CN108028637B - 弹性波装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种具备声音反射层的弹性波装置，其中，能够降低特性劣化的可能性。弹性波装置(1)具备：支承基板(2)；设置在支承基板(2)上的声音多层膜(3)；设置在声音多层膜(3)上的压电基板(4)；以及设置在压电基板(4)上的IDT电极(5)，声音多层膜(3)具有至少4层声阻抗层，该至少4层声阻抗层包含至少一层低声阻抗层(3a、3c、3e、3g)和声阻抗比低声阻抗层(3a、3c、3e、3g)高的至少一层高声阻抗层(3b、3d、3f)，还具备接合层(9)，该接合层(9)设置在从由压电基板(4)侧朝向支承基板(2)侧的第四层声阻抗层(3d)中起直到声音多层膜(3)与支承基板(2)的界面为止的任一位置。

Description

弹性波装置
技术领域
本发明涉及用于谐振器、带通滤波器等的弹性波装置。
背景技术
以往，作为谐振器、带通滤波器，广泛使用弹性波装置。在这样的弹性波装置中，利用了瑞利波、SH波等各种各样的弹性波。
在下述的专利文献1公开了利用了板波的弹性波装置。在专利文献1的弹性波装置中，在支承基板上依次层叠有声音反射层、压电体层以及IDT电极。上述声音反射层包含低声阻抗层和声阻抗比该低声阻抗层高的高声阻抗层。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：WO2012/086441 A1
发明内容
发明要解决的课题
在专利文献1记载了通过对预先设置了声音反射层的支承基板和压电体进行接合，从而制造弹性波装置的方法。然而，根据设置了声音反射层的支承基板与压电体的接合位置，存在产生特性的劣化的情况。
因此，本发明的目的在于，在具备声音反射层的弹性波装置中，降低特性劣化的可能性。
用于解决课题的技术方案
本发明涉及的弹性波装置具备：支承基板；声音多层膜，设置在所述支承基板上；压电基板，设置在所述声音多层膜上；以及IDT电极，设置在所述压电基板上，所述声音多层膜具有至少4层声阻抗层，所述至少4层声阻抗层包含至少一层低声阻抗层和声阻抗比该低声阻抗层高的至少一层高声阻抗层，所述弹性波装置还具备接合层，所述接合层设置在从由所述压电基板侧朝向所述支承基板侧的第四层所述声阻抗层中起直到所述声音多层膜与所述支承基板的界面为止的任一位置。
在本发明涉及的弹性波装置的某个特定的局面中，所述接合层设置在所述第四层声阻抗层中。
在本发明涉及的弹性波装置的另一个特定的局面中，所述声音多层膜具有至少5层所述声阻抗层，所述接合层设置在比所述第四层声阻抗层靠所述支承基板侧的任一个所述声阻抗层中。
在本发明涉及的弹性波装置的另一个特定的局面中，所述声音多层膜具有至少5层所述声阻抗层，所述接合层设置在所述第四层声阻抗层与其它所述声阻抗层的界面、或者比所述第四层声阻抗层靠所述支承基板侧的所述声阻抗层间的界面中的任一位置。
在本发明涉及的弹性波装置的又一个特定的局面中，所述接合层设置在所述声音多层膜与所述支承基板的界面。
在本发明涉及的弹性波装置的又一个特定的局面中，作为传播的弹性波，利用了S0模式、A0模式、A1模式、SH0模式、或SH1模式的板波。
在本发明涉及的弹性波装置的又一个特定的局面中，所述低声阻抗层包含氧化硅。在该情况下，能够更加高效地封闭板波。
在本发明涉及的弹性波装置的又一个特定的局面中，所述高声阻抗层包含铂或氮化硅。在该情况下，能够更加高效地封闭板波。
发明效果
根据本发明，在具备声音多层膜的弹性波装置中，能够降低特性劣化的可能性。
附图说明
图1(a)是本发明的第一实施方式涉及的弹性波装置的示意性正面剖视图，图1(b)是示出其电极构造的示意性俯视图。
图2是将本发明的第一实施方式涉及的弹性波装置的主要部分放大示出的局部切割示意性剖视图。
图3是示出在通过实验例制作的弹性波装置中使构成声音多层膜的声阻抗层的层叠数变化时的阻抗特性的图。
图4(a)～图4(d)是用于说明本发明的第一实施方式涉及的弹性波装置的制造方法的各简图式正面剖视图。
图5是将本发明的第二实施方式涉及的弹性波装置的主要部分放大示出的局部切割示意性剖视图。
图6是将本发明的第三实施方式涉及的弹性波装置的主要部分放大示出的局部切割示意性剖视图。
图7是将本发明的第四实施方式涉及的弹性波装置的主要部分放大示出的局部切割示意性剖视图。
具体实施方式
以下，通过参照附图对本发明的具体的实施方式进行说明，从而明确本发明。
另外，需要指出的是，本说明书记载的各实施方式是例示性的，能够在不同的实施方式间进行结构的部分置换或组合。
(第一实施方式)
图1(a)是本发明的第一实施方式涉及的弹性波装置的示意性正面剖视图，图1(b)是示出其电极构造的示意性俯视图。此外，图2是将本发明的第一实施方式涉及的弹性波装置的主要部分放大示出的局部切割示意性剖视图。
弹性波装置1是利用了S0模式、A0模式、A1模式、SH0模式、或SH1模式等的板波的弹性波装置。弹性波装置1具有支承基板2。在支承基板2上，层叠有声音多层膜3。在声音多层膜3上，层叠有压电基板4。在压电基板4上，层叠有IDT电极5以及电极连接盘6a、6b。电极连接盘6a、6b设置为与IDT电极5电连接。
支承基板2包含Si。作为构成支承基板2的材料，没有特别限定，能够使用：蓝宝石、LiTaO3、LiNbO3、水晶等压电体；氧化铝、氧化镁、氮化硅、氮化铝、氧化硅、氧化铝、碳化硅、氧化锆、堇青石、多铝红柱石、滑石、镁橄榄石等各种陶瓷或玻璃等电介质；或者硅、氮化镓等半导体；或者树脂等。
在本实施方式中，声音多层膜3具有低声阻抗层3a、3c、3e、3g和高声阻抗层3b、3d、3f。高声阻抗层3b、3d、3f的声阻抗高于低声阻抗层3a、3c、3e、3g的声阻抗。在本实施方式中，在层叠方向上交替地配置有低声阻抗层3a、3c、3e、3g和高声阻抗层3b、3d、3f。
另外，在本发明中，低声阻抗层3a、3c、3e、3g和高声阻抗层3b、3d、3f也可以不在层叠方向上交替地配置。不过，从更进一步提高板波的封闭效率的观点出发，优选低声阻抗层3a、3c、3e、3g中的至少一层设置在比高声阻抗层3b、3d、3f中的至少一层靠压电基板4侧。此外，更优选在至少4层声阻抗层中，低声阻抗层和高声阻抗层交替地层叠。
从更加高效地封闭板波的能量的观点出发，构成声音多层膜3的声阻抗层的各层的厚度优选分别为压电基板4的厚度的1/10～4倍程度的范围。不过，多个声阻抗层的各层的厚度可以与压电基板4的厚度相同，也可以不同。
此外，在弹性波装置1中，声音多层膜3包含7层声阻抗层。像本实施方式那样，声阻抗层的层叠数为至少4层以上。若声阻抗层的层叠数少，则存在不能高效地封闭板波的情况。声阻抗层的层叠数的上限没有特别限定，但优选设为20层程度。
低声阻抗层3a、3c、3e、3g包含SiO2。不过，低声阻抗层3a、3c、3e、3g也可以包含Al、Ti等。
高声阻抗层3b、3d、3f包含Pt。不过，高声阻抗层3b、3d、3f也可以包含AlN、W、LiTaO3、Al2O3、LiNbO3、SiN、Ta2O5或ZnO等。
在本实施方式中，在低声阻抗层3a中设置有接合层9。更具体地，低声阻抗层3a具有用接合层9接合了低声阻抗层部分3a1和低声阻抗层部分3a2的构造。因此，接合层9设置为，被低声阻抗层部分3a1和低声阻抗层部分3a2夹持。另外，低声阻抗层部分3a1的与接合层9相反侧的主面与支承基板2相接。另一方面，低声阻抗层部分3a2的与接合层9相反侧的主面与高声阻抗层3b相接。不过，像在后述的实施例中也会叙述的那样，接合层9只要设置在从压电基板4观察的第四层声阻抗层中或比第四层声阻抗层靠支承基板2侧的任一个声阻抗层中或者界面即可。
低声阻抗层部分3a1、3a2包含与低声阻抗层3a相同的材料。因此，在本实施方式中，包含SiO2。
接合层9包含Ti氧化物。接合层9不限定于Ti氧化物，也可以是Al等其它金属的氧化物。此外，也可以包含Ti、Al等金属，而不是金属的氧化物。不过，优选地，为了能够谋求电绝缘，优选绝缘材料。特别是，由于接合力高且容易通过氧化而绝缘化，所以优选Ti的氧化物。
压电基板4是包含LiNbO3的基板。不过，作为压电基板4，也可以使用包含LiTaO3等其它压电单晶的基板，还可以使用包含压电陶瓷的基板。
在图1(a)中以简图方式进行了表示，在压电基板4上形成有图1(b)所示的电极构造。即，形成有IDT电极5和配置在IDT电极5的弹性波传播方向两侧的反射器7、8。由此，构成了单端口型弹性波谐振器。另外，也可以不设置反射器7、8。
如图1(b)所示，IDT电极5具有第一汇流条、第二汇流条和多根第一电极指、第二电极指。多根第一电极指和多根第二电极指相互交替插入。此外，多根第一电极指与第一汇流条连接，多根第二电极指与第二汇流条连接。
若对IDT电极5施加交变电压，则形成有IDT电极5的压电基板4部分被激振。弹性波装置1作为通过像上述那样IDT电极5被激振而产生的弹性波而利用板波。
另外，虽然在本实施方式中省略了图示，但是在本发明中，也可以设置作为温度调整膜的SiO2膜，使得覆盖IDT电极5。
在本实施方式中，IDT电极5以及电极连接盘6a、6b包含Al。不过，IDT电极5以及电极连接盘6a、6b分别能够包含Al、Cu、Pt、Au、Ag、Ti、Ni、Cr、Mo、W或以这些金属为主体的合金等适当的金属。此外，IDT电极5以及电极连接盘6a、6b也可以包含层叠多个金属膜而成的层叠金属膜。
在弹性波装置1中，交替地层叠有低声阻抗层3a、3c、3e、3g和高声阻抗层3b、3d、3f。因此，从压电基板4传播过来的板波在作为低声阻抗层3a、3c、3e、3g的上方表面的、低声阻抗层3a、3c、3e、3g与高声阻抗层3b、3d、3f的界面处被反射。由此，能够高效地封闭板波的能量。
此外，在弹性波装置1中，在从压电基板4侧朝向支承基板2侧的第七层声阻抗层3a中设置有接合层9。因此，在弹性波装置1中，不易产生特性的劣化。
另外，虽然在弹性波装置1中，声音多层膜3具有7层声阻抗层，但是只要具有至少4层声阻抗层即可。在本发明中，声音多层膜3具有至少4层声阻抗层，因此能够高效地封闭板波的能量。以下，参照实验例对此进行详细说明。
在实验例中，根据下述的条件制作作为单端口型的弹性波谐振器的弹性波装置1，并激励了So模式的板波。
支承基板2：Si(材料)
声音多层膜3：层叠数：2层、4层或6层，低声阻抗层：SiO2，高声阻抗层：Pt
压电基板4：X-LiNbO3{欧拉角(90°，90°，40°)}
IDT电极5：AlCu(Cul％80nm)/Ti(10nm)，占空比：0.5，电极指的对数：100对，交叉宽度：25.5μm
图3是示出在通过实验例制作的弹性波装置中使构成声音多层膜的声阻抗层的层叠数变化时的阻抗特性的图。
另外，在实验例中，在声阻抗层的层叠数为2层的情况下，接合层形成在从压电基板4侧起第三层。此外，在声阻抗层的层叠数为4层的情况下，接合层形成在从压电基板4侧起第五层。在声阻抗层的层叠数为6层的情况下，接合层形成在从压电基板4侧起第七层。
在此，根据图3可知，在声阻抗层的层叠数为4层以及6层的弹性波装置1中，与层叠数为2层的弹性波装置1相比较，得到了良好的阻抗特性。
进而，虽然在图中没有记载，但是在声阻抗层的层叠数为4层情况下，即使在将接合位置形成在从压电基板4侧起第四层、以及声音多层膜3与支承基板2的界面的情况下，也得到了良好的阻抗特性。进而，在声阻抗层的层叠数为6层的情况下，即使在将接合位置形成在从压电基板4侧起第四层、第五层、第六层以及声音多层膜3与支承基板2的界面的情况下，也得到了良好的阻抗特性。
由此可知，为了高效地封闭板波并得到良好的阻抗特性，需要有至少4层声阻抗层，以及，需要将接合层的位置设置在从由压电基板侧朝向支承基板侧的第四层声阻抗层中起直到声音多层膜与支承基板的界面为止的任一位置。
因此，若接合层设置在从由压电基板侧朝向支承基板侧的第四层声阻抗层中起直到声音多层膜与支承基板的界面为止的任一位置，则不易产生特性的劣化。
(制造方法)
弹性波装置1的制造方法没有特别限定，参照图4(a)～图4(d)对一个例子进行说明。
首先，如图4(a)所示，准备用于得到压电基板4的压电板4A和支承基板2。在压电板4A的一侧的主面上，形成包含SiO2的低声阻抗层3g。接下来，在低声阻抗层3g上，从高声阻抗层3f起依次交替地层叠3层包含AlN的高声阻抗层3f、3d、3b和两层包含SiO2的低声阻抗层3e、3c。接着，在高声阻抗层3b上层叠包含SiO2的低声阻抗层部分3a2。
另一方面，在支承基板2的一侧的主面上，形成包含SiO2的低声阻抗层部分3a1。
作为压电板4A，使用包含LiNbO3的板。不过，作为压电板4A，也可以使用包含LiTaO3等其它压电单晶的板，还可以使用包含压电陶瓷的板。
作为支承基板2，使用Si。不过，作为支承基板2，能够使用：蓝宝石、LiTaO3、LiNbO3、水晶等压电体；氧化铝、氧化镁、氮化硅、氮化铝、氧化硅、氧化铝、碳化硅、氧化锆、堇青石、多铝红柱石、滑石、镁橄榄石等各种陶瓷或玻璃等电介质；或硅、氮化镓等半导体；或者树脂等。
低声阻抗层3c、3e、3g以及低声阻抗层部分3a1、3a2能够通过溅射法、蒸镀法或CVD法等方法来形成。同样地，高声阻抗层3b、3d、3f能够通过溅射法、蒸镀法或CVD法等方法来形成。声阻抗层也可以实施适当的图案化。
低声阻抗层3c、3e、3g以及高声阻抗层3b、3d、3f的各层的厚度没有特别限定，分别能够设为50nm～2000nm程度。
接着，对成为压电板4A的接合面的低声阻抗层部分3a2的表面和成为支承基板2的接合面的低声阻抗层部分3a1的表面进行研磨。研磨后，如图4(b)所示，对压电板4A和支承基板2进行接合。在压电板4A与支承基板2的接合时，在压电板4A上的低声阻抗层部分3a2与支承基板2上的低声阻抗层部分3a1之间，夹入未图示的用于形成接合层9的包含Ti的接合膜，并通过扩散接合进行接合。另外，接合方法没有限定，例如，可以是亲水化接合，也可以是活性化接合。
接着，如图4(c)所示，将压电板4A薄板化至能够激励板波的程度，得到压电基板4。从板波的激励效率的观点出发，压电基板4的厚度优选设为1μm以下。
在压电板4A的薄板化后，通过以300℃程度的温度进行热处理，从而使上述包含Ti的接合膜氧化，从而进行绝缘化。
最后，如图4(d)所示，在压电基板4的与声音多层膜3相反侧的主面上，形成IDT电极5以及电极连接盘6a、6b，得到弹性波装置1。
IDT电极5以及电极连接盘6a、6b例如能够通过蒸镀剥离法来形成。IDT电极5的厚度没有特别限定，能够设为10～2000nm。此外，电极连接盘6a、6b的厚度没有特别限定，能够设为100～2000nm。
另外，在本实施方式中，IDT电极5由依次层叠了Ti以及AlCu(Cul％)的层叠金属膜形成。此外，电极连接盘6a、6b由依次层叠了Ti以及Al的层叠金属膜形成。
(第二实施方式)
图5是将本发明的第二实施方式涉及的弹性波装置的主要部分放大示出的局部切割示意性剖视图。如图5所示，在第二实施方式中，高声阻抗层3d具有用接合层9接合了高声阻抗层部分3d1和高声阻抗层部分3d2的构造。因此，接合层9位于高声阻抗层3d中。高声阻抗层部分3d1和高声阻抗层部分3d2能够包含与高声阻抗层3b、3f相同的材料。
在第二实施方式中，在制造时，也只要通过与第一实施方式同样的方法使用Ti的接合膜等对高声阻抗层部分3d1和高声阻抗层部分3d2进行接合即可。
此外，在第二实施方式中，接合层9也位于从压电基板4侧朝向支承基板2侧的第四层声阻抗层3d中，因此能够高效地封闭板波，且不易产生特性的劣化。
像第一实施方式以及第二实施方式的弹性波装置那样，接合层9可以设置在从压电基板4侧朝向支承基板2侧的第四层声阻抗层3d中，也可以设置在比第四层声阻抗层3d靠支承基板2侧的声阻抗层中。
(第三实施方式以及第四实施方式)
图6是将本发明的第三实施方式涉及的弹性波装置的主要部分放大示出的局部切割示意性剖视图。如图6所示，在第三实施方式中，接合层9设置在高声阻抗层3d与低声阻抗层3c的界面。即，在从压电基板4侧朝向支承基板2侧的第四层声阻抗层3d与第五层声阻抗层3c的界面设置有接合层9。
图7是将本发明的第四实施方式涉及的弹性波装置的主要部分放大示出的局部切割示意性剖视图。如图7所示，在第四实施方式中，接合层9设置在声音多层膜3与支承基板2的界面。
在第三实施方式以及第四实施方式中，在制造时，也只要通过与第一实施方式同样的方法，使用Ti的接合膜等对声阻抗层间或声音多层膜3与支承基板2进行接合即可。
如第三实施方式以及第四实施方式所示，接合层9可以位于比从压电基板4侧朝向支承基板2侧的第四层声阻抗层3d靠支承基板2侧的声阻抗层间的界面，也可以设置在声音多层膜3与支承基板2的界面。无论在哪种情况下，都能够得到与第一实施方式以及第二实施方式同样的作用效果。
像这样，在本发明中，在从由压电基板4侧朝向支承基板2侧的第四层声阻抗层3d中起直到声音多层膜3与支承基板2的界面为止的任一位置，设置有接合层9。因此，在本发明的弹性波装置中，能够高效地封闭板波，且不易产生特性的劣化。
本发明的弹性波装置被广泛用于各种各样的电子设备、通信设备。作为电子设备，例如有传感器。作为通信设备，例如，有包含本发明的弹性波装置的双工器、包含本发明的弹性波装置和PA(Power Amplifier，功率放大器)和/或LNA(Low Noise Amplifier，低噪声放大器)和/或SW(Switch，开关)的通信模块设备、包含该通信模块设备的移动体通信设备、保健通信设备等。作为移动体通信设备，有便携式电话、智能电话、车载导航等。作为保健通信设备，有体重计、体脂肪计等。保健通信设备、移动体通信设备具备天线、RF模块、LSI、显示器、输入部、电源等。
附图标记说明
1：弹性波装置；
2：支承基板；
3：声音多层膜；
3a、3c、3e、3g：低声阻抗层；
3a1、3a2：低声阻抗层部分；
3b、3d、3f：高声阻抗层；
3d1、3d2：高声阻抗层部分；
4：压电基板；
4A：压电板；
5：IDT电极；
6a、6b：电极连接盘；
7、8：反射器；
9：接合层。

Claims (7)

1.一种弹性波装置，具备：
支承基板；
声音多层膜，设置在所述支承基板上；
压电基板，设置在所述声音多层膜上；以及
IDT电极，设置在所述压电基板上，
所述声音多层膜具有至少4层声阻抗层，
所述至少4层声阻抗层包含至少一层低声阻抗层和声阻抗比该低声阻抗层高的至少一层高声阻抗层，
所述弹性波装置还具备接合层，所述接合层设置在从所述压电基板侧朝向所述支承基板侧的第四层所述声阻抗层中。
2.一种弹性波装置，具备：
支承基板；
声音多层膜，设置在所述支承基板上；
压电基板，设置在所述声音多层膜上；以及
IDT电极，设置在所述压电基板上，
所述声音多层膜具有至少5层声阻抗层，
所述至少5层声阻抗层包含至少一层低声阻抗层和声阻抗比该低声阻抗层高的至少一层高声阻抗层，
所述弹性波装置还具备接合层，所述接合层设置在比从所述压电基板侧朝向所述支承基板侧的第四层声阻抗层靠所述支承基板侧的任一个所述声阻抗层中。
3.一种弹性波装置，具备：
支承基板；
声音多层膜，设置在所述支承基板上；
压电基板，设置在所述声音多层膜上；以及
IDT电极，设置在所述压电基板上，
所述声音多层膜具有至少5层声阻抗层，
所述至少5层声阻抗层包含至少一层低声阻抗层和声阻抗比该低声阻抗层高的至少一层高声阻抗层，
所述弹性波装置还具备接合层，所述接合层设置在比从所述压电基板侧朝向所述支承基板侧的第四层声阻抗层靠所述支承基板侧的所述声阻抗层间的界面。
4.根据权利要求1～3中的任一项所述的弹性波装置，其中，
所述接合层设置在所述声音多层膜与所述支承基板的界面。
5.根据权利要求1～3中的任一项所述的弹性波装置，其中，
作为传播的弹性波，利用了S0模式、A0模式、A1模式、SH0模式、或SH1模式的板波。
6.根据权利要求1～3中的任一项所述的弹性波装置，其中，
所述低声阻抗层包含氧化硅。
7.根据权利要求1～3中的任一项所述的弹性波装置，其中，
所述高声阻抗层包含铂或氮化硅。
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