具体实施方式
(实施方式1)
图1和图2分别是本发明的实施方式1中的弹性波元件6的俯视图和剖视示意图。弹性波元件6,例如具有CDMA标准规格的Band1用的天线共享器即滤波器7、8。滤波器7是使2110MHz~2170MHz的接收频带的信号通过的接收滤波器。滤波器8是使比接收频带低的1920MHz~1980MHz的发送频带的信号通过的发送滤波器。
弹性波元件6具有:压电体9;设置于压电体9的上表面9A上的叉指式换能器(IDT)电极10、11;以及设置于压电体9的上表面9A上且覆盖IDT电极10、11的电介质层12。IDT电极10具有相互对置的梳齿电极110、210。梳齿电极110具有:汇流条110A;和从汇流条110A相互平行地延伸的多个电极指110B。梳齿电极210具有:汇流条210A;和从汇流条210A相互平行地延伸并且与多个电极指110B交叉的多个电极指110B。梳齿电极111具有:汇流条111A;和从汇流条111A相互平行地延伸的多个电极指111B。梳齿电极211具有:汇流条211A;和从汇流条211A相互平行地延伸并且与多个电极指111B交叉的多个电极指211B。
接收滤波器即滤波器7具有:与天线端子13连接的串联谐振器10A;与串联谐振器10A在连接点710处串联连接的串联谐振器10B;与串联谐振器10B连接的输出端子14;和在连接点710与接地端子712之间连接的并联谐振器10C。IDT电极10作为构成谐振器10A~10C的IDT电极发挥功能。
发送滤波器即滤波器8具有:与天线端子13连接的串联谐振器11A;与串联谐振器11A在连接点711处串联连接的串联谐振器11B;与串联谐振器11B连接的输入端子15;和在连接点711与接地端子713之间连接的并联谐振器11C。IDT电极11作为构成谐振器11A~11C的IDT电极发挥功能。
IDT电极10构成的滤波器7是使接收频带的信号通过的接收滤波器。IDT电极构成的滤波器8是使低于接收频带的发送频带的信号通过的发送滤波器。因此,在IDT电极10传播的弹性波的波长λ1比在IDT电极11传播的弹性波的波长λ2短。
压电体9虽然由铌酸锂系的压电材料构成,但也可以由例如水晶、钽酸锂系、或铌酸钾系等其它压电材料形成。
IDT电极10、11虽然由以铜作为主成分的金属构成,但也可以由例如铝、银、金、钛、钨、铂、铬、钼的至少一种构成的单体金属,或由将它们作为主成分的合金等的其它金属形成。
当IDT电极10、11由以铜作为主成分的金属构成时,例如,IDT电极10的膜厚TA在1550
以上且小于1650
IDT电极11的膜厚TB在1650
以上且小于1750
即,使IDT电极11的膜厚TB厚于IDT电极10的膜厚TA。由此,能够使得用弹性波的波长λ1除以IDT电极10的膜厚TA而标准化得到的标准化膜厚,与用波长λ2除以IDT电极11的膜厚TB而标准化得到的标准化膜厚实质上相等,从而能够提高弹性波元件6的电设备耦合系数。
电介质层12由具有与压电体9相反的频率温度特性的二氧化硅等电介质材料构成。由此,能够提高弹性波元件6的频率温度特性。二氧化硅是使速度比在压电体9传输的横波的速度慢的横波进行传输的介质。
在图10所示的现有的弹性波元件1中,电介质层5的上表面形成为从IDT电极3的上方至IDT电极4的上方是平坦的。因此,由于发送滤波器的IDT电极4的膜厚T502较厚,所以,电介质层5的膜厚T504比接收滤波器的电介质层5的膜厚T503薄,因此,发送滤波器的温度特性变差,接收滤波器的电设备耦合系数变差。
在电介质层12由二氧化硅构成时,例如,IDT电极10的正上方的电介质层12的上表面12A距离压电体9的上表面9A的高度TC是3950
以上且小于4050
IDT电极11的正上方的电介质层12的上表面12A距离压电体9的上表面9A的高度TD是4050
以上且小于4150
即,IDT电极11的正上方的电介质层12的部分212的上表面12A距离压电体9的上表面9A的高度,高于IDT电极10的正上方的电介质层12的部分112的上表面12A距离部分212的压电体9的上表面9A的高度。由此,使电介质层12的部分212的膜厚TF与电介质层12的部分112的膜厚TE实质上相等,例如能够设为2400
能够同时使弹性波元件6的温度特性和电设备耦合系数良好。
电介质层12的部分212的膜厚TF,为部分112的膜厚TE(例如2400
)以上。并且,用波长λ2除以电介质层12的部分212的膜厚TF而标准化得到的标准化膜厚,优选为用波长λ1除以部分112的膜厚TE而标准化得到的标准化膜厚以下,即优选将膜厚TF设为例如2550
以下。由此,能够进一步提高弹性波元件6的温度特性和电设备耦合系数。
特别地,电介质层12的部分212的膜厚TF大于部分112的膜厚TE(例如2400
),并且用波长λ2除以电介质层12的部分212的膜厚TF而标准化得到的标准化膜厚,优选小于用波长λ1除以部分112的膜厚TE而标准化得到的标准化膜厚(例如2550
)。由此,能够进一步提高弹性波元件6的温度特性和电设备耦合系数。
图3是实施方式1中的其它弹性波元件1001的剖视示意图。在图3中,对与图1和图2所示的弹性波元件6相同的部分,赋予相同参照符号。在弹性波元件1001中,电介质层12的上表面12A具有位于IDT电极10的正上方的凸部16和位于IDT电极11的正上方的凸部17。凸部16、17分别沿着图1所示的IDT电极10、11延伸。从凸部16的根部至上表面的高度TG为1500
以上且小于1600
从凸部17的根部至上表面的高度TH为1600
以上且小于1700
如此,通过使凸部17的高度TH高于凸部16的高度TG,能够进一步提高弹性波元件6的温度特性和电设备耦合系数。由于对发送滤波器即滤波器8的IDT电极11输入通过功率放大器放大的发送信号,因此有时IDT电极11发热而变差。通过使位于IDT电极11的正上方的凸部17的高度TH高于位于IDT电极的正上方的凸部16的高度TG,能够使IDT电极11有效地散热。
图4是表示电介质层12的凸部16、17的弹性波元件1001的放大剖视图。凸部16具有:顶部29、根部30、以及与顶部29和根部30连接的侧面16C。优选侧面16C的截面具有凹陷的曲线形状。侧面16C或侧面16C的延伸线与平行于包含顶部29的压电体9的上表面9A的直线相交的点之间的距离即顶部29的宽度TL1,小于IDT电极10的电极指110B、210B的宽度TW1。由此,在凸部16中,电介质层12中的电极10的周围的部分的质量连续并缓慢地发生变化。其结果是,能够抑制产生由电介质层12的形状所引起的不必要的反射,并提高弹性波元件6的电特性。
凸部17具有:顶部129、根部130、以及与顶部129和根部130连接的侧面17C。优选侧面17C的截面具有凹陷的曲线形状。侧面17C或侧面17C的延伸线与平行于包含顶部129的压电体9的上表面9A的直线相交的点之间的距离即顶部29的宽度TL1,小于IDT电极10的电极指110B、210B的宽度TW1。由此,在凸部17中,电介质层12的质量连续并缓慢地发生变化。其结果是,能够抑制产生由电介质层12的形状所引起的不必要的反射,并提高弹性波元件6的电子特性。
凸部16的顶部29的宽度TL1,优选在IDT电极10的电极指110B、210B的宽度TW1的1/2以下。此外,顶部29的中心316优选位于电极指110B、210B的中心310的正上方。由此,通过质量附加效果,使得在电极指110B、210B的反射率进一步提高,从而弹性波元件6的电特性得以提高。
凸部17的顶部129的宽度TL2,优选在IDT电极11的电极指111B、211B的宽度TW2的1/2以下。此外,顶部129的中心317优选位于电极指111B、211B的中心311的正上方。由此,通过质量附加效果,使得在电极指111B、211B的反射率进一步提高,从而弹性波元件6的电特性得以提高。
凸部16、17的高度TG、TH和IDT电极10的膜厚TA,IDT电极11的膜厚TB和λ1、λ2,优选满足0.03×λ1<TG≤TA,0.03×λ2<TH≤TB。若凸部16的高度TG大于0.03×λ1,或者凸部17的高度TH大于0.03×λ2,则发射率大于图10所示的现有的弹性波元件1,能够得到更优异的性能。另一方面,若凸部16的高度TG大于IDT电极10的膜厚TA,或凸部17的高度TH大于IDT电极11的膜厚TB,则需要追加用于制成电介质层12的新的工序,制造方法变得繁杂。
图5A~图5H是表示弹性波元件1001的制造工序的剖视图。
首先,如图5A所示,通过在压电体31的上表面蒸镀或溅射Al或Al合金,从而对电极或成为反射器的电极膜32进行成膜。
然后,如图5B所示,在电极膜32的上表面形成抗蚀剂膜33。
接着,如图5C所示,以使成为所希望的形状的方式,对抗蚀剂膜33进行曝光·显影,来加工抗蚀剂膜33。
而且,如图5D所示,采用干法蚀刻技术等将电极膜32加工成IDT电极10、11或反射器等所希望的形状之后,去除抗蚀剂膜33。
接着,如图5E所示,通过以覆盖电极膜32的方式,蒸镀或溅射二氧化硅而形成电介质层34。为了得到凸部16、17,采用了一边对压电体31施加偏压电压、一边使二氧化硅溅射的偏压溅射法。
例如,在通过对二氧化硅的目标进行溅射而在压电体31上堆积电介质层34的同时,通过偏压,对压电体31上的电介质层34的一部分进行溅射并削除。即通过使电介质层34堆积并且削除其一部分,来控制电介质层34的形状。在使电介质层34堆积的途中,也可以通过使施加在压电体31的偏压与溅射功率之比发生变化,来控制电介质层34的形状。此外,成膜的初期不对压电体31施加偏压进行成膜,通过自途中起与成膜同时施加偏压,能够对电介质层34的形状进行控制。此时,对压电体31的温度也进行管理。
而且,如图5F所示,在电介质层34的表面形成抗蚀剂膜35。
而且,如图5G所示,对抗蚀剂膜35进行曝光·显影而将抗蚀剂膜35加工成所希望的形状。
接着,如图5H所示,采用干法蚀刻技术等,去除用于电子信号获取的焊盘36等电介质层34不需要的部分,之后,去除抗蚀剂膜35。
最后,通过切割来分割压电体31,而得到弹性波元件1001。
图6是基于实施方式1的另一其它弹性波元件1002的剖视示意图。在图6中,与图1和图2所示的弹性波元件6相同的部分,赋予相同参照符号。弹性波元件1002还具有设置在电介质层12的上表面12A上的电介质层18。在电介质层18中使速度比传输第一电介质层12的横波的速度快的横波进行传输。电介质层18,例如,由金刚石、二氧化硅、氮化硅、氮化铝或氧化铝等电介质材料构成。电介质层18的膜厚大于电介质层12的膜厚TC或膜厚TD,是主要波即Shear Horizontal(SH)波的波长的0.8倍以上。由此,能够在弹性波元件1002中封闭主要波。当电介质层18的膜厚为主要波即SH波的波长以上时,在弹性波元件1002中几乎能够完全封闭主要波。弹性波元件1002还具有:设置在电介质层18的上表面18A且与IDT电极10电连接的外部端子51;和设置在电介质层18的上表面18A且与IDT电极11电连接的外部端子52。IDT电极10的正上方的电介质层18的部分118的上表面18A的高度与IDT电极11的正上方的电介质层18的部分218的上表面18A的高度差TJ,优选小于IDT电极10的正上方的电介质层12的部分112的高度TC与IDT电极11的正上方的电介质层12的部分212的高度TD之差TK。由此,能够缩小外部端子51、52的高度差,因此,能够经由外部端子51、52,在主板上高可靠性地凸块(bump)连接弹性波元件1002。
图7A是基于实施方式1的其它弹性波元件1003的剖视示意图。在图7A中,与图3所示的弹性波元件1001相同的部分,赋予相同参照符号。弹性波元件1003还具有:设置在电介质层12的上表面12A上的电介质层18;和外部端子51、52。弹性波元件1003具有与基于凸部16、17的图6所示的弹性波元件1002相同的效果。
此外,在实施方式1中,滤波器7是接收滤波器,滤波器8是发送滤波器。也可以滤波器7是发送滤波器,滤波器8是接收滤波器。此外,也可以滤波器7、8都是接收滤波器,或都是发送滤波器。
图7B是实施方式1中的电子设备2001的方框图。电子设备2001具有:实施方式1中的弹性波元件6(1001、1002、1003);和与弹性波元件连接的半导体集成电路元件或扬声器等电子部件2001A。半导体集成电路元件与弹性波元件6(1001、1002、1003)连接,扬声器与半导体集成电路元件连接。
(实施方式2)
图8与图9分别是实施方式2中的弹性波元件1004的俯视图和剖视示意图。在图8与图9中,与图1和图2所示的弹性波元件6相同的部分,赋予相同参照符号。
弹性波元件1004是CDMA标准规格的Band1用的天线共享器中的发送过滤器中包含的梯型滤波器,且具有串联谐振器19A、19B和并联谐振器20。串联谐振器19A、19B由连接点910串联连接。弹性波元件1004具有:与串联谐振器19A连接的输入端子21;与串联谐振器19B连接的输出端子22;和与并联谐振器20连接的接地端子23。并联谐振器20连接于连接点910和接地端子23之间。串联谐振器19A、19B具有2050MHz的谐振频率。并联谐振器20具有比串联谐振器19A、19B的谐振频率低的1960MHz的谐振频率。
并联谐振器20由图1所示的IDT电极11构成。串联谐振器19A、19B由图1所示的IDT电极10构成。与图2所示的弹性波元件6同样,IDT电极11的膜厚TB比IDT电极10的膜厚TA厚。例如,当IDT电极10、11由以铜为主成分的金属构成时,IDT电极10的膜厚TA为1650
以上且小于1680
IDT电极11的膜厚TB为1730
以上且小于1760
传输压电体9的串联谐振器19A、19B的谐振频率的弹性波具有波长λ1,并联谐振器20的谐振频率的弹性波具有波长λ2。波长λ1比波长λ2短。用波长λ1除以串联谐振器19A、19B的IDT电极10的膜厚TA而标准化得到的标准化膜厚,与用波长λ2除以并联谐振器20的IDT电极11的膜厚而标准化得到的标准化膜厚实质上相同,能够提高弹性波元件1004的电设备耦合系数。
此外,IDT电极11的正上方的电介质层12的部分212的上表面12A距离压电体9的高度TD,高于IDT电极10的正上方的电介质层12的部分112的上表面12A距离压电体9的高度TC。由此,能够使电介质层12的部分212的膜厚TF与电介质层12的部分112的膜厚TE(2400
)实质上相同,能够同时提高弹性波元件1004的温度特性和电设备耦合系数。
在实施方式1、2中,表示“上表面”“下表面”“正上方”的方向术语,表示仅依赖于弹性波元件的构成材料的相对位置关系的相对方向,而不表示铅垂方向等绝对方向。
(产业上的可利用性)
本发明的弹性波元件具有良好的温度特性和电设备耦合系数,能够适用于移动电话等电子设备。
符号说明:
7-滤波器(第一滤波器)
8-滤波器(第二滤波器)
9-压电体
10-IDT电极(第一IDT电极)
11-IDT电极(第二IDT电极)
12-电介质层(第一电介质层)
16-凸部(第一凸部)
17-凸部(第二凸部)
18-电介质层(第二电介质层)
19A-串联谐振器
20-并联谐振器
51-外部端子(第一外部端子)
52-外部端子(第二外部端子)
110B-电极指(第一电极指)
111B-电极指(第二电极指)