CN107251427B - 弹性波装置及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

提供难以产生无用波造成的特性的劣化的弹性波装置。弹性波装置(1)，作为激励电极而在压电体层(2)设置有IDT电极(3)，在压电体层(2)的第1主面(2a)上层叠音响反射层(5)，音响反射层(5)具有音响阻抗相对高的高音响阻抗层(5b、5d、5f)和音响阻抗相对低的低音响阻抗层(5a、5c、5e)，音响反射层(5)具有抑制无用波向压电体层(2)侧的反射的无用波反射抑制构造(5x)。

Description

弹性波装置及其制造方法
技术领域
本发明涉及弹性波装置及其制造方法。
背景技术
以往，提出各种利用了体波或板波的弹性波装置。这种弹性波装置中，公知通过设置音响反射层而省略了腔室的构造。例如下述的专利文献1所述的弹性波装置中，在压电体层的一个主面形成IDT(interdigital transducer，叉指换能器)电极，在压电体层的另一主面层叠有音响反射层。音响反射层具有高音响阻抗层和低音响阻抗层被层叠而成的构造。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：WO12/086441
发明内容
-发明所要解决的技术问题-
在具有音响反射层的弹性波装置中，能够通过音响反射层使从压电体层侧泄漏到音响反射层侧的弹性波向压电体层侧反射。因此，能够提高弹性波的激励效率。然而，不仅是所使用的弹性波，无用波也被反射，因此存在该无用波导致谐振特性或滤波器特性等劣化的问题。
本发明的目的在于，提供一种无用波造成的特性的劣化难以产生的弹性波装置。
-用于解决技术问题的手段-
根据本发明涉及的弹性波装置的第1广泛的方面，提供一种弹性波装置，具备：压电体层，具有第1主面、及与该第1主面对置的第2主面；激励电极，被设置成与所述压电体层相接；和音响反射层，被设置在所述压电体层的所述第1主面上，所述音响反射层具有音响阻抗相对高的高音响阻抗层和音响阻抗相对低的低音响阻抗层，所述音响反射层具有抑制无用波向所述压电体层侧的反射的无用波反射抑制构造。
根据本发明涉及的弹性波装置的第2广泛的方面，提供一种弹性波装置，具备：压电体层，具有第1主面、及与该第1主面对置的第2主面；第1激励及第2激励电极，被设置成与所述压电体层相接；和音响反射层，被设置在所述压电体层的所述第1主面上，所述音响反射层具有：具有相互对置的一对主面且音响阻抗相对高的高音响阻抗层；和具有相互对置的一对主面且音响阻抗相对低的低音响阻抗层，所述音响反射层中，所述低音响阻抗层及高音响阻抗层之中的至少1层中，所述一对主面之中的各主面的外周缘弯曲成不位于将该层的中央部分中的所述各主面在外周缘方向上延长的面内。
根据本发明涉及的弹性波装置的第3广泛的方面，提供一种弹性波装置，具备：压电体层，具有第1主面、及与该第1主面对置的第2主面；第1及第2激励电极，被设置成与所述压电体层相接；和音响反射层，被设置在所述压电体层的所述第1主面上，所述音响反射层具有音响阻抗相对高的高音响阻抗层和音响阻抗相对低的低音响阻抗层，在所述音响反射层的外周侧面中，所述高音响阻抗层及低音响阻抗层之中的至少1层的外周侧面与其他层的外周侧面经阶差而配置。
本发明涉及的弹性波装置的某一特定的方面中，所述激励电极为IDT电极，该IDT电极被设置于所述压电体层的所述第1主面及第2主面之中的至少一方。该情况下，通过IDT电极能够激励板波等弹性波。
本发明涉及的弹性波装置的其他特定的方面中，所述IDT电极被设置于所述压电体层的所述第2主面。该情况下，由于IDT电极设置于音响反射层的相反侧，故能够更有效地激励弹性波。
本发明涉及的弹性波装置的另一特定的方面中，利用所述IDT电极所激励的板波。
本发明涉及的弹性波装置的其他特定的方面中，所述激励电极具有：被设置在所述压电体层的所述第1主面的第1激励电极、和被设置在所述压电体层的所述第2主面的第2激励电极。该情况下，通过第1、第2激励电极间，能够有效地激励体波。
本发明涉及的弹性波装置的又一特定的方面中，通过所述第1激励电极与所述第2激励电极来激励体波。
本发明涉及的弹性波装置的制造方法是制造依据于本发明而构成的弹性波装置的方法。
由本发明的第1广泛的方面提供的弹性波装置的制造方法，具备：在所述压电体层上成膜至少1层的所述低音响阻抗层和至少1层的所述高音响阻抗层，以使得在所述音响反射层中具备所述无用波反射抑制构造的工序；和将所述激励电极设置为与所述压电体层相接的工序。
由本发明的第2广泛的方面提供的弹性波装置的制造方法，具备：在所述压电体层形成所述音响反射层的工序；和将所述激励电极设置为与所述压电体层相接的工序，在形成所述音响反射层之际，在所述高音响阻抗层及所述低音响阻抗层之中的至少1层中，使所述一对主面之中的各主面的外周缘弯曲成不位于将该层的中央部分中的所述各主面在外周缘方向上延长的面内。该情况下，无用波被有效地乱反射，能够有效地降低无用波的影响。
由本发明的第3广泛的方面提供的弹性波装置的制造方法，具备：在所述压电体层形成所述音响反射层的工序；和将所述激励电极设置为与所述压电体层相接的工序，每当形成所述音响反射层时，设置所述高音响阻抗层及所述低音响阻抗层之中的至少1层，以使得该至少1层的外周侧面与其他层的外周侧面经阶差而配置。该情况下，至少1层的外周侧面与其他层的外周侧面经阶差而配置，由此无用波局部地相互抵消。因而，能够有效地降低无用波的影响。
-发明效果-
在由本发明的第1～第3广泛的方面提供的弹性波装置中，能够抑制无用波向压电体层侧的反射。因此，谐振特性或滤波器特性等的弹性波装置的特性的劣化难以产生。
附图说明
图1(a)是本发明的第1实施方式涉及的弹性波装置的正面剖视图，图1(b)是将其主要部分放大后表示的部分切口正面剖视图。
图2是本发明的第1实施方式涉及的弹性波装置的俯视图。
图3是用于说明本发明的第2实施方式涉及的弹性波装置的无用波反射抑制构造的部分切口正面剖视图。
图4(a)～图4(d)是用于说明第1实施方式的弹性波装置的制造方法的各正面剖视图。
图5(a)及图5(b)是用于说明第1实施方式的弹性波装置的制造方法的各正面剖视图。
图6(a)～图6(c)是用于说明第1实施方式的弹性波装置的制造方法的各正面剖视图。
图7是用于说明本发明的第3实施方式涉及的弹性波装置的正面剖视图。
具体实施方式
以下参照附图对本发明的具体实施方式进行说明，由此使本发明清楚明了。
其中，本说明书所述的各实施方式是例示性的内容，指出在不同的实施方式间能够实现构成的局部的置换或组合。
图1(a)是本发明的第1实施方式的弹性波装置的正面剖视图，图1(b)是将其主要部分放大后表示的部分切口正面剖视图，图2是第1实施方式的弹性波装置的俯视图。其中，图1(a)相当于沿着图2的A-A线的部分的剖面。
虽然并非特别地加以限定，但弹性波装置1为利用了板波的弹性波装置。弹性波装置1具有压电体层2。压电体层2具有第1主面2a及与第1主面2a对置的第2主面2b。压电体层2由LiNbO3或LiTaO3等的压电单晶体组成。不过，压电体层2的材料并未特别地加以限定，也可以利用其他压电材料。
在压电体层2的第2主面2b上设置有IDT电极3，以作为激励电极。IDT电极3的一个汇流条经由布线电极4b而与端子电极4a相连。IDT电极3的另一汇流条经由布线电极4d而与端子电极4c相连。
IDT电极3、端子电极4a、4c及布线电极4b、4d能够利用适宜的金属或合金形成。
其中，图2的虚线B表示汇流条和布线电极4b或4d的边界部分。
在压电体层2的第1主面2a侧层叠有音响反射层5。增强基板7上层叠有支承层6。该支承层6中设置有朝着上表面开设的凹部。在该凹部内填充有音响反射层5。
压电体层2的厚度虽然并未特别地加以限定，但优选为100nm以上且1000nm以下。在为100nm以上的情况下，压电体层2难以破损。如果为1000nm以下，那么能够有效地提高板波的激励效率。
在利用了板波的弹性波装置1中，由于压电体层2的厚度比较薄，故在增强基板7上层叠支承层6，进而在支承层6上层叠压电体层2。上述支承层6及增强基板7能够通过适宜的绝缘性树脂或压电材料等来形成。作为这种材料，例如能够利用硅(Si)、氧化硅、氮氧化硅、氧化铝等。
音响反射层5具有将具有相互对置的一对主面的低音响阻抗层5a、5c、5e和具有相互对置的一对主面的高音响阻抗层5b、5d、5f交替地层叠而成的构造。高音响阻抗层5b、5d、5f的音响阻抗比低音响阻抗层5a、5c、5e的音响阻抗还高。
低音响阻抗层5a、5c、5e优选由与支承层6相同的材料组成。该情况下，能够减少材料的种类。再有，也能够期许制造工序的简化。本实施方式中，支承层6和低音响阻抗层5a、5c、5e由相同的材料组成。不过，也可以使高音响阻抗层5b、5d、5f由与支承层6相同的材料组成，低音响阻抗层5a、5c、5e通过具有比支承层6更低的音响阻抗的材料来形成。
还有，低音响阻抗层5a、5c、5e及高音响阻抗层5b、5d、5f也可以由与支承层6不同的材料组成。
作为上述低音响阻抗层5a、5c、5e的材料，只要音响阻抗比高音响阻抗层5b、5d、5f还低，就并未特别地加以限定。
作为构成上述低音响阻抗层5a、5c、5e及高音响阻抗层5b、5d、5f的材料，能够利用陶瓷或金属等。还有，未限于绝缘体，也可以利用压电体。因此，作为构成上述低音响阻抗层5a、5c、5e及高音响阻抗层5b、5d、5f的材料，例如能够利用氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化铝、氧化锌等的陶瓷、氮化铝、LiTaO3或LiNbO3等的压电体、或W等的金属。优选，作为低音响阻抗层5a、5c、5e而优选采用音响阻抗比较低的氧化硅。再有，作为高音响阻抗层5b、5d、5f而优选采用W等的金属或压电体等。
音响反射层5中，低音响阻抗层5a、5c、5e及高音响阻抗层5b、5d、5f的厚度并未特别地加以限定，但期望优选为100nm以上且500nm以下。只要在该厚度的范围内，就不怎么增厚音响反射层5整体的厚度，能够有效地期许弹性波装置1的薄型化。
支承层6的厚度只要能围绕音响反射层5即可，并未特别地加以限定。另外，在弹性波装置1中，虽然支承层6抵达音响反射层5的下方，也可以在音响反射层5的下方不存在支承层6。即，音响反射层5的下表面也可以直接层叠于增强基板7。
音响反射层5在俯视的情况下，被设置于与IDT电极3重叠的位置。因此，IDT电极3所激励的板波即便泄漏到音响反射层5侧，电能被音响反射层5反射，能够提高板波的激励效率。
本实施方式的弹性波装置1的特征在于，在上述音响反射层5中具备无用波反射抑制构造5x。即，如图1(b)中放大所表示那样，在音响反射层5的外周缘中，低音响阻抗层5a、5c、5e及高音响阻抗层5b、5d、5f的一对主面的各主面的外周缘分别弯曲成：不位于将该音响阻抗层5a～5f的中央部分中的所述各主面在外周缘方向延长后的面内。
弹性波装置1中，压电体层2所产生的无用波和所使用的板波一起向音响反射层5侧泄漏。该情况下，低音响阻抗层5a、5c、5e和高音响阻抗层5b、5d、5f的界面平坦的情况下，上述无用波在音响反射层5的外周侧面中一样地被反射，难以衰减。因此，无用波返回至压电体层2，上述无用波的影响体现于谐振特性或滤波器特性等。
与此相对，在本实施方式中，由于具备上述无用波反射抑制构造5x，故抵达音响反射层5的外周侧面的无用波被乱反射。因此，由于无用波难以返回至压电体层2，故无用波造成的特性的劣化难以产生。
另外，如图1(b)所示出那样，在本实施方式中，在低音响阻抗层5a、5c、5e及高音响阻抗层5b、5d、5f的全部中，相互对置的一对主面的各主面的外周缘的一部分弯曲成不位于将该层的中央部分中的所述各主面在外周缘方向上延长后的面内。然而，只要低音响阻抗层及高音响阻抗层之中的至少1层中所述各主面的外周缘的至少一部分弯曲成不位于将该层的中央部分中的所述各主面在外周缘方向上延长后的面内，就能够使无用波乱反射。
再有，本实施方式中，虽然层叠了3层的低音响阻抗层5a、5c、5e和3层的高音响阻抗层5b、5d、5f，但低音响阻抗层的层叠数及高音响阻抗层的层叠数并未特别地加以限定。只要设置有至少1层的低音响阻抗层即可。
图3是用于说明本发明的第2实施方式涉及的弹性波装置的无用波反射抑制构造的部分切口正面剖视图。如图3所示，第2实施方式的弹性波装置中，音响反射层15具有将低音响阻抗层15a、15c、15e和高音响阻抗层15b、15d、15f交替地层叠而成的构造。在此，低音响阻抗层15a的外周侧面15a1通过阶差而与相邻的高音响阻抗层15b的外周侧面15b1间隔开。同样地，低音响阻抗层15c、15e的外周侧面也通过阶差而与高音响阻抗层15b、15d、15f之中的相邻的高音响阻抗层15b、15d、15f的外周侧面间隔开。因此，在低音响阻抗层15a、15c、15e的外周侧面被反射的无用波和在高音响阻抗层15b、15d、15f的外周侧面、例如在外周侧面15b1被反射的无用波的相位偏离开。因而，无用波彼此局部地相互抵消。因此，能够有效地抑制无用波被音响反射层15反射后返回压电体层侧。
另外，只要高音响阻抗层15b、15d、15f及低音响阻抗层15a、15c、15e之中的至少1层的外周侧面与其他层的外周侧面经阶差而配置即可。即便在该情况下，由于反射波的相位局部地偏离开，故也能够有效地抑制无用波的反射。
第2实施方式中，也对构成音响反射层15的低音响阻抗层及高音响阻抗层的层数并未特别地加以限定。
接着，参照图4(a)～图4(d)、图5(a)、图5(b)、图6(a)～图6(c)，来说明第1实施方式的弹性波装置的制造方法。
如图4(a)所示，在压电基板2A的一个主面通过溅射来成膜氧化硅，由此形成低音响阻抗层5a1。接着，如图4(b)所示，在低音响阻抗层5a上形成高音响阻抗层5b。例如，高音响阻抗层5b是利用光刻技术并通过蒸镀剥离加工方法来形成的。在此，在图案化之际，通过控制抗蚀剂形状或电极形成的手法，从而例如能够使由金属组成的高音响阻抗层5b和由氧化硅组成的低音响阻抗层5a如图示地弯曲成外周缘的一部分并不位于将中央部分在外周缘方向上延长后的面内。
然后，如图4(c)所示，形成氧化硅膜，以形成低音响阻抗层5c。氧化硅膜之中的堆积于高音响阻抗层5b上的部分形成低音响阻抗层5c。堆积于低音响阻抗层5c的周围的部分层叠于最初所形成的低音响阻抗层5a1上。
然后，如图4(d)所示，进而与上述同样地依次形成高音响阻抗层5d、低音响阻抗层5e及高音响阻抗层5f。伴随于此，在音响反射层5的周围形成由氧化硅组成的支承层部6A。其中，在音响反射层的形成中，只要将高音响阻抗层及低音响阻抗层之中的至少1层的外周侧面配置成与其他层的外周侧面经阶差即可。这在图案化之际能够通过对抗蚀剂形状或电极形成的手法进行控制来达成。
接下来，如图5(a)所示，进而通过溅射等形成氧化硅膜，以形成支承层6。
接着，研磨支承层6，如图5(b)所示，使支承层6的与压电基板2A相反侧的面平坦化。然后，如图6(a)所示，为了增强而在支承层6的与压电基板2A相反侧的面层叠增强基板7。增强基板利用例如Si或SiO2等。接着，如图6(b)所示，将压电基板2A薄板化。该薄板化能够通过直接研磨基板、或在压电基板2A设置高浓度离子注入部并以该高浓度离子注入部为界将压电基板2A剥离等来形成。
然后，如图6(c)所示，在压电体层2的第2主面2b上形成IDT电极3及端子电极4a、4c等。
上述第1及第2实施方式中，对具有IDT电极3且利用板波的弹性波装置进行了说明。不过，本发明未限于利用了板波的弹性波装置。
图7是作为本发明的第3实施例的利用了体波的弹性波装置的正面剖视图。
弹性波装置31中，增强基板7上层叠有音响反射层5。再有，压电体层32的上表面层叠有第1激励电极33a，在压电体层32的作为第1主面的下表面层叠有第2激励电极33b。
弹性波装置31中，利用通过从第1、第2激励电极33a、33b施加交流电场而在压电体层32被激励的体波。即，通过第1激励电极33a和第2激励电极33b，体波被激励。
本实施方式中，音响反射层之中的至少1层中所述各主面的外周缘的至少一部分也弯曲成不位于将该层的中央部分中的所述各主面在外周缘方向上延长后的面内。因此，与第1实施方式同样地，能够抑制无用波向压电体层32侧的反射。第3实施方式中，为无用波反射抑制构造作，也未被限定于上述构造，也可以如第2实施方式那样，高音响阻抗层5b、5d、5f及低音响阻抗层5a、5c、5e之中的至少1层的外周侧面与其他层的外周侧面经阶差而配置。
-符号说明-
1...弹性波装置
2...压电体层
2A...压电基板
2a、2b...第1、第2主面
3...IDT电极
4a、4c...端子电极
4b、4d...布线电极
5...音响反射层
5a、5a1、5c、5e...低音响阻抗层
5b、5b1、5d、5f...高音响阻抗层
5x...无用波反射抑制构造
6...支承层
6A...支承层部
7...增强基板
15...音响反射层
15a、15c、15e...低音响阻抗层
15a1、15b1...外周侧面
15b、15d、15f...高音响阻抗层
31...弹性波装置
32...压电体层
33a、33b...第1、第2激励电极

Claims (9)

1.一种弹性波装置，具备：
压电体层，具有第1主面、及与该第1主面对置的第2主面；
第1激励电极及第2激励电极，被设置成与所述压电体层相接；和
音响反射层，被设置在所述压电体层的所述第1主面上，
所述音响反射层具有：具有相互对置的一对主面且音响阻抗相对高的高音响阻抗层；和具有相互对置的一对主面且音响阻抗相对低的低音响阻抗层，
所述音响反射层中，所述低音响阻抗层及高音响阻抗层之中的至少1层中，所述一对主面之中的各主面的外周缘弯曲成不位于将该层的中央部分中的所述各主面在外周缘方向上延长的面内。
2.一种弹性波装置，具备：
压电体层，具有第1主面、及与该第1主面对置的第2主面；
第1激励电极及第2激励电极，被设置成与所述压电体层相接；和
音响反射层，被设置在所述压电体层的所述第1主面上，
所述音响反射层具有音响阻抗相对高的高音响阻抗层和音响阻抗相对低的低音响阻抗层，
在所述音响反射层的外周侧面中，所述高音响阻抗层及低音响阻抗层之中的至少1层的外周侧面与其他层的外周侧面经阶差而配置。
3.根据权利要求1或2所述的弹性波装置，其中，
所述激励电极为叉指换能器电极，即IDT电极，该叉指换能器电极被设置于所述压电体层的所述第1主面及第2主面之中的至少一方。
4.根据权利要求3所述的弹性波装置，其中，
所述叉指换能器电极被设置于所述压电体层的所述第2主面。
5.根据权利要求3所述的弹性波装置，其中，
所述弹性波装置利用由所述叉指换能器电极激励的板波。
6.根据权利要求1或2所述的弹性波装置，其中，
所述激励电极具有：被设置在所述压电体层的所述第1主面的第1激励电极、和被设置在所述压电体层的所述第2主面的第2激励电极。
7.根据权利要求6所述的弹性波装置，其中，
由所述第1激励电极和所述第2激励电极激励体波。
8.一种弹性波装置的制造方法，是权利要求1所述的弹性波装置的制造方法，具备：
在所述压电体层形成所述音响反射层的工序；和
将所述激励电极设置为与所述压电体层相接的工序，
在形成所述音响反射层之际，在所述高音响阻抗层及所述低音响阻抗层之中的至少1层中，使所述一对主面之中的各主面的外周缘弯曲成不位于将该层的中央部分中的所述各主面在外周缘方向上延长的面内。
9.一种弹性波装置的制造方法，是权利要求2所述的弹性波装置的制造方法，具备：
在所述压电体层形成所述音响反射层的工序；和
将所述激励电极设置为与所述压电体层相接的工序，
每当形成所述音响反射层时，设置所述高音响阻抗层及所述低音响阻抗层之中的至少1层，以使得该至少1层的外周侧面与其他层的外周侧面经阶差而配置。
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