WO2019124128A1 - 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

弾性波装置、高周波フロントエンド回路及び通信装置 Download PDF

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WO2019124128A1
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勇蔵 岸
諭卓 岸本
誠 澤村
誠二 甲斐
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株式会社村田製作所
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Definitions

  • the present invention relates to an elastic wave device, a high frequency front end circuit, and a communication device.
  • Patent Document 1 discloses an example of a surface acoustic wave device having a WLP (Wafer Level Package) structure.
  • a piezoelectric thin film is provided on a silicon substrate, and a comb electrode is provided on the piezoelectric thin film.
  • a protective film having a wall-like portion surrounding the comb electrode is provided on the piezoelectric thin film.
  • a resin film is provided on the protective film so as to seal the opening constituted by the wall-like portion of the protective film.
  • Patent Document 2 also discloses an example of an elastic wave device having a WLP structure.
  • the wiring electrode electrically connected to the IDT electrode reaches on the support substrate.
  • Patent Document 1 since a support layer as a protective film for supporting a cover layer as a resin film is provided on a piezoelectric layer as a piezoelectric thin film, a large external force is applied to the piezoelectric layer in the manufacturing process and the like. May be added to Therefore, the piezoelectric layer may be cracked and broken.
  • the elastic wave device of Patent Document 2 since the wiring electrodes extend on the support substrate, when the support substrate is a conductive silicon support substrate, a leak current is likely to occur. Therefore, filter characteristics such as insertion loss of the elastic wave device may be degraded.
  • An object of the present invention is to provide an elastic wave device, a high frequency front end circuit, and a communication device in which the piezoelectric layer is not easily damaged and the filter characteristics are not easily deteriorated.
  • An elastic wave device comprises a silicon supporting substrate having a first main surface and a second main surface facing each other, and the piezoelectric body provided on the first main surface of the silicon supporting substrate.
  • a piezoelectric structure having a layer, an IDT electrode provided on the piezoelectric layer, and a support provided on the first main surface of the silicon support substrate so as to surround the piezoelectric layer A layer, a cover layer provided on the support layer, a through via electrode provided so as to penetrate the silicon support substrate and the piezoelectric structure, and the through via electrode being connected, And a first wiring electrode electrically connected to the IDT electrode, wherein the piezoelectric structure has at least one insulating layer including the piezoelectric layer; Wiring electrodes are provided on the insulating layer. It has been.
  • a high frequency front end circuit according to the present invention comprises an elastic wave device configured according to the present invention and a power amplifier.
  • a communication device comprises a high frequency front end circuit configured according to the present invention and an RF signal processing circuit.
  • an elastic wave device it is possible to provide an elastic wave device, a high frequency front end circuit, and a communication device in which the piezoelectric layer is not easily damaged and the filter characteristics are not easily deteriorated.
  • FIG. 1 is a front cross-sectional view of an elastic wave device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a front cross-sectional view of an elastic wave device according to a first modified example of the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a front cross-sectional view of an elastic wave device according to a second modification of the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a front cross-sectional view of an elastic wave device according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a front sectional view of an elastic wave device according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a front cross-sectional view of an elastic wave device according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a block diagram of a communication device having a high frequency front end circuit.
  • FIG. 1 is a front cross-sectional view of an elastic wave device according to a first embodiment of the present invention.
  • the elastic wave device 1 has a silicon support substrate 2.
  • the silicon support substrate 2 has a first main surface 2a and a second main surface 2b opposed to each other.
  • a support layer 3 made of resin is provided on the first main surface 2 a of the silicon support substrate 2.
  • the support layer 3 has a frame shape.
  • a cover layer 4 is provided on the support layer 3 so as to seal the upper opening of the support layer 3.
  • the cover layer 4 is not particularly limited, it is made of silicon (Si) in the present embodiment.
  • the cover layer 4 may be made of an appropriate resin.
  • a space A surrounded by the silicon support substrate 2, the support layer 3, and the cover layer 4 is provided.
  • the low sound velocity film 5 is stacked on the silicon support substrate 2.
  • the piezoelectric layer 6 is stacked on the low sound velocity film 5.
  • the low acoustic velocity film 5 and the piezoelectric layer 6 constitute a piezoelectric structure 12.
  • An IDT electrode 7 is provided on the piezoelectric layer 6 in the piezoelectric structure 12.
  • a first wiring electrode 8 is provided to be electrically connected to the IDT electrode 7.
  • a dielectric film 10 is provided to cover the IDT electrode 7.
  • the dielectric film 10 may not necessarily be provided.
  • the through via electrode 11 is provided so as to penetrate the silicon support substrate 2, the low sound velocity film 5, and the piezoelectric layer 6.
  • the upper end of the through via electrode 11 is connected to the first wiring electrode 8.
  • the lower end of the through via electrode 11 reaches the second main surface 2 b of the silicon support substrate 2.
  • the second wiring electrode 13 is provided on the second main surface 2b.
  • the second wiring electrode 13 is connected to the lower end of the through via electrode 11.
  • the upper end and the lower end mean the upper end and the lower end in FIG.
  • the first wiring electrode 8 and the second wiring electrode 13 may have electrode lands wider than the other portions. Both ends of the through via electrode 11 may be connected to respective electrode lands of the first wiring electrode 8 and the second wiring electrode 13.
  • Bumps 16 are provided on the second wiring electrodes 13.
  • the IDT electrode 7 is electrically connected to the outside through the first wiring electrode 8, the through via electrode 11, the second wiring electrode 13 and the bump 16.
  • the elastic wave device 1 of the present embodiment is provided on the silicon supporting substrate 2 and the first main surface 2 a of the silicon supporting substrate 2, and is a piezoelectric structure 12 including the piezoelectric layer 6 and the low sound velocity film 5.
  • An IDT electrode 7 provided on the piezoelectric layer 6, a support layer 3 provided on the first main surface 2a of the silicon support substrate 2 so as to surround the piezoelectric layer 6, and a support layer A cover layer 4 provided on the upper surface 3, a through via electrode 11 provided so as to penetrate the silicon support substrate 2 and the piezoelectric structure 12, and a penetration layer provided on the piezoelectric structure 12,
  • a first wiring electrode 8 connected to the via electrode 11 and electrically connected to the IDT electrode 7, wherein the first wiring electrode 8 is an insulating piezoelectric material in the piezoelectric structure 12 It has a configuration of being provided on the body layer 6.
  • the IDT electrode 7 is provided on the piezoelectric layer 6, applying an alternating electric field to the IDT electrode 7 excites an elastic wave.
  • the low sound velocity film 5 is made of a low sound velocity material in which the sound velocity of the propagating bulk wave is slower than the sound velocity of the bulk wave propagating in the piezoelectric layer 6.
  • An inorganic insulator, a resin material, etc. can be used as such a low sound velocity material. More specifically, it is made of, for example, a material containing glass, silicon oxynitride, tantalum oxide or a compound obtained by adding fluorine or carbon or boron to silicon oxide as a main component.
  • the material of the low sound velocity film 5 may be a material having a relatively low sound velocity.
  • the low sound velocity film 5 is one of the insulating layers in the piezoelectric structure 12.
  • the thickness of the piezoelectric layer 6 is usually considerably thinner than that of a piezoelectric single crystal substrate in an elastic wave device using a piezoelectric single crystal substrate.
  • the thickness of the piezoelectric layer 6 is preferably 3.5 ⁇ or less.
  • the piezoelectric layer 6 is easily broken.
  • the elastic wave device 1 of the present embodiment since the piezoelectric layer 6 is provided in the space A, stress is applied to the piezoelectric layer 6 when providing the support layer 3 and the cover layer 4 in the manufacturing process. hard. Also in use of the elastic wave device 1, stress is hardly applied to the piezoelectric layer 6. Therefore, it is possible to suppress the breakage of the piezoelectric layer 6.
  • the support layer 3 is made of a synthetic resin such as polyimide, but may be made of an insulator other than the synthetic resin, for example, an inorganic insulator.
  • the support layer 3 is made of a resin. In that case, the cost of the support layer 3 can be reduced and the process can be simplified.
  • the dielectric film 10 is provided to cover the IDT electrode 7. Therefore, frequency adjustment can be performed by adjusting the thickness and material of the dielectric film 10. Further, by providing the dielectric film 10, the IDT electrode 7 can be protected from the periphery.
  • the material of the dielectric film 10 is not particularly limited, but inorganic dielectric materials such as silicon oxide and silicon oxynitride can be suitably used.
  • the through via electrode 11 is preferably located in a region surrounded by the support layer 3 when viewed in the normal direction of the second main surface 2 b of the silicon support substrate 2. Thereby, stress is hardly applied to the through via electrode 11 in the manufacturing process or the like. Therefore, the through via electrode 11 is not easily damaged.
  • the low sound velocity film 5 is located in the region surrounded by the support layer 3.
  • the low sound velocity film 5 may extend to the lower surface of the support layer 3 and the outside of the support layer 3.
  • the support layer 3 is indirectly laminated on the first major surface 2 a of the silicon support substrate 2.
  • the support layer 3 is preferably laminated directly on the first major surface 2a.
  • the support layer 3 has a frame-like shape, but is not limited to the frame-like shape as long as it can surround the functional part having the piezoelectric layer 6 and the IDT electrode 7. Therefore, the space A is not limited to the sealed space.
  • the IDT electrode 7, the first wiring electrode 8, the through via electrode 11, and the second wiring electrode 13 are made of appropriate metals or alloys, and the material constituting them is not particularly limited.
  • the electrode structure of the functional electrode having the IDT electrode 7 is not particularly limited, either, and the electrode structure including the IDT electrode 7 may be modified to constitute various functional units such as an elastic wave resonator or an elastic wave filter. Can.
  • the bumps 16 be provided at positions not overlapping the through via electrodes 11 when viewed in the normal direction of the second main surface 2 b of the silicon supporting substrate 2. As a result, when the bumps 16 are provided in the manufacturing process, stress is unlikely to be applied to the through via electrodes 11 and the piezoelectric layer 6. Therefore, the through via electrode 11 and the piezoelectric layer 6 are not easily damaged.
  • the bumps 16 are provided inside the through via electrodes 11 when viewed in the normal direction of the second main surface 2 b of the silicon support substrate 2.
  • the elastic wave device 1 can be miniaturized.
  • FIG. 2 is a front sectional view of an elastic wave device according to a first modified example of the first embodiment.
  • the first insulating layer 28 is provided between the silicon support substrate 2 and the through via electrode 11 and between the piezoelectric structural body 12 and the through via electrode 11. It differs from the embodiment.
  • the present modification is different from the first embodiment also in that the second insulating layer 29 is provided between the silicon support substrate 2 and the second wiring electrode 13.
  • the elastic wave device of this modification has the same configuration as the elastic wave device 1 of the first embodiment except for the above point.
  • the piezoelectric layer 6 is not easily damaged.
  • the first insulating layer 28 since the first insulating layer 28 is provided, leakage current is further less likely to occur between the silicon support substrate 2 and the piezoelectric structure 12 and the through via electrode 11. Since the second insulating layer 29 is provided, leakage current is further less likely to occur between the silicon support substrate 2 and the second wiring electrode 13. Therefore, the filter characteristics of the elastic wave device are further less likely to deteriorate.
  • the first insulating layer 28 and the second insulating layer 29 are integrally provided of the same material.
  • an inorganic dielectric material such as silicon oxide or silicon oxynitride or an appropriate resin material can be used.
  • the first insulating layer 28 and the second insulating layer 29 may be provided separately.
  • one of the first insulating layer 28 and the second insulating layer 29 may be provided.
  • the second insulating layer 29 be provided inside the support layer 3 when viewed in the normal direction of the second main surface 2 b of the silicon support substrate 2.
  • the second insulating layer 29 is not diced even when the elastic wave device is obtained by dicing.
  • the second insulating layer 29 is not diced even when the portion where the support layer 3 is provided is diced. Therefore, the thickness to be diced can be more reliably reduced, and the time efficiency of dicing can be enhanced. Therefore, the productivity can be enhanced, and the filter characteristics of the elastic wave device are less likely to deteriorate.
  • FIG. 3 is a front cross-sectional view of an elastic wave device according to a second modification of the first embodiment.
  • the through via electrode 11 does not penetrate the piezoelectric layer 36 in the piezoelectric structure 32 and penetrates the low sound velocity film 5 and the first wiring electrode on the low sound velocity film 5.
  • This embodiment differs from the first embodiment in that 38 is reached.
  • the elastic wave device of this modification has the same configuration as the elastic wave device 1 of the first embodiment except for the above point.
  • the low sound velocity film 5 has a portion provided outside the piezoelectric layer 36 as viewed in the normal direction of the first main surface 2 a of the silicon support substrate 2.
  • the through via electrode 11 penetrates the portion of the low sound velocity film 5.
  • the first wiring electrode 38 extends from above the piezoelectric layer 36 to the above portion of the low sound velocity film 5 and is connected to the through via electrode 11.
  • the low sound velocity film 5 has insulating properties as in the first embodiment. Therefore, a leak current does not easily occur between the first wiring electrode 38 and the silicon support substrate 2, and the filter characteristics of the elastic wave device do not easily deteriorate.
  • the piezoelectric layer 36 is further less likely to be damaged.
  • FIG. 4 is a front cross-sectional view of an elastic wave device according to a second embodiment.
  • the present embodiment differs from the first embodiment in that the piezoelectric structure 42 has a high sound velocity film 44.
  • the present embodiment is in that the through via electrode 11 does not penetrate through the low sound velocity film 45 and penetrates the high sound velocity film 44 and that the first wiring electrode 38 extends on the high sound velocity film 44. Is also different from the first embodiment.
  • the elastic wave device of the present embodiment has the same configuration as the elastic wave device 1 of the first embodiment except for the above point.
  • the high sound velocity film 44 is made of, for example, aluminum nitride, aluminum oxide, silicon carbide, silicon nitride, silicon oxynitride, DLC film, silicon (Si), sapphire, lithium tantalate, lithium niobate, piezoelectric material layer such as quartz, alumina Or any of various ceramics such as zirconia, cordierite, mullite, steatite, forsterite, diamond, magnesia, or a material containing the above-described materials as a main component, or a material containing a mixture of the above-described materials as a main component .
  • the material of the high sound velocity film 44 may be a material having a relatively high sound velocity.
  • the high sound velocity film 44 is one of the insulating layers in the piezoelectric structure 42.
  • the high sound velocity film 44 has a portion provided outside the piezoelectric layer 36 and the low sound velocity film 45 when viewed in the normal direction of the first main surface 2 a of the silicon support substrate 2.
  • the through via electrode 11 penetrates the portion of the high sound velocity film 44.
  • the first wiring electrode 38 extends from above the piezoelectric layer 36 to the above-mentioned portion of the high sound velocity film 44 and is connected to the through via electrode 11.
  • the high sound velocity film 44 has insulation. Therefore, a leak current does not easily occur between the first wiring electrode 38 and the silicon support substrate 2, and the filter characteristics of the elastic wave device do not easily deteriorate.
  • the through via electrode 11 may penetrate the low sound velocity film 45 and the first wiring electrode 38 may extend to the low sound velocity film 45. As in the first embodiment, the through via electrode 11 penetrates all layers of the piezoelectric structure 32, and the first wiring electrode 38 does not reach the low sound velocity film 45 and the high sound velocity film 44. It is good.
  • FIG. 5 is a front cross-sectional view of an elastic wave device according to a third embodiment.
  • the present embodiment differs from the first embodiment in that the piezoelectric structure 52 does not include the low sound velocity film 5 and includes the acoustic reflection film 55 and the arrangement of the first wiring electrodes 38.
  • the elastic wave device of the present embodiment has the same configuration as the elastic wave device 1 of the first embodiment except for the above point.
  • the acoustic reflection film 55 has a plurality of low acoustic impedance layers with relatively low acoustic impedance, and a plurality of high acoustic impedance layers with relatively high acoustic impedance.
  • high acoustic impedance layers and low acoustic impedance layers are alternately stacked. More specifically, the acoustic reflection film 55 has three low acoustic impedance layers, a low acoustic impedance layer 57a, a low acoustic impedance layer 57b, and a low acoustic impedance layer 57c.
  • the acoustic reflection film 55 has two high acoustic impedance layers, a high acoustic impedance layer 58 a and a high acoustic impedance layer 58 b.
  • the layer located closest to the piezoelectric layer 36 of the acoustic reflection film 55 is the low acoustic impedance layer 57 a.
  • the number of stacked low acoustic impedance layers and high acoustic impedance layers in the acoustic reflection film 55 is not limited to this.
  • the energy of the elastic wave can be effectively confined to the piezoelectric layer 36 side.
  • the plurality of low acoustic impedance layers and the plurality of high acoustic impedance layers are layers having insulation in the piezoelectric structure 52.
  • the high acoustic impedance layer 58a is lower than the low acoustic impedance layer 57a stacked closer to the piezoelectric layer 36 than the high acoustic impedance layer 58a. It has a portion located outside.
  • the low acoustic impedance layer 57b, the high acoustic impedance layer 58b, and the low acoustic impedance layer 57c have similar portions.
  • the through via electrode 11 penetrates the high acoustic impedance layer 58 a, the low acoustic impedance layer 57 b, the high acoustic impedance layer 58 b, the low acoustic impedance layer 57 c, and the silicon support substrate 2. On the other hand, the through via electrode 11 does not penetrate through the piezoelectric layer 36 and the low acoustic impedance layer 57a.
  • the first wiring electrode 38 extends from above the piezoelectric layer 36 to a portion located on the high acoustic impedance layer 58 a and is connected to the through via electrode 11.
  • the plurality of low acoustic impedance layers and the plurality of high acoustic impedance layers have insulation. Therefore, a leak current does not easily occur between the first wiring electrode 38 and the silicon support substrate 2, and the filter characteristics of the elastic wave device do not easily deteriorate.
  • the layer closest to the piezoelectric layer 36 is the layer having the insulating property in the piezoelectric structure 52. It may be one of them.
  • the first wiring electrode 38 may be reached on the layer closest to the piezoelectric layer 36 among the layers through which the through via electrode 11 penetrates. Alternatively, as in the first embodiment, the through via electrode 11 may penetrate all the layers of the piezoelectric structural body 52, and the first wiring electrode 38 may not reach the acoustic reflection film 55. .
  • FIG. 6 is a front cross-sectional view of an elastic wave device according to a fourth embodiment.
  • the present embodiment is different from the first embodiment in that a protective film 60 is provided on the second main surface 2b of the silicon support substrate 2 so as to cover a part of the second wiring electrode 13. .
  • the elastic wave device of the present embodiment has the same configuration as the elastic wave device 1 of the first embodiment except for the above point.
  • the bumps 16 are provided on portions of the second wiring electrode 13 which are not covered by the protective film 60.
  • the wiring electrodes facing outward in the elastic wave device may be particularly damaged.
  • the protective film 60 by providing the protective film 60, the second wiring electrode 13 is not easily damaged.
  • the protective film 60 be provided inside the support layer 3 when viewed in the normal direction of the second main surface 2 b of the silicon support substrate 2.
  • the protective film 60 is not diced.
  • the protective film 60 is not diced even when the portion where the support layer 3 is provided is diced. Therefore, the thickness of the part to be diced can be more reliably reduced, and the time efficiency of dicing can be enhanced. Therefore, the productivity can be enhanced, and the second wiring electrode 13 is less likely to be damaged.
  • the first wiring electrode 8 is indirectly formed on the first main surface 2a of the silicon support substrate 2 through the same piezoelectric structure 12 as that of the first embodiment. It is provided. Therefore, it is difficult for a leak current to be generated between the first wiring electrode 8 and the silicon support substrate 2, and the filter characteristics of the elastic wave device are not easily deteriorated.
  • the elastic wave device of each of the above embodiments can be used as a duplexer of a high frequency front end circuit or the like. An example of this is described below.
  • FIG. 7 is a block diagram of a communication device and a high frequency front end circuit. Note that, in the same drawing, each component connected to the high frequency front end circuit 230, for example, the antenna element 202 and the RF signal processing circuit (RFIC) 203 are also illustrated.
  • the high frequency front end circuit 230 and the RF signal processing circuit 203 constitute a communication device 240.
  • the communication device 240 may include a power supply, a CPU, and a display.
  • the high frequency front end circuit 230 includes a switch 225, duplexers 201A and 201B, filters 231 and 232, low noise amplifier circuits 214 and 224, and power amplifier circuits 234a, 234b, 244a and 244b.
  • the high frequency front end circuit 230 and the communication device 240 in FIG. 7 are an example of the high frequency front end circuit and the communication device, and the present invention is not limited to this configuration.
  • the duplexer 201A has filters 211 and 212.
  • the duplexer 201B includes filters 221 and 222.
  • the duplexers 201A and 201B are connected to the antenna element 202 via the switch 225.
  • the elastic wave device may be a duplexer 201A or 201B, or may be a filter 211, 212, 221 or 222.
  • the elastic wave device is also applied to a multiplexer including three or more filters, for example, a triplexer in which antenna terminals of three filters are shared, a hexaplexer in which antenna terminals of six filters are shared. Can.
  • the elastic wave device includes an elastic wave resonator, a filter, a duplexer, and a multiplexer including three or more filters.
  • the multiplexer is not limited to the configuration including both the transmission filter and the reception filter, and may be configured to include only the transmission filter or only the reception filter.
  • the switch 225 connects the antenna element 202 and a signal path corresponding to a predetermined band in accordance with a control signal from a control unit (not shown), and is formed of, for example, a single pole do uble throw (SPDT) switch. .
  • SPDT single pole do uble throw
  • the number of signal paths connected to the antenna element 202 is not limited to one, and may be plural. That is, the high frequency front end circuit 230 may support carrier aggregation.
  • the low noise amplifier circuit 214 is a reception amplifier circuit that amplifies a high frequency signal (here, a high frequency received signal) that has passed through the antenna element 202, the switch 225, and the duplexer 201A, and outputs the amplified signal to the RF signal processing circuit 203.
  • the low noise amplifier circuit 224 is a reception amplifier circuit that amplifies a high frequency signal (here, a high frequency received signal) that has passed through the antenna element 202, the switch 225, and the duplexer 201B, and outputs the amplified signal to the RF signal processing circuit 203.
  • the power amplifier circuits 234 a and 234 b are transmission amplifier circuits that amplify a high frequency signal (here, a high frequency transmission signal) output from the RF signal processing circuit 203 and output the amplified high frequency signal to the antenna element 202 via the duplexer 201 A and the switch 225.
  • the power amplifier circuits 244 a and 244 b are transmission amplifier circuits that amplify a high frequency signal (here, a high frequency transmission signal) output from the RF signal processing circuit 203 and output the amplified high frequency signal to the antenna element 202 via the duplexer 201 B and the switch 225. .
  • the RF signal processing circuit 203 performs signal processing on the high frequency reception signal input from the antenna element 202 via the reception signal path by down conversion or the like, and outputs the reception signal generated by the signal processing. Further, the RF signal processing circuit 203 performs signal processing of the input transmission signal by up conversion or the like, and outputs a high frequency transmission signal generated by the signal processing to the power amplifier circuits 234a, 234b, 244a, 244b.
  • the RF signal processing circuit 203 is, for example, an RFIC.
  • the communication device may include a BB (baseband) IC. In this case, the BBIC processes the received signal processed by the RFIC. Also, the BBIC processes the transmission signal and outputs it to the RFIC.
  • the reception signal processed by the BBIC or the transmission signal before the signal processing by the BBIC is, for example, an image signal or an audio signal.
  • the high frequency front end circuit 230 may include a duplexer according to a first modified example of the duplexers 201A and 201B instead of the duplexers 201A and 201B.
  • the filters 231 and 232 in the communication device 240 are connected between the RF signal processing circuit 203 and the switch 225 without passing through the low noise amplifier circuits 214 and 224 and the power amplifier circuits 234a, 234b, 244a and 244b.
  • the filters 231 and 232 are also connected to the antenna element 202 via the switch 225 in the same manner as the duplexers 201A and 201B.
  • the elastic wave device includes the elastic wave resonator, the filter, the duplexer, the multiplexer including three or more filters, and the like.
  • the piezoelectric layer is less likely to be damaged, and the filter characteristics are less likely to deteriorate.
  • the elastic wave device, the high frequency front end circuit, and the communication device according to the embodiments of the present invention have been described above by using the embodiments and the modifications thereof, but the present invention relates to any component in the embodiments and the modifications And the first modification obtained by applying various modifications to those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention with respect to the above embodiment, the high frequency according to the present invention
  • the present invention also includes various devices incorporating a front end circuit and a communication device.
  • the present invention can be widely used in communication devices such as cellular phones as elastic wave resonators, filters, duplexers, multiplexers applicable to multiband systems, front end circuits, and communication devices.

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Abstract

圧電体層が破損し難く、かつフィルタ特性が劣化し難い、弾性波装置を提供する。　弾性波装置１は、対向し合う第１，第２の主面２ａ，２ｂを有するシリコン支持基板２と、第１の主面２ａ上に設けられており、圧電体層６を有する圧電性構造体１２と、圧電体層６上に設けられているＩＤＴ電極７と、シリコン支持基板２の第１の主面２ａ上に、圧電体層６を囲むように設けられている支持層３と、支持層３上に設けられているカバー層４と、シリコン支持基板２及び圧電性構造体１２を貫通するように設けられている貫通ビア電極１１と、貫通ビア電極１１に接続されており、かつＩＤＴ電極７に電気的に接続されている第１の配線電極８とを備える。圧電性構造体１２は、圧電体層６を含む少なくとも１層の絶縁性を有する層を有する。第１の配線電極８は、圧電性構造体１２における絶縁性を有する層上に設けられている。

Description

弾性波装置、高周波フロントエンド回路及び通信装置
　本発明は、弾性波装置、高周波フロントエンド回路及び通信装置に関する。
　従来、弾性波装置は、携帯電話機のフィルタなどに広く用いられている。下記の特許文献１には、ＷＬＰ（Ｗａｆｅｒ　Ｌｅｖｅｌ　Ｐａｃｋａｇｅ）構造の弾性表面波装置の一例が開示されている。この弾性表面波装置においては、シリコン基板上に圧電体薄膜が設けられており、圧電体薄膜上に櫛形電極が設けられている。圧電体薄膜上には、櫛形電極を囲む壁状の部分を有する保護膜が設けられている。保護膜の壁状の部分により構成されている開口部を封止するように、保護膜上に樹脂フィルムが設けられている。
　特許文献２においても、ＷＬＰ構造の弾性波装置の一例が開示されている。この弾性波装置においては、ＩＤＴ電極（Ｉｎｔｅｒ　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）に電気的に接続された配線電極が、支持基板上に至っている。
特開２００５－２９５３６３号公報 国際公開第２０１６／２０８４２７号
　特許文献１においては、圧電体薄膜としての圧電体層の上に樹脂フィルムとしてのカバー層を支持する保護膜としての支持層が設けられているため、製造工程などにおいて、大きな外力が圧電体層に付加されることがある。そのため、圧電体層に割れが生じ、破損するおそれがある。
　他方、特許文献２の弾性波装置においては、配線電極が支持基板上に至っているため、支持基板が導電性を有するシリコン支持基板である場合、リーク電流が生じ易い。そのため、弾性波装置の挿入損失などのフィルタ特性が劣化するおそれがある。
　本発明の目的は、圧電体層が破損し難く、かつフィルタ特性が劣化し難い、弾性波装置、高周波フロントエンド回路及び通信装置を提供することにある。
　本発明に係る弾性波装置は、対向し合う第１の主面及び第２の主面を有するシリコン支持基板と、前記シリコン支持基板の前記第１の主面上に設けられており、圧電体層を有する圧電性構造体と、前記圧電体層上に設けられているＩＤＴ電極と、前記シリコン支持基板の前記第１の主面上に、前記圧電体層を囲むように設けられている支持層と、前記支持層上に設けられているカバー層と、前記シリコン支持基板及び前記圧電性構造体を貫通するように設けられている貫通ビア電極と、前記貫通ビア電極に接続されており、かつ前記ＩＤＴ電極に電気的に接続されている第１の配線電極とを備え、前記圧電性構造体が、前記圧電体層を含む少なくとも１層の絶縁性を有する層を有し、前記第１の配線電極が、前記絶縁性を有する層上に設けられている。
　本発明に係る高周波フロントエンド回路は、本発明に従い構成された弾性波装置と、パワーアンプとを備える。
　本発明に係る通信装置は、本発明に従い構成された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。
　本発明によれば、圧電体層が破損し難く、かつフィルタ特性が劣化し難い、弾性波装置、高周波フロントエンド回路及び通信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正面断面図である。 図２は、本発明の第１の実施形態の第１の変形例に係る弾性波装置の正面断面図である。 図３は、本発明の第１の実施形態の第２の変形例に係る弾性波装置の正面断面図である。 図４は、本発明の第２の実施形態に係る弾性波装置の正面断面図である。 図５は、本発明の第３の実施形態に係る弾性波装置の正面断面図である。 図６は、本発明の第４の実施形態に係る弾性波装置の正面断面図である。 図７は、高周波フロントエンド回路を有する通信装置の構成図である。
　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正面断面図である。
　弾性波装置１は、シリコン支持基板２を有する。シリコン支持基板２は、対向し合う第１の主面２ａ及び第２の主面２ｂを有する。シリコン支持基板２の第１の主面２ａ上に樹脂からなる支持層３が設けられている。支持層３は枠状の形状を有している。支持層３上に、支持層３の上方開口を封止するようにカバー層４が設けられている。カバー層４は、特に限定されないが、本実施形態ではシリコン（Ｓｉ）からなる。なお、カバー層４は、適宜の樹脂からなっていてもよい。
　シリコン支持基板２と、支持層３と、カバー層４とで囲まれた空間Ａが設けられている。
　空間Ａにおいては、シリコン支持基板２上に低音速膜５が積層されている。この低音速膜５上に、圧電体層６が積層されている。低音速膜５及び圧電体層６により圧電性構造体１２が構成されている。圧電性構造体１２における圧電体層６上に、ＩＤＴ電極７が設けられている。
　ＩＤＴ電極７に電気的に接続されるように第１の配線電極８が設けられている。
　上記ＩＤＴ電極７を覆うように、誘電体膜１０が設けられている。なお、誘電体膜１０は、必ずしも設けられていなくともよい。
　ここで、貫通ビア電極１１が、シリコン支持基板２、低音速膜５及び圧電体層６を貫通するように設けられている。貫通ビア電極１１の上端は、第１の配線電極８に接続されている。貫通ビア電極１１の下端は、シリコン支持基板２の第２の主面２ｂに至っている。第２の主面２ｂ上には、第２の配線電極１３が設けられている。第２の配線電極１３は、貫通ビア電極１１の下端に接続されている。なお、上端及び下端とは、図１における上方の端部及び下方の端部をいう。なお、第１の配線電極８及び第２の配線電極１３は、他の部分よりも幅が広い、電極ランドを有していてもよい。貫通ビア電極１１の両端は、第１の配線電極８及び第２の配線電極１３のそれぞれの電極ランドに接続されていてもよい。
　第２の配線電極１３上には、バンプ１６が設けられている。ＩＤＴ電極７は、第１の配線電極８、貫通ビア電極１１、第２の配線電極１３及びバンプ１６を介して、外部に電気的に接続される。
　本実施形態の弾性波装置１は、シリコン支持基板２と、シリコン支持基板２の第１の主面２ａ上に設けられており、圧電体層６及び低音速膜５を含む圧電性構造体１２と、圧電体層６上に設けられているＩＤＴ電極７と、シリコン支持基板２の第１の主面２ａ上に、圧電体層６を囲むように設けられている支持層３と、支持層３上に設けられているカバー層４と、シリコン支持基板２及び圧電性構造体１２を貫通するように設けられている貫通ビア電極１１と、圧電性構造体１２上に設けられており、貫通ビア電極１１に接続されており、かつＩＤＴ電極７に電気的に接続されている第１の配線電極８とを備え、第１の配線電極８が、圧電性構造体１２における絶縁性を有する圧電体層６上に設けられているという構成を有する。これにより、第１の配線電極８とシリコン支持基板２との間にリーク電流が生じ難い。よって、弾性波装置１のフィルタ特性が劣化し難い。加えて、圧電体層６に外力が加わり難い。従って、圧電体層６が破損し難い。
　なお、弾性波装置１では、圧電体層６上にＩＤＴ電極７が設けられているため、ＩＤＴ電極７に交流電界を印加することにより、弾性波が励振される。
　また、低音速膜５は、圧電体層６を伝搬するバルク波の音速よりも、伝搬するバルク波の音速が低速である低音速材料からなる。このような低音速材料としては、無機絶縁物、樹脂材料などを用いることができる。より具体的には、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る。なお、低音速膜５の材料は、相対的に低音速な材料であればよい。なお、本実施形態において、低音速膜５は、圧電性構造体１２における絶縁性を有する層のうちの１層である。
　シリコン支持基板２を伝搬するバルク波の音速は、圧電体層６を伝搬する弾性波の音速よりも高速である。従って、高音速支持基板としてのシリコン支持基板２、低音速膜５及び圧電体層６が積層されている構造を有するため、励振された弾性波のエネルギーを圧電体層６側に効果的に閉じ込めることが可能とされている。このような積層構造を有する場合、圧電体層６の厚みは、通常、圧電単結晶基板を用いた弾性波装置における圧電単結晶基板よりもかなり薄い。好ましくはＩＤＴ電極７における電極指ピッチで定まる波長をλとしたときに、圧電体層６の厚みは、３．５λ以下とすることが望ましい。それによって、Ｑ値を高めることができる。
　上記のように圧電体層６の厚みが薄い場合、圧電体層６は破損し易くなる。しかしながら、本実施形態の弾性波装置１では、空間Ａ内に圧電体層６が設けられているため、製造工程において、支持層３やカバー層４を設けるに際し、圧電体層６に応力が加わり難い。弾性波装置１の使用に際しても、圧電体層６に応力が加わり難い。従って、圧電体層６の破損を抑制することが可能とされている。
　支持層３は、ポリイミドなどの合成樹脂からなるが、合成樹脂以外の絶縁物、例えば無機絶縁物からなるものであってもよい。好ましくは、支持層３は樹脂からなる。その場合には、支持層３のコストを低減し、プロセスの簡略化を果たし得る。
　上記誘電体膜１０は、ＩＤＴ電極７を覆うように設けられている。従って、誘電体膜１０の厚みや材料を調整することにより、周波数調整を行うことができる。また、誘電体膜１０を設けることにより、ＩＤＴ電極７を周囲から保護することができる。
　上記誘電体膜１０の材料は特に限定されないが、酸化ケイ素、酸窒化ケイ素などの無機誘電体材料を好適に用いることができる。
　空間Ａは封止されていることが望ましい。それによって、弾性波装置１の特性のばらつきが生じ難い。
　図１に示すように、シリコン支持基板２の第２の主面２ｂの法線方向から見て、貫通ビア電極１１は、支持層３で囲まれた領域内に位置していることが好ましい。それによって、製造工程などにおいて、貫通ビア電極１１に応力が加わり難い。従って、貫通ビア電極１１が破損し難い。
　なお、弾性波装置１では、低音速膜５が支持層３で囲まれた領域内に位置している。もっとも、低音速膜５は、支持層３の下面及び支持層３の外側に至っていてもよい。その場合には、支持層３は、シリコン支持基板２の第１の主面２ａ上に間接的に積層されることになる。もっとも、好ましくは、図１に示すように、支持層３は、第１の主面２ａ上に直接積層されていることが望ましい。それによって、工程の簡略化を図ることができる。
　また、支持層３は枠状の形状を有していたが、上記圧電体層６及びＩＤＴ電極７を有する機能部を囲み得る限り、枠状の形状に限定されない。従って、空間Ａは封止空間に限定されない。
　なお、ＩＤＴ電極７、第１の配線電極８、貫通ビア電極１１及び第２の配線電極１３は、適宜の金属もしくは合金からなり、これらを構成する材料については特に限定されない。
　また、ＩＤＴ電極７を有する機能電極の電極構造についても特に限定されず、弾性波共振子や弾性波フィルタなどの様々な機能部を構成するように、ＩＤＴ電極７を含む電極構造を変形することができる。
　ところで、シリコン支持基板２の第２の主面２ｂの法線方向から見て、バンプ１６は、貫通ビア電極１１と重ならない位置に設けられていることが好ましい。それによって、製造工程において、バンプ１６を設けるに際し、貫通ビア電極１１及び圧電体層６に応力が加わり難い。よって、貫通ビア電極１１及び圧電体層６が破損し難い。
　シリコン支持基板２の第２の主面２ｂの法線方向から見て、バンプ１６は、貫通ビア電極１１よりも内側に設けられていることがより好ましい。この場合には、弾性波装置１の小型化を図ることができる。
　図２は、第１の実施形態の第１の変形例に係る弾性波装置の正面断面図である。
　本変形例は、シリコン支持基板２と貫通ビア電極１１との間及び圧電性構造体１２と貫通ビア電極１１との間に、第１の絶縁層２８が設けられている点において、第１の実施形態と異なる。本変形例は、シリコン支持基板２と第２の配線電極１３との間に第２の絶縁層２９が設けられている点においても、第１の実施形態と異なる。上記の点以外においては、本変形例の弾性波装置は第１の実施形態の弾性波装置１と同様の構成を有する。
　本変形例においては、第１の実施形態と同様に、圧電体層６が破損し難い。加えて、第１の絶縁層２８を有するため、シリコン支持基板２及び圧電性構造体１２と貫通ビア電極１１との間にリーク電流がより一層生じ難い。第２の絶縁層２９を有するため、シリコン支持基板２と第２の配線電極１３との間にリーク電流がより一層生じ難い。従って、弾性波装置のフィルタ特性がより一層劣化し難い。
　本変形例においては、第１の絶縁層２８及び第２の絶縁層２９は、同じ材料により一体として設けられている。第１の絶縁層２８及び第２の絶縁層２９には、例えば、酸化ケイ素、酸窒化ケイ素などの無機誘電体材料や適宜の樹脂材料を用いることができる。なお、第１の絶縁層２８及び第２の絶縁層２９とは別体として設けられていてもよい。あるいは、第１の絶縁層２８及び第２の絶縁層２９のうち一方が設けられていてもよい。もっとも、第１の絶縁層２８及び第２の絶縁層２９の両方が設けられていることが好ましい。
　シリコン支持基板２の第２の主面２ｂの法線方向から見て、第２の絶縁層２９は、支持層３の内側に設けられていることが好ましい。これにより、ダイシングにより弾性波装置を得る場合においても、第２の絶縁層２９はダイシングされない。なお、支持層３が設けられている部分をダイシングする場合においても、第２の絶縁層２９はダイシングされない。よって、ダイシングする厚みをより確実に薄くすることができ、ダイシングの時間的な効率を高めることができる。従って、生産性を高めることができ、かつ弾性波装置のフィルタ特性が劣化し難い。
　図３は、第１の実施形態の第２の変形例に係る弾性波装置の正面断面図である。
　本変形例は、貫通ビア電極１１が圧電性構造体３２における圧電体層３６を貫通しておらず、かつ低音速膜５を貫通している点及び低音速膜５上に第１の配線電極３８が至っている点において、第１の実施形態と異なる。上記の点以外においては、本変形例の弾性波装置は第１の実施形態の弾性波装置１と同様の構成を有する。
　シリコン支持基板２の第１の主面２ａの法線方向から見て、低音速膜５は、圧電体層３６よりも外側に設けられている部分を有する。低音速膜５の該部分を貫通ビア電極１１が貫通している。第１の配線電極３８は、圧電体層３６上から低音速膜５上の上記部分に至っており、貫通ビア電極１１に接続されている。低音速膜５は、第１の実施形態と同様に絶縁性を有する。よって、第１の配線電極３８とシリコン支持基板２との間にリーク電流が生じ難く、弾性波装置のフィルタ特性が劣化し難い。
　加えて、貫通ビア電極１１を設けるに際し、圧電体層３６に貫通孔を設けることを要しないため、圧電体層３６はより一層破損し難い。
　図４は、第２の実施形態に係る弾性波装置の正面断面図である。
　本実施形態は、圧電性構造体４２が高音速膜４４を有する点において、第１の実施形態と異なる。本実施形態は、貫通ビア電極１１が低音速膜４５を貫通しておらず、かつ高音速膜４４を貫通している点及び高音速膜４４上に第１の配線電極３８が至っている点においても、第１の実施形態と異なる。上記の点以外においては、本実施形態の弾性波装置は第１の実施形態の弾性波装置１と同様の構成を有する。
　高音速膜４４は、例えば、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、ＤＬＣ膜、シリコン（Ｓｉ）、サファイア、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、水晶等の圧電体層、アルミナ、ジルコニア、コージライト、ムライト、ステアタイト、フォルステライトなどの各種セラミック、ダイヤモンド、マグネシア、または、上記各材料を主成分とする材料、上記各材料の混合物を主成分とする材料のいずれかからなる。なお、高音速膜４４の材料は、相対的に高音速な材料であればよい。本実施形態において、高音速膜４４は、圧電性構造体４２における絶縁性を有する層のうちの１層である。
　シリコン支持基板２の第１の主面２ａの法線方向から見て、高音速膜４４は、圧電体層３６及び低音速膜４５よりも外側に設けられている部分を有する。高音速膜４４の該部分を貫通ビア電極１１が貫通している。第１の配線電極３８は、圧電体層３６上から高音速膜４４上の上記部分に至っており、貫通ビア電極１１に接続されている。上述したように、高音速膜４４は絶縁性を有する。よって、第１の配線電極３８とシリコン支持基板２との間にリーク電流が生じ難く、弾性波装置のフィルタ特性が劣化し難い。
　本実施形態においても、高音速膜４４、低音速膜４５及び圧電体層３６が積層されている構造を有するため、励振された弾性波のエネルギーを圧電体層３６側に効果的に閉じ込めることが可能とされている。
　なお、第１の実施形態の第２の変形例と同様に、貫通ビア電極１１が低音速膜４５を貫通しており、かつ低音速膜４５に第１の配線電極３８が至っていてもよい。第１の実施形態と同様に、貫通ビア電極１１が圧電性構造体３２の全ての層を貫通しており、かつ第１の配線電極３８が低音速膜４５及び高音速膜４４に至っていなくともよい。
　図５は、第３の実施形態に係る弾性波装置の正面断面図である。
　本実施形態では、圧電性構造体５２が低音速膜５を含まず、音響反射膜５５を含む点及び第１の配線電極３８の配置が第１の実施形態と異なる。上記の点以外においては、本実施形態の弾性波装置は第１の実施形態の弾性波装置１と同様の構成を有する。
　音響反射膜５５は、音響インピーダンスが相対的に低い複数の低音響インピーダンス層と、音響インピーダンスが相対的に高い複数の高音響インピーダンス層とを有する。本実施形態では、高音響インピーダンス層と低音響インピーダンス層とが交互に積層されている。より具体的には、音響反射膜５５は、低音響インピーダンス層５７ａ、低音響インピーダンス層５７ｂ及び低音響インピーダンス層５７ｃの３層の低音響インピーダンス層を有する。音響反射膜５５は、高音響インピーダンス層５８ａ及び高音響インピーダンス層５８ｂの２層の高音響インピーダンス層を有する。本実施形態において、音響反射膜５５の最も圧電体層３６側に位置する層は、低音響インピーダンス層５７ａである。なお、音響反射膜５５における低音響インピーダンス層及び高音響インピーダンス層の積層数はこれに限定されるものではない。
　このような音響反射膜５５を有する弾性波装置においても、圧電体層３６側に弾性波のエネルギーを効果的に閉じ込めることができる。
　ここで、本実施形態においては、複数の低音響インピーダンス層及び複数の高音響インピーダンス層は、圧電性構造体５２における絶縁性を有する層である。シリコン支持基板２の第１の主面２ａの法線方向から見て、高音響インピーダンス層５８ａは、高音響インピーダンス層５８ａよりも圧電体層３６側に積層されている低音響インピーダンス層５７ａよりも外側に位置している部分を有する。低音響インピーダンス層５７ｂ、高音響インピーダンス層５８ｂ及び低音響インピーダンス層５７ｃも同様の部分を有する。
　貫通ビア電極１１は、高音響インピーダンス層５８ａ、低音響インピーダンス層５７ｂ、高音響インピーダンス層５８ｂ、低音響インピーダンス層５７ｃ及びシリコン支持基板２を貫通している。他方、貫通ビア電極１１は、圧電体層３６及び低音響インピーダンス層５７ａを貫通していない。
　第１の配線電極３８は、圧電体層３６上から、高音響インピーダンス層５８ａ上の上記外側に位置している部分に至っており、貫通ビア電極１１に接続されている。上述したように、複数の低音響インピーダンス層及び複数の高音響インピーダンス層は、絶縁性を有する。従って、第１の配線電極３８とシリコン支持基板２との間にリーク電流が生じ難く、弾性波装置のフィルタ特性が劣化し難い。
　なお、複数の低音響インピーダンス層及び複数の高音響インピーダンス層における貫通ビア電極１１が貫通している層のうち最も圧電体層３６側の層が、圧電性構造体５２における絶縁性を有する層のうちの１層であればよい。複数の低音響インピーダンス層及び複数の高音響インピーダンス層のうち貫通ビア電極１１が貫通している層のうち最も圧電体層３６側の層上に、第１の配線電極３８が至っていればよい。あるいは、第１の実施形態と同様に、貫通ビア電極１１は圧電性構造体５２の全ての層を貫通していてもよく、第１の配線電極３８は音響反射膜５５に至っていなくともよい。
　図６は、第４の実施形態に係る弾性波装置の正面断面図である。
　本実施形態は、シリコン支持基板２の第２の主面２ｂ上に、第２の配線電極１３の一部を覆うように保護膜６０が設けられている点において、第１の実施形態と異なる。上記の点以外においては、本実施形態の弾性波装置は第１の実施形態の弾性波装置１と同様の構成を有する。なお、バンプ１６は、第２の配線電極１３上の保護膜６０に覆われていない部分に設けられている。
　ここで、一般的に、弾性波装置における外側に面している配線電極は特に破損するおそれがある。本実施形態では、保護膜６０が設けられていることによって、第２の配線電極１３が破損し難い。
　本実施形態のように、シリコン支持基板２の第２の主面２ｂの法線方向から見て、保護膜６０は、支持層３よりも内側に設けられていることが好ましい。これにより、ダイシングにより弾性波装置を得る場合においても、保護膜６０はダイシングされない。なお、支持層３が設けられている部分をダイシングする場合においても、保護膜６０はダイシングされない。よって、ダイシングする部分の厚みをより確実に薄くすることができ、ダイシングの時間的な効率を高めることができる。従って、生産性を高めることができ、かつ第２の配線電極１３が破損し難い。
　加えて、本実施形態においても、第１の配線電極８は、シリコン支持基板２の第１の主面２ａ上に、第１の実施形態と同様の圧電性構造体１２を介して間接的に設けられている。従って、第１の配線電極８とシリコン支持基板２との間にリーク電流が生じ難く、弾性波装置のフィルタ特性が劣化し難い。
　上記各実施形態の弾性波装置は、高周波フロントエンド回路のデュプレクサなどとして用いることができる。この例を下記において説明する。
　図７は、通信装置及び高周波フロントエンド回路の構成図である。なお、同図には、高周波フロントエンド回路２３０と接続される各構成要素、例えば、アンテナ素子２０２やＲＦ信号処理回路（ＲＦＩＣ）２０３も併せて図示されている。高周波フロントエンド回路２３０及びＲＦ信号処理回路２０３は、通信装置２４０を構成している。なお、通信装置２４０は、電源、ＣＰＵやディスプレイを含んでいてもよい。
　高周波フロントエンド回路２３０は、スイッチ２２５と、デュプレクサ２０１Ａ，２０１Ｂと、フィルタ２３１，２３２と、ローノイズアンプ回路２１４，２２４と、パワーアンプ回路２３４ａ，２３４ｂ，２４４ａ，２４４ｂとを備える。なお、図７の高周波フロントエンド回路２３０及び通信装置２４０は、高周波フロントエンド回路及び通信装置の一例であって、この構成に限定されるものではない。
　デュプレクサ２０１Ａは、フィルタ２１１，２１２を有する。デュプレクサ２０１Ｂは、フィルタ２２１，２２２を有する。デュプレクサ２０１Ａ，２０１Ｂは、スイッチ２２５を介してアンテナ素子２０２に接続される。なお、上記弾性波装置は、デュプレクサ２０１Ａ，２０１Ｂであってもよいし、フィルタ２１１，２１２，２２１，２２２であってもよい。
　さらに、上記弾性波装置は、例えば、３つのフィルタのアンテナ端子が共通化されたトリプレクサや、６つのフィルタのアンテナ端子が共通化されたヘキサプレクサなど、３以上のフィルタを備えるマルチプレクサについても適用することができる。
　すなわち、上記弾性波装置は、弾性波共振子、フィルタ、デュプレクサ、３以上のフィルタを備えるマルチプレクサを含む。そして、該マルチプレクサは、送信フィルタ及び受信フィルタの双方を備える構成に限らず、送信フィルタのみ、または、受信フィルタのみを備える構成であってもかまわない。
　スイッチ２２５は、制御部（図示せず）からの制御信号に従って、アンテナ素子２０２と所定のバンドに対応する信号経路とを接続し、例えば、ＳＰＤＴ（Ｓｉｎｇｌｅ　Ｐｏｌｅ　ＤｏＵｂｌｅ　Ｔｈｒｏｗ）型のスイッチによって構成される。なお、アンテナ素子２０２と接続される信号経路は１つに限らず、複数であってもよい。つまり、高周波フロントエンド回路２３０は、キャリアアグリゲーションに対応していてもよい。
　ローノイズアンプ回路２１４は、アンテナ素子２０２、スイッチ２２５及びデュプレクサ２０１Ａを経由した高周波信号（ここでは高周波受信信号）を増幅し、ＲＦ信号処理回路２０３へ出力する受信増幅回路である。ローノイズアンプ回路２２４は、アンテナ素子２０２、スイッチ２２５及びデュプレクサ２０１Ｂを経由した高周波信号（ここでは高周波受信信号）を増幅し、ＲＦ信号処理回路２０３へ出力する受信増幅回路である。
　パワーアンプ回路２３４ａ，２３４ｂは、ＲＦ信号処理回路２０３から出力された高周波信号（ここでは高周波送信信号）を増幅し、デュプレクサ２０１Ａ及びスイッチ２２５を経由してアンテナ素子２０２に出力する送信増幅回路である。パワーアンプ回路２４４ａ，２４４ｂは、ＲＦ信号処理回路２０３から出力された高周波信号（ここでは高周波送信信号）を増幅し、デュプレクサ２０１Ｂ及びスイッチ２２５を経由してアンテナ素子２０２に出力する送信増幅回路である。
　ＲＦ信号処理回路２０３は、アンテナ素子２０２から受信信号経路を介して入力された高周波受信信号を、ダウンコンバートなどにより信号処理し、当該信号処理して生成された受信信号を出力する。また、ＲＦ信号処理回路２０３は、入力された送信信号をアップコンバートなどにより信号処理し、当該信号処理して生成された高周波送信信号をパワーアンプ回路２３４ａ，２３４ｂ，２４４ａ，２４４ｂへ出力する。ＲＦ信号処理回路２０３は、例えば、ＲＦＩＣである。なお、通信装置は、ＢＢ（ベースバンド）ＩＣを含んでいてもよい。この場合、ＢＢＩＣは、ＲＦＩＣで処理された受信信号を信号処理する。また、ＢＢＩＣは、送信信号を信号処理し、ＲＦＩＣに出力する。ＢＢＩＣで処理された受信信号や、ＢＢＩＣが信号処理する前の送信信号は、例えば、画像信号や音声信号等である。
　なお、高周波フロントエンド回路２３０は、上記デュプレクサ２０１Ａ，２０１Ｂに代わり、デュプレクサ２０１Ａ，２０１Ｂの第１の変形例に係るデュプレクサを備えていてもよい。
　他方、通信装置２４０におけるフィルタ２３１，２３２は、ローノイズアンプ回路２１４，２２４及びパワーアンプ回路２３４ａ，２３４ｂ，２４４ａ，２４４ｂを介さず、ＲＦ信号処理回路２０３とスイッチ２２５との間に接続されている。フィルタ２３１，２３２も、デュプレクサ２０１Ａ，２０１Ｂと同様に、スイッチ２２５を介してアンテナ素子２０２に接続される。
　以上のように構成された高周波フロントエンド回路２３０及び通信装置２４０によれば、本発明の弾性波装置である、弾性波共振子、フィルタ、デュプレクサ、３以上のフィルタを備えるマルチプレクサなどを備えることにより、圧電体層が破損し難く、かつフィルタ特性が劣化し難い。
　以上、本発明の実施形態に係る弾性波装置、高周波フロントエンド回路及び通信装置について、実施形態及びその変形例を挙げて説明したが、本発明は、上記実施形態及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形態や、上記実施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第１の変形例や、本発明に係る高周波フロントエンド回路及び通信装置を内蔵した各種機器も本発明に含まれる。
　本発明は、弾性波共振子、フィルタ、デュプレクサ、マルチバンドシステムに適用できるマルチプレクサ、フロントエンド回路及び通信装置として、携帯電話機などの通信機器に広く利用できる。
１…弾性波装置
２…シリコン支持基板
２ａ，２ｂ…第１，第２の主面
３…支持層
４…カバー層
５…低音速膜
６…圧電体層
７…ＩＤＴ電極
８…第１の配線電極
１０…誘電体膜
１１…貫通ビア電極
１２…圧電性構造体
１３…第２の配線電極
１６…バンプ
２８，２９…第１，第２の絶縁層
３２…圧電性構造体
３６…圧電体層
３８…第１の配線電極
４２…圧電性構造体
４４…高音速膜
４５…低音速膜
５２…圧電性構造体
５５…音響反射膜
５７ａ，５７ｂ，５７ｃ…低音響インピーダンス層
５８ａ，５８ｂ…高音響インピーダンス層
６０…保護膜
２０１Ａ，２０１Ｂ…デュプレクサ
２０２…アンテナ素子
２０３…ＲＦ信号処理回路
２１１，２１２…フィルタ
２１４…ローノイズアンプ回路
２２１，２２２…フィルタ
２２４…ローノイズアンプ回路
２２５…スイッチ
２３０…高周波フロントエンド回路
２３１，２３２…フィルタ
２３４ａ，２３４ｂ…パワーアンプ回路
２４０…通信装置
２４４ａ，２４４ｂ…パワーアンプ回路

Claims (16)

  1. 　対向し合う第１の主面及び第２の主面を有するシリコン支持基板と、
    　前記シリコン支持基板の前記第１の主面上に設けられており、圧電体層を有する圧電性構造体と、
    　前記圧電体層上に設けられているＩＤＴ電極と、
    　前記シリコン支持基板の前記第１の主面上に、前記圧電体層を囲むように設けられている支持層と、
    　前記支持層上に設けられているカバー層と、
    　前記シリコン支持基板及び前記圧電性構造体を貫通するように設けられている貫通ビア電極と、
    　前記貫通ビア電極に接続されており、かつ前記ＩＤＴ電極に電気的に接続されている第１の配線電極と、
    を備え、
    　前記圧電性構造体が、前記圧電体層を含む少なくとも１層の絶縁性を有する層を有し、
    　前記第１の配線電極が、前記絶縁性を有する層上に設けられている、弾性波装置。
  2. 　前記圧電性構造体が、前記圧電体層を伝搬するバルク波の音速よりも伝搬するバルク波の音速が低い低音速膜を含み、
    　前記低音速膜が、前記シリコン支持基板と前記圧電体層との間に設けられている、請求項１に記載の弾性波装置。
  3. 　前記圧電性構造体が、前記圧電体層を伝搬する弾性波の音速よりも伝搬するバルク波の音速が高い高音速膜を含み、
    　前記高音速膜が、前記シリコン支持基板と前記低音速膜との間に設けられている、請求項２に記載の弾性波装置。
  4. 　前記圧電性構造体が、音響インピーダンスが相対的に低い複数の低音響インピーダンス層と、音響インピーダンスが相対的に高い複数の高音響インピーダンス層と、を有する、音響反射膜を含み、
    　前記音響反射膜が、前記シリコン支持基板と前記圧電体層との間に設けられている、請求項１に記載の弾性波装置。
  5. 　前記貫通ビア電極が前記圧電性構造体における全ての層を貫通しており、
    　前記第１の配線電極が前記圧電体層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。
  6. 　前記貫通ビア電極が前記圧電性構造体における前記圧電体層を貫通しておらず、かつ前記低音速膜を貫通しており、
    　前記低音速膜が前記絶縁性を有する層のうちの１層であり、
    　前記第１の配線電極が、前記圧電体層から前記低音速膜上に至っている、請求項２または３に記載の弾性波装置。
  7. 　前記貫通ビア電極が前記圧電性構造体における前記圧電体層及び前記低音速膜を貫通しておらず、かつ前記高音速膜を貫通しており、
    　前記高音速膜が前記絶縁性を有する層のうちの１層であり、
    　前記第１の配線電極が、前記圧電体層上から前記高音速膜上に至っている、請求項３に記載の弾性波装置。
  8. 　前記貫通ビア電極が前記圧電性構造体における前記圧電体層を貫通しておらず、かつ前記複数の低音響インピーダンス層及び前記複数の高音響インピーダンス層のうち少なくとも一層を貫通しており、
    　前記複数の低音響インピーダンス層及び前記複数の高音響インピーダンス層における前記貫通ビア電極が貫通している層のうち最も前記圧電体層側の層が、前記絶縁性を有する層のうちの１層であり、
    　前記第１の配線電極が、前記圧電体層上から、前記複数の低音響インピーダンス層及び前記複数の高音響インピーダンス層における前記貫通ビア電極が貫通している層のうち最も前記圧電体層側の層上に至っている、請求項４に記載の弾性波装置。
  9. 　前記シリコン支持基板と前記貫通ビア電極との間及び前記圧電性構造体と前記貫通ビア電極との間に、第１の絶縁層が設けられている、請求項１～８のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  10. 　前記シリコン支持基板の前記第２の主面上に、前記貫通ビア電極に接続されている第２の配線電極が設けられており、
    　前記第２の配線電極上にバンプが設けられており、
    　前記第２の主面の法線方向から見て、前記バンプが、前記貫通ビア電極と重ならない位置に設けられている、請求項１～９のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  11. 　前記シリコン支持基板の前記第２の主面上に、前記第２の配線電極の一部を覆うように保護膜が設けられており、
    　前記第２の配線電極上における前記保護膜により覆われていない部分に、前記バンプが設けられており、
    　前記第２の主面の法線方向から見て、前記保護膜が前記支持層よりも内側に設けられている、請求項１０に記載の弾性波装置。
  12. 　前記第２の主面の法線方向から見て、前記バンプが、前記貫通ビア電極よりも内側に設けられている、請求項１０または１１に記載の弾性波装置。
  13. 　前記第２の配線電極と前記シリコン支持基板との間に第２の絶縁層が設けられている、請求項１０～１２のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  14. 　前記ＩＤＴ電極における電極指ピッチで定まる波長をλとしたときに、前記圧電体層の厚みが３．５λ以下である、請求項１～１３のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  15. 　請求項１～１４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。
  16. 　請求項１５に記載の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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