弾性波デバイス、フィルタ、通信モジュール、通信装置
【課題】製造コストを低減するとともに、チップサイズを小型にすることができる弾性波デバイスを提供する。
【解決手段】圧電基板１上に弾性波の励振電極２ａおよび反射器２ｂを備え、その上を少なくとも一層の媒質で被覆された弾性波デバイスであって、媒質から露出し、励振電極２ａの一部と電気的に接続された端子電極３ａ及び３ｂを備え、端子電極３ａ及び３ｂは、その一部が、媒質を挟んで少なくとも反射器２ｂと重なる位置に配されている。
【解決手段】圧電基板１上に弾性波の励振電極２ａおよび反射器２ｂを備え、その上を少なくとも一層の媒質で被覆された弾性波デバイスであって、媒質から露出し、励振電極２ａの一部と電気的に接続された端子電極３ａ及び３ｂを備え、端子電極３ａ及び３ｂは、その一部が、媒質を挟んで少なくとも反射器２ｂと重なる位置に配されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、共振器およびフィルタに搭載される弾性波デバイスに関する。また、そのような弾性波デバイス、フィルタを備えた通信モジュールに関する。また、そのような通信モジュールを備えた通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
弾性波を応用した装置の一つとして、弾性表面波（ＳＡＷ：Surface Acoustic Wave）デバイスが以前より良く知られている。このＳＡＷデバイスは、例えば携帯電話に代表される４５ＭＨｚ〜２ＧＨｚの周波数帯における無線信号を処理する通信機器の各種回路、例えば送信バンドパスフィルタ、受信バンドパスフィルタ、局発フィルタ、アンテナ共用器、ＩＦフィルタ、ＦＭ変調器（FM:Frequency Modulation）等に用いられている。
【０００３】
弾性表面波デバイスの課題として、温度によって特性が変動する温度特性がある。温度特性を向上させるため、特許文献１においては、圧電基板上に圧電基板と温度特性の符号が異なる酸化シリコン膜（ＳｉＯ2）を成膜した弾性表面波デバイスが開示されている。
【０００４】
また、特許文献２、特許文献３、非特許文献１には、温度特性の改善および素子の小型化を実現させるため、ラブ波を利用する弾性波デバイスや、異なる媒質の境界を伝搬する境界波を用いる弾性境界波デバイスが開示されている。
【０００５】
図１３Ａは、特許文献２に記載のラブ波を利用した弾性波デバイスの平面図である。図１３Ｂは、図１３ＡにおけるＹ−Ｙ部の断面図である。図１４Ａ及び図１４Ｂに示す弾性波デバイスは、圧電基板１０４上に電極１０２が形成され、電極１０２上に誘電体層１０５が形成されている。電極１０２は、弾性波を励振する櫛歯型電極１０２ａと、弾性波を反射する反射器１０２ｂと、櫛歯型電極１０２ａと接続し金（Ａｕ）バンプが形成される端子部１０２ｃとから構成されている。櫛歯型電極１０２ａおよび反射器１０２ｂは誘電体層１０５で覆われているが、端子部１０２ｃは誘電体層１０５で覆われていない。誘電体層１０５の厚さは、電極１０２よりも厚く、弾性表面波の波長をλとしたときに、おおよそ０．３×λ程度である。
【０００６】
図１４Ａは、特許文献３に記載の弾性境界波デバイスの平面図である。図１４Ｂは、図１４ＡにおけるＹ−Ｙ部の断面図である。図１３Ａ及び図１３Ｂに示す弾性境界波デバイスは、圧電基板１０４上に電極１０２が形成され、電極１０２上に第２の媒質１０６および第３の媒質１０７が形成されている例である。電極１０２は、弾性波を励振する櫛歯型電極１０２ａと、弾性波を反射する反射器１０２ｂと、櫛歯型電極１０２ａと接続しＡｕバンプが形成される端子部１０２ｃとから構成されている。櫛歯型電極１０２ａおよび反射器１０２ｂは、第２の媒質１０６および第３の媒質１０７で覆われているが、Ａｕバンプが形成される端子部１０２ｃは、第２の媒質１０６および第３の媒質１０７で覆われていない。図１４Ａ及び図１４Ｂに示す構成例では、誘電体層（第２の媒質１０６および第３の媒質１０７）が二層で構成されているが、非特許文献２には図１３Ａ及び図１３Ｂに示すラブ波構造のＳｉＯ２部を厚くしたような構成が開示されている。
【特許文献１】特開２００３−２０９４５８号公報
【特許文献２】特開２００４−１１２７４８号公報
【特許文献３】特開平１０−５４９００８号公報
【非特許文献１】Masatsune Yamaguchi, Takashi Yamashita, Ken-ya Hashimoto, Tatsuya Omori,「Highly Piezoelectric Boundary Waves in Si/SiO2/LiNbO3 Structure」, Proceeding of 1998 IEEE International Frequency Control Symposium,（米国）,IEEE,1998年,p484-488
【非特許文献２】Hajime Kando,他, 2006年IEEE International Ultrasonics Symposium 6B-4 "RF Filter using Boundary Acoustic Wave"
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の弾性境界波デバイスは、温度特性が良好で、信頼性が高いなどのメリットを有するが、弾性表面波デバイスと比べると、層数が多いため製造工程が多くなり、製造コストアップにつながってしまう。また、弾性境界波デバイスは、層数が弾性表面波デバイスよりも多いため、チップサイズを小型化することができない。
【０００８】
本発明は、製造コストを低減するとともに、チップサイズを小型にすることができる弾性波デバイスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の弾性波デバイスは、圧電基板上に弾性波の励振電極および反射器を備え、その上を少なくとも一層の媒質で被覆された弾性波デバイスであって、前記媒質から露出し、前記励振電極の一部と電気的に接続された端子電極を備え、前記端子電極の一部が、前記媒質を挟んで、前記励振電極あるいは前記反射器と重なる位置に配されているものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、端子電極を２次元的に共振器および配線と一部重なる構造にすることで、基板におけるデバイス構造の占有面積を縮小し、弾性波デバイスのサイズを小さくすることができる。また、そのような弾性波デバイスを搭載することで、フィルタ、通信モジュール、通信装置の小型化が可能となる。
【００１１】
また、弾性波デバイスを小型化することで、製造時、ウェハ当たりのチップ数を増加させることができるので、製造コストを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の弾性波デバイスは、圧電基板上に弾性波の励振電極および反射器を備え、その上を少なくとも一層の媒質で被覆された弾性波デバイスであって、前記媒質から露出し、前記励振電極の一部と電気的に接続された端子電極を備え、前記端子電極の一部が、前記媒質を挟んで、前記励振電極あるいは前記反射器と重なる位置に配されているものである。このような構成とすることで、弾性波デバイスを小型化することができる。また、製造時、ウェハ当たりのチップ数を増加させることができるので、製造コストを低減することができる。
【００１３】
本発明の弾性波デバイスは、上記構成を基本として、以下のような態様をとることができる。
【００１４】
すなわち、本発明の弾性波デバイスにおいて、前記端子電極は、前記励振電極上を被覆する媒質より露出した部分の面積よりも、前記励振電極あるいは前記反射器と重なっている部分の面積が大きく形成されている構成とすることができる。
【００１５】
また、本発明の弾性波デバイスにおいて、前記励振電極と接する媒質は、ＳｉＯ2で形成されている構成とすることができる。
【００１６】
また、本発明の弾性波デバイスにおいて、前記媒質は、厚さが０．３μｍ以上である構成とすることができる。このような構成とすることで、端子電極を励振電極または反射器に重なる位置に形成したとしても、周波数特性に影響を与えない。
【００１７】
また、本発明の弾性波デバイスにおいて、前記媒質は、複数の媒質で構成され、前記複数の媒質のうち最外層の媒質がＡｌ2Ｏ3で形成されている構成とすることができる。
【００１８】
本発明のフィルタは、上記のように構成された弾性波デバイスを備えたものである。このような構成とすることで、フィルタを小型化することができる。また、フィルタの製造コストを低減することができる。
【００１９】
本発明の通信モジュールは、上記のように構成された弾性波デバイスまたはフィルタを備えたものである。このような構成とすることで、通信モジュールを小型化することができる。また、通信モジュールの製造コストを低減することができる。
【００２０】
本発明の通信装置は、上記のように構成された通信モジュールを備えたものである。このような構成とすることで、通信装置を小型化することができる。また、通信装置の製造コストを低減することができる。
【００２１】
（実施の形態）
〔１．弾性波デバイスの構成〕
図１Ａは、本実施の形態における弾性波デバイスの平面図である。図１Ｂは、図１ＡにおけるＢ−Ｂ部の断面図である。図１Ｃは、図１ＡにおけるＣ−Ｃ部の断面図である。
【００２２】
本実施の形態の弾性波デバイスは、圧電基板１上に電極２が形成されている。電極２は、互いに対向して配され弾性波を励振する一対の櫛歯型電極２ａ（励振電極の一例）と、櫛歯型電極２ａの両側に隣接して配され櫛歯型電極２ａから伝達される弾性波を櫛歯型電極２ａ側へ反射する一対の反射器２ｂと、櫛歯型電極２ａの一部であり端子電極３ａ及び３ｂ（後述）が接続される端子部２ｃ及び２ｄとから構成されている。櫛歯型電極２ａ及び反射器２ｂ上には、例えばＳｉＯ2からなる第１の媒質４が形成されている。第１の媒質４上には、例えばＡｌ2Ｏ3からなる第２の媒質５が形成されている。第２の媒質５には、その上面から端子部２ｃに至るまで形成されたビアホール６ａと、上面から端子部２ｄに至るまで形成されたビアホール６ｂとが形成されている。ビアホール６ａ内には、金バンプで構成された端子電極３ａが配されている。また、ビアホール６ｂ内には、金バンプで構成された端子電極３ｂが配されている。端子電極３ａは、上端が第２の媒質５上に露出し、下端が端子部２ｃに電気的に接続されている。また、端子電極３ｂは、上端が第２の媒質５上に露出し、下端が端子部２ｄに電気的に接続されている。なお、端子電極３ａ及び３ｂは、チタン（Ｔｉ）、銅（Ｃｕ）を挟んで第２の媒質５上に形成されている。また、第１の媒質４及び第２の媒質５からなる媒質全体の厚さｔ１は、本実施の形態では３μｍとした。厚さｔ１を３μｍ程度とすることで、十分な周波数特性を得ることができる。また、厚さｔ１を５μｍ以上にすると、端子電極３ａ及び３ｂにおける第２の媒質５の上面からビアホール６ａ及び６ｂ内へ屈曲している部分において割れが発生する可能性が高いが、本実施の形態のように３μｍ程度とすることで、端子電極３ａ及び３ｂに割れが発生する可能性を低くすることができる。
【００２３】
また、図１Ａに示すように、端子電極３ａ及び３ｂは、その一部が反射器２ｂと櫛歯型電極２ａの一部とに重なるように配されている。このような構成とすることで、端子電極３ａ及び３ｂの占有面積を削減することができ、弾性波デバイスのサイズを小さくすることができる。
【００２４】
ここで、本実施の形態の弾性波デバイスのサイズについて説明する。図２は、端子電極と櫛歯電極及び反射器とが重ならない構成の弾性波デバイスの一例を示す。図２に示す弾性波デバイスは、圧電基板２０１上に櫛歯型電極２０２ａ、反射器２０２ｂ、および端子部２０２ｃ及び２０２ｄが形成されている。端子部２０２ｃ及び２０２ｄは、櫛歯型電極２０２ａ及び反射器２０２ｂに対して重ならない位置に配されているため、弾性波デバイス全体の幅寸法Ｌ２は、少なくとも櫛歯型電極２０２ａと端子部２０２ｃ及び２０２ｄの幅寸法分は必要となる。これに対して、図１に示すように本実施の形態の弾性波デバイスは、端子電極３ａ及び３ｂの一部を、櫛歯型電極２ａの一部及び反射器２ｂに重なるように配置したことにより、全体の幅寸法Ｌ１をＬ２に比べて小さくすることができる。
【００２５】
なお、ビアホール６ａ及び６ｂと端子電極３ａ及び３ｂとの接続部は、第１の媒質４および第２の媒質５の膜厚は厚くても３μｍ程度が好ましく、一般的な真空成膜、あるいは、シードメタル成膜後のめっきなどの方法で、端子電極３ａ及び３ｂを形成することができる。
【００２６】
また、本実施の形態の弾性波デバイスをフィルタに搭載することで、フィルタの基板上における弾性波デバイスの占有面積を小さくすることができるので、フィルタを小型化することができる。図３は、本実施の形態における弾性波デバイスを備えたフィルタの構成を示す平面図である。図３に示すようにフィルタは、基板１１上に、直列共振器１２ａ，１２ｂ，１２ｃと、並列共振器１３ａ，１３ｂと、入出力電極１４ａ，１４ｂと、接地電極１５ａ，１５ｂと、ダミー電極１６とを備え、ダミー電極１６を除く各部が配線パターン１７によって電気的に接続されている。これらの構成は、従来のフィルタと同等の構成であるが、本実施の形態では接地電極１５ａ，１５ｂに、図１Ａ〜図１Ｃに示す構成の端子電極３ａ，３ｂを形成した。
【００２７】
図３に示すように、フィルタのチップサイズを決める上面四隅の端子電極を、図１Ａに示すように櫛歯型電極および反射器に重なるように形成することで、基板１１のサイズを破線１１ａで示した従来の基板サイズよりも、縮小することができる。
【００２８】
また、本実施の形態では、端子電極３ａ及び３ｂの一部を、櫛歯型電極２ａの一部および反射器２ｂに重なる位置に形成したが、反射器２ｂのみに重なる位置に形成してもよい。端子電極３ａ及び３ｂの一部を反射器２ｂに重なる位置に形成することで、弾性波デバイスの占有面積を小さくすることができるとともに、櫛歯型電極２ａにおける弾性波に大きな影響を与えず、共振特性の劣化も少ない。本実施の形態のように、反射器２ｂに加えて櫛歯型電極２ａの一部に重なるように形成することで、さらなる弾性波デバイスの小型化が可能になる。
【００２９】
また、端子電極３ａ及び３ｂの一部を、配線に重なる位置に形成する構成としても、本実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００３０】
〔２．弾性波デバイスの製造方法〕
本実施の形態の弾性波デバイスの製造方法について説明する。図４Ａ〜図４Ｈは、弾性波デバイスの製造工程を示す。図４Ａ〜図４Ｈにおいて、（ａ）は平面図、（ｂ）は各図の平面図（ａ）におけるＤ−Ｄ部の断面図、（ｃ）は各図の平面図（ａ）におけるＥ−Ｅ部の断面図である。
【００３１】
まず、図４Ａに示すように、圧電基板２１に、レジストでリフトオフパターンを形成し、電極を蒸着する。その後、電極が付着したレジストを有機溶剤などで溶解させることでリフトオフし、櫛歯型電極２２ａ及び２２ｂと反射器２２ｃとを形成する。
【００３２】
次に、図４Ｂに示すように、圧電基板２１の表面にＳｉＯ2膜２４（第１の媒質）をプラズマＣＶＤ法（CVD:Chemical Vapor Deposition）や、スパッタ法などの成膜方法を用いて成膜する。なお、ＳｉＯ2膜２４は、櫛歯型電極２２ａ及び２２ｂの一部と反射器２２ｃとを覆うように形成する。
【００３３】
次に、図４Ｃに示すように、ＳｉＯ2膜２４上にレジスト２７ａを塗布し、ドライエッチング用のパターンを形成する。
【００３４】
次に、図４Ｄに示すように、ＣＦ4ガスなどのガスを用いたドライエッチングにより、ＳｉＯ2膜２４を除去する。引き続いて、レジスト２７ａを有機溶剤などで溶解させることで除去し、ＳｉＯ2膜２４をパターニングする。
【００３５】
次に、図４Ｅに示すように、レジスト２７ｂで櫛歯型電極２２ａ及び２２ｂ上にリフトオフパターンを形成する。
【００３６】
次に、図４Ｆに示すように、圧電基板２１上にＡｌ2Ｏ3膜２５を成膜する。次に、Ａｌ2Ｏ3膜２５が付着したレジスト２７ｂを有機溶剤などで溶解させることでリフトオフし、Ａｌ2Ｏ3膜２５をパターニングする。
【００３７】
次に、図４Ｇに示すように、圧電基板２１及びＡｌ2Ｏ3膜２５上にレジスト２７ｃを塗布し、リフトオフパターンを形成する。この時、レジスト２７ｃには、開口部２７ｄを形成する。
【００３８】
次に、図４Ｈに示すように、開口部２７ｄ内に端子電極２３ａ及び２３ｂを蒸着する。その後、電極が付着したレジスト２７ｃを有機溶剤で溶解させることでリフトオフし、端子電極２３ａ及び２３ｂを形成する。形成された端子電極２３ａ及び２３ｂは、その上端がＡｌ2Ｏ3膜２５の上面に露出し、下端が櫛歯型電極２２ａ及び２２ｂに接続されている。
【００３９】
以上の工程により、弾性波デバイスを作製することができる。その後、端子電極２３ａ及び２３ｂ上へのバンプ形成、および基板のダイシングによる個片化処理により、弾性波デバイスを備えたチップが完成する。
【００４０】
〔３．弾性波デバイスのシミュレーション〕
本実施の形態のように、端子部電極の一部が共振器と重なるように形成した場合、重なった領域の電極の電位が周波数特性に影響することが懸念される。そこで、有限要素法（ＦＥＭ：finite element method）の計算機シミュレーションを行った。計算モデルは、図５に示すように、圧電基板３１上に形成された櫛歯型電極３２の断面の半周期の上を、ＳｉＯ2膜３３およびＡｌ2Ｏ3膜３４が覆っている２次元構造とした。このような構成の計算モデルにおいて、ＳｉＯ2膜３３の表面およびＡｌ2Ｏ3膜３４の表面に電位を与えた場合と与えない場合とで、共振周波数および反共振周波数の変化を計算した。
【００４１】
まず、Ａｌ2Ｏ3膜３４がない場合の計算を行った。図６に示すように、共振周波数に関しては、ＳｉＯ2膜３３の膜厚に関係なく、電位の有無で周波数の差がほとんど無かった。一方、図７に示すように、反共振周波数に関しては、ＳｉＯ2膜３３の膜厚が薄いほど（図７に示す計算結果では０．３μｍ未満）、電位の有無で周波数に差が見られた。図７に示す計算結果によれば、ＳｉＯ2膜３３の膜厚が０．３μｍ以上であれば、反共振周波数の変化は電位の有無の影響を受けないことがわかった。
【００４２】
次に、ＳｉＯ2膜３３の膜厚を０．５μｍに固定し、Ａｌ2Ｏ3膜３４の膜厚を変化させた場合の計算を行った。図８に示すように、共振周波数に関しては、Ａｌ2Ｏ3膜３４の膜厚に関係なく、電位の有無で周波数の差がほとんどなかった。一方、図９に示すように、反共振周波数に関しては、Ａｌ2Ｏ3膜３４の膜厚が薄いほど（図９に示す計算結果では０．８μｍ未満）、電位の有無で周波数に差が見られた。図９に示す計算結果によれば、Ａｌ2Ｏ3膜３４の膜厚が０．８μｍ以上であれば、反共振周波数の変化は電位の有無の影響を受けないことがわかった。
【００４３】
通常、境界波デバイスの場合、境界波の閉じ込め条件からＡｌ2Ｏ3膜の膜厚は１μｍ以上が望ましい。よって、ＳｉＯ2膜などの第１の媒質は、０．３μｍ以上の膜厚であれば、端子電極を共振器に重なる位置に配置しても、動作特性上の大きな問題はないと考えられる。
【００４４】
〔４．デュープレクサの構成〕
携帯電話端末、ＰＨＳ（Personal Handy-phone System）端末、無線ＬＡＮシステムなどの移動体通信（高周波無線通信）には、デュープレクサが搭載されている。デュープレクサは、通信電波などの送信機能及び受信機能を持ち、送信信号と受信信号の周波数が異なる無線装置において用いられる。
【００４５】
図１０は、本実施の形態の弾性波デバイスを備えたデュープレクサの構成を示す。デュープレクサ５２は、位相整合回路５３、受信フィルタ５４、および送信フィルタ５５を備えている。位相整合回路５３は、送信フィルタ５５から出力される送信信号が受信フィルタ５４側に流れ込むのを防ぐために、受信フィルタ５４のインピーダンスの位相を調整するための素子である。また、位相整合回路５３には、アンテナ５１が接続されている。受信フィルタ５４は、アンテナ５１を介して入力される受信信号のうち、所定の周波数帯域のみを通過させる帯域通過フィルタで構成されている。また、受信フィルタ５４には、出力端子５６が接続されている。送信フィルタ５５は、入力端子５７を介して入力される送信信号のうち、所定の周波数帯域のみを通過させる帯域通過フィルタで構成されている。また、送信フィルタ５５には、入力端子５７が接続されている。ここで、受信フィルタ５４及び送信フィルタ５５には、本実施の形態における弾性波デバイスが含まれている。
【００４６】
以上のように本実施の形態の弾性波デバイスを受信フィルタ５４及び送信フィルタ５５に備えることで、デュープレクサを小型化することができる。また、弾性波デバイスを小型化することにより、ウェハ１枚当たりの弾性波デバイスのチップ数を多くすることができるので、そのような弾性波デバイスを備えたデュープレクサを製造する際のコストを低減することができる。
【００４７】
〔５．通信モジュールの構成〕
図１１は、本実施の形態の弾性波デバイスまたは図１０に示すデュープレクサを備えた通信モジュールの一例を示す。図１１に示すように、デュープレクサ６２は、受信フィルタ６２ａと送信フィルタ６２ｂとを備えている。また、受信フィルタ６２ａには、例えばバランス出力に対応した受信端子６３ａ及び６３ｂが接続されている。また、送信フィルタ６２ｂは、パワーアンプ６４を介して送信端子６５に接続している。ここで、受信フィルタ６２ａ及び送信フィルタ６２ｂには、本実施の形態における弾性波デバイスまたはデュープレクサが含まれている。
【００４８】
受信動作を行う際、受信フィルタ６２ａは、アンテナ端子６１を介して入力される受信信号のうち、所定の周波数帯域の信号のみを通過させ、受信端子６３ａ及び６３ｂから外部へ出力する。また、送信動作を行う際、送信フィルタ６２ｂは、送信端子６５から入力されてパワーアンプ６４で増幅された送信信号のうち、所定の周波数帯域の信号のみを通過させ、アンテナ端子６１から外部へ出力する。
【００４９】
以上のように本実施の形態の弾性波デバイスまたはデュープレクサを、通信モジュールの受信フィルタ６２ａ及び送信フィルタ６２ｂに備えることで、通信モジュールを小型化することができる。また、弾性波デバイスを小型化することにより、ウェハ１枚当たりの弾性波デバイスのチップ数を多くすることができるので、そのような弾性波デバイスを備えた通信モジュールを製造する際のコストを低減することができる。
【００５０】
なお、図１１に示す通信モジュールの構成は一例であり、他の形態の通信モジュールに本発明の弾性波デバイスを搭載しても、同様の効果が得られる。
【００５１】
〔６．通信装置の構成〕
図１２は、本実施の形態の弾性波デバイス、デュープレクサ、または通信モジュールを備えた通信装置の一例として、携帯電話端末のＲＦブロックを示す。また、図１２に示す構成は、ＧＳＭ（Global System for Mobile Communications）通信方式及びＷ−ＣＤＭＡ（Wideband Code Divition Multiple Access）通信方式に対応した携帯電話端末の構成を示す。また、本実施の形態におけるＧＳＭ通信方式は、８５０ＭＨｚ帯、９５０ＭＨｚ帯、１．８ＧＨｚ帯、１．９ＧＨｚ帯に対応している。また、携帯電話端末は、図１２に示す構成以外にマイクロホン、スピーカー、液晶ディスプレイなどを備えているが、本実施の形態における説明では不要であるため図示を省略した。ここで、受信フィルタ７３ａ、７７、７８、７９、８０、および送信フィルタ７３ｂには、本実施の形態における弾性波デバイスが含まれている。
【００５２】
まず、アンテナ７１を介して入力される受信信号は、その通信方式がＷ−ＣＤＭＡかＧＳＭかによってアンテナスイッチ回路７２で、動作の対象とするＬＳＩを選択する。入力される受信信号がＷ−ＣＤＭＡ通信方式に対応している場合は、受信信号をデュープレクサ７３に出力するように切り換える。デュープレクサ７３に入力される受信信号は、受信フィルタ７３ａで所定の周波数帯域に制限されて、バランス型の受信信号がＬＮＡ７４に出力される。ＬＮＡ７４は、入力される受信信号を増幅し、ＬＳＩ７６に出力する。ＬＳＩ７６では、入力される受信信号に基づいて音声信号への復調処理を行ったり、携帯電話端末内の各部を動作制御する。
【００５３】
一方、信号を送信する場合は、ＬＳＩ７６は送信信号を生成する。生成された送信信号は、パワーアンプ７５で増幅されて送信フィルタ７３ｂに入力される。送信フィルタ７３ｂは、入力される送信信号のうち所定の周波数帯域の信号のみを通過させる。送信フィルタ７３ｂから出力される送信信号は、アンテナスイッチ回路７２を介してアンテナ７１から外部に出力される。
【００５４】
また、入力される受信信号がＧＳＭ通信方式に対応した信号である場合は、アンテナスイッチ回路７２は、周波数帯域に応じて受信フィルタ７７〜８０のうちいずれか一つを選択し、受信信号を出力する。受信フィルタ７７〜８０のうちいずれか一つで帯域制限された受信信号は、ＬＳＩ８３に入力される。ＬＳＩ８３は、入力される受信信号に基づいて音声信号への復調処理を行ったり、携帯電話端末内の各部を動作制御する。一方、信号を送信する場合は、ＬＳＩ８３は送信信号を生成する。生成された送信信号は、パワーアンプ８１または８２で増幅されて、アンテナスイッチ回路７２を介してアンテナ７１から外部に出力される。
【００５５】
以上のように本実施の形態の弾性波デバイス、デュープレクサ、または通信モジュールを通信装置に備えることで、通信装置を小型化することができる。また、弾性波デバイスを小型化することにより、ウェハ１枚当たりの弾性波デバイスのチップ数を多くすることができるので、そのような弾性波デバイスを備えた通信装置を製造する際のコストを低減することができる。
【００５６】
なお、図１２に示す通信装置の構成は一例である。
【００５７】
〔７．実施の形態の効果、他〕
本実施の形態によれば、端子電極３ａ，３ｂの一部を櫛歯型電極２ａの一部及び反射器２ｂに重ねて配置することにより、弾性波デバイスのサイズを小型化することができる。また、このような構成の端子電極をフィルタにおける端子に採用することにより、フィルタ基板上の端子電極の占有面積を縮小することができ、フィルタを小型化することができる。
【００５８】
また、弾性波デバイスを小型化することで、製造時、ウェハ１枚当たりのチップ数を増加させることができるので、製造コストを低減することができる。
【００５９】
（付記１）
圧電基板上に弾性波の励振電極および反射器を備え、その上を少なくとも一層の媒質で被覆された弾性波デバイスであって、
前記媒質から露出し、前記励振電極の一部と電気的に接続された端子電極を備え、
前記端子電極は、その一部が、前記媒質を挟んで前記反射器と重なる位置に配されている、弾性波デバイス。
【００６０】
（付記２）
前記端子電極は、その一部が、前記媒質を挟んで前記励振電極と重なる位置に配されている、付記１記載の弾性波デバイス。
【００６１】
（付記３）
前記端子電極は、前記励振電極上を被覆する媒質より露出した部分の面積よりも、前記励振電極あるいは前記反射器と重なっている部分の面積が大きく形成されている、付記１の弾性波デバイス。
【００６２】
（付記４）
前記励振電極と接する媒質は、ＳｉＯ2で形成されている、付記１記載の弾性波デバイス。
【００６３】
（付記５）
前記媒質は、厚さが０．３μｍ以上である、付記４記載の弾性波デバイス。
【００６４】
（付記６）
前記媒質は、複数の媒質で構成され、前記複数の媒質のうち最外層の媒質がＡｌ2Ｏ3で形成されている、付記４記載の弾性波デバイス。
【００６５】
（付記７）
付記１から６のいずれかに記載の弾性波デバイスを備えた、フィルタ。
【００６６】
（付記８）
付記１から６のいずれかに記載の弾性波デバイス、または付記７に記載のフィルタを備えた、通信モジュール。
【００６７】
（付記９）
付記８に記載の通信モジュールを備えた、通信装置。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明の弾性波デバイスは、携帯電話端末などに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１Ａ】本実施の形態における弾性波デバイスの構成を示す平面図
【図１Ｂ】図１ＡにおけるＢ−Ｂ部の断面図
【図１Ｃ】図１ＡにおけるＣ−Ｃ部の断面図
【図２】従来の弾性波デバイスの構成を示す平面図
【図３】本実施の形態の弾性波デバイスを搭載したフィルタの構成を示す平面図
【図４】図４Ａ〜図４Ｈにおいて、（ａ）は本実施の形態の弾性波デバイスの製造工程を示す平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＤ−Ｄ部の断面図、（ｃ）は（ａ）におけるＥ−Ｅ部の断面図
【図５】本実施の形態の弾性波デバイスのＦＥＭシミュレーションを行った際の計算モデルを示す模式図
【図６】共振周波数のＳｉＯ2膜厚依存性の計算結果を示す特性図
【図７】反共振周波数のＳｉＯ2膜厚依存性の計算結果を示す特性図
【図８】共振周波数のＡｌ2Ｏ3膜厚依存性の計算結果を示す特性図
【図９】反共振周波数のＡｌ2Ｏ3膜厚依存性の計算結果を示す特性図
【図１０】本実施の形態におけるデュープレクサの構成を示すブロック図
【図１１】本実施の形態における通信モジュールの構成を示すブロック図
【図１２】本実施の形態における通信装置の構成を示すブロック図
【図１３Ａ】特許文献２に開示されている弾性波素子の構成を示す平面図
【図１３Ｂ】図１３ＡにおけるＹ−Ｙ部の断面図
【図１４Ａ】特許文献３に開示されている弾性境界波素子の構成を示す平面図
【図１４Ｂ】図１４ＡにおけるＹ−Ｙ部の断面図
【符号の説明】
【００７０】
１ 圧電基板
２ 電極
２ａ 櫛歯型電極
２ｂ 反射器
２ｃ、２ｄ 端子部
３ａ、３ｂ 端子電極
４ 第１の媒質
５ 第２の媒質
６ａ、６ｂ ビアホール
【技術分野】
【０００１】
本発明は、共振器およびフィルタに搭載される弾性波デバイスに関する。また、そのような弾性波デバイス、フィルタを備えた通信モジュールに関する。また、そのような通信モジュールを備えた通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
弾性波を応用した装置の一つとして、弾性表面波（ＳＡＷ：Surface Acoustic Wave）デバイスが以前より良く知られている。このＳＡＷデバイスは、例えば携帯電話に代表される４５ＭＨｚ〜２ＧＨｚの周波数帯における無線信号を処理する通信機器の各種回路、例えば送信バンドパスフィルタ、受信バンドパスフィルタ、局発フィルタ、アンテナ共用器、ＩＦフィルタ、ＦＭ変調器（FM:Frequency Modulation）等に用いられている。
【０００３】
弾性表面波デバイスの課題として、温度によって特性が変動する温度特性がある。温度特性を向上させるため、特許文献１においては、圧電基板上に圧電基板と温度特性の符号が異なる酸化シリコン膜（ＳｉＯ2）を成膜した弾性表面波デバイスが開示されている。
【０００４】
また、特許文献２、特許文献３、非特許文献１には、温度特性の改善および素子の小型化を実現させるため、ラブ波を利用する弾性波デバイスや、異なる媒質の境界を伝搬する境界波を用いる弾性境界波デバイスが開示されている。
【０００５】
図１３Ａは、特許文献２に記載のラブ波を利用した弾性波デバイスの平面図である。図１３Ｂは、図１３ＡにおけるＹ−Ｙ部の断面図である。図１４Ａ及び図１４Ｂに示す弾性波デバイスは、圧電基板１０４上に電極１０２が形成され、電極１０２上に誘電体層１０５が形成されている。電極１０２は、弾性波を励振する櫛歯型電極１０２ａと、弾性波を反射する反射器１０２ｂと、櫛歯型電極１０２ａと接続し金（Ａｕ）バンプが形成される端子部１０２ｃとから構成されている。櫛歯型電極１０２ａおよび反射器１０２ｂは誘電体層１０５で覆われているが、端子部１０２ｃは誘電体層１０５で覆われていない。誘電体層１０５の厚さは、電極１０２よりも厚く、弾性表面波の波長をλとしたときに、おおよそ０．３×λ程度である。
【０００６】
図１４Ａは、特許文献３に記載の弾性境界波デバイスの平面図である。図１４Ｂは、図１４ＡにおけるＹ−Ｙ部の断面図である。図１３Ａ及び図１３Ｂに示す弾性境界波デバイスは、圧電基板１０４上に電極１０２が形成され、電極１０２上に第２の媒質１０６および第３の媒質１０７が形成されている例である。電極１０２は、弾性波を励振する櫛歯型電極１０２ａと、弾性波を反射する反射器１０２ｂと、櫛歯型電極１０２ａと接続しＡｕバンプが形成される端子部１０２ｃとから構成されている。櫛歯型電極１０２ａおよび反射器１０２ｂは、第２の媒質１０６および第３の媒質１０７で覆われているが、Ａｕバンプが形成される端子部１０２ｃは、第２の媒質１０６および第３の媒質１０７で覆われていない。図１４Ａ及び図１４Ｂに示す構成例では、誘電体層（第２の媒質１０６および第３の媒質１０７）が二層で構成されているが、非特許文献２には図１３Ａ及び図１３Ｂに示すラブ波構造のＳｉＯ２部を厚くしたような構成が開示されている。
【特許文献１】特開２００３−２０９４５８号公報
【特許文献２】特開２００４−１１２７４８号公報
【特許文献３】特開平１０−５４９００８号公報
【非特許文献１】Masatsune Yamaguchi, Takashi Yamashita, Ken-ya Hashimoto, Tatsuya Omori,「Highly Piezoelectric Boundary Waves in Si/SiO2/LiNbO3 Structure」, Proceeding of 1998 IEEE International Frequency Control Symposium,（米国）,IEEE,1998年,p484-488
【非特許文献２】Hajime Kando,他, 2006年IEEE International Ultrasonics Symposium 6B-4 "RF Filter using Boundary Acoustic Wave"
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の弾性境界波デバイスは、温度特性が良好で、信頼性が高いなどのメリットを有するが、弾性表面波デバイスと比べると、層数が多いため製造工程が多くなり、製造コストアップにつながってしまう。また、弾性境界波デバイスは、層数が弾性表面波デバイスよりも多いため、チップサイズを小型化することができない。
【０００８】
本発明は、製造コストを低減するとともに、チップサイズを小型にすることができる弾性波デバイスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の弾性波デバイスは、圧電基板上に弾性波の励振電極および反射器を備え、その上を少なくとも一層の媒質で被覆された弾性波デバイスであって、前記媒質から露出し、前記励振電極の一部と電気的に接続された端子電極を備え、前記端子電極の一部が、前記媒質を挟んで、前記励振電極あるいは前記反射器と重なる位置に配されているものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、端子電極を２次元的に共振器および配線と一部重なる構造にすることで、基板におけるデバイス構造の占有面積を縮小し、弾性波デバイスのサイズを小さくすることができる。また、そのような弾性波デバイスを搭載することで、フィルタ、通信モジュール、通信装置の小型化が可能となる。
【００１１】
また、弾性波デバイスを小型化することで、製造時、ウェハ当たりのチップ数を増加させることができるので、製造コストを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の弾性波デバイスは、圧電基板上に弾性波の励振電極および反射器を備え、その上を少なくとも一層の媒質で被覆された弾性波デバイスであって、前記媒質から露出し、前記励振電極の一部と電気的に接続された端子電極を備え、前記端子電極の一部が、前記媒質を挟んで、前記励振電極あるいは前記反射器と重なる位置に配されているものである。このような構成とすることで、弾性波デバイスを小型化することができる。また、製造時、ウェハ当たりのチップ数を増加させることができるので、製造コストを低減することができる。
【００１３】
本発明の弾性波デバイスは、上記構成を基本として、以下のような態様をとることができる。
【００１４】
すなわち、本発明の弾性波デバイスにおいて、前記端子電極は、前記励振電極上を被覆する媒質より露出した部分の面積よりも、前記励振電極あるいは前記反射器と重なっている部分の面積が大きく形成されている構成とすることができる。
【００１５】
また、本発明の弾性波デバイスにおいて、前記励振電極と接する媒質は、ＳｉＯ2で形成されている構成とすることができる。
【００１６】
また、本発明の弾性波デバイスにおいて、前記媒質は、厚さが０．３μｍ以上である構成とすることができる。このような構成とすることで、端子電極を励振電極または反射器に重なる位置に形成したとしても、周波数特性に影響を与えない。
【００１７】
また、本発明の弾性波デバイスにおいて、前記媒質は、複数の媒質で構成され、前記複数の媒質のうち最外層の媒質がＡｌ2Ｏ3で形成されている構成とすることができる。
【００１８】
本発明のフィルタは、上記のように構成された弾性波デバイスを備えたものである。このような構成とすることで、フィルタを小型化することができる。また、フィルタの製造コストを低減することができる。
【００１９】
本発明の通信モジュールは、上記のように構成された弾性波デバイスまたはフィルタを備えたものである。このような構成とすることで、通信モジュールを小型化することができる。また、通信モジュールの製造コストを低減することができる。
【００２０】
本発明の通信装置は、上記のように構成された通信モジュールを備えたものである。このような構成とすることで、通信装置を小型化することができる。また、通信装置の製造コストを低減することができる。
【００２１】
（実施の形態）
〔１．弾性波デバイスの構成〕
図１Ａは、本実施の形態における弾性波デバイスの平面図である。図１Ｂは、図１ＡにおけるＢ−Ｂ部の断面図である。図１Ｃは、図１ＡにおけるＣ−Ｃ部の断面図である。
【００２２】
本実施の形態の弾性波デバイスは、圧電基板１上に電極２が形成されている。電極２は、互いに対向して配され弾性波を励振する一対の櫛歯型電極２ａ（励振電極の一例）と、櫛歯型電極２ａの両側に隣接して配され櫛歯型電極２ａから伝達される弾性波を櫛歯型電極２ａ側へ反射する一対の反射器２ｂと、櫛歯型電極２ａの一部であり端子電極３ａ及び３ｂ（後述）が接続される端子部２ｃ及び２ｄとから構成されている。櫛歯型電極２ａ及び反射器２ｂ上には、例えばＳｉＯ2からなる第１の媒質４が形成されている。第１の媒質４上には、例えばＡｌ2Ｏ3からなる第２の媒質５が形成されている。第２の媒質５には、その上面から端子部２ｃに至るまで形成されたビアホール６ａと、上面から端子部２ｄに至るまで形成されたビアホール６ｂとが形成されている。ビアホール６ａ内には、金バンプで構成された端子電極３ａが配されている。また、ビアホール６ｂ内には、金バンプで構成された端子電極３ｂが配されている。端子電極３ａは、上端が第２の媒質５上に露出し、下端が端子部２ｃに電気的に接続されている。また、端子電極３ｂは、上端が第２の媒質５上に露出し、下端が端子部２ｄに電気的に接続されている。なお、端子電極３ａ及び３ｂは、チタン（Ｔｉ）、銅（Ｃｕ）を挟んで第２の媒質５上に形成されている。また、第１の媒質４及び第２の媒質５からなる媒質全体の厚さｔ１は、本実施の形態では３μｍとした。厚さｔ１を３μｍ程度とすることで、十分な周波数特性を得ることができる。また、厚さｔ１を５μｍ以上にすると、端子電極３ａ及び３ｂにおける第２の媒質５の上面からビアホール６ａ及び６ｂ内へ屈曲している部分において割れが発生する可能性が高いが、本実施の形態のように３μｍ程度とすることで、端子電極３ａ及び３ｂに割れが発生する可能性を低くすることができる。
【００２３】
また、図１Ａに示すように、端子電極３ａ及び３ｂは、その一部が反射器２ｂと櫛歯型電極２ａの一部とに重なるように配されている。このような構成とすることで、端子電極３ａ及び３ｂの占有面積を削減することができ、弾性波デバイスのサイズを小さくすることができる。
【００２４】
ここで、本実施の形態の弾性波デバイスのサイズについて説明する。図２は、端子電極と櫛歯電極及び反射器とが重ならない構成の弾性波デバイスの一例を示す。図２に示す弾性波デバイスは、圧電基板２０１上に櫛歯型電極２０２ａ、反射器２０２ｂ、および端子部２０２ｃ及び２０２ｄが形成されている。端子部２０２ｃ及び２０２ｄは、櫛歯型電極２０２ａ及び反射器２０２ｂに対して重ならない位置に配されているため、弾性波デバイス全体の幅寸法Ｌ２は、少なくとも櫛歯型電極２０２ａと端子部２０２ｃ及び２０２ｄの幅寸法分は必要となる。これに対して、図１に示すように本実施の形態の弾性波デバイスは、端子電極３ａ及び３ｂの一部を、櫛歯型電極２ａの一部及び反射器２ｂに重なるように配置したことにより、全体の幅寸法Ｌ１をＬ２に比べて小さくすることができる。
【００２５】
なお、ビアホール６ａ及び６ｂと端子電極３ａ及び３ｂとの接続部は、第１の媒質４および第２の媒質５の膜厚は厚くても３μｍ程度が好ましく、一般的な真空成膜、あるいは、シードメタル成膜後のめっきなどの方法で、端子電極３ａ及び３ｂを形成することができる。
【００２６】
また、本実施の形態の弾性波デバイスをフィルタに搭載することで、フィルタの基板上における弾性波デバイスの占有面積を小さくすることができるので、フィルタを小型化することができる。図３は、本実施の形態における弾性波デバイスを備えたフィルタの構成を示す平面図である。図３に示すようにフィルタは、基板１１上に、直列共振器１２ａ，１２ｂ，１２ｃと、並列共振器１３ａ，１３ｂと、入出力電極１４ａ，１４ｂと、接地電極１５ａ，１５ｂと、ダミー電極１６とを備え、ダミー電極１６を除く各部が配線パターン１７によって電気的に接続されている。これらの構成は、従来のフィルタと同等の構成であるが、本実施の形態では接地電極１５ａ，１５ｂに、図１Ａ〜図１Ｃに示す構成の端子電極３ａ，３ｂを形成した。
【００２７】
図３に示すように、フィルタのチップサイズを決める上面四隅の端子電極を、図１Ａに示すように櫛歯型電極および反射器に重なるように形成することで、基板１１のサイズを破線１１ａで示した従来の基板サイズよりも、縮小することができる。
【００２８】
また、本実施の形態では、端子電極３ａ及び３ｂの一部を、櫛歯型電極２ａの一部および反射器２ｂに重なる位置に形成したが、反射器２ｂのみに重なる位置に形成してもよい。端子電極３ａ及び３ｂの一部を反射器２ｂに重なる位置に形成することで、弾性波デバイスの占有面積を小さくすることができるとともに、櫛歯型電極２ａにおける弾性波に大きな影響を与えず、共振特性の劣化も少ない。本実施の形態のように、反射器２ｂに加えて櫛歯型電極２ａの一部に重なるように形成することで、さらなる弾性波デバイスの小型化が可能になる。
【００２９】
また、端子電極３ａ及び３ｂの一部を、配線に重なる位置に形成する構成としても、本実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００３０】
〔２．弾性波デバイスの製造方法〕
本実施の形態の弾性波デバイスの製造方法について説明する。図４Ａ〜図４Ｈは、弾性波デバイスの製造工程を示す。図４Ａ〜図４Ｈにおいて、（ａ）は平面図、（ｂ）は各図の平面図（ａ）におけるＤ−Ｄ部の断面図、（ｃ）は各図の平面図（ａ）におけるＥ−Ｅ部の断面図である。
【００３１】
まず、図４Ａに示すように、圧電基板２１に、レジストでリフトオフパターンを形成し、電極を蒸着する。その後、電極が付着したレジストを有機溶剤などで溶解させることでリフトオフし、櫛歯型電極２２ａ及び２２ｂと反射器２２ｃとを形成する。
【００３２】
次に、図４Ｂに示すように、圧電基板２１の表面にＳｉＯ2膜２４（第１の媒質）をプラズマＣＶＤ法（CVD:Chemical Vapor Deposition）や、スパッタ法などの成膜方法を用いて成膜する。なお、ＳｉＯ2膜２４は、櫛歯型電極２２ａ及び２２ｂの一部と反射器２２ｃとを覆うように形成する。
【００３３】
次に、図４Ｃに示すように、ＳｉＯ2膜２４上にレジスト２７ａを塗布し、ドライエッチング用のパターンを形成する。
【００３４】
次に、図４Ｄに示すように、ＣＦ4ガスなどのガスを用いたドライエッチングにより、ＳｉＯ2膜２４を除去する。引き続いて、レジスト２７ａを有機溶剤などで溶解させることで除去し、ＳｉＯ2膜２４をパターニングする。
【００３５】
次に、図４Ｅに示すように、レジスト２７ｂで櫛歯型電極２２ａ及び２２ｂ上にリフトオフパターンを形成する。
【００３６】
次に、図４Ｆに示すように、圧電基板２１上にＡｌ2Ｏ3膜２５を成膜する。次に、Ａｌ2Ｏ3膜２５が付着したレジスト２７ｂを有機溶剤などで溶解させることでリフトオフし、Ａｌ2Ｏ3膜２５をパターニングする。
【００３７】
次に、図４Ｇに示すように、圧電基板２１及びＡｌ2Ｏ3膜２５上にレジスト２７ｃを塗布し、リフトオフパターンを形成する。この時、レジスト２７ｃには、開口部２７ｄを形成する。
【００３８】
次に、図４Ｈに示すように、開口部２７ｄ内に端子電極２３ａ及び２３ｂを蒸着する。その後、電極が付着したレジスト２７ｃを有機溶剤で溶解させることでリフトオフし、端子電極２３ａ及び２３ｂを形成する。形成された端子電極２３ａ及び２３ｂは、その上端がＡｌ2Ｏ3膜２５の上面に露出し、下端が櫛歯型電極２２ａ及び２２ｂに接続されている。
【００３９】
以上の工程により、弾性波デバイスを作製することができる。その後、端子電極２３ａ及び２３ｂ上へのバンプ形成、および基板のダイシングによる個片化処理により、弾性波デバイスを備えたチップが完成する。
【００４０】
〔３．弾性波デバイスのシミュレーション〕
本実施の形態のように、端子部電極の一部が共振器と重なるように形成した場合、重なった領域の電極の電位が周波数特性に影響することが懸念される。そこで、有限要素法（ＦＥＭ：finite element method）の計算機シミュレーションを行った。計算モデルは、図５に示すように、圧電基板３１上に形成された櫛歯型電極３２の断面の半周期の上を、ＳｉＯ2膜３３およびＡｌ2Ｏ3膜３４が覆っている２次元構造とした。このような構成の計算モデルにおいて、ＳｉＯ2膜３３の表面およびＡｌ2Ｏ3膜３４の表面に電位を与えた場合と与えない場合とで、共振周波数および反共振周波数の変化を計算した。
【００４１】
まず、Ａｌ2Ｏ3膜３４がない場合の計算を行った。図６に示すように、共振周波数に関しては、ＳｉＯ2膜３３の膜厚に関係なく、電位の有無で周波数の差がほとんど無かった。一方、図７に示すように、反共振周波数に関しては、ＳｉＯ2膜３３の膜厚が薄いほど（図７に示す計算結果では０．３μｍ未満）、電位の有無で周波数に差が見られた。図７に示す計算結果によれば、ＳｉＯ2膜３３の膜厚が０．３μｍ以上であれば、反共振周波数の変化は電位の有無の影響を受けないことがわかった。
【００４２】
次に、ＳｉＯ2膜３３の膜厚を０．５μｍに固定し、Ａｌ2Ｏ3膜３４の膜厚を変化させた場合の計算を行った。図８に示すように、共振周波数に関しては、Ａｌ2Ｏ3膜３４の膜厚に関係なく、電位の有無で周波数の差がほとんどなかった。一方、図９に示すように、反共振周波数に関しては、Ａｌ2Ｏ3膜３４の膜厚が薄いほど（図９に示す計算結果では０．８μｍ未満）、電位の有無で周波数に差が見られた。図９に示す計算結果によれば、Ａｌ2Ｏ3膜３４の膜厚が０．８μｍ以上であれば、反共振周波数の変化は電位の有無の影響を受けないことがわかった。
【００４３】
通常、境界波デバイスの場合、境界波の閉じ込め条件からＡｌ2Ｏ3膜の膜厚は１μｍ以上が望ましい。よって、ＳｉＯ2膜などの第１の媒質は、０．３μｍ以上の膜厚であれば、端子電極を共振器に重なる位置に配置しても、動作特性上の大きな問題はないと考えられる。
【００４４】
〔４．デュープレクサの構成〕
携帯電話端末、ＰＨＳ（Personal Handy-phone System）端末、無線ＬＡＮシステムなどの移動体通信（高周波無線通信）には、デュープレクサが搭載されている。デュープレクサは、通信電波などの送信機能及び受信機能を持ち、送信信号と受信信号の周波数が異なる無線装置において用いられる。
【００４５】
図１０は、本実施の形態の弾性波デバイスを備えたデュープレクサの構成を示す。デュープレクサ５２は、位相整合回路５３、受信フィルタ５４、および送信フィルタ５５を備えている。位相整合回路５３は、送信フィルタ５５から出力される送信信号が受信フィルタ５４側に流れ込むのを防ぐために、受信フィルタ５４のインピーダンスの位相を調整するための素子である。また、位相整合回路５３には、アンテナ５１が接続されている。受信フィルタ５４は、アンテナ５１を介して入力される受信信号のうち、所定の周波数帯域のみを通過させる帯域通過フィルタで構成されている。また、受信フィルタ５４には、出力端子５６が接続されている。送信フィルタ５５は、入力端子５７を介して入力される送信信号のうち、所定の周波数帯域のみを通過させる帯域通過フィルタで構成されている。また、送信フィルタ５５には、入力端子５７が接続されている。ここで、受信フィルタ５４及び送信フィルタ５５には、本実施の形態における弾性波デバイスが含まれている。
【００４６】
以上のように本実施の形態の弾性波デバイスを受信フィルタ５４及び送信フィルタ５５に備えることで、デュープレクサを小型化することができる。また、弾性波デバイスを小型化することにより、ウェハ１枚当たりの弾性波デバイスのチップ数を多くすることができるので、そのような弾性波デバイスを備えたデュープレクサを製造する際のコストを低減することができる。
【００４７】
〔５．通信モジュールの構成〕
図１１は、本実施の形態の弾性波デバイスまたは図１０に示すデュープレクサを備えた通信モジュールの一例を示す。図１１に示すように、デュープレクサ６２は、受信フィルタ６２ａと送信フィルタ６２ｂとを備えている。また、受信フィルタ６２ａには、例えばバランス出力に対応した受信端子６３ａ及び６３ｂが接続されている。また、送信フィルタ６２ｂは、パワーアンプ６４を介して送信端子６５に接続している。ここで、受信フィルタ６２ａ及び送信フィルタ６２ｂには、本実施の形態における弾性波デバイスまたはデュープレクサが含まれている。
【００４８】
受信動作を行う際、受信フィルタ６２ａは、アンテナ端子６１を介して入力される受信信号のうち、所定の周波数帯域の信号のみを通過させ、受信端子６３ａ及び６３ｂから外部へ出力する。また、送信動作を行う際、送信フィルタ６２ｂは、送信端子６５から入力されてパワーアンプ６４で増幅された送信信号のうち、所定の周波数帯域の信号のみを通過させ、アンテナ端子６１から外部へ出力する。
【００４９】
以上のように本実施の形態の弾性波デバイスまたはデュープレクサを、通信モジュールの受信フィルタ６２ａ及び送信フィルタ６２ｂに備えることで、通信モジュールを小型化することができる。また、弾性波デバイスを小型化することにより、ウェハ１枚当たりの弾性波デバイスのチップ数を多くすることができるので、そのような弾性波デバイスを備えた通信モジュールを製造する際のコストを低減することができる。
【００５０】
なお、図１１に示す通信モジュールの構成は一例であり、他の形態の通信モジュールに本発明の弾性波デバイスを搭載しても、同様の効果が得られる。
【００５１】
〔６．通信装置の構成〕
図１２は、本実施の形態の弾性波デバイス、デュープレクサ、または通信モジュールを備えた通信装置の一例として、携帯電話端末のＲＦブロックを示す。また、図１２に示す構成は、ＧＳＭ（Global System for Mobile Communications）通信方式及びＷ−ＣＤＭＡ（Wideband Code Divition Multiple Access）通信方式に対応した携帯電話端末の構成を示す。また、本実施の形態におけるＧＳＭ通信方式は、８５０ＭＨｚ帯、９５０ＭＨｚ帯、１．８ＧＨｚ帯、１．９ＧＨｚ帯に対応している。また、携帯電話端末は、図１２に示す構成以外にマイクロホン、スピーカー、液晶ディスプレイなどを備えているが、本実施の形態における説明では不要であるため図示を省略した。ここで、受信フィルタ７３ａ、７７、７８、７９、８０、および送信フィルタ７３ｂには、本実施の形態における弾性波デバイスが含まれている。
【００５２】
まず、アンテナ７１を介して入力される受信信号は、その通信方式がＷ−ＣＤＭＡかＧＳＭかによってアンテナスイッチ回路７２で、動作の対象とするＬＳＩを選択する。入力される受信信号がＷ−ＣＤＭＡ通信方式に対応している場合は、受信信号をデュープレクサ７３に出力するように切り換える。デュープレクサ７３に入力される受信信号は、受信フィルタ７３ａで所定の周波数帯域に制限されて、バランス型の受信信号がＬＮＡ７４に出力される。ＬＮＡ７４は、入力される受信信号を増幅し、ＬＳＩ７６に出力する。ＬＳＩ７６では、入力される受信信号に基づいて音声信号への復調処理を行ったり、携帯電話端末内の各部を動作制御する。
【００５３】
一方、信号を送信する場合は、ＬＳＩ７６は送信信号を生成する。生成された送信信号は、パワーアンプ７５で増幅されて送信フィルタ７３ｂに入力される。送信フィルタ７３ｂは、入力される送信信号のうち所定の周波数帯域の信号のみを通過させる。送信フィルタ７３ｂから出力される送信信号は、アンテナスイッチ回路７２を介してアンテナ７１から外部に出力される。
【００５４】
また、入力される受信信号がＧＳＭ通信方式に対応した信号である場合は、アンテナスイッチ回路７２は、周波数帯域に応じて受信フィルタ７７〜８０のうちいずれか一つを選択し、受信信号を出力する。受信フィルタ７７〜８０のうちいずれか一つで帯域制限された受信信号は、ＬＳＩ８３に入力される。ＬＳＩ８３は、入力される受信信号に基づいて音声信号への復調処理を行ったり、携帯電話端末内の各部を動作制御する。一方、信号を送信する場合は、ＬＳＩ８３は送信信号を生成する。生成された送信信号は、パワーアンプ８１または８２で増幅されて、アンテナスイッチ回路７２を介してアンテナ７１から外部に出力される。
【００５５】
以上のように本実施の形態の弾性波デバイス、デュープレクサ、または通信モジュールを通信装置に備えることで、通信装置を小型化することができる。また、弾性波デバイスを小型化することにより、ウェハ１枚当たりの弾性波デバイスのチップ数を多くすることができるので、そのような弾性波デバイスを備えた通信装置を製造する際のコストを低減することができる。
【００５６】
なお、図１２に示す通信装置の構成は一例である。
【００５７】
〔７．実施の形態の効果、他〕
本実施の形態によれば、端子電極３ａ，３ｂの一部を櫛歯型電極２ａの一部及び反射器２ｂに重ねて配置することにより、弾性波デバイスのサイズを小型化することができる。また、このような構成の端子電極をフィルタにおける端子に採用することにより、フィルタ基板上の端子電極の占有面積を縮小することができ、フィルタを小型化することができる。
【００５８】
また、弾性波デバイスを小型化することで、製造時、ウェハ１枚当たりのチップ数を増加させることができるので、製造コストを低減することができる。
【００５９】
（付記１）
圧電基板上に弾性波の励振電極および反射器を備え、その上を少なくとも一層の媒質で被覆された弾性波デバイスであって、
前記媒質から露出し、前記励振電極の一部と電気的に接続された端子電極を備え、
前記端子電極は、その一部が、前記媒質を挟んで前記反射器と重なる位置に配されている、弾性波デバイス。
【００６０】
（付記２）
前記端子電極は、その一部が、前記媒質を挟んで前記励振電極と重なる位置に配されている、付記１記載の弾性波デバイス。
【００６１】
（付記３）
前記端子電極は、前記励振電極上を被覆する媒質より露出した部分の面積よりも、前記励振電極あるいは前記反射器と重なっている部分の面積が大きく形成されている、付記１の弾性波デバイス。
【００６２】
（付記４）
前記励振電極と接する媒質は、ＳｉＯ2で形成されている、付記１記載の弾性波デバイス。
【００６３】
（付記５）
前記媒質は、厚さが０．３μｍ以上である、付記４記載の弾性波デバイス。
【００６４】
（付記６）
前記媒質は、複数の媒質で構成され、前記複数の媒質のうち最外層の媒質がＡｌ2Ｏ3で形成されている、付記４記載の弾性波デバイス。
【００６５】
（付記７）
付記１から６のいずれかに記載の弾性波デバイスを備えた、フィルタ。
【００６６】
（付記８）
付記１から６のいずれかに記載の弾性波デバイス、または付記７に記載のフィルタを備えた、通信モジュール。
【００６７】
（付記９）
付記８に記載の通信モジュールを備えた、通信装置。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明の弾性波デバイスは、携帯電話端末などに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１Ａ】本実施の形態における弾性波デバイスの構成を示す平面図
【図１Ｂ】図１ＡにおけるＢ−Ｂ部の断面図
【図１Ｃ】図１ＡにおけるＣ−Ｃ部の断面図
【図２】従来の弾性波デバイスの構成を示す平面図
【図３】本実施の形態の弾性波デバイスを搭載したフィルタの構成を示す平面図
【図４】図４Ａ〜図４Ｈにおいて、（ａ）は本実施の形態の弾性波デバイスの製造工程を示す平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＤ−Ｄ部の断面図、（ｃ）は（ａ）におけるＥ−Ｅ部の断面図
【図５】本実施の形態の弾性波デバイスのＦＥＭシミュレーションを行った際の計算モデルを示す模式図
【図６】共振周波数のＳｉＯ2膜厚依存性の計算結果を示す特性図
【図７】反共振周波数のＳｉＯ2膜厚依存性の計算結果を示す特性図
【図８】共振周波数のＡｌ2Ｏ3膜厚依存性の計算結果を示す特性図
【図９】反共振周波数のＡｌ2Ｏ3膜厚依存性の計算結果を示す特性図
【図１０】本実施の形態におけるデュープレクサの構成を示すブロック図
【図１１】本実施の形態における通信モジュールの構成を示すブロック図
【図１２】本実施の形態における通信装置の構成を示すブロック図
【図１３Ａ】特許文献２に開示されている弾性波素子の構成を示す平面図
【図１３Ｂ】図１３ＡにおけるＹ−Ｙ部の断面図
【図１４Ａ】特許文献３に開示されている弾性境界波素子の構成を示す平面図
【図１４Ｂ】図１４ＡにおけるＹ−Ｙ部の断面図
【符号の説明】
【００７０】
１ 圧電基板
２ 電極
２ａ 櫛歯型電極
２ｂ 反射器
２ｃ、２ｄ 端子部
３ａ、３ｂ 端子電極
４ 第１の媒質
５ 第２の媒質
６ａ、６ｂ ビアホール
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電基板と、
前記圧電基板上に設けられた弾性波の励振電極および反射器と、
前記励振電極及び前記反射器を被覆する少なくとも一層の媒質と、
前記媒質から露出し、前記励振電極の一部と電気的に接続された端子電極とを備え、
前記端子電極は、その一部が、前記媒質を挟んで前記反射器と重なる位置に配されている、弾性波デバイス。
【請求項２】
前記端子電極は、その一部が、前記媒質を挟んで前記励振電極と重なる位置に配されている、請求項１に記載の弾性波デバイス。
【請求項３】
前記励振電極と接する媒質は、ＳｉＯ2で形成されている、請求項１に記載の弾性波デバイス。
【請求項４】
前記媒質は、厚さが０．３μｍ以上である、請求項３に記載の弾性波デバイス。
【請求項５】
前記媒質は、複数の媒質で構成され、前記複数の媒質のうち最外層の媒質がＡｌ2Ｏ3で形成されている、請求項３に記載の弾性波デバイス。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載の弾性波デバイスを備えた、フィルタ。
【請求項７】
請求項１から５のいずれかに記載の弾性波デバイス、または請求項６に記載のフィルタを備えた、通信モジュール。
【請求項８】
請求項７に記載の通信モジュールを備えた、通信装置。
【請求項１】
圧電基板と、
前記圧電基板上に設けられた弾性波の励振電極および反射器と、
前記励振電極及び前記反射器を被覆する少なくとも一層の媒質と、
前記媒質から露出し、前記励振電極の一部と電気的に接続された端子電極とを備え、
前記端子電極は、その一部が、前記媒質を挟んで前記反射器と重なる位置に配されている、弾性波デバイス。
【請求項２】
前記端子電極は、その一部が、前記媒質を挟んで前記励振電極と重なる位置に配されている、請求項１に記載の弾性波デバイス。
【請求項３】
前記励振電極と接する媒質は、ＳｉＯ2で形成されている、請求項１に記載の弾性波デバイス。
【請求項４】
前記媒質は、厚さが０．３μｍ以上である、請求項３に記載の弾性波デバイス。
【請求項５】
前記媒質は、複数の媒質で構成され、前記複数の媒質のうち最外層の媒質がＡｌ2Ｏ3で形成されている、請求項３に記載の弾性波デバイス。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載の弾性波デバイスを備えた、フィルタ。
【請求項７】
請求項１から５のいずれかに記載の弾性波デバイス、または請求項６に記載のフィルタを備えた、通信モジュール。
【請求項８】
請求項７に記載の通信モジュールを備えた、通信装置。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図４Ｄ】
【図４Ｅ】
【図４Ｆ】
【図４Ｇ】
【図４Ｈ】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３Ａ】
【図１３Ｂ】
【図１４Ａ】
【図１４Ｂ】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図４Ｄ】
【図４Ｅ】
【図４Ｆ】
【図４Ｇ】
【図４Ｈ】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３Ａ】
【図１３Ｂ】
【図１４Ａ】
【図１４Ｂ】
【公開番号】特開２０１０−２８４５９（Ｐ２０１０−２８４５９Ａ）
【公開日】平成２２年２月４日（２０１０．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１８７５２７（Ｐ２００８−１８７５２７）
【出願日】平成２０年７月１８日（２００８．７．１８）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月４日（２０１０．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月１８日（２００８．７．１８）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
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