CN101741344A

CN101741344A - 兰姆波装置

Info

Publication number: CN101741344A
Application number: CN200910221852A
Authority: CN
Inventors: 多井知义; 坂井正宏; 大杉幸久
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2008-11-19
Filing date: 2009-11-18
Publication date: 2010-06-16
Anticipated expiration: 2029-11-18
Also published as: DE102009046875A1; JP2010154505A; US20100123367A1; JP5433367B2; DE102009046875B4; CN101741344B; US7965015B2

Abstract

本发明提供一种频率的不均小的兰姆波装置。兰姆波装置(102)具有压电体薄膜(106)、设置于上述压电体薄膜(106)的主表面上的IDT电极(108)、支持上述IDT电极(108)与压电体薄膜(106)的层叠体(104)且形成有隔离层叠体(104)的空腔(180)的支持结构体(122)。选择压电体薄膜(106)的膜厚h以及IDT电极(108)的电极条的间距p，使得相对于压电体薄膜(106)的膜厚h的音速v分散性小的兰姆波在目标频率下被激发。

Description

兰姆波装置

技术领域

本发明涉及在压电体薄膜中激发兰姆波(Lamb wave)的兰姆波装置。

背景技术

专利文献1公开了在由压电体基板的除去加工所得的压电体薄膜中激发厚度纵向振荡或厚度剪切振荡的体声波(Bulk Acoustic Wave)装置。该体声波装置，由于压电体薄膜的膜厚与频率成反比，为了提高频率必须减薄压电体薄膜的膜厚。例如，为了使频率为数GHz，虽然与构成压电体薄膜的压电材料有关，但必须使压电体薄膜的膜厚为大概数μm。

但是，如果压电体薄膜的膜厚减薄至数μm的话，则会产生由于加工的不均导致膜厚的不均从而导致产生的很大的频率不均的问题。

另一方面，在专利文献2中公开了在压电体薄膜中激发兰姆波的兰姆波装置。该兰姆波装置中，因膜厚不均而给共振频率不均带来的影响，小于上述体声波装置的情形。

专利文献1：特开2007-228319号公报

专利文献2：国际公开第2007-046236号小册子

发明内容

但是，即使是专利文献2的兰姆波装置，由于膜厚的不均给共振频率的不均带来的影响，也没有达到可以忽略的程度。这是由于，兰姆波的音速具有相对于压电体薄膜的膜厚的分散性。本发明，是为了解决该问题而进行的，目的至于提供一种频率的不均性很小的兰姆波装置。

为了解决上述课题，技术方案1的兰姆波装置具有压电体薄膜、设置于上述压电体薄膜的主表面上的IDT电极、支持上述压电体薄膜以及上述IDT电极的层叠体的支持结构体；其中，选择上述压电体薄膜的膜厚h以及上述IDT电极的电极条的间距p，使得相对于上述压电体薄膜的膜厚h与波长λ的比h/λ的音速v的变化系数Δv/Δ(h/λ)的绝对值为2000m/s以下的兰姆波在目标频率下被激发。

技术方案2的兰姆波装置为，在技术方案1的兰姆波装置中，兰姆波的振动模式为S₀模式。

技术方案3的兰姆波装置为，在技术方案1或技术方案2的兰姆波装置中，上述支持结构体具有支持基板和支持膜，所述支持膜在粘结上述支持基板与上述层叠体的同时形成有使上述层叠体的激发部与支持基板隔离的空腔，并选择上述压电体薄膜的方位，使得相对于含有氟化氢的溶液或气体在65℃时上述压电体薄膜的位于上述支持结构体一侧的面的蚀刻速度为上述支持膜的上述支持基板一侧的主表面的1/2以下。

技术方案4的兰姆波装置为，在技术方案3的兰姆波装置中，选择上述压电体薄膜的方位，使得相对于含有氟化氢的溶液或气体在65℃时上述压电体薄膜的位于上述支持结构体一侧的面的蚀刻速度为上述支持膜的上述支持基板一侧的主表面的1/20以下。

技术方案5的兰姆波装置为，在技术方案1或技术方案2的兰姆波装置中，上述支持结构体具有支持基板，并选择上述压电体薄膜的方位，使得相对于含有氟化氢的溶液或气体在65℃时上述压电体薄膜的位于上述支持结构体一侧的面的蚀刻速度为上述支持基板的位于与所述压电体薄膜一侧相反一侧的主表面的1/2以下。

技术方案6的兰姆波装置为，在技术方案5的兰姆波装置中，选择上述压电体薄膜的方位，使得相对于含有氟化氢的溶液或气体在65℃时上述压电体薄膜的位于上述支持结构体一侧的面的蚀刻速度为上述支持基板的位于与所述压电体薄膜一侧相反一侧的主表面的1/20以下。

根据技术方案1至技术方案6的发明，由于压电体薄膜的膜厚对于兰姆波的音速的影响变小，因而可减小频率的不均。

根据技术方案3至技术方案6的发明，在支持结构体内形成空腔时可以抑制压电体薄膜的蚀刻，因而可以进一步减小共振频率的不均。

附图说明：

图1为第1实施方式的兰姆波装置的分解立体图。

图2为第1实施方式的兰姆波装置的横截面图。

图3为压电材料是铌酸锂情况下的S₀模式的分散曲线。

图4为压电材料是铌酸锂情况下的S₀模式的分散曲线。

图5为压电材料是铌酸锂情况下的A₁模式的分散曲线。

图6为压电材料是铌酸锂情况下的A₀模式的分散曲线。

图7为压电材料是钽酸锂情况下的S₀模式的分散曲线。

图8为说明对称模式中压电体薄膜的振动形态的横截面图。

图9为说明反对称模式中压电体薄膜的振动形态的横截面图。

图10为说明h/λ以及振动模式对于频率不均产生的影响的图。

图11为说明第1实施方式所涉及的兰姆波装置的制造方法的横截面图。

图12为说明第1实施方式所涉及的兰姆波装置的制造方法的横截面图。

图13为说明第1实施方式所涉及的兰姆波装置的制造方法的横截面图。

图14为第2实施方式的兰姆波装置的横截面图。

图15为说明第2实施方式所涉及的兰姆波装置的制造方法的横截面图。

图16为说明第2实施方式所涉及的兰姆波装置的制造方法的横截面图。

图17为说明第2实施方式所涉及的兰姆波装置的制造方法的横截面图。

图18为第3实施方式的层叠体的横截面图。

图19为第4实施方式的层叠体的横截面图。

图20为第5实施方式的兰姆波装置的横截面图。

图21为说明第5实施方式所涉及的兰姆波装置的制造方法的横截面图。

图22为说明第5实施方式所涉及的兰姆波装置的制造方法的横截面图。

图23为说明第5实施方式所涉及的兰姆波装置的制造方法的横截面图。

符号说明

102、202、302、402、502 兰姆波装置

104、204、304、404、504 层叠体

106、206、306、406、506 压电体薄膜

108、208、308、309、408、508 IDT电极

110、310、410 电极条

116 总线

122、222、522 支持结构体

124、224、524 支持基板

180、280、580 空腔

具体实施方式

1.第1实施方式

1-1兰姆波装置102的结构

图1以及图2为第1实施方式的兰姆波装置102的模式图。图1为兰姆波装置102的分解立体图，图2为兰姆波装置102的横截面图。

如图1及图2所示，兰姆波装置102具有由支持结构体122支持层叠体104的结构。层叠体104具有压电体薄膜106、在压电体薄膜106中激发兰姆波的IDT电极108。支持结构体122具有支持基板124、将支持基板124与层叠体104接合的支持膜126。在支持膜126中形成有将层叠体104的激发部从支持基板124隔离的空腔180。IDT电极108设置于形成有空腔180的区域(以下称作“空腔区域”)的内部。

压电体薄膜106的膜厚h以及IDT电极108的电极条110的间距p

优先选择压电体薄膜106的膜厚h以及IDT电极108的电极条110的间距p，以使得音速v相对于压电体薄膜106的膜厚h的分散性小的兰姆波在目标频率下被激发，特别优先选择使相对于压电体薄膜的膜厚h与波长λ之比h/λ的音速v的变化系数Δv/Δ(h/λ)的绝对值，即，相对于以x＝h/λ时的x的音速v(x)的微分系数dv/dx的绝对值在2000m/s以下的兰姆波在目标频率下被激发。由此，压电体薄膜106的膜厚h相对于兰姆波的音速v的影响减小，频率的不均变小。

为了减小变化系数Δv/Δ(h/λ)，相比IDT电极108的电极条110的间距p所确定的兰姆波的波长λ只要充分减薄压电体薄膜106的膜厚h即可。

参照图3-图7的分散曲线对此进行说明。图3-图6为构成压电体薄膜106的压电材料为铌酸锂(LN)情况下的分散曲线，图7为构成压电体薄膜106的压电材料为钽酸锂情况下的分散曲线。图3为将90°Y板薄膜化情形下的S₀模式的分散曲线，图4为将0°Y板薄膜化情形下的S₀模式的分散曲线，图5为将90°Y板薄膜化情形下的A₁模式的分散曲线，图6为将90°Y板薄膜化情形下的A₀模式的分散曲线。图7为将90°Y板薄膜化情形下的S₀模式的分散曲线。图3-图7中，以横轴为h/λ，以纵轴(左侧)为音速v，实线表示音速v相对于h/λ的分散性。图3-图7中，以横轴为b/λ，以纵轴(右侧)为变化系数Δv/Δ(h/λ)，虚线表示由h/λ引起的变化系数Δv/Δ(h/λ)的变化。当振动模式为S₀模式的情况下，如图3、图4以及图7所示，在解除了S₀模式(0次对称模式)与A₀模式(0次反对称模式)的缩退并可以激发兰姆波的h/λ≤1的范围内，随着h/λ的减小，音速v加快，但其上升逐渐缓慢。并且，在h/λ为0.4以下的范围内，变化系数Δv/Δ(h/λ)的绝对值为2000m/s以下。因此，当构成压电体薄膜106的压电材料为铌酸锂或钽酸锂的单晶的情况下，选择压电体薄膜106的膜厚h以及IDT电极108的电极条110的间距p，使得h/λ为0.4以下，对于目标频率f＝v/λ只要能最强的激发S₀模式既可。当然，该“0.4以下”的具体范围对应于构成压电体薄膜106的压电材料而变化，但是即使在压电体薄膜106由其他压电材料构成的情况下，选择压电体薄膜106的膜厚h以及IDT电极108的电极条110的间距p使得h/λ为域值以下，对于目标频率f＝v/λ只要能最强的激发S₀模式既可，这一情况也是相同的。相对于此，当振动模式为S₀模式以外的情况下，如图5以及图6所示，随着h/λ变小而音速v加快或减速，但其上升或下降不会逐渐缓慢。

图8以及图9，分别为说明对称模式以及反对称模式中压电体薄膜106的振动动态的图。图8以及图9是压电体薄膜106的横截面。如图8所示，在对称模式中，相对于压电体薄膜106的厚度方向的中心1068，箭头所示的位移呈对称。另一方面，如图9所示，反对称模式中，相对于压电体薄膜106的厚度方向的中心1068，箭头所示的位移呈反对称。诸如这样的对称模式以及反对称模式的最低次的振动模式，分别为S₀模式以及A₀模式。

图10为，在构成压电体薄膜106的压电材料为铌酸锂单晶、压电体薄膜106为将90°Y板进行薄膜化的情况下，说明h/λ以及振动模式对于频率不均产生的影响的图。图10为表示在振动模式是S₀模式时h/λ＝0.2的情况下、在振动模式是S₀模式时h/λ＝0.43的情况下、以及在振动模式是A1模式时h/λ＝0.2的情况下频率变化对于膜厚变化的依赖性的曲线图。如图10所示，在振动模式是S₀模式时h/λ＝0.2的情况下，由于音速v的分散性小，即使膜厚变化很大频率变化也不会很大，但是在振动模式是S₀模式时h/λ＝0.43的情况下、以及在振动模式是A1模式时h/λ＝0.2的情况下，由于音速v的分散性大，膜厚变化很大的话频率变化也会变得相当大。

压电体薄膜106

构成压电体薄膜106的压电材料，没有特别的限制，但优选自水晶(SiO₂)、铌酸锂(LiNbO₃)、钽酸锂(LiTaO₃)、四硼酸锂(Li₂B₄O₇)、氧化锌(ZnO)、铌酸钾(KNbO₃)、硅酸镓镧(La₃Ga₃SiO₁₄)、氮化铝(AlN)、氮化镓等单晶。这是由于压电材料选自单晶的话，压电体薄膜106的电气机械结合系数以及机械的品质系数都可以提高。

压电体薄膜106的结晶方位，优选可以使得压电体薄膜106的支持结构体122一侧的下表面1062相对于氢氟酸的蚀刻速度比支持膜126的支持基板124一侧的下表面1262的蚀刻速度足够慢，更为优选使得相对于氢氟酸在65℃的蚀刻速度为1/2以下，特别优选使得相对于氢氟酸在65℃的蚀刻速度为1/20以下。而且，除了氢氟酸，例如，氢氟酸缓冲液、氟硝酸等含有氟化氢的溶液进行蚀刻的情况下也同样。此外，用含有氟化氢的气体进行干式蚀刻也同样。由此，形成空腔180时最终成压电薄膜106的压电体基板(下述)基本上没被蚀刻，从而减少了压电体薄膜106的膜厚的不均，降低了共振频率的不均。例如，压电体薄膜106是由铌酸锂的θ°Y板进行薄膜化所得的话，θ优选为0～45或128～180。

压电体薄膜106覆盖着支持基板124的整个表面。

IDT电极108

构成IDT电极108的导电材料，没有特别的限制，但是优选自铝(Al)、钼(Mo)、钨(W)、金(Au)、铂(Pt)、银(Ag)、铜(Cu)、钛(Ti)、铬(Cr)、钌(Ru)、钒(V)、铌(Nb)、钽(Ta)、铑(Rh)、铟(Ir)、锆(Zr)、铪(Hf)、钯(Pd)以及以这些为主要成分的合金。

IDT电极108，设置于压电体薄膜106的上表面。此外，IDT电极108也可设置于压电体薄膜106的下表面。

IDT电极108具有总线116，用于连接电极条110与电极条110，该电极条110在压电体薄膜106上施加电场的同时收集生成于压电体薄膜106表面的表面电荷。电极条110延伸于与兰姆波的传播方向垂直的方向，等间隔地分布于兰姆波的传播方向。总线116延伸于兰姆波的传播方向。电极条110中，有位于一侧的端部的连接第1总线118的第1电极条112，以及位于另一侧的端部的连接第2总线120的第2电极条114，第1电极条112与第2电极条114交互排列。由此，发送对应于第1总线118与第2总线120之间所输入的信号的兰姆波的同时，将对应于所接受的兰姆波的信号输出至第1总线118与第2总线120之间。

交互排列的第1电极条112与第2电极条114为相异的相的两相型IDT电极108，最强激发波长为电极条110的间距p的2倍的波长λ的兰姆波。因此，由两相型IDT电极108激发兰姆波的情况下，上述的“h/λ为0.4以下”意味着“膜厚h与间距p之比h/p为0.8以下”。

由IDT电极108激发的兰姆波，在空腔区域的端面被反射，兰姆波装置102具有作为压电共振子的功能。而且，可以由反射器电极将IDT电极108从兰姆波的传播方向的两侧进行夹持。此外，可以作为多个压电共振子组合成的滤波器、双工器而构成兰姆波装置102，也可以作为传感器而构成兰姆波装置102。一般来说，“姆波装置”是指，在压电体薄膜内激发兰姆波，利用由该兰姆波产生的电响应的所有电子产品。“兰姆波”由在传播面内具有位移成分的纵波(L波：longitutinai波)与横波(SV波：Shear Virtical波)两者构成，由于上表面以及下表面的界面条件纵波和横波结合的同时传播。

支持基板124

构成支持基板124的绝缘材料，没有特别的限制，但优选自硅(Si)、锗(Ge)等IV族元素的单体、蓝宝石(Al₂O₃)、氧化镁(MgO)、氧化锌(ZnO)、二氧化硅(SiO₂)等单纯氧化物、硼化锆(ZrB₂)等硼化物、钽酸锂(LiTaO₃)、铌酸锂(LiNbO₃)、铝酸锂(LiAlO₂)、镓酸锂(LiGaO₂)、尖晶石(MgAl₂O₄)、铝钽酸镧锶((LaSr)(AlTa)O₃)、镓酸钕(NdGaO₃)等复合氧化物、硅化锗(SiGe)等IV-IV族化合物、砷化镓(GaAs)、氮化铝(AlN)、氮化镓(GaN)、氮化镓铝(AlGaN)等III-IV族化合物。

支持膜126

构成支持膜126的绝缘材料，没有特别的限制，但优选二氧化硅。支持膜126大致设置于空腔区域的外侧，其下表面连接于支持基板124的上表面，其上表面连接于压电体薄膜106的下表面1062。支持膜126在空腔区域内发挥着从支持基板124隔离开层叠体104的隔离物的作用。

1-2兰姆波装置的制造方法

图11～图13为说明兰姆波装置102的制造方法的模式图。图11～图13为制造过程中的半成品的横截面图。

板状结构体130的制作

在制造兰姆波装置102时，首先，如图11所示，制作在压电体基板132的下表面形成有支持膜126的板状结构体130。支持膜126的形成，将构成支持膜126的绝缘材料膜形成于压电体基板132的下表面整面，将该膜不需要的部分通过氢氟酸蚀刻进行除去。此时，如果相比于支持膜126，最终成为压电体薄膜106的压电体基板132相对于氢氟酸的蚀刻速度足够慢的话，由氢氟酸形成空腔180时压电基板132几乎不被蚀刻。

表1为表示后来成为压电体薄膜106的压电体基板132的蚀刻速度相对于支持膜126的蚀刻速度的比(以下称作“蚀刻速度比”)与频率不均之间的关系的图。表1还示出了构成支持膜126的绝缘材料以及构成压电体基板132的压电材料(构成压电体膜106的压电材料)。表1中所示的“LN36”、“LN45”以及“LN90”分别意味着铌酸锂(LN)的单晶36°Y板、45°Y板以及90°Y板。表1表示在压电体基板132的-Z面形成有支持膜126的情形下的关系。通过将在压电体基板132的下表面整面形成有构成支持膜126的绝缘材料的膜的半成品浸渍在温度调整为65℃氟化氢浓度为50％的氢氟酸中而进行蚀刻。氢氟酸的温度的调整，通过将放入有氢氟酸的氟树脂制作的烧杯在恒温水槽的内部加热而进行。向氢氟酸的半成品的浸渍，在氢氟酸的温度稳定后进行。空腔的深度通过接触式高度计测定。此外，进行蚀刻的温度，只要维持一定没有必要非要是“65℃”，但是如果是65℃的话，蚀刻速度变快蚀刻所需的时间缩短。如表1所示，蚀刻速度越小频率的不均越小，在构成支持膜126的绝缘材料为二氧化硅、构成压电体基板132(压电体薄膜106)的压电材料为铌酸锂单晶36°Y板的情况下频率的不均最小。

表1

支持膜	压电体薄膜	蚀刻速度比	频率不均(％)
支持膜	压电体薄膜	蚀刻速度比	频率不均(％)	SiO₂	LN36	0.18	0.5
SiO₂	LN45	0.97	0.7	SiO₂	LN36	0.18	0.5
SiO₂	LN45	0.97	0.7	SiO₂	LN90	2.30	0.9
LN90	LN36	7.98	1.8	SiO₂	LN90	2.30	0.9
LN90	LN36	7.98	1.8	LN90	LN45	42.70	4.2
LN90	LN90	100.00	11.0	LN90	LN45	42.70	4.2

板状结构体130与支持基板124的接合

制作板状结构体130之后，如图12所示，将板状构造体130的下表面与支持基板124的上表面接合。板状结构体130与支持基板124的接合没有特别的限制，例如，通过表面活性化接合、粘结剂粘结、热压接合、阳极接合、共晶接合等进行。

压电体基板132的除去加工

在板状结构体130与支持基板124的接合后，如图13所示，在板状结构体130与支持基板124保持接合的状态下除去压电体基板132，将具有单独可以承受自重的板厚(例如，50μm以上)的压电体基板132减薄至单独不能承受自重的膜厚(例如，10μm以下)。由此，形成了覆盖整个支持基板124的上表面的压电体薄膜106。

压电体基板132的除去加工，可以通过切削、磨削、研磨等机械加工或蚀刻等化学加工进行。此处，将多个除去加工方法进行组合，将除去加工方法从加工速度快的除去加工方法切换至加工对象所产生的加工变质小的除去加工方法而同时除去加工压电体基板132的话，在维持高生产性的同时，可以提高压电体薄膜106的品质，提高兰姆波装置102的特性。例如，依次进行使压电基板132与固定砂轮接触的研削以及使使压电基板132与游离砂轮接触的研削后，优选对于由于该研磨而引起的压电体基板132中产生的加工变质层通过精磨而除去。

IDT电极108的形成

进行了压电体基板132的除去加工后，在压电体薄膜106的上表面形成IDT电极108，完成如图1以及图2所示的兰姆波装置102。IDT电极108的形成，通过形成覆盖整个压电体薄膜106的上表面的导电材料膜，将该导电材料膜的不需要部分通过蚀刻而除去来进行。

根据本兰姆波装置102的制造方法，与通过溅射等形成压电体薄膜106的情形不同，由于构成压电体薄膜106的压电材料、压电体薄膜106的结晶方位不受基底的制约，提高了选择构成压电体薄膜106的压电材料、压电体薄膜106的结晶方位的自由度。因此，兰姆波装置102变得容易实现所期望的特性。

其他

IDT电极设置于压电体薄膜106的下表面的情况下，只要在形成支持膜126之前先在压电体基板132的下表面形成IDT电极即可。

2第2实施方式

2-1兰姆波装置202的结构

第2实施方式涉及的兰姆波装置中，由支持结构体222取代第1实施方式的支持结构体122而与第1实施方式同样地支持具有压电体薄膜206以及IDT电极208的层叠体204。图14为第2实施方式的兰姆波装置202的模式图。图14是兰姆波装置202的横截面图。

如图14所示，支持结构体222具有支持基板224，但没有支持膜。在支持基板224中，形成有将支持基板224从层叠体204的激发部隔离的空腔280。

2-2兰姆波装置202的制造方法

图15～图17为说明兰姆波装置202的制造方法的模式图。图15～图17是制造过程中的半成品的横截面图。

支持基板224的制作

制作兰姆波装置202时，首先，如图15所示，制作将素材基板的上表面通过蚀刻形成有空腔280的支持基板224。

压电体基板232与支持基板224的接合

制作压电基板之后，如图16所示，将压电基板232的下表面与支持基板224的上表面接合。压电体基板232与支持基板224的接合，与在第1实施方式的情形下同样地进行。

压电基板232的除去加工

在压电体基板232与支持基板224接合后，如图17所示，在保持压电体基板232与支持基板224接合的状态下进行压电基板232的除去加工，得到压电体薄膜206。压电基板232的除去加工，与在第1实施方式的情形下同样地进行。

IDT电极208的形成

除去加工压电体基板232之后，在压电体薄膜206的上表面形成IDT电极208，完成如图14所示的兰姆波装置202。IDT电极208的形成，与在第1实施方式的情形下同样地进行。

根据该兰姆波装置202的制造方法，与通过溅射等形成压电体薄膜206的情形不同，由于构成压电体薄膜206的压电材料或压电体薄膜206的结晶方位不受基底的制约，提高了选择构成压电体薄膜206的压电材料、压电体薄膜206的结晶方位的自由度。因此，兰姆波装置202变得容易实现所期望的特性。

其他

IDT电极设置于压电体薄膜206的下表面的情况下，只要在接合压电体基板232与支持基板224之前在压电体基板232的下表面形成IDT电极即可。

3第3实施方式

第3实施方式涉及可以代替第1实施方式的层叠体104、第2实施方式的层叠体204以及第5实施方式的层叠体504而采用的层叠体304。图18为第3实施方式的层叠体304的模式图。图18是层叠体304的横截面图。

如图18所示，层叠体304，除了与第1实施方式的压电体薄膜106以及IDT电极108相同的压电体薄膜306以及IDT电极308之外，还具有IDT电极309。IDT电极309设置于压电体薄膜306的下表面。IDT电极309具有与IDT电极308相同的平面形状，设置于与IDT电极308相对的位置。相对的IDT电极308的电极条310与IDT电极309的电极条311为同相。

采用这样的IDT电极308、309的情况下，也是最强激发波长为电极条310、311的间距p的2倍的波长λ的兰姆波。因此，上述的“h/λ为0.4以下”意味着“膜厚h与间距p的比h/p为0.8以下”。

4第4实施方式

第4实施方式涉及可以代替第1实施方式的层叠体104、第2实施方式的层叠体204以及第5实施方式的层叠体504而采用的层叠体404。图19为第4实施方式的层叠体404的模式图。

如图19所示，层叠体404，除了与第1实施方式的压电体薄膜106以及IDT电极108相同的压电体薄膜406以及IDT电极408之外，还具有面电极409。面电极409设置于压电体薄膜406的下表面。面电极409设置于与IDT电极408相对的位置。面电极409，既可以接地，也可以不和任何处连接而电悬空。

采用这样的IDT电极408的情况下，也是最强激发波长为电极条410的间距p的2倍的波长λ的兰姆波。因此，上述的“h/λ为0.4以下”意味着“膜厚h与间距p的比h/p为0.8以下”。

5第5实施方式

5-1兰姆波装置502的结构

第5实施方式涉及的兰姆波装置中，由支持结构体522取代第1实施方式的支持结构体122而与第1实施方式同样地支持具有压电体薄膜506以及IDT电极508的层叠体504。图20为第5实施方式的兰姆波装置502的模式图。图20是兰姆波装置502的横截面图。

如图20所示，支持结构体522具有支持基板524，但没有支持膜。在支持基板524中，形成有将支持基板524从层叠体504的激发部隔离的空腔580。兰姆波装置502的空腔580与兰姆波装置202的空腔280不同，与支持基板524的上表面和下表面相贯通。

压电体薄膜506的结晶方位，优选可以使得压电体薄膜506的支持结构体522一侧的下表面5062相对于氢氟酸的蚀刻速度比支持基板524的与压电体薄膜506一侧相反一侧的下表面5242的蚀刻速度足够慢，更为优选使得相对于氢氟酸在65℃的蚀刻速度为1/2以下，特别优选使得相对于氢氟酸在65℃的蚀刻速度为1/20以下。而且，除了氢氟酸，例如，氢氟酸缓冲液、氟硝酸等含有氟化氢的溶液进行蚀刻的情况下也同样。此外，用含有氟化氢的气体进行干式蚀刻也同样。由此，形成空腔580时基本上没蚀刻压电薄膜506，减少了压电体薄膜506的膜厚的不均，从而降低了共振频率的不均。例如，压电体薄膜506是由铌酸锂的θ°Y板进行薄膜化所得的话，θ优选为0～45或128～180。

支持基板524的材质，为了形成贯通孔的空腔580，优选为可以由含有氟化氢的溶液或含有氟化氢的气体容易地蚀刻的钽酸锂(LiTaO₃)、铌酸锂(LiNbO₃)、二氧化硅(SiO₂)、硅(Si)等。

5-2兰姆波装置502的制造方法

图21～图23为说明兰姆波装置202的制造方法的模式图。图21～图23为制造过程中的半成品的横截面图。

压电体基板532与素材基板530的接合

在制造兰姆波装置502时，首先，如图21所示，将压电基板532的下表面与最终成为支持基板524的素材基板530的上表面进行结合。压电体基板532与素材基板530的接合，在与第1实施方式的情况下同样地进行。

压电基板532的除去加工

在压电体基板532与素材基板530接合后，如图21所示，保持压电体基板532与素材基板530接合的状态下进行压电基板532的除去加工，得到压电体薄膜506。压电基板532的除去加工，与在第1实施方式的情形下同样地进行。

支持基板524的制作

除去加工压电基板532之后，如图23所示，对素材基板530从下表面蚀刻制作形成有空腔580的支持基板524。相比于素材基板530压电体薄膜506相对于氢氟酸的蚀刻速度足够慢的话，由氢氟酸形成空腔580时几乎不蚀刻压电体薄膜506。而且，在形成IDT电极508后形成空腔580也可。

表2为表示压电体薄膜506的蚀刻速度相比于后来成为支持基板524的素材基板530的蚀刻速度的比(以下称作“蚀刻速度比”)与频率的不均之间的关系。表2还示出了构成支持基板524的绝缘材料(构成素材基板530的绝缘材料)以及构成压电体薄膜506的压电材料。表2中所示的“LN36”、意味着铌酸锂(LN)的单晶36°Y板、“LT36”、“LT40”以及“LT42”分别意味着钽酸锂的单晶36°Y板、40°Y板以及42°Y板。表2表示压电体薄膜506的-Z面与素材基板530的+Z面接合情况下的关系。蚀刻的顺序及条件与第1实施方式相同。如表2所示，蚀刻速度越小频率的不均越小，在构成压电体薄膜506的压电材料为铌酸锂单晶36°Y板的情况下频率的不均最小。

表2

支持膜	压电体薄膜	蚀刻速度比	频率不均(％)
支持膜	压电体薄膜	蚀刻速度比	频率不均(％)	LN36	LN36	100	9.2
LN36	LT36	28	3.5	LN36	LN36	100	9.2
LN36	LT36	28	3.5	LN36	LT40	88	7.8
LN36	LT42	126	12.6	LN36	LT40	88	7.8

IDT电极508的形成

制作支持基板524之后，在压电体薄膜506的上表面形成IDT电极508，完成如图20所示的兰姆波装置502。IDT电极508的形成，与在第1实施方式的情形下同样地进行。

根据该兰姆波装置502的制造方法，与通过溅射等形成压电体薄膜506的情形不同，由于构成压电体薄膜506的压电材料、压电体薄膜506的结晶方位不受基底的制约，提高了构成压电体薄膜506的压电材料、压电体薄膜506的结晶方位的选择自由度。因此，兰姆波装置502变得容易实现所期望的特性。

其它

本发明得到了详细的说明，但是上述说明只是所有局面下的例子，本发明不受限定。未经例示的无数的变形例，也解释为不脱离本发明的范围而推定可得。特别是，第1实施方式～第5实施方式中所说明的情况进行组合是理所当然所预定的。

Claims

1.一种兰姆波装置，其具有压电体薄膜、设置于所述压电体薄膜的主表面上的IDT电极、支持所述压电体薄膜与所述IDT电极的层叠体的支持结构体；其中，选择所述压电体薄膜的膜厚h以及所述IDT电极的电极条的间距p，使得相对于所述压电体薄膜的膜厚h与波长λ的比h/λ的音速v的变化系数Δv/Δ(b/λ)的绝对值为2000m/s以下的兰姆波在目标频率下被激发。

2.根据权利要求1的兰姆波装置，其中，所述兰姆波的振动模式为S₀模式。

3.根据权利要求1或2的兰姆波装置，其中，

所述支持结构体具有支持基板和支持膜，所述支持膜在接合所述支持基板与所述层叠体的同时形成有使所述层叠体的激发部与支持基板隔离的空腔，

选择所述压电体薄膜的方位，使得相对于含有氟化氢的溶液或气体在65℃时，所述压电体薄膜的位于所述支持结构体一侧的面的蚀刻速度为所述支持膜的所述支持基板一侧的主表面的1/2以下。

4.根据权利要求3的兰姆波装置，其中，选择所述压电体薄膜的方位，使得相对于含有氟化氢的溶液或气体在65℃时，所述压电体薄膜的位于所述支持结构体一侧的面的蚀刻速度为所述支持膜的所述支持基板一侧的主表面的1/20以下。

5.根据权利要求1或2的兰姆波装置，其中，

所述支持结构体具有支持基板，

选择所述压电体薄膜的方位，使得相对于含有氟化氢的溶液或气体在65℃时，所述压电体薄膜的位于所述支持结构体一侧的面的蚀刻速度为所述支持基板的位于与所述压电体薄膜一侧相反一侧的主表面的1/2以下。

6.根据权利要求5的兰姆波装置，其中，选择所述压电体薄膜的方位使得相对于含有氟化氢的溶液或气体在65℃时，所述压电体薄膜的位于所述支持结构体一侧的面的蚀刻速度为所述支持基板的位于与所述压电体薄膜一侧相反一侧的主表面的1/20以下。