弾性波素子、フィルタ素子、通信モジュール、および通信装置
【課題】共振周波数の温度特性と反共振周波数の温度特性との差を小さくすることができる弾性波素子を実現する。
【解決手段】圧電基板５と、圧電基板５上に形成された櫛形電極２と、櫛形電極２を覆うように圧電基板５上に形成された誘電体層２１とを備えた弾性波素子であって、圧電基板５上に形成された誘電体層２１の厚さは、櫛形電極２の厚さと櫛形電極２上に形成された誘電体層２１の厚さとの和より大きいことを特徴としている。
【解決手段】圧電基板５と、圧電基板５上に形成された櫛形電極２と、櫛形電極２を覆うように圧電基板５上に形成された誘電体層２１とを備えた弾性波素子であって、圧電基板５上に形成された誘電体層２１の厚さは、櫛形電極２の厚さと櫛形電極２上に形成された誘電体層２１の厚さとの和より大きいことを特徴としている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばテレビジョン受像機、携帯電話端末、ＰＨＳ（Personal Handy-phone System）端末等に搭載される弾性波素子に関する。また、そのような弾性波素子を備えたフィルタ素子に関する。また、そのようなフィルタ素子を備えた通信モジュール、および通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
弾性波を応用したデバイスの１つとして弾性表面波素子（ＳＡＷデバイス:Surface Acoustic Wave Device）が以前より良く知られている。このＳＡＷデバイスは、例えば４５ＭＨｚ〜２ＧＨｚの周波数帯における無線信号を処理する装置における各種回路（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変調器等）に用いられる。
【０００３】
近年、携帯電話端末などの高性能化に伴い、例えばバンドパスフィルタに用いられるＳＡＷデバイスに対して、帯域内での低ロス化、帯域外での高抑圧化、温度安定性の向上など、諸特性の改善やデバイスサイズの小型化が求められている。中でも、温度特性の向上に対しては、圧電基板上に温度特性の符号が異なる酸化ケイ素膜などを成膜する方法など様々な方法が提案されている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、圧電性の大きなＬｉＮｂＯ3基板上にＳｉＯ2薄膜を形成することによって、温度特性を改善できる構成が開示されている。また、特許文献２には、リフトオフ法を用いることによってＳｉＯ2薄膜表面の凹凸を小さくすることによって、デバイスのロスが低減する構成が開示されている。特許文献１あるいは特許文献２に開示された構成によれば、ＳｉＯ2膜厚を調整することによって、弾性波素子の温度特性を例えば±２０ｐｐｍ／℃に改善することができる。
【特許文献１】特開２００３−２０９４５８号公報
【特許文献２】特許第３８４１０５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら特許文献１あるいは２に開示された弾性波素子を用いて櫛形電極からなる共振器を作製すると、その共振周波数および反共振周波数は異なる温度特性を有する。特に、電気機械結合係数の大きなＬｉＮｂＯ３基板を用いた場合は、共振周波数と反共振周波数の温度特性の差が２０〜３０ｐｐｍ／℃となることがある。そのため、共振周波数の温度特性を０ｐｐｍ／℃にすることができたとしても、反共振周波数の温度特性は＋３０ｐｐｍ／℃と大きな値となってしまう。あるいは、このような弾性波素子を用いたフィルタ素子を梯子状に接続してラダーフィルタを形成した場合は、フィルタの通過帯域の高周波側の温度特性と低周波側の温度特性との差が大きくなり、高周波側と低周波側の両方を所定数値範囲内（例えば。±５ｐｐｍ／℃以内）にすることができない。そのため、弾性波素子の温度が変動した場合、規格のスペックを満たさなかったり、帯域幅が変化するなどの悪影響があった。
【０００６】
本発明の目的は、共振周波数と反共振周波数との温度特性差を小さくすることができる弾性波素子を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の弾性波素子は、圧電基板と、前記圧電基板上に形成された櫛形電極と、前記櫛形電極を覆うように前記圧電基板上に形成された誘電体層とを備えた弾性波素子であって、前記圧電基板上に形成された前記誘電体層の厚さは、前記櫛形電極の厚さと前記櫛形電極上に形成された前記誘電体層の厚さとの和より大きいことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、共振周波数と反共振周波数との弾性波のエネルギー分布差を小さくすることができるので、共振周波数と反共振周波数との温度特性差を小さくすることができ、素子の温度が変動しても安定した動作を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明は、圧電基板と、前記圧電基板上に形成された櫛形電極と、前記櫛形電極を覆うように前記圧電基板上に形成された誘電体層とを備えた弾性波素子であって、前記圧電基板上に形成された前記誘電体層の厚さは、前記櫛形電極の厚さと前記櫛形電極上に形成された前記誘電体層の厚さとの和より大きいことを特徴とする。このような構成とすることによって、共振周波数と反共振周波数の弾性波のエネルギー分布差を小さくすることができ、共振周波数と反共振周波数での温度特性差を小さくすることができる。
【００１０】
本発明の弾性波素子は、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。すなわち、本発明の弾性波素子において、前記圧電基板は、ニオブ酸リチウムあるいはタンタル酸リチウムで形成されている構成とすることができる。
【００１１】
また、前記誘電体層は、酸化シリコンを主成分とする構成とすることができる。
【００１２】
また、前記櫛形電極は、前記誘電体層より大きな密度を有する材料で形成されている構成とすることができる。
【００１３】
また、前記櫛形電極は、銅あるいは銅を主成分とする合金を含む構成とすることができる。
【００１４】
本発明のフィルタ素子は、入力電極と、前記入力電極を介して入力する電気信号のうち所定周波数の電気信号のみ通過させる共振器と、前記共振器を通過した電気信号を外部へ出力する出力電極とを備えたフィルタ素子であって、前記共振器は、圧電基板と、前記圧電基板上に形成された櫛形電極と、前記櫛形電極を覆うように前記圧電基板上に形成された誘電体層とを備えた弾性波素子で構成され、前記弾性波素子は、前記圧電基板上に形成された前記誘電体層の厚さが、前記櫛形電極の厚さと前記櫛形電極上に形成された前記誘電体層の厚さとの和より大きく形成されているものである。このような構成とすることによって、共振周波数と反共振周波数の弾性波のエネルギー分布差を小さくすることができ、共振周波数と反共振周波数との温度特性差が小さい弾性波素子を備えたフィルタ素子を実現することができる。また、フィルタ素子の通過帯域の高周波側と低周波側の両方の温度特性差を小さくすることができる。
【００１５】
また、本発明の通信モジュールは、上記フィルタ素子を備えたものである。
【００１６】
また、本発明の通信装置は、上記通信モジュールを備えたものである。
【００１７】
（実施の形態）
〔１．弾性波素子の構成〕
図１は、実施の形態１における弾性波素子の平面図である。図１において、弾性波素子１は、圧電基板５上に櫛形電極２と、櫛形電極２の両側に配されている反射部３と、端子電極４ａ及び４ｂとが形成されて構成されている。例えば、端子電極４ａに電気信号を印加することにより圧電基板５が振動し、櫛形電極２の周期に基づいた所定波長の弾性表面波が発生する。発生した弾性表面波に基づき、端子電極４ｂから所定の周波数の電気信号を取り出すことができる。なお、弾性波素子１は、ラブ波を発生させるために、圧電基板５はニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）あるいはタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ3）で形成されていることが好ましく、櫛形電極２は誘電体膜（ＳｉＯ2膜）よりも大きな密度を有する材料で形成されていることが好ましく、また櫛形電極２は銅（Ｃｕ）またはＣｕを主成分とする合金で形成されていることが好ましい。また、本実施の形態の弾性波素子は、ラブ波を発生させる素子に限らず、他の弾性波を発生させる素子にも適用可能である。
【００１８】
図２は、図１におけるＺ−Ｚ部の断面である。図２に示すように、本実施の形態の弾性波素子１は、回転Ｙ板（例えば０°Ｙ）の圧電基板５上に、Ｃｕを主成分とする櫛形電極２を形成し、櫛形電極２及び圧電基板５上にＳｉＯ2膜（誘電体膜）２１を形成して構成されている。また、本実施の形態では、ＳｉＯ2膜２１の表面は平坦ではなく、櫛形電極２上のＳｉＯ2膜２１よりも櫛形電極２間のＳｉＯ2膜２１が突出するように形成されている。したがって、圧電基板５上のＳｉＯ2膜２１の厚さは、櫛形電極２の厚さと櫛形電極２上に形成されているＳｉＯ2膜２１の厚さとの和よりも大きくなるように、ＳｉＯ2膜２１が形成されている。また、櫛形電極２上のＳｉＯ2膜２１を凹状部２１ａとし、櫛形電極２間のＳｉＯ2膜２１を凸状部２１ｂとする。また、弾性波素子１における弾性波の波長をλ、櫛形電極２の膜厚をｔ、ＳｉＯ2膜２１（凹状部２１ａ）の膜厚をｈ、櫛形電極２間のＳｉＯ2膜２１の凸状部２１ｂの高さをＨと定義する。高さＨは、凹状部２１ａに対する凸状部２１ｂの突出量である。波の伝搬方向は、圧電基板５のＸ軸方向である。
【００１９】
本発明者らは、有限要素法（ＦＥＭ：Finite Element Method）によるシミュレーションを行って、各種構造下での共振周波数と反共振周波数での周波数温度特性を計算した。図３は、ＦＥＭシミュレーションモデルを示す。図３に示すモデルは、図２における櫛形電極２の１本分を基本単位のモデルを示し、この基本単位が無限に繰り返して配される場合を計算するためのモデルであり、図中の領域３１はＳｉＯ2膜２１のモデル、領域３２は櫛形電極２のモデル、領域３３は圧電基板５のモデルを示している。櫛形電極２は、Ｃｕ（密度＝８．９２ｋｇ／ｍ3）で形成し、その膜厚は１００ｎｍとして計算を行った。
【００２０】
図４〜図９は、図３に示すモデルについて有限要素法を用いて測定した結果であり、ＳｉＯ2膜２１の凸状部２１ｂの高さ（Ｈ／λ）が０，０．０２５，０．０５，０．０７５，０．１のサンプルを作製し、それぞれのＳｉＯ2膜２１について共振周波数と反共振周波数の周波数温度特性差を測定した。Ｈ／λ＝０は、凸状部２１ｂが形成されていない従来構成に相当する。図４はｈ＝０．３λの時の計算結果を示し、図５はｈ＝０．３５λの時の計算結果を示し、図６はｈ＝０．４λの時の計算結果を示し、図７はｈ＝０．４５λの時の計算結果を示し、図８はｈ＝０．５λの時の計算結果を示し、図９はｈ＝０．６λの時の計算結果を示す。
【００２１】
なお、本計算では、櫛形電極２の周期λを２μｍに設定して計算を行ったが、この計算結果は周期λが２μｍの場合だけに当てはまるわけではない。そのため、図４〜図９中の櫛形電極２間のＳｉＯ2の高さＨは、λで規格化して示している。また、共振周波数および反共振周波数の温度特性は、温度が＋１℃変動した時の周波数の変化率である周波数温度係数で表わされ、単位はｐｐｍ／℃である。なお、温度係数は、周波数温度係数（ＴＣＦ：Temperature coefficient of frequency）に限定されず、速度温度係数（ＴＣＶ：Temperature coefficient of velocity）や延滞時間温度係数（ＴＣＤ：Temperature coefficient of delay time）であってもよい。したがって、図４〜図９のグラフにプロットされた値は、
温度特性差 ＝ 共振周波数の温度特性 − 反共振周波数の温度特性
である。図４から分かるように、ＳｉＯ2膜２１の厚さｈが異なっても、ＳｉＯ2膜２１の凹凸の高さＨ＝０の場合（凹凸が無くフラットな場合）には温度特性差がプラスの値となっており、凹凸の高さＨ／λが大きくなるに従って単調に差が小さくなっていく。その途中で、凹凸の高さＨ／λが０．０１〜０．０６の範囲で温度特性差がほぼ０となっている。つまり、櫛形電極２間のＳｉＯ2膜２１（凸状部２１ｂ）の高さを櫛形電極２上のＳｉＯ2膜２１（凹状部２１ａ）の高さより、０．０１λ〜０．０６λ高くすることで、共振周波数の温度特性と反共振周波数の温度特性との差をほぼ０にできると言える。
【００２２】
図１０は、図４から図９に示す計算結果から得られた、各ＳｉＯ2厚２１の高さｈにおける共振周波数の温度特性と反共振周波数の温度特性との差が０となる凹凸の高さＨ／λの値をプロットしたグラフである。図１０に示すように、本発明の実施例で計算した構成においては、凹凸の高さＨ／λが０．０１〜０．０６の範囲で、共振周波数の温度特性と反共振周波数の温度特性との差が０に近くなることが分かる。
【００２３】
図１１Ａ、図１１Ｂ、図１２Ａ、図１２Ｂは、図２のＦＥＭシミュレーションモデルにおける波の変位分布を示す図であり、本発明の物理的な意味を考察するための図である。図に示す変位分布は、波のエネルギー分布を示したものにほぼ等しく、図中のドット密度が高い部分が変位（つまり波のエネルギー）が大きく、ドット密度が低い部分が変位（つまり波のエネルギー）が小さいことを示す。図１１Ａは、従来構成（ＳｉＯ2膜に凹凸が形成されていない場合）の弾性波素子における共振周波数での波の変位分布を示す。図１１Ｂは、同様に反共振周波数での波の変位分布を示す。図１２Ａは、本実施の形態の構成（ＳｉＯ2膜に凹凸が形成されている場合）の弾性波素子における共振周波数での波の変位分布を示す。図１２Ｂは、同様に反共振周波数での波の変位分布を示す。
【００２４】
弾性波素子は、弾性表面波を伝搬させるものであるため、ＳｉＯ2膜の表面（領域３１の図中上側）にエネルギーが集中していることが分かる。図１１Ａ及び図１２Ａに示すように、ＳｉＯ2膜の凹凸の有無による共振周波数での波の変位（エネルギー）分布の違いはあまり無いが、図１１Ｂ及び図１２Ｂに示すように、反共振周波数では凹凸がある方（図１２Ｂ）が波の変位（エネルギー）が大きい領域が櫛形電極（領域３２）付近まで広がっている。このことから、図１２Ａ及び図１２Ｂに示すように、ＳｉＯ2膜に凹凸が存在することによって、共振周波数での波の変位分布と反共振周波数での波の変位（エネルギー）分布との違いが小さくなるために、温度特性の差が小さくなるというように考えられる。すなわち、図１１Ａ及び図１１Ｂに示す従来の変位分布は、図１１Ａに示すように共振周波数の場合においては波の変位が高い部分が櫛形電極（領域３２）付近に集中し、図１１Ｂに示すように反共振周波数の場合においては波の変位が高い部分がＳｉＯ2膜（領域３１）の表面付近に集中している。これに対して、図１２Ａ及び図１２Ｂに示す本実施の形態の変位分布は、共振周波数の場合と反共振周波数の場合とにおいて波の変位が高い部分がいずれも櫛形電極（領域３２）付近に集中している。よって、本実施の形態では、共振周波数と反共振周波数での波の変位（エネルギー）分布の違いが小さくなるために、温度特性の差が小さくなることがわかる。
【００２５】
〔２．弾性波素子の製造方法〕
図１３Ａ〜図１３Ｆは、弾性波素子の第１の製造方法を説明するための図である。なお、図１に示す構成と同一の構成については同一符号を付与した。まず、図１３Ａに示すように、圧電基板５上にＳｉＯ2膜２１を形成する、次に、図１３Ｂに示すように、ＳｉＯ2膜２１上において、最終的に櫛形電極２を形成しない部分にレジストパターン４１を形成する。次に、図１３Ｃに示すように、レジストパターン４１で覆われていない部分のＳｉＯ2膜２１を、例えばドライエッチングで除去する。次に、図１３Ｄに示すように、Ｃｕ膜４２を、例えば電子ビーム蒸着法などにより成膜する。ここで、図１３Ａに示す工程で成膜したＳｉＯ2膜２１と、図１３Ｂに示す工程で成膜したＣｕ膜４２との膜厚の差が、ＳｉＯ2膜２１の凹凸の高さＨとなる。次に、図１３Ｅに示すように、リフトオフ工法を用いてレジストパターン４１とその上に堆積したＣｕ膜４２とを除去する。次に、図１３Ｆに示すように、ＳｉＯ2膜２１及びＣｕ膜４２上に新たにＳｉＯ2膜を全面に成膜する。これにより、表面に凹状部２１ａ及び凸状部２１ｂが形成されたＳｉＯ2膜２１を備えた弾性波素子を作製することができる。
【００２６】
図１４Ａ〜図１４Ｄは、弾性波素子の第２の製造方法を説明するための図である。まず、例えば特許文献２に開示されている方法を用いて、図１４Ａに示す素子を作製する。図１４Ａに示す素子は、圧電基板５上に櫛形電極２を形成し、櫛形電極２を覆うようにＳｉＯ2膜２１が形成されているものであり、ＳｉＯ2膜２１の表面は平坦である。次に、図１４Ｂに示すように、ＳｉＯ2膜２１の表面にレジストパターン４１を形成する。次に、図１４Ｃに示すように、ドライエッチングなどの腐食工法を用いて、櫛形電極２上のＳｉＯ2膜２１を除去し、凹状部２１ａを形成する。この工程では、凹状部２１ａの深さ、すなわち凸高さＨに相当する深さにＳｉＯ2膜２１を除去する。次に、図１４Ｄに示すように、レジストパターン４１を除去する。
【００２７】
ここで、図１４Ａに示す状態では、ＳｉＯ2膜２１の表面には凹凸が形成されていないが、櫛形電極２上のＳｉＯ2膜２１が櫛形電極２間のＳｉＯ2膜２１よりも厚い場合においても、図１４Ｃに示す工程でのエッチング量を制御することによって、櫛形電極２間のＳｉＯ2膜２１が厚い弾性波素子を作製することができる。
【００２８】
第２の製造方法の方が、第１の製造方法よりも工程が少ないため、作製しやすくかつ製造コストを低く抑えることができる。
【００２９】
〔３．バンドパスフィルタの構成〕
図１５は、本実施の形態の弾性波素子を搭載したバンドパスフィルタの構成例を示す。図１５に示すバンドパスフィルタ５０は、圧電基板５１上に、複数の共振器５２と給電配線部５３とを形成して構成されている。共振器５２は、本実施の形態の弾性波素子で構成されている。給電配線部５３は、入力端子５３ａ、出力端子５３ｂ、接地端子５３ｃ及び５３ｄを備えている。入力端子５３ａに入力される電気信号は、共振器５２によって設定された共振周波数及び反共振周波数に基づいて濾波され、所定の周波数の電気信号を出力端子５３ｂから出力される。なお、バンドパスフィルタ５０は、フィルタ素子の一例である。
【００３０】
本実施の形態の弾性波素子で構成された共振器５２を搭載することによって、共振周波数の温度特性と反共振周波数の温度特性との差が小さく、温度変動に対して特性が安定したバンドパスフィルタを実現することができる。
【００３１】
〔４．通信モジュールの構成〕
図１６は、本実施の形態の弾性波素子を備えた通信モジュールの一例を示す。図１６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素子、または弾性波素子を備えたバンドパスフィルタが含まれている。
【００３２】
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。
【００３３】
以上のように本実施の形態の弾性波素子を、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、共振周波数の温度特性と反共振周波数の温度特性との差が小さく、温度変動に対して特性が安定した通信モジュールを実現することができる。
【００３４】
なお、図１６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素子あるいはバンドパスフィルタを搭載しても、同様の効果が得られる。
【００３５】
〔５．通信装置の構成〕
図１７は、本実施の形態の弾性波素子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１７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１７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素子が含まれている。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
以上のように、本実施の形態の弾性波素子を通信装置に備えることで、共振周波数の温度特性と反共振周波数の温度特性との差が小さく、温度変動に対して特性が安定した通信装置を実現することができる。
【００４０】
〔６．実施の形態の効果、他〕
本実施の形態によれば、ＳｉＯ2膜２１の表面に所定の高さを有する凸状部２１ｂを形成したことにより、共振周波数と反共振周波数との周波数温度特性差、あるいはフィルタの通過帯域の高周波側と低周波側の両方の温度特性差を小さくすることができる。
【００４１】
これを実現することで、例えば、通過帯域の高周波側と低周波側の両方が±５ｐｐｍ／℃以内という、温度特性に非常に優れた弾性波素子を実現することができる。
【００４２】
さらに、弾性波素子の温度が変動した場合にも、フィルタ特性が大きく変動することを抑えることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明の弾性波素子は、所定周波数の信号を受信または送信することができる機器に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】実施の形態における弾性波素子の構成を示す平面図
【図２】図１におけるＺ−Ｚ部分の断面図
【図３】実施の形態における弾性波素子を用いて有限要素法によるシミュレーションを行った時のモデル図
【図４】誘電体層の凸状部の高さと周波数温度特性差との関係を示す特性図
【図５】誘電体層の凸状部の高さと周波数温度特性差との関係を示す特性図
【図６】誘電体層の凸状部の高さと周波数温度特性差との関係を示す特性図
【図７】誘電体層の凸状部の高さと周波数温度特性差との関係を示す特性図
【図８】誘電体層の凸状部の高さと周波数温度特性差との関係を示す特性図
【図９】誘電体層の凸状部の高さと周波数温度特性差との関係を示す特性図
【図１０】誘電体層の高さと、周波数温度特性差がゼロになる凹凸高さとの関係を示す特性図
【図１１Ａ】誘電体層の表面に凹凸を形成しない場合の波の変位分布を示すモデル図
【図１１Ｂ】誘電体層の表面に凹凸を形成しない場合の波の変位分布を示すモデル図
【図１２Ａ】誘電体層の表面に凹凸を形成した場合の波の変位分布を示すモデル図
【図１２Ｂ】誘電体層の表面に凹凸を形成した場合の波の変位分布を示すモデル図
【図１３Ａ】実施の形態の弾性波素子の第１の製造工程の一部を示す断面図
【図１３Ｂ】実施の形態の弾性波素子の第１の製造工程の一部を示す断面図
【図１３Ｃ】実施の形態の弾性波素子の第１の製造工程の一部を示す断面図
【図１３Ｄ】実施の形態の弾性波素子の第１の製造工程の一部を示す断面図
【図１３Ｅ】実施の形態の弾性波素子の第１の製造工程の一部を示す断面図
【図１３Ｆ】実施の形態の弾性波素子の第１の製造工程の一部を示す断面図
【図１４Ａ】実施の形態の弾性波素子の第２の製造工程の一部を示す断面図
【図１４Ｂ】実施の形態の弾性波素子の第２の製造工程の一部を示す断面図
【図１４Ｃ】実施の形態の弾性波素子の第２の製造工程の一部を示す断面図
【図１４Ｄ】実施の形態の弾性波素子の第２の製造工程の一部を示す断面図
【図１５】実施の形態の弾性波素子を備えたフィルタ素子の構成を示す平面図
【図１６】実施の形態のフィルタ素子を備えた通信モジュールの構成を示すブロック図
【図１７】実施の形態の通信モジュールを備えた通信装置の構成を示すブロック図
【符号の説明】
【００４５】
１ 弾性波素子
２ 櫛形電極
２１ ＳｉＯ2膜
２１ａ 凹状部
２１ｂ 凸状部
５ 圧電基板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばテレビジョン受像機、携帯電話端末、ＰＨＳ（Personal Handy-phone System）端末等に搭載される弾性波素子に関する。また、そのような弾性波素子を備えたフィルタ素子に関する。また、そのようなフィルタ素子を備えた通信モジュール、および通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
弾性波を応用したデバイスの１つとして弾性表面波素子（ＳＡＷデバイス:Surface Acoustic Wave Device）が以前より良く知られている。このＳＡＷデバイスは、例えば４５ＭＨｚ〜２ＧＨｚの周波数帯における無線信号を処理する装置における各種回路（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変調器等）に用いられる。
【０００３】
近年、携帯電話端末などの高性能化に伴い、例えばバンドパスフィルタに用いられるＳＡＷデバイスに対して、帯域内での低ロス化、帯域外での高抑圧化、温度安定性の向上など、諸特性の改善やデバイスサイズの小型化が求められている。中でも、温度特性の向上に対しては、圧電基板上に温度特性の符号が異なる酸化ケイ素膜などを成膜する方法など様々な方法が提案されている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、圧電性の大きなＬｉＮｂＯ3基板上にＳｉＯ2薄膜を形成することによって、温度特性を改善できる構成が開示されている。また、特許文献２には、リフトオフ法を用いることによってＳｉＯ2薄膜表面の凹凸を小さくすることによって、デバイスのロスが低減する構成が開示されている。特許文献１あるいは特許文献２に開示された構成によれば、ＳｉＯ2膜厚を調整することによって、弾性波素子の温度特性を例えば±２０ｐｐｍ／℃に改善することができる。
【特許文献１】特開２００３−２０９４５８号公報
【特許文献２】特許第３８４１０５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら特許文献１あるいは２に開示された弾性波素子を用いて櫛形電極からなる共振器を作製すると、その共振周波数および反共振周波数は異なる温度特性を有する。特に、電気機械結合係数の大きなＬｉＮｂＯ３基板を用いた場合は、共振周波数と反共振周波数の温度特性の差が２０〜３０ｐｐｍ／℃となることがある。そのため、共振周波数の温度特性を０ｐｐｍ／℃にすることができたとしても、反共振周波数の温度特性は＋３０ｐｐｍ／℃と大きな値となってしまう。あるいは、このような弾性波素子を用いたフィルタ素子を梯子状に接続してラダーフィルタを形成した場合は、フィルタの通過帯域の高周波側の温度特性と低周波側の温度特性との差が大きくなり、高周波側と低周波側の両方を所定数値範囲内（例えば。±５ｐｐｍ／℃以内）にすることができない。そのため、弾性波素子の温度が変動した場合、規格のスペックを満たさなかったり、帯域幅が変化するなどの悪影響があった。
【０００６】
本発明の目的は、共振周波数と反共振周波数との温度特性差を小さくすることができる弾性波素子を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の弾性波素子は、圧電基板と、前記圧電基板上に形成された櫛形電極と、前記櫛形電極を覆うように前記圧電基板上に形成された誘電体層とを備えた弾性波素子であって、前記圧電基板上に形成された前記誘電体層の厚さは、前記櫛形電極の厚さと前記櫛形電極上に形成された前記誘電体層の厚さとの和より大きいことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、共振周波数と反共振周波数との弾性波のエネルギー分布差を小さくすることができるので、共振周波数と反共振周波数との温度特性差を小さくすることができ、素子の温度が変動しても安定した動作を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明は、圧電基板と、前記圧電基板上に形成された櫛形電極と、前記櫛形電極を覆うように前記圧電基板上に形成された誘電体層とを備えた弾性波素子であって、前記圧電基板上に形成された前記誘電体層の厚さは、前記櫛形電極の厚さと前記櫛形電極上に形成された前記誘電体層の厚さとの和より大きいことを特徴とする。このような構成とすることによって、共振周波数と反共振周波数の弾性波のエネルギー分布差を小さくすることができ、共振周波数と反共振周波数での温度特性差を小さくすることができる。
【００１０】
本発明の弾性波素子は、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。すなわち、本発明の弾性波素子において、前記圧電基板は、ニオブ酸リチウムあるいはタンタル酸リチウムで形成されている構成とすることができる。
【００１１】
また、前記誘電体層は、酸化シリコンを主成分とする構成とすることができる。
【００１２】
また、前記櫛形電極は、前記誘電体層より大きな密度を有する材料で形成されている構成とすることができる。
【００１３】
また、前記櫛形電極は、銅あるいは銅を主成分とする合金を含む構成とすることができる。
【００１４】
本発明のフィルタ素子は、入力電極と、前記入力電極を介して入力する電気信号のうち所定周波数の電気信号のみ通過させる共振器と、前記共振器を通過した電気信号を外部へ出力する出力電極とを備えたフィルタ素子であって、前記共振器は、圧電基板と、前記圧電基板上に形成された櫛形電極と、前記櫛形電極を覆うように前記圧電基板上に形成された誘電体層とを備えた弾性波素子で構成され、前記弾性波素子は、前記圧電基板上に形成された前記誘電体層の厚さが、前記櫛形電極の厚さと前記櫛形電極上に形成された前記誘電体層の厚さとの和より大きく形成されているものである。このような構成とすることによって、共振周波数と反共振周波数の弾性波のエネルギー分布差を小さくすることができ、共振周波数と反共振周波数との温度特性差が小さい弾性波素子を備えたフィルタ素子を実現することができる。また、フィルタ素子の通過帯域の高周波側と低周波側の両方の温度特性差を小さくすることができる。
【００１５】
また、本発明の通信モジュールは、上記フィルタ素子を備えたものである。
【００１６】
また、本発明の通信装置は、上記通信モジュールを備えたものである。
【００１７】
（実施の形態）
〔１．弾性波素子の構成〕
図１は、実施の形態１における弾性波素子の平面図である。図１において、弾性波素子１は、圧電基板５上に櫛形電極２と、櫛形電極２の両側に配されている反射部３と、端子電極４ａ及び４ｂとが形成されて構成されている。例えば、端子電極４ａに電気信号を印加することにより圧電基板５が振動し、櫛形電極２の周期に基づいた所定波長の弾性表面波が発生する。発生した弾性表面波に基づき、端子電極４ｂから所定の周波数の電気信号を取り出すことができる。なお、弾性波素子１は、ラブ波を発生させるために、圧電基板５はニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）あるいはタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ3）で形成されていることが好ましく、櫛形電極２は誘電体膜（ＳｉＯ2膜）よりも大きな密度を有する材料で形成されていることが好ましく、また櫛形電極２は銅（Ｃｕ）またはＣｕを主成分とする合金で形成されていることが好ましい。また、本実施の形態の弾性波素子は、ラブ波を発生させる素子に限らず、他の弾性波を発生させる素子にも適用可能である。
【００１８】
図２は、図１におけるＺ−Ｚ部の断面である。図２に示すように、本実施の形態の弾性波素子１は、回転Ｙ板（例えば０°Ｙ）の圧電基板５上に、Ｃｕを主成分とする櫛形電極２を形成し、櫛形電極２及び圧電基板５上にＳｉＯ2膜（誘電体膜）２１を形成して構成されている。また、本実施の形態では、ＳｉＯ2膜２１の表面は平坦ではなく、櫛形電極２上のＳｉＯ2膜２１よりも櫛形電極２間のＳｉＯ2膜２１が突出するように形成されている。したがって、圧電基板５上のＳｉＯ2膜２１の厚さは、櫛形電極２の厚さと櫛形電極２上に形成されているＳｉＯ2膜２１の厚さとの和よりも大きくなるように、ＳｉＯ2膜２１が形成されている。また、櫛形電極２上のＳｉＯ2膜２１を凹状部２１ａとし、櫛形電極２間のＳｉＯ2膜２１を凸状部２１ｂとする。また、弾性波素子１における弾性波の波長をλ、櫛形電極２の膜厚をｔ、ＳｉＯ2膜２１（凹状部２１ａ）の膜厚をｈ、櫛形電極２間のＳｉＯ2膜２１の凸状部２１ｂの高さをＨと定義する。高さＨは、凹状部２１ａに対する凸状部２１ｂの突出量である。波の伝搬方向は、圧電基板５のＸ軸方向である。
【００１９】
本発明者らは、有限要素法（ＦＥＭ：Finite Element Method）によるシミュレーションを行って、各種構造下での共振周波数と反共振周波数での周波数温度特性を計算した。図３は、ＦＥＭシミュレーションモデルを示す。図３に示すモデルは、図２における櫛形電極２の１本分を基本単位のモデルを示し、この基本単位が無限に繰り返して配される場合を計算するためのモデルであり、図中の領域３１はＳｉＯ2膜２１のモデル、領域３２は櫛形電極２のモデル、領域３３は圧電基板５のモデルを示している。櫛形電極２は、Ｃｕ（密度＝８．９２ｋｇ／ｍ3）で形成し、その膜厚は１００ｎｍとして計算を行った。
【００２０】
図４〜図９は、図３に示すモデルについて有限要素法を用いて測定した結果であり、ＳｉＯ2膜２１の凸状部２１ｂの高さ（Ｈ／λ）が０，０．０２５，０．０５，０．０７５，０．１のサンプルを作製し、それぞれのＳｉＯ2膜２１について共振周波数と反共振周波数の周波数温度特性差を測定した。Ｈ／λ＝０は、凸状部２１ｂが形成されていない従来構成に相当する。図４はｈ＝０．３λの時の計算結果を示し、図５はｈ＝０．３５λの時の計算結果を示し、図６はｈ＝０．４λの時の計算結果を示し、図７はｈ＝０．４５λの時の計算結果を示し、図８はｈ＝０．５λの時の計算結果を示し、図９はｈ＝０．６λの時の計算結果を示す。
【００２１】
なお、本計算では、櫛形電極２の周期λを２μｍに設定して計算を行ったが、この計算結果は周期λが２μｍの場合だけに当てはまるわけではない。そのため、図４〜図９中の櫛形電極２間のＳｉＯ2の高さＨは、λで規格化して示している。また、共振周波数および反共振周波数の温度特性は、温度が＋１℃変動した時の周波数の変化率である周波数温度係数で表わされ、単位はｐｐｍ／℃である。なお、温度係数は、周波数温度係数（ＴＣＦ：Temperature coefficient of frequency）に限定されず、速度温度係数（ＴＣＶ：Temperature coefficient of velocity）や延滞時間温度係数（ＴＣＤ：Temperature coefficient of delay time）であってもよい。したがって、図４〜図９のグラフにプロットされた値は、
温度特性差 ＝ 共振周波数の温度特性 − 反共振周波数の温度特性
である。図４から分かるように、ＳｉＯ2膜２１の厚さｈが異なっても、ＳｉＯ2膜２１の凹凸の高さＨ＝０の場合（凹凸が無くフラットな場合）には温度特性差がプラスの値となっており、凹凸の高さＨ／λが大きくなるに従って単調に差が小さくなっていく。その途中で、凹凸の高さＨ／λが０．０１〜０．０６の範囲で温度特性差がほぼ０となっている。つまり、櫛形電極２間のＳｉＯ2膜２１（凸状部２１ｂ）の高さを櫛形電極２上のＳｉＯ2膜２１（凹状部２１ａ）の高さより、０．０１λ〜０．０６λ高くすることで、共振周波数の温度特性と反共振周波数の温度特性との差をほぼ０にできると言える。
【００２２】
図１０は、図４から図９に示す計算結果から得られた、各ＳｉＯ2厚２１の高さｈにおける共振周波数の温度特性と反共振周波数の温度特性との差が０となる凹凸の高さＨ／λの値をプロットしたグラフである。図１０に示すように、本発明の実施例で計算した構成においては、凹凸の高さＨ／λが０．０１〜０．０６の範囲で、共振周波数の温度特性と反共振周波数の温度特性との差が０に近くなることが分かる。
【００２３】
図１１Ａ、図１１Ｂ、図１２Ａ、図１２Ｂは、図２のＦＥＭシミュレーションモデルにおける波の変位分布を示す図であり、本発明の物理的な意味を考察するための図である。図に示す変位分布は、波のエネルギー分布を示したものにほぼ等しく、図中のドット密度が高い部分が変位（つまり波のエネルギー）が大きく、ドット密度が低い部分が変位（つまり波のエネルギー）が小さいことを示す。図１１Ａは、従来構成（ＳｉＯ2膜に凹凸が形成されていない場合）の弾性波素子における共振周波数での波の変位分布を示す。図１１Ｂは、同様に反共振周波数での波の変位分布を示す。図１２Ａは、本実施の形態の構成（ＳｉＯ2膜に凹凸が形成されている場合）の弾性波素子における共振周波数での波の変位分布を示す。図１２Ｂは、同様に反共振周波数での波の変位分布を示す。
【００２４】
弾性波素子は、弾性表面波を伝搬させるものであるため、ＳｉＯ2膜の表面（領域３１の図中上側）にエネルギーが集中していることが分かる。図１１Ａ及び図１２Ａに示すように、ＳｉＯ2膜の凹凸の有無による共振周波数での波の変位（エネルギー）分布の違いはあまり無いが、図１１Ｂ及び図１２Ｂに示すように、反共振周波数では凹凸がある方（図１２Ｂ）が波の変位（エネルギー）が大きい領域が櫛形電極（領域３２）付近まで広がっている。このことから、図１２Ａ及び図１２Ｂに示すように、ＳｉＯ2膜に凹凸が存在することによって、共振周波数での波の変位分布と反共振周波数での波の変位（エネルギー）分布との違いが小さくなるために、温度特性の差が小さくなるというように考えられる。すなわち、図１１Ａ及び図１１Ｂに示す従来の変位分布は、図１１Ａに示すように共振周波数の場合においては波の変位が高い部分が櫛形電極（領域３２）付近に集中し、図１１Ｂに示すように反共振周波数の場合においては波の変位が高い部分がＳｉＯ2膜（領域３１）の表面付近に集中している。これに対して、図１２Ａ及び図１２Ｂに示す本実施の形態の変位分布は、共振周波数の場合と反共振周波数の場合とにおいて波の変位が高い部分がいずれも櫛形電極（領域３２）付近に集中している。よって、本実施の形態では、共振周波数と反共振周波数での波の変位（エネルギー）分布の違いが小さくなるために、温度特性の差が小さくなることがわかる。
【００２５】
〔２．弾性波素子の製造方法〕
図１３Ａ〜図１３Ｆは、弾性波素子の第１の製造方法を説明するための図である。なお、図１に示す構成と同一の構成については同一符号を付与した。まず、図１３Ａに示すように、圧電基板５上にＳｉＯ2膜２１を形成する、次に、図１３Ｂに示すように、ＳｉＯ2膜２１上において、最終的に櫛形電極２を形成しない部分にレジストパターン４１を形成する。次に、図１３Ｃに示すように、レジストパターン４１で覆われていない部分のＳｉＯ2膜２１を、例えばドライエッチングで除去する。次に、図１３Ｄに示すように、Ｃｕ膜４２を、例えば電子ビーム蒸着法などにより成膜する。ここで、図１３Ａに示す工程で成膜したＳｉＯ2膜２１と、図１３Ｂに示す工程で成膜したＣｕ膜４２との膜厚の差が、ＳｉＯ2膜２１の凹凸の高さＨとなる。次に、図１３Ｅに示すように、リフトオフ工法を用いてレジストパターン４１とその上に堆積したＣｕ膜４２とを除去する。次に、図１３Ｆに示すように、ＳｉＯ2膜２１及びＣｕ膜４２上に新たにＳｉＯ2膜を全面に成膜する。これにより、表面に凹状部２１ａ及び凸状部２１ｂが形成されたＳｉＯ2膜２１を備えた弾性波素子を作製することができる。
【００２６】
図１４Ａ〜図１４Ｄは、弾性波素子の第２の製造方法を説明するための図である。まず、例えば特許文献２に開示されている方法を用いて、図１４Ａに示す素子を作製する。図１４Ａに示す素子は、圧電基板５上に櫛形電極２を形成し、櫛形電極２を覆うようにＳｉＯ2膜２１が形成されているものであり、ＳｉＯ2膜２１の表面は平坦である。次に、図１４Ｂに示すように、ＳｉＯ2膜２１の表面にレジストパターン４１を形成する。次に、図１４Ｃに示すように、ドライエッチングなどの腐食工法を用いて、櫛形電極２上のＳｉＯ2膜２１を除去し、凹状部２１ａを形成する。この工程では、凹状部２１ａの深さ、すなわち凸高さＨに相当する深さにＳｉＯ2膜２１を除去する。次に、図１４Ｄに示すように、レジストパターン４１を除去する。
【００２７】
ここで、図１４Ａに示す状態では、ＳｉＯ2膜２１の表面には凹凸が形成されていないが、櫛形電極２上のＳｉＯ2膜２１が櫛形電極２間のＳｉＯ2膜２１よりも厚い場合においても、図１４Ｃに示す工程でのエッチング量を制御することによって、櫛形電極２間のＳｉＯ2膜２１が厚い弾性波素子を作製することができる。
【００２８】
第２の製造方法の方が、第１の製造方法よりも工程が少ないため、作製しやすくかつ製造コストを低く抑えることができる。
【００２９】
〔３．バンドパスフィルタの構成〕
図１５は、本実施の形態の弾性波素子を搭載したバンドパスフィルタの構成例を示す。図１５に示すバンドパスフィルタ５０は、圧電基板５１上に、複数の共振器５２と給電配線部５３とを形成して構成されている。共振器５２は、本実施の形態の弾性波素子で構成されている。給電配線部５３は、入力端子５３ａ、出力端子５３ｂ、接地端子５３ｃ及び５３ｄを備えている。入力端子５３ａに入力される電気信号は、共振器５２によって設定された共振周波数及び反共振周波数に基づいて濾波され、所定の周波数の電気信号を出力端子５３ｂから出力される。なお、バンドパスフィルタ５０は、フィルタ素子の一例である。
【００３０】
本実施の形態の弾性波素子で構成された共振器５２を搭載することによって、共振周波数の温度特性と反共振周波数の温度特性との差が小さく、温度変動に対して特性が安定したバンドパスフィルタを実現することができる。
【００３１】
〔４．通信モジュールの構成〕
図１６は、本実施の形態の弾性波素子を備えた通信モジュールの一例を示す。図１６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素子、または弾性波素子を備えたバンドパスフィルタが含まれている。
【００３２】
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。
【００３３】
以上のように本実施の形態の弾性波素子を、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、共振周波数の温度特性と反共振周波数の温度特性との差が小さく、温度変動に対して特性が安定した通信モジュールを実現することができる。
【００３４】
なお、図１６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素子あるいはバンドパスフィルタを搭載しても、同様の効果が得られる。
【００３５】
〔５．通信装置の構成〕
図１７は、本実施の形態の弾性波素子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１７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１７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素子が含まれている。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
以上のように、本実施の形態の弾性波素子を通信装置に備えることで、共振周波数の温度特性と反共振周波数の温度特性との差が小さく、温度変動に対して特性が安定した通信装置を実現することができる。
【００４０】
〔６．実施の形態の効果、他〕
本実施の形態によれば、ＳｉＯ2膜２１の表面に所定の高さを有する凸状部２１ｂを形成したことにより、共振周波数と反共振周波数との周波数温度特性差、あるいはフィルタの通過帯域の高周波側と低周波側の両方の温度特性差を小さくすることができる。
【００４１】
これを実現することで、例えば、通過帯域の高周波側と低周波側の両方が±５ｐｐｍ／℃以内という、温度特性に非常に優れた弾性波素子を実現することができる。
【００４２】
さらに、弾性波素子の温度が変動した場合にも、フィルタ特性が大きく変動することを抑えることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明の弾性波素子は、所定周波数の信号を受信または送信することができる機器に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】実施の形態における弾性波素子の構成を示す平面図
【図２】図１におけるＺ−Ｚ部分の断面図
【図３】実施の形態における弾性波素子を用いて有限要素法によるシミュレーションを行った時のモデル図
【図４】誘電体層の凸状部の高さと周波数温度特性差との関係を示す特性図
【図５】誘電体層の凸状部の高さと周波数温度特性差との関係を示す特性図
【図６】誘電体層の凸状部の高さと周波数温度特性差との関係を示す特性図
【図７】誘電体層の凸状部の高さと周波数温度特性差との関係を示す特性図
【図８】誘電体層の凸状部の高さと周波数温度特性差との関係を示す特性図
【図９】誘電体層の凸状部の高さと周波数温度特性差との関係を示す特性図
【図１０】誘電体層の高さと、周波数温度特性差がゼロになる凹凸高さとの関係を示す特性図
【図１１Ａ】誘電体層の表面に凹凸を形成しない場合の波の変位分布を示すモデル図
【図１１Ｂ】誘電体層の表面に凹凸を形成しない場合の波の変位分布を示すモデル図
【図１２Ａ】誘電体層の表面に凹凸を形成した場合の波の変位分布を示すモデル図
【図１２Ｂ】誘電体層の表面に凹凸を形成した場合の波の変位分布を示すモデル図
【図１３Ａ】実施の形態の弾性波素子の第１の製造工程の一部を示す断面図
【図１３Ｂ】実施の形態の弾性波素子の第１の製造工程の一部を示す断面図
【図１３Ｃ】実施の形態の弾性波素子の第１の製造工程の一部を示す断面図
【図１３Ｄ】実施の形態の弾性波素子の第１の製造工程の一部を示す断面図
【図１３Ｅ】実施の形態の弾性波素子の第１の製造工程の一部を示す断面図
【図１３Ｆ】実施の形態の弾性波素子の第１の製造工程の一部を示す断面図
【図１４Ａ】実施の形態の弾性波素子の第２の製造工程の一部を示す断面図
【図１４Ｂ】実施の形態の弾性波素子の第２の製造工程の一部を示す断面図
【図１４Ｃ】実施の形態の弾性波素子の第２の製造工程の一部を示す断面図
【図１４Ｄ】実施の形態の弾性波素子の第２の製造工程の一部を示す断面図
【図１５】実施の形態の弾性波素子を備えたフィルタ素子の構成を示す平面図
【図１６】実施の形態のフィルタ素子を備えた通信モジュールの構成を示すブロック図
【図１７】実施の形態の通信モジュールを備えた通信装置の構成を示すブロック図
【符号の説明】
【００４５】
１ 弾性波素子
２ 櫛形電極
２１ ＳｉＯ2膜
２１ａ 凹状部
２１ｂ 凸状部
５ 圧電基板
【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形電極と、前記櫛形電極を覆うように前記圧電基板上に形成された誘電体層とを備えた弾性波素子であって、
前記圧電基板上に形成された前記誘電体層の厚さは、前記櫛形電極の厚さと前記櫛形電極上に形成された前記誘電体層の厚さとの和より大きい、弾性波素子。
【請求項２】
前記圧電基板は、ニオブ酸リチウムあるいはタンタル酸リチウムで形成されている、請求項１記載の弾性波素子。
【請求項３】
前記誘電体層は、酸化シリコンを主成分とする、請求項１記載の弾性波素子。
【請求項４】
前記櫛形電極は、前記誘電体層より大きな密度を有する材料で形成されている、請求項１記載の弾性波素子。
【請求項５】
前記櫛形電極は、銅あるいは銅を主成分とする合金を含む、請求項１記載の弾性波素子。
【請求項６】
入力電極と、前記入力電極を介して入力する電気信号のうち所定周波数の電気信号のみ通過させる共振器と、前記共振器を通過した電気信号を外部へ出力する出力電極とを備えたフィルタ素子であって、
前記共振器は、圧電基板と、前記圧電基板上に形成された櫛形電極と、前記櫛形電極を覆うように前記圧電基板上に形成された誘電体層とを備えた弾性波素子で構成され、
前記弾性波素子は、
前記圧電基板上に形成された前記誘電体層の厚さが、前記櫛形電極の厚さと前記櫛形電極上に形成された前記誘電体層の厚さとの和より大きく形成されている、フィルタ素子。
【請求項７】
請求項６に記載のフィルタ素子を備えた、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、前記圧電基板上に形成された櫛形電極と、前記櫛形電極を覆うように前記圧電基板上に形成された誘電体層とを備えた弾性波素子であって、
前記圧電基板上に形成された前記誘電体層の厚さは、前記櫛形電極の厚さと前記櫛形電極上に形成された前記誘電体層の厚さとの和より大きい、弾性波素子。
【請求項２】
前記圧電基板は、ニオブ酸リチウムあるいはタンタル酸リチウムで形成されている、請求項１記載の弾性波素子。
【請求項３】
前記誘電体層は、酸化シリコンを主成分とする、請求項１記載の弾性波素子。
【請求項４】
前記櫛形電極は、前記誘電体層より大きな密度を有する材料で形成されている、請求項１記載の弾性波素子。
【請求項５】
前記櫛形電極は、銅あるいは銅を主成分とする合金を含む、請求項１記載の弾性波素子。
【請求項６】
入力電極と、前記入力電極を介して入力する電気信号のうち所定周波数の電気信号のみ通過させる共振器と、前記共振器を通過した電気信号を外部へ出力する出力電極とを備えたフィルタ素子であって、
前記共振器は、圧電基板と、前記圧電基板上に形成された櫛形電極と、前記櫛形電極を覆うように前記圧電基板上に形成された誘電体層とを備えた弾性波素子で構成され、
前記弾性波素子は、
前記圧電基板上に形成された前記誘電体層の厚さが、前記櫛形電極の厚さと前記櫛形電極上に形成された前記誘電体層の厚さとの和より大きく形成されている、フィルタ素子。
【請求項７】
請求項６に記載のフィルタ素子を備えた、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１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１２Ａ】
【図１２Ｂ】
【図１３Ａ】
【図１３Ｂ】
【図１３Ｃ】
【図１３Ｄ】
【図１３Ｅ】
【図１３Ｆ】
【図１４Ａ】
【図１４Ｂ】
【図１４Ｃ】
【図１４Ｄ】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１２Ａ】
【図１２Ｂ】
【図１３Ａ】
【図１３Ｂ】
【図１３Ｃ】
【図１３Ｄ】
【図１３Ｅ】
【図１３Ｆ】
【図１４Ａ】
【図１４Ｂ】
【図１４Ｃ】
【図１４Ｄ】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２００９−１４７８１８（Ｐ２００９−１４７８１８Ａ）
【公開日】平成２１年７月２日（２００９．７．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３２５０９９（Ｐ２００７−３２５０９９）
【出願日】平成１９年１２月１７日（２００７．１２．１７）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月２日（２００９．７．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月１７日（２００７．１２．１７）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
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