弾性波フィルタ
【課題】配線間の寄生容量を低減する構造を低コストで実現する。
【解決手段】圧電基板１と、圧電基板１上に形成された櫛歯型電極を含む共振器２ａ及び２ｂと、櫛歯型電極に接続された配線部３と、櫛歯型電極を覆うように形成された誘電体層４とを備える弾性波フィルタであって、配線部３は、櫛歯型電極と同層の下層配線部３ｄと、下層配線部３ｄの上部に配された上層配線部３ｅとを備え、上層配線部３ｅは、下層配線部３ｄの電極幅よりも大きな電極幅を有する領域を備えている。
【解決手段】圧電基板１と、圧電基板１上に形成された櫛歯型電極を含む共振器２ａ及び２ｂと、櫛歯型電極に接続された配線部３と、櫛歯型電極を覆うように形成された誘電体層４とを備える弾性波フィルタであって、配線部３は、櫛歯型電極と同層の下層配線部３ｄと、下層配線部３ｄの上部に配された上層配線部３ｅとを備え、上層配線部３ｅは、下層配線部３ｄの電極幅よりも大きな電極幅を有する領域を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願の開示は、弾性波フィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話等に用いられる高周波デバイスは、小型化が求められている。弾性表面波（ＳＡＷ）を用いたフィルタやデュープレクサなどの高周波デバイスは、小型軽量といった特徴で携帯電話の小型化に貢献してきたが、さらに小型化、高性能化が求められている。フィルタ、デュープレクサを小型化することにより、隣り合う配線間の距離が短くなり、配線間に寄生容量が発生する場合がある。配線間に寄生容量が発生すると、フィルタ特性が悪化してしまうことがある。
【０００３】
特許文献１は、配線間に生じる寄生容量を低減するために、基板に樹脂などで絶縁パターンを形成し、その上に配線部を形成することを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２８２７０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１が開示している高周波デバイスは、配線間の寄生容量を低減するための絶縁パターンを備えているため、コストアップにつながってしまう。
【０００６】
本発明の目的は、配線間の寄生容量を低減する構造を低コストで実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願の開示は、圧電基板と、前記圧電基板上に形成された櫛歯型電極と、前記櫛歯型電極に接続された配線部と、前記櫛歯型電極を覆うように形成された誘電体層とを備える弾性波フィルタであって、前記配線部は、前記櫛歯型電極と同層の下層配線部と、前記下層配線部の上部に配された上層配線部とを備え、前記上層配線部は、前記下層配線部の電極幅よりも大きな電極幅を有する領域を備えている。
【発明の効果】
【０００８】
本願の開示によれば、配線間の寄生容量を低減する構造を低コストで実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１Ａ】実施例１にかかる弾性波フィルタの上面図
【図１Ｂ】図１ＡにおけるＺ−Ｚ部の断面図である。
【図２Ａ】電磁界シミュレーションに用いた弾性波フィルタの部分断面図
【図２Ｂ】電磁界シミュレーションに用いた比較例の弾性波フィルタの部分断面図
【図２Ｃ】寄生容量の電極間隔依存性を表した特性図
【図３】配線間距離によるフィルタ特性の変化を表した特性図
【図４】実施例２にかかる弾性波フィルタの部分断面図
【図５】実施例３にかかる弾性波フィルタの部分断面図
【図６】実施例４にかかる弾性波フィルタの部分断面図
【図７】図７Ａ〜図７Ｅは、実施例４にかかる弾性波フィルタの製造工程を示す断面図
【図８】実施例５にかかる弾性波フィルタの部分断面図
【図９】通信モジュールのブロック図
【図１０】通信装置のブロック図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
弾性波フィルタは、圧電基板と、前記圧電基板上に形成された櫛歯型電極と、前記櫛歯型電極に接続された配線部と、前記櫛歯型電極を覆うように形成された誘電体層とを備える弾性波フィルタであって、前記配線部は、前記櫛歯型電極と同層の下層配線部と、前記下層配線部の上部に配された上層配線部とを備え、前記上層配線部は、前記下層配線部の電極幅よりも大きな電極幅を有する領域を備えている。
【００１１】
弾性波フィルタにおいて、前記上層配線部における前記下層配線部に接する部分の電極幅は、前記下層配線部の電極幅よりも狭い構成とすることができる。
【００１２】
弾性波フィルタにおいて、前記上層配線部と前記誘電体層との間に空隙を有する構成とすることができる。
【００１３】
弾性波フィルタにおいて、前記上層配線部は、複数の金属層を備え、前記複数の金属層のうちいずれか一つが、引っ張り応力を持つ材料または圧縮応力を持つ材料で形成されている構成とすることができる。
【００１４】
（実施の形態）
〔１．弾性波フィルタの構成〕
近年、携帯電話端末などの通信機器は、さらなる小型化が進んでいる。通信機器を小型化するための一つの手段として、弾性波フィルタの小型化、あるいは弾性波フィルタに備わる共振器の小型化がある。しかし、弾性波フィルタにおける共振器の大きさは、フィルタ特性の仕様（インピーダンス等）からおおよそ決まるため、あまり小型化が望めない。そこで、共振器同士を接続している配線部を縮小することで、弾性波フィルタを小型化することができる。しかしながら、配線部の長さを短くしたり、配線部の電極幅を細くしたりすると、配線部の抵抗値（以下、配線抵抗と称する）が高くなってしまい、弾性波フィルタの損失が大きくなってしまう。
【００１５】
配線抵抗を減らす方策の一つとして、配線部の電極の厚さを厚くする方法がある。しかし、配線部における電極は共振器における櫛歯型電極と同時に形成されるため、配線部の電極の厚さを厚くすると櫛歯型電極の厚さも厚くなってしまう。共振器における櫛歯型電極の厚さは、共振器の特性などに基づき決められるため、配線抵抗を減らす目的で厚くしてしまうと所望の通過特性を得ることができなくなってしまうことがある。そのため、櫛歯型電極を形成後、配線部の厚さを厚く形成する方法がある。配線部の厚膜化に関しては、製造コストや下層の櫛歯型電極層との密着性の兼ね合いもあり、極端に厚くすることは難しい。
【００１６】
また、配線抵抗を減らすために配線部の配線部を隣り合う素子の間際まで広げると、配線間や配線と素子間の寄生容量が増加するという課題がある。特に、弾性波フィルタで利用されるタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ3）やニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）は誘電率εが高いため、寄生容量も大きくなる（ε＝４０程度）。特開２００４−２８２７０７号公報には、基板配線間の寄生容量が大きくなると、フィルタの特性が悪化することが開示されている。
【００１７】
特開２００４−２８２７０７号公報は、寄生容量を低減するために、基板に樹脂などで絶縁パターンを形成し、その上に配線部を形成することを開示している。特開２００４−２８２７０７号公報が開示している構成では、絶縁パターンを形成する必要があるためコストアップにつながってしまうとともに、絶縁パターンを形成するための工数が発生するため製造コストも増加してしまう。また、櫛歯型電極部と配線部との間に段差が生じるため、その段差で電気的接続が不十分になるという問題点があった。さらに、特開２００４−２８２７０７号公報が開示している絶縁パターンは、樹脂で形成されている。したがって、櫛歯型電極表面を誘電体層で覆うことで温度特性を改善した弾性波フィルタでは、誘電体層の形成時に樹脂が存在すると、誘電体層の形成条件によっては、樹脂が分解して劣化、あるいは、樹脂に吸着あるいは分解時に発生する水などのガスで誘電体層が劣化する可能性がある。そのため、樹脂による絶縁層を形成する前に誘電体層を形成するなど、製造工程の大幅な変更が必要となるという問題があった。
【００１８】
本実施の形態は、櫛歯型電極表面を誘電体で覆うことで温度特性を改善した弾性波フィルタにおいて、樹脂による絶縁層を形成することなく、櫛歯型電極と配線部の電気的接続を保ちつつ、配線間の寄生容量を低減することを主な特徴としている。これにより、弾性波フィルタの小型化が可能となる。
【００１９】
以下、本実施の形態にかかる弾性波フィルタの実施例について説明する。
【００２０】
（第１実施例）
図１Ａは、第１実施例の配線構造を有する弾性波フィルタの上面図である。図１Ｂは、図１Ａに示すＺ−Ｚ部の断面図である。
【００２１】
図１Ａ及び図１Ｂに示す弾性波フィルタは、圧電基板１、直列共振器２ａ、並列共振器２ｂ、配線部３、および誘電体層４を備えている。本実施の形態の弾性波フィルタは、複数の共振器を梯子形に接続したラダー型フィルタである。
【００２２】
圧電基板１は、ＬｉＮｂＯ3単結晶の基板である。本実施例では、圧電基板１は、ＬｉＮｂＯ3で形成したが、ＬｉＴａＯ3で形成することもできる。
【００２３】
直列共振器２ａ、並列共振器２ｂは、圧電基板１上に備わる。直列共振器２ａは、弾性波フィルタの直列腕に接続されている。並列共振器２ｂは、弾性波フィルタの並列腕に接続されている。なお、直列共振器２ａは、互いに対向配置した櫛歯型電極２ｃ及び２ｄを備えている。並列共振器２ｂは、互いに対向配置した櫛歯型電極２ｅ及び２ｆを備えている。弾性波フィルタは、複数の直列共振器２ａ、並列共振器２ｂにおいて設定されている共振周波数及び反共振周波数によって、任意の周波数帯域の信号を抽出することができる。
【００２４】
配線部３は、圧電基板１上に備わる。配線部３は、各直列共振器２ａ及び並列共振器２ｂを接続している。配線部３は、入出力電極３ａ及び３ｂ、接地電極３ｃ、下層配線部３ｄ、上層配線部３ｅを含む。入出力電極３ａ及び３ｂ、接地電極３ｃは、電極パッドが備わる。下層配線部３ｄ及び上層配線部３ｅは、直列共振器２ａ及び並列共振器２ｂを接続している。下層配線部３ｄは、圧電基板１上に直列共振器２ａ及び並列共振器２ｂにおける櫛歯型電極２ｃ〜２ｆを形成する時に、同時に形成される。下層配線部３ｄは、例えば銅（Ｃｕ）を主成分とした積層膜で形成することができ、膜厚Ｔ１は例えば１３０ｎｍとすることができる。上層配線部３ｅは、図１Ｂに示すように、下層配線部３ｄの上に備わる。上層配線部３ｅは、電極幅Ｗ１を有する上層部３ｆと、電極幅Ｗ１よりも小さい電極幅Ｗ２を有する下層部３ｇとを備えている。上層配線部３ｅは、電極幅Ｗ１及びＷ２が「Ｗ１＞Ｗ２」の関係となっているため、上層部３ｆの端部３ｍ及び３ｎは下層部３ｇよりも圧電基板１の主平面方向に突出している。上層配線部３ｅは、下層配線部３ｄと同じくＣｕを主成分とした積層膜で形成することができ、膜厚Ｔ２は例えば２μｍとすることができる。
【００２５】
誘電体層４は、少なくとも一部が、上層配線部３ｅの端部３ｍ及び３ｎと圧電基板１との間に介在している。誘電体層４は、ＳｉＯ2で形成することができる。誘電体層４の厚さＴ３は、例えば７２０ｎｍとすることができる。
【００２６】
図２Ａ及び図２Ｂは、電磁界シミュレーションに用いた弾性波フィルタの部分断面図を示し、図２Ａは本実施例の弾性波フィルタの構造、図２Ｂは比較例の弾性波フィルタの構造を示す。図２Ａに示す弾性波フィルタは、厚さＴ１１が５０μｍの圧電基板１と、厚さＴ１２が１３０ｎｍの直列共振器２ａ（電極）及び下層配線部３ｄと、厚さＴ１３が２μｍの上層配線部３ｅ、厚さＴ１４が７２０ｎｍの誘電体層４を備えている。直列共振器２ａと下層配線部３ｄとの距離Ｗ１１は、３０μｍとした。図２Ｂに示す弾性波フィルタは、図２Ａに示す厚さＴ１１と同様の厚さＴ２１を有する圧電基板１０１と、厚さＴ１２と同様の厚さＴ２２を有する直列共振器１０２ａ及び下層配線部１０３ｄと、厚さＴ１３と同様の厚さＴ２３を有する上層配線部１０３ｅと、厚さＴ１４と同様の厚さＴ２４を有する誘電体層１０４とを備えている。図２Ａに示す弾性波フィルタと図２Ｂに示す弾性波フィルタとの違いは、上層配線部の形状である。図２Ａに示す上層配線部３ｅは、上層部３ｆの端部３ｍを下層部３ｇに対して、圧電基板１の主平面方向に突出させている。すなわち、上層配線部３ｅとそれに隣り合う直列共振器２ａとの電極間隔Ｄ１は、距離Ｗ１１よりも小さい。一方、図２Ｂに示す弾性波フィルタは、上層配線部１０３ｅと下層配線部１０３ｄとは同じ電極幅を有する。すなわち、上層配線部１０３ｅとそれに隣り合う直列共振器１０２ａとの電極間隔Ｄ１は、距離Ｗ２１と同じである。
【００２７】
図２Ｃは、図２Ａに示す弾性波フィルタと図２Ｂに示す弾性波フィルタとを用いて電磁界シミュレーションを行った結果を示す。シミュレーションは、図２Ａ及び図２Ｂのそれぞれに示す弾性波フィルタにおける電極間隔Ｄ１を変化させたときの、直列共振器２ａと配線部３との間に生じる寄生容量Ｃの値を計測した。図２Ｃに示すように、電極間隔Ｄ１が狭くなるにつれて、配線間の寄生容量Ｃは大きくなる。特に、図２Ｂに示す比較例の弾性波フィルタの場合、電極間隔Ｄ１を狭めると、上層配線部１０３ｅ及び下層配線部１０３ｄと直列共振器１０２ａとの間隔が狭まるため、電極間隔Ｄ１が狭くなるにつれて寄生容量Ｃの値が大幅に増加する。しかし、図２Ａに示す本実施例の弾性波フィルタの場合、上層配線部３ｅの上層部３ｆの電極幅Ｗ１を大きくして電極間隔Ｄ１を狭めても、直列共振器２ａと下層配線部３ｄとの間隔Ｗ１１は固定しているため、寄生容量Ｃの増加の割合が少ない。例えば、電極間隔Ｄ１を１μｍとしたとき、本実施例の弾性波フィルタの寄生容量Ｃは約０．５ｐＦで、比較例の弾性波フィルタの寄生容量Ｃは約０．７ｐＦである。すなわち、本実施例の弾性波フィルタは、比較例の弾性波フィルタに比べて寄生容量が３０％程度小さくなることがわかる。
【００２８】
図３は、上記比較例のように配線部と直列共振器との間の寄生容量が３０％増えた場合の通過特性（実線）と、本実施例の弾性波フィルタの通過特性（破線）の変化を示す。すなわち、実線で示す特性は、電極間隔Ｄ１が１μｍの比較例の弾性波フィルタの通過特性を示し、破線で示す特性は、電極間隔Ｄ１が１μｍの本実施例の弾性波フィルタの通過特性を示す。図３における実線に示すように、寄生容量が３０％増えた場合、寄生容量が３０％増える前のフィルタ特性（破線）に対して、通過特性が劣化していることがわかる。
【００２９】
以上のように本実施例の弾性波フィルタは、小型化するために、隣接する電極間隔Ｄ１を狭めたとしても、寄生容量Ｃが大幅に増加しないため、通過特性の劣化を低減することができる。したがって、本実施例の弾性波フィルタは、劣化が少ない通過特性を確保しながら、小型化を図ることができる。
【００３０】
なお、本実施例で採用した圧電基板１、直列共振器２ａ、並列共振器２ｂ、配線部３、および誘電体層４の材料や膜厚寸法などは一例であり、本実施例と同様のシミュレーション結果やフィルタ通過特性を確保できれば、他の材料や膜厚寸法で実現することができる。
【００３１】
（第２実施例）
図４は、弾性波フィルタの第２実施例の構造の部分断面図を示す。第２実施例の弾性波フィルタは、下層配線部３ｄの電極幅Ｗ３を、上層配線部３ｅの下層部３ｇの電極幅Ｗ２（誘電体層４における開口幅）よりも大きくしたことを特徴としている。すなわち、上層配線部３ｅの上層部３ｆの電極幅Ｗ１、電極幅Ｗ２、電極幅Ｗ３は、
Ｗ１＞Ｗ３＞Ｗ２
の関係を有している。
【００３２】
図４に示す弾性波フィルタによれば、上層配線部３ｅにおける圧電基板１に近い部分の導体が減るため、互いに隣接する電極間（本実施例では直列共振器２ａと配線部３との間）の寄生容量Ｃをより低減することができる。
【００３３】
（第３実施例）
図５は、弾性波フィルタの第３実施例の構造の部分断面図を示す。第３実施例の弾性波フィルタは、図４に示す第２実施例の弾性波フィルタにおいて、誘電体層４の一部を除去した構造である。具体的には、誘電体層４において、上層配線部３ｅの上層部３ｆの端部３ｈ及び３ｉが接する部分を含む領域に、凹部４ａ及び４ｂを形成した構造である。
【００３４】
図５に示す弾性波フィルタによれば、誘電体層４において、上層配線部３ｅの上層部３ｆの端部３ｈ及び３ｉが接する部分を含む領域を除去して凹部４ａ及び４ｂを形成したことにより、隣接する電極間（本実施例では直列共振器２ａと配線部３との間）に、少なくとも誘電体層４（ＳｉＯ2）よりも誘電率εが低い空気層を設けることができる。よって、互いに隣接する電極間の寄生容量Ｃを、より低減することができる。なお、ＳｉＯ2の誘電率εは約２．１で、空気の誘電率εは約１．０である。
【００３５】
図５に示す弾性波フィルタを製造する場合は、まず図４に示す第２実施例の弾性波フィルタを作製した後、誘電体層４の上に、凹部４ａ及び４ｂに相当する部分が開口したレジストをパターニングする。次に、誘電体層４をウェットエッチングなどの方法を用いてエッチングすることにより、凹部５ａ及び５ｂが形成される。最後に、レジストを除去する。
【００３６】
（第４実施例）
図６は、弾性波フィルタの第４実施例の構造の部分断面図である。第４実施例の弾性波フィルタは、図４に示す第２実施例の弾性波フィルタにおいて、上層配線部３ｅと誘電体層４との間に空隙５ａ及び５ｂを形成した構造である。すなわち、上層配線部３ｅと誘電体層４とは接していない構造である。
【００３７】
図６に示す弾性波フィルタによれば、上層配線部３ｅと誘電体層４との間に空隙５ａ及び５ｂを形成することにより、誘電率εが低下し、互いに隣接する電極間（本実施例では直列共振器２ａと配線部３との間）の寄生容量Ｃをより低減することができる。具体的には、電極間に誘電体層４（ＳｉＯ2）のみが介在している場合は、誘電率εは約２．１であるが、本実施例のように空隙５ａ及び５ｂ（空気層）を形成することにより、誘電率εは約１．０となる。
【００３８】
図７Ａ〜図７Ｅは、第４実施例の弾性波フィルタの製造工程を示す部分断面図である。第４実施例の弾性波フィルタを製造する場合は、まず、ＬｉＮｂＯ3を含む材料で形成された圧電基板１の上に、Ｃｕを主成分とする電極膜をスパッタリング法または蒸着法を用いて形成し、下層配線部３ｄに相当する形状にパターニングする。なお、図示は省略しているが、下層配線部３ｄの形成工程において、同時に直列共振器２ａ及び並列共振器２ｂにおける櫛歯型電極２ｃ〜２ｆを形成する。次に、図７Ａに示すように、圧電基板１の上に、ＳｉＯ2を含む誘電体層４を形成する。次に、図７Ｂに示すように、誘電体層４の一部をエッチングにより除去して、空隙４ｃを形成する。次に、図７Ｃに示すように、下層配線部３ｄ及び誘電体層４の上に、ポジ型レジストであるレジスト１１を塗布、露光、現像、および、ポストベークを２回に分けて行うことで断面形状がステップ状になるパターンを形成する。レジストとしてネガ型を使う場合は、塗布、露光を２回に分けて行い、現像およびポストベークは１回だけで済ませることができる。このとき、レジスト１１は、誘電体層４を覆うように形成する。また、レジスト１１は、上層配線部３ｅに相当する空隙１１ａを形成する。また、レジスト１１は、下層配線部３ｄの一部が露出するように形成する。次に、図７Ｄに示すように、レジスト１１及び下層配線部３ｄの上に、Ｃｕを主成分とする電極膜１３を形成する。次に、図７Ｅに示すように、レジスト１１を除去する。これにより、上層配線部３ｅと誘電体層４との間に空隙５ａ及び５ｂを備えた、第４実施例の弾性波フィルタを製造することができる。
【００３９】
（第５実施例）
図８は、弾性波フィルタの第５実施例の構造を示す部分断面図である。第５実施例の弾性波フィルタは、図６に示す第４実施例の弾性波フィルタにおいて、上層配線部３ｅを複数の金属を積層して形成し、複数の金属層における引っ張り応力または圧縮応力を用いて変形させた構造である。具体的には、上層配線部３ｅは、本実施例では第１層３ｊと第２層３ｋとを積層した２層構造である。第１層３ｊは、引っ張り応力を持つ材料を含ませることが好ましく、例えばチタン（Ｔｉ）を含ませることが好ましい。第２層３ｋは、圧縮応力を持つ材料を含ませることが好ましく、例えば銅（Ｃｕ）を含ませることが好ましい。なお、第１層３ｊ及び第２層３ｋの材料は、これらに限定されない。また、上層配線部３ｅは、金属膜を３層以上含む構造としてもよい。
【００４０】
上層配線部３ｅを応力が異なる第１層３ｊ及び第２層３ｋを備えたことにより、スパッタリング法または蒸着法を用いて上層配線部３ｅを形成する際に、第１層３ｊにおいて引っ張り応力が発生するか、第２層３ｋにおいて圧縮応力が発生する。したがって、上層配線部３ｅの端部３ｍ及び３ｎが、圧電基板１から遠ざかる方向へ変形する。図８に示す構造では、上層配線部３ｅの端部３ｍ及び３ｎが上方に反っている。なお、端部３ｍ及び３ｎは、上層配線部３ｅにおいて、誘電体層４を挟んで圧電基板１に対向している部分である。これにより、上層配線部３ｅと直列共振器２ａとの距離が、第４実施例の弾性波フィルタにおける上層配線部３ｅと直列共振器２ａとの距離に比べて、大きくなる。
【００４１】
図８に示す弾性波フィルタによれば、上層配線部３ｅを金属積層膜とし、上層である第１層３ｊを引っ張り応力を持つ材料を含ませ、あるいは下層である第２層３ｋに圧縮応力を持つ材料を含ませることにより、上層配線部３ｅの端部３ｍ及び３ｎが応力により圧電基板１から遠ざかる方向へ反る。したがって、隣接する電極間距離（本実施例では、直列共振器２ａと上層配線部３ｅとの距離）が広がり、寄生容量Ｃをより低減することができる。
【００４２】
〔２．通信モジュールの構成〕
図９は、本実施の形態にかかる弾性波フィルタを備えた通信モジュールの一例を示す。図９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は、本実施の形態にかかる弾性波フィルタを備えている。
【００４３】
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。
【００４４】
本実施の形態にかかる弾性波フィルタを通信モジュールに備えることで、良好な通過特性を確保しながら、モジュールの小型化が可能となる。
【００４５】
なお、図９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実施の形態にかかるフィルタを搭載しても、同様の効果が得られる。
【００４６】
〔３．通信装置の構成〕
図１０は、本実施の形態にかかる弾性波フィルタ、または前述の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１０に示す通信装置は、ＧＳＭ（Global System for Mobile Communications）通信方式及びＷ−ＣＤＭＡ（Wideband Code Division 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１０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、７７〜８０は、本実施の形態にかかる弾性波フィルタを備えている。
【００４７】
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したりする。
【００４８】
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。
【００４９】
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したりする。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。
【００５０】
本実施の形態にかかる弾性波フィルタ、または通信モジュールを通信装置に備えることで、良好な通過特性を確保しながら、通信装置を小型化することができる。
【００５１】
〔４．実施の形態の効果、他〕
本実施の形態によれば、上層配線部３ｅの電極幅を下層配線部３ｄの電極幅よりも大きくしたことにより、上層配線部３ｅは、高誘電率の圧電基板１には直接接触せず、圧電基板１よりも誘電率が低い誘電体層４を挟んで圧電基板１上に配置される。これにより、隣接する電極との間に発生する寄生容量を低減することができる。したがって、隣接する電極間の距離を小さくしたとしても寄生容量が大幅に増加せず、通過特性も大幅に劣化しないので、良好な通過特性を確保しながら弾性波フィルタ、通信モジュール、通信装置を小型化することができる。
【００５２】
また、特許文献１に開示されている絶縁パターンなどのように、寄生容量を生じさせる電界を絶縁する部材を別途備えなくてもよいため、低コストに実現することができる。
【００５３】
また、図４に示すように、上層配線部３ｅの下層部３ｇの電極幅Ｗ２を下層配線部３ｄの電極幅Ｗ３よりも小さく、すなわち誘電体層４において下層部３ｇが内在する開口部の幅寸法を下層配線部３ｄの電極幅Ｗ３よりも小さくしたことにより、圧電基板１に近い配線層が少なくなるので、より寄生容量を低減することができる。
【００５４】
また、図５に示すように、誘電体層４において、上層配線部３ｅの端部３ｈ及び３ｉが接する領域に凹部４ａ及び４ｂを形成したことにより、隣接する電極間に、少なくとも誘電体層４（ＳｉＯ2）よりも誘電率が低い空気層を設けることができるので、より寄生容量を低減することができる。
【００５５】
また、図６に示すように、上層配線部３ｅと誘電体層４とが非接触となるように空隙５ａ及び５ｂを形成したことにより、上層配線部３ｅにおいて、下層配線部３ｄと接触している箇所以外は、全て誘電率が低い空気層を介することができるので、より寄生容量を低減することができる。
【００５６】
また、図８に示すように、上層配線部３ｅを複数の金属層で形成し、上層である第１層３ｊの金属層が引っ張り応力を持つ材料で形成したことにより、上層配線部３ｅの端部３ｍ及び３ｎが第１層３ｊの引っ張り応力によって浮き上がることになる。また、下層である第２層３ｋの金属層が圧縮応力を持つ材料で形成したことにより、上層配線部３ｅの端部３ｍ及び３ｎが第２層３ｋの圧縮応力によって浮き上がることになる。これにより、上層配線部３ｅとそれ隣接する電極との間の距離が大きくなるので、より寄生容量を低減することができる。
【００５７】
なお、本実施の形態における圧電基板１は、本発明の圧電基板の一例である。本実施の形態における櫛歯型電極２ｅ及び２ｆは、本発明の櫛歯型電極の一例である。本実施の形態における配線部３は、本発明の配線部の一例である。本実施の形態における誘電体層４は、本発明の誘電体層の一例である。本実施の形態における下層配線部３ｄは、本発明の下層配線部の一例である。本実施の形態における上層配線部３ｅは、本発明の上層配線部の一例である。
【００５８】
本実施の形態に関して、以下の付記を開示する。
【００５９】
（付記１）
圧電基板と、
前記圧電基板上に形成された櫛歯型電極と、
前記櫛歯型電極に接続された配線部と、
前記櫛歯型電極を覆うように形成された誘電体層とを備える弾性波デバイスを備えた通信モジュールであって、
前記配線部は、前記櫛歯型電極と同層の下層配線部と、前記下層配線部の上部に配された上層配線部とを備え、
前記上層配線部は、前記下層配線部の電極幅よりも大きな電極幅を有する領域を備えている、通信モジュール。
【００６０】
（付記２）
前記上層配線部における前記下層配線部に接する部分の電極幅は、前記下層配線部の電極幅よりも狭い、付記１記載の通信モジュール。
【００６１】
（付記３）
前記上層配線部と前記誘電体層との間に空隙を有する、付記２記載の通信モジュール。
【００６２】
（付記４）
前記上層配線部は、複数の金属層を備え、
前記複数の金属層のうちいずれか一つが、引っ張り応力を持つ材料または圧縮応力を持つ材料で形成されている、付記３記載の通信モジュール。
【００６３】
（付記５）
圧電基板と、
前記圧電基板上に形成された櫛歯型電極と、
前記櫛歯型電極に接続された配線部と、
前記櫛歯型電極を覆うように形成された誘電体層とを備える弾性波フィルタを備えた通信装置であって、
前記配線部は、前記櫛歯型電極と同層の下層配線部と、前記下層配線部の上部に配された上層配線部とを備え、
前記上層配線部は、前記下層配線部の電極幅よりも大きな電極幅を有する領域を備えている、通信装置。
【００６４】
（付記６）
前記上層配線部における前記下層配線部に接する部分の電極幅は、前記下層配線部の電極幅よりも狭い、付記５記載の通信装置。
【００６５】
（付記７）
前記上層配線部と前記誘電体層との間に空隙を有する、付記６記載の通信装置。
【００６６】
（付記８）
前記上層配線部は、複数の金属層を備え、
前記複数の金属層のうちいずれか一つが、引っ張り応力を持つ材料または圧縮応力を持つ材料で形成されている、付記７記載の通信装置。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本願は、弾性波フィルタ、通信モジュール、通信装置に有用である。
【符号の説明】
【００６８】
１ 圧電基板
２ａ 直列共振器
２ｂ 並列共振器
２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆ 櫛歯型電極
３ 配線部
３ｄ 下層配線部
３ｅ 上層配線部
３ｆ 上層部
３ｇ 下層部
３ｈ，３ｉ，３ｍ，３ｎ 端部
３ｊ 第１層
３ｋ 第２層
４ 誘電体層
４ａ，４ｂ 凹部
５ａ，５ｂ 空隙
【技術分野】
【０００１】
本願の開示は、弾性波フィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話等に用いられる高周波デバイスは、小型化が求められている。弾性表面波（ＳＡＷ）を用いたフィルタやデュープレクサなどの高周波デバイスは、小型軽量といった特徴で携帯電話の小型化に貢献してきたが、さらに小型化、高性能化が求められている。フィルタ、デュープレクサを小型化することにより、隣り合う配線間の距離が短くなり、配線間に寄生容量が発生する場合がある。配線間に寄生容量が発生すると、フィルタ特性が悪化してしまうことがある。
【０００３】
特許文献１は、配線間に生じる寄生容量を低減するために、基板に樹脂などで絶縁パターンを形成し、その上に配線部を形成することを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２８２７０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１が開示している高周波デバイスは、配線間の寄生容量を低減するための絶縁パターンを備えているため、コストアップにつながってしまう。
【０００６】
本発明の目的は、配線間の寄生容量を低減する構造を低コストで実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願の開示は、圧電基板と、前記圧電基板上に形成された櫛歯型電極と、前記櫛歯型電極に接続された配線部と、前記櫛歯型電極を覆うように形成された誘電体層とを備える弾性波フィルタであって、前記配線部は、前記櫛歯型電極と同層の下層配線部と、前記下層配線部の上部に配された上層配線部とを備え、前記上層配線部は、前記下層配線部の電極幅よりも大きな電極幅を有する領域を備えている。
【発明の効果】
【０００８】
本願の開示によれば、配線間の寄生容量を低減する構造を低コストで実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１Ａ】実施例１にかかる弾性波フィルタの上面図
【図１Ｂ】図１ＡにおけるＺ−Ｚ部の断面図である。
【図２Ａ】電磁界シミュレーションに用いた弾性波フィルタの部分断面図
【図２Ｂ】電磁界シミュレーションに用いた比較例の弾性波フィルタの部分断面図
【図２Ｃ】寄生容量の電極間隔依存性を表した特性図
【図３】配線間距離によるフィルタ特性の変化を表した特性図
【図４】実施例２にかかる弾性波フィルタの部分断面図
【図５】実施例３にかかる弾性波フィルタの部分断面図
【図６】実施例４にかかる弾性波フィルタの部分断面図
【図７】図７Ａ〜図７Ｅは、実施例４にかかる弾性波フィルタの製造工程を示す断面図
【図８】実施例５にかかる弾性波フィルタの部分断面図
【図９】通信モジュールのブロック図
【図１０】通信装置のブロック図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
弾性波フィルタは、圧電基板と、前記圧電基板上に形成された櫛歯型電極と、前記櫛歯型電極に接続された配線部と、前記櫛歯型電極を覆うように形成された誘電体層とを備える弾性波フィルタであって、前記配線部は、前記櫛歯型電極と同層の下層配線部と、前記下層配線部の上部に配された上層配線部とを備え、前記上層配線部は、前記下層配線部の電極幅よりも大きな電極幅を有する領域を備えている。
【００１１】
弾性波フィルタにおいて、前記上層配線部における前記下層配線部に接する部分の電極幅は、前記下層配線部の電極幅よりも狭い構成とすることができる。
【００１２】
弾性波フィルタにおいて、前記上層配線部と前記誘電体層との間に空隙を有する構成とすることができる。
【００１３】
弾性波フィルタにおいて、前記上層配線部は、複数の金属層を備え、前記複数の金属層のうちいずれか一つが、引っ張り応力を持つ材料または圧縮応力を持つ材料で形成されている構成とすることができる。
【００１４】
（実施の形態）
〔１．弾性波フィルタの構成〕
近年、携帯電話端末などの通信機器は、さらなる小型化が進んでいる。通信機器を小型化するための一つの手段として、弾性波フィルタの小型化、あるいは弾性波フィルタに備わる共振器の小型化がある。しかし、弾性波フィルタにおける共振器の大きさは、フィルタ特性の仕様（インピーダンス等）からおおよそ決まるため、あまり小型化が望めない。そこで、共振器同士を接続している配線部を縮小することで、弾性波フィルタを小型化することができる。しかしながら、配線部の長さを短くしたり、配線部の電極幅を細くしたりすると、配線部の抵抗値（以下、配線抵抗と称する）が高くなってしまい、弾性波フィルタの損失が大きくなってしまう。
【００１５】
配線抵抗を減らす方策の一つとして、配線部の電極の厚さを厚くする方法がある。しかし、配線部における電極は共振器における櫛歯型電極と同時に形成されるため、配線部の電極の厚さを厚くすると櫛歯型電極の厚さも厚くなってしまう。共振器における櫛歯型電極の厚さは、共振器の特性などに基づき決められるため、配線抵抗を減らす目的で厚くしてしまうと所望の通過特性を得ることができなくなってしまうことがある。そのため、櫛歯型電極を形成後、配線部の厚さを厚く形成する方法がある。配線部の厚膜化に関しては、製造コストや下層の櫛歯型電極層との密着性の兼ね合いもあり、極端に厚くすることは難しい。
【００１６】
また、配線抵抗を減らすために配線部の配線部を隣り合う素子の間際まで広げると、配線間や配線と素子間の寄生容量が増加するという課題がある。特に、弾性波フィルタで利用されるタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ3）やニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）は誘電率εが高いため、寄生容量も大きくなる（ε＝４０程度）。特開２００４−２８２７０７号公報には、基板配線間の寄生容量が大きくなると、フィルタの特性が悪化することが開示されている。
【００１７】
特開２００４−２８２７０７号公報は、寄生容量を低減するために、基板に樹脂などで絶縁パターンを形成し、その上に配線部を形成することを開示している。特開２００４−２８２７０７号公報が開示している構成では、絶縁パターンを形成する必要があるためコストアップにつながってしまうとともに、絶縁パターンを形成するための工数が発生するため製造コストも増加してしまう。また、櫛歯型電極部と配線部との間に段差が生じるため、その段差で電気的接続が不十分になるという問題点があった。さらに、特開２００４−２８２７０７号公報が開示している絶縁パターンは、樹脂で形成されている。したがって、櫛歯型電極表面を誘電体層で覆うことで温度特性を改善した弾性波フィルタでは、誘電体層の形成時に樹脂が存在すると、誘電体層の形成条件によっては、樹脂が分解して劣化、あるいは、樹脂に吸着あるいは分解時に発生する水などのガスで誘電体層が劣化する可能性がある。そのため、樹脂による絶縁層を形成する前に誘電体層を形成するなど、製造工程の大幅な変更が必要となるという問題があった。
【００１８】
本実施の形態は、櫛歯型電極表面を誘電体で覆うことで温度特性を改善した弾性波フィルタにおいて、樹脂による絶縁層を形成することなく、櫛歯型電極と配線部の電気的接続を保ちつつ、配線間の寄生容量を低減することを主な特徴としている。これにより、弾性波フィルタの小型化が可能となる。
【００１９】
以下、本実施の形態にかかる弾性波フィルタの実施例について説明する。
【００２０】
（第１実施例）
図１Ａは、第１実施例の配線構造を有する弾性波フィルタの上面図である。図１Ｂは、図１Ａに示すＺ−Ｚ部の断面図である。
【００２１】
図１Ａ及び図１Ｂに示す弾性波フィルタは、圧電基板１、直列共振器２ａ、並列共振器２ｂ、配線部３、および誘電体層４を備えている。本実施の形態の弾性波フィルタは、複数の共振器を梯子形に接続したラダー型フィルタである。
【００２２】
圧電基板１は、ＬｉＮｂＯ3単結晶の基板である。本実施例では、圧電基板１は、ＬｉＮｂＯ3で形成したが、ＬｉＴａＯ3で形成することもできる。
【００２３】
直列共振器２ａ、並列共振器２ｂは、圧電基板１上に備わる。直列共振器２ａは、弾性波フィルタの直列腕に接続されている。並列共振器２ｂは、弾性波フィルタの並列腕に接続されている。なお、直列共振器２ａは、互いに対向配置した櫛歯型電極２ｃ及び２ｄを備えている。並列共振器２ｂは、互いに対向配置した櫛歯型電極２ｅ及び２ｆを備えている。弾性波フィルタは、複数の直列共振器２ａ、並列共振器２ｂにおいて設定されている共振周波数及び反共振周波数によって、任意の周波数帯域の信号を抽出することができる。
【００２４】
配線部３は、圧電基板１上に備わる。配線部３は、各直列共振器２ａ及び並列共振器２ｂを接続している。配線部３は、入出力電極３ａ及び３ｂ、接地電極３ｃ、下層配線部３ｄ、上層配線部３ｅを含む。入出力電極３ａ及び３ｂ、接地電極３ｃは、電極パッドが備わる。下層配線部３ｄ及び上層配線部３ｅは、直列共振器２ａ及び並列共振器２ｂを接続している。下層配線部３ｄは、圧電基板１上に直列共振器２ａ及び並列共振器２ｂにおける櫛歯型電極２ｃ〜２ｆを形成する時に、同時に形成される。下層配線部３ｄは、例えば銅（Ｃｕ）を主成分とした積層膜で形成することができ、膜厚Ｔ１は例えば１３０ｎｍとすることができる。上層配線部３ｅは、図１Ｂに示すように、下層配線部３ｄの上に備わる。上層配線部３ｅは、電極幅Ｗ１を有する上層部３ｆと、電極幅Ｗ１よりも小さい電極幅Ｗ２を有する下層部３ｇとを備えている。上層配線部３ｅは、電極幅Ｗ１及びＷ２が「Ｗ１＞Ｗ２」の関係となっているため、上層部３ｆの端部３ｍ及び３ｎは下層部３ｇよりも圧電基板１の主平面方向に突出している。上層配線部３ｅは、下層配線部３ｄと同じくＣｕを主成分とした積層膜で形成することができ、膜厚Ｔ２は例えば２μｍとすることができる。
【００２５】
誘電体層４は、少なくとも一部が、上層配線部３ｅの端部３ｍ及び３ｎと圧電基板１との間に介在している。誘電体層４は、ＳｉＯ2で形成することができる。誘電体層４の厚さＴ３は、例えば７２０ｎｍとすることができる。
【００２６】
図２Ａ及び図２Ｂは、電磁界シミュレーションに用いた弾性波フィルタの部分断面図を示し、図２Ａは本実施例の弾性波フィルタの構造、図２Ｂは比較例の弾性波フィルタの構造を示す。図２Ａに示す弾性波フィルタは、厚さＴ１１が５０μｍの圧電基板１と、厚さＴ１２が１３０ｎｍの直列共振器２ａ（電極）及び下層配線部３ｄと、厚さＴ１３が２μｍの上層配線部３ｅ、厚さＴ１４が７２０ｎｍの誘電体層４を備えている。直列共振器２ａと下層配線部３ｄとの距離Ｗ１１は、３０μｍとした。図２Ｂに示す弾性波フィルタは、図２Ａに示す厚さＴ１１と同様の厚さＴ２１を有する圧電基板１０１と、厚さＴ１２と同様の厚さＴ２２を有する直列共振器１０２ａ及び下層配線部１０３ｄと、厚さＴ１３と同様の厚さＴ２３を有する上層配線部１０３ｅと、厚さＴ１４と同様の厚さＴ２４を有する誘電体層１０４とを備えている。図２Ａに示す弾性波フィルタと図２Ｂに示す弾性波フィルタとの違いは、上層配線部の形状である。図２Ａに示す上層配線部３ｅは、上層部３ｆの端部３ｍを下層部３ｇに対して、圧電基板１の主平面方向に突出させている。すなわち、上層配線部３ｅとそれに隣り合う直列共振器２ａとの電極間隔Ｄ１は、距離Ｗ１１よりも小さい。一方、図２Ｂに示す弾性波フィルタは、上層配線部１０３ｅと下層配線部１０３ｄとは同じ電極幅を有する。すなわち、上層配線部１０３ｅとそれに隣り合う直列共振器１０２ａとの電極間隔Ｄ１は、距離Ｗ２１と同じである。
【００２７】
図２Ｃは、図２Ａに示す弾性波フィルタと図２Ｂに示す弾性波フィルタとを用いて電磁界シミュレーションを行った結果を示す。シミュレーションは、図２Ａ及び図２Ｂのそれぞれに示す弾性波フィルタにおける電極間隔Ｄ１を変化させたときの、直列共振器２ａと配線部３との間に生じる寄生容量Ｃの値を計測した。図２Ｃに示すように、電極間隔Ｄ１が狭くなるにつれて、配線間の寄生容量Ｃは大きくなる。特に、図２Ｂに示す比較例の弾性波フィルタの場合、電極間隔Ｄ１を狭めると、上層配線部１０３ｅ及び下層配線部１０３ｄと直列共振器１０２ａとの間隔が狭まるため、電極間隔Ｄ１が狭くなるにつれて寄生容量Ｃの値が大幅に増加する。しかし、図２Ａに示す本実施例の弾性波フィルタの場合、上層配線部３ｅの上層部３ｆの電極幅Ｗ１を大きくして電極間隔Ｄ１を狭めても、直列共振器２ａと下層配線部３ｄとの間隔Ｗ１１は固定しているため、寄生容量Ｃの増加の割合が少ない。例えば、電極間隔Ｄ１を１μｍとしたとき、本実施例の弾性波フィルタの寄生容量Ｃは約０．５ｐＦで、比較例の弾性波フィルタの寄生容量Ｃは約０．７ｐＦである。すなわち、本実施例の弾性波フィルタは、比較例の弾性波フィルタに比べて寄生容量が３０％程度小さくなることがわかる。
【００２８】
図３は、上記比較例のように配線部と直列共振器との間の寄生容量が３０％増えた場合の通過特性（実線）と、本実施例の弾性波フィルタの通過特性（破線）の変化を示す。すなわち、実線で示す特性は、電極間隔Ｄ１が１μｍの比較例の弾性波フィルタの通過特性を示し、破線で示す特性は、電極間隔Ｄ１が１μｍの本実施例の弾性波フィルタの通過特性を示す。図３における実線に示すように、寄生容量が３０％増えた場合、寄生容量が３０％増える前のフィルタ特性（破線）に対して、通過特性が劣化していることがわかる。
【００２９】
以上のように本実施例の弾性波フィルタは、小型化するために、隣接する電極間隔Ｄ１を狭めたとしても、寄生容量Ｃが大幅に増加しないため、通過特性の劣化を低減することができる。したがって、本実施例の弾性波フィルタは、劣化が少ない通過特性を確保しながら、小型化を図ることができる。
【００３０】
なお、本実施例で採用した圧電基板１、直列共振器２ａ、並列共振器２ｂ、配線部３、および誘電体層４の材料や膜厚寸法などは一例であり、本実施例と同様のシミュレーション結果やフィルタ通過特性を確保できれば、他の材料や膜厚寸法で実現することができる。
【００３１】
（第２実施例）
図４は、弾性波フィルタの第２実施例の構造の部分断面図を示す。第２実施例の弾性波フィルタは、下層配線部３ｄの電極幅Ｗ３を、上層配線部３ｅの下層部３ｇの電極幅Ｗ２（誘電体層４における開口幅）よりも大きくしたことを特徴としている。すなわち、上層配線部３ｅの上層部３ｆの電極幅Ｗ１、電極幅Ｗ２、電極幅Ｗ３は、
Ｗ１＞Ｗ３＞Ｗ２
の関係を有している。
【００３２】
図４に示す弾性波フィルタによれば、上層配線部３ｅにおける圧電基板１に近い部分の導体が減るため、互いに隣接する電極間（本実施例では直列共振器２ａと配線部３との間）の寄生容量Ｃをより低減することができる。
【００３３】
（第３実施例）
図５は、弾性波フィルタの第３実施例の構造の部分断面図を示す。第３実施例の弾性波フィルタは、図４に示す第２実施例の弾性波フィルタにおいて、誘電体層４の一部を除去した構造である。具体的には、誘電体層４において、上層配線部３ｅの上層部３ｆの端部３ｈ及び３ｉが接する部分を含む領域に、凹部４ａ及び４ｂを形成した構造である。
【００３４】
図５に示す弾性波フィルタによれば、誘電体層４において、上層配線部３ｅの上層部３ｆの端部３ｈ及び３ｉが接する部分を含む領域を除去して凹部４ａ及び４ｂを形成したことにより、隣接する電極間（本実施例では直列共振器２ａと配線部３との間）に、少なくとも誘電体層４（ＳｉＯ2）よりも誘電率εが低い空気層を設けることができる。よって、互いに隣接する電極間の寄生容量Ｃを、より低減することができる。なお、ＳｉＯ2の誘電率εは約２．１で、空気の誘電率εは約１．０である。
【００３５】
図５に示す弾性波フィルタを製造する場合は、まず図４に示す第２実施例の弾性波フィルタを作製した後、誘電体層４の上に、凹部４ａ及び４ｂに相当する部分が開口したレジストをパターニングする。次に、誘電体層４をウェットエッチングなどの方法を用いてエッチングすることにより、凹部５ａ及び５ｂが形成される。最後に、レジストを除去する。
【００３６】
（第４実施例）
図６は、弾性波フィルタの第４実施例の構造の部分断面図である。第４実施例の弾性波フィルタは、図４に示す第２実施例の弾性波フィルタにおいて、上層配線部３ｅと誘電体層４との間に空隙５ａ及び５ｂを形成した構造である。すなわち、上層配線部３ｅと誘電体層４とは接していない構造である。
【００３７】
図６に示す弾性波フィルタによれば、上層配線部３ｅと誘電体層４との間に空隙５ａ及び５ｂを形成することにより、誘電率εが低下し、互いに隣接する電極間（本実施例では直列共振器２ａと配線部３との間）の寄生容量Ｃをより低減することができる。具体的には、電極間に誘電体層４（ＳｉＯ2）のみが介在している場合は、誘電率εは約２．１であるが、本実施例のように空隙５ａ及び５ｂ（空気層）を形成することにより、誘電率εは約１．０となる。
【００３８】
図７Ａ〜図７Ｅは、第４実施例の弾性波フィルタの製造工程を示す部分断面図である。第４実施例の弾性波フィルタを製造する場合は、まず、ＬｉＮｂＯ3を含む材料で形成された圧電基板１の上に、Ｃｕを主成分とする電極膜をスパッタリング法または蒸着法を用いて形成し、下層配線部３ｄに相当する形状にパターニングする。なお、図示は省略しているが、下層配線部３ｄの形成工程において、同時に直列共振器２ａ及び並列共振器２ｂにおける櫛歯型電極２ｃ〜２ｆを形成する。次に、図７Ａに示すように、圧電基板１の上に、ＳｉＯ2を含む誘電体層４を形成する。次に、図７Ｂに示すように、誘電体層４の一部をエッチングにより除去して、空隙４ｃを形成する。次に、図７Ｃに示すように、下層配線部３ｄ及び誘電体層４の上に、ポジ型レジストであるレジスト１１を塗布、露光、現像、および、ポストベークを２回に分けて行うことで断面形状がステップ状になるパターンを形成する。レジストとしてネガ型を使う場合は、塗布、露光を２回に分けて行い、現像およびポストベークは１回だけで済ませることができる。このとき、レジスト１１は、誘電体層４を覆うように形成する。また、レジスト１１は、上層配線部３ｅに相当する空隙１１ａを形成する。また、レジスト１１は、下層配線部３ｄの一部が露出するように形成する。次に、図７Ｄに示すように、レジスト１１及び下層配線部３ｄの上に、Ｃｕを主成分とする電極膜１３を形成する。次に、図７Ｅに示すように、レジスト１１を除去する。これにより、上層配線部３ｅと誘電体層４との間に空隙５ａ及び５ｂを備えた、第４実施例の弾性波フィルタを製造することができる。
【００３９】
（第５実施例）
図８は、弾性波フィルタの第５実施例の構造を示す部分断面図である。第５実施例の弾性波フィルタは、図６に示す第４実施例の弾性波フィルタにおいて、上層配線部３ｅを複数の金属を積層して形成し、複数の金属層における引っ張り応力または圧縮応力を用いて変形させた構造である。具体的には、上層配線部３ｅは、本実施例では第１層３ｊと第２層３ｋとを積層した２層構造である。第１層３ｊは、引っ張り応力を持つ材料を含ませることが好ましく、例えばチタン（Ｔｉ）を含ませることが好ましい。第２層３ｋは、圧縮応力を持つ材料を含ませることが好ましく、例えば銅（Ｃｕ）を含ませることが好ましい。なお、第１層３ｊ及び第２層３ｋの材料は、これらに限定されない。また、上層配線部３ｅは、金属膜を３層以上含む構造としてもよい。
【００４０】
上層配線部３ｅを応力が異なる第１層３ｊ及び第２層３ｋを備えたことにより、スパッタリング法または蒸着法を用いて上層配線部３ｅを形成する際に、第１層３ｊにおいて引っ張り応力が発生するか、第２層３ｋにおいて圧縮応力が発生する。したがって、上層配線部３ｅの端部３ｍ及び３ｎが、圧電基板１から遠ざかる方向へ変形する。図８に示す構造では、上層配線部３ｅの端部３ｍ及び３ｎが上方に反っている。なお、端部３ｍ及び３ｎは、上層配線部３ｅにおいて、誘電体層４を挟んで圧電基板１に対向している部分である。これにより、上層配線部３ｅと直列共振器２ａとの距離が、第４実施例の弾性波フィルタにおける上層配線部３ｅと直列共振器２ａとの距離に比べて、大きくなる。
【００４１】
図８に示す弾性波フィルタによれば、上層配線部３ｅを金属積層膜とし、上層である第１層３ｊを引っ張り応力を持つ材料を含ませ、あるいは下層である第２層３ｋに圧縮応力を持つ材料を含ませることにより、上層配線部３ｅの端部３ｍ及び３ｎが応力により圧電基板１から遠ざかる方向へ反る。したがって、隣接する電極間距離（本実施例では、直列共振器２ａと上層配線部３ｅとの距離）が広がり、寄生容量Ｃをより低減することができる。
【００４２】
〔２．通信モジュールの構成〕
図９は、本実施の形態にかかる弾性波フィルタを備えた通信モジュールの一例を示す。図９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は、本実施の形態にかかる弾性波フィルタを備えている。
【００４３】
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。
【００４４】
本実施の形態にかかる弾性波フィルタを通信モジュールに備えることで、良好な通過特性を確保しながら、モジュールの小型化が可能となる。
【００４５】
なお、図９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実施の形態にかかるフィルタを搭載しても、同様の効果が得られる。
【００４６】
〔３．通信装置の構成〕
図１０は、本実施の形態にかかる弾性波フィルタ、または前述の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１０に示す通信装置は、ＧＳＭ（Global System for Mobile Communications）通信方式及びＷ−ＣＤＭＡ（Wideband Code Division 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１０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、７７〜８０は、本実施の形態にかかる弾性波フィルタを備えている。
【００４７】
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したりする。
【００４８】
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。
【００４９】
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したりする。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。
【００５０】
本実施の形態にかかる弾性波フィルタ、または通信モジュールを通信装置に備えることで、良好な通過特性を確保しながら、通信装置を小型化することができる。
【００５１】
〔４．実施の形態の効果、他〕
本実施の形態によれば、上層配線部３ｅの電極幅を下層配線部３ｄの電極幅よりも大きくしたことにより、上層配線部３ｅは、高誘電率の圧電基板１には直接接触せず、圧電基板１よりも誘電率が低い誘電体層４を挟んで圧電基板１上に配置される。これにより、隣接する電極との間に発生する寄生容量を低減することができる。したがって、隣接する電極間の距離を小さくしたとしても寄生容量が大幅に増加せず、通過特性も大幅に劣化しないので、良好な通過特性を確保しながら弾性波フィルタ、通信モジュール、通信装置を小型化することができる。
【００５２】
また、特許文献１に開示されている絶縁パターンなどのように、寄生容量を生じさせる電界を絶縁する部材を別途備えなくてもよいため、低コストに実現することができる。
【００５３】
また、図４に示すように、上層配線部３ｅの下層部３ｇの電極幅Ｗ２を下層配線部３ｄの電極幅Ｗ３よりも小さく、すなわち誘電体層４において下層部３ｇが内在する開口部の幅寸法を下層配線部３ｄの電極幅Ｗ３よりも小さくしたことにより、圧電基板１に近い配線層が少なくなるので、より寄生容量を低減することができる。
【００５４】
また、図５に示すように、誘電体層４において、上層配線部３ｅの端部３ｈ及び３ｉが接する領域に凹部４ａ及び４ｂを形成したことにより、隣接する電極間に、少なくとも誘電体層４（ＳｉＯ2）よりも誘電率が低い空気層を設けることができるので、より寄生容量を低減することができる。
【００５５】
また、図６に示すように、上層配線部３ｅと誘電体層４とが非接触となるように空隙５ａ及び５ｂを形成したことにより、上層配線部３ｅにおいて、下層配線部３ｄと接触している箇所以外は、全て誘電率が低い空気層を介することができるので、より寄生容量を低減することができる。
【００５６】
また、図８に示すように、上層配線部３ｅを複数の金属層で形成し、上層である第１層３ｊの金属層が引っ張り応力を持つ材料で形成したことにより、上層配線部３ｅの端部３ｍ及び３ｎが第１層３ｊの引っ張り応力によって浮き上がることになる。また、下層である第２層３ｋの金属層が圧縮応力を持つ材料で形成したことにより、上層配線部３ｅの端部３ｍ及び３ｎが第２層３ｋの圧縮応力によって浮き上がることになる。これにより、上層配線部３ｅとそれ隣接する電極との間の距離が大きくなるので、より寄生容量を低減することができる。
【００５７】
なお、本実施の形態における圧電基板１は、本発明の圧電基板の一例である。本実施の形態における櫛歯型電極２ｅ及び２ｆは、本発明の櫛歯型電極の一例である。本実施の形態における配線部３は、本発明の配線部の一例である。本実施の形態における誘電体層４は、本発明の誘電体層の一例である。本実施の形態における下層配線部３ｄは、本発明の下層配線部の一例である。本実施の形態における上層配線部３ｅは、本発明の上層配線部の一例である。
【００５８】
本実施の形態に関して、以下の付記を開示する。
【００５９】
（付記１）
圧電基板と、
前記圧電基板上に形成された櫛歯型電極と、
前記櫛歯型電極に接続された配線部と、
前記櫛歯型電極を覆うように形成された誘電体層とを備える弾性波デバイスを備えた通信モジュールであって、
前記配線部は、前記櫛歯型電極と同層の下層配線部と、前記下層配線部の上部に配された上層配線部とを備え、
前記上層配線部は、前記下層配線部の電極幅よりも大きな電極幅を有する領域を備えている、通信モジュール。
【００６０】
（付記２）
前記上層配線部における前記下層配線部に接する部分の電極幅は、前記下層配線部の電極幅よりも狭い、付記１記載の通信モジュール。
【００６１】
（付記３）
前記上層配線部と前記誘電体層との間に空隙を有する、付記２記載の通信モジュール。
【００６２】
（付記４）
前記上層配線部は、複数の金属層を備え、
前記複数の金属層のうちいずれか一つが、引っ張り応力を持つ材料または圧縮応力を持つ材料で形成されている、付記３記載の通信モジュール。
【００６３】
（付記５）
圧電基板と、
前記圧電基板上に形成された櫛歯型電極と、
前記櫛歯型電極に接続された配線部と、
前記櫛歯型電極を覆うように形成された誘電体層とを備える弾性波フィルタを備えた通信装置であって、
前記配線部は、前記櫛歯型電極と同層の下層配線部と、前記下層配線部の上部に配された上層配線部とを備え、
前記上層配線部は、前記下層配線部の電極幅よりも大きな電極幅を有する領域を備えている、通信装置。
【００６４】
（付記６）
前記上層配線部における前記下層配線部に接する部分の電極幅は、前記下層配線部の電極幅よりも狭い、付記５記載の通信装置。
【００６５】
（付記７）
前記上層配線部と前記誘電体層との間に空隙を有する、付記６記載の通信装置。
【００６６】
（付記８）
前記上層配線部は、複数の金属層を備え、
前記複数の金属層のうちいずれか一つが、引っ張り応力を持つ材料または圧縮応力を持つ材料で形成されている、付記７記載の通信装置。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本願は、弾性波フィルタ、通信モジュール、通信装置に有用である。
【符号の説明】
【００６８】
１ 圧電基板
２ａ 直列共振器
２ｂ 並列共振器
２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆ 櫛歯型電極
３ 配線部
３ｄ 下層配線部
３ｅ 上層配線部
３ｆ 上層部
３ｇ 下層部
３ｈ，３ｉ，３ｍ，３ｎ 端部
３ｊ 第１層
３ｋ 第２層
４ 誘電体層
４ａ，４ｂ 凹部
５ａ，５ｂ 空隙
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電基板と、
前記圧電基板上に形成された櫛歯型電極と、
前記櫛歯型電極に接続された配線部と、
前記櫛歯型電極を覆うように形成された誘電体層とを備える弾性波フィルタであって、
前記配線部は、前記櫛歯型電極と同層の下層配線部と、前記下層配線部の上部に配された上層配線部とを備え、
前記上層配線部は、前記下層配線部の電極幅よりも大きな電極幅を有する領域を備えている、弾性波フィルタ。
【請求項２】
前記上層配線部における前記下層配線部に接する部分の電極幅は、前記下層配線部の電極幅よりも狭い、請求項１記載の弾性波フィルタ。
【請求項３】
前記上層配線部と前記誘電体層との間に空隙を有する、請求項２記載の弾性波フィルタ。
【請求項４】
前記上層配線部は、複数の金属層を備え、
前記複数の金属層のうちいずれか一つが、引っ張り応力を持つ材料または圧縮応力を持つ材料で形成されている、請求項３記載の弾性波フィルタ。
【請求項１】
圧電基板と、
前記圧電基板上に形成された櫛歯型電極と、
前記櫛歯型電極に接続された配線部と、
前記櫛歯型電極を覆うように形成された誘電体層とを備える弾性波フィルタであって、
前記配線部は、前記櫛歯型電極と同層の下層配線部と、前記下層配線部の上部に配された上層配線部とを備え、
前記上層配線部は、前記下層配線部の電極幅よりも大きな電極幅を有する領域を備えている、弾性波フィルタ。
【請求項２】
前記上層配線部における前記下層配線部に接する部分の電極幅は、前記下層配線部の電極幅よりも狭い、請求項１記載の弾性波フィルタ。
【請求項３】
前記上層配線部と前記誘電体層との間に空隙を有する、請求項２記載の弾性波フィルタ。
【請求項４】
前記上層配線部は、複数の金属層を備え、
前記複数の金属層のうちいずれか一つが、引っ張り応力を持つ材料または圧縮応力を持つ材料で形成されている、請求項３記載の弾性波フィルタ。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図７Ｄ】
【図７Ｅ】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１Ｂ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図７Ｄ】
【図７Ｅ】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−７１９１２（Ｐ２０１１−７１９１２Ａ）
【公開日】平成２３年４月７日（２０１１．４．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２２３２８３（Ｐ２００９−２２３２８３）
【出願日】平成２１年９月２８日（２００９．９．２８）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＧＳＭ
【出願人】（０００２０４２８４）太陽誘電株式会社 (964)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年４月７日（２０１１．４．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月２８日（２００９．９．２８）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＧＳＭ
【出願人】（０００２０４２８４）太陽誘電株式会社 (964)
【Ｆターム（参考）】
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