(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
通過帯域の信号が入力される入力端子と前記信号が出力される出力端子との間に複数の共振器が接続されたフィルタを有する弾性波デバイスであって、
前記複数の共振器の少なくとも１つは、
第１圧電体と、前記第１圧電体のｃ軸又は分極軸の方向で前記第１圧電体を挟んだ第１下部電極及び第１上部電極と、を含む第１共振器と、
前記入力端子と前記第１共振器との間に前記第１共振器に直列に接続され、第２圧電体と、前記第１共振器と前記ｃ軸又は分極軸の同じ方向で電気的に接続される電極が同電位となるように前記第２圧電体を挟んだ第２下部電極及び第２上部電極と、を含み、前記第１共振器よりも低い反共振周波数を有する第２共振器と、を備え、
前記第２共振器の電気機械結合係数は前記第１共振器よりも小さく、
前記第１共振器は、空隙又は音響反射膜上で前記第１圧電体を挟んで前記第１下部電極と前記第１上部電極とが対向する領域であり、前記第２共振器は、空隙又は音響反射膜上で前記第２圧電体を挟んで前記第２下部電極と前記第２上部電極とが対向する領域である共振領域を有し、
前記第１共振器の前記共振領域の面積と前記第２共振器の前記共振領域の面積とは同じ大きさであり、
前記第２共振器の前記共振領域以外で前記第２圧電体を挟んで第２下部電極と前記第２上部電極とが対向する領域の面積は、前記第１共振器の前記共振領域以外で前記第１圧電体を挟んで前記第１下部電極と前記第１上部電極とが対向する領域の面積よりも大きい、弾性波デバイス。
【請求項２】
前記入力端子と前記出力端子との間の経路に一端が接続し他端がグランドに接続して設けられた１又は複数の並列共振器のうちの最も前記出力端子側に位置する並列共振器は、前記第１共振器と前記第２共振器に分割されている、請求項１記載の弾性波デバイス。
【請求項３】
アンテナ端子と送信端子の間に接続された送信フィルタと、
前記アンテナ端子と受信端子との間に接続された受信フィルタと、を備えるデュプレクサであって、
前記送信フィルタ及び前記受信フィルタの少なくとも一方は、前記第１共振器と前記第２共振器を備えるラダー型フィルタである、請求項１または２記載の弾性波デバイス。
【請求項４】
前記送信フィルタはラダー型フィルタであって、
前記送信フィルタを構成する１又は複数の並列共振器のうちの最も前記アンテナ端子側に位置する並列共振器は、前記第１共振器と前記第２共振器に分割されている、請求項３記載の弾性波デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾性波デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、携帯電話端末などの無線通信機器のフィルタやデュプレクサに、弾性表面波デバイスが用いられてきた。最近では、圧電体を下部電極と上部電極で挟んだ弾性波デバイスが、高周波での特性が良好で且つ小型化とモリシック化が可能な素子として注目されている。このような弾性波デバイスとして、ＦＢＡＲ（Film Bulk Acoustic Resonator）やＳＭＲ（Solidly Mounted Resonator）などの圧電薄膜共振器がある。
【０００３】
圧電薄膜共振器に大きな電力が入力された場合、圧電体のｃ軸方向に依存した非線形性が原因となり、出力信号に２次歪が発生する。このような２次歪みを抑制する方法として、圧電薄膜共振器を直列に分割し、分割した各共振器の圧電体のｃ軸又は分極軸の同じ方向の電極を同電位とすることや、圧電薄膜共振器を並列に分割し、分割した各共振器の圧電体のｃ軸又は分極軸の同じ方向の電極を逆電位とすることが知られている（例えば、特許文献１、２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−８５９８９号公報
【特許文献２】特開２００７−６４９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、第１共振器に対して圧電体のｃ軸又は分極軸の同じ方向の電極が同電位となるように第２共振器を直列に接続した場合、２次歪が局所的に悪化してしまうことが新たに分かった。
【０００６】
本発明は、２次歪を良好に抑制することが可能な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】
【００１１】
本発明は、通過帯域の信号が入力される入力端子と前記信号が出力される出力端子との間に複数の共振器が接続されたフィルタを有する弾性波デバイスであって、前記複数の共振器の少なくとも１つは、第１圧電体と、前記第１圧電体のｃ軸又は分極軸の方向で前記第１圧電体を挟んだ第１下部電極及び第１上部電極と、を含む第１共振器と、前記入力端子と前記第１共振器との間に前記第１共振器に直列に接続され、第２圧電体と、前記第１共振器と前記ｃ軸又は分極軸の同じ方向で電気的に接続される電極が同電位となるように前記第２圧電体を挟んだ第２下部電極及び第２上部電極と、を含み、前記第１共振器よりも低い反共振周波数を有する第２共振器と、を備え、前記第２共振器の電気機械結合係数は前記第１共振器よりも小さく、前記第１共振器は、空隙又は音響反射膜上で前記第１圧電体を挟んで前記第１下部電極と前記第１上部電極とが対向する領域であり、前記第２共振器は、空隙又は音響反射膜上で前記第２圧電体を挟んで前記第２下部電極と前記第２上部電極とが対向する領域である共振領域を有し、前記第１共振器の前記共振領域の面積と前記第２共振器の前記共振領域の面積とは同じ大きさであり、前記第２共振器の前記共振領域以外で前記第２圧電体を挟んで第２下部電極と前記第２上部電極とが対向する領域の面積は、前記第１共振器の前記共振領域以外で前記第１圧電体を挟んで前記第１下部電極と前記第１上部電極とが対向する領域の面積よりも大きい、弾性波デバイスである。
【００１４】
上記構成において、前記入力端子と前記出力端子との間の経路に一端が接続し他端がグランドに接続して設けられた１又は複数の並列共振器のうちの最も前記出力端子側に位置する並列共振器は、前記第１共振器と前記第２共振器に分割されている構成とすることができる。
【００１５】
上記構成において、アンテナ端子と送信端子の間に接続された送信フィルタと、
前記アンテナ端子と受信端子との間に接続された受信フィルタと、を備えるデュプレクサであって、前記送信フィルタ及び前記受信フィルタの少なくとも一方は、前記第１共振器と前記第２共振器を備えるラダー型フィルタである構成とすることができる。
【００１６】
上記構成において、前記送信フィルタはラダー型フィルタであって、前記送信フィルタを構成する１又は複数の並列共振器のうちの最も前記アンテナ端子側に位置する並列共振器は、前記第１共振器と前記第２共振器に分割されている構成とすることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、２次歪を良好に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１（ａ）及び図１（ｂ）は、圧電体を下部電極及び上部電極で挟んだ圧電薄膜共振器を示す図である。
【図２】図２（ａ）は、単体の圧電薄膜共振器を示す図である。図２（ｂ）及び図２（ｃ）は、単体の圧電薄膜共振器が２つの圧電薄膜共振器に分割された比較例１に係る弾性波デバイスを示す図である。
【図３】図３（ａ）は、圧電薄膜共振器のシミュレーション結果、図３（ｂ）は、比較例１に係る弾性波デバイスのシミュレーション結果である。
【図４】図４は、比較例２に係る弾性波デバイスを示す図である。
【図５】図５（ａ）は、比較例２に係る弾性波デバイスのアドミタンス特性及び２次歪特性のシミュレーション結果、図５（ｂ）は、図５（ａ）の領域Ａの拡大図、図５（ｃ）は、図５（ａ）の領域Ｂの拡大図である。
【図６】図６（ａ）は、比較例２に係る弾性波デバイスの平面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＡ−Ａ間の断面図である。
【図７】図７（ａ）は、比較例２に係る弾性波デバイスの平面図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＡ−Ａ間の断面図である。
【図８】図８は、実施例１に係る弾性波デバイスを示す図である。
【図９】図９（ａ）は、実施例１に係る弾性波デバイスの平面図、図９（ｂ）は、図９（ａ）のＡ−Ａ間の断面図である。
【図１０】図１０は、質量負荷膜の被覆率と反共振周波数との関係を示すシミュレーション結果である。
【図１１】図１１（ａ）は、実施例１に係る弾性波デバイスのアドミタンス特性及び２次歪特性のシミュレーション結果、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）の領域Ａの拡大図、図１１（ｃ）は、図１１（ａ）の領域Ｂの拡大図である。
【図１２】図１２は、２次歪みを良好に抑制できる場合での、浮遊容量の大きさと共振周波数差との関係を示すシミュレーション結果である。
【図１３】図１３（ａ）は、実施例１の変形例１に係る弾性波デバイスの平面図、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）のＡ−Ａ間の断面図である。
【図１４】図１４（ａ）は、実施例２に係る弾性波デバイスの平面図、図１４（ｂ）は、図１４（ａ）のＡ−Ａ間の断面図である。
【図１５】図１５（ａ）は、実施例２に係る弾性波デバイスのアドミタンス特性及び２次歪特性のシミュレーション結果、図１５（ｂ）は、図１５（ａ）の領域Ａの拡大図、図１５（ｃ）は、図１５（ａ）の領域Ｂの拡大図である。
【図１６】図１６は、２次歪を良好に抑制できる場合での、浮遊容量の大きさと、第１共振器の電気機械結合係数に対する第２共振器の電気機械結合係数の比と、の関係を示すシミュレーション結果である。
【図１７】図１７（ａ）から図１７（ｅ）は、第２共振器の電気機械結合係数を小さくする他の例を示す断面図である。
【図１８】図１８は、静電容量と制動容量の比であるΓと、電気機械結合係数と、の関係を示すシミュレーション結果である。
【図１９】図１９は、実施例３に係る弾性波デバイスの断面図である。
【図２０】図２０は、実施例４に係る弾性波デバイスの断面図である。
【図２１】図２１は、実施例５に係るラダー型フィルタを示す図である。
【図２２】図２２は、実施例５に係るラダー型フィルタの２次歪特性のシミュレーション結果である。
【図２３】図２３は、実施例６に係るデュプレクサを示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して、本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００２０】
まず、圧電薄膜共振器の圧電体に生じる２次歪電圧について説明する。図１（ａ）及び図１（ｂ）は、圧電体８４を下部電極８２及び上部電極８６で挟んだ圧電薄膜共振器１０００を示す図である。圧電薄膜共振器１０００では、共振周波数の波長（λ）の１／２が圧電材料の厚さに相当する。つまり、圧電薄膜共振器は、１／２λ厚み共振を使用した共振器である。このため、図１（ａ）のように、圧電体８４の上下の面がそれぞれ＋及び−のいずれかに分極するように励振する。
【００２１】
一方、２次歪の周波数の波長は圧電体の厚さに相当する。このため、図１（ｂ）のように、圧電体８４の上下の面が共に＋又は−に分極するように励振する。圧電体８４に対称性があれば、２次モードは上下電極が同電位となるため、このような歪成分は生じないはずである。しかしながら、良好な特性を得るために圧電体８４として窒化アルミニウム（ＡｌＮ）や酸化亜鉛（ＺｎＯ）を用い、圧電体８４のｃ軸の方向で圧電体８４を下部電極８２及び上部電極８６で挟んだ場合、ｃ軸方向の対称性が崩れ電界の分布に偏りが生じる。図１（ｂ）では、圧電体８４のｃ軸配向方向を圧電体８４内の白矢印で示す。このとき、圧電体８４の上下に電位差が生じる。これにより発生する電圧を２次歪電圧と呼び、圧電体８４の横の矢印で示す。図１（ｂ）では、ｃ軸配向方向は下部電極８２から上部電極８６の方向であり、この方向に２次歪電圧が発生する。
【００２２】
２次歪電圧を抑制する方法について、図２（ａ）から図２（ｃ）を用いて説明する。図２（ａ）は、単体の圧電薄膜共振器１０００を示す図である。図２（ｂ）及び図２（ｃ）は、単体の圧電薄膜共振器１０００が２つの圧電薄膜共振器１０００ａ、１０００ｂ（以下、第１共振器１０００ａ、第２共振器１０００ｂと称す）に分割された比較例１に係る弾性波デバイス１１００を示す図である。分割された第１共振器１０００ａ及び第２共振器１０００ｂの静電容量は、分割前の単体の圧電薄膜共振器１０００の静電容量の２倍である。このような静電容量とすることで、分割前後での電気的な応答を同等にすることができる。
【００２３】
図２（ａ）のように、単体の圧電薄膜共振器１０００は端子Ｔ１と端子Ｔ２の間に接続されている。圧電薄膜共振器１０００の２次歪電圧は、端子Ｔ２から端子Ｔ１の方向に加わる。
【００２４】
図２（ｂ）では、第１共振器１０００ａと第２共振器１０００ｂが直列に接続され、且つ、第１共振器１０００ａと第２共振器１０００ｂは、圧電体８４のｃ軸の同じ方向の電極が同電位となるように接続されている。つまり、第１共振器１０００ａのｃ軸配向方向の逆方向の下部電極８２と第２共振器１０００ｂのｃ軸配向方向の逆方向の下部電極８２が同電位となるように接続されている。このため、第１共振器１０００ａの２次歪電圧は端子Ｔ２から端子Ｔ１の方向に加わり、第２共振器１０００ｂの２次歪電圧は端子Ｔ１から端子Ｔ２の方向に加わる。よって、第１共振器１０００ａと第２共振器１０００ｂの２次歪電圧が相殺する。このため、２次歪を抑制することができる。
【００２５】
図２（ｃ）では、第１共振器１０００ａのｃ軸配向方向の上部電極８６と第２共振器１０００ｂのｃ軸配向方向の上部電極８６が同電位となるように接続されている。このため、第１共振器１０００ａの２次歪電圧は端子Ｔ１から端子Ｔ２の方向に加わり、第２共振器１０００ｂの２次歪電圧は端子Ｔ２から端子Ｔ１の方向に加わる。よって、第１共振器１０００ａと第２共振器１０００ｂの２次歪電圧が相殺する。このため、２次歪を抑制することができる。
【００２６】
ここで、図２（ａ）に示した圧電薄膜共振器１０００と、図２（ｂ）及び図２（ｃ）に示した比較例１の弾性波デバイス１１００と、のアドミタンス特性及び２次歪特性のシミュレーションについて説明する。なお、シミュレーションは、第１共振器１０００ａと第２共振器１０００ｂの間の配線の影響を含まない状態で行った。また、圧電薄膜共振器１０００の共振周波数は２５４５ＭＨｚ、電気機械結合係数は６．５９６％、静電容量は１ｐＦとした。第１共振器１０００ａと第２共振器１０００ｂの共振周波数は２５４５ＭＨｚ、電気機械結合係数は６．５９６％、静電容量は２ｐＦとした。
【００２７】
図３（ａ）は、圧電薄膜共振器１０００のシミュレーション結果、図３（ｂ）は、比較例１に係る弾性波デバイス１１００のシミュレーション結果である。図３（ａ）及び図３（ｂ）の下側横軸はアドミタンス特性の周波数（ＭＨｚ）である。上側横軸は２次歪特性の周波数（ＭＨｚ）である。右側縦軸はアドミタンスであり、左側縦軸は２次歪（ｄＢｍ）である。また、図３（ｂ）の破線は第１共振器１０００ａ及び第２共振器１０００ｂのアドミタンス特性、細実線は比較例１の弾性波デバイス１１００のアドミタンス特性である。
【００２８】
図３（ａ）及び図３（ｂ）のように、圧電薄膜共振器１０００と弾性波デバイス１１００とでアドミタンス特性はほとんど変わらない結果であった。これは、各共振器の共振周波数と電気機械結合係数とが同じで、且つ第１共振器１０００ａと第２共振器１０００ｂの静電容量が圧電薄膜共振器１０００の静電容量の２倍にしたためと考えられる。一方、弾性波デバイス１１００は、圧電薄膜共振器１０００に比べて、２次歪が抑えられた結果となった。これは、弾性波デバイス１１００では、第１共振器１０００ａと第２共振器１０００ｂとが圧電体８４のｃ軸の同じ方向の電極が同電位となるように直列に接続されているため、２次歪電圧が相殺し合ったことによるものと考えられる。
【００２９】
図３（ｂ）のように、第１共振器１０００ａと第２共振器１０００ｂとを圧電体８４のｃ軸の同じ方向の電極が同電位となるように直列に接続させることで、理想的には２次歪みを良好に抑制することができる。しかしながら、第１共振器１０００ａと第２共振器１０００ｂとを直列に接続させるには、第１共振器１０００ａと第２共振器１０００ｂとの間に配線が必要となる。このため、配線に起因した寄生成分の影響が生じることになる。配線の寄生成分は、配線とグランドとの間の浮遊容量として現れる。
【００３０】
図４は、比較例２に係る弾性波デバイス１２００を示す図である。図４のように、比較例２の弾性波デバイス１２００では、入力端子ＩＮと出力端子ＯＵＴとの間に第１共振器１０００ａと第２共振器１０００ｂが直列に接続されている。第１共振器１０００ａと第２共振器１０００ｂとの間の配線８８とグランドとの間に、浮遊容量Ｃが生じる。その他の構成は、比較例１の弾性波デバイス１１００と同じであるため説明を省略する。なお、第１共振器１０００ａ及び第２共振器１０００ｂの横の矢印は２次歪電圧が加わる方向を示している。
【００３１】
図５（ａ）は、比較例２に係る弾性波デバイス１２００のアドミタンス特性及び２次歪特性のシミュレーション結果である。図５（ｂ）は、図５（ａ）の共振周波数ｆｒ近傍の領域Ａの拡大図、図５（ｃ）は、図５（ａ）の反共振周波数ｆａ近傍の領域Ｂの拡大図である。図５（ａ）の下側横軸はアドミタンス特性の周波数（ＭＨｚ）である。上側横軸は２次歪特性の周波数（ＭＨｚ）である。右側縦軸はアドミタンスであり、左側縦軸は２次歪（ｄＢｍ）である。図５（ｂ）及び図５（ｃ）の横軸は周波数（ＭＨｚ）で、縦軸はアドミタンスである。また、破線は第２共振器１０００ｂのアドミタンス特性を示し、一点鎖線は浮遊容量Ｃを加味した第１共振器１０００ａのアドミタンス特性を示し、細実線は比較例２の弾性波デバイス１２００のアドミタンス特性を示している。なお、シミュレーションは、第１共振器１０００ａと第２共振器１０００ｂの共振周波数は２５４５ＭＨｚ、電気機械結合係数は６．５９６％、静電容量は２ｐＦとした。浮遊容量Ｃは０．０３ｐＦとした。
【００３２】
図５（ａ）のように、比較例２の弾性波デバイス１２００では、反共振周波数ｆａ近傍で２次歪が局所的に悪化した結果となった。図５（ｂ）のように、浮遊容量Ｃを加味した第１共振器１０００ａの共振周波数と第２共振器１０００ｂの共振周波数とは、ほとんど差がない結果であった。一方、図５（ｃ）のように、浮遊容量Ｃを加味した第１共振器１０００ａの反共振周波数は、第２共振器１０００ｂに比べて、低周波数側にシフトした結果となった。第１共振器１０００ａと第２共振器１０００ｂとの間で反共振周波数に差が生じたことで、反共振周波数近傍において高調波が良好に相殺され難くなり、図５（ａ）のように２次歪が局所的に悪化したものと考えられる。
【００３３】
ここで、第１共振器１０００ａと第２共振器１０００ｂとの間の配線とグランドとの間に生じる浮遊容量について説明する。図６（ａ）は、比較例２に係る弾性波デバイス１２００の平面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＡ−Ａ間の断面図である。図６（ａ）及び図６（ｂ）のように、比較例２の弾性波デバイス１２００を構成する第１共振器１０００ａ及び第２共振器１０００ｂは共に、基板８０上に下部電極８２が設けられている。下部電極８２上に圧電体８４が設けられている。圧電体８４上に上部電極８６が設けられている。圧電体８４を挟んで下部電極８２と上部電極８６とが対向する領域に、基板８０と下部電極８２との間に空隙９０が設けられている。空隙９０上で下部電極８２と上部電極８６とが圧電体８４を挟んで対向する領域が共振領域９２となる。
【００３４】
第１共振器１０００ａの圧電体８４と第２共振器１０００ｂの圧電体８４とは一体構造となっている。すなわち、第１共振器１０００ａと第２共振器１０００ｂとは、同じ圧電体８４を共有している。第１共振器１０００ａの下部電極８２と第２共振器１０００ｂの下部電極８２とは、互いに接続されている。これにより、第１共振器１０００ａと第２共振器１０００ｂとは、圧電体８４のｃ軸の同じ方向の電極が同電位となって直列に接続されている。
【００３５】
第１共振器１０００ａと第２共振器１０００ｂを接続する配線に相当する部分は領域Ａに位置する下部電極８２であるが、領域Ａの下部電極８２は第１共振器１０００ａの下部電極８２及び第２共振器１０００ｂの下部電極８２と一体であるため、これら全体とグランドとの間で浮遊容量Ｃが生じる。
【００３６】
図６（ａ）及び図６（ｂ）では、第１共振器１０００ａと第２共振器１０００ｂの下部電極８２同士が接続する場合を例に示したが、それぞれの上部電極８６同士が接続する場合でもよい。この場合について、図７（ａ）及び図７（ｂ）を用いて説明する。図７（ａ）は、比較例２に係る弾性波デバイス１２００の平面図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＡ−Ａ間の断面図である。図７（ａ）及び図７（ｂ）のように、第１共振器１０００ａの上部電極８６と第２共振器１０００ｂの上部電極８６とが、互いに接続されている。これにより、第１共振器１０００ａと第２共振器１０００ｂとは、圧電体８４のｃ軸の同じ方向の電極が同電位となって直列に接続される。
【００３７】
第１共振器１０００ａと第２共振器１０００ｂを接続する配線に相当する部分は領域Ａに位置する上部電極８６であるが、領域Ａの上部電極８６は第１共振器１０００ａの上部電極８６及び第２共振器１０００ｂの上部電極８６と一体であるため、これら全体とグランドとの間で浮遊容量Ｃが生じる
【００３８】
なお、配線との間に浮遊容量を生じさせるグランドは、第１、第２共振器１０００ａ、１０００ｂと同じ基板８０上に形成されて第１、第２共振器１０００ａ、１０００ｂとの距離が近い場合や、基板８０上には形成されずに第１、第２共振器１０００ａ、１０００ｂとの距離が遠い場合など、様々な場合が想定される。基板８０上にグランドが形成されない場合であっても、空気や基板８０を介して配線とグランドとの間に浮遊容量が生じ得る。
【００３９】
図５（ａ）から図５（ｃ）に示した比較例２の弾性波デバイス１２００のシミュレーション結果から、入力端子ＩＮから遠い方の第１共振器１０００ａの反共振周波数が低周波数側に移動していることが分かる。したがって、配線とグランドとの間に生じる浮遊容量を考慮して、第２共振器１０００ｂの反共振周波数を予め第１共振器１０００ａよりも低周波数側に設定しておけば、互いの反共振周波数を近づけることができ、２次歪の局所的な悪化を抑制できると考えられる。そこで、このようなことを踏まえて、２次歪を良好に抑制することが可能な実施例について以下に説明する。
【００４０】
図８は、実施例１に係る弾性波デバイスを示す図である。図８のように、実施例１の弾性波デバイス１００は、入力端子ＩＮと出力端子ＯＵＴとの間に、第１圧電薄膜共振器１０（以下、第１共振器１０と称す）と第２圧電薄膜共振器２０（以下、第２共振器２０と称す）とが直列に接続されている。第１共振器１０と第２共振器２０とは、圧電体のｃ軸の同じ方向の電極が同電位となるように直列に接続されている。このため、第１共振器１０の２次歪電圧と第２共振器２０の２次歪電圧とは反対方向に加わる。第１共振器１０及び第２共振器２０の横の矢印は２次歪電圧が加わる向きを示している。
【００４１】
図９（ａ）は、実施例１に係る弾性波デバイス１００の平面図、図９（ｂ）は、図９（ａ）のＡ−Ａ間の断面図である。図９（ａ）及び図９（ｂ）のように、実施例１の弾性波デバイス１００を構成する第１共振器１０及び第２共振器２０は共に、例えばシリコン（Ｓｉ）基板からなる基板３０上に、下部電極３２が設けられている。基板３０の平坦上面と下部電極３２との間に、下部電極３２側にドーム形状の膨らみを有する空隙４２が形成されている。ドーム形状の膨らみとは、例えば空隙４２の周辺では空隙４２の高さが低く、空隙４２の内部ほど空隙４２の高さが高くなるような形状の膨らみである。第１共振器１０と第２共振器２０とは、同じ下部電極３２を共有している。下部電極３２は、例えば下層がクロム（Ｃｒ）膜で上層がルテニウム（Ｒｕ）膜の積層膜である。
【００４２】
下部電極３２及び基板３０上に、例えば（００２）方向を主軸とする窒化アルミニウム（ＡｌＮ）膜からなる圧電体３４が設けられている。第１共振器１０と第２共振器２０とは、同じ圧電体３４を共有している。空隙４２上で圧電体３４を挟み下部電極３２と対向する領域（共振領域４４）を有するように、圧電体３４上に上部電極３６が設けられている。上部電極３６は、例えば下層がＲｕ膜で上層がＣｒ膜の積層膜である。共振領域４４は、例えば楕円形形状をしていて、弾性波の厚み縦振動モードが共振する領域である。なお、共振領域４４は、多角形形状など、楕円形形状以外の形状であってもよい。
【００４３】
第２共振器２０の共振領域４４において、上部電極３６上に質量負荷膜３８が設けられている。質量負荷膜３８は、例えばチタン（Ｔｉ）膜である。質量負荷膜３８は、複数の島状パターン４６を有する。複数の島状パターン４６は、上面視において同じ大きさであってもよいし、異なる大きさであってもよい。複数の島状パターン４６の間隔は、等間隔であってもよいし、異なる間隔であってもよい。複数の島状パターン４６は、上面視において円形形状である場合に限られず、矩形形状や楕円形形状などの他の形状であってもよい。第１共振器１０の共振領域４４には質量負荷膜３８は設けられていない。したがって、第１共振器１０では、共振領域４４内の積層膜は、下部電極３２、圧電体３４、及び上部電極３６である。一方、第２共振器２０では、共振領域４４内の積層膜は、下部電極３２、圧電体３４、上部電極３６、及び質量負荷膜３８である。
【００４４】
基板３０として、Ｓｉ基板以外に、例えば石英基板、ガラス基板、セラミック基板、又はガリウム砒素（ＧａＡｓ）基板などを用いることができる。下部電極３２及び上部電極３６としては、Ｃｒ及びＲｕ以外にも、例えばアルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、銅（Ｃｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）、又はイリジウム（Ｉｒ）などの金属単層膜又はこれらの積層膜を用いることができる。
【００４５】
圧電体３４は、ＡｌＮ膜以外にも、例えば酸化亜鉛（ＺｎＯ）膜などを用いることができる。また、圧電体３４は、窒化アルミニウムを主成分とし、共振特性の向上又は圧電性の向上のために、他の元素を含んでもよい。例えば添加元素としてスカンジウム（Ｓｃ）を用いることにより、圧電体３４の圧電性を向上できる。質量負荷膜３８としては、Ｔｉ以外にも、例えばＣｒ、Ｒｕ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｐｔ、Ｒｈ、又はＩｒなどの金属単層膜又はこれらの積層膜を用いることができる。また、質量負荷膜３８に窒化金属又は酸化金属などの絶縁膜を用いることもできるが、上部電極３６の低抵抗化のために金属を用いることが好ましい。
【００４６】
ここで、質量負荷膜と反共振周波数との関係について説明する。下部電極、圧電体、上部電極、及び質量負荷膜が積層された圧電薄膜共振器において、質量負荷膜の被覆率を変化させたときの反共振周波数についてシミュレーションを行った。なお、質量負荷膜の被覆率とは、質量負荷膜の総面積が共振領域の面積に占める割合をいう。すなわち、被覆率が０％は質量負荷膜が全くない状態であり、被覆率１００％は共振領域の全面に質量負荷膜がある状態である。表１は、シミュレーションを行った圧電薄膜共振器のパラメータを示している。
【表１】
0006515042.tif 000002
【００４７】
図１０は、質量負荷膜の被覆率と反共振周波数との関係を示すシミュレーション結果である。図１０のように、質量負荷膜の被覆率が大きくなるほど、反共振周波数は線形に減少する結果となった。したがって、実施例１の弾性波デバイス１００においては、第２共振器２０の反共振周波数は、第１共振器１０に比べて低くなることが分かる。また、質量負荷膜の被覆率を調整することで、所望の反共振周波数が得られることが分かる。
【００４８】
そこで、第２共振器２０の反共振周波数を第１共振器１０よりも１．０５８ＭＨｚ低くなるように質量負荷膜３８の被覆率を調整した実施例１の弾性波デバイス１００に対してシミュレーションを行った。シミュレーションでは、第１共振器１０及び第２共振器２０は共に電気機械結合係数が６．５６９％、静電容量が２ｐＦとし、第１共振器１０の共振周波数は２５４５ＭＨｚで、第２共振器２０の共振周波数は（２５４５−１．０５８）ＭＨｚとした。また、第１共振器１０と第２共振器２０との間の配線とグランドとの間に生じる浮遊容量を０．０３ｐＦとした。
【００４９】
図１１（ａ）は、実施例１に係る弾性波デバイス１００のアドミタンス特性及び２次歪特性のシミュレーション結果である。図１１（ｂ）は、図１１（ａ）の共振周波数ｆｒ近傍の領域Ａの拡大図、図１１（ｃ）は、図１１（ａ）の反共振周波数ｆａ近傍の領域Ｂの拡大図である。図１１（ａ）の下側横軸はアドミタンス特性の周波数（ＭＨｚ）、上側横軸は２次歪特性の周波数（ＭＨｚ）、右側縦軸はアドミタンス、左側縦軸は２次歪（ｄＢｍ）である。図１１（ｂ）及び図１１（ｃ）の横軸は周波数（ＭＨｚ）、縦軸はアドミタンスである。また、点線は第２共振器２０のアドミタンス特性を示し、一点鎖線は浮遊容量を加味した第１共振器１０のアドミタンス特性を示し、細実線は弾性波デバイス１００のアドミタンス特性を示している。
【００５０】
図１１（ａ）のように、実施例１の弾性波デバイス１００では、反共振周波数近傍の２次歪の局所的な悪化が抑えられた結果となった。これは、図１１（ｃ）のように、浮遊容量を加味した第１共振器１０の反共振周波数と第２共振器２０の反共振周波数とが同程度になるように第２共振器２０の質量負荷膜３８の被覆率を調整したために、第１共振器１０と第２共振器２０の間で高調波が良好に相殺されたためと考えられる。また、質量負荷膜３８によって周波数を調整したことで、図１１（ｂ）のように、第２共振器２０の共振周波数が、第１共振器１０の共振周波数に比べて、低周波数側にシフトした。しかしながら、共振周波数近傍の２次歪は比較的小さいため、共振周波数が多少ずれたとしても、ほとんど問題にはならない。
【００５１】
図１１（ａ）から図１１（ｃ）は、配線とグランドとの間に生じる浮遊容量が０．０３ｐＦで、第２共振器２０の反共振周波数が第１共振器１０よりも１．０５８ＭＨｚ低い場合のシミュレーション結果である。この場合、２次歪を良好に抑制することができた。そこで、配線とグランドとの間に生じる浮遊容量を変化させた場合に、第２共振器２０の反共振周波数を第１共振器１０に対してどの程度変化させれば２次歪が良好に抑制できるかをシミュレーションした。
【００５２】
図１２は、２次歪を良好に抑制できる場合での、浮遊容量の大きさと共振周波数差との関係を示すシミュレーション結果である。図１２の横軸は浮遊容量の大きさである。縦軸は第２共振器２０と第１共振器１０との共振周波数の差である。すなわち、第２共振器２０の共振周波数をｆｒ２、第１共振器１０の反共振周波数をｆｒ１としたときにおけるｆｒ２＝ｆｒ１＋δｆのδｆである。図１２のように、浮遊容量が大きくなるほど、第２共振器２０の共振周波数を第１共振器１０よりも低くしていくことで、２次歪を良好に抑制できる結果となった。
【００５３】
以上のように、実施例１によれば、第１共振器１０と第２共振器２０とは、圧電体３４のｃ軸の同じ方向の電極が同電位となるように直列に接続されている。信号の入力側に位置する第２共振器２０は、出力側に位置する第１共振器１０よりも低い反共振周波数を有する。これにより、図１１（ａ）から図１１（ｃ）で説明したように、配線とグランドとの間の浮遊容量が加わった後の第１共振器１０の反共振周波数と、第２共振器２０の反共振周波数と、の差を小さくすることができる。その結果、第１共振器１０と第２共振器２０との間で高調波が良好に相殺され、２次歪を良好に抑制することができる。
【００５４】
また、実施例１によれば、第２共振器２０は共振領域４４に質量負荷膜３８を備え、第１共振器１０は共振領域４４に質量負荷膜３８を備えていない。したがって、第２共振器２０での質量負荷膜３８の被覆率（共振領域の面積に対して質量負荷膜の総面積が占める割合）は、第１共振器１０よりも大きい。これにより、図１０で説明したように、第２共振器２０の反共振周波数を第１共振器１０よりも低くすることができる。なお、実施例１では、第１共振器１０の共振領域４４に質量負荷膜３８が設けられていない場合を例に示したが、第１共振器１０の共振領域４４に第２共振器２０と同じ厚さの質量負荷膜３８が設けられていてもよい。この場合でも、第２共振器２０の質量負荷膜３８の被覆率が第１共振器１０よりも大きくなることで、第２共振器２０の反共振周波数を第１共振器１０よりも低くすることができる。すなわち、質量負荷膜３８は、少なくとも第２共振器２０に備わっていればよい。
【００５５】
なお、実施例１において、質量負荷膜３８は、複数の島状パターン４６の変わりに、複数の開口パターンが形成されていてもよい。図１３（ａ）は、実施例１の変形例１に係る弾性波デバイス１１０の平面図、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）のＡ−Ａ間の断面図である。図１３（ａ）及び図１３（ｂ）のように、実施例１の変形例１の弾性波デバイス１１０では、質量負荷膜３８は、複数の開口パターン４８を有している。複数の開口パターン４８は、上面視において同じ大きさであってもよいし、異なる大きさであってもよい。複数の開口パターン４８の間隔は、等間隔であってもよいし、異なる間隔であってもよい。複数の開口パターン４８は、上面視において円形形状である場合に限られず、矩形形状や楕円形形状などの他の形状であってもよい。
【００５６】
なお、実施例１及び実施例１の変形例１では、第１共振器１０と第２共振器２０の下部電極３２同士が接続される場合を例に示したが、図７（ａ）及び図７（ｂ）と同様に、上部電極３６同士が接続される場合でもよい。
【００５７】
なお、実施例１では、質量負荷膜３８は上部電極３６上に設けられている場合を例に示したが、この場合に限られない。質量負荷膜３８は、共振領域４４内であれば、下部電極３２の下や、下部電極３２の膜中、下部電極３２と圧電体３４の間、圧電体３４と上部電極３６の間、上部電極３６の膜中に設けられていてもよい。
【００５８】
なお、実施例１及び実施例１の変形例１では、第１共振器１０と第２共振器２０とで質量負荷膜３８の被覆率を変えることで反共振周波数を変える場合を例に示したが、質量負荷膜３８の厚さを変えることで反共振周波数を変えてもよい。
【実施例２】
【００５９】
図１４（ａ）は、実施例２に係る弾性波デバイス２００の平面図、図１４（ｂ）は、図１４（ａ）のＡ−Ａ間の断面図である。図１４（ａ）及び図１４（ｂ）のように、実施例２の弾性波デバイス２００では、第１共振器１０及び第２共振器２０共に、質量負荷膜３８が設けられていない。第２共振器２０の共振領域４４の面積が第１共振器１０よりも小さくなっている。その他の構成は、実施例１と同じであるため説明を省略する。
【００６０】
実施例２によれば、第２共振器２０の共振領域４４の面積が第１共振器１０よりも小さい。共振領域の面積と電気機械結合係数とは相関があり、共振領域の面積が大きくなるほど電気機械結合係数も大きくなる。したがって、実施例２では、第２共振器２０の電気機械結合係数は、第１共振器１０よりも小さくなっている。
【００６１】
ここで、第２共振器２０の電気機械結合係数が第１共振器１０の電気機械結合係数の０．９８６倍となるように共振領域４４の面積を調整した実施例２の弾性波デバイス２００に対してシミュレーションを行った。シミュレーションでは、第１共振器１０及び第２共振器２０は共に共振周波数が２５４５ＭＨｚ、静電容量が２ｐＦとし、第１共振器１０の電気機械結合係数は６．５９６％で、第２共振器２０の電気機械結合係数は（６．５９６×０．９８６）％とした。また、第１共振器１０と第２共振器２０との間の配線とグランドとの間に生じる浮遊容量を０．０３ｐＦとした。
【００６２】
図１５（ａ）は、実施例２に係る弾性波デバイス２００のアドミタンス特性及び２次歪特性のシミュレーション結果である。図１５（ｂ）は、図１５（ａ）の共振周波数ｆｒ近傍の領域Ａの拡大図、図１５（ｃ）は、図１５（ａ）の反共振周波数ｆａ近傍の領域Ｂの拡大図である。図１５（ａ）の下側横軸はアドミタンス特性の周波数（ＭＨｚ）、上側横軸は２次歪特性の周波数（ＭＨｚ）、右側縦軸はアドミタンス、左側縦軸は２次歪（ｄＢｍ）である。図１５（ｂ）及び図１５（ｃ）の横軸は周波数（ＭＨｚ）、縦軸はアドミタンスである。また、点線は第２共振器２０のアドミタンス特性を示し、一点鎖線は浮遊容量を加味した第１共振器１０のアドミタンス特性を示し、細実線は弾性波デバイス２００のアドミタンス特性を示している。
【００６３】
図１５（ｃ）のように、第２共振器２０の電気機械結合係数を第１共振器１０よりも小さくすることで、第１共振器１０と第２共振器２０とで反共振周波数が略一致する結果となった。このため、図１５（ａ）のように、反共振周波数近傍の２次歪の局所的な悪化が抑えられた結果となった。また、第２共振器２０の反共振周波数を電気機械結合係数によって低くさせる場合では、図１５（ｂ）のように、共振周波数も略一致する結果となった。
【００６４】
配線とグランドとの間に生じる浮遊容量を変化させた場合に、第２共振器２０の電気機械結合係数を第１共振器１０に対して何倍に変化させれば２次歪が良好に抑制できるかをシミュレーションした。図１６は、２次歪みを良好に抑制できる場合での、浮遊容量の大きさと、第１共振器１０の電気機械結合係数に対する第２共振器２０の電気機械結合係数の比と、の関係を示すシミュレーション結果である。図１６の横軸は浮遊容量の大きさである。縦軸は第１共振器１０の電気機械結合係数に対する第２共振器２０の電気機械結合係数の比である。すなわち、第２共振器２０の電気機械結合係数をｋ２２、第１共振器１０の電気機械結合係数をｋ２１としたときにおけるｋ２２＝ｋ２１×Ｃｏｅｆｆｋ２のＣｏｅｆｆｋ２である。図１６のように、浮遊容量が大きくなる程、第２共振器２０の電気機械結合係数を第１共振器１０よりも小さくしていくことで、２次歪を良好に抑制できる結果となった。
【００６５】
以上のように、実施例２によれば、第２共振器２０の電気機械結合係数が第１共振器１０よりも小さくなっている。この場合でも、図１５（ａ）から図１５（ｃ）で説明したように、浮遊容量が加わった後の第１共振器１０の反共振周波数と、第２共振器２０の反共振周波数との差を小さくすることができる。その結果、第１共振器１０と第２共振器２０との間で高調波が良好に相殺され、２次歪を良好に抑制することができる。
【００６６】
また、第２共振器２０の電気機械結合係数を第１共振器１０よりも小さくする場合、図１５（ｂ）及び図１５（ｃ）のように、反共振周波数が変化しても、共振周波数は変化しない。このため、第１共振器１０と第２共振器２０の共振周波数と反共振周波数との両方でその差を小さくできる。
【００６７】
また、実施例２によれば、第２共振器２０の共振領域４４の面積が第１共振器１０よりも小さくなっている。これにより、第２共振器２０の電気機械結合係数を第１共振器１０よりも小さくできる。
【００６８】
なお、実施例２では、第２共振器２０の共振領域４４の面積を第１共振器１０よりも小さくすることで電気機械結合係数を小さくする場合を例に示したが、その他の方向によって電気機械結合係数を小さくしてもよい。図１７（ａ）から図１７（ｅ）は、第２共振器２０の電気機械結合係数を小さくする他の例を示す断面図である。図１７（ａ）及び図１７（ｂ）は、第１共振器１０と第２共振器２０の下部電極３２同士が接続している場合であり、図１７（ｃ）から図１７（ｅ）は、上部電極３６同士が接続している場合である。
【００６９】
図１７（ａ）によれば、第２共振器２０の下部電極３２が、共振領域４４以外で圧電体３４を挟んで上部電極３６と対向するように延びている。図１７（ｂ）によれば、第２共振器２０の上部電極３６が、共振領域４４以外で圧電体３４を挟んで下部電極３２と対向するように延びている。図１７（ｃ）によれば、第２共振器２０の上部電極３６が、共振領域４４以外で圧電体３４を挟んで下部電極３２と対向するように延びている。図１７（ｄ）によれば、第２共振器２０の下部電極３２が、共振領域４４以外で圧電体３４を挟んで上部電極３６と対向するように延びている。図１７（ｅ）によれば、基板３０と下部電極３２との間に空隙４２が形成されてなく、その代わりに、下部電極３２の下に音響反射膜５４が形成されている。音響反射膜５４は、圧電体３４を伝搬する弾性波を反射する膜であり、音響インピーダンスの低い膜５６と高い膜５８とが交互に形成されている。音響反射膜５４上で圧電体３４を挟んで下部電極３２と上部電極３６とが対向する領域が共振領域４４となる。第２共振器２０の下部電極３２が、共振領域４４以外で圧電体３４を挟んで上部電極３６と対向するように延びている。
【００７０】
図１７（ａ）から図１７（ｅ）において、共振領域４４以外で圧電体３４を挟んで下部電極３２と上部電極３６とが対向する領域５２は、空隙４２又は音響反射膜５４上にないため、圧電振動が行われない非共振領域である。領域５２は、圧電体３４を挟んで下部電極３２と上部電極３６とが対向していることから静電容量を有する。
【００７１】
ここで、圧電薄膜共振器の静電容量をＣ０、圧電振動に関連する制動容量をＣ１とし、静電容量Ｃ０と制動容量Ｃ１の比をΓとする。すなわち、Γ＝Ｃ０／Ｃ１である。この場合、圧電薄膜共振器の電気機械結合係数ｋ２は数１で表すことができる。
【数１】
0006515042.tif 000003
図１８は、静電容量と制動容量の比であるΓと、電気機械結合係数と、の関係を示すシミュレーション結果である。図１８のように、Γが大きくなるに従い、電気機械結合係数は減少していくことが分かる。
【００７２】
領域５２は静電容量Ｃ０を形成することから、共振領域４４の面積が一定であれば制動容量Ｃ１が一定であるため、領域５２が大きくなるに従い、静電容量Ｃ０と制動容量Ｃ１の比であるΓは大きくなる。すなわち、電気機械結合係数は小さくなる。図１７（ａ）から図１７（ｅ）では、第２共振器２０に領域５２を形成していることから、第２共振器２０の電気機械結合係数は第１共振器１０よりも小さくなる。
【００７３】
図１７（ａ）から図１７（ｅ）のように、第２共振器２０での領域５２を第１共振器１０よりも大きくすることによっても、第２共振器２０の電気機械結合係数を第１共振器１０よりも小さくすることができる。なお、図１７（ａ）から図１７（ｅ）では、第１共振器１０には共振領域４４以外で圧電体３４を挟んで下部電極３２と上部電極３６とが対向する領域５２が形成されていない場合を例に示したが、第２共振器２０よりも面積の小さい領域５２が形成されている場合でもよい。
【実施例３】
【００７４】
図１９は、実施例３に係る弾性波デバイス３００の断面図である。図１９のように、実施例３の弾性波デバイス３００は、基板３０の主面に窪みが形成されている。下部電極３２は、基板３０の主面上に、ほぼ平坦に形成されている。これにより、基板３０の窪みが空隙４２ａとして機能する。空隙４２ａは、共振領域４４を含むように形成されている。その他の構成は、実施例１の弾性波デバイス１００と同じであるため説明を省略する。なお、空隙４２ａは、基板３０を貫通するように形成されていてもよい。
【実施例４】
【００７５】
図２０は、実施例４に係る弾性波デバイス４００の断面図である。図２０のように、実施例４の弾性波デバイス４００は、共振領域４４の下部電極３２の下に音響反射膜５４が形成されている。音響反射膜５４は、圧電体３４を伝搬する弾性波を反射する膜であり、音響インピーダンスの低い膜５６と高い膜５８とが交互に形成されている。音響インピーダンスの低い膜５６と高い膜５８の膜厚は、λ／４（λは弾性波の波長）が基本であるが、所望の特性を得るために適宜変更することができる。また、音響インピーダンスの低い膜５６と高い膜５８の積層数は任意に設定できる。その他の構成は、実施例１の弾性波デバイス１００と同じであるため説明を省略する。
【００７６】
このように、圧電薄膜共振器は、共振領域４４における下部電極３２と基板３０との間に空隙４２、４２ａが設けられたＦＢＡＲ（Film Bulk Acoustic Resonator）でもよいし、共振領域４４における下部電極３２の下に音響反射膜５４が設けられたＳＭＲ（Solidly Mounted Resonator）でもよい。
【００７７】
実施例１から実施例４では、圧電体３４としてＡｌＮを用いた圧電薄膜共振器を例に示したが、圧電体３４はＺｎＯなどであってもよいし、その他の圧電材料であってもよい。その他の圧電材料を用いる場合、ｃ軸の方向の代わりに分極軸の方向とすることで、実施例１から実施例４と同様に、２次歪を良好に抑制することができる。
【実施例５】
【００７８】
図２１は、実施例５に係るラダー型フィルタ５００を示す図である。図２１のように、実施例５のラダー型フィルタ５００は、入力端子ＩＮと出力端子ＯＵＴとの間に、１又は複数の直列共振器Ｓ１〜Ｓ４が直列に接続され、１又は複数の並列共振器Ｐ１〜Ｐ３が並列に接続されている。直列共振器Ｓ４は第１共振器Ｓ４ａと第２共振器Ｓ４ｂに分割され、並列共振器Ｐ３は第１共振器Ｐ３ａと第２共振器Ｐ３ｂに分割されている。第１共振器Ｓ４ａと第２共振器Ｓ４ｂは、圧電体のｃ軸の同じ方向の電極が同電位となるように直列に接続されている。同様に、第１共振器Ｐ３ａと第２共振器Ｐ３ｂは、圧電体のｃ軸の同じ方向の電極が同電位となるように直列に接続されている。
【００７９】
並列共振器Ｐ３とグランドとの間にインダクタ６０が接続されている。インダクタ６０が接続された並列共振器Ｐ３が形成する減衰極は、ラダー型フィルタ５００の通過帯域の２倍に相当する周波数帯域に位置している。インダクタ６０のインダクタンスＬは、数２に従って算出される。なお、数２のｆは２倍相当の周波数であり、Ｃは並列共振器Ｐ３の静電容量である。
【数２】
0006515042.tif 000004
【００８０】
ここで、実施例５のラダー型フィルタ５００に対して行った２次歪特性のシミュレーションについて説明する。シミュレーションは、ラダー型フィルタの通過帯域を２５００ＭＨｚ〜２５７０ＭＨｚとし、入力端子ＩＮに２８ｄＢｍの電力を入力して、出力端子ＯＵＴで５０００ＭＨｚ〜５１４０ＭＨｚの出力電力を測定することで行った。直列共振器Ｓ１〜Ｓ４及び並列共振器Ｐ１〜Ｐ３の容量値及び共振周波数を表２に示す。また、第１共振器Ｓ４ａと第２共振器Ｓ４ｂの間の配線とグランドとの間の浮遊容量Ｃ１を０．０３ｐＦとし、第１共振器Ｐ３ａと第２共振器Ｐ３ｂの間の配線とグランドとの間の浮遊容量Ｃ２を０．０３ｐＦとした。
【表２】
0006515042.tif 000005
【００８１】
第１共振器Ｓ４ａと第２共振器Ｓ４ｂの共振周波数は分割前の直列共振器Ｓ４と同じにし、容量値は分割前の直列共振器Ｓ４の２倍とした。一方、第１共振器Ｐ３ａ及び第２共振器Ｐ３ｂの共振周波数及び容量値は以下の２つの条件のようにした。
第１の条件：第１共振器Ｐ３ａの共振周波数は分割前の並列共振器Ｐ３と同じで、第２共振器Ｐ３ｂの共振周波数は第１共振器Ｐ３ａよりも０．３３ＭＨｚ小さくした。第１共振器Ｐ３ａ及び第２共振器Ｐ３ｂの容量値は分割前の並列共振器Ｐ３の２倍とした。
第２の条件：第１共振器Ｐ３ａと第２共振器Ｐ３ｂの共振周波数は分割前の並列共振器Ｐ３と同じとした。第１共振器Ｐ３ａの容量値は分割前の並列共振器Ｐ３と同じで、第２共振器Ｐ３ｂの容量値は第１共振器Ｐ３ａの０．９７５倍とした。
【００８２】
図２２は、実施例５に係るラダー型フィルタ５００の２次歪特性のシミュレーション結果である。図２２の横軸は周波数（ＭＨｚ）で、縦軸は２次歪（ｄＢｍ）である。第１の条件における実施例５のラダー型フィルタ５００のシミュレーション結果を実線で示し、第２の条件における実施例５のラダー型フィルタ５００のシミュレーション結果を一点鎖線で示している。なお、比較例として、第１共振器Ｐ３ａと第２共振器Ｐ３ｂの共振周波数を分割前の並列共振器Ｐ３と同じにし、容量値を分割前の並列共振器Ｐ３の２倍とした点以外は、実施例５と同じにした比較例３のラダー型フィルタのシミュレーション結果を点線で示している。
【００８３】
図２２のように、比較例３では、２次歪が局所的に悪化した結果となった。これは、第１共振器Ｐ３ａと第２共振器Ｐ３ｂの間の配線とグランドとの間の浮遊容量Ｃ２の影響によるものと考えられる。なお、第１共振器Ｓ４ａと第２共振器Ｓ４ｂの間の配線とグランドとの間にも浮遊容量Ｃ１が発生するが、２次歪が局所的に悪化するのはラダー型フィルタの通過帯域よりも高い周波数の２倍の周波数領域であるため問題とならない。
【００８４】
一方、実施例５では、２次歪が良好に抑制された結果となった。第２共振器Ｐ３ｂの共振周波数を第１共振器Ｐ３ａよりも低くしたり、第２共振器Ｐ３ｂの容量値を第１共振器Ｐ３ａよりも小さくして電気機械結合係数を小さくしたりすることで、浮遊容量Ｃ２の影響を抑制できたためと考えられる。
【００８５】
以上のように、実施例５によれば、並列共振器Ｐ３が２つの第１共振器Ｐ３ａと第２共振器Ｐ３ｂに分割されていて、第１共振器Ｐ３ａ及び第２共振器Ｐ３ｂを実施例１から実施例４の第１共振器１０と第２共振器２０とする。これにより、２次歪みを良好に抑制できる。なお、１又は複数の直列共振器Ｓ１〜Ｓ４及び１又は複数の並列共振器Ｐ１〜Ｐ３のうちの少なくとも１つが２つの共振器に分割され、分割された２つの共振器を実施例１から実施例４の第１共振器１０と第２共振器２０としてもよい。この場合でも、２次歪を良好に抑制することができる。
【００８６】
また、出力端子ＯＵＴから放射される高調波は、出力端子ＯＵＴに最も近い直列共振器Ｓ４及び並列共振器Ｐ３から放射される高調波が大半を占める。このため、１又は複数の直列共振器Ｓ１〜Ｓ４のうちの最も出力端子ＯＵＴ側に位置する直列共振器Ｓ４と、１又は複数の並列共振器Ｐ１〜Ｐ３のうちの最も出力端子ＯＵＴ側に位置する並列共振器Ｐ３と、の少なくとも一方が２つの共振器に分割され、分割された２つの共振器を実施例１から実施例４の第１共振器１０と第２共振器２０にすることが好ましい。また、共振器を直列に分割した場合は、共振領域が大きくなるためにフィルタチップが大型化してしまうが、耐電力性能の点で有利である。したがって、出力端子ＯＵＴに最も近い共振器のみを直列に分割することで、２次歪を良好に抑えつつ、大型化の抑制と耐電力性の向上も実現できる。
【００８７】
また、実施例５によれば、複数の並列共振器のうちの最も出力端子ＯＵＴ側に位置する並列共振器Ｐ３とグランドとの間にインダクタ６０が接続され、並列共振器Ｐ３が形成する減衰極はラダー型フィルタ５００の通過帯域の２倍に相当する周波数帯域に位置している。これにより、並列共振器Ｐ３よりも前段に位置する共振器からの２次歪をグランドに逃がすことができ、大きな高調波の減衰を得ることができる。
【実施例６】
【００８８】
図２３は、実施例６に係るデュプレクサ６００を示すブロック図である。図２３のように、実施例６のデュプレクサ６００は、送信フィルタ６２と受信フィルタ６４とを備える。送信フィルタ６２は、アンテナ端子Ａｎｔと送信端子Ｔｘとの間に接続され、１又は複数の直列共振器Ｓ１〜Ｓ４と１又は複数の並列共振器Ｐ１〜Ｐ３を備えるラダー型フィルタである。並列共振器Ｐ３は、第１共振器Ｐ３ａと第２共振器Ｐ３ｂとに分割され、それぞれは実施例１から実施例４の第１共振器１０と第２共振器２０である。受信フィルタ６４は、送信フィルタ６２と共通のアンテナ端子Ａｎｔと受信端子Ｒｘとの間に接続されている。
【００８９】
送信フィルタ６２は、送信端子Ｔｘから入力された信号のうち送信帯域の信号を送信信号としてアンテナ端子Ａｎｔに通過させ、他の周波数の信号を抑圧する。受信フィルタ６４は、アンテナ端子Ａｎｔから入力された信号のうち受信帯域の信号を受信信号として受信端子Ｒｘに通過させ、他の周波数の信号を抑圧する。送信帯域と受信帯域は周波数が異なっている。なお、送信フィルタ６２を通過した送信信号が受信フィルタ６４に漏れずにアンテナ端子Ａｎｔから出力されるようにインピーダンスを整合させる整合回路を備えていてもよい。
【００９０】
実施例６によれば、送信フィルタ６２はラダー型フィルタであって、１又は複数の並列共振器Ｐ１〜Ｐ３のうちの最もアンテナ端子Ａｎｔ側に位置する並列共振器Ｐ３が第１共振器Ｐ３ａと第２共振器Ｐ３ｂに分割され、第１共振器Ｐ３ａと第２共振器Ｐ３ｂは実施例１から実施例４の第１共振器１０と第２共振器２０とする。これにより、２次歪を良好に抑えつつ、大型化の抑制と耐電力性の向上とを実現できる。
【００９１】
なお、実施例６において、送信フィルタ６２及び受信フィルタ６４の少なくとも一方をラダー型フィルタとし、ラダー型フィルタの１又は複数の直列共振器及び１又は複数の並列共振器のうちの少なくとも１つを２つの共振器に分割して、分割した２つの共振器を実施例１から実施例４の第１共振器１０と第２共振器２０にしてもよい。この場合でも、２次歪を良好に抑制することができる。
【００９２】
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００９３】
１０  第１共振器
２０  第２共振器
３０  基板
３２  下部電極
３４  圧電体
３６  上部電極
３８  質量負荷膜
４２、４２ａ  空隙
４４  共振領域
４６  島状パターン
４８  開口パターン
５２  領域
５４  音響反射膜
５６  音響インピーダンスの低い膜
５８  音響インピーダンスの高い膜
６０  インダクタ
６２  送信フィルタ
６４  受信フィルタ
１００〜４００  弾性波デバイス
５００  ラダー型フィルタ
６００  デュプレクサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
0006515042.tif 000009
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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