JP2025103808A - Acoustic Wave Devices, Filters and Multiplexers - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、弾性波デバイス、フィルタおよびマルチプレクサに関する。 The present invention relates to acoustic wave devices, filters and multiplexers.
携帯電話等の無線端末の高周波回路用に圧電薄膜共振器を有するフィルタやマルチプレクサが用いられている。基板上に圧電薄膜共振器に並列に接続されたキャパシタを設けることが知られている(例えば特許文献1、2)。
Filters and multiplexers with piezoelectric thin film resonators are used in the high-frequency circuits of wireless terminals such as mobile phones. It is known to provide a capacitor connected in parallel to a piezoelectric thin film resonator on a substrate (for example,
基板上に圧電薄膜共振器とキャパシタとを形成することにより、キャパシタを別部品として設ける場合に比べ、製造工程の削減および小型化が可能となる。しかしながら、基板上に圧電薄膜共振器とキャパシタとを形成する場合においても、小型化が求められている。 By forming a piezoelectric thin-film resonator and a capacitor on a substrate, it is possible to reduce the number of manufacturing steps and make the device more compact than if the capacitor were provided as a separate component. However, even when forming a piezoelectric thin-film resonator and a capacitor on a substrate, there is still a demand for miniaturization.
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、小型化することを目的とする。 The present invention was developed in consideration of the above problems, and aims to reduce the size.
本発明は、基板と、前記基板上に設けられた下部電極と、前記下部電極上に設けられた圧電膜と、前記圧電膜の厚さ方向から見て前記圧電膜の少なくとも一部を挟み前記下部電極と第1上部電極とが重なる共振領域を形成するように前記圧電膜上に設けられた第1上部電極と、前記共振領域の周縁部から前記共振領域を囲む外部領域にかけて前記下部電極上に設けられた絶縁膜と、前記外部領域において、前記厚さ方向から見て前記圧電膜を挟まずに前記絶縁膜の少なくとも一部を挟み前記下部電極と第2上部電極とが重なる領域を形成するように設けられた第2上部電極と、を備える弾性波デバイスである。 The present invention is an acoustic wave device comprising: a substrate; a lower electrode provided on the substrate; a piezoelectric film provided on the lower electrode; a first upper electrode provided on the piezoelectric film so as to sandwich at least a portion of the piezoelectric film when viewed in the thickness direction of the piezoelectric film and form a resonance region where the lower electrode and a first upper electrode overlap; an insulating film provided on the lower electrode from the periphery of the resonance region to an external region surrounding the resonance region; and a second upper electrode provided in the external region so as to sandwich at least a portion of the insulating film without sandwiching the piezoelectric film when viewed in the thickness direction and form a region where the lower electrode and a second upper electrode overlap.
上記構成において、前記第1上部電極と前記第2上部電極とは、一体として設けられている構成とすることができる。 In the above configuration, the first upper electrode and the second upper electrode can be configured to be integrally provided.
上記構成において、前記重なる領域は、前記外部領域のうち前記共振領域から前記下部電極が引き出される引き出し領域と前記共振領域との間に設けられている構成とすることができる。 In the above configuration, the overlapping region can be configured to be provided between the resonance region and an extraction region of the external region through which the lower electrode is extracted from the resonance region.
上記構成において、前記第1上部電極と前記第2上部電極とは、前記引き出し領域と前記共振領域との間において接続されている構成とすることができる。 In the above configuration, the first upper electrode and the second upper electrode can be connected between the extraction region and the resonance region.
上記構成において、前記第1上部電極と前記第2上部電極とが接続する領域は、前記重なる領域が前記共振領域を囲む領域のうち一部に設けられ、前記囲む領域のうち残部に設けられていない構成とすることができる。 In the above configuration, the region where the first upper electrode and the second upper electrode are connected can be configured such that the overlapping region is provided in a portion of the region surrounding the resonance region, and is not provided in the remaining portion of the surrounding region.
上記構成において、前記第1上部電極と前記第2上部電極とは電気的に接続されていない構成とすることができる。 In the above configuration, the first upper electrode and the second upper electrode may not be electrically connected.
上記構成において、前記重なる領域は、前記下部電極が前記共振領域を囲む領域のうち一部に設けられ、前記囲む領域のうち残部に設けられていない構成とすることができる。 In the above configuration, the overlapping region may be configured such that the lower electrode is provided in a portion of the region surrounding the resonance region, and is not provided in the remaining portion of the surrounding region.
上記構成において、前記共振領域において、前記絶縁膜は前記下部電極と前記圧電膜との間に設けられている構成とすることができる。 In the above configuration, the insulating film may be provided between the lower electrode and the piezoelectric film in the resonance region.
上記構成において、前記絶縁膜は、前記共振領域の中央部には設けられておらず、前記中央部の少なくとも一部を囲むように設けられている構成とすることができる。 In the above configuration, the insulating film may not be provided in the center of the resonance region, but may be provided to surround at least a portion of the center.
上記構成において、前記基板と前記下部電極との間に空隙が設けられ、前記厚さ方向から見て前記共振領域および前記重なる領域は、前記空隙に重なる構成とすることができる。 In the above configuration, a gap is provided between the substrate and the lower electrode, and the resonance region and the overlapping region can be configured to overlap the gap when viewed from the thickness direction.
本発明は、上記弾性波デバイスを含むフィルタである。 The present invention is a filter including the above acoustic wave device.
本発明は、上記フィルタを含むマルチプレクサである。 The present invention is a multiplexer including the above filter.
本発明によれば、小型化することができる。 The present invention allows for miniaturization.
以下、図面を参照し実施例について説明する。 The following describes the examples with reference to the drawings.
実施例1は、弾性波デバイスとして圧電薄膜共振器とキャパシタとが並列に接続された例である。図1は、実施例1に係る弾性波デバイスの平面図である。図2(a)から図2(c)は、それぞれ図1のA-A断面図、B-B断面図およびC-C断面図である。基板10の厚さ方向をZ方向、共振領域50から下部電極12が引き出される方向をX方向、基板10の平面方向のうちX方向に直交する方向をY方向とする。
Example 1 is an example in which a piezoelectric thin film resonator and a capacitor are connected in parallel as an acoustic wave device. FIG. 1 is a plan view of the acoustic wave device according to Example 1. FIGS. 2(a) to 2(c) are cross-sectional views taken along lines A-A, B-B, and C-C in FIG. 1, respectively. The thickness direction of the
図1から図2(c)に示すように、実施例1の弾性波デバイス100では、基板10上に、空隙30を介し下部電極12が設けられている。空隙30は、ドーム状の形状を有する。空隙30では周囲に比べ中央の高さが高い。下部電極12上に絶縁膜20が設けられている。下部電極12および絶縁膜20上に圧電膜14が設けられている。圧電膜14上に上部電極16aが設けられている。絶縁膜20上に上部電極16bが設けられている。上部電極16cは、上部電極16aと16bとを電気的に接続する。下部電極12、絶縁膜20、圧電膜14、上部電極16a、16bを覆うように、基板10上に保護膜24が設けられている。
As shown in Figs. 1 to 2(c), in the
共振領域50は、Z方向から見て圧電膜14の少なくとも一部を挟み下部電極12と上部電極16aとが重なる領域により定義される。キャパシタの領域58は、絶縁膜20の少なくとも一部を挟みかつ圧電膜14を挟まずに下部電極12と上部電極16bとが重なる領域により定義される。圧電薄膜共振器70は共振領域50を含み、キャパシタ72はキャパシタの領域58を含む。共振領域50における圧電膜14には、厚み縦振動モードまたは厚みすべり振動等の弾性波が共振する。共振領域50は、中央部54と、中央部54を囲み共振領域50の外周を含む周縁部52と、を有している。共振領域50を囲むように外部領域56が設けられている。絶縁膜20は、周縁部52および外部領域56に設けられており、中央部54に設けられていない。
The
共振領域50およびキャパシタの領域58から下部電極12が引き出される領域は引き出し領域60である。共振領域50から上部電極16aが引き出される領域は引き出し領域62である。引き出し領域60における下部電極12上に金属層22aが設けられている。引き出し領域62における上部電極16a上に金属層22bが設けられている。金属層22aおよび22bは、配線またはパッドとして機能する。
The region where the
キャパシタの領域58は、共振領域50を囲む外部領域56のうち、一部の領域65に設けられている。領域65は、共振領域50と引き出し領域60との間を含む。上部電極16aと16bとは、領域65の一部の領域64において、上部電極16cを介し電気的に接続されている。上部電極16cは圧電膜14の側面に設けられている。
The
基板10は、例えばシリコン基板、サファイア基板、スピネル基板、アルミナ基板、石英基板、ガラス基板、セラミック基板またはGaAs基板等の絶縁基板または半導体基板である。下部電極12および上部電極16aから16cは、例えばルテニウム(Ru)、クロム(Cr)、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、銅(Cu)、銀(Ag)、金(Au)モリブデン(Mo)、タングステン(W)、タンタル(Ta)、白金(Pt)、ロジウム(Rh)またはイリジウム(Ir)等を主成分とする単層膜またはこれらの積層膜である。
The
圧電膜14は、窒化アルミニウム(AlN)、酸化亜鉛(ZnO)、チタン酸ジルコニウム(PZT)、チタン酸鉛(PbTiO3)タンタル酸リチウム(TaLiO3)、ニオブ酸リチウム(NbLiO3)または水晶である。圧電膜14は、例えば窒化アルミニウムを主成分とし、共振特性の向上または圧電性の向上のため他の元素を含んでもよい。例えば、添加元素として、スカンジウム(Sc)、2族元素と4族元素との2つの元素、または2族元素と5族元素との2つの元素を用いることにより、圧電膜14の圧電性が向上する。このため、圧電薄膜共振器の実効的電気機械結合係数を向上できる。2族元素は、例えばカルシウム(Ca)、マグネシウム(Mg)、ストロンチウム(Sr)または亜鉛(Zn)である。4族元素は、例えばチタン、ジルコニウム(Zr)またはハフニウム(Hf)である。5族元素は、例えばタンタル、ニオブ(Nb)またはバナジウム(V)である。さらに、圧電膜14は、窒化アルミニウムを主成分とし、ボロン(B)を含んでもよい。
The
絶縁膜20は、フッ素等の不純物を含むまたは不純物を含まない酸化シリコン、窒化シリコンまたは酸化アルミニウム等の無機絶縁膜である。絶縁膜20のヤング率は、例えば圧電膜14のヤング率より小さい。絶縁膜20の弾性定数の温度係数の符号は、例えば圧電膜14の弾性定数の温度係数の符号の反対である。金属層22aは、例えば金または銅等の抵抗率の低い金属である。保護膜24は、例えば酸化シリコン、窒化シリコンまたは酸化アルミニウム等の無機絶縁膜である。
The insulating
2GHzの共振周波数を有する圧電薄膜共振器の場合、下部電極12は、例えば基板10側から厚さが100nmのクロム膜および厚さが250nmのルテニウム膜である。圧電膜14は、例えば厚さが11000nmの窒化アルミニウムである。上部電極16aおよび16bは、圧電膜14側から厚さが250nmのルテニウム膜および厚さが50nmのクロム膜である。絶縁膜20は、厚さが100nmの酸化シリコン膜である。各層の膜厚は、所望の共振特性を得るため適宜設定することができる。
In the case of a piezoelectric thin film resonator having a resonant frequency of 2 GHz, the
[実施例1の製造方法]
図3(a)から図4(c)は、実施例1に係る圧電薄膜共振器の製造方法を示す断面図である。図3(a)に示すように、基板10上に犠牲層32を形成する。犠牲層32は、例えば酸化マグネシウム(MgO)、酸化亜鉛(ZnO)、ゲルマニウム(Ge)または酸化シリコン(SiO2)等である。犠牲層32の厚さは、例えば10nmから100nmである。犠牲層32を所望の形状にパターニングする。基板10および犠牲層32上に、下部電極12を形成する。下部電極12を所望の形状にパターニングする。
[Production method of Example 1]
3(a) to 4(c) are cross-sectional views showing a method for manufacturing a piezoelectric thin film resonator according to the first embodiment. As shown in FIG. 3(a), a
図3(b)に示すように、基板10および下部電極12上に、絶縁膜20を形成する。絶縁膜20を所望の形状にパターニングする。基板10、下部電極12および絶縁膜20上に圧電膜14を形成する。絶縁膜20を所望の形状にパターニングする。犠牲層32、下部電極12、絶縁膜20および圧電膜14の形成には、例えばスパッタリング法、真空蒸着法またはCVD(Chemical Vapor Deposition)法を用いる。犠牲層32、下部電極12、絶縁膜20および圧電膜14のパターニングには、例えばフォトリソグラフィ法およびエッチング法を用いる。
As shown in FIG. 3(b), an insulating
図3(c)に示すように、基板10、下部電極12、絶縁膜20および圧電膜14上に上部電極16を形成する。上部電極16は、例えばスパッタリング法を用い、基板10上の全面に形成する。
As shown in FIG. 3(c), the
図4(a)は、図1のB-B断面を含み、図4(b)は、図1のC-C断面を示す。図4(a)および図4(b)に示すように、上部電極16を、例えばフォトリソグラフィ法およびエッチング法を用いてパターニングする。これにより、共振領域50の圧電膜14上に上部電極16aが形成され、キャパシタの領域58の絶縁膜20上に上部電極16bが形成される。図4(a)では、圧電膜14の側面に上部電極16cを残存させる。図4(b)では、圧電膜14の側面に上部電極16を残存させない。
Figure 4(a) includes the B-B cross section of Figure 1, and Figure 4(b) shows the C-C cross section of Figure 1. As shown in Figures 4(a) and 4(b), the
図4(c)は、図1のB-B断面を含む。図4(c)に示すように、基板10、下部電極12、絶縁膜20、圧電膜14および上部電極16上に、保護膜24を形成する。保護膜24は、例えばCVD法を用い形成する。保護膜24のうち、下部電極12上の一部および上部電極16a上の一部を、除去し開口を形成する。保護膜24の開口の形成は、例えばフォトリソグラフィ法およびエッチング法を用いる。下部電極12および上部電極16a上に、保護膜24の開口を介し下部電極12および上部電極16aに電気的に接触する金属層22aおよび22bを形成する。
Figure 4(c) includes the cross section B-B of Figure 1. As shown in Figure 4(c), a
その後、犠牲層32をエッチングする媒体(エッチング液)を用い犠牲層32を除去する。犠牲層32が除去されると下部電極12と基板10との間に空隙30が形成される。空隙30はドーム状となる。以上により、図1から図2(c)に示した弾性波デバイス100が製造される。
Then, the
実施例1によれば、絶縁膜20は、共振領域50の周縁部52から共振領域50外の外部領域56にかけて下部電極12上に設けられている。共振領域50は、Z方向から見て圧電膜14の少なくとも一部を挟み下部電極12と上部電極16a(第1上部電極)とが重なる領域である。キャパシタの領域58(重なる領域)は、外部領域56において、Z方向から見て圧電膜14を挟まずに絶縁膜20の少なくとも一部を挟み下部電極12と上部電極16b(第2上部電極)とが重なる領域である。
According to the first embodiment, the insulating
このように、圧電薄膜共振器70の共振領域50に設けられる絶縁膜20を外部領域56まで設け、絶縁膜20上に上部電極16aを形成することでキャパシタ72を形成する。これにより、下部電極12を介して電気的に接続された圧電薄膜共振器70とキャパシタ72とを近接して形成することができる。よって、弾性波デバイス100を小型化できる。また、圧電薄膜共振器70に用いる絶縁膜20をキャパシタ72の誘電体層として用いる。これにより、キャパシタ72の誘電体層を別に形成しなくてもよく、製造工程を削減できる。
In this way, the insulating
上部電極16aと16bとは、上部電極16cを介し連続して一体として設けられている。これにより、上部電極16aと16bとが電気的に接続される。よって、金属層22aと22bとの間において、キャパシタ72を圧電薄膜共振器70と並列に接続することができる。
The
キャパシタの領域58は、外部領域56のうち引き出し領域60と共振領域50との間に設けられている。これにより、キャパシタ72と引き出し領域60の下部電極12との間の電気抵抗を低減できる。
The
共振領域50を囲むように、キャパシタの領域58が設けられると、キャパシタの領域58の上部電極16bを介して、圧電膜14の弾性波が漏洩する。これにより、圧電薄膜共振器70のQ値が低くなり損失が大きくなる。そこで、キャパシタの領域58は、下部電極12が共振領域50を囲む領域のうち一部の領域65に設けられ、囲む領域のうち残部の領域66に設けられていないことが好ましい。領域65の長さは、下部電極12が共振領域50を囲む領域の長さの80%以下が好ましく、50%以下がより好ましい。
When the
上部電極16aと16bとは、引き出し領域60と共振領域50との間において接続されている。これにより、キャパシタ72と圧電薄膜共振器70との間の電気抵抗を低減できる。
The
圧電膜14の側面に上部電極16cが設けられていると、上部電極16cを介して、圧電膜14の弾性波が漏洩する。これにより、圧電薄膜共振器70のQ値が低くなり損失が大きくなる。そこで、上部電極16aと16bとが接続する領域64は、キャパシタの領域58が共振領域50を囲む領域65のうち一部に設けられ、囲む領域65のうち残部に設けられていないことが好ましい。領域64の長さは領域65の長さの80%以下が好ましく、50%以下がより好ましい。
If an
絶縁膜20は、下部電極12上に設けられていればよい。例えば圧電膜14は積層された2つの圧電膜を有し、共振領域50において絶縁膜20は2つの圧電膜の間に設けられていてもよい。共振領域50において絶縁膜20は圧電膜14と上部電極16aとの間に設けられていてもよい。絶縁膜20が圧電膜14の側面の少なくとも一部を覆うと、弾性波が絶縁膜20を介し共振領域50から漏洩しやすくなる。よって、実施例1のように、共振領域50では、絶縁膜20は下部電極12と圧電膜14との間に設けることが好ましい。
The insulating
絶縁膜20は、共振領域50の少なくとも一部に設けられていればよい。実施例1では、絶縁膜20は、共振領域50の中央部54には設けられておらず、中央部54の少なくとも一部を囲むように設けられている。これにより、共振領域50外に弾性波が漏洩することを抑制して、損失を抑制できる。
The insulating
絶縁膜20のヤング率は、圧電膜14のヤング率より低い。これにより、共振領域50外に弾性波が漏洩することをより抑制して、損失をより抑制できる。例えば、圧電膜14は窒化アルミニウムを主成分とし、かつ絶縁膜20は酸化シリコンを主成分とする。これにより、絶縁膜20のヤング率を圧電膜14のヤング率より低くできる。
The Young's modulus of the insulating
絶縁膜20を温度補償膜として用いる場合には、絶縁膜20の弾性定数の温度係数の符号は、圧電膜14の弾性定数の温度係数の符号の反対とする。絶縁膜20を中央部54にも設ける。これにより、圧電薄膜共振器70の周波数温度係数を小さくできる。例えば、圧電膜14は窒化アルミニウムを主成分とし、かつ絶縁膜20は酸化シリコンを主成分とする。これにより、絶縁膜20と圧電膜14とで、弾性定数の温度係数の符号を反対にできる。
When the insulating
基板10と下部電極12との間に空隙30が設けられ、共振領域50およびキャパシタの領域58は、空隙30に重なる。これにより、弾性波デバイスを小型化できる。
A
[実施例1の変形例1]
図5は、実施例1の変形例1に係る弾性波デバイスの平面図である。図6(a)および図6(b)は、それぞれ図5のA-A断面図およびB-B断面図である。
[
Fig. 5 is a plan view of an acoustic wave device in accordance with a first modified example of the first embodiment, Fig. 6(a) and Fig. 6(b) are cross-sectional views taken along lines AA and BB in Fig. 5, respectively.
図5から図6(b)に示すように、実施例1の変形例1の弾性波デバイス102では、キャパシタの領域58は、下部電極12が共振領域50を囲む領域の全ての領域65に設けられている。上部電極16aと16bとが接続する領域64は、キャパシタの領域58が共振領域50を囲む領域65の全てに設けられている。その他の構成は実施例1と同じであり説明を省略する。
As shown in Figures 5 to 6(b), in the
実施例1の変形例1では、共振領域50からの弾性波の漏洩が大きいものの、キャパシタの領域58の面積を大きくできるため、キャパシタ72のキャパシタンスを大きくできる。
In the first variation of the first embodiment, although there is a large leakage of elastic waves from the
実施例2は、弾性波デバイスとして圧電薄膜共振器とキャパシタとが直列に接続された例である。図7は、実施例2に係る弾性波デバイスの平面図である。図8(a)および図8(b)は、それぞれ図7のA-A断面図およびB-B断面図である。 The second embodiment is an example of an acoustic wave device in which a piezoelectric thin film resonator and a capacitor are connected in series. FIG. 7 is a plan view of the acoustic wave device according to the second embodiment. FIG. 8(a) and FIG. 8(b) are cross-sectional views taken along lines A-A and B-B of FIG. 7, respectively.
図7から図8(b)に示すように、実施例2の弾性波デバイス104では、上部電極16aと16bとは電気的に接続されていない。下部電極12上に金属層22aは設けられておらず、引き出し領域60には、上部電極16bが設けられている。引き出し領域60における上部電極16b上に金属層22aが設けられている。下部電極12が共振領域50を囲む領域において、絶縁膜20は、下部電極12の外側まで設けられている。下部電極12の外側に上部電極16bが設けられている。下部電極12と上部電極16bとは電気的に接続されていない。
As shown in Figures 7 to 8(b), in the
共振領域50と引き出し領域60との間の外部領域56にキャパシタの領域58が設けられている。下部電極12が共振領域50を囲む領域のうちキャパシタの領域58が設けられた領域65では、上部電極16bは、絶縁膜20の外側から、下部電極12が設けられた領域の絶縁膜20上まで設けられている。キャパシタの領域58では、絶縁膜20を挟み下部電極12と上部電極16bとが重なる。下部電極12が共振領域50を囲む領域のうち領域65以外の領域66では、上部電極16bは、下部電極12が設けられていない領域の絶縁膜20上まで設けられており、下部電極12が設けられている領域の絶縁膜20上には設けられていない。これにより、領域66には、キャパシタの領域58は形成されない。その他の構成は実施例1と同じであり説明を省略する。
The
[実施例2の製造方法]
図9(a)から図9(c)は、実施例2に係る圧電薄膜共振器の製造方法を示す断面図である。図9(a)および図9(b)は、図7のA-A断面を含む断面図であり、図9(c)は、図7のB-B断面を含む断面図である。
[Production method of Example 2]
9(a) to 9(c) are cross-sectional views showing a method for manufacturing a piezoelectric thin-film resonator according to Example 2. Fig. 9(a) and Fig. 9(b) are cross-sectional views including a cross section A-A in Fig. 7, and Fig. 9(c) is a cross-sectional view including a cross section B-B in Fig. 7.
図9(a)に示すように、実施例1の図3(a)から図3(c)同様に、上部電極16を形成する。図9(b)および図9(c)に示すように、上部電極16を、例えばフォトリソグラフィ法およびエッチング法を用いてパターニングする。これにより、共振領域50の圧電膜14上に上部電極16aが形成され、キャパシタの領域58の絶縁膜20上に上部電極16bが形成される。図9(b)では、下部電極12上の絶縁膜20上に上部電極16bが形成される。図9(c)では、下部電極12上の絶縁膜20上には上部電極16bは形成されない。その後、実施例1の図4(c)以降の工程を行うことで、実施例2に係る弾性波デバイスが製造される。
As shown in FIG. 9(a), the
実施例2では、上部電極16aと16bとは電気的に接続されていない。これにより、金属層22aと22bとの間において、キャパシタ72を圧電薄膜共振器70と直列に接続することができる。
In the second embodiment, the
キャパシタの領域58は、下部電極12が共振領域50を囲む領域のうち一部の領域65に設けられ、残部の領域66に設けられていない。これにより、キャパシタの領域58の上部電極16bを介して、圧電膜14の弾性波が漏洩することを抑制して、圧電薄膜共振器70の損失を抑制できる。
The
領域66では、下部電極12の外側において、絶縁膜20と上部電極16bとを重ねる。これにより、圧電薄膜共振器70とキャパシタ72とを空隙30上に支持することができる。
In
[実施例2の変形例1]
図10は、実施例2の変形例1に係る弾性波デバイスの平面図である。図11(a)および図11(b)は、それぞれ図10のA-A断面図およびB-B断面図である。
[
Fig. 10 is a plan view of an acoustic wave device in accordance with a first modified example of the second embodiment, Fig. 11A and Fig. 11B are cross-sectional views taken along lines AA and BB in Fig. 10, respectively.
図10から図11(b)に示すように、実施例2の変形例1の弾性波デバイス106では、キャパシタの領域58は、下部電極12が共振領域50を囲む領域の全ての領域65に設けられている。その他の構成は実施例2と同じであり説明を省略する。
As shown in Figs. 10 to 11(b), in the
実施例2の変形例1では、共振領域50からの弾性波の漏洩が大きいものの、キャパシタの領域58の面積を大きくできるため、キャパシタ72のキャパシタンスを大きくできる。
In the first modification of the second embodiment, although there is a large leakage of the elastic wave from the
[実施例2の変形例2]
図12は、実施例2の変形例2に係る弾性波デバイスの平面図である。図13(a)および図13(b)は、それぞれ図12のA-A断面図およびB-B断面図である。
[Modification 2 of Example 2]
Fig. 12 is a plan view of an acoustic wave device in accordance with a second modification of the second embodiment, Fig. 13A and Fig. 13B are cross-sectional views taken along lines AA and BB in Fig. 12, respectively.
図12から図13(b)に示すように、実施例2の変形例2の弾性波デバイス108では、絶縁膜20を空隙30より大きく形成する。図13(b)のように、キャパシタの領域58が設けられていない領域56では、上部電極16bは、空隙30上に設けられていない。その他の構成は実施例2と同じであり説明を省略する。
As shown in Figs. 12 to 13(b), in an
実施例2の変形例2の領域66では、下部電極12の外側において、絶縁膜20により、圧電薄膜共振器70とキャパシタ72とを空隙30上に支持することができる。
In the
実施例3およびその変形例1は、空隙の構成を変えた例である。図14(a)は、実施例3に係る弾性波デバイスの断面図である。図14(a)に示すように、実施例3の弾性波デバイス110では、基板10の上面に窪みが形成されている。下部電極12は、基板10上に平坦に形成されている。これにより、空隙30が、基板10の窪みに形成されている。平面視において空隙30は共振領域50およびキャパシタの領域58を含むように形成されている。その他の構成は、実施例1と同じであり説明を省略する。空隙30は、基板10を貫通するように形成されていてもよい。
Example 3 and its modified example 1 are examples in which the configuration of the void is changed. FIG. 14(a) is a cross-sectional view of an acoustic wave device according to Example 3. As shown in FIG. 14(a), in the
[実施例3の変形例1]
図14(b)は、実施例3の変形例1に係る弾性波デバイスの断面図である。図14(b)に示すように、実施例3の変形例1の弾性波デバイス112では、共振領域50の下部電極12下に音響反射膜31が形成されている。音響反射膜31は、音響インピーダンスの低い膜31aと音響インピーダンスの高い膜31bとが交互に設けられている。膜31aおよび31bの膜厚は例えばそれぞれほぼλ/4(λは弾性波の波長)である。膜31aと膜31bの積層数は任意に設定できる。その他の構成は、実施例1と同じであり説明を省略する。
[
14B is a cross-sectional view of an acoustic wave device according to the first modification of the third embodiment. As shown in FIG. 14B, in an
実施例1、2およびその変形例において、実施例3と同様の空隙30を形成してもよく、実施例3の変形例1と同様に空隙30の代わりに音響反射膜31を形成してもよい。
In Examples 1 and 2 and their modified examples, a
共振領域50の平面形状として楕円形状を例に説明したが、共振領域50の平面形状は、四角形状または五角形状等の多角形状等の任意の形状でもよい。
Although an elliptical shape has been described as an example of the planar shape of the
実施例4は、実施例1から3およびそれらの変形例の弾性波デバイスを用いたフィルタおよびデュプレクサの例である。図15(a)は、実施例4に係るフィルタの回路図である。図15(a)に示すように、入力端子Tinと出力端子Toutとの間に、1または複数の直列共振器S1からS4が直列に接続されている。入力端子Tinと出力端子Toutとの間に、1または複数の並列共振器P1からP4が並列に接続されている。並列共振器P1からP4の一端はグランド端子Tgndに電気的に接続されている。直列共振器S1にキャパシタC1が並列に接続されている。直列共振器S1とキャパシタC1とは、実施例1、3およびそれらの変形例に係る弾性波デバイスである。直列共振器S1に並列にキャパシタC1を接続することで、直列共振器S1の電気機械結合係数を小さくできる。これにより、通過帯域の高周波側のスカート特性を急峻にできる。 Example 4 is an example of a filter and a duplexer using the acoustic wave devices of Examples 1 to 3 and their modified examples. FIG. 15(a) is a circuit diagram of a filter according to Example 4. As shown in FIG. 15(a), one or more series resonators S1 to S4 are connected in series between the input terminal Tin and the output terminal Tout. One or more parallel resonators P1 to P4 are connected in parallel between the input terminal Tin and the output terminal Tout. One end of the parallel resonators P1 to P4 is electrically connected to the ground terminal Tgnd. A capacitor C1 is connected in parallel to the series resonator S1. The series resonator S1 and the capacitor C1 are the acoustic wave devices according to Examples 1, 3 and their modified examples. By connecting the capacitor C1 in parallel to the series resonator S1, the electromechanical coupling coefficient of the series resonator S1 can be reduced. This allows the skirt characteristics on the high frequency side of the pass band to be steep.
[実施例4の変形例1]
図15(b)は、実施例4の変形例1に係るフィルタの回路図である。図15(b)に示すように、直列共振器S1にキャパシタC2が直列に接続されている。直列共振器S1とキャパシタC2は、実施例2およびその変形例に係る弾性波デバイスである。キャパシタC2を設けることで、通過帯域より低帯域側における減衰特性を向上できる。その他の構成は実施例4と同じであり説明を省略する。
[
Fig. 15(b) is a circuit diagram of a filter according to a first modification of the fourth embodiment. As shown in Fig. 15(b), a capacitor C2 is connected in series to a series resonator S1. The series resonator S1 and the capacitor C2 are acoustic wave devices according to the second embodiment and its modification. By providing the capacitor C2, it is possible to improve the attenuation characteristics in a band lower than the pass band. The other configurations are the same as those of the fourth embodiment, and therefore description thereof will be omitted.
実施例4およびその変形例1において、1または複数の直列共振器S1からS4および1または複数の並列共振器P1からP4の少なくとも1つの共振器に並列または直列にキャパシタを接続することができる。ラダー型フィルタの共振器の個数等は適宜設定できる。 In the fourth embodiment and its first modified example, a capacitor can be connected in parallel or series to at least one of the one or more series resonators S1 to S4 and the one or more parallel resonators P1 to P4. The number of resonators in the ladder filter can be set as appropriate.
[実施例4の変形例2]
図15(c)は、実施例4の変形例2に係るデュプレクサの回路図である。図15(c)に示すように、共通端子Antと送信端子Txとの間に送信フィルタ40が接続されている。共通端子Antと受信端子Rxとの間に受信フィルタ42が接続されている。送信フィルタ40は、送信端子Txから入力された信号のうち送信帯域の信号を送信信号として共通端子Antに通過させ、他の周波数の信号を抑圧する。受信フィルタ42は、共通端子Antから入力された信号のうち受信帯域の信号を受信信号として受信端子Rxに通過させ、他の周波数の信号を抑圧する。送信フィルタ40および受信フィルタ42の少なくとも一方を実施例4およびその変形例1のフィルタとすることができる。
[Modification 2 of Example 4]
FIG. 15C is a circuit diagram of a duplexer according to a second modification of the fourth embodiment. As shown in FIG. 15C, a
マルチプレクサとしてデュプレクサを例に説明したがトリプレクサまたはクワッドプレクサでもよい。 Although a duplexer has been used as an example of a multiplexer, a triplexer or quadplexer may also be used.
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to these specific embodiments, and various modifications and variations are possible within the scope of the gist of the present invention as described in the claims.
10 基板
12 下部電極
14 圧電膜
16 上部電極
20 絶縁膜
22a、22b 金属層
30 空隙
31 音響反射膜
40 送信フィルタ
42 受信フィルタ
50 共振領域
52 周縁部
54 中央部
56 外部領域
58 領域
60、62 引き出し領域
64、65、66 領域
REFERENCE SIGNS
Claims (12)
前記基板上に設けられた下部電極と、
前記下部電極上に設けられた圧電膜と、
前記圧電膜の厚さ方向から見て前記圧電膜の少なくとも一部を挟み前記下部電極と第1上部電極とが重なる共振領域を形成するように前記圧電膜上に設けられた第1上部電極と、
前記共振領域の周縁部から前記共振領域を囲む外部領域にかけて前記下部電極上に設けられた絶縁膜と、
前記外部領域において、前記厚さ方向から見て前記圧電膜を挟まずに前記絶縁膜の少なくとも一部を挟み前記下部電極と第2上部電極とが重なる領域を形成するように設けられた第2上部電極と、
を備える弾性波デバイス。 A substrate;
a lower electrode provided on the substrate;
a piezoelectric film provided on the lower electrode;
a first upper electrode provided on the piezoelectric film so as to sandwich at least a portion of the piezoelectric film when viewed in a thickness direction of the piezoelectric film, and to form a resonance region where the lower electrode and the first upper electrode overlap;
an insulating film provided on the lower electrode from a periphery of the resonance region to an outer region surrounding the resonance region;
a second upper electrode provided in the external region so as to sandwich at least a portion of the insulating film without sandwiching the piezoelectric film when viewed in the thickness direction, forming a region where the lower electrode and a second upper electrode overlap;
1. An acoustic wave device comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2023221452A JP2025103808A (en) | 2023-12-27 | 2023-12-27 | Acoustic Wave Devices, Filters and Multiplexers |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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2023
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