[发明专利]弹性波器件

说明书

提供一种弹性波器件，其能够使用谐波而在6GHz以上的超高频带获得良好特性。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)、和以与压电基板(11)和/或电极(12)接触的方式设置的声多层膜(13)，且构成为利用弹性表面波的谐振特性中的谐波。电极(12)具有设置在压电基板(11)的一表面上的帘状电极(12a)。谐波的弹性表面波优选为声速9000m/s以上。声多层膜(13)优选为低声阻抗膜(13a)与高声阻抗膜(13b)交替地层叠。

技术领域

本发明涉及弹性波器件。

背景技术

在主要被智能型手机等所使用的700MHz～3GHz的频带中，存在接近80个波段，非常拥挤。作为其对策，在第5代移动通讯系统(5G)中，使用3.3GHz～4.9GHz的频带，并且在其后的下一代中，计划使用6GHz以上的频带。

现有技术在700MHz～3GHz的频带中，采用了：使用AlN或ScAlN的压电薄膜的体弹性波(FBAR；Film Bulk Acoustic Resonator，薄膜体声波谐振器)器件(例如，参照非专利文献1或2)；作为压电基板或薄膜而使用LiNbO₃晶体(LN)或LiTaO₃晶体(LT)的弹性表面波(SAW)器件；使用纵波漏泄弹性波(LLSAW)的器件(例如，参照非专利文献3或4)。在弹性表面波(SAW)器件中，带宽依存于所使用的压电基板的机电耦合系数(耦合系数)，因此一般使用具有该带宽所需的耦合系数的LN或LT基板。

其中，在FBAR器件中，由于AlN或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。该纵波的声速以(c33^D/密度)^1/2表示(其中，c33^D为弹性刚度常数)，激励频率为以声速/(2×膜厚)表示的值减去电极的质量负荷引起的频率降低量后的频率。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减薄。但是，对于作为压电薄膜而使用AlN或ScAlN的情况而言，由于这些为多晶薄膜，因此在超高频下衰减较大，难以实现良好特性。

另外，在作为压电基板而使用LN或LT的弹性表面波(SAW)器件中，频率f根据基板的声速V和帘状电极的周期(波长λ)并通过f＝V/λ来确定。根据耐电力或制造过程中的偏差的关系，帘状电极的波长以1.2μm程度为界限，因此根据与所使用的基板的声速之间的关系，在高频侧以约3.2GHz的频率为界限。

另外，当在如蓝宝石那样的高声速的基板上形成有如ZnO那样的压电膜时，根据压电膜的厚度，对基模的雷利波(0次)和其高次模的妹泽波(1次)或其更高次模(2次、3次、···)的波进行激励，但是其高次模的频率不是基模的频率的整数倍。另一方面，在体波的厚度振动中，除了基模之外，对具有约2倍、3倍···的整数倍的频率(Harmonic频率)的谐波进行激励。这样，以下也将激励为基模的约2倍、3倍··的SAW称为谐波。

另外，在后述的板波中，非对称蓝姆波的0次模(A₀模)会随着基板厚度变薄而使声速变慢，但是其高次的1次模的A₁模相反地会变快，其比值根据压电基板的厚度而显著不同。并且，两者不是整数倍的关系。如上述的妹泽波那样，A₁模是A₀模的高次模，不是谐波。

如上所述，在SAW器件中，在高频侧以约3.2GHz为界限，但是，在SAW以外，报告有使用板波的3.2GHz以上的高频器件。板波包括具有纵波成分和shear vertical(剪切垂直，SV)成分的位移的A₀模或A₁模或S₀模的蓝姆波、和具有shear horizontal(剪切水平，SH)成分的SH₀模的SH型板波。这些板波以基板内整体振动的方式传导，与集中于基板表面并传播的SAW明显不同，对于板波和SAW区别利用。