CN103765771A - 压电体波装置及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种利用LiTaO3的厚度滑动模式且由电极膜厚、LiTaO3的厚度的偏差引起的电特性偏差小的压电体波装置(1)及其制造方法。具备：压电薄板(5)，其由LiTaO3构成；和第1电极(6)、第2电极(7)，被设置成与压电薄板(5)接合，利用由LiTaO3构成的压电薄板(5)的厚度滑动模式，第1电极(6)、第2电极(7)由具有比在LiTaO3中传播的横波的固有声阻抗大的固有声阻抗的导体构成，在将第1电极(6)以及第2电极(7)的膜厚总和设为电极厚度，将由LiTaO3构成的压电薄板(5)的厚度设为LT厚度时，电极厚度／(电极厚度+LT厚度)为5％以上、40％以下。

Description

压电体波装置及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种使用了LiTaO3(钽酸锂)的压电体(bulk)波装置及其制造方法，更详细来讲，涉及一种作为体波而使用厚度滑动模式的体波的压电体波装置及其制造方法。
背景技术
以往，压电薄膜设备(device)被用于振荡器、滤波器(filter)等。例如，在下述的专利文献1中公开了图24所示的压电薄膜设备。压电薄膜设备1001具有压电薄膜1002。记载着压电薄膜1002最好由水晶、LiTaO3、LiNbO3等压电单晶构成。此外，在上述压电薄膜1002的上表面形成电极1003、1004。在压电薄膜1002的下表面形成电极1005～1007。通过使用这些电极1003～1007，从而在压电薄膜设备1001中，构成利用厚度滑动模式而形成的4个压电薄膜谐振器。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2007-228356号公报
发明内容
发明要解决的课题
如专利文献1所述，以往已知利用LiTaO3的厚度滑动模式的压电薄膜设备。但是，在对使用由LiTaO3构成的压电薄膜的厚度滑动振动模式加以利用的情况下，很难得到良好的电特性。此外，由于LiTaO3、电极的膜厚的制造偏差，导致电特性的偏差容易变大。
本发明的目的在于，提供一种虽然利用LiTaO3的厚度滑动模式，但由电极膜厚、LiTaO3厚度偏差引起的电特性偏差小的压电体波装置及其制造方法。
解决课题的手段
本发明涉及的压电体波装置对由LiTaO3构成的压电薄板的厚度滑动模式加以利用。本发明的压电体波装置具备：压电薄板，其由LiTaO3构成；和第1电极、第2电极，被设置成与所述压电薄板接合。在本发明中，所述第1电极、第2电极由具有比在LiTaO3中传播的横波的固有声阻抗大的固有声阻抗的导体构成，在将第1电极以及第2电极的膜厚的总和设为电极厚度，将由LiTaO3构成的压电薄板的厚度设为LT厚度时，上述电极厚度／(电极厚度+LT厚度)在5％以上、40％以下的范围内。
在本发明涉及的压电体波装置的某个特定的情况下，所述第1电极以及第2电极是从由W、Mo、Pt以及Ta构成的群中选出的至少1种金属或者以该金属为主体的合金或者该金属占据重量比的一半以上的层叠体。
本发明涉及的压电体波装置的制造方法是对由LiTaO3构成的压电薄板的厚度滑动模式加以利用的压电体波装置的制造方法，具备：准备压电薄板的工序；按照与所述压电薄板接合的方式形成第1电极的工序，该第1电极由固有声阻抗比在LiTaO3中传播的横波的固有声阻抗高的导体构成且电极厚度／(电极厚度+LT厚度)为5％以上、40％以下；和按照与所述压电薄板接合的方式形成第2电极的工序，该第2电极由固有声阻抗比在LiTaO3中传播的横波的固有声阻抗高的导体构成，且电极厚度／(电极厚度+LT厚度)为5％以上、40％以下。
在本发明的压电体波装置的制造方法的某个特定的情况下，准备所述压电薄板的工序具备：从由LiTaO3构成的压电基板的一面进行离子注入，在该一面侧形成注入离子浓度最高的高浓度离子注入部分的工序；在所述压电基板的所述一面侧接合支承基板的工序；和对所述压电基板进行加热，并在所述高浓度离子注入部分将所述压电基板分离为从该压电基板的所述一面起到所述高浓度离子注入部分为止的压电薄板、和剩余的压电基板部分的工序。在这种情况下，通过控制离子注入条件，能够容易地对高浓度离子注入部分的位置进行控制。一般来讲，离子注入装置的离子束以均匀的强度直线性地照射基板，并且，离子束对基板整体进行扫描并以几乎相同的照射角对同一位置进行多次照射。因此，与基于溅射、CVD、蒸镀等成膜法的厚度偏差相比，在离子注入中，高浓度离子注入部分的位置在基板整面均衡，深度偏差变小。因此，能够容易地在基板整面得到精确厚度的压电薄板。
在本发明的压电体波装置的制造方法的另一个特定的情况下，准备所述压电薄板的工序具有：从由LiTaO3构成的压电基板的一面进行离子注入，在该一面侧形成注入离子浓度最高的高浓度离子注入部分的工序；使临时支承构件贴合在所述压电基板的所述一面侧的工序；和对被贴合于所述临时支承构件的压电基板进行加热，并在所述高浓度离子注入部分将所述压电基板分离为从该压电基板的所述一面起到所述高浓度离子注入部分为止的压电薄板、和剩余的压电基板部分的工序，该制造方法还具有从所述压电薄板剥离所述临时支承构件的工序。
在这种情况下，能够对在压电薄板的分离时由于热应力而导致在压电薄板产生异常的担心进行抑制。
在本发明涉及的压电体波装置的制造方法的另一个特定的情况下，实施以下工序：在从所述压电薄板剥离所述临时支承构件之前，在所述压电薄板上形成第1电极的工序；按照覆盖所述第1电极的方式形成牺牲层的工序；和在所述牺牲层上层叠支承基板的工序。此外，还具备：在从所述压电薄板剥离临时支承构件后，在由于所述临时支承构件的剥离而露出的所述压电薄板的另一面形成第2电极的工序；和使所述牺牲层消失的工序。在这种情况下，根据本发明，能够提供一种具有在压电薄板的上下形成第1、第2电极的振动部分从支承基板悬浮着的结构的压电体波装置。
发明效果
在本发明涉及的压电体波装置中，第1电极以及第2电极由具有比在LiTaO3中传播的横波的固有声阻抗大的固有声阻抗的导体构成，由于在将第1以及第2电极的膜厚的总和设为电极厚度，将由LiTaO3构成的压电薄板的厚度设为LT厚度时，电极厚度／(电极厚度+LT厚度)在5％以上、40％以下的范围内，因此能够构成不容易产生机电耦合系数的变动的压电体波装置。因此，能够提供一种特性偏差小的压电体波装置。
此外，根据本发明涉及的压电体波装置的制造方法，由于第1以及第2电极如上述那样构成，因此根据本发明，能够提供一种特性偏差小的压电体波装置。
附图说明
图1(a)、(b)是本发明的一个实施方式涉及的压电体波装置的主剖视图以及俯视图。
图2是表示在本发明的一个实施方式中，由W构成的第1以及第2电极的电极厚度／(电极厚度+LT厚度)与谐振频率之间的关系的图。
图3是表示在本发明的一个实施方式中，由W构成的第1以及第2电极的电极厚度／(电极厚度+LT厚度)与机电耦合系数k2之间的关系的图。
图4是表示在本发明的一个实施方式中，由W构成的第1以及第2电极的电极厚度／(电极厚度+LT厚度)与制动电容C0之间的关系的图。
图5是表示在本发明的一个实施方式中，在第1以及第2电极由W构成，并且将谐振频率设为880MHz的情况下的上部电极厚度=下部电极厚度与LiTaO3的厚度之间的关系的图。
图6是表示在本发明的一个实施方式中，在第1以及第2电极由W构成，并且将谐振频率设为880MHz的情况下的上部电极厚度=下部电极厚度与制动电容C0之间的关系的图。
图7是表示在本发明的一个实施方式中，在第1以及第2电极由W构成，并且将谐振频率设为880MHz的情况下的上部电极厚度=下部电极厚度与机电耦合系数k2之间的关系的图。
图8是表示在本发明的一个实施方式中，在第1以及第2电极由W构成，并且将谐振频率设为1960MHz的情况下的上部电极厚度=下部电极厚度与LiTaO3的厚度之间的关系的图。
图9是表示在本发明的一个实施方式中，在第1以及第2电极由W构成，并且将谐振频率设为1960MHz的情况下的上部电极厚度=下部电极厚度与制动电容C0之间的关系的图。
图10是表示在本发明的一个实施方式中，在第1以及第2电极由W构成，并且将谐振频率设为1960MHz的情况下的上部电极厚度=下部电极厚度与机电耦合系数k2之间的关系的图。
图11是表示LiTaO3的欧拉(Euler)角θ与固有声阻抗(impedance)之间的关系的图。
图12是表示LiTaO3的欧拉角θ与厚度滑动模式的谐振频率Fr以及反谐振频率Fa之间的关系的图。
图13是表示LiTaO3的欧拉角θ与厚度滑动模式的机电耦合系数k2之间的关系的图。
图14是表示LiTaO3的欧拉角θ与厚度滑动模式的频率温度系数TCF之间的关系的图。
图15是表示LiTaO3的欧拉角θ与乱真(spurious)的厚度纵向振动模式的机电耦合系数k2之间的关系的图。
图16是表示LiTaO3的欧拉角θ与厚度纵向振动的谐振频率Fr以及反谐振频率Fa之间的关系的图。
图17是表示LiTaO3的欧拉角θ与厚度纵向振动的机电耦合系数k2之间的关系的图。
图18是表示LiTaO3的欧拉角θ与频率温度系数TCF之间的关系的图。
图19是表示在使用了LiNbO3的情况下的厚度滑动振动模式中的欧拉角θ与频率温度系数TCF之间的关系的图。
图20(a)～(d)是用于对本发明的一个实施方式涉及的压电体波装置的制造方法进行说明的各示意性主剖视图。
图21(a)～(c)是用于对与本发明的一个实施方式涉及的压电体波装置的制造方法进行说明的各示意性主剖视图。
图22(a)～(c)是用于对与本发明的一个实施方式涉及的压电体波装置的制造方法进行说明的各示意性主剖视图。
图23(a)～(c)是用于对与本发明的一个实施方式涉及的压电体波装置的制造方法进行说明的各示意性主剖视图。
图24是表示现有的压电薄膜设备的一个例子的示意性剖视图。
具体实施方式
下面，通过一边参照附图，一边对本发明的具体实施方式进行说明，从而使本发明清楚。
图1(a)以及(b)是本发明的一个实施方式涉及的压电体波装置的示意性的主剖视图以及俯视图。
本实施方式的压电体波装置1具有支承基板2。支承基板2由适当的绝缘体或者压电体构成。在本实施方式中，支承基板2由氧化铝(alumina)构成。
在支承基板2上形成绝缘层3。虽然在本实施方式中，绝缘层3由氧化硅(silicon)构成，但也可以由LiTaO3、LiNbO3、蓝宝石(sapphire)、玻璃(glass)等适当的绝缘性材料形成。氧化铝、玻璃、LiNbO3与LiTaO3、蓝宝石相比，由于材料便宜并且制造容易，因此容易到手，是优选的。在绝缘层3的上表面，形成凹部3a。在设置有凹部3a的部分的上方，配置着压电薄板振动部4。压电薄板振动部4具有：压电薄板5、在压电薄板5的上表面形成的第1电极6、在下表面形成的第2电极7。
压电薄板5由LiTaO3构成。另外，所谓压电薄板5，是指厚度为2μm以下的薄压电体。根据后述的制造方法，通过使用离子(ion)注入-分割法，从而能够高精确度地得到由这样厚度薄的LiTaO3构成的压电薄板。
压电薄板5为如上所述的厚度为2μm以下的薄压电体。在本实施方式中，在使用了由这样薄的LiTaO3构成的压电薄板的情况下，即使该LiTaO3的厚度存在偏差，也能够减小机电耦合系数k2的偏差。这是由于在本实施方式中，第1以及第2电极6、7按照以下的方式构成。
也就是说，本申请的特征在于，一种利用了LiTaO3的厚度滑动模式的体波的压电体波装置，上述第1以及第2电极6、7由固有声阻抗比在LiTaO3中传播的横波的固有声阻抗高的导体构成，在将第1以及第2电极6、7的厚度总和设为电极厚度，将LiTaO3的厚度设为LT厚度时，上述电极厚度／(电极厚度+LT厚度)为5％以上、40％以下。在这种情况下，能够减小机电耦合系数k2的变化。也就是说，由于即使第1以及第2电极6、7的厚度、LiTaO3的厚度存在偏差，机电耦合系数k2的变化也小，因此能够抑制相对带宽的变动。
进一步地，在上述电极厚度／(电极厚度+LT厚度)为5％以上的情况下，能够将机电耦合系数k2提高10％以上。参照图2～图10，对这些进行更详细地说明。
在图2～图10中，以下面的结构为前提。
是在由LiTaO3构成的压电薄板的上表面层叠由W构成的第1电极6，在下表面层叠第2电极7的结构。将LiTaO3的厚度，即LT厚度，与电极厚度=(第1电极6的厚度+第2电极7的厚度)设为1000nm。也就是说，电极厚度=上部电极厚度+下部电极厚度。这里，使电极厚度／(电极厚度+LT厚度)在5～95％的范围变化。将第1电极6与第2电极7对置的区域设为正方形的形状，其面积为44.7μm×44.7μm=2000μm2。此外，LiTaO3的欧拉角为(0°,73°,0°)。
图2表示上述电极厚度／(电极厚度+LT厚度)与谐振频率之间的关系。图3是表示上述电极厚度／(电极厚度+LT厚度)与机电耦合系数k2之间的关系的图，图4是表示上述电极厚度／(电极厚度+LT厚度)与制动电容C0之间的关系的图。
根据图3可知，在电极厚度／(电极厚度+LT厚度)为5％以上、40％以下的范围内，机电耦合系数k2的变化小。机电耦合系数k2与滤波器的带宽成比例。因此可知，由于机电耦合系数k2的变化小，因此若上述电极厚度／(电极厚度+LT厚度)在5％以上、40％以下的范围内，则能够有效地减小带宽的偏差。因此，能够提供一种频率偏差小的压电体波装置。
压电薄板的厚度与离子束(beam)的加速电压成比例。一般来讲，离子注入装置中，在离子束的束电流与加速电压之间具有此消彼长(trade off)的关系。若增加通过束电流×加速电压表示的功率值，则由于单位时间内照射到基板的能量增加，因此会产生由于伴随局部发热而产生的热应力所引起的基板破坏等异常。若增加加速电压，则由于离子的打入深度增加，因此虽然能够加厚压电薄板的厚度，但由于束电流变小，因此将离子注入到能够对压电薄板进行分离的浓度(例如，8×1016ions／cm2)为止的时间变长。因此，为了提高每单位时间的生产效率，则希望需要增加束电流，减小加速电压。为了减小加速电压，则需要减小压电薄板的厚度来得到必要的频率特性。虽然若压电薄板的厚度变薄则压电体波装置的谐振频率就高频化，但由于本发明特别能够通过1μm左右的薄压电薄板来实现在低于1.5GHz的频带使用的压电体波装置，因此是有利的。
此外，在电极厚度／(电极厚度+LT厚度)为5％以上的情况下，机电耦合系数k2的绝对值也能够比10％高。因此可知，能够提供一种宽频带的滤波器。
但是，在现有的体波谐振器中，A1N被作为压电体来使用。相对于A1N的相对介电常数为12左右，LiTaO3的相对介电常数为40.9～42.5，为大约3.4倍的大小。此外，与A1N相比，体波的横波的声速在LiTaO3中为0.68倍的低速。因此，在相同频率、电极厚度／(电极厚度+LT厚度)之比相同、阻抗相同的情况下，使用LiTaO3的体波谐振器的面积能够是使用A1N的体波谐振器的面积的1／5左右。因此，能够实现压电体波装置的小型化。
图5～图7表示按照将谐振器设为880MHz的方式来构成上述层叠结构的情况下的上述电极厚度=下部电极厚度与LiTaO3的厚度之间的关系，图6是表示上部电极厚度=下部电极厚度与制动电容C0之间的关系，图7表示上部电极厚度=下部电极厚度与机电耦合系数k2之间的关系。另外，上部电极厚度=下部电极厚度分别表示第1电极6与第2电极7的厚度相等，并且在图5～图7中，表示该单侧的电极厚度与LiTaO3的厚度、制动电容C0或者机电耦合系数k2之间的关系。
此外，图8～图10表示按照谐振器为1960MHz的方式构成的情况下的上部电极厚度=下部电极厚度与LiTaO3的厚度之间的关系，图9表示上部电极厚度=下部电极厚度与制动电容C0之间的关系，图10表示上部电极厚度=下部电极厚度与机电耦合系数k2之间的关系。
对图5～图7与图8～图10进行对比可知，在将谐振器设定为880MHz或者1960MHz的任意一个的情况下，上部电极厚度=下部电极厚度与LiTaO3的厚度、制动电容Co的大小以及机电耦合系数k2之间都具有相同的变化趋势。
另外，虽然在图2～图10中，LiTaO3的欧拉角为(0°,73°,0°)，但欧拉角(90°,90°,0°)的情况也能够得到相同的结果。也就是说，可知即使是LiTaO3的c轴接近面方向的结晶方位也能够得到相同的效果。如到此为止所述的，根据本实施方式，能够提供一种带宽的变动小，并且宽频带的谐振器、滤波器。这是因为由于与在LiTaO3中传播的横波的固有声阻抗相比，W的固有声阻抗高，因此从LiTaO3来看的反射系数为正。另外，如图11所示，即使欧拉角θ变化，在LiTaO3中传播的横波的固有声阻抗也不变化，为24.8kg·s／m2～29.7kg·s／m2的值。另一方面，W的固有声阻抗为50.5kg·s／m2。
另外，在上述实施方式中，虽然使用W来形成第1以及第2电极6、7，但并不仅限于W，也可以使用与在LiTaO3中传播的横波的固有声阻抗相比固有声阻抗高的Mo、Pt、Ta等。或者，也可以使用以该金属为主体的合金。
另外，第1以及第2电极6、7也可以通过多个金属膜层叠而成的层叠金属膜形成。
并不特别限定上述第1以及第2电极6、7的形成方法。也可以使用电子束蒸镀、化学蒸镀、溅射(spattering)、或者CVD等适当的方法。
另外，图1(a)相当于沿着图1(b)的A-A线的部分的剖视图。压电薄板5在沿着凹部3a的A-A线的方向两侧，具有狭缝(slit)5a、5b。因此，图1(a)所示，在凹部3a的上方，压电薄板振动部4为悬浮着的状态。在狭缝5a的外侧，在绝缘层3上形成布线电极8。布线电极8在未图示的部分与第2电极7连接。此外，在狭缝5b的外侧形成布线电极9。布线电极9形成在压电薄板5上，在未图示的部分与第1电极6电连接。布线电极8、9由适当的导电性材料构成。作为这种导电性材料，可以使用Cu、Al或者这些金属的合金等。
在布线电极9上设置金凸块(bump)10。此外，按照与布线电极8电连接的方式，在压电薄板5设置导通孔(via-hole)电极11。金凸块12与导通孔电极11的上端接合。因此，通过从金凸块10、12施加交变电场，能够使压电薄板振动部4振动。并且，由于对主电信号进行传送的布线电极8从绝缘层3与支承基板2之间的接合界面分离，因此能够在不受伴随接合界面的扩散、不均匀性而产生的半导体的电阻恶化、趋肤效应的影响的情况下，就能够以低损失来传送主电振动。
在本实施方式的压电体波装置1中，在上述压电薄板振动部4中利用由LiTaO3构成的压电薄板5的厚度滑动振动模式，在LiTaO3的欧拉角中最好是
Figure BDA0000470637750000092
为0°，θ为54°以上、107°以下的范围。由此，能够得到对厚度滑动振动模式进行利用的良好的谐振特性。下面对此进行更具体的说明。
通过有限要素法，来解析对使用了LiTaO3的厚度滑动振动模式以及厚度纵向振动模式进行利用的体波振动器。LiTaO3的厚度为1000nm。以在该LiTaO3的上下形成由100nm厚度的Al构成的电极的结构为模型。上下电极重合的面积为2000μm2。
在LiTaO3的欧拉角(0°,θ,0°)，使θ变化，并对厚度滑动振动模式以及厚度纵向振动模式的状态进行解析。图12～图18表示结果。
图12是表示欧拉角θ与厚度滑动振动模式的谐振频率Fr以及反谐振频率Fa之间的关系的图，实线表示谐振频率，虚线表示反谐振频率。此外，图13是表示欧拉角θ与厚度滑动振动模式的机电耦合系数k2之间的关系的图。根据图13可知，利用的厚度滑动振动模式的机电耦合系数k2在θ为80°附近处最大，为14.3％的值。这里，若θ在54°以上、107°以下的范围内，则机电耦合系数k2超过5％，能够得到用于形成移动终端用滤波器的带宽所必须的机电耦合系数。并且，若θ在63°以上°、97°以下的范围内，则机电耦合系数k2维持在上述最大值的2／3，即9.5％以上的大的值。机电耦合系数k2与滤波器的带宽成比例。因此可知，若将欧拉角θ设为54°以上、107°以下，则能够提高机电耦合系数k2，并能够构成宽频带的体波滤波器。
因此可知，在本实施方式中，通过将欧拉角θ设为54°以上、107°以下，则能够提供一种宽频带的体波装置。不过，根据用途，带宽并不是越宽越好。但是，若附加与体波谐振器并联或者串联的静电电容，则能够使带宽变窄。因此，在机电耦合系数k2大的情况下，能够提高设计的自由度。因此，由于欧拉角θ为54°以上、107°以下，并且机电耦合系数k2大，因此能够容易提供一种各种带宽的体波装置。
另一方面，根据图15可知，乱真的厚度纵向振动模式的机电耦合系数k2在θ为73°时几乎为零。这与图17的结果一致。也就是说，图16～图18是用于对基于乱真的厚度纵向振动模式的欧拉角θ的变化进行说明的图。图16表示欧拉角θ与厚度纵向振动的谐振频率Fr以及反谐振频率Fa之间的关系。实线表示谐振频率的结果，虚线表示反谐振频率的结果。此外，图17表示欧拉角θ与厚度纵向振动的机电耦合系数k2之间的关系，图18表示欧拉角θ与频率温度系数TCF之间的关系。根据图16～图18可知，在欧拉角θ为73°时，乱真的厚度纵向振动模式的机电耦合系数k2几乎为零，若θ在55°以上、85°以下的范围内，则根据图15可知，乱真的厚度纵向振动模式的机电耦合系数k2为1.5％以下，非常小。
因此，更希望的是欧拉角θ在55°以上、85°以下的范围内。由此，能够减小乱真的厚度纵向振动模式的反应。因此，在构成上述实施方式的压电体波装置的情况下，能够提高滤波器的阻带中的衰减特性。
另一方面，根据图14可知，厚度滑动振动模式的频率温度系数TCF在θ=75°的情况下，减小21.4ppm／℃。此外，在θ为62°以上87°以下的范围内，TCF减小30ppm／℃。由此，θ最好为62°以上87°以下的范围。由此，压电体波装置1中的滤波器的通频带、阻带不容易由于环境温度的变化而变动(shift)。也就是说，能够提供一种对于频率的变动稳定的压电体波装置1。
这里，图19表示在使用了LiNbO3的情况下的厚度滑动振动模式中的欧拉角θ与频率温度系数TCF之间的关系。在LiNbO3中，与LiTaO3的情况同样地，若确认乱真的厚度纵向振动模式的机电耦合系数k2变小的θ＝73°附近的TCF，则可知96ppm／℃与21.4ppm／℃的LiTaO3相比，变大接近5倍。因此，可以说最好使用LiTaO3作为压电薄板。
另外，在图12～图18中，对以在LiTaO3的上表面以及下表面形成由Al构成的电极的结构为模型进行了研究。但是，可以确认，即使将电极材料变更为其他金属，即使改变机电耦合系数k2的绝对值，也能够通过将欧拉角θ设为与上述相同的范围内，来提高机电耦合系数k2，并且通过设为上述希望的范围的θ，能够抑制乱真，或者减小TCF的绝对值。
接下来，参见图20(a)～图23(c)，来对上述压电体波装置1的制造方法的一个例子进行说明。
如图20(a)所示，准备一种由LiTaO3构成的压电基板5A。从压电基板5A的一面按照如箭头所示的方式来注入氢离子。被注入的离子并不局限与氢，也可以使用氦(helium)等。虽然进行离子注入时的能量未被特别限定，但在本实施方式中为150KeV，剂量8×1017原子／cm。另外，上述离子注入条件可以根据作为目的的压电薄板的厚度来选择。也就是说，能够通过选择上述离子注入条件来控制注入离子高浓度部分的位置。
若进行离子注入，则在压电基板5A内，在厚度方向上产生离子浓度分布。在图20(a)中通过虚线来表示离子浓度最高的部分。在通过虚线所示的离子浓度最高的部分，即注入离子高浓度部分5x中，若进行加热则由于应力而容易分离。这种通过注入离子高浓度部分5x而分离的方法在日本特表2002-534886号公报中被公开。
接下来，如图20(b)所示，在进行了压电基板5A的离子注入一侧的面形成临时接合层21。临时接合层21与后述的临时支承构件22接合，并为了对最终得到的压电薄板5进行保护而设置。临时接合层21由通过后述的蚀刻工序而除去的材料构成。也就是说，由能通过蚀刻除去并且在蚀刻时不损伤压电薄板5的适当的材料构成。作为构成这种临时接合层21的材料，可以使用无机材料或者有机材料等适当的材料。作为无机材料，可以举例有ZnO、SiO2，A1N等绝缘性无机材料、Cu、Al、Ti等金属材料。作为有机材料，可以举例有聚酰亚胺等。临时接合层21也可以是对由这些材料构成的多个膜进行层叠而成的。在本实施方式中，上述临时接合层21由SiO2构成。
如图20(c)所示，使临时接合层21与临时支承构件22层叠贴合。临时支承构件22可以由适当的刚性材料形成。作为这种材料，可以使用绝缘性陶瓷(ceramics)、压电性陶瓷等适当的材料。这里，临时支承构件由作用于与压电基板之间的界面的热应力几乎不存在的材料，或者，在将支承基板与压电基板接合时，作用于临时支承构件与压电基板之间的界面的热应力比作用于支承基板与压电基板之间的界面的热应力小的材料构成。因此，与以往相比，能够抑制在压电薄板的分离时由于热应力而导致在压电薄板产生异常的担心。另一方面，由于在用于压电薄板分割的加热后，在压电薄板上形成支承基板，因此作为支承基板的构成材料，可以在不考虑作用于支承基板与压电薄板之间的界面的热应力的情况下，选择任意线膨胀系数的材料。
因此，能够提高压电薄板的构成材料与支承基板的构成材料的组合的选择性。例如，在滤波器用途的设备中，通过使支承基板的构成材料的线膨胀系数比压电薄板的线膨胀系数大幅度地减小，能够使滤波器的温度-频率特性提高。此外，通过对支承基板选择热传导率高的材料，能够使散热性以及耐电力性提高。此外，通过选择低价的构成材料，能够降低设备的制造成本。
接下来，容易进行加热以及在注入离子高浓度部分5x的压电基板5A的分割。关于容易在注入离子高浓度部分5x对压电基板5A进行分割的加热温度，在本实施方式中，通过维持在250℃～400℃左右的温度来进行。
以该状态来施加外力，并分割压电基板5A。也就是说，为了剩下如图20(d)所示的压电薄板5，在注入离子高浓度部分5x，对压电薄板5与剩余的压电基板部分进行分离，并除去剩余的压电基板部分。
另外，在通过加热来分割后，最好施加使压电性适当地恢复的加热处理。作为这种加热处理，可以在400℃～500℃的温度下维持3个小时左右。
上述压电性恢复中所必须的加热温度只要比用于准备上述分割的加热温度高就可以。由此，能够有效地使压电性恢复。
接下来，如图21(a)所示，在压电薄板5上，通过光刻蚀法形成包含第2电极7以及布线电极8在内的电极结构。进一步地，按照覆盖布线电极8的方式形成保护膜8a。
接下来，如图21(b)所示，按照覆盖第2电极7的方式形成牺牲层23。牺牲层23由能通过蚀刻除去的材料构成。作为这种牺牲层形成材料，可以使用与SiO2、ZnO、PSG(Phospho-Silicate Glass，磷硅玻璃)等绝缘膜、各种有机膜、下部电极、覆盖下部电极的钝化(passivation)膜之间的溶解选择度高的金属等。在本实施方式中使用Cu。作为上述蚀刻时的腐蚀剂(etchant)，可以使用不蚀刻第2电极7而通过蚀刻仅能除去该牺牲层23的适当的材料。
如图21(c)所示，按照覆盖牺牲层23、保护膜8a等的方式，全面地形成绝缘层3。绝缘层3可以通过SiO2、SiN、Ta2O5、A1N等适当的绝缘性陶瓷形成。此外，也可以使用玻璃、树脂等绝缘材料。
然后，如图22(a)所示，对上述绝缘层3进行研磨，并使其上表面平坦化。
接下来，如图22(b)所示，在平坦化了的绝缘层3上，对支承基板2进行层叠。
接下来，通过蚀刻来除去上面所述的临时接合层21，并从压电薄板5分离。由此，能够将压电薄板5从临时支承构件22剥离。这样，如图22(c)所示，能够得到隔着绝缘层3而在支承基板2的下表面层叠牺牲层23、第2电极7、压电薄板5的结构。接下来，如图23(a)所示，进行上下反转，在压电薄板5上通过光刻蚀法形成第1电极6以及布线电极9。
然后，通过蚀刻从而在压电薄板5形成狭缝5a、5b以及导通孔形成用电极孔。接下来，如图23(b)所示，形成导通孔电极11。
然后，通过蚀刻来除去牺牲层23。这样，如图23(c)所示，形成凹部3a，压电薄板振动部4成为悬浮着的状态。最后，如图1(a)所示，在导通孔电极11以及布线电极9上形成凸块12、10。这样，能够得到上述实施方式的压电体波装置1。根据上述制造方法，从而预先向厚度厚的压电基板5A进行离子注入。因此，在注入离子高浓度部分5x进行分割，能够容易地得到压电薄板5。根据此方法，能够高精确度地得到厚度相对薄的压电薄板5。
另外，虽然通过以上的实施方式所示的制造方法能够制造本发明的压电体波装置，但也可以通过其它的方法制造。
例如，虽然在上述实施方式中，在压电基板的一面贴合临时支承构件22之后，对压电薄板与剩余的压电基板部分进行分离，但准备压电薄板的工序也可以通过以下的工序来实施。也就是说，也可以通过实施以下工序来准备压电薄板：从由LiTaO3构成的压电基板的一面进行离子注入，并形成前面所述的高浓度离子注入部分的工序；在压电基板的上述一面侧对支承基板进行接合的工序；以及接下来对压电基板进行加热，并在高浓度离子注入部分，将压电基板分离为从该压电基板的所述一面起到所述高浓度离子注入部分为止的压电薄板和剩余的压电基板部分的工序。更具体来讲，准备如图20(a)所示的通过离子注入而具有高浓度离子注入部分5x的压电基板5A。接下来，在进行了压电基板5A的离子注入一侧的面形成第1电极。然后，在进行了压电基板5A的离子注入一侧的面，也就是形成第1电极的面结合支承基板2。该状态下对压电基板5A进行加热，并与前面所述的实施方式同样地，分离为压电薄板与剩余的压电基板部分。接下来，只要在与形成压电薄板的第1电极的面相反一侧的面上形成第2电极即可。
此外，压电薄板的形成除了通过向由LiTaO3构成的压电基板进行离子注入以及分割来实现，也可以通过压电基板的研磨、压电基板的蚀刻等来实现。
此外，上述压电体波装置1仅仅为本发明的压电体波装置的一个例子，本发明的特征在于，构成该压电体波装置的第1以及第2电极6、7由固有声阻抗比在LiTaO3中传播的横波的固有声阻抗高的导体构成；以及有效地利用基于厚度滑动振动模式的谐振特性。因此，不特别限定第1、第2电极的材料以及形状等。此外，不仅限于谐振器，也可以按照具有作为各个带通滤波器起作用的电极结构的方式来构成压电体波装置。
符号说明：
1…压电体波装置
2…支承基板
3…绝缘层
3a…凹部
4…压电薄板振动部
5…压电薄板
5A…压电基板
5a、5b…狭缝
5x…注入离子高浓度部分
6…第1电极
7…第2电极
8…布线电极
8a…保护膜
9…布线电极
10…凸块
11…导通孔电极
12…凸块
21…临时接合层
22…临时支承构件
23…牺牲层

Claims (6)

1.一种压电体波装置，具备：
压电薄板，其由LiTaO3构成；
第1电极、第2电极，被设置成与所述压电薄板接合；
该压电体波装置利用由所述LiTaO3构成的压电薄板的厚度滑动模式，
所述第1电极、第2电极由具有比在LiTaO3中传播的横波的固有声阻抗大的固有声阻抗的导体构成，在将所述第1电极以及第2电极的膜厚的总和设为电极厚度，将由所述LiTaO3构成的压电薄板的厚度设为LT厚度时，电极厚度／(电极厚度+LT厚度)为5％以上、40％以下。
2.根据权利要求1所述的压电体波装置，其特征在于，
所述第1电极以及第2电极是从由W、Mo、Pt以及Ta构成的群中选出的至少1种金属或者以该金属为主体的合金或者该金属占据了重量比的一半以上的层叠体。
3.一种压电体波装置的制造方法，该压电体波装置利用了由LiTaO3构成的压电薄板的厚度滑动模式，所述制造方法具备：
准备由LiTaO3构成的压电薄板的工序；
按照与所述压电薄板接合的方式形成第1电极的工序，该第1电极由固有声阻抗比在LiTaO3中传播的横波的固有声阻抗高的导体构成，且电极厚度／(电极厚度+LT厚度)为5％以上、40％以下；和
按照与所述压电薄板接合的方式形成第2电极的工序，该第2电极由固有声阻抗比在LiTaO3中传播的横波的固有声阻抗高的导体构成，且电极厚度／(电极厚度+LT厚度)为5％以上、40％以下。
4.根据权利要求3所述的压电体波装置的制造方法，其特征在于，
准备所述压电薄板的工序具备：
从由LiTaO3构成的压电基板的一面进行离子注入，在该一面侧形成注入离子浓度最高的高浓度离子注入部分的工序；
在所述压电基板的所述一面侧接合支承基板的工序；和
对所述压电基板进行加热，并在所述高浓度离子注入部分，将所述压电基板分离为从该压电基板的所述一面起到所述高浓度离子注入部分为止的压电薄板和剩余的压电基板部分的工序。
5.根据权利要求3所述的压电体波装置的制造方法，其特征在于，
准备所述压电薄板的工序具有：
从由LiTaO3构成的压电基板的一面进行离子注入，在该一面侧形成注入离子浓度最高的高浓度离子注入部分的工序；
使临时支承构件贴合在所述压电基板的所述一面侧的工序；和
对被贴合于所述临时支承构件的压电基板进行加热，并在所述高浓度离子注入部分，将所述压电基板分离为从该压电基板的所述一面起到所述高浓度离子注入部分为止的压电薄板、和剩余的压电基板部分的工序，
所述制造方法还具备从所述压电薄板剥离所述临时支承构件的工序。
6.根据权利要求5所述的压电体波装置的制造方法，其特征在于，
实施以下工序：
在从所述压电薄板剥离所述临时支承构件之前，在所述压电薄板上形成第1电极的工序；
按照覆盖所述第1电极的方式来形成牺牲层的工序；和
在所述牺牲层上层叠支承基板的工序，
所述压电体波装置的制造方法还具备：
在从所述压电薄板剥离临时支承构件之后，在由于所述临时支承构件的剥离而露出的所述压电薄板的另一面形成第2电极的工序；和
使所述牺牲层消失的工序。
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