[发明专利]弹性波器件

说明书

本发明提供一种弹性波器件，其能够在6GHz以上的超高频带中得到良好特性，并且能够确保充分的机械强度。具有压电基板(11)、以与压电基板(11)接触的方式设置的电极(12)、以及以与压电基板(11)和/或电极(12)接触的方式设置的声多层膜(13)，且构成为利用体波的谐振特性中的高次模。声多层膜(13)交替地层叠有低声阻抗膜(13a)和高声阻抗膜(13b)。

技术领域

本发明涉及一种弹性波器件。

背景技术

近年来，在主要用于智能手机等的700MHz到3GHz的频带中， 具有将近80个波段，非常混杂，作为其对策，在第五代移动通信系 统(5G)中，计划使用3.6GHz到4.9GHz的频带，并且在之后的第 六代中，还计划使用6GHz以上的频带。

以往，在700MHz到3GHz的频带中，作为压电薄膜而采用：使 用了LiTaO₃晶体(LT)、LiNbO₃晶体(LN)的弹性表面波(SAW) 器件、体波弹性波的FBAR(薄膜压电谐振子；FilmBulk Acoustic Resonator)器件。但是，关于SAW器件的频率f，如果将基板的声 速设定为V、将帘状电极的周期(间距)设定为pitch，则通过f＝V/pitch 来确定该SAW器件的频率f，因此根据声速、间距的界限，在高频 侧3.5GHz是界限。

另一方面，在使用了压电薄膜的体波弹性波的FBAR器件中，包 括：在压电薄膜的上下需要空腔的空腔型FBAR；以及声多层膜结构 FBAR，其中取代了压电薄膜的单侧的空腔，而具有声多层膜和保持 基板。另外，在空腔型FBAR中，包括：使用了AlN、ScAlN的压电薄膜的结构(例如，参照非专利文献1或2)；使用了LN的单晶薄板 的结构(例如，参照非专利文献3)。在前者的空腔型FBAR中，由 于AlN、ScAlN膜等为c轴取向，因此所使用的体波的振动模式仅为 厚度纵向振动。对于该纵波的声速，利用(c33^D/密度)^1/2来表示(c33D 是弹性刚度常数)，对于激励频率而言，严格来讲，会因电极的质量 负荷而降低，但是大致地可利用声速/(2×膜厚)来表示。因此，为 了使激励频率成为高频，必须使压电薄膜的膜厚极端地薄。另外，在 使用了LN的单晶薄板的空腔型FBAR中，也会由于激励频率与基板 的厚度成反比例，因此为了使激励频率成为高频，必须使压电薄膜的 膜厚极端地薄。在非专利文献1至3所记载的空腔型FBAR中，当压 电薄膜的膜厚为0.9～2μm时，得到约2GHz的激励频率、和60dB左 右的阻抗比。

但是，在这些空腔型FBAR中，作为压电薄膜使用了AlN、ScAlN， 由于这些是多晶薄膜，因此导致在超高频上的衰减较大，难以实现良 好特性。例如确认了：在使用了AlN的空腔型FBAR中，在2GHz 下得到70dB的阻抗比，当5GHz时，阻抗比降低至50dB(例如，参 照非专利文献4或5)。

另外，作为供在高频下使用的声多层膜结构FBAR，提出了一种 方案，其具有层叠了如下各部的结构，即：由ZnO构成的压电薄膜 (厚度t＝波长/2)、层叠有多层声膜的声多层膜、以及保持基板(例 如，参照非专利文献6)。在该弹性波器件中，为了增大基模的激励，将各声膜的厚度设定为压电薄膜的厚度的一半(即，波长/4)。在该 弹性波器件中，体波的振动模式也是厚度纵向振动，但是在基模的 3GHz下，通过实测，只能得到21dB的阻抗比，特性比由AlN膜构 成的空腔型FBAR差，因此尚未实用化。

另外，作为通过声多层膜结构FBAR得到较高的谐振频率的结 构，开发出一种高次模薄膜谐振器，其在上下电极之间设置压电体薄 膜，该压电体薄膜层叠有：由ZnO及AlN的任一构成，且[0001] 方向取向为与压电体薄膜的表面大致平行的一个方向的第一压电体层；以及[0001]方向取向为与第一压电体层相差180°的方向的第 二压电体层(例如，参照专利文献1)。根据该谐振器，与压电体薄 膜的厚度相同的现有结构相比，谐振频率为两倍。

现有技术文献

非专利文献