滤波器和复用器的制作方法

1.本公开的某一方面涉及滤波器和复用器(multiplexer)。


背景技术：

2.已知将使用压电薄膜谐振器的滤波器和双工器(duplexer)作为了无线终端(诸 如移动电话)的高频电路的滤波器和双工器。压电薄膜谐振器包括压电层以及压电层 是插置其间的一对电极。该对电极跨压电层彼此相对的区域是声波谐振的谐振区域。 已知将铌酸锂层、钽酸锂层等用于压电层，例如，如在日本专利申请公开no. 2008-42871、no.2008-252159以及no.2004-112757中所公开的。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.日本专利申请公开no.2008-42871
6.日本专利申请公开no.2008-252159
7.日本专利申请公开no.2004-112757


技术实现要素：

8.在将诸如铌酸锂、钽酸锂、晶体等的单晶压电物质用于压电层的情况下，谐振区 域中的振动可以变成厚度剪切振动。当将具有厚度剪切振动的压电薄膜谐振器用于串 联谐振器和并联谐振器来形成滤波器时，在提高传输特性方面存在改进空间。
9.本公开是鉴于上述问题而提出的，并且其目的在于提高传输特性。
10.在一个方面，本公开提供了一种滤波器，该滤波器包括：基板；串联谐振器，该 串联谐振器被设置在基板上、被串联连接在输入端子与输出端子之间，并且包括第一 压电层以及一对第一电极，第一压电层是单晶铌酸锂层或单晶钽酸锂层，第一压电层 的晶体取向的x轴取向与平面方向相对应，第一压电层的厚度方向与通过将第一压 电层的晶体取向的+z轴取向朝向+y轴取向旋转大致105
°
而获得的方向相对应，该对 第一电极跨第一压电层彼此相对以形成第一谐振区域，该对第一电极中的每一个在与 第一压电层的晶体取向的x轴取向大致平行的方向上从第一谐振区域引出 (extracted)；以及并联谐振器，该并联谐振器被设置在基板上、被并联连接在输入 端子与输出端子之间，并且包括第二压电层以及一对第二电极，第二压电层是单晶铌 酸锂层或单晶钽酸锂层，第二压电层的晶体取向的x轴取向与平面方向相对应，第 二压电层的厚度方向与在通过将第二压电层的晶体取向的+z轴取向朝向第二压电层 的晶体取向的+y轴取向旋转大致105
°
而获得的方向相对应，该对第二电极跨第二压 电层彼此相对以形成第二谐振区域，该对第二电极中的每一个在与第二压电层的晶体 取向的x轴取向大致正交的方向上从第二谐振区域引出。
11.在另一方面，本公开提供了一种滤波器，该滤波器包括：基板；串联谐振器，该 串联谐振器被设置在基板上、被串联连接在输入端子与输出端子之间，并且包括第一 压电层以及一对第一电极，第一压电层是单晶钽酸锂层，第一压电层的晶体取向的x 轴取向是第
一压电层的厚度方向，第一压电层的晶体取向的y轴取向和z轴取向是 平面方向，该对第一电极跨第一压电层彼此相对以形成第一谐振区域，该对第一电极 中的每一个在与通过将第一压电层的晶体取向的+y轴取向朝向-z轴取向旋转42
°
而 获得的方向大致正交的方向上从第一谐振区域引出；以及并联谐振器，该并联谐振器 被设置在基板上、被并联连接在输入端子与输出端子之间，并且包括第二压电层以及 一对第二电极，第二压电层是单晶钽酸锂层，第二压电层的晶体取向的x轴取向是 第二压电层的厚度方向，第二压电层的晶体取向的y轴取向和z轴取向是平面方向， 该对第二电极跨第二压电层彼此相对以形成第二谐振区域，该对第二电极中的每一个 在与通过将第二压电层的晶体取向的+y轴取向朝向第二压电层的晶体取向的-z轴取 向旋转42
°
而获得的方向大致平行的方向上从第二谐振区域引出。
12.在另一方面，本公开提供了一种滤波器，该滤波器包括：基板；串联谐振器，该 串联谐振器被设置在基板上、被串联连接在输入端子与输出端子之间，并且包括第一 压电层以及一对第一电极，该对第一电极跨第一压电层彼此相对以形成第一谐振区域， 该对第一电极在第一压电层中激发厚度剪切振动，该对第一电极中的每一个在与在所 述第一压电层中激发的所述厚度剪切振动的振动方向大致正交的方向上从所述第一 谐振区域引出；以及并联谐振器，该并联谐振器被设置在基板上、被连接在输入端子 与输出端子之间，并且包括第二压电层以及一对第二电极，该对第二电极跨第二压电 层彼此相对以形成第二谐振区域，该对第二电极在第二压电层中激发厚度剪切振动， 该对第二电极中的每一个在与在所述第二压电层中激发的所述厚度剪切振动的振动 方向大致平行的方向上从所述第二谐振区域引出。
13.在上述滤波器中，该对第一电极中的每一个根据长度等于或大于所述第一谐振区 域中的所述第一压电层的厚度的0.75倍在所述方向上从所述第一谐振区域线性地引 出，并且该对第二电极中的每一个根据长度等于或大于所述第二谐振区域中的所述第 二压电层的厚度的0.75倍在所述方向上从所述第二谐振区域线性地引出。
14.上述滤波器还可以包括：第一布线，该第一布线被联接至该对第一电极中的一个 的与第一谐振区域相对的端部；以及第二布线，该第二布线被联接至该对第二电极中 的一个第二电极的与第二谐振区域相对的端部，并且第一布线的宽度可以随着距该对 第一电极中的所述一个第一电极的距离而改变，和/或第二布线的宽度可以随着距该 对第二电极中的所述一个第二电极的距离而改变。
15.在上述滤波器中，串联谐振器可以被设置为多个、串联连接在输入端子与输出端 子之间，并且所述多个串联谐振器被设置为使得所述多个串联谐振器的第一压电层的 晶体取向相同，串联谐振器可以与平行于所述第一压电层的所述晶体取向的x轴取 向的方向大致平行地并排设置，并且所述串联谐振器中的第一串联谐振器可以通过第 一布线联接至输入端子，第一布线的宽度随着距该对第一电极中的第一布线联接至的 所述一个第一电极的距离更远而增大，并且所述串联谐振器中的最后一个串联谐振器 可以通过第一布线联接至输出端子，第一布线的宽度随着距该对第一电极中的第一布 线联接至的所述一个第一电极距离更远而增大。
16.在上述滤波器中，并联谐振器可以通过第二布线联接至第一布线，第二布线的宽 度随着距该对第二电极的距离更远而减小。
17.上述滤波器还可以包括：第一布线，该第一布线被联接至该对第一电极中的一个 第一电极的与第一谐振区域相对的端部；以及第二布线，该第二布线被联接至该对第 二电极中的一个第二电极的与第二谐振区域相对的端部，并且第一布线可以在与所述 一对第一电极中的所述一个第一电极从所述第一谐振区域引出的方向交叉的方向上 从所述一对第一电极中的所述一个第一电极延伸，和/或第二布线可以在与所述一对 第二电极中的所述一个第二电极从所述第二谐振区域引出的方向交叉的方向上从所 述一对第二电极中的所述一个第二电极延伸。
18.在上述滤波器中，串联谐振器可以以多个进行设置、串联连接在输入端子与输出 端子之间，并且所述多个串联谐振器被设置成，使得所述多个串联谐振器的第一压电 层的晶体取向相同，串联谐振器可以与正交于所述第一压电层的所述晶体取向的所述 x轴取向的方向大致平行地并排设置，所述串联谐振器中的第一串联谐振器可以通过 第一布线联接至输入端子，第一布线在与所述一对第一电极中的所述一个第一电极从 所述第一串联谐振器中的所述第一谐振区域引出的方向交叉的方向上从所述一对第 一电极中的所述一个第一电极延伸，并且所述串联谐振器中的最后一个串联谐振器可 以通过第一布线联接至输出端子，第一布线在与所述一对第一电极中的所述一个第一 电极从所述最后一个串联谐振器中的所述第一谐振区域引出的方向交叉的方向上从 所述一对第一电极中的所述一个第一电极延伸，并且并联谐振器可以通过第二布线联 接至接地端子，第二布线在与所述一对第二电极中的所述一个第二电极从所述第二谐 振区域引出的方向交叉的方向上从所述一对第二电极中的所述一个第二电极延伸。
19.在上述滤波器中，第一压电层和第二压电层可以由单个连续压电层形成。
20.在另一方面，本公开提供了包括上述滤波器的复用器。
附图说明
21.图1a是在根据第一实施方式的滤波器中使用的压电薄膜谐振器的平面图，并且 图1b是图1a的沿着线a-a截取的截面图；
22.图2是仿真1所使用的模型的立体图；
23.图3a至图3c是例示样品a中的压电层的晶体取向的立体图；
24.图4a和图4b是例示样品b中的压电层的晶体取向的立体图；
25.图5呈现了样品a和样品b中的导纳|y|相对于频率的仿真结果；
26.图6是仿真2所使用的模型的立体图；
27.图7呈现压电薄膜谐振器r1中的导纳|y|相对于频率的仿真结果；
28.图8是根据第一实施方式的滤波器的电路图；
29.图9a是根据第一实施方式的滤波器的平面图，并且图9b是图9a的沿着线a-a 截取的截面图；
30.图10a是根据第一实施方式的滤波器中的串联谐振器的立体图，并且图10b是 根据第一实施方式的滤波器中的并联谐振器的立体图；
31.图11是根据第一实施方式的第一变型例的滤波器的平面图；
32.图12是根据变型例的压电薄膜谐振器的截面图；
33.图13a至图13c是例示谐振区域的另一示例的平面图；
34.图14a至图14c是例示下部布线和上部布线的示例的平面图；
35.图15a至图15c是例示在压电层是单晶钽酸锂层的情况下该压电层的晶体取向 的立体图；
36.图16a是根据第二实施方式的滤波器中的串联谐振器的立体图，并且图16b是 根据第二实施方式的滤波器中的并联谐振器的立体图；以及
37.图17是根据第三实施方式的双工器的框图。
具体实施方式
38.在下文中，将参照附图给出本公开的实施方式的描述。
39.第一实施方式
40.图1a是在根据第一实施方式的滤波器中使用的压电薄膜谐振器100的平面图， 并且图1b是图1a的沿着线a-a截取的截面图。如图1a和图1b所例示的，在压电 薄膜谐振器100中，声学反射镜(acoustic mirror)31被设置在基板10上方，并且压 电层14被设置在声学反射镜31上方。压电层14的顶表面和底表面是大致平的。下 部电极12被设置在压电层14下，并且上部电极16被设置在压电层14上。在平面图 中，下部电极12和上部电极16跨压电层14的至少一部分交叠的区域是谐振区域50。
41.当在下部电极12与上部电极16之间施加高频功率时，在谐振区域50内的压电 层14中激发声波，该声波具有在与z方向大致正交的方向(即，相对于厚度的应变 方向)的位移。这种振动被称为厚度剪切振动。厚度剪切振动的位移最大的方向(厚 度剪切振动的位移方向)被定义为厚度剪切振动的振动方向。声波的波长约为压电层 14的厚度的两倍。谐振区域50的平面形状例如是大致矩形形状。矩形具有四个大致 直的边。这四个边在x方向和y方向上延伸。
42.声学反射镜31包括交替布置的膜31b和膜31a。膜31b具有低的声阻抗，而膜 31a具有高的声阻抗。膜31a和31b中的每一个的膜厚度例如大致为λ/4(λ是声波的 波长)。由于这种结构，声学反射镜31反射声波。层叠的膜31a和31b的数量是自由 选择的。声学反射镜31仅需要具有包括不同声学特性的至少两个层以一定间隔进行 层叠的结构。基板10可以是声学反射镜31的具有不同声学特性的所述两个层之一。 例如，声学反射镜31可以具有在基板10中设置具有与基板10的声阻抗不同的声阻 抗的一个膜的结构。在平面图中，声学反射镜31与谐振区域50交叠，并且声学反射 镜31的尺寸等于或大于谐振区域50的尺寸。
43.基板10例如是硅基板、蓝宝石基板、氧化铝基板、尖晶石基板、石英基板、晶 体基板、玻璃基板、陶瓷基板或gaas基板。压电层14例如是单晶铌酸锂层、单晶 钽酸锂层或单晶晶体。第一实施方式将描述压电层14是单晶铌酸锂层的情况。
44.下部电极12和上部电极16是由例如钌(ru)、铬(cr)、铝(al)、钛(ti)、铜 (cu)、钼(mo)、钨(w)、钽(ta)、铂(pt)、铑(rh)或铱(ir)的单层膜或者 其中至少两者的多层膜来形成的。
45.在谐振区域50中，可以在以下位置中的至少一个中设置第一附加膜：下部电极 12的顶表面上、下部电极12的底表面上以及下部电极12中。类似地，在谐振区域 50中，可以在以下位置中的至少一个中设置第一附加膜：上部电极16的顶表面上、 上部电极16的底表面上以及上部电极16中。第一附加膜是具有比下部电极12和上 部电极16小的密度的金属膜
或绝缘膜。第一附加膜的设置允许调节机电耦合系数， 而不会使谐振特性大大劣化。
46.在位于谐振区域50的中央区域的在x方向上的两侧和/或在y方向上的两侧的 边缘区域中，可以在上部电极16上和/或下部电极12下设置第二附加膜。该第二附 加膜不被设置在被插置在谐振区域50的边缘区域之间的中央区域中。被设置在位于 中央区域的在x方向上的两侧上的相应边缘区域中的第二附加膜大致在y方向上延 伸，并且第二附加膜在x方向上的宽度在y方向上基本一样。类似地，被设置在位 于中央区域的在y方向上的两侧上的相应边缘区域中的第二附加膜大致在x方向上 延伸，并且第二附加膜在y方向上的宽度在x方向上基本一样。第二附加膜是以下 部电极12和上部电极16为例的金属膜之一，或者是绝缘膜(诸如但不限于，氧化硅 膜、氮化硅膜、氧化铝膜、氧化钽膜或氧化铌膜)。第二附加膜的设置实现了活塞模 式(piston mode)，从而减少了杂散发射。
47.仿真1
48.图2是仿真1所使用的模型的立体图。如图2所例示，在仿真1所使用的模型中， 压电层14被设置在具有下层11a和上层11b的下部电极12上，并且上部电极16被 设置在压电层14上。仿真条件如下。
49.声波波长λ：两倍于压电层14的厚度
50.下部电极12的下层11a：厚度为18nm的铬层
51.下部电极12的上层11b：厚度为100nm的钌层
52.压电层14：厚度为1300nm的铌酸锂层
53.上部电极16：厚度为100nm的钌层
54.在x方向上的条件：谐振区域50在x方向上的宽度为30λ。
55.在y方向上的条件：谐振区域50在y方向上的宽度为0.5λ，并且边界条件是 无限连续的。
56.仿真1对样品a和b的谐振特性进行了仿真，在样品a与样品b之间，下部电 极12和上部电极16相对于在压电层14中激发的厚度剪切振动的振动方向的引出方 向是不同的。图3a至图3c是例示样品a中的压电层14的晶体取向的立体图。图 4a和图4b是例示样品b中的压电层14的晶体取向的立体图。这里，欧拉(euler) 角(α、β、γ)被定义如下。在右手xyz坐标系中，压电层14的上表面的法线方向 定义为z方向，并且与z方向正交并且在压电层14的上表面的平面方向上彼此正交 的方向定义为x方向和y方向。首先，x方向、y方向以及z方向配置为分别与晶 体取向的x轴取向、y轴取向以及z轴取向相对应。然后，将+x轴取向绕z轴取 向从+x轴取向向+y轴取向旋转α。在旋转α之后，将+y轴取向绕x轴取向从+ y轴取向向+z轴取向旋转β。在旋转β之后，将+x轴取向绕z轴取向从+x轴取 向向+y轴取向旋转γ。通过以这种方式旋转晶体取向而获得的晶体的欧拉角是(α、 β、γ)。在本实施方式中，使用0
°
至180
°
来表达α、β和γ，但是使用(α、β、γ)表 达的欧拉角包括等效欧拉角。例如，等效欧拉角包括通过固定压电层14的晶体取向 的晶轴线并且旋转压电层14的正交坐标系的坐标轴而获得的欧拉角。
57.参照图3a至图3c，将给出样品a的压电层14的晶体取向的描述。图3c示出 了样品a的压电层14相对于图中所描绘的xyz坐标系的实际晶体取向，并且提供 图3a是用于说明图3b的实际取向的。如图3a所例示的，使+x方向、+y方向和 +z方向分别与压电层14的晶体取向的+x轴取向、+y轴取向和+z轴取向相对 应。如图3b所示，从图3a所例示的状态，+x轴取向
和+y轴取向在x轴-y轴平 面中绕z轴取向从+x轴取向向+y轴取向旋转90
°
。然后，如图3c所例示的，+y 轴取向和+z轴取向在y轴-z轴平面中绕x轴取向从+y轴取向向+z轴取向旋转 105
°
。在压电层14的晶体取向已经如上所述旋转的情况下，+z方向与通过将+z 轴取向朝向+y轴取向旋转105
°
而获得的方向相对应。在这种情况下，x方向与厚度 剪切振动的振动方向60相对应。压电层14的晶体取向为欧拉角(90
°
,105
°
,0
°
)。
58.在+x方向上从谐振区域50引出下部电极12，并且在-x方向上从谐振区域50 引出上部电极16。因此，在样品a中，在与厚度剪切振动的振动方向60相同的方向 上，从谐振区域50引出下部电极12和上部电极16。
59.接下来，将参照图4a和图4b，给出样品b的压电层14的晶体取向的描述。图 4b示出了样品b的压电层14相对于图中所描绘的xyz坐标系的实际晶体取向，并 且提供图4a至图4b是用于说明压电层14的实际取向的。如图4a所例示的，使+ x方向、+y方向和+z方向分别与压电层14的晶体取向的+x轴取向、+y轴取 向和+z轴取向相对应。如图4b所示，从图4a的状态，+y轴取向和+z轴取向在 y轴-z轴平面中绕x轴取向从+y轴取向向+z轴取向旋转105
°
。在压电层14的晶 体取向已经如上所述旋转的情况下，+z方向与通过将+z轴取向朝向+y轴取向旋 转105
°
而获得的方向相对应。在这种情况下，y方向与厚度剪切振动的振动方向60 相对应。压电层14的晶体取向为欧拉角(0
°
,105
°
,0
°
)。
60.在+x方向上从谐振区域50引出下部电极12，并且在-x方向上从谐振区域50 引出上部电极16。因此，在样品b中，在与厚度剪切振动的振动方向60正交的方向 上，从谐振区域50引出下部电极12和上部电极16。
61.图5呈现了样品a和样品b中的导纳|y|相对于频率的仿真结果。如图5所呈现 的，在谐振频率fr处，样品b具有比样品a更大的导纳|y|和更大的q因子。在反谐 振频率fa处，样品a具有比样品b更小的导纳|y|和更大的q因子。
62.这里，对于样品a和b，对当在下部电极12与上部电极16之间施加高频功率 时在谐振区域50中产生的位移量进行仿真。仿真结果示出，样品a在谐振频率处的 最大位移量为1.5nm，而样品b在谐振频率处的最大位移量为2.0nm。
63.从上面可以看出，获得了这样的结果，即，样品b中的谐振频率处的最大位移 量大于样品a中的最大位移量。随着位移量变得更大，q因子趋于更大。这被认为 是为什么在谐振频率fr处，如图5所呈现的，样品b的q因子大于样品a的q因子 的原因。认为这同样适用于反谐振频率fa。
64.滤波器的通带的插入损耗随着谐振器的q因子的增大而减小。在梯型滤波器中， 通带是由串联谐振器的谐振频率以及并联谐振器的反谐振频率形成的。因此，通过使 用在串联谐振器的谐振频率处具有大q因子的谐振器以及在并联谐振器的反谐振频 率处具有大q因子的谐振器，可以提高滤波器的传输特性。上述仿真结果表明，对 于并联谐振器优选使用在反谐振频率fa具有大q因子的样品a，而对于串联谐振器 优选使用在谐振频率fr具有大q因子的样品b。
65.在样品a中，在与厚度剪切振动的振动方向60相同的方向上，从谐振区域50 引出下部电极12和上部电极16。在样品b中，在与厚度剪切振动的振动方向60正 交的方向上，从谐振区域50引出下部电极12和上部电极16。因此，将其中在与厚 度剪切振动的振动方向大致相同的方向上从谐振区域引出下部电极和上部电极的压 电薄膜谐振器用于梯型滤波器
的并联谐振器。将其中在与厚度剪切振动的振动方向大 致正交的方向上从谐振区域引出下部电极和上部电极的压电薄膜谐振器用于梯型滤 波器的串联谐振器。这提高了梯型滤波器的传输特性。
66.仿真2
67.图6是仿真2所使用的模型的立体图。如图6所例示，在仿真2所使用的模型中， 压电层14被设置在具有下层11a和上层11b的下部电极12上，并且将上部电极16a 和16b设置在压电层14中。因此，具有下部电极12、压电层14以及上部电极16a 的压电薄膜谐振器r1和具有下部电极12、压电层14以及上部电极16b的压电薄膜 谐振器r2彼此相邻。压电薄膜谐振器r1和压电薄膜谐振器r2共享单个下部电极 12和单个压电层14。在压电薄膜谐振器r1和r2中，在位于谐振区域50的中央区 域54的在x方向上的两侧的边缘区域52中的相应上部电极16a和16b上设置附加 膜28。
68.对于在压电薄膜谐振器r1与压电薄膜谐振器r2之间具有不同距离l的样品， 对当在下部电极12与上部电极16a之间以及在下部电极12与上部电极16b之间施加 相同的高频功率时压电薄膜谐振器r1的谐振特性进行仿真。仿真条件如下。
69.声波波长λ：两倍于压电层14的厚度
70.厚度剪切振动的振动方向：y轴取向
71.下部电极12的下层11a：厚度为18nm的铬层
72.下部电极12的上层11b：厚度为100nm的钌层
73.压电层14：厚度为1300nm的铌酸锂层
74.上部电极16：厚度为100nm的钌层
75.附加膜28：厚度为100nm并且在x方向上的宽度为1.95μm的钌薄膜
76.在x方向上的条件：谐振区域50在x方向上的宽度为30λ。
77.在y方向上的条件：谐振区域50在y方向上的宽度为0.5λ，并且边界条件是 无限连续的。
78.距离l：0.5λ、0.625λ、0.75λ、0.875λ、1.0λ
79.图7呈现压电薄膜谐振器r1中的导纳|y|相对于频率的仿真结果。如图7所例示， 在距离l较短的情况下，由于相邻的压电薄膜谐振器r2而在比谐振频率fr更低的频 率处产生杂散发射。然而，随着距离l增大，杂散发射减少。在距离l为0.75λ处， 杂散发射被充分地减少，并且在距离l为1.0λ处，几乎不产生杂散发射。
80.仿真2的结果揭示，相邻的压电薄膜谐振器之间的距离l优选为0.75λ或更大， 更优选为0.875λ或更大，进一步优选为1.0λ或更大。也就是说，揭示了在一个压电 薄膜谐振器中，下部电极12和上部电极16从谐振区域50引出的长度优选为0.375λ 或更大，更优选为0.4375λ或更大，进一步优选为0.5λ或更大。
81.图8是根据第一实施方式的滤波器500的电路图。如图8所例示，在滤波器500 中，一个或更多个串联谐振器s1至s4串联连接在输入端子tin与输出端子tout之 间，并且一个或更多个并联谐振器p1至p3并联连接在输入端子tin与输出端子tout 之间。在输入端子tin与输出端子tout之间的路径中设置有一个或更多个串联谐振 器s1至s4。一个或更多个并联谐振器p1至p3的第一端联接至输入端子tin与输出 端子tout之间的路径，并且所述一个或更多个并联谐振器p1至p3的第二端接地(联 接至接地端子tg)。可以自由地选择梯型
滤波器中的谐振器的数量。
82.图9a是根据第一实施方式的滤波器500的平面图，并且图9b是图9a的沿着线 a-a截取的截面图。在图9a中，下部电极12以及下部布线22a和22b是由虚线表 示的，并且上部电极16以及上部布线26a和26b是由实线来表示的。另外，在图9a 中，串联谐振器s1至s4和并联谐振器p1至p3的相应谐振区域50是用阴影来表示 的。如图9a和图9b所例示的，使用单个压电层14来形成串联谐振器s1至s4和并 联谐振器p1至p3。
83.图10a是根据第一实施方式的滤波器500中的串联谐振器s1至s4的立体图， 并且图10b是滤波器500中的并联谐振器p1至p3的立体图。由于压电层14是单晶 铌酸锂层(如图10a和图10b所例示的)，因此，厚度剪切振动的振动方向60对应 于与压电层14的晶体取向的x轴取向大致正交的方向，并且基本与x方向相对应。 例如，压电层14的晶体取向为欧拉角(90
°±5°
,105
°±5°
,0
°±5°
)。
84.如图10a所例示的，串联谐振器s1至s4中的每一个的下部电极12和上部电极 16在与压电层14的晶体取向的x轴取向大致平行的方向(例如，y方向)上从对应 谐振区域50线性地引出。换句话说，串联谐振器s1至s4中的每一个的下部电极12 和上部电极16在与厚度剪切振动的振动方向60大致正交的方向上从对应谐振区域 50线性地引出。如图10b所示，并联谐振器p1至p3中的每一个的下部电极12和上 部电极16在与压电层14的晶体取向的x轴取向大致正交的方向(例如，x方向) 上从对应谐振区域50线性地引出。换句话说，并联谐振器p1至p3中的每一个的下 部电极12和上部电极16在与厚度剪切振动的振动方向60相同的方向上从对应谐振 区域50线性地引出。
85.如图9a和图9b所例示的，串联谐振器s1至s4在y方向上线性地布置。因此， 布置串联谐振器s1至s4的方向和从相应的谐振区域50引出串联谐振器s1至s4的 下部电极12和上部电极16的方向是大致相同的方向。并联谐振器p1至p3中的每一 个的下部电极12和上部电极16在与布置串联谐振器s1至s4的方向大致正交的方向 上从对应谐振区域50引出。在串联谐振器s1至s4和并联谐振器p1至p3中，从下 部电极12和上部电极16的谐振区域50引出的部分中的每一个在与引出方向正交的 方向上的长度(宽度)是等于或大于谐振区域50在与引出方向正交的方向上的长度 (宽度)的恒定长度。
86.串联谐振器s1通过上部布线26a联接至输入端子tin，该上部布线26a的宽度随 着距上部电极16更远的距离而增大。串联谐振器s4通过上部布线26a联接至输出端 子tout，该上部布线26a的宽度随着距上部电极16的距离更远而增大。并联谐振器 p1通过下部布线22b联接至串联谐振器s1与s2之间的下部布线22a，该下部布线 22b的宽度随着距下部电极12的距离更远而减小。并联谐振器p3通过下部布线22b 联接至串联谐振器s3与s4之间的下部布线22a，该下部布线22b的宽度随着距下部 电极12的距离更远而减小。并联谐振器p2通过上部布线26b联接至串联谐振器s2 与s3之间的上部布线26a，该下部布线26b的宽度随着距上部电极16的距离更远而 减小。这里，下部电极12和上部电极16是从谐振区域50以预定长度引出的部分。 下部布线22a和22b以及上部布线26a和26b是连接在相邻的谐振器的电极之间或者 谐振器的电极与端子之间的部分，并且被连接至电极的与该电极的谐振区域50相对 的端部。电极和布线可以由相同的材料或不同的材料形成。
87.第一实施方式的变型例
88.图11是根据第一实施方式的变型例的滤波器500的平面图。如图11所例示，串 联
谐振器s1至s4在x方向上线性地布置。因此，布置串联谐振器s1至s4的方向 与从相应的谐振区域50引出串联谐振器s1至s4的下部电极12和上部电极16的方 向大致正交。并联谐振器p1至p3的下部电极12和上部电极16在与串联谐振器s1 至s4被设置的方向大致相同的方向上从相应谐振区域50引出。串联谐振器s1通过 上部布线26a联接至输入端子tin，该上部布线在与y方向交叉的方向上从上部电极 16引出的。将串联谐振器s4通过上部布线26a联接至输出端子tout，该上部布线26a 是沿与y方向交叉的方向从上部电极16引出的。并联谐振器p1和p3通过上部布线 26b联接至相应的接地端子tg，该上部布线26b在与x方向交叉的方向上从相应的 上部电极16引出。并联谐振器p2通过下部布线22b联接至接地端子tg，该下部布 线22b在与x方向交叉的方向上从下部电极12引出。其它结构和第一实施方式的结 构相同，因此省略了其描述。
89.在第一实施方式及其变型例中，如图10a和图10b所例示的，压电层14是单晶 铌酸锂层，压电层14的晶体取向的x轴取向与平面方向相对应，并且压电层14的 厚度方向与通过将晶体取向的+z轴取向朝向+y轴取向旋转大致105
°
而获得的方向 相对应。在这种情况下，厚度剪切振动的振动方向60对应于与压电层14的晶体取向 的x轴取向大致正交的方向。如图10a所例示的，串联谐振器s1至s4中的每一个 的下部电极12和上部电极16(一对第一电极)在与压电层14的晶体取向的x轴取 向大致平行的方向上从对应谐振区域50引出。如图10b所示，并联谐振器p1至p3 中的每一个的下部电极12和上部电极16(一对第二电极)在与压电层14的晶体取 向的x轴取向大致正交的方向上从对应谐振区域50引出的。该结构允许串联谐振器 s1至s4中的每一个的谐振频率处的q因子和并联谐振器p1至p3中的每一个的反 谐振频率处的q因子较大。因此，可以提高滤波器的传输特性。在描述“通过将压电 层14的晶体取向的+z轴取向朝向+y轴取向旋转大致105
°
而获得的方向”中使用的 术语“大致105
°”
是处于105
°±5°
范围内的角度，优选为105
°±3°
范围内的角度，更 优选105
°±1°
范围内的角度。与压电层14的晶体取向的x轴取向大致正交的方向是 相对于与x轴取向正交的方向成
±5°
范围内的角度的方向，优选为相对于与x轴取向 正交的方向成
±3°
范围内的角度的方向，更优选为相对于与x轴取向正交的方向成
±1°ꢀ
范围内的角度的方向。类似地，与压电层14的晶体取向的x轴取向大致相同的方向 是相对于x轴取向成
±5°
范围内的角度的方向，优选为相对于x轴取向成
±3°
范围内 的角度的方向，更优选为相对于x轴取向成
±1°
范围内的方向。
90.串联谐振器s1至s4中的每一个的下部电极12和上部电极16在与压电层14的 晶体取向的x轴取向大致平行的方向上从对应谐振区域50线性地引出的长度l1(参 图10a)优选地等于或大于对应谐振区域50中的压电层14的厚度的0.75倍(等于 或大于0.375λ)。类似地，并联谐振器p1至p3中的每一个的下部电极12和上部电 极16在与压电层14的晶体取向的x轴取向大致正交的方向上从对应谐振区域50线 性地引出的长度l2(参见图10b)优选地等于或大于谐振区域50中的压电层14的 厚度的0.75倍(等于或大于0.375λ)。如图7所例示的，这种结构可以减少杂散发射。 由于图7呈现了与相邻的谐振器之间的声波泄漏的干扰相关的仿真结果，因此，它间 接表明不管压电层14的晶体取向如何都将获得相同的结果。为了减杂散发射，串联 谐振器s1至s4中的每一个的下部电极12和上部电极16从对应谐振区域50引出的 长度l1优选地等于或大于对应谐振区域50中的压电层14的厚度的0.8倍，更优选 为等于或大于0.9倍，进一步优选为等于或大于1.0倍。并联谐振器p1至p3中的每 一
个的下部电极12和上部电极16从对应谐振区域50引出的长度l2优选地等于或大 于对应谐振区域50中的压电层14的厚度的0.8倍，更优选为等于或大于0.9倍，进 一步优选为等于或大于1.0倍。
91.在第一实施方式中，如图9a所例示的，串联谐振器s1至s4在与从相应的谐振 区域50引出串联谐振器s1至s4的下部电极12和上部电极16的方向大致相同的方 向上并排布置。这种布置抑制了下部布线22a和22b以及上部布线26a和26b复杂化。 术语“在大致相同的方向上布置”是指串联谐振器s1至s4在相对于从相应的谐振区域 50引出串联谐振器s1至s4的下部电极12和上部电极16的方向成
±
10
°
范围内的角 度的方向上布置。在串联谐振器s1至s4在与下部电极12和上部电极16的引出方向 大致相同的方向上并排布置的情况下，优选的是，串联谐振器s1通过上部布线26a (第一布线)联接至输入端子tin，该上部布线26a的宽度随着距上部电极16的距离 更远而增大，并且将串联谐振器s4通过上部布线26a(第一布线)联接至输出端子 tout，该上部布线26a的宽度随着距上部电极16的距离更远而增大。这种结构允许 输入端子tin和输出端子tout较大，并且可以减小输入端子tin与串联谐振器s1之 间的电阻以及输出端子tout与串联谐振器s4之间的电阻。另外，优选的是，并联谐 振器p1至p3中的每一个通过下部布线22b或上部布线26b(第二布线)联接至下部 布线22a或上部布线26a(第二布线)，该下部布线22b或上部布线26b的宽度随着 距下部电极12或上部电极16的距离处更远而减小。该结构使滤波器500小型化。
92.在第一实施方式的变型例中，如图11所例示的，串联谐振器s1至s4在与从相 应的谐振区域50引出串联谐振器s1至s4的下部电极12和上部电极16的方向大致 正交的方向上并排布置。术语“在大致正交的方向上布置”是指串联谐振器s1至s4 在相对于与从相应的谐振区域50引出串联谐振器s1至s4的下部电极12和上部电极 16的方向正交的方向成
±
10
°
范围内的角度的方向上并排设置。串联谐振器s1通过上 部布线26a(第一布线)联接至输入端子tin，该上部布线26a是沿与从谐振区域50 引出下部电极12和上部电极16的方向交叉的方向从上部电极16引出的。将串联谐 振器s4通过上部布线26a(第一布线)联接至输出端子tout，该上部布线26a在与 从谐振区域50引出下部电极12和上部电极16的方向交叉的方向上从上部电极16 引出。并联谐振器p1至p3中的每一个通过下部布线22b或上部布线26b(第二布线) 联接至接地端子tg，该下部布线22b或上部布线26b在与从谐振区域50引出下部电 极12和上部电极16的方向交叉的方向上从下部电极12或上部电极16引出。这允许 将输入端子tin、输出端子tout以及接地端子tg被布置在恰当的位置处，并且可以 使滤波器510小型化。
93.在串联谐振器s1至s4以及并联谐振器p1至p3中，优选的是，上部电极16和 下部电极12(该下部电极在与从谐振区域50引出下部电极12和上部电极16的方向 正交的方向上具有比上部电极16更大的宽度)跨压电层14彼此相对以形成如图1a 所示的谐振区域50。即使将下部电极12和上部电极16形成在偏离预定位置的位置 处，该结构也抑制谐振区域50的尺寸和形状发生改变。考虑到位置偏离，下部电极 12的宽度与上部电极16的宽度之间的差值d优选为0.5μm或更大，更优选为0.7μm 或更大，进一步优选为0.9μm或更大。另一方面，为了减小尺寸，差值d优选为1.5 μm或更小，更优选为1.3μm或更小，进一步优选为1μm或更小。不限于下部电极 12的宽度大于上部电极16的宽度的情况，并且上部电极16的宽度可以大于下部电 极12的宽度。
94.为了易于制造滤波器并且使滤波器小型化，如图9a和图9b所例示的，串联谐 振器s1至s4的压电层以及并联谐振器p1至p3的压电层是由单个连续压电层14形 成的。
95.压电薄膜谐振器的变型例
96.图12是根据变型例的压电薄膜谐振器110的截面图。如图12所例示，在压电薄 膜谐振器110中，在基板10中形成凹入部分以在基板10与下部电极12之间设置空 气间隙30，而不是在基板10上方设置声学反射镜31。其它结构与图1a和图1b所 例示的压电薄膜谐振器100的结构相同，因此省略了其描述。
97.在第一实施方式的滤波器以及第一实施方式的变型例中使用的压电薄膜谐振器 可以是如图1a和图1b是所例示的具有与谐振区域50交叠的声学反射镜31的固体 安装谐振器(smr)。如图12所例示，压电薄膜谐振器可以是具有与谐振区域50交 叠的空气间隙30的薄膜体声学谐振器(fbar)。
98.已经描述了谐振区域50的平面形状是大致矩形形状的情况，但是谐振区域50 的平面形状可以是其它形状。图13a至图13c是例示谐振区域50的其它示例的平面 图。在图13a至图13c中，厚度剪切振动的振动方向60由箭头指示，用于串联谐振 器的压电薄膜谐振器被例示在左部，并且用于并联谐振器的压电薄膜谐振器被例示在 右部。如图13a所例示的，谐振区域50的平面形状可以是大致多边形的形状，诸如 大致五边形的形状。如图13b所例示的，谐振区域50的平面形状可以是大致椭圆形 的形状。如图13c所例示的，谐振区域50的平面形状可以是大致圆形的形状。
99.图14a至图14c是例示下部布线22a和22b以及上部布线26a和26b的示例的 平面图。在图14a至图14c中，厚度剪切振动的振动方向60由箭头指示，用于串联 谐振器的压电薄膜谐振器被例示在左部，并且用于并联谐振器的压电薄膜谐振器被例 示在右部。如图14a所例示的，联接至串联谐振器的下部电极12的下部布线22a、 联接至串联谐振器的上部电极16的上部布线26a或者它们两者可以具有随着距下部 电极12、上部电极16或相应的电极的距离更远而增加或减小的宽度。类似地，联接 至并联谐振器的下部电极12的下部布线22b、联接至并联谐振器的上部电极16的上 部布线26b或者它们两者可以具有随着距下部电极12、上部电极16或相应的电极的 距离更远而增大或减小的宽度。
100.如图14b所例示的，联接至串联谐振器的下部电极12的下部布线22a、联接至 串联谐振器的上部电极16的上部布线26a或者它们两者可以在与下部电极12和上部 电极16从谐振区域50引出的方向交叉的方向上从下部电极12、上部电极16或者相 应的电极引出。类似地，联接至并联谐振器的下部电极12的下部布线22b、联接至 并联谐振器的上部电极16的上部布线26b或者它们两者可以在与下部电极12和上部 电极16从谐振区域50引出的方向交叉的方向上从下部电极12、上部电极16或者相 应的电极引出。
101.如图14c所例示的，联接至串联谐振器的下部电极12的下部布线22a、联接至 串联谐振器的上部电极16的上部布线26a或者它们两者可以以比下部电极12和上部 电极16的宽度更窄的恒定宽度从下部电极12、上部电极16或者相应的电极引出。 类似地，联接至并联谐振器的下部电极12的下部布线22b、联接至并联谐振器的上 部电极16的上部布线26b或者它们两者可以以比下部电极12和上部电极16的宽度 窄的恒定宽度从下部电极12、上部电极16或者相应的电极引出。
102.通过将下部布线22a和22b以及上部布线26a和26b配置为如图14a至图14c 所示，
提高了布线的布局(routing)自由度，并且可以将输入端子tin、输出端子tout 以及接地端子tg布置在恰当的位置。
103.作为示例，第一实施方式已经描述了压电层14是单晶铌酸锂层的情况，但是这 并非旨在间接表明任何限制。压电层14可以是单晶钽酸锂层。即使在压电层14是单 晶钽酸锂层的情况下，当晶体取向被配置为与压电层是单晶铌酸锂层的情况相同时， 厚度剪切振动的振动方向60也变得相同。也就是说，即使在压电层14是单晶钽酸锂 层的情况下，当欧拉角是如图3a和图3c中的(90
°
,105
°
,0
°
)时，x方向是厚度剪 切振动的振动方向60。如在图4a和图4b中，当欧拉角为(0
°
,105
°
,0
°
)时，y方向 是厚度剪切振动的振动方向60。
104.因此，即使在压电层14是单晶钽酸锂层的情况下，当晶体取向的x轴取向是平 面方向并且厚度方向是通过将晶体取向的+z轴取向朝向+y轴取向旋转大致105
°ꢀ
而获得的方向时，厚度剪切振动的振动方向60是与压电层14的晶体取向的x轴取 向正交的方向。因此，即使在压电层14是单晶钽酸锂层的情况下，与压电层14是单 晶铌酸锂层的情况一样，串联谐振器s1至s4中的每一个的下部电极12和上部电极 16(一对第一电极)在与压电层14的晶体取向的x轴取向平行的方向上从对应谐振 区域50引出。并联谐振器p1至p3中的每一个的下部电极12和上部电极16(一对 第二电极)在与压电层14的晶体取向的x轴取向正交的方向上从对应谐振区域50 引出。这种配置增大了串联谐振器s1至s4的谐振频率处的q因子和并联谐振器p1 至p3的反谐振频率处的q因子。因此，可以提高滤波器的传输特性。由于钽酸锂和 铌酸锂具有相同的晶体结构，因此，认为即使在钽酸锂层用于压电层14的情况下， 也可以获得与使用铌酸锂层时相同的效果。
105.第二实施方式
106.第二实施方式将描述压电层14是具有与第一实施方式的晶体取向不同的晶体取 向的单晶钽酸锂层的情况。根据第二实施方式的滤波器的平面图和截面图与图9a和 图9b所例示的第一实施方式的平面图和截面图相同，因此省略了其描述。
107.图15a至图15c是例示在压电层14是单晶钽酸锂层的情况下该压电层14的晶 体取向的立体图。图15c示出了在该实施方式中压电层14相对于图中所描绘的xyz 坐标系的实际晶体取向，并且提供图15a至图15b是用于说明图15c的实际取向的。 如图15a所例示的，使+x方向、+y方向以及+z方向分别对应于压电层14的晶 体取向的+x轴取向、+y轴取向以及+z轴取向。如图15b所例示的，从图15a 的状态，将+x轴取向和+y轴取向在x轴-y轴平面中绕z轴取向从+x轴取向向
ꢀ‑
y轴取向旋转132
°
。然后，如图15c所例示的，将+y轴取向和+z轴取向绕x轴 取向从+y轴取向向+z轴取向旋转90
°
，此后，将+x轴取向和+y轴取向绕z轴 取向从+x轴取向向+y轴取向旋转90
°
。在压电层14的晶体取向已经如上所述旋转 的情况下，+z方向对应于+x轴取向，并且+x方向对应于通过将+y轴取向朝向
ꢀ‑
z轴取向旋转42
°
而获得的方向。在这种情况下，x方向对应于厚度剪切振动的振动 方向60。也就是说，通过将压电层14的晶体取向的+y轴取向朝向-z轴取向旋转 42
°
而获得的方向对应于厚度剪切振动的振动方向60。压电层14的晶体取向为欧拉 角(-132
°
,90
°
,90
°
)。
108.图16a是根据第二实施方式的滤波器中的串联谐振器的立体图，并且图16b是 根据第二实施方式的滤波器中的并联谐振器的立体图。如图16a和图16b所例示的， 厚度剪切振动的振动方向60对应于通过将压电层14的晶体取向的+y轴取向朝向-z 轴取向旋转大致42
°
而获得的方向，并且基本与x方向相对应。例如，压电层14的 晶体取向为欧拉角(-132
°
器s1至s4中的每一个的下部电极12和上部电极16在与压电层14中激发的厚度剪 切振动的振动方向60大致正交的方向上从对应谐振区域50引出。并联谐振器p1至 p3中的每一个的下部电极12和上部电极16在与压电层14中激发的厚度剪切振动的 振动方向60大致相同的方向上从对应谐振区域50引出。这增大了串联谐振器s1至 s4的谐振频率处的q因子，并且增大了并联谐振器p1至p3的反谐振频率处的q因 子，从而提高滤波器的传输特性。与厚度剪切振动的振动方向60大致正交的方向是 相对于厚度剪切振动的振动方向60正交的方向成
±5°
范围内的角度的方向，是相对 于厚度剪切振动的振动方向60正交的方向成
±3°
范围内的角度的方向，更优选为相 对于厚度剪切振动的振动方向60正交的方向成
±1°
范围内的角度的方向。类似地， 与厚度剪切振动的振动方向60大致相同的方向是相对于厚度剪切振动的振动方向60 成
±5°
范围内的角度的方向，优选为相对于厚度剪切振动的振动方向60成
±3°
范围内 的角度的方向，更优选为相对于厚度剪切振动的振动方向60成
±1°
范围内的角度的 方向。
113.在第一实施方式、第一实施方式的变型例以及第二实施方式中，作为实例，已经 描述了下部电极12和上部电极16在与所有串联谐振器s1至s4的厚度剪切振动的振 动方向60大致正交的方向上从对应谐振区域50引出的情况。然而，这并非旨在间接 表明任何限制，并且下部电极12和上部电极16可以在与串联谐振器s1至s4中的至 少一个串联谐振器的厚度剪切振动的振动方向60大致正交的方向从谐振区域50引出。 类似地，作为示例，已经描述了下部电极12和上部电极16在与所有并联谐振器p1 至p3的厚度剪切振动的振动方向60大致相同的方向上从对应谐振区域50引出的情 况。然而，这并非旨在间接表明任何限制，并且下部电极12和上部电极16可以在与 并联谐振器p1至p3中的至少一个并联谐振器的厚度剪切振动的振动方向60大致相 同的方向上从对应谐振区域50引出。
114.第三实施方式
115.图17是根据第三实施方式的双工器600的框图。如图17所例示，在双工器600 中，发送滤波器40连接在公共端子ant与发送端子tx之间，并且接收滤波器42连 接在公共端子ant与接收端子rx之间。发送滤波器40将发送频带中的信号发送至 公共端子ant作为从发送端子tx输入的信号当中的发送信号，并且抑制具有其它频 率的信号。接收滤波器42将接收频带中的信号发送至接收端子rx作为从公共端子 ant输入的信号当中的接收信号，并且抑制具有其它频率的信号。发送滤波器40、接 收滤波器42或者它们两者可以是根据第一实施方式、第一实施方式的变型例以及第 二实施方式中的任一者的滤波器。已经将双工器描述为复用器的示例，但是复用器可 以是三工器(triplexer)或四工器(quadplexer)。
116.尽管已经详细描述了本发明的实施方式，但是要理解，可以在不脱离本发明的精 神和范围的情况下，对其进行各种改变、替换以及变更。