320452B1 - 탄성파 장치, 멀티플렉서, 고주파 프론트 엔드 회로 및 통신 장치 - Google Patents

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Abstract

다른 탄성파 필터에서 고차 모드에 의한 리플을 발생시키기 어려운 탄성파 장치를 제공한다.
실리콘 기판인 지지 기판(2)과, 지지 기판(2) 상에 적층된 질화규소막(3)과, 질화규소막(3) 상에 적층된 산화규소막(4)과, 산화규소막(4) 상에 적층되면서 탄탈산리튬으로 이루어지는 압전체(5)와, 압전체(5)의 한쪽 주면에 마련된 IDT 전극(6)을 포함하고, 압전체의 파장규격화 막 두께(TLT), 압전체의 오일러 각(θLT), 상기 질화규소막의 파장규격화 막 두께(TN), 산화규소막(4)의 파장규격화 막 두께(TS), 상기 IDT 전극의 파장규격화 막 두께와 상기 IDT 전극 밀도의 알루미늄 밀도에 대한 비의 곱으로 구해지며, 알루미늄의 두께로 환산한 IDT 전극(6)의 파장규격화 막 두께(TE), 지지 기판(2)의 전파 방위(ψSi), 지지 기판(2)의 파장규격화 막 두께(TSi)의 값이 하기의 식(1)로 나타내는 제1 고차 모드의 응답 강도에 대응하는 Ih, 제2 고차 모드의 응답 강도에 대응하는 Ih, 및 제3 고차 모드의 응답 강도에 대응하는 Ih 중 적어도 하나가 -2.4보다 크도록 TLT, θLT, TN, TS, TE, ψSi가 설정되고, 또한 TSi＞20인, 탄성파 장치(1).
Figure 112020000953351-pct00037

Description

탄성파 장치, 멀티플렉서, 고주파 프론트 엔드 회로 및 통신 장치
본 발명은 실리콘으로 이루어지는 지지 기판 상에 탄탈산리튬으로 이루어지는 압전체가 적층된 구조를 가지는 탄성파 장치, 멀티플렉서, 고주파 프론트 엔드 회로 및 통신 장치에 관한 것이다.
종래, 휴대전화나 스마트폰의 고주파 프론트 엔드 회로에 멀티플렉서가 널리 이용되고 있다. 예를 들면, 하기의 특허문헌 1에 기재된 분파기로서의 멀티플렉서에서는 주파수가 다른 2개 이상의 대역통과형 필터를 가진다. 그리고 각 대역통과형 필터는 각각 탄성표면파 필터 칩으로 구성된다. 각 탄성표면파 필터 칩은 복수개의 탄성표면파 공진자를 가진다.
또한, 하기의 특허문헌 2에서는 실리콘제의 지지 기판 상에 이산화규소로 이루어지는 절연막과, 탄탈산리튬으로 이루어지는 압전 기판을 적층하여 이루어지는 탄성파 장치가 개시되어 있다. 그리고 실리콘의 (111)면으로 지지 기판과 절연막을 접합시킴으로써 내열성을 높였다.
일본 공개특허공보 특개2014-68123호 일본 공개특허공보 특개2010-187373호
특허문헌 1에 기재된 바와 같은 멀티플렉서에서는 안테나단(antenna terminal) 측에서 주파수가 다른 복수개의 탄성파 필터가 공통 접속된다.
한편, 본원의 발명자들은 실리콘을 재료로 하는 지지 기판 상에 직접 또는 간접적으로 탄탈산리튬을 재료로 하는 압전체가 적층된 구조를 가지는 경우, 이용하는 메인 모드보다 고주파수 측에 복수개의 고차 모드가 나타나는 것을 발견했다. 이와 같은 탄성파 공진자를 멀티플렉서에서의 통과 대역이 낮은 측의 탄성파 필터에 이용한 경우, 상기 탄성파 필터의 고차 모드에 의한 리플이 멀티플렉서에서의 통과 대역이 높은 측의 다른 탄성파 필터의 통과 대역에 나타날 우려가 있다. 즉, 멀티플렉서에서의 통과 대역이 낮은 측의 탄성파 필터의 고차 모드가 통과 대역이 높은 측의 다른 탄성파 필터의 통과 대역 내에 위치하면, 통과 대역에 리플이 생긴다. 따라서, 다른 탄성파 필터의 필터 특성이 열화(劣化)될 우려가 있다.
본 발명의 목적은 상기 다른 탄성파 필터에서 고차 모드에 의한 리플을 발생시키기 어려운, 탄성파 장치, 멀티플렉서, 상기 멀티플렉서를 가지는 고주파 프론트 엔드 회로 및 통신 장치를 제공하는 것에 있다.
본원 발명자들은 후술하는 바와 같이, 실리콘을 재료로 하는 지지 기판 상에 직접 또는 간접적으로, 탄탈산리튬을 재료로 하는 압전체가 적층된 탄성파 장치에서는 후술의 제1~제3 고차 모드가 메인 모드보다 고주파수 측에 나타나는 것을 발견했다.
본 발명에 따른 탄성파 장치는 상기 제1, 제2 및 제3 고차 모드 중 적어도 하나의 고차 모드를 억제하는 것이다.
즉, 본 발명에 따른 탄성파 장치는 실리콘 기판인 지지 기판과, 상기 지지 기판 상에 적층된 질화규소막과, 상기 질화규소막 상에 적층된 산화규소막과, 상기 산화규소막 상에 적층되면서 탄탈산리튬으로 이루어지는 압전체와, 상기 압전체의 한쪽 주면(主面)에 마련된 IDT 전극을 포함하고, 상기 IDT 전극의 전극지(電極指) 피치로 정해지는 파장을 λ로 하고, 상기 압전체의 파장규격화 막 두께를 TLT, 상기 압전체의 오일러 각의 θ를 θLT, 상기 질화규소막의 파장규격화 막 두께를 TN, 상기 산화규소막의 파장규격화 막 두께를 TS, 상기 IDT 전극의 파장규격화 막 두께와 상기 IDT 전극 밀도의 알루미늄 밀도에 대한 비의 곱으로 구해지며, 알루미늄의 두께로 환산한 상기 IDT 전극의 파장규격화 막 두께를 TE, 상기 지지 기판 내에서의 전파 방위를 ψSi, 상기 지지 기판의 파장규격화 막 두께를 TSi로 했을 때에, 하기의 식(1)로 나타내는 제1 고차 모드의 응답 강도에 대응하는 Ih, 제2 고차 모드의 응답 강도에 대응하는 Ih, 및 제3 고차 모드의 응답 강도에 대응하는 Ih 중 적어도 하나가 -2.4보다 크도록 상기 TLT, 상기 θLT, 상기 TN, 상기 TS, 상기 TE, 상기 ψSi가 설정되고, 또한 TSi＞20이다.
Figure 112020000953351-pct00001
단, 상기 식(1) 중의 계수 a, b, c, d, e는 상기 지지 기판의 결정 방위, 상기 제1 고차 모드, 상기 제2 고차 모드, 또는 상기 제3 고차 모드 중 어느 하나를 나타내는 고차 모드의 종류, 상기 산화규소막의 파장규격화 막 두께(TS), 상기 압전체의 파장규격화 막 두께(TLT), 및 상기 지지 기판 내에서의 전파 방위(ψSi)의 범위에 따라 정해지는 하기의 표 1~표 11로 나타내지는 값이다.
Figure 112020000953351-pct00002
Figure 112020000953351-pct00003
Figure 112020000953351-pct00004
Figure 112020000953351-pct00005
Figure 112020000953351-pct00006
Figure 112020000953351-pct00007
Figure 112020000953351-pct00008
Figure 112020000953351-pct00009
Figure 112020000953351-pct00010
Figure 112020000953351-pct00011
Figure 112020000953351-pct00012
본 발명에 따른 탄성파 장치의 어느 특정 국면에서는 상기 제1 및 제2 고차 모드에 대한 Ih가 -2.4보다 크다.
본 발명에 따른 탄성파 장치의 다른 특정 국면에서는 상기 제1 및 제3 고차 모드에 대한 Ih가 -2.4보다 크다.
본 발명에 따른 탄성파 장치의 또 다른 특정 국면에서는 상기 제2 및 제3 고차 모드에 대한 Ih가 -2.4보다 크다.
본 발명에 따른 탄성파 장치에서는 바람직하게는 제1, 제2 및 제3 고차 모드 모두에 대한 Ih가 -2.4보다 크다. 이 경우에는 제1 고차 모드, 제2 고차 모드 및 제3 고차 모드의 모든 응답을 효과적으로 억제할 수 있다.
본 발명에 따른 탄성파 장치의 다른 특정 국면에서는 상기 압전체의 두께가 3.5λ 이하이다.
본 발명에 따른 탄성파 장치의 또 다른 특정 국면에서는 상기 압전체의 두께가 2.5λ 이하이다.
본 발명에 따른 탄성파 장치의 또 다른 특정 국면에서는 상기 압전체의 두께가 1.5λ 이하이다.
본 발명에 따른 탄성파 장치의 또 다른 국면에서는 상기 압전체의 두께가 0.5λ 이하이다.
본 발명에 따른 탄성파 장치의 다른 국면에서는 탄성파 장치로서 탄성파 공진자가 제공된다.
본 발명에 따른 탄성파 필터는 복수개의 공진자를 가지며, 복수개의 공진자 중 적어도 하나의 공진자가 본 발명에 따라 구성된 탄성파 장치로 이루어진다. 따라서, 제1, 제2 및 제3 고차 모드 중 적어도 하나의 응답이 억제된 탄성파 필터가 얻어진다.
본 발명에 따른 멀티플렉서는 통과 대역이 다른 N개(단, N은 2 이상)의 탄성파 필터를 포함하고, 상기 N개의 탄성파 필터의 일단(一端)이 안테나단 측에서 공통 접속되며, 상기 N개의 탄성파 필터 중 통과 대역이 가장 높은 탄성파 필터를 제외한 적어도 하나의 탄성파 필터가 1개 이상의 탄성파 공진자를 가지며, 상기 1개 이상의 탄성파 공진자 중 적어도 하나의 탄성파 공진자가 본 발명에 따라 구성된 탄성파 장치이다.
본 발명에 따른 멀티플렉서는 바람직하게는 캐리어 어그리게이션용 복합 필터 장치로 이용된다.
또한, 본 발명에 따른 고주파 프론트 엔드 회로는 본 발명에 따라 구성된 탄성파 장치를 가지는 탄성파 필터와 상기 탄성파 필터에 접속된 파워앰프를 포함한다.
본 발명에 따른 통신 장치는 본 발명에 따라 구성된 탄성파 장치를 가지는 탄성파 필터 및 상기 탄성파 필터에 접속된 파워앰프를 가지는 고주파 프론트 엔드 회로와 RF 신호 처리 회로를 포함한다.
본 발명에 따른 탄성파 장치, 고주파 프론트 엔드 회로 및 통신 장치에 따르면, 메인 모드보다 고주파수 측에 위치하는 제1 고차 모드의 응답, 제2 고차 모드의 응답 및 제3 고차 모드의 응답 중 적어도 하나를 효과적으로 억제할 수 있다. 따라서, 본 발명의 탄성파 장치가 이용되는 고주파 프론트 엔드 회로 및 통신 장치에서, 상기 탄성파 장치의 주파수보다 높은 주파수의 통과 대역을 가지는 다른 대역통과형 필터에서 고차 모드에 의한 리플이 생기기 어렵다.
도 1(a) 및 도 1(b)는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 탄성파 장치의 약도적 정면 단면도 및 상기 탄성파 장치의 전극 구조를 나타내는 모식적 평면도이다.
도 2는 탄성파 공진자의 어드미턴스 특성을 나타내는 도면이다.
도 3은 지지 기판 내의 전파 방위(ψSi)와 제1 고차 모드의 응답 강도(S11)의 관계를 나타내는 도면이다.
도 4는 탄탈산리튬으로 이루어지는 압전체의 파장규격화 막 두께(TLT)와 제1 고차 모드의 응답 강도(S11)의 관계를 나타내는 도면이다.
도 5는 탄탈산리튬으로 이루어지는 압전체의 커트 각(90°+θLT)과 제1 고차 모드의 응답 강도(S11)의 관계를 나타내는 도면이다.
도 6은 산화규소막의 파장규격화 막 두께(TS)와 제1 고차 모드의 응답 강도(S11)의 관계를 나타내는 도면이다.
도 7은 IDT 전극의 파장규격화 막 두께(TE)와 제1 고차 모드의 응답 강도(S11)의 관계를 나타내는 도면이다.
도 8은 질화규소막의 파장규격화 막 두께(TN)와 제1 고차 모드의 응답 강도(S11)의 관계를 나타내는 도면이다.
도 9는 제1 실시형태의 탄성파 장치를 가지는 멀티플렉서의 회로도이다.
도 10은 제1 실시형태의 탄성파 장치를 가지며, 멀티플렉서에서 이용되는 탄성파 필터를 나타내는 회로도이다.
도 11(a)는 비교예의 탄성파 장치를 가지는 멀티플렉서의 필터 특성을 나타내는 도면이고, 도 11(b)는 제1 실시형태의 멀티플렉서의 필터 특성을 나타내는 도면이다.
도 12는 지지 기판의 파장규격화 막 두께(TSi)와 제1, 제2 및 제3 고차 모드의 응답의 관계를 나타내는 도면이다.
도 13은 지지 기판 내의 전파 방위(ψSi)와 제2 고차 모드의 응답 강도(S11)의 관계를 나타내는 도면이다.
도 14는 탄탈산리튬으로 이루어지는 압전체의 파장규격화 막 두께(TLT)와 제2 고차 모드의 응답 강도(S11)의 관계를 나타내는 도면이다.
도 15는 탄탈산리튬으로 이루어지는 압전체의 커트 각(90°+θLT)과 제2 고차 모드의 응답 강도(S11)의 관계를 나타내는 도면이다.
도 16은 산화규소막의 파장규격화 막 두께(TS)와 제2 고차 모드의 응답 강도(S11)의 관계를 나타내는 도면이다.
도 17은 IDT 전극의 파장규격화 막 두께(TE)와 제2 고차 모드의 응답 강도(S11)의 관계를 나타내는 도면이다.
도 18은 질화규소막의 파장규격화 막 두께(TN)와 제2 고차 모드의 응답 강도(S11)의 관계를 나타내는 도면이다.
도 19는 지지 기판 내의 전파 방위(ψSi)와 제3 고차 모드의 응답 강도(S11)의 관계를 나타내는 도면이다.
도 20은 탄탈산리튬으로 이루어지는 압전체의 파장규격화 막 두께(TLT)와 제3 고차 모드의 응답 강도(S11)의 관계를 나타내는 도면이다.
도 21은 탄탈산리튬으로 이루어지는 압전체의 커트 각(90°+θLT)과 제3 고차 모드의 응답 강도(S11)의 관계를 나타내는 도면이다.
도 22는 산화규소막의 파장규격화 막 두께(TS)와 제3 고차 모드의 응답 강도(S11)의 관계를 나타내는 도면이다.
도 23은 IDT 전극의 파장규격화 막 두께(TE)와 제3 고차 모드의 응답 강도(S11)의 관계를 나타내는 도면이다.
도 24는 질화규소막의 파장규격화 막 두께(TN)와 제3 고차 모드의 응답 강도(S11)의 관계를 나타내는 도면이다.
도 25는 탄성파 장치에서의 LiTaO3막의 막 두께와 Q값의 관계를 나타내는 도면이다.
도 26은 탄성파 장치에서의 LiTaO3막의 막 두께와 주파수 온도 계수(TCF)의 관계를 나타내는 도면이다.
도 27은 탄성파 장치에서의 LiTaO3막의 막 두께와 음속의 관계를 나타내는 도면이다.
도 28은 LiTaO3막 두께와 비대역의 관계를 나타내는 도면이다.
도 29는 산화규소막의 막 두께와 고음속막의 재질과 음속의 관계를 나타내는 도면이다.
도 30은 산화규소막의 막 두께와 전기기계 결합 계수와 고음속막의 재질의 관계를 나타내는 도면이다.
도 31은 고주파 프론트 엔드 회로를 가지는 통신 장치의 구성도이다.
도 32는 결정 방위를 설명하기 위한 모식도이다.
도 33은 결정 방위를 설명하기 위한 모식도이다.
도 34는 결정 방위를 설명하기 위한 모식도이다.
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명함으로써, 본 발명을 분명하게 한다.
한편, 본 명세서에 기재된 각 실시형태는 예시적인 것이며, 다른 실시형태 간에 구성의 부분적인 치환 또는 조합이 가능한 것을 지적해 둔다.
도 1(a)는 본 발명의 제1 실시형태의 탄성파 장치의 약도적 정면 단면도이며, 도 1(b)는 그 전극 구조를 나타내는 모식적 평면도이다.
탄성파 장치(1)는 1포트형 탄성파 공진자이다. 탄성파 장치(1)는 지지 기판(2)과 지지 기판(2) 상에 적층된 질화규소막(3)과 질화규소막(3) 상에 적층된 산화규소막(4)과 산화규소막(4) 상에 적층된 압전체(5)와 압전체(5) 상에 형성된 IDT 전극(6)을 가진다.
지지 기판(2)은 단결정 실리콘 기판이다. 한편, 단결정 실리콘에는 불순물이 도핑되어도 된다. 질화규소막(3)은 SiN막이다. 산화규소막(4)은 SiO2막이다. 압전체(5)는 탄탈산리튬(LiTaO3)이다. 한편, 탄탈산 리튬에 Fe 등이 도핑되어도 된다. 압전체(5)는 서로 대향하는 제1, 제2 주면(5a, 5b)을 가진다. 제1 주면(5a) 상에 IDT 전극(6)이 마련된다. IDT 전극(6)의 탄성파 전파 방향 양측에는 반사기(7, 8)가 마련된다.
한편, 질화규소막(3)은 SiN막에 한정되지 않고, SiN에 다른 원소가 도핑되어도 된다. 또한, 산화규소막(4)은 SiO2뿐만 아니라, 예를 들면, SiO2에 불소 등을 도핑한 산화규소를 포함해도 된다.
또한, 산화규소막(4)은 복수개의 층으로 이루어지고, 복수개의 층 사이에 티탄이나 니켈 등으로 이루어지는 중간층을 포함하는 다층 구조여도 된다. 즉, 지지 기판(2) 측으로부터 순서대로 제1 산화규소막, 중간층, 제2 산화규소막이 적층된 다층 구조여도 된다. 이 경우의 산화규소막(4)의 파장규격화 두께는 다층 구조 전체의 두께를 나타내는 것으로 한다. 마찬가지로 질화규소막(3)은 복수개의 층으로 이루어지고, 복수개의 층 사이에 티탄이나 니켈 등으로 이루어지는 중간층을 포함하는 다층 구조여도 된다. 즉, 지지 기판(2) 측으로부터 순서대로 제1 질화규소막, 중간층, 제2 질화규소막(3)이 적층된 다층 구조여도 된다. 이 경우의 질화규소막(3)의 파장규격화 두께는 다층 구조 전체의 두께를 나타내는 것으로 한다.
이와 같은 지지 기판(2) 상에 직접 또는 간접적으로 탄탈산리튬으로 이루어지는 압전체(5)가 적층된 구조를 가지는 탄성파 공진자에서는 하기의 제1, 제2 및 제3 고차 모드에 의한 응답이 생기는 것이 본원 발명자에 의해 발견되었다.
도 2는 제1~제3 고차 모드를 설명하기 위한 탄성파 공진자의 어드미턴스 특성을 나타내는 도면이다. 도 2에 나타내는 어드미턴스 특성은 본 발명의 실시형태가 아닌, 이하의 설계 파라미터의 탄성파 공진자의 어드미턴스 특성이다.
지지 기판(2)의 오일러 각 (φSi, θSi, ψSi)=(0°, 0°, 45°). 산화규소막(4)의 막 두께=0.30λ, 압전체(5)의 막 두께=0.30λ, 압전체의 오일러 각 (φLT, θLT, ψLT)=(0°, -40°, 0°). IDT 전극(6)의 전극지 피치로 정해지는 파장 λ는 1㎛이다. IDT 전극(6)은 Al막과 Ti막을 적층한 적층 금속막으로 이루어지고, 각 전극층의 두께와 밀도로부터 알루미늄으로 환산한 두께는 0.05λ이다.
도 2로부터 분명한 바와 같이, 상기 탄성파 공진자에서는 메인 모드의 응답보다 고주파수 측에 제1 고차 모드, 제2 고차 모드 및 제3 고차 모드의 각 응답이 나타나 있다. 한편, 메인 모드란, 목적으로 하는 주파수 특성을 얻기 위한 공진 모드를 말하는 것으로 한다. 주파수 위치는 제1 고차 모드의 응답＜제2 고차 모드의 응답＜제3 고차 모드의 응답이며, 제1 고차 모드의 응답이 메인 모드의 응답에 가장 가깝다. 단, 도 2는 일례이며, 전극 두께 등의 조건에 따라서는 각 모드의 주파수 위치 관계가 바뀌는 경우도 있을 수 있다.
본 실시형태의 탄성파 장치(1)의 특징은 이 제1 고차 모드의 응답, 제2 고차 모드의 응답 및 제3 고차 모드의 응답 중 적어도 하나가 억제된 것에 있다.
상기 IDT 전극(6)의 전극지 피치로 정해지는 파장을 λ로 한다. 상기 탄탈산리튬으로 이루어지는 압전체(5)의 파장규격화 막 두께를 TLT, 탄탈산리튬으로 이루어지는 압전체의 오일러 각의 θ를 θLT, 질화규소막(3)의 파장규격화 막 두께를 TN, 산화규소막(4)의 파장규격화 막 두께를 TS, 각 전극층의 두께와 밀도로부터 알루미늄의 두께로 환산한 IDT 전극(6)의 파장규격화 막 두께를 TE, 지지 기판(2) 내에서의 전파 방위를 ψSi, 지지 기판(2)의 파장규격화 막 두께를 TSi로 한다.
하기의 식(1)로 나타내지는 제1 고차 모드의 응답 강도에 대응하는 Ih, 제2 고차 모드의 응답 강도에 대응하는 Ih, 및 제3 고차 모드의 응답 강도에 대응하는 Ih 중 적어도 하나가 -2.4보다 크도록 TLT, θLT, TN, TS, TE, ψSi가 설정되고, 또한 TSi＞20로 되어 있다. 그로써, 제1, 제2 또는 제3 고차 모드의 응답 중 적어도 하나가 효과적으로 억제된다. 이것을 이하에서 상세하게 설명한다.
한편, 본 명세서에서 파장규격화 막 두께란, 막의 두께를 IDT 전극의 전극지 피치로 정해지는 파장 λ로 규격화한 값이다. 따라서, 실제 두께를 λ로 나눗셈하여 얻어진 값이 파장규격화 막 두께가 된다. 한편, IDT 전극의 전극지 피치로 정해지는 파장 λ란, 전극지 피치의 평균값으로 정해도 된다.
한편, 알루미늄의 두께로 환산한 IDT 전극(6)의 파장규격화 막 두께(TE)는 IDT 전극의 파장규격화 두께와 IDT 전극(6) 밀도의 알루미늄 밀도에 대한 비의 곱으로 구해진다. 이 경우, IDT 전극(6)과 같이 복수개의 전극층을 가지는 경우, 각 전극층의 두께 및 밀도에 의해, IDT 전극(6) 밀도를 구하고, 상기 알루미늄으로 환산한 IDT 전극(6)의 파장규격화 막 두께(TE)를 구한다.
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단, 식(1) 중의 계수 a, b, c, d 및 e는 지지 기판(2)의 결정 방위, 제1 고차 모드, 제2 고차 모드, 또는 제3 고차 모드 중 어느 하나를 나타내는 고차 모드의 종류, 산화규소막(4)의 파장규격화 막 두께(TS), 탄탈산리튬으로 이루어지는 압전체의 파장규격화 막 두께(TLT), 및 상기 지지 기판(2) 내에서의 전파 방위(ψSi) 등의 범위에 따라 정해지는 하기의 표 12~표 22로 나타내지는 값이다. 한편, 표 12~표 22에서의, Si(100), Si(110) 혹은 Si(111)은 지지 기판(2)을 구성하는 단결정(Si)의 결정 방위이다. 이 각 결정 방위의 상세에 대해서는 후술한다.
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본원 발명자들은 상기 TLT, θLT, TN, TS, TE, ψSi, TSi의 각 설계 파라미터를 다양하게 변화시키고, 제1 고차 모드, 제2 고차 모드 및 제3 고차 모드의 응답 강도가 어떻게 변화되는지를 조사했다.
한편, 상기 각 파라미터를 변화시킨 경우의 고차 모드의 응답 강도로는 S11의 절대값을 구했다. S11의 절대값의 데시벨 표시값이 작을수록 고차 모드의 응답 강도가 큰 것을 나타낸다. S11을 산출할 때에는 전극지 교차 폭은 20λ, 전극지의 쌍수는 94쌍으로 하고, 2차원 유한요소법의 전극지 한 쌍 모델로 S11을 구했다.
한편, IDT 전극은 압전체 측으로부터 Ti/Pt/Ti/Al의 순서로 이들 금속막이 적층된 구조로 했다. 또한, IDT 전극의 두께에 대해서는 Pt막의 두께를 변경하여 변화시켰다. 더욱이, IDT 전극의 파장규격화 막 두께(TE)는 각 금속막의 밀도로부터 추정한 IDT 전극 전체의 질량을 이용하고, 각 전극층의 두께와 밀도로부터 알루미늄의 두께로 환산한 경우의 파장규격화 막 두께를 구했다.
(제1 고차 모드)
도 2에 나타낸 어드미턴스 특성을 가지는 탄성파 공진자를 기준 구조로 했다. 즉, 지지 기판(2)의 오일러 각=(0°, 0°, 45°), 산화규소막(4)의 막 두께=0.30λ, 압전체(5)의 막 두께=0.30λ, 압전체(5)의 오일러 각=(0°, -40°, 0°), IDT 전극(6)의 전극지 피치로 정해지는 파장 λ=1λ㎛의 탄성파 공진자를 기준 구조로 했다. 이 기준 구조에서는 IDT 전극(6)은 Al막과 Ti막을 적층한 적층 금속막으로 이루어진다. 각 전극층의 두께와 밀도로부터 알루미늄으로 환산한 적층 금속막의 두께는 0.05λ로 했다. 도 3~도 8은 각각 기준 구조에 대하여, 각 파라미터를 변화시킨 경우의 제1 고차 모드의 응답 강도(S11)의 변화를 나타내는 도면이다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 기준 구조에 대하여 지지 기판 내의 전파 방위(ψSi)를 0°로부터 45°의 범위에서 변화시키면, 제1 고차 모드의 응답 강도(S11)가 변화되는 것을 알 수 있다.
마찬가지로, 도 4에 나타내는 바와 같이, 탄탈산리튬으로 이루어지는 압전체의 파장규격화 막 두께(TLT)를 변화시킨 경우에도 제1 고차 모드의 응답 강도(S11)가 변화되는 것을 알 수 있다.
더욱이, 도 5에 나타내는 바와 같이, 탄탈산리튬으로 이루어지는 압전체의 커트 각인 (90°+θLT)가 변화된 경우에도 제1 고차 모드의 응답 강도(S11)가 변화되었다.
도 6에 나타내는 바와 같이, 산화규소막의 파장규격화 막 두께(TS)를 변화시킨 경우에도 제1 고차 모드의 응답 강도(S11)가 변화되었다.
도 7에 나타내는 바와 같이, IDT 전극의 Al 환산 두께인 파장규격화 막 두께(TE)가 변화된 경우도 제1 고차 모드의 응답 강도(S11)가 변화되었다.
도 8에 나타내는 바와 같이, 질화규소막의 파장규격화 막 두께(TN)를 변화시키면, 제1 고차 모드의 강도(S11)가 변화되는 것을 알 수 있다.
도 3~도 8로부터, 이들 파라미터를 변화시킴으로써 제1 고차 모드의 응답 강도를 조정할 수 있는 것을 알 수 있다. 즉, 상기 각 파라미터의 값을 선택함으로써 제1 고차 모드의 응답 강도를 작게 할 수 있다.
본원 발명자들은 도 3~도 8 등의 계산 결과로부터, 고차 모드의 응답 강도에 대응하는 Ih는 전술한 식(1)과 전술한 표 12~표 22 중의 계수 a, b, c, d, e로 구해지는 것을 도출했다.
그리고 식(1) 중의 계수는 지지 기판의 결정 방위 (100), (110) 혹은 (111), 탄탈산리튬으로 이루어지는 압전체의 파장규격화 막 두께(TLT), 질화규소막의 파장규격화 막 두께(TN), 산화규소막의 파장규격화 막 두께(TS), IDT 전극의 파장규격화 막 두께(TE)의 각 범위 및 지지 기판 중의 전파 방위(ψSi)에 따라, 표 12~표 14에 기재된 값이 되는 것을 발견했다. 그로써, 제1 고차 모드의 응답 강도에 대응하는 Ih1이 -2.4보다 큰 TLT, θLT, TN, TS, TE, ψSi의 조건을 결정한다.
한편, 복수개의 탄성파 필터가 일단에서 접속된 멀티플렉서에서는 고차 모드의 응답 강도는 S11에서 -2.4㏈보다 큰 것이 요구된다. 이것은 자신 이외의 다른 탄성파 필터의 통과 특성에 대한 영향을 무시할 수 있을 정도로 하기 위해서이다. 통상 휴대전화기 등에서는 통과 대역에 나타나는 리플은 수신 감도를 확보하는 관점에서 -0.8㏈ 이상인 것이 요구된다. 단, 고차 모드가 다른 탄성파 필터의 통과 대역에 존재하는 경우, 고차 모드의 응답 강도의 약 1/3 강도 정도의 리플이 다른 필터의 통과 대역에 발생하는 것이 알려져 있다. 따라서, 상기 통과 대역 내에서의 리플을 -0.8㏈ 이상으로 하기 위해서는 고차 모드의 응답 강도(S11)를 -2.4㏈보다 크게 하면 된다.
또한, 제1 실시형태의 탄성파 장치(1)에서는 TSi＞20로 되어 있다.
제1 고차 모드에 대한 상기 Ih＞-2.4로 되어 있으면서 TSi＞20로 되어 있기 때문에, 제1 고차 모드의 응답에 의한 다른 탄성파 필터의 통과 대역에 대한 영향을 효과적으로 억제할 수 있다. 이를 도 9~도 12를 참조하여 설명한다.
도 9는 멀티플렉서의 회로도이다. 멀티플렉서(10)에서는 제1~제4 탄성파 필터(11~14)가 안테나 단자(15) 측에서 공통 접속된다. 도 10은 제1 탄성파 필터(11)의 회로도이다. 제1 탄성파 필터(11)는 복수개의 직렬암(serial arm) 공진자(S1~S3)와 복수개의 병렬암(parallel arm) 공진자(P1, P2)를 가진다. 즉, 제1 탄성파 필터(11)는 래더(ladder)형 필터이다. 직렬암 공진자(S1~S3) 및 병렬암 공진자(P1, P2)가 상기 실시형태의 탄성파 장치(1)를 이용하여 구성된다. 한편, 상기 멀티플렉서(10)는 예를 들면, 캐리어 어그리게이션용 복합 필터 장치로 이용할 수 있다.
한편, 본 발명에서, 본 발명의 탄성파 장치를 가지는 탄성파 필터의 회로 구성은 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면 종결합 공진자형 탄성파 필터를 가지는 탄성파 필터여도 된다. 이 경우, 종결합 공진자형 탄성파 필터가 본 발명의 탄성파 장치여도 된다. 혹은 종결합 공진자형 탄성파 필터에 접속되는 탄성파 공진자가 본 발명에 따른 탄성파 장치로 구성되어도 된다.
한편, 제1~제4 탄성파 필터(11~14)의 통과 대역을 제1 통과 대역~제4 통과 대역으로 한다. 주파수 위치는 제1 통과 대역＜제2 통과 대역＜제3 통과 대역＜제4 통과 대역으로 한다.
비교를 위해, 상기 기준 구조의 탄성파 공진자를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시형태와 마찬가지로 하여 제1 탄성파 필터가 구성된 비교예의 멀티플렉서를 준비했다.
도 11(a)는 비교예의 멀티플렉서에서의 제1 탄성파 필터 및 제2 탄성파 필터의 필터 특성을 나타낸다. 제1 탄성파 필터의 통과 대역이 제1 통과 대역(A)이다. 제2 탄성파 필터의 통과 대역이 제2 통과 대역(B)이다. 제2 통과 대역(B)에서 큰 리플이 나타나 있다. 이것은 제1 탄성파 필터에 이용되는 탄성파 공진자의 제1 고차 모드에 의해 응답이 크게 나타나 있기 때문이다.
도 11(b)는 본 발명의 실시형태로서의 멀티플렉서의 필터 특성을 나타내는 도면이다. 여기서는 제1 탄성파 필터가 상기 실시형태의 탄성파 장치를 이용하여 구성된다. 따라서, 제2 통과 대역(B)에서 큰 리플이 나타나 있지 않다. 즉, 다른 필터인 제2 탄성파 필터의 통과 대역(B)에서 큰 리플이 나타나 있지 않다. 따라서, 제2 탄성파 필터에서의 필터 특성의 열화가 생기기 어렵다.
이와 같이, 본 발명에 따른 멀티플렉서에서는 본 발명에 따라 구성된 탄성파 장치를 가지는 탄성파 필터에서 상기 제1 고차 모드의 응답이 억제되기 때문에, 자(自)대역보다 통과 대역이 높은 다른 탄성파 필터에서의 필터 특성의 열화를 효과적으로 억제할 수 있다.
한편, 도 12는 지지 기판(2)의 파장규격화 막 두께(TSi)와 제1 고차 모드, 제2 고차 모드 및 제3 고차 모드의 응답 강도(S11)의 관계를 나타내는 도면이다. 도 12로부터 분명한 바와 같이, TSi＞20이면, 제1 고차 모드, 제2 고차 모드 및 제3 고차 모드의 응답 강도를 보다 효과적으로 억제할 수 있는 것을 알 수 있다.
(제2 고차 모드)
도 13은 지지 기판 내의 전파 방위(ψSi)와 제2 고차 모드의 응답 강도(S11)의 관계를 나타내는 도면이다. 도 13으로부터 분명한 바와 같이, ψSi가 변화되면, 제2 고차 모드의 응답 강도(S11)가 변화되었다. 마찬가지로, 도 14에 나타내는 바와 같이, 탄탈산리튬으로 이루어지는 압전체의 파장규격화 막 두께(TLT)가 변화된 경우에도 제2 고차 모드의 응답 강도(S11)가 변화된다. 도 15에 나타내는 바와 같이, 탄탈산리튬으로 이루어지는 압전체의 커트 각(90°+θLT)이 변화된 경우도 제2 고차 모드의 응답 강도(S11)가 변화되었다.
도 16에 나타내는 바와 같이, 산화규소막의 파장규격화 막 두께(TS)가 변화된 경우에도 제2 고차 모드의 응답 강도(S11)가 변화되었다. 더욱이, 도 17에 나타내는 바와 같이, IDT 전극의 Al 환산의 파장규격화 막 두께(TE)가 변화된 경우에도 제2 고차 모드의 응답 강도(S11)가 변화되었다. 또한, 도 18에 나타내는 바와 같이, 질화규소막의 파장규격화 막 두께(TN)가 변화된 경우에도 제2 고차 모드의 응답 강도(S11)가 변화되었다.
도 13~도 18 등의 계산 결과로부터, 제1 고차 모드의 경우와 마찬가지로, 제2 고차 모드의 응답 강도에 대응하는 Ih2를 표현하기 위한 식(1) 중의 계수의 값을 구했다. 지지 기판의 결정 방위 (100), (110) 혹은 (111), 탄탈산리튬으로 이루어지는 압전체의 파장규격화 막 두께(TLT), 질화규소막의 파장규격화 막 두께(TN), 산화규소막의 파장규격화 막 두께(TS), IDT 전극의 파장규격화 막 두께(TE)나, 전파 방위(ψSi)의 범위에 따라, 상술한 표 15~표 17과 같이 식(1)의 계수로 하면, 제2 고차 모드의 응답 강도에 대응하는 Ih2를 표현할 수 있고, 그 중에서 Ih2를 -2.4 이상인 TLT, θLT, TN, TS, TE, ψSi의 조건을 결정하고, 추가로 TSi＞20로 함으로써, 제2 고차 모드의 응답도 충분히 작게 할 수 있다.
(제3 고차 모드)
도 19는 지지 기판 내의 전파 방위(ψSi)와 제3 고차 모드의 응답 강도(S11)의 관계를 나타내는 도면이다. 도 19로부터 분명한 바와 같이, ψSi가 변화되면, 제3 고차 모드의 응답 강도(S11)가 변화되었다. 마찬가지로, 도 20에 나타내는 바와 같이, 탄탈산리튬으로 이루어지는 압전체의 파장규격화 막 두께(TLT)가 변화된 경우에도 제3 고차 모드의 응답 강도(S11)가 변화되었다. 도 21에 나타내는 바와 같이, 탄탈산리튬으로 이루어지는 압전체의 커트 각 (90°+θLT)가 변화된 경우도 제3 고차 모드의 응답 강도(S11)가 변화되었다. 도 22에 나타내는 바와 같이, 산화규소막의 파장규격화 막 두께(TS)가 변화된 경우에도 제3 고차 모드의 응답 강도(S11)가 변화되었다.
더욱이, 도 23에 나타내는 바와 같이, IDT 전극의 Al 환산의 파장규격화 막 두께(TE)가 변화된 경우에도 제3 고차 모드의 응답 강도(S11)가 변화되었다. 또한, 도 24에 나타내는 바와 같이, 질화규소막의 파장규격화 막 두께(TN)가 변화된 경우에도 제3 고차 모드의 응답 강도(S11)가 변화되었다.
도 19~도 24 등으로부터, 식(1)로 나타내는 제3 고차 모드의 응답 강도에 대응하는 Ih3을 표현하는 식(1) 중의 계수의 값을 구했다. 즉, 지지 기판의 결정 방위 (100), (110) 혹은 (111), 더욱이 탄탈산리튬으로 이루어지는 압전체의 파장규격화 막 두께(TLT), 질화규소막의 파장규격화 막 두께(TN), 산화규소막의 파장규격화 막 두께(TS), IDT 전극의 파장규격화 막 두께(TE)나, 전파 방위(ψSi)의 범위에 따라, 상술한 표 18~표 22와 같이 식(1)의 계수로 하면, 제3 고차 모드의 응답 강도에 대응하는 Ih3을 표현할 수 있고, 그 중에서 Ih3을 -2.4 이상인 TLT, θLT, TN, TS, TE, ψSi의 조건을 결정하고, 추가로 TSi＞20로 함으로써, 제3 고차 모드의 응답도 충분히 작게 할 수 있다.
(보다 바람직한 실시형태)
바람직하게는 제1 고차 모드, 제2 고차 모드 및 제3 고차 모드 모두에 대한 Ih가 Ih＞-2.4인 것이 바람직하다. 그 경우에는 제1~제3 고차 모드의 다른 탄성파 필터에 대한 영향을 효과적으로 억제할 수 있다. 또한, 제1 고차 모드 및 제2 고차 모드에 대한 Ih, 제1 고차 모드 및 제3 고차 모드에 대한 Ih 또는 제2 고차 모드 및 제3 고차 모드에 대한 Ih를 Ih＞-2.4로 해도 된다. 그 경우에는 제1~제3 고차 모드 중 2종의 고차 모드에 의한 영향을 억제할 수 있다.
(압전체의 두께)
본원 발명의 구조를 적용하는 경우에는 상술한 바와 같이, 산화규소막(4)과 압전체(5)가 적층된 부분에 고차 모드가 갇히는 경향이 있는데, 상기 압전체(5)의 두께를 3.5λ 이하로 함으로써, 산화규소막(4)과 압전체(5)의 적층 부분이 얇아지기 때문에 고차 모드가 갇히기 어려워진다.
보다 바람직하게는 탄탈산리튬으로 이루어지는 압전체(5)의 막 두께는 2.5λ 이하이며, 그 경우에는 주파수 온도계수(TCF)의 절대값을 작게 할 수 있다. 더욱이, 바람직하게는 탄탈산리튬으로 이루어지는 압전체(5)의 막 두께는 1.5λ 이하이다. 이 경우에는 전기기계 결합 계수를 용이하게 조정할 수 있다. 더욱이, 보다 바람직하게는 탄탈산리튬으로 이루어지는 압전체(5)의 막 두께는 0.5λ 이하이다. 이 경우에는 넓은 범위에서 전기기계 결합 계수를 용이하게 조정할 수 있다.
본 발명에서는 각 기판 재료에서 결정학적으로 등가인 방위는 동일한 것으로 취급한다.
한편, 전술한 Si(100), Si(110) 및 Si(111)로 나타내지는 실리콘 결정 방위를 이하에서 보다 상세하게 설명한다.
도 32에 나타내는 바와 같이, Si(100)이란, 다이아몬드 구조를 가지는 실리콘의 결정 구조에서, 밀러지수 [100]으로 나타내지는 결정 축에 직교하는 (100)면에서 커팅한 기판인 것을 나타낸다. 한편, Si(010) 등 결정학적으로 등가인 면도 포함한다.
도 33에 나타내는 바와 같이, Si(110)이란, 다이아몬드 구조를 가지는 실리콘의 결정 구조에서, 밀러지수 [110]으로 나타내지는 결정 축에 직교하는 (110)면에서 커팅한 기판인 것을 나타낸다. 한편, 그 밖의 결정학적으로 등가인 면도 포함한다.
도 34에 나타내는 바와 같이, Si(111)이란, 다이아몬드 구조를 가지는 실리콘의 결정 구조에서, 밀러지수 [111]로 나타내지는 결정 축에 직교하는 (111)면에서 커팅한 기판인 것을 나타낸다. 한편, 그 밖의 결정학적으로 등가인 면도 포함한다.
한편, 상기 식(1)에서,
a) Si(100)(오일러 각 (φSi=0±5°, θSi=0±5°, ψSi)로 함)을 사용하는 경우, ψSi의 범위는 0°≤ψSi≤45°로 한다. 단, Si(100)의 결정 구조의 대칭성으로부터, ψSi와 ψSi±(n×90°)는 같은 의미이다(단, n=1, 2, 3…). 마찬가지로, ψSi와 -ψSi는 같은 의미이다.
b) Si(110)(오일러 각 (φSi=-45±5°, θSi=-90±5°, ψSi)로 함)을 사용하는 경우, ψsi의 범위는 0°≤ψSi≤90°로 한다. 단, Si(110)의 결정 구조의 대칭성으로부터, ψSi와 ψSi±(n×180°)는 같은 의미이다(단, n=1, 2, 3…). 마찬가지로, ψSi와 -ψSi는 같은 의미이다.
c) Si(111)(오일러 각 (φSi=-45±5°, θSi=-54.73561±5°, ψSi)로 함)을 사용하는 경우, ψSi의 범위는 0°≤ψSi≤60°로 한다. 단, Si(111)의 결정 구조의 대칭성으로부터, ψSi와 ψSi±(n×120°)는 같은 의미이다(단, n=1, 2, 3…). 마찬가지로, ψSi와 -ψSi는 같은 의미이다.
또한, θLT의 범위는 -180°＜θLT≤0°로 하지만, θLT와 θLT+180°는 같은 의미인 것으로 취급하면 된다.
한편, 본 명세서에서, 예를 들면, 오일러 각 (0°±5°의 범위 내, θ, 0°±15°의 범위 내)에서의 0°±5°의 범위 내란, -5° 이상, +5° 이하의 범위 내를 의미하고, 0°±15°의 범위 내란, -15° 이상, +15° 이하의 범위 내를 의미한다.
도 25는 실리콘으로 이루어지는 고음속 지지 기판 상에 두께 0.35λ의 산화규소막으로 이루어지는 저음속막 및 오일러 각 (0°, -40°, 0°)의 탄탈산리튬으로 이루어지는 압전막을 적층한 탄성파 장치에서의 LiTaO3막의 막 두께와 Q값의 관계를 나타내는 도면이다. 이 도 25에서의 세로축은 공진자의 Q특성과 비대역(Δf)의 곱이다. 또한, 도 26은 LiTaO3막의 막 두께와 주파수 온도계수(TCF)의 관계를 나타내는 도면이다. 도 27은 LiTaO3막의 막 두께와 음속의 관계를 나타내는 도면이다. 도 25로부터 LiTaO3막의 막 두께가 3.5λ 이하인 것이 바람직하다. 그 경우에는 막 두께가 3.5λ를 초과한 경우에 비해, Q값이 높아진다. 보다 바람직하게는 Q값을 보다 높이기 위해서는 LiTaO3막의 막 두께는 2.5λ 이하인 것이 바람직하다.
또한, 도 26으로부터 LiTaO3막의 막 두께가 2.5λ 이하인 경우, 주파수 온도계수(TCF)의 절대값이 막 두께가 2.5λ를 초과한 경우에 비해 작게 할 수 있다. 보다 바람직하게는 LiTaO3막의 막 두께를 2λ 이하로 하는 것이 바람직하고, 그 경우에는 주파수 온도계수(TCF)의 절대값이 10ppm/℃ 이하로 될 수 있다. 주파수 온도계수(TCF)의 절대값을 작게 하기 위해서는 LiTaO3막의 막 두께를 1.5λ 이하로 하는 것이 더 바람직하다.
도 27로부터, LiTaO3막의 막 두께가 1.5λ를 초과하면, 음속의 변화가 극히 작다.
단, 도 28에 나타내는 바와 같이, LiTaO3막의 막 두께가 0.05λ 이상, 0.5λ 이하의 범위에서는 비대역이 크게 변화된다. 따라서, 전기기계 결합 계수를 보다 넓은 범위에서 조정할 수 있다. 따라서, 전기기계 결합 계수 및 비대역의 조정 범위를 넓히기 위해서는 LiTaO3막의 막 두께가 0.05λ 이상, 0.5λ 이하인 범위가 바람직하다.
도 29 및 도 30은 산화규소막 두께(λ)와 음속 및 전기기계 결합 계수의 관계를 각각 나타내는 도면이다. 여기서는 SiO2로 이루어지는 저음속막의 하방에, 고음속막으로서 질화규소막, 산화알루미늄막 및 다이아몬드를 각각 사용했다. 고음속막의 막 두께는 1.5λ로 했다. 질화규소의 벌크파의 음속은 6000m/초이고, 산화알루미늄에서의 벌크파의 음속은 6000m/초이며, 다이아몬드에서의 벌크파의 음속은 12800m/초이다. 도 29 및 도 30에 나타내는 바와 같이, 고음속막의 재질 및 산화규소막의 막 두께를 변경했다고 해도 전기기계 결합 계수 및 음속은 거의 변화되지 않는다. 특히, 도 30으로부터 산화규소막의 막 두께가 0.1λ 이상, 0.5λ 이하에서는 고음속막의 재질 여하에 상관 없이, 전기기계 결합 계수는 거의 바뀌지 않는다. 또한, 도 29로부터 산화규소막의 막 두께가 0.3λ 이상, 2λ 이하이면, 고음속막의 재질 여하에 상관 없이, 음속이 바뀌지 않는 것을 알 수 있다. 따라서, 바람직하게는 산화규소로 이루어지는 저음속막의 막 두께는 2λ 이하, 보다 바람직하게는 0.5λ 이하인 것이 바람직하다.
상기 각 실시형태의 탄성파 장치는 고주파 프론트 엔드 회로의 멀티플렉서 등의 부품으로 사용할 수 있다. 이와 같은 고주파 프론트 엔드 회로의 예를 하기에서 설명한다.
도 31은 고주파 프론트 엔드 회로를 가지는 통신 장치의 개략 구성도이다. 통신 장치(240)는 안테나(202)와 고주파 프론트 엔드 회로(230)와 RF 신호 처리 회로(203)를 가진다. 고주파 프론트 엔드 회로(230)는 안테나(202)에 접속되는 회로 부분이다. 고주파 프론트 엔드 회로(230)는 멀티플렉서(210)와 증폭기(221~224)를 가진다. 멀티플렉서(210)는 제1~제4 필터(211~214)를 가진다. 이 멀티플렉서(210)로서, 상술한 본 발명의 멀티플렉서를 이용할 수 있다. 멀티플렉서(210)는 안테나(202)에 접속되는 안테나 공통 단자(225)를 가진다. 안테나 공통 단자(225)에 수신 필터로서의 제1~제3 필터(211~213)의 일단과, 송신 필터로서의 제4 필터(214)의 일단이 공통 접속된다. 제1~제3 필터(211~213)의 출력단이 증폭기(221~223)에 각각 접속된다. 또한, 제4 필터(214)의 입력단에 증폭기(224)가 접속된다.
증폭기(221~223)의 출력단이 RF 신호 처리 회로(203)에 접속된다. 증폭기(224)의 입력단이 RF 신호 처리 회로(203)에 접속된다.
본 발명에 따른 멀티플렉서는 이와 같은 통신 장치(240)에서의 멀티플렉서(210)로서 알맞게 사용할 수 있다.
한편, 본 발명에서의 멀티플렉서는 복수개의 송신 필터만 가지는 것이어도 되고, 복수개의 수신 필터를 가지는 것이어도 된다. 한편, 멀티플렉서는 n개의 대역통과형 필터를 포함하는 것이며, n은 2 이상이다. 따라서, 듀플렉서도 본 발명에서의 멀티플렉서이다.
본 발명은 필터, 멀티밴드 시스템에 적용할 수 있는 멀티플렉서, 프론트 엔드 회로 및 통신 장치로서, 휴대전화 등의 통신기기에 널리 이용할 수 있다.
1: 탄성파 장치
2: 지지 기판
3: 질화규소막
4: 산화규소막
5: 압전체
5a, 5b: 제1, 제2 주면
6: IDT 전극
7, 8: 반사기
10: 멀티플렉서
11~14: 제1~제4 탄성파 필터
15: 안테나 단자
202: 안테나
203: RF 신호 처리 회로
210: 멀티플렉서
211~214: 제1~제4 필터
221~224: 증폭기
225: 안테나 공통 단자
230: 고주파 프론트 엔드 회로
240: 통신 장치
P1, P2: 병렬암 공진자
S1~S3: 직렬암 공진자

Claims (15)

  1. 실리콘 기판인 지지 기판과,
    상기 지지 기판 상에 적층된 질화규소막과,
    상기 질화규소막 상에 적층된 산화규소막과,
    상기 산화규소막 상에 적층되면서 탄탈산리튬으로 이루어지는 압전체와,
    상기 압전체의 한쪽 주면(主面)에 마련된 IDT 전극을 포함하고,
    상기 IDT 전극의 전극지(電極指) 피치로 정해지는 파장을 λ로 하고, 상기 압전체의 파장규격화 막 두께를 TLT, 상기 압전체의 오일러 각의 θ를 θLT, 상기 질화규소막의 파장규격화 막 두께를 TN, 상기 산화규소막의 파장규격화 막 두께를 TS, 상기 IDT 전극의 파장규격화 막 두께와 상기 IDT 전극 밀도의 알루미늄 밀도에 대한 비의 곱으로 구해지며, 알루미늄의 두께로 환산한 상기 IDT 전극의 파장규격화 막 두께를 TE, 상기 지지 기판 내에서의 전파 방위를 ψSi, 상기 지지 기판의 파장규격화 막 두께를 TSi로 했을 때에, 하기의 식(1)로 나타내지는 제1 고차 모드의 응답 강도에 대응하는 Ih, 제2 고차 모드의 응답 강도에 대응하는 Ih, 및 제3 고차 모드의 응답 강도에 대응하는 Ih 중 적어도 하나가 -2.4보다 크도록 상기 TLT, 상기 θLT, 상기 TN, 상기 TS, 상기 TE, 상기 ψSi가 설정되고, 또한 상기 TSi＞20인, 탄성파 장치.
    Figure 112020000953351-pct00025

    단, 상기 식(1) 중의 계수 a, b, c, d, e는,
    상기 지지 기판의 결정 방위, 상기 제1 고차 모드, 상기 제2 고차 모드, 또는 상기 제3 고차 모드 중 어느 하나를 나타내는 고차 모드의 종류, 상기 산화규소막의 파장규격화 막 두께(TS), 상기 압전체의 파장규격화 막 두께(TLT), 및 상기 지지 기판 내에서의 전파 방위(ψSi)의 범위에 따라 정해지는 하기의 표 1~표 11로 나타내지는 값이다.
    [표 1]
    Figure 112020000953351-pct00026

    [표 2]
    Figure 112020000953351-pct00027

    [표 3]
    Figure 112020000953351-pct00028

    [표 4]
    Figure 112020000953351-pct00029

    [표 5]
    Figure 112020000953351-pct00030

    [표 6]
    Figure 112020000953351-pct00031

    [표 7]
    Figure 112020000953351-pct00032

    [표 8]
    Figure 112020000953351-pct00033

    [표 9]
    Figure 112020000953351-pct00034

    [표 10]
    Figure 112020000953351-pct00035

    [표 11]
    Figure 112020000953351-pct00036
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 고차 모드에 대한 Ih가 -2.4보다 큰, 탄성파 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제3 고차 모드에 대한 Ih가 -2.4보다 큰, 탄성파 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 및 제3 고차 모드에 대한 Ih가 -2.4보다 큰, 탄성파 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1, 제2 및 제3 고차 모드 모두에 대한 Ih가 -2.4보다 큰, 탄성파 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압전체의 두께가 3.5λ 이하인, 탄성파 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 압전체의 두께가 2.5λ 이하인, 탄성파 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 압전체의 두께가 1.5λ 이하인, 탄성파 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 압전체의 두께가 0.5λ 이하인, 탄성파 장치.
  10. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탄성파 장치는 탄성파 공진자인, 탄성파 장치.
  11. 복수개의 공진자를 가지며, 복수개의 공진자 중 적어도 하나의 공진자가 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 탄성파 장치로 이루어지는, 탄성파 필터.
  12. 통과 대역이 다른 N개(단, N은 2 이상)의 탄성파 필터를 포함하고, 상기 N개의 탄성파 필터의 일단(一端)이 안테나단 측에서 공통 접속되며,
    상기 N개의 탄성파 필터 중 통과 대역이 가장 높은 탄성파 필터를 제외한 적어도 하나의 탄성파 필터가 1개 이상의 탄성파 공진자를 가지며,
    상기 1개 이상의 탄성파 공진자 중 적어도 하나의 탄성파 공진자가 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 탄성파 장치인, 멀티플렉서.
  13. 제12항에 있어서,
    캐리어 어그리게이션용 복합 필터 장치인, 멀티플렉서.
  14. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 탄성파 장치를 가지는 탄성파 필터와,
    상기 탄성파 필터에 접속된 파워앰프를 포함하는, 고주파 프론트 엔드 회로.
  15. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 탄성파 장치를 가지는 탄성파 필터 및 상기 탄성파 필터에 접속된 파워앰프를 가지는 고주파 프론트 엔드 회로와,
    RF 신호 처리 회로를 포함하는, 통신 장치.
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