JP7033010B2 - Elastic wave devices, filters and multiplexers - Google Patents
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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し、例えば櫛型電極を有する弾性波デバイス、フィルタおよびマルチプレクサに関する。 The present invention relates to elastic wave devices, filters and multiplexers, for example elastic wave devices having comb-shaped electrodes, filters and multiplexers.
携帯電話を代表とする高周波通信用システムにおいて、通信に使用する周波数帯以外の不要な信号を除去するために、高周波フィルタ等が用いられている。高周波フィルタ等には、弾性表面波(SAW:Surface acoustic wave)素子等を有する弾性波デバイスが用いられている。SAW素子は、圧電基板上に一対の櫛型電極を有するIDT(Interdigital Transducer)を形成した素子である(例えば特許文献1から5)。IDTが励振する弾性表面波の音速を圧電基板内を伝播するバルク波の音速より遅くすることで、低損失とすることが知られている(例えば特許文献6)。 In a high frequency communication system represented by a mobile phone, a high frequency filter or the like is used to remove unnecessary signals other than the frequency band used for communication. A surface acoustic wave device having a surface acoustic wave (SAW) element or the like is used for a high frequency filter or the like. The SAW element is an element in which an IDT (Interdigital Transducer) having a pair of comb-shaped electrodes is formed on a piezoelectric substrate (for example, Patent Documents 1 to 5). It is known that the speed of sound of a surface acoustic wave excited by IDT is made slower than the speed of sound of a bulk wave propagating in a piezoelectric substrate to reduce the loss (for example, Patent Document 6).
特許文献6のように、弾性表面波の音速を遅くするために櫛型電極に高融点金属を用いた場合、金属膜の成膜時の応力および/または動作時の発熱による熱応力により櫛型電極が圧電基板から剥がれることがある。 When a refractory metal is used for the comb-shaped electrode in order to slow down the sound velocity of the surface acoustic wave as in Patent Document 6, the comb-shaped electrode is formed by the stress during film formation of the metal film and / or the thermal stress due to heat generation during operation. The electrodes may come off the piezoelectric substrate.
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、櫛型電極に加わる応力を抑制することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to suppress stress applied to a comb-shaped electrode.
本発明は、圧電基板と、前記圧電基板上に設けられ、融点が白金の融点以上の金属を主成分とする複数の電極指を各々備え、前記複数の電極指は1層の金属膜により形成され、前記複数の電極指の少なくとも一部は前記複数の電極指の配列方向における側面より外側に設けられた裾部を有する一対の櫛型電極と、を備え、前記裾部は、前記複数の電極指の側面のうち最も傾斜が急峻な箇所に接する平面と前記圧電基板の前記複数の電極指側の表面との交わる第1位置より外側に設けられ、前記第1位置を通り前記圧電基板の前記表面に対し垂直な直線が前記電極指の側面と交わる第2位置における前記圧電基板の前記表面からの高さは、前記複数の電極指の最大高さの0.2倍以下である弾性波デバイスである。 The present invention comprises a piezoelectric substrate and a plurality of electrode fingers provided on the piezoelectric substrate and having a melting point equal to or higher than the melting point of platinum as a main component, and the plurality of electrode fingers are formed by a single layer of a metal film. The plurality of electrode fingers are provided with a pair of comb-shaped electrodes having a hem portion provided outside the side surface in the arrangement direction of the plurality of electrode fingers, and the hem portion is the plurality of electrodes . The piezoelectric substrate is provided outside the first position where the flat surface in contact with the steepest portion of the side surface of the electrode finger and the surfaces of the plurality of electrode fingers on the piezoelectric substrate intersect with each other, and passes through the first position. The height of the piezoelectric substrate from the surface at the second position where the straight line perpendicular to the surface of the electrode intersects the side surface of the electrode finger is 0.2 times or less the maximum height of the plurality of electrode fingers. It is a wave device.
上記構成において、前記複数の電極指の前記圧電基板と反対の表面は平面を含む構成とすることができる。 In the above configuration, the surface of the plurality of electrode fingers opposite to the piezoelectric substrate may be configured to include a flat surface .
上記構成において、前記裾部の前記配列方向の幅は前記複数の電極指の前記配列方向の幅の0.05倍以上である構成とすることができる。 In the above configuration, the width of the hem portion in the arrangement direction may be 0.05 times or more the width of the plurality of electrode fingers in the arrangement direction.
上記構成において、前記高さは前記複数の電極指の高さの0.1倍以下である構成とすることができる。 In the above configuration, the height may be 0.1 times or less the height of the plurality of electrode fingers.
上記構成において、前記複数の電極指は、モリブデン、イリジウム、白金、レニウム、ロジウム、ルテニウム、タンタルおよびタングステンのいずれか1つを主成分とする構成とすることができる。 In the above configuration, the plurality of electrode fingers may be configured to contain any one of molybdenum, iridium, platinum, rhenium, rhodium, ruthenium, tantalum and tungsten as a main component.
上記構成において、前記複数の電極指および前記裾部は前記圧電基板に接する構成とすることができる。 In the above configuration, the plurality of electrode fingers and the hem portion may be configured to be in contact with the piezoelectric substrate.
上記構成において、前記複数の電極指上に設けられ前記複数の電極指の主成分とは異なる金属を主成分とする金属膜を備える構成とすることができる。 In the above configuration, a metal film provided on the plurality of electrode fingers and having a metal as a main component different from that of the main components of the plurality of electrode fingers can be provided.
上記構成において、前記複数の電極指は、前記圧電基板上に設けられ前記裾部を含む第1領域と、前記第1領域上に設けられた第2領域とを有し、前記第1領域は、アモルファスまたは前記第2領域の結晶粒より小さな結晶粒を有する構成とすることができる。 In the above configuration, the plurality of electrode fingers have a first region provided on the piezoelectric substrate and including the hem portion, and a second region provided on the first region, and the first region is , Amorphous or can be configured to have crystal grains smaller than the crystal grains in the second region.
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 elastic wave device.
上記構成において、入力端子と出力端子との間に接続された複数の直列共振器と、前記入力端子と前記出力端子との間の経路に一端が接続され、グランドに他端が接続された複数の並列共振器と、を備え、前記複数の直列共振器および前記複数の並列共振器は、各々前記一対の櫛型電極を有する複数の弾性波共振器であり、前記複数の直列共振器のうち前記入力端子に最も近い直列共振器における前記複数の電極指の前記配列方向の幅に対する前記裾部の前記配列方向の幅の比は、前記複数の直列共振器のうち前記最も近い直列共振器以外の直列共振器における前記比より大きく、および/または前記複数の並列共振器のうち前記入力端子に最も近い並列共振器における前記比は、前記複数の並列共振器のうち前記最も近い並列共振器以外の並列共振器における前記比より大きい構成とすることができる。 In the above configuration, a plurality of series resonators connected between the input terminal and the output terminal, one end connected to the path between the input terminal and the output terminal, and the other end connected to the ground. The plurality of series resonators and the plurality of parallel resonators are a plurality of elastic wave resonators each having the pair of comb-shaped electrodes , and among the plurality of series resonators. The ratio of the width of the hem to the width of the plurality of electrode fingers in the array direction in the series resonator closest to the input terminal is other than the closest series resonator among the plurality of series resonators. The ratio in the parallel resonator larger than the ratio in the series resonator and / or the parallel resonator closest to the input terminal among the plurality of parallel resonators is other than the closest parallel resonator among the plurality of parallel resonators. The configuration can be larger than the above ratio in the parallel resonator of .
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、櫛型電極に加わる応力を抑制することができる。 According to the present invention, the stress applied to the comb-shaped electrode can be suppressed.
以下、図面を参照し、本発明の実施例について説明する。 Hereinafter, examples of the present invention will be described with reference to the drawings.
弾性波デバイスとして弾性波共振器を例に説明する。図1(a)は、実施例1における弾性波共振器を示す平面図、図1(b)は、図1(a)のA-A断面図である。電極指14の配列方向をX方向、電極指14の延伸方向をY方向、圧電基板10の法線方向をZ方向とする。なお、X、YおよびZ方向は圧電基板10の結晶方位とは必ずしも一致しない。
An elastic wave resonator will be described as an example as an elastic wave device. 1 (a) is a plan view showing an elastic wave resonator in Example 1, and FIG. 1 (b) is a sectional view taken along the line AA of FIG. 1 (a). The arrangement direction of the
図1(a)および図1(b)に示すように、弾性波共振器24は、IDT20および反射器22を有している。IDT20および反射器22は圧電基板10上に設けられている。圧電基板10は、例えばタンタル酸リチウム基板、ニオブ酸リチウム基板または水晶基板である。IDT20および反射器22は金属膜12により形成されている。金属膜12は、例えばモリブデン(Mo)膜である。IDT20は一対の櫛型電極18を有する。一対の櫛型電極18は、それぞれ複数の電極指14と、複数の電極指14が接続されたバスバー16を有する。一方の櫛型電極18の電極指14と他方の櫛型電極18の電極指14とは少なくとも一部で互い違いに設けられている。IDT20のX方向の両側に反射器22が形成されている。IDT20が励振した弾性波は主にX方向に伝播し、反射器22は弾性波を反射する。同じ櫛型電極18内の電極指14のピッチをλとする。λは、IDT20が励振する弾性表面波の波長に相当する。
As shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b), the
圧電基板10は、シリコン基板、サファイア基板、アルミナ基板、スピネル基板、ガラス基板または水晶基板等の支持基板上に接合されていてもよい。また、金属膜12を覆うように酸化シリコン膜または窒化シリコン膜等の絶縁膜が設けられていてもよい。絶縁膜の膜厚は金属膜12の膜厚より厚くてもよいし薄くてもよい。
The
図2は、実施例1に係る弾性波共振器の拡大平面図である。図2に示すように、電極指14およびバスバー16の周囲に裾部15が設けられている。
FIG. 2 is an enlarged plan view of the elastic wave resonator according to the first embodiment. As shown in FIG. 2, a
図3(a)から図3(d)は、実施例1における電極指の断面図である。図3(a)に示すように、電極指14はX方向の両端に圧電基板10に接する裾部15を有している。電極指14の断面形状は長方形状であり、裾部15の形状は長方形状である。電極指14の側面30と圧電基板10の上面とのなす角度θ1は約90°であり、裾部15の側面31と圧電基板10の上面とのなす角度θ2は約90°である。裾部15は、電極指14の側面30が圧電基板10の上面と接する線L1の外側の部分である。
3 (a) to 3 (d) are cross-sectional views of the electrode fingers in the first embodiment. As shown in FIG. 3A, the
図3(b)および図3(c)では、電極指14の断面形状は台形状である。角度θ1は鋭角である。図3(b)および図3(c)では、角度θ2はそれぞれ約90°および鋭角である。
In FIGS. 3 (b) and 3 (c), the cross-sectional shape of the
図3(d)では、電極指14の側面30は平面ではない。電極指14の側面30のうち圧電基板10の上面に対し最も傾斜する部分を含む平面32と圧電基板10のなす角度θ1は鋭角である。裾部15は、平面32が圧電基板10の上面と接する線L1の外側の部分である。
In FIG. 3D, the
図3(a)から図3(d)に示すように、裾部15を含む電極指14のX方向の幅はW4である。電極指14の最も高い高さがH1である。線L1と裾部15の端部との間が裾部15の幅W5である。線L1を通り圧電基板10の上面に対し垂直な線が電極指14の側面30と交わる線の圧電基板10の上面からの高さが裾部15の高さH2である。
As shown in FIGS. 3A to 3D, the width of the
図4(a)から図4(d)は、実施例1に係る弾性波共振器の製造方法を示す断面図である。図4(a)に示すように、圧電基板10上に付加膜34を形成する。付加膜34は、例えば酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、炭化シリコン膜、酸化タンタル膜もしくは酸化ニオブ膜等の絶縁膜、アルミニウム膜等の金属膜またはシリコン膜等の導電体膜である。付加膜34は、例えば真空蒸着法、スパッタリング法またはCVD(Chemical Vapor Deposition)法を用い形成する。
4 (a) to 4 (d) are cross-sectional views showing a method of manufacturing an elastic wave resonator according to the first embodiment. As shown in FIG. 4A, the
図4(b)に示すように、付加膜34上に開口35を有するマスク層36を形成する。マスク層36は、例えばフォトレジストであり、塗布、露光および現像を行うことにより形成する。
As shown in FIG. 4B, a
図4(c)に示すように、マスク層36をマスクに付加膜34を除去する。付加膜34の除去は、例えばウェットエッチング法またはドライエッチング法を用いる。このとき、付加膜34をサイドエッチングする。付加膜34の側面はマスク層36の側面より内側に設けられる。マスク層36の両端部には、マスク層36と圧電基板10との間に付加膜34が設けられていないオーバーハング37が形成される。
As shown in FIG. 4 (c), the
図4(d)に示すように、開口35内の圧電基板10上およびマスク層36上に金属膜12を形成する。金属膜12の形成は例えば真空蒸着法を用いる。開口35内には厚い金属膜12が形成され電極指14となる。オーバーハング37内の圧電基板10の上面はマスク層36の陰になるが、金属原子が回り込むため薄い金属膜12が形成され裾部15となる。マスク層36を除去することにより、マスク層36上の金属膜12がリフトオフされ、裾部15を有する電極指14が形成される。
As shown in FIG. 4D, the
IDT20により励振された弾性表面波の音速が圧電基板10内を伝播するバルク波(例えば最も遅い横波バルク波)の音速より早い場合、弾性表面波はバルク波を放射しながら圧電基板10の表面を伝播する。よって、損失が生じる。特に、弾性表面波の一種であるSH(Shear Horizontal)波の音速はバルク波の音速より早い。このため、SH波を主モードとする弾性波共振器では損失が大きくなる。例えば、20°以上かつ48°以下のカット角を有するYカットX伝播タンタル酸リチウム基板では、SH波が主モードとなる。
When the speed of sound of the surface acoustic wave excited by the
弾性表面波の音速を遅くするため、金属膜12に音響インピーダンスの大きな金属を用いる。音響インピーダンスZは、密度をρ、ヤング率をEおよびポアソン比をPrとすると、以下の式で表される。
ポアソン比は金属材料では大きく異ならないため、音響インピーダンスの大きな金属は、密度×ヤング率の大きい金属となる。密度は原子番号が大きな金属が大きく、ヤング率は硬い金属が大きい。このような金属は融点が高い高融点金属である。このように、高融点金属を金属膜12に用いると弾性表面波の音速が遅くなり損失が小さくなる。
Since the Poisson's ratio does not differ greatly between metal materials, a metal with a large acoustic impedance is a metal with a large density x Young's modulus. The density is large for metals with a large atomic number, and the Young's modulus is large for hard metals. Such a metal is a high melting point metal having a high melting point. As described above, when the refractory metal is used for the
また、高融点金属は、電子数が大きくかつ原子半径が小さいため金属結合が強くなる。エレクトロマイグレーションおよびストレスマイグレーションはそれぞれ電界および応力により金属原子が移動する現象である。よって、金属結合が強い高融点金属はこれらのマイグレーションが生じ難い。よって、高融点金属を金属膜12に用いるとマイグレーションが小さくなる。
Further, since the refractory metal has a large number of electrons and a small atomic radius, the metal bond becomes strong. Electromigration and stress migration are phenomena in which metal atoms move due to electric fields and stress, respectively. Therefore, these migrations are unlikely to occur in refractory metals with strong metal bonds. Therefore, when a refractory metal is used for the
例えば金属膜12として一般的に用いられるAl(アルミニウム)は、融点が660℃であり、密度、ヤング率、ポアソン比および音響インピーダンスがそれぞれ2.7g/cm3、68GPa、0.34および8.3GPa・s/mである。高融点金属であるMo(モリブデン)は、融点が2622℃であり、密度、ヤング率、ポアソン比および音響インピーダンスがそれぞれ10.2g/cm3、329GPa、0.31および35.9GPa・s/mである。このように、MoはAlに比べ融点が2000℃高く、密度は約4倍、ヤング率は約5倍であり、音響インピーダンスは約4倍である。
For example, Al (aluminum), which is generally used as a
表1は、高融点金属の密度および融点を示す表である。
表1に示すように、Ir(イリジウム)、Mo、Os(オスミウム)、Pt、Re(レニウム)、Rh(ロジウム)、Ru(ルテニウム)およびW(タングステン)の融点はPtの融点1774℃以上である。密度は、Alの4倍以上である。 As shown in Table 1, the melting points of Ir (iridium), Mo, Os (osmium), Pt, Re (renium), Rh (rodium), Ru (ruthenium) and W (tungsten) are Pt melting points of 1774 ° C or higher. be. The density is more than 4 times that of Al.
このように、融点がPt以上の高融点金属は密度が高く音響インピーダンスも高い。このため、これらの金属を金属膜12とすることで弾性表面波の音速が遅くなり、損失を抑制できる。また融点が高いため、マイグレーションが生じ難くなる。
As described above, the high melting point metal having a melting point of Pt or higher has a high density and a high acoustic impedance. Therefore, by using these metals as the
しかしながら、高融点金属は、応力が大きくなりやすい。また、圧電基板10と金属膜12との密着性が低くなりやすい。このため、成膜時の応力および/または弾性波デバイスの動作時の発熱による熱応力により金属膜12が剥がれてしまう。
However, the high melting point metal tends to have a large stress. Further, the adhesion between the
[シミュレーション]
電極指14の断面形状による応力をシミュレーションした。図5(a)および図5(b)は、シミュレーションに用いたサンプルAおよびBの電極指の断面図である。図5(a)および図5(b)に示すように、シミュレーションでは、電極指14を台座の部分14bと部分14b上の部分14aとに仮想的に分けた。実際には部分14aと14bとは一体であり同じ金属膜からなる。
[simulation]
The stress due to the cross-sectional shape of the
図5(a)に示すように、サンプルAでは、部分14aの断面形状は台形であり、部分14bの断面形状は矩形である。部分14aの上面の幅はW1、下面の幅はW2、測面と下面とのなす角度はθ1である。部分14bが部分14aより外側に延伸しており、延伸の幅はW3である。すなわち部分14bの幅はW4=W2+2×W3である。部分14bの部分14aより外側が裾部15である。部分14bの高さはH2であり、電極指14の高さはH1である。
As shown in FIG. 5A, in the sample A, the cross-sectional shape of the
図5(b)に示すように、サンプルBでは、部分14bの断面形状は台形である。部分14bの上面の幅はW2であり、下面の幅はW4=W2+2×W3である。測面と下面とのなす角度はθ2である。その他の構成はサンプルAと同じである。
As shown in FIG. 5B, in sample B, the cross-sectional shape of the
以下シミュレーション条件を示す。
圧電基板10:42°回転YカットX伝播タンタル酸リチウム基板
金属膜12:Mo
サンプルA
幅W2:1000nm
高さH1:500nm
高さH2:100nm
角度θ1:70°
サンプルB
幅W2:1000nm
高さH1:500nm
高さH2:100nm
角度θ1:70°または90°
The simulation conditions are shown below.
Piezoelectric substrate 10: 42 ° rotation Y cut X propagation Lithium tantalate substrate Metal film 12: Mo
Sample A
Width W2: 1000 nm
Height H1: 500 nm
Height H2: 100 nm
Angle θ1: 70 °
Sample B
Width W2: 1000 nm
Height H1: 500 nm
Height H2: 100 nm
Angle θ1: 70 ° or 90 °
温度が20℃から85℃に上昇したときのX方向の応力の変化を有限要素法を用い算出した。図6(a)および図6(b)は、それぞれサンプルAおよびBのシミュレーション結果である。図6(a)および図6(b)の最大応力は、圧電基板10の上面における最も大きい応力を示し、図5(a)および図5(b)の領域50(部分14bの端部)の応力である。
The change in stress in the X direction when the temperature rose from 20 ° C to 85 ° C was calculated using the finite element method. 6 (a) and 6 (b) are simulation results of samples A and B, respectively. The maximum stresses in FIGS. 6 (a) and 6 (b) indicate the highest stress on the top surface of the
図6(a)に示すように、サンプルAでは、幅W3が大きくなると最大応力の絶対値が小さくなる。図6(b)に示すように、サンプルBでは、角度θ2が小さくなると最大応力の絶対値が小さくなる。θ2が小さくなることは幅W3が大きくなることに相当する。サンプルAおよびBのように、電極指14は裾部15を有することにより、圧電基板10に電極指14から加わる応力を小さくできる。
As shown in FIG. 6A, in sample A, the absolute value of the maximum stress decreases as the width W3 increases. As shown in FIG. 6B, in sample B, the absolute value of the maximum stress decreases as the angle θ2 decreases. A smaller θ2 corresponds to a larger width W3. Since the
図7(a)および図7(b)は、それぞれ比較例1および2における電極指を示す断面図である。図7(a)に示すように、比較例1では、電極指14は裾部15を有しておらず、幅W2´を実施例1の幅W2+2×W3とする。これにより、圧電基板10と電極指14との接する面積が大きくなる。しかし、電極指14全体の厚さが大きいため、領域50に加わる応力が大きくなってしまう。また、電極指14の幅W2は弾性波共振器の特性に影響する。よって、所望の特性を得られない可能性がある。
7 (a) and 7 (b) are cross-sectional views showing the electrode fingers in Comparative Examples 1 and 2, respectively. As shown in FIG. 7A, in Comparative Example 1, the
図7(b)に示すように、比較例2では、電極指14を形成する金属膜12は金属膜12aと12bとを含む。金属膜12aは裾部15を形成する。金属膜12bは電極指14のうち裾部15上の部分を形成する。金属膜12aと金属膜12bの材料を異ならせている。例えば、金属膜12aは密着膜である。比較例2では、金属膜12aと12bの界面において金属膜12aと12bとが剥がれる可能性がある。また、金属膜12bを密度が低く、融点の低い金属とすると、損失の抑制および/またはマイグレーションの抑制の効果が小さくなってしまう。
As shown in FIG. 7B, in Comparative Example 2, the
実施例1によれば、電極指14は融点が白金の融点以上の金属を主成分とする。これにより、弾性表面波の音速が遅くなり、損失を抑制できる。また、マイグレーションが生じ難くなる。しかし、電極指14が圧電基板10から剥がれやすくなる。そこで、電極指14は、1層の金属膜12から形成され、X方向における側面30より外側に設けられた裾部15を有する。これにより、圧電基板10と電極指14に加わる最大応力を小さくできる。よって、電極指14の剥がれを抑制できる。
According to the first embodiment, the
平面視において複数の電極指14の周囲全てが裾部15を有してもよいし、複数の電極指14の少なくとも一部が裾部15を有してもよい。一対の櫛型電極18の電極指14が互いに交差する交差領域内において複数の電極指14のX方向の両側に全て裾部15が設けられることが好ましい。
In a plan view, the entire periphery of the plurality of
裾部15は、複数の電極指14の側面30のうち最も傾斜が急峻な箇所に接する平面32と圧電基板10の複数の電極指14側の表面との交わる位置より外側に設けられている。これにより、圧電基板10と電極指14に加わる最大応力を小さくできる。
The
図3(a)から図3(d)において、裾部15のX方向の幅W5は電極指14のX方向の幅W4の0.05倍以上である。これにより、最大応力をより小さくできる。裾部15の幅W5は電極指14の幅W4の0.1倍以上が好ましく、0.2倍以上がより好ましい。裾部15の幅W5は電極指14の幅W4の1倍以下が好ましく、0.5倍以下がより好ましい。
In FIGS. 3A to 3D, the width W5 of the
裾部15の最大高さH2は複数の電極指14の高さH1の0.5倍以下である。これにより、最大応力をより小さくできる。高さH2は高さH1の0.2倍以下が好ましく、0.1倍以下がより好ましい。高さH2は高さH1の0.05倍以上が好ましく、0.1倍以上がより好ましい。
The maximum height H2 of the
複数の電極指14および裾部15は圧電基板10に接する。これにより、損失および/またはマイグレーションをより抑制できる。
The plurality of
複数の電極指14は、モリブデン、イリジウム、白金、レニウム、ロジウム、ルテニウム、タンタルおよびタングステンのいずれか1つを主成分とする。これにより、損失および/またはマイグレーションを抑制できる。
The plurality of
金属膜12がある金属を主成分として含むとは、例えば金属膜12内のある金属の原子濃度が50%以上のことであり、好ましくは80%以上であり、より好ましくは90%以上である。
The inclusion of a metal having a
[実施例1の変形例1]
図8(a)は、実施例1の変形例1における電極指の断面図である。図8(a)に示すように、電極指14上に金属膜17が設けられている。金属膜17は、例えばクロム(Cr)膜、Ni(ニッケル)膜およびTi(チタン)膜であり、電極指14の主成分とは異なる金属を主成分とする。金属膜17は、製造工程におけるエッチング停止層、および/またはマイグレーションを抑制する層として機能する。その他の構成は実施例1と同じであり説明を省略する。
[Modification 1 of Example 1]
FIG. 8A is a cross-sectional view of the electrode finger in the modified example 1 of the first embodiment. As shown in FIG. 8A, a
実施例1の変形例1のように、電極指14上に設けられ電極指14の主成分とは異なる金属を主成分とする金属膜17が設けられていてもよい。金属膜17が厚いと電極指14の機能を阻害する。そこで、金属膜17は電極指14より薄いことが好ましく、金属膜17の膜厚が電極指14の膜厚の1/2以下が好ましく、1/5以下がより好ましい。
As in the modified example 1 of the first embodiment, a
[実施例1の変形例2]
実施例1の変形例2における電極指の断面図である。図8(b)に示すように、金属膜12は、圧電基板10に接するように設けられた第1領域13aと第1領域13aに接するように設けられた第2領域13bとを有する。第1領域13aは裾部15を含む。第1領域13aでは粒界が観察されず一様な構造54を有し、第1領域13aはアモルファス(非晶質)状態である。第2領域13bでは結晶粒56が積層方向に延伸する柱状であり、粒界52が積層方向に延伸する。
[Modification 2 of Example 1]
It is sectional drawing of the electrode finger in the modification 2 of Example 1. FIG. As shown in FIG. 8B, the
圧電基板10上に、電極指14として融点がPt以上の高融点金属とすると、蒸着法およびスパッタリング法いずれの方法を用いても柱状結晶となりやすい。柱状結晶では粒界が鮮明である。これは結晶粒の間の結合が弱いおよび/または結晶粒の間に隙間があるためである。また、結晶粒の大きさは揃っておりかつ金属膜12の積層方向に連続している。弾性波共振器24に大きな電力の高周波信号が印加されると、電極指14が弾性表面波により大きく振動することで電極指14に応力が加わる。電極指14が柱状結晶となっていると、粒界に沿って電極指14が断裂すると考えられる。耐電力性を向上させるためには、金属膜12全体を柱状結晶でない構造とすることも考えられる。しかし、高融点金属を電極指14として機能する程度まで厚くすると、柱状結晶の第2領域13bが形成されてしまう。
When a refractory metal having a melting point of Pt or higher is used as the
そこで、実施例1の変形例2によれば、第1領域13aはアモルファスまたは第2領域13bの結晶粒より小さな結晶粒を有する。これにより、第2領域13bの粒界は第1領域13aまで連続しない。よって、大電力の高周波信号が入力されても電極指14が破損することを抑制できる。第1領域13aおよび第2領域13bの結晶粒はTEM(Transmission Electron Microscope)法またはSEM(Scanning Electron Microscope)法を用い観察することにより確認できる。
Therefore, according to the modified example 2 of the first embodiment, the
IDT20として機能する程度(0.1λ程度)の金属膜12を成膜すると、第2領域13bの積層方向の厚さは第1領域13aの積層方向の厚さより大きくなる。例えば、第2領域13bの積層方向の厚さは第1領域13aの積層方向の厚さの2倍以上となる。電極指14の破断を抑制するためには第1領域13aの積層方向の厚さは第2領域13bの積層方向の厚さの1/10以上が好ましく、1/5以上がより好ましい。
When the
第1領域13aを形成するためには、まず圧電基板10の上面にArイオンを照射し上面を凸凹状にする。その後金属膜12を形成する。これにより、アモルファスの第1領域13aと柱状結晶の第2領域13bが形成される。
In order to form the
実施例2は、実施例1およびその変形例の弾性波共振器を用いたフィルタおよびデュプレクサの例である。図9(a)は、実施例2に係るフィルタの回路図である。図9(a)に示すように、入力端子T1と出力端子T2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T1と出力端子T2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。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つの共振器に実施例1およびその変形例の弾性波共振器を用いることができる。フィルタとしてラダー型フィルタを例に説明したが、フィルタは多重モード型フィルタでもよい。 Example 2 is an example of a filter and a duplexer using an elastic wave resonator of Example 1 and its modifications. FIG. 9A is a circuit diagram of the filter according to the second embodiment. As shown in FIG. 9A, one or a plurality of series resonators S1 to S4 are connected in series between the input terminal T1 and the output terminal T2. One or more parallel resonators P1 to P4 are connected in parallel between the input terminal T1 and the output terminal T2. The elastic wave resonators of Example 1 and its modifications can be used for at least one resonator of one or more series resonators S1 to S4 and one or more parallel resonators P1 to P4. A ladder type filter has been described as an example as a filter, but the filter may be a multiple mode type filter.
図9(b)は、実施例2の変形例1に係るデュプレクサの回路図である。図9(b)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から入力された高周波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から入力された高周波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2のフィルタとすることができる。
FIG. 9B is a circuit diagram of the duplexer according to the first modification of the second embodiment. As shown in FIG. 9B, 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 the duplexer has been described as an example as the multiplexer, a triplexer or a quadplexer may be used.
[実施例2の変形例2]
図10(a)および図10(b)は、実施例2の変形例2に係るフィルタの電極指の断面図である。図10(a)および図10(b)は、図9(a)における直列共振器S1からS4および並列共振器P1からP4のうち1つの弾性波共振器R1および別の1つの弾性波共振器R2における電極指の断面図である。図10(a)および図10(b)に示すように、弾性波共振器R1は弾性波共振器R2に比べ電極指14が圧電基板10に接する幅W4に対する裾部15の幅W5の比が大きい。また、弾性波共振器R1は弾性波共振器R2より幅W5が大きい。
[Modification 2 of Example 2]
10 (a) and 10 (b) are cross-sectional views of the electrode fingers of the filter according to the second modification of the second embodiment. 10 (a) and 10 (b) show one elastic wave resonator R1 and another elastic wave resonator R1 among the series resonators S1 to S4 and the parallel resonators P1 to P4 in FIG. 9 (a). It is sectional drawing of the electrode finger in R2. As shown in FIGS. 10A and 10B, the elastic wave resonator R1 has a ratio of the width W5 of the
実施例2の変形例2のように、フィルタが含む複数の弾性波共振器のうち少なくとも1つの弾性波共振器R1のW5/W4を他の弾性波共振器R2のW5/W4と異ならせてもよい。例えば、弾性波共振器R1のW5は他の弾性波共振器R2のW5と異なっていてもよい。例えば、複数の弾性波共振器の少なくとも1つは、W5=0であり裾部15を有さなくてもよい。例えば、入力端子T1に最も近い並列共振器P1および/または直列共振器S1には大電力が加わる。そこで、並列共振器P1および/または直列共振器S1のW5/W4を他の共振器のW5/W4より大きくする。これにより、フィルタの耐電力性を向上させ、かつ裾部15が設けられることによる特性劣化を抑制できる。
As in the second modification of the second embodiment, the W5 / W4 of at least one elastic wave resonator R1 among the plurality of elastic wave resonators included in the filter is made different from the W5 / W4 of the other elastic wave resonator R2. May be good. For example, the W5 of the elastic wave resonator R1 may be different from the W5 of the other elastic wave resonator R2. For example, at least one of the plurality of elastic wave resonators has W5 = 0 and does not have to have a
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 examples of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to such specific examples, and various modifications and variations are made within the scope of the gist of the present invention described in the claims. It can be changed.
10 圧電基板
12、17 金属膜
13a 第1領域
13b 第2領域
14 電極指
15 裾部
18 櫛型電極
20 IDT
22 反射器
24 弾性波共振器
40 送信フィルタ
42 受信フィルタ
10
22
Claims (11)
前記圧電基板上に設けられ、融点が白金の融点以上の金属を主成分とする複数の電極指を各々備え、前記複数の電極指は1層の金属膜により形成され、前記複数の電極指の少なくとも一部は前記複数の電極指の配列方向における側面より外側に設けられた裾部を有する一対の櫛型電極と、
を備え、
前記裾部は、前記複数の電極指の側面のうち最も傾斜が急峻な箇所に接する平面と前記圧電基板の前記複数の電極指側の表面との交わる第1位置より外側に設けられ、
前記第1位置を通り前記圧電基板の前記表面に対し垂直な直線が前記電極指の側面と交わる第2位置における前記圧電基板の前記表面からの高さは、前記複数の電極指の最大高さの0.2倍以下である弾性波デバイス。 Piezoelectric substrate and
Each of the plurality of electrode fingers provided on the piezoelectric substrate and having a metal having a melting point equal to or higher than the melting point of platinum as a main component is provided. A pair of comb-shaped electrodes having a hem provided outside the side surface in the arrangement direction of the plurality of electrode fingers at least in part.
Equipped with
The hem portion is provided outside the first position where the plane in contact with the steepest portion of the side surface of the plurality of electrode fingers intersects with the surface of the piezoelectric substrate on the side of the plurality of electrode fingers.
The height of the piezoelectric substrate from the surface at the second position where a straight line passing through the first position and perpendicular to the surface of the piezoelectric substrate intersects the side surface of the electrode finger is the maximum height of the plurality of electrode fingers. An elastic wave device that is 0.2 times or less of .
前記第1領域は、アモルファスまたは前記第2領域の結晶粒より小さな結晶粒を有する請求項1から7のいずれか一項に記載の弾性波デバイス。 The plurality of electrode fingers have a first region provided on the piezoelectric substrate and including the hem portion, and a second region provided on the first region.
The elastic wave device according to any one of claims 1 to 7, wherein the first region is amorphous or has crystal grains smaller than the crystal grains of the second region.
前記入力端子と前記出力端子との間の経路に一端が接続され、グランドに他端が接続された複数の並列共振器と、
を備え、
前記複数の直列共振器および前記複数の並列共振器は、各々前記一対の櫛型電極を有する複数の弾性波共振器であり、
前記複数の直列共振器のうち前記入力端子に最も近い直列共振器における前記複数の電極指の前記配列方向の幅に対する前記裾部の前記配列方向の幅の比は、前記複数の直列共振器のうち前記最も近い直列共振器以外の直列共振器における前記比より大きく、
および/または
前記複数の並列共振器のうち前記入力端子に最も近い並列共振器における前記比は、前記複数の並列共振器のうち前記最も近い並列共振器以外の並列共振器における前記比より大きい請求項9に記載のフィルタ。 Multiple series resonators connected between the input terminal and the output terminal,
A plurality of parallel resonators having one end connected to the path between the input terminal and the output terminal and the other end connected to the ground.
Equipped with
The plurality of series resonators and the plurality of parallel resonators are a plurality of elastic wave resonators each having the pair of comb-shaped electrodes .
The ratio of the width of the hem to the width of the plurality of electrode fingers in the array direction in the series resonator closest to the input terminal among the plurality of series resonators is the ratio of the width of the plurality of series resonators in the array direction. Of these, the ratio is larger than that of the series resonators other than the nearest series resonator.
And / or
The ratio of the parallel resonator closest to the input terminal among the plurality of parallel resonators is larger than the ratio of the parallel resonators other than the nearest parallel resonator among the plurality of parallel resonators according to claim 9. Described filter.
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