CN114467254A - 弹性波装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种即使在推进了小型化的情况下也能够提高Q值且能够使失真特性提高的弹性波装置。弹性波装置(1)具备压电体层(4)和第1电极(51)以及第2电极(52)。第1电极(51)以及第2电极(52)在与压电体层(4)的厚度方向(D1)交叉的方向(D2)上对置。弹性波装置(1)利用厚度剪切一阶模的体波。压电体层(4)的材料是铌酸锂或钽酸锂。第1电极(51)以及第2电极(52)各自包含形成在压电体层(4)上的铝层(511、521)。构成铝层(511、521)的晶体的取向方向是相对于铝层(511、521)中的压电体层(4)侧的第2主面(524)正交的方向。
Description
技术领域
本发明一般地涉及弹性波装置,更详细地涉及具备压电体层的弹性波装置。
背景技术
以往,已知有利用了在包含LiNbO3或LiTaO3的压电体层传播的板波的弹性波装置。例如,在下述的专利文献1中公开了利用了作为板波的兰姆波(Lamb wave)的弹性波装置。在专利文献1记载的弹性波装置中,在包含LiNbO3或LiTaO3的压电基板(压电体层)的上表面设置有IDT电极(第1电极以及第2电极)。而且,通过在IDT电极的连接于一个电位的多个电极指与连接于另一个电位的多个电极指之间施加电压,从而可激励兰姆波。此外,在IDT电极的两侧设置有反射器,由IDT电极和反射器构成利用了板波的弹性波谐振器。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2012-257019号公报
发明内容
发明要解决的课题
在专利文献1记载的弹性波装置中,为了谋求小型化,可考虑减少电极指的根数,但是若减少电极指的根数,则存在Q值变低的问题。此外,在专利文献1记载的弹性波装置中,难以使失真特性提高。
本发明的目的在于,提供一种即使在推进了小型化的情况下也能够提高Q值且能够使失真特性提高的弹性波装置。
用于解决课题的手段
本发明的一个方式涉及的弹性波装置具备压电体层和第1电极以及第2电极。所述第1电极以及所述第2电极在与所述压电体层的厚度方向交叉的方向上对置。所述弹性波装置利用厚度剪切一阶模的体波(bulk wave)。所述压电体层的材料是铌酸锂或钽酸锂。所述第1电极以及所述第2电极各自包含形成在所述压电体层上的铝层。构成所述铝层的晶体的取向方向是相对于所述铝层中的所述压电体层侧的面正交的方向。
本发明的一个方式涉及的弹性波装置具备压电体层和第1电极以及第2电极。所述第1电极以及所述第2电极在与所述压电体层的厚度方向交叉的方向上对置。所述第1电极和所述第2电极是彼此相邻的电极。在所述弹性波装置中,在沿着所述厚度方向的任意的剖面中,将所述第1电极和所述第2电极的中心线间距离设为p,将所述压电体层的厚度设为d,此时,d/p为0.5以下。所述压电体层的材料是铌酸锂或钽酸锂。所述第1电极以及所述第2电极各自包含形成在所述压电体层上的铝层。构成所述铝层的晶体的取向方向是相对于所述铝层中的所述压电体层侧的面正交的方向。
发明效果
根据本发明的一个方式涉及的弹性波装置,具有如下的效果,即,即使在推进了小型化的情况下也能够提高Q值,且能够使失真特性提高。
附图说明
图1是实施方式1涉及的弹性波装置的俯视图。
图2A涉及同上的弹性波装置,是图1的A-A线剖视图。图2B是图2A的一部分放大图。
图3是同上的弹性波装置的主要部分俯视图。
图4A是兰姆波的说明图。图4B是厚度剪切一阶模的体波的说明图。
图5是同上的弹性波装置的动作说明图。
图6是参考方式涉及的弹性波装置的构造模型的说明图。
图7A是关于同上的构造模型示出厚度剪切模式的相对带宽和[压电体层的厚度]/[第1电极和第2电极的中心线间距离]的关系的曲线图。图7B是关于同上的构造模型示出厚度剪切模式的相对带宽和[压电体层的厚度]/[成对的两个电极的中心线间距离]的关系的曲线图,是将图7A的横轴的0~0.2的范围放大了的曲线图。
图8是关于同上的构造模型示出厚度剪切模式的相对带宽和标准化杂散电平(spurious level)的关系的曲线图。
图9是同上的构造模型的阻抗-频率特性图。
图10是关于同上的构造模型用于说明[压电体层的厚度]/[第1电极和第2电极的中心线间距离]和构造参数的组合下的相对带宽的分布的图。
图11是实施方式1的变形例1涉及的弹性波装置的俯视图。
图12是同上的弹性波装置的等效电路图。
图13是实施方式1的变形例2涉及的弹性波装置的俯视图。
图14A~14D是示出实施方式1的变形例3涉及的弹性波装置的第1电极以及第2电极的形状的剖视图。
图15A~15C是示出实施方式1的变形例4涉及的弹性波装置的结构例的剖视图。
图16是实施方式2涉及的弹性波装置的俯视图。
图17涉及同上的弹性波装置,是图16的A-A线剖视图。
图18是实施方式2的变形例1涉及的弹性波装置的俯视图。
具体实施方式
在以下的实施方式等中参照的图1~图6、图11、图13~图18均为示意性的图,图中的各构成要素的大小、厚度各自之比未必一定反映了实际的尺寸比。
(实施方式1)
以下,参照图1~图3对实施方式1涉及的弹性波装置1进行说明。
(1.1)弹性波装置的整体结构
如图1所示,实施方式1涉及的弹性波装置1具备压电体层4和第1电极51以及第2电极52。如图2A所示,第1电极51以及第2电极52在与压电体层4的厚度方向D1(以下,也称为“第1方向D1”)交叉的方向D2(以下,也称为“第2方向D2”)上对置。弹性波装置1是利用厚度剪切一阶模的体波的弹性波装置。第2方向D2与压电体层4的极化方向PZ1正交。厚度剪切一阶模的体波是由于压电体层4的厚度剪切振动而将压电体层4的厚度方向D1作为传播方向的体波,是在压电体层4的厚度方向D1上波节的数量成为1的体波。厚度剪切振动被第1电极51以及第2电极52激励。在压电体层4中,在从厚度方向D1的俯视下,在第1电极51与第2电极52之间的规定区域45激励厚度剪切振动。在弹性波装置1中,如果第2方向D2与压电体层4的极化方向PZ1正交,则厚度剪切一阶模的体波的机电耦合系数(以下,也称为耦合系数)大。在此,所谓“正交”,并不仅限定于严格地正交的情况,也可以是大致正交(第2方向D2和极化方向PZ1所成的角度例如为90°±10°)。
如图1以及图2A所示,第1电极51以及第2电极52在从第2方向D2观察的情况下相互交叉。所谓“在从第2方向D2观察的情况下相互交叉”,意味着在从第2方向D2观察的情况下相互重叠。弹性波装置1还具备与第1电极51连接的第1布线部61和与第2电极52连接的第2布线部62。第1布线部61与第1端子T1连接。第2布线部62与不同于第1端子T1的第2端子T2连接。弹性波装置1包含多个第1电极51,且包含多个第2电极52。也就是说,在将第1电极51以及第2电极52设为一对电极组的情况下,弹性波装置1具备多对电极组。在弹性波装置1中,多个第1电极51和多个第2电极52在第2方向D2上各一个地交替排列。在弹性波装置1中,在一个第1布线部61连接有多个第1电极51,在一个第2布线部62连接有多个第2电极52。
如图2A所示,弹性波装置1具备支承基板2、声反射层3、压电体层4和第1电极51以及第2电极52。声反射层3设置在支承基板2上。压电体层4设置在声反射层3上。第1电极51以及第2电极52与压电体层4相接。声反射层3具有至少一个(例如,两个)高声阻抗层32和至少一个(例如,3个)低声阻抗层31。低声阻抗层31的声阻抗比高声阻抗层32的声阻抗低。弹性波装置1作为谐振器而具有弹性波谐振器5,该弹性波谐振器5包含上述的第1电极51以及第2电极52和压电体层4。在弹性波装置1中,弹性波谐振器5还具有上述的声反射层3。
(1.2)弹性波装置的各构成要素
接着,参照附图对弹性波装置1的各构成要素进行说明。
(1.2.1)支承基板
如图2A所示,支承基板2对压电体层4进行支承。在实施方式1涉及的弹性波装置1中,支承基板2还对声反射层3进行支承,并经由声反射层3对压电体层4和第1电极51以及第2电极52进行支承。
支承基板2具有相互对置的第1主面21以及第2主面22。第1主面21以及第2主面22在支承基板2的厚度方向上相互对置。支承基板2的厚度方向是沿着压电体层4的厚度方向D1的方向。在从压电体层4的厚度方向D1的俯视下,支承基板2的外周形状为长方形,但是并不限于此,例如也可以为正方形。
支承基板2例如为硅基板。支承基板2的厚度例如为120μm,但是并不限于此。硅基板为单晶硅基板。在支承基板2为硅基板的情况下,第1主面21的面方位例如能够采用(100)面、(110)面或(111)面。上述的体波的传播方位能够不被硅基板的面方位所限制而进行设定。硅基板的电阻率例如为1kΩcm以上,优选为2kΩcm以上,进一步优选为4kΩcm以上。
支承基板2并不限于硅基板,例如,也可以为石英基板、玻璃基板、蓝宝石基板、钽酸锂基板、铌酸锂基板、氧化铝基板、尖晶石基板、砷化镓基板、碳化硅基板。
(1.2.2)声反射层
如图2A所示,声反射层3设置在支承基板2的第1主面21上。声反射层3在压电体层4的厚度方向D1上与第1电极51以及第2电极52对置。
声反射层3具有抑制被第1电极51以及第2电极52激励的体波(上述的厚度剪切一阶模的体波)泄漏到支承基板2的功能。弹性波装置1通过具备声反射层3,从而能够提高向压电体层4内封闭弹性波能量的封闭效果。因此,与不具备声反射层3的情况相比,弹性波装置1能够降低损耗,提高Q值。
声反射层3具有多个(3个)低声阻抗层31和多个(两个)高声阻抗层32在压电体层4的厚度方向D1上各一层地交替排列的层叠构造。低声阻抗层31的声阻抗比高声阻抗层32的声阻抗低。
以下,为便于说明,在声反射层3中,也有时将两个高声阻抗层32按照靠近支承基板2的第1主面21的顺序称为第1高声阻抗层321、第2高声阻抗层322。此外,也有时将3个低声阻抗层31按照靠近支承基板2的第1主面21的顺序称为第1低声阻抗层311、第2低声阻抗层312、第3低声阻抗层313。
在声反射层3中,从支承基板2侧起,依次排列有第1低声阻抗层311、第1高声阻抗层321、第2低声阻抗层312、第2高声阻抗层322以及第3低声阻抗层313。因此,声反射层3能够在第3低声阻抗层313和第2高声阻抗层322的界面、第2高声阻抗层322和第2低声阻抗层312的界面、第2低声阻抗层312和第1高声阻抗层321的界面、第1高声阻抗层321和第1低声阻抗层311的界面的各个界面处反射来自压电体层4的体波(厚度剪切一阶模的体波)。
多个高声阻抗层32的材料例如为Pt(铂)。此外,多个低声阻抗层31的材料例如为氧化硅。多个高声阻抗层32各自的厚度例如为94nm。此外,多个低声阻抗层31各自的厚度例如为188nm。在声反射层3中,因为两个高声阻抗层32分别由铂形成,所以包含两个导电层。
多个高声阻抗层32的材料并不限于Pt,也可以为W(钨)、Ta(钽)等金属。此外,多个高声阻抗层32的材料并不限于金属,例如也可以为绝缘体。
此外,多个高声阻抗层32并不限于彼此为相同的材料的情况,例如,也可以为相互不同的材料。此外,多个低声阻抗层31并不限于彼此为相同的材料的情况,例如,也可以为相互不同的材料。
此外,声反射层3中的低声阻抗层31的数量并不限于3个,也可以是一个,还可以是两个,还可以是4个以上。进而,声反射层3中的高声阻抗层32的数量并不限于两个,也可以是一个,还可以是3个以上。此外,高声阻抗层32的数量和低声阻抗层31的数量并不限于不同的情况,也可以相同,低声阻抗层31的数量也可以比高声阻抗层32的数量少一个。
此外,声反射层3中的高声阻抗层32以及低声阻抗层31各自的膜厚可根据弹性波装置1的所希望的频率和对高声阻抗层32以及低声阻抗层31各自应用的材料而适当地进行设定,使得在声反射层3中得到良好的反射。
(1.2.3)压电体层
如图2A所示,压电体层4具有相互对置的第1主面41以及第2主面42。第1主面41和第2主面42在压电体层4的厚度方向D1上对置。在压电体层4中,在第1主面41和第2主面42之中,第1主面41位于第1电极51以及第2电极52侧,第2主面42位于声反射层3侧。因此,在弹性波装置1中,压电体层4的第1主面41和声反射层3的距离比压电体层4的第2主面42和声反射层3的距离长。压电体层4的材料为铌酸锂(LiNbO3)或钽酸锂(LiTaO3)。压电体层4例如为Z切割LiNbO3或Z切割LiTaO3。关于压电体层4的欧拉角(,θ,ψ),为0°±10°,θ为0°±10°。ψ是任意的角度。从提高耦合系数的观点出发,压电体层4优选为Z切割LiNbO3或Z切割LiTaO3。传播方位可以是对压电体层4的晶体构造定义的晶轴(X,Y,Z)中的Y轴方向,也可以是X轴方向,还可以是从X轴在±90°的范围内进行了旋转的方向。压电体层4为单晶,但是并不限于此,例如,也可以为双晶,还可以为陶瓷。
压电体层4的厚度例如为50nm以上且1000nm以下,作为一个例子,是400nm。
压电体层4具有规定区域45。规定区域45是如下的区域,即,从压电体层4的厚度方向D1的俯视下,在压电体层4之中,在第1电极51和第2电极52对置的方向上与第1电极51和第2电极52双方交叉,并处于第1电极51与第2电极52之间。
(1.2.4)电极
在弹性波装置1中,在第1电极51和第2电极52之中,第1电极51是信号(HOT)电极,第2电极52是接地电极。在弹性波装置1中,多个第1电极51和多个第2电极52各一个地交替地相互分开排列。因此,相邻的第1电极51和第2电极52分离。相邻的第1电极51和第2电极52的中心线间距离例如为1μm以上且10μm以下,作为一个例子,是3μm。在此,所谓第1电极51和第2电极52“相邻”,是指第1电极51和第2电极52隔开间隔对置的情况。
关于包含多个第1电极51和多个第2电极52的一组电极,只要是多个第1电极51和多个第2电极52在第2方向D2上分开排列的结构即可,也可以是多个第1电极51和多个第2电极52不交替地相互分开排列的结构。例如,也可以混合存在第1电极51和第2电极52各一根地分开排列的区域、和第1电极51或第2电极52在第2方向D2上排列有两个的区域。此外,例如,多个第1电极51或第2电极52中的一个以上的电极也可以设为电浮置状态。
在从压电体层4的厚度方向D1的俯视下,如图1所示,多个第1电极51以及多个第2电极52是将与第2方向D2正交的第3方向D3作为长度方向并将第2方向D2作为宽度方向的长条状(直线状)。多个第1电极51各自的长度例如为20μm,但是并不限于此。多个第1电极51各自的宽度H1(第1电极宽度H1)例如为50nm以上且1000nm以下,作为一个例子,是500nm。多个第2电极52各自的长度例如为20μm,但是并不限于此。多个第2电极52各自的宽度H2(第2电极宽度H2)例如为50nm以上且1000nm以下,作为一个例子,是500nm。
第1电极51具有第1电极主部510。第1电极主部510是第1电极51之中在第1电极51和第2电极52对置的方向上与第2电极52交叉的部分。此外,第2电极52具有第2电极主部520。第2电极主部520是第2电极52之中在第1电极51和第2电极52对置的方向上与第1电极51交叉的部分。
如图2A所示,多个第1电极51各自包含主电极膜511和密接膜512的层叠膜。如图2A所示,多个第2电极52各自包含主电极膜521和密接膜522的层叠膜。主电极膜511、521形成在密接膜512、522上。即,主电极膜511、521隔着密接膜512、522形成在压电体层4上。主电极膜511、521例如由Al膜或AlCu膜构成。密接膜512、522例如由Ti膜构成。主电极膜511、521的厚度例如为80nm。密接膜512、522的厚度例如为10nm。在主电极膜511、521为AlCu膜的情况下,优选Cu为1~20wt%。此外,主电极膜511、521并不限于Al膜或AlCu膜,例如,也可以由以Al(铝)为主体且包含Mn(锰)或Si(硅)的合金构成。在实施方式1涉及的弹性波装置1中,主电极膜511、521为铝层。
在实施方式1涉及的弹性波装置1中,如图2B所示,构成作为铝层的主电极膜511的晶体的<111>方向是相对于主电极膜511中的压电体层4侧的面(在此为主电极膜511中的密接膜512侧的面)正交的方向。换言之,构成作为铝层的主电极膜511的晶体的<111>方向是相对于压电体层4的主面(在此为第1主面41)正交的方向。进而,压电体层4的C轴101是对压电体层4的晶体构造定义的晶轴(X,Y,Z)中的Z轴方向。在此,所谓“正交”,并不仅限定于严格地正交的情况,也可以是大致正交(压电体层4的第1主面41和C轴102所成的角度例如为90°±10°)。另外,所谓构成作为铝层的主电极膜511的晶体的<111>方向,是构成主电极膜511的晶体的取向的方向。
在实施方式1涉及的弹性波装置1中,如图2B所示,构成第2电极52的一部分的主电极膜(铝层)521的取向轴102、构成第2电极52的一部分的密接膜522的取向轴103、以及压电体层4的C轴101是相同的朝向。换言之,构成作为铝层的主电极膜521的晶体的<111>方向(取向轴102)是相对于主电极膜521中的压电体层4侧的面(在此为主电极膜521中的密接膜522侧的面)正交的方向。进一步换言之,构成作为铝层的主电极膜521的晶体的<111>方向是相对于压电体层4的主面(在此为第1主面41)正交的方向。
在实施方式1涉及的弹性波装置1中,作为铝层的主电极膜511、521是外延层。在此,所谓“外延层”,是指以与基底的单晶相同的取向进行生长的金属层,在实施方式1中,作为外延层的主电极膜511、521的取向和压电体层4的取向相同。
在此,设想主电极膜511、521的取向轴102相对于压电体层4的第1主面41倾斜的情况。在该情况下,若使弹性波谐振器5激励,则起因于主电极膜511、521的取向轴102倾斜,在输入信号与输出信号之间产生失真(Intermodulation Distortion:IMD,互调失真)。相对于此,在实施方式1涉及的弹性波装置1中,主电极膜511、521的取向轴102相对于压电体层4的第1主面41正交,因此能够抑制在输入信号与输出信号之间产生失真。换言之,根据实施方式1涉及的弹性波装置1,能够使失真特性提高。
在实施方式1涉及的弹性波装置1中,在多个第1电极51中第1电极宽度H1相同,但是并不限于此,也可以不同。此外,在实施方式1涉及的弹性波装置1中,在多个第2电极52中第2电极宽度H2相同,但是并不限于此,也可以不同。在实施方式1涉及的弹性波装置1中,第1电极宽度H1和第2电极宽度H2相同,但是并不限于此,第1电极宽度H1和第2电极宽度H2也可以不同。
关于实施方式1涉及的弹性波装置1,在图1中,第1电极51以及第2电极52各自的数量为5个,但是第1电极51以及第2电极52的数量并不限于5个,也可以是一个,还可以是2个~4个,还可以是6个以上,还可以是50个以上。
第1电极51和第2电极52对置的第2方向D2优选与压电体层4的极化方向PZ1(参照图2A)正交,但是并不限于此。例如,在压电体层4不是Z切割的压电体的情况下,第1电极51以及第2电极52也可以在与作为长度方向的第3方向D3正交的方向上对置。另外,还存在第1电极51以及第2电极52不是矩形的情况。在该情况下,作为长度方向的第3方向D3也可以设为在俯视了第1电极51以及第2电极52的情况下与第1电极51以及第2电极52外切的外切多边形的长边方向。此外,所谓“与第1电极51以及第2电极52外切的外切多边形”,在第1电极51以及第2电极52连接了第1布线部61以及第2布线部62的情况下,包含至少与第1电极51以及第2电极52中除连接于第1布线部61或第2布线部62的部位以外的部位外切的多边形。
在弹性波装置1中,如图2A所示,多个第1电极51各自设置在压电体层4的第1主面41上。此外,在弹性波装置1中,多个第2电极52各自设置在压电体层4的第1主面41上。即,在弹性波装置1中,第1电极51和第2电极52设置在压电体层4的同一主面(在此为第1主面41)上,并在同一主面上对置。
在实施方式1涉及的弹性波装置1中,多个第1电极51各自的厚度比压电体层4的厚度薄。多个第1电极51各自包含与压电体层4的厚度方向D1交叉的第1主面513以及第2主面514和与第1电极51的宽度方向交叉的两个侧面515、515。在多个第1电极51的每一个中,第1主面513和第2主面514之中,第2主面514位于声反射层3侧。因此,在弹性波装置1中,第1电极51的第1主面513和声反射层3的最短距离比第1电极51的第2主面514和声反射层3的最短距离长。在多个第1电极51的每一个中,第2主面514与压电体层4呈面状相接。
在实施方式1涉及的弹性波装置1中,多个第2电极52各自的厚度比压电体层4的厚度薄。多个第2电极52各自包含与压电体层4的厚度方向D1交叉的第1主面523以及第2主面524和与第2电极52的宽度方向交叉的两个侧面525、525。在多个第2电极52的每一个中,第1主面523和第2主面524之中,第2主面524位于声反射层3侧。因此,在弹性波装置1中,第2电极52的第1主面523和声反射层3的最短距离比第2电极52的第2主面524和声反射层3的最短距离长。在多个第2电极52的每一个中,第2主面524与压电体层4呈面状相接。
(1.2.5)第1布线部以及第2布线部
第1布线部61包含第1汇流条611。第1汇流条611是用于使多个第1电极51变为相同电位的导体部。第1汇流条611是将第2方向D2作为长度方向的长条状(直线状)。与第1汇流条611连接的多个第1电极51朝向第2汇流条621延伸。在弹性波装置1中,在从压电体层4的厚度方向D1的俯视下,包含多个第1电极51和第1汇流条611的第1导体部是梳形的形状。第1汇流条611与多个第1电极51形成为一体,但是并不限于此。
第2布线部62包含第2汇流条621。第2汇流条621是用于使多个第2电极52变为相同电位的导体部。第2汇流条621是将第2方向D2作为长度方向的长条状(直线状)。与第2汇流条621连接的多个第2电极52朝向第1汇流条611延伸。在弹性波装置1中,在从压电体层4的厚度方向D1的俯视下,包含多个第2电极52和第2汇流条621的第2导体部是梳形的形状。第2汇流条621与多个第2电极52形成为一体,但是并不限于此。
第1汇流条611和第2汇流条621在第3方向D3上相互对置。第3方向D3是与第1方向D1和第2方向D2双方正交的方向。
第1布线部61以及第2布线部62具有导电性。第1布线部61以及第2布线部62的材料例如是Al(铝)、Cu(铜)、Pt(铂)、Au(金)、Ag(银)、Ti(钛)、Ni(镍)、Cr(铬)、Mo(钼)、W(钨)或以这些金属中的任一种为主体的合金等。此外,第1布线部61以及第2布线部62也可以具有将包含这些金属或合金的多个金属膜进行了层叠的构造。第1布线部61以及第2布线部62例如包含密接膜和主布线膜的层叠膜,该密接膜由Ti膜构成,该主布线膜形成在密接膜上并由Al膜或AlCu膜构成。密接膜的厚度例如为10nm。此外,主布线膜的厚度例如为80nm。在AlCu膜中,优选Cu为1~20wt%。
在弹性波装置1中,从第1汇流条611以及第2汇流条621的低电阻化的观点等出发,在第1汇流条611以及第2汇流条621的每一个中,也可以在主布线膜上包含金属膜。
(1.3)弹性波装置的制造方法
在弹性波装置1的制造方法中,例如,在准备了支承基板2之后,进行第1工序~第4工序。在第1工序中,在支承基板2的第1主面21上形成声反射层3。在第2工序中,经由声反射层3对成为压电体层4的基础的压电体基板和支承基板2进行接合。在第3工序中,通过使压电体基板变薄,从而形成由压电体基板的一部分构成的压电体层4。在第4工序中,对压电体层4形成第1电极51、第2电极52、第1布线部61以及第2布线部62。在第4工序中,利用光刻技术、蚀刻技术、薄膜形成技术等形成第1电极51、第2电极52、第1布线部61以及第2布线部62。此外,在第1工序~第4工序中,作为支承基板2而使用硅晶片,作为压电体基板而使用压电体晶片。在弹性波装置1的制造方法中,通过对包含多个弹性波装置1的晶片进行切割,从而得到多个弹性波装置1(芯片)。
弹性波装置1的制造方法是一个例子,并没有特别限定。例如,压电体层4也可以利用成膜技术来形成。在该情况下,弹性波装置1的制造方法代替第2工序和第3工序而具备对压电体层4进行成膜的工序。通过成膜技术而成膜的压电体层4例如可以为单晶,也可以为双晶。作为成膜技术,例如,可列举CVD(Chemical Vapor Deposition,化学气相沉积)法,但是并不限于此。
(1.4)弹性波装置的动作以及特性
实施方式1涉及的弹性波装置1是利用厚度剪切一阶模的体波的弹性波装置。如上所述,厚度剪切一阶模的体波是由于压电体层4的厚度剪切振动而将压电体层4的厚度方向D1作为传播方向的体波,是在压电体层4的厚度方向D1上波节的数量成为1的体波。厚度剪切振动被第1电极51以及第2电极52激励。在压电体层4中,在从厚度方向D1的俯视下,在第1电极51与第2电极52之间的规定区域45激励厚度剪切振动。例如,能够通过FEM(FiniteElement Method,有限元法)来确认厚度剪切振动。更详细地,例如,使用压电体层4的参数(材料、欧拉角以及厚度等)、第1电极51以及第2电极52的参数(材料、厚度、第1电极51和第2电极52的中心线间距离等)等,通过FEM对位移分布进行解析,并对失真进行解析,由此能够确认厚度剪切振动。压电体层4的欧拉角能够通过分析来求出。在FEM中,作为解析仿真软件,例如,能够使用村田制作所的Femtet(注册商标)。
在此,参照图4A以及图4B对在以往的弹性波装置中利用的兰姆波和上述厚度剪切一阶模的体波的差异进行说明。
图4A是用于说明在如专利文献1记载的声表面波装置那样的弹性波装置的压电基板传播的兰姆波的示意性主视剖视图。在以往的弹性波装置中,弹性波如箭头所示那样在压电基板400中传播。在此,压电基板400具有相互对置的第1主面401以及第2主面402。在图4A中,除压电基板400以外,还图示了Z方向以及X方向。在图4A中,Z方向是将压电基板400的第1主面401和第2主面402连结的厚度方向。X方向是IDT电极的多个电极指排列的方向。如果是兰姆波,则弹性波是如图4A所示那样在X方向上不断传播的板波。因而,在以往的弹性波装置中,弹性波在X方向上传播,因此将两个反射器在IDT电极的两侧各配置一个从而得到了所希望的谐振特性。因此,在以往的弹性波装置中,会产生弹性波的传播损耗,所以在谋求了小型化的情况下,即,在减少了电极指的对数的情况下,Q值会下降。
相对于此,如图4B所示,在实施方式1涉及的弹性波装置1中,振动位移是厚度剪切方向,因此弹性波大致在将压电体层4的第1主面41和第2主面42连结的方向即Z方向上传播,进行谐振。即,弹性波的X方向分量与Z方向分量相比明显小。而且,通过该Z方向上的弹性波的传播可得到谐振特性,因此未必一定需要反射器。因而,不会产生弹性波在反射器传播时的传播损耗。因此,即使想要推进小型化而减少了由第1电极51以及第2电极52构成的电极对的对数,也不易产生Q值的下降。
在实施方式1涉及的弹性波装置1中,如图5所示,厚度剪切一阶模的体波的振幅方向在压电体层4的规定区域45包含的第1区域451和规定区域45包含的第2区域452中变得相反。在图5中,用双点划线示意性地示出了在第1电极51与第2电极52之间施加了第2电极52与第1电极51相比成为高电位的电压的情况下的体波。第1区域451是规定区域45之中假想平面VP1与第1主面41之间的区域,该假想平面VP1与压电体层4的厚度方向D1正交并将压电体层4分为两个部分。第2区域452是规定区域45之中假想平面VP1与第2主面42之间的区域。
对于利用厚度剪切一阶模的体波的参考方式的弹性波装置的构造模型1r(参照图6),进行了特性的仿真。关于构造模型1r,对于与实施方式1涉及的弹性波装置1同样的构成要素,标注相同的附图标记并省略说明。
构造模型1r与实施方式1涉及的弹性波装置1的不同点在于,不具备第1布线部61以及第2布线部62。在进行仿真时,将第1电极51和第2电极52的对数设为无限大,将压电体层4设为120°旋转Y切割X传播LiNbO3。
在构造模型1r中,压电体层4为膜片,压电体层4的第2主面42与空气相接。在构造模型1r中,在沿着压电体层4的厚度方向D1的任意的剖面(图6)中,将相邻的第1电极51和第2电极52的中心线间距离设为p,将压电体层4的厚度设为d。此外,在构造模型1r中,在从压电体层4的厚度方向D1的俯视下,将第1电极主部510的面积设为S1,将第2电极主部520的面积设为S2,将规定区域45的面积设为S0,将由(S1+S2)/(S1+S2+S0)规定的构造参数设为MR。另外,第1电极51以及第2电极52中的至少一者在压电体层4形成多根的情况下,上述中心线间距离p成为相邻的第1电极51和第2电极52的中心线间距离各自的距离。
图7A以及图7B是关于构造模型1r示出对第1电极51和第2电极52提供了相互不同的电位的情况下的相对带宽和d/p的关系的曲线图。在图7A以及图7B中,横轴为d/p,纵轴为相对带宽。图7A以及图7B是压电体层4为120°旋转Y切割X传播LiNbO3的情况,但是其它切割角的情况也成为同样的倾向。此外,在弹性波装置的构造模型1r中,在压电体层4的材料为LiTaO3的情况下,相对带宽和d/p的关系也成为与图7A以及图7B同样的倾向。此外,在弹性波装置的构造模型1r中,与第1电极51和第2电极52的对数无关,相对带宽和d/p的关系成为与图7A以及图7B同样的倾向。此外,在弹性波装置的构造模型1r中,并不限于压电体层4的第2主面42与空气相接的情况,即使在与声反射层3相接的情况下,相对带宽和d/p的关系也成为与图7A以及图7B同样的倾向。
由图7A可知,在弹性波装置的构造模型1r中,相对带宽的值以d/p=0.5为拐点而剧烈地变化。在弹性波装置的构造模型1r中,在d/p>0.5的情况下,无论在0.5<d/p<1.6的范围内使d/p变更多少,耦合系数都低,相对带宽不足5%。另一方面,在弹性波装置的构造模型1r中,在d/p≤0.5的情况下,如果在0<d/p≤0.5的范围内使d/p变化,则还能够提高耦合系数并将相对带宽设为5%以上。
此外,在弹性波装置的构造模型1r中,在d/p≤0.24的情况下,如果在0<d/p≤0.24的范围内使d/p变化,则还能够进一步提高耦合系数并使相对带宽更大。关于实施方式1涉及的弹性波装置1,如图2A所示,在沿着压电体层4的厚度方向D1的任意的剖面中,如果将第1电极51和第2电极52的中心线间距离设为p,并将压电体层4的厚度设为d,则其相对带宽和d/p的关系也成为与弹性波装置的构造模型1r的相对带宽和d/p的关系同样的倾向。
进而,由图7A可明确,在d/p≤0.10的情况下,如果在0<d/p≤0.10的范围内使d/p变化,则还能够进一步提高耦合系数并使相对带宽更大。
图7B是将图7A的一部分放大了的曲线图。如图7B所示,相对带宽以d/p=0.96为拐点而变化,因此在d/p≤0.096的情况下,如果在0<d/p≤0.096的范围内使d/p变化,则与0.96<d/p的情况相比,还能够进一步提高耦合系数并使相对带宽更大。此外,如图7B所示,相对带宽以d/p=0.072、0.048为拐点而变化,如果设为0.048≤d/p≤0.072,则能够抑制由d/p的变化造成的耦合系数的变化,能够将相对带宽设为大致恒定的值。
图8是对于在利用厚度剪切模式的参考方式的弹性波装置的构造模型1r中改变了压电体层4的厚度d、第1电极51和第2电极52的中心线间距离p、第1电极宽度H1、第2电极宽度H2的情况,绘制了谐振频率与反谐振频率之间的频带中的杂散的电平而得到的图。在图8中,横轴为相对带宽,纵轴为标准化杂散电平。标准化杂散电平是将即使改变压电体层4的厚度d、第1电极51和第2电极52的中心线间距离p、第1电极宽度H1、第2电极宽度H2而杂散的电平也成为相同值的相对带宽(例如,22%)下的杂散电平设为1,对杂散的电平进行了标准化而得到的值。图8是作为压电体层4而采用了能够更适当地激励厚度剪切模式的Z切割LiNbO3的情况,但是其它切割角的情况也成为同样的倾向。此外,在弹性波装置的构造模型1r中,在压电体层4的材料为LiTaO3的情况下,标准化杂散电平和相对带宽的关系也成为与图8同样的倾向。此外,在弹性波装置的构造模型1r中,与第1电极51和第2电极52的对数无关,标准化杂散电平和相对带宽的关系成为与图8同样的倾向。此外,在弹性波装置的构造模型1r中,并不限于压电体层4的第2主面42与空气相接的情况,即使在与声反射层相接的情况下,标准化杂散电平和相对带宽的关系也成为与图8同样的倾向。
由图8可知,在相对带宽超过了17%的情况下,标准化杂散电平集中于1。这表示,若相对带宽为17%以上,则像在图9所例示的阻抗的频率特性那样,在谐振频率与反谐振频率之间的频带中存在某些副谐振。图9是作为压电体层4而采用欧拉角为(0°,0°,90°)的Z切割LiNbO3并设为d/p=0.08、MR=0.35的情况下的阻抗的频率特性。在图9中,用虚线包围了副谐振的部分。
如上所述,若相对带宽超过17%,则即使改变压电体层4的厚度d、第1电极51和第2电极52的中心线间距离p、第1电极宽度H1、第2电极宽度H2,也会在谐振频率与反谐振频率之间的频带内包含大的杂散。这样的杂散由于平面方向上的谐波而产生,主要由于第1电极51和第2电极52的对置方向上的谐波而产生。因而,从抑制频带内的杂散的观点出发,优选相对带宽为17%以下。实施方式1涉及的弹性波装置1关于标准化杂散电平和相对带宽的关系也示出与弹性波装置的构造模型1r同样的倾向,因此优选相对带宽为17%以下。
在图10中,关于弹性波装置的构造模型1r,对于作为压电体层4而采用Z切割LiNbO3并改变了压电体层4的厚度d、第1电极51和第2电极52的中心线间距离p、第1电极宽度H1、第2电极宽度H2的情况,将d/p和MR作为参数,表示了相对带宽超过17%的第1分布区域DA1和相对带宽成为17%以下的第2分布区域DA2。在图10中,在第1分布区域DA1和第2分布区域DA2中使点的密度不同,使第1分布区域DA1的点的密度比第2分布区域DA2的点的密度高。此外,在图10中,用虚线示出了第1分布区域DA1和第2分布区域DA2的边界线的近似直线DL1。近似直线DL可通过MR=1.75×(d/p)+0.075的数学式来表示。因而,在弹性波装置的构造模型1r中,通过满足MR≤1.75×(d/p)+0.075的条件,从而能够将相对带宽设为17%以下。
图10是作为压电体层4而采用了能够更适当地激励厚度剪切模式的Z切割LiNbO3的情况,但是其它切割角的情况也成为同样的倾向。此外,在弹性波装置的构造模型1r中,在压电体层4的材料为LiTaO3的情况下,近似直线DL1也相同。此外,在弹性波装置的构造模型1r中,与第1电极51和第2电极52的对数无关,近似直线DL1相同。此外,在弹性波装置的构造模型1r中,并不限于压电体层4的第2主面42与空气相接的情况,即使在与声反射层相接的情况下,近似直线DL1也相同。实施方式1涉及的弹性波装置1与弹性波装置的构造模型1r同样地,通过满足MR≤1.75×(d/p)+0.075的条件,从而能够将相对带宽设为17%以下。另外,在图10中,除近似直线DL1(以下,也称为第1近似直线DL1)以外,用单点划线示出的近似直线DL2(以下,也称为第2近似直线DL2)是示出用于将相对带宽可靠地设为17%以下的边界的线。第2近似直线DL2可通过MR=1.75×(d/p)+0.05的数学式来表示。因而,在弹性波装置的构造模型1r中,通过满足MR≤1.75×(d/p)+0.05的条件,从而能够将相对带宽可靠地设为17%以下。
(1.5)效果
实施方式1涉及的弹性波装置1具备压电体层4和第1电极51以及第2电极52。第1电极51以及第2电极52在与压电体层4的厚度方向D1交叉的方向D2上对置。弹性波装置1利用厚度剪切一阶模的体波。压电体层4的材料是铌酸锂或钽酸锂。第1电极51以及第2电极52各自包含形成在压电体层4上的铝层(主电极膜)511、521。构成铝层511、521的晶体的<111>方向是相对于铝层511、521中的压电体层4侧的面正交的方向。
在实施方式1涉及的弹性波装置1中,即使在推进了小型化的情况下也能够提高Q值,且能够使失真特性提高。在此,在实施方式1涉及的弹性波装置1中,利用厚度剪切一阶模的体波,通过Z方向上的波的传播可得到谐振特性,因此未必一定需要反射器。因而,不会产生在反射器传播时的传播损耗。因此,即使想要推进平面尺寸的小型化而减少了由第1电极51以及第2电极52构成的电极对的对数,也不易产生Q值的下降。此外,在实施方式1涉及的弹性波装置1中,构成铝层(主电极膜)511、521的晶体的<111>方向相对于铝层511、521中的压电体层4侧的面正交,因此能够使弹性波谐振器5激励了的情况下的失真特性提高。
此外,实施方式1涉及的弹性波装置1具备压电体层4和第1电极51以及第2电极52。第1电极51以及第2电极52在与压电体层4的厚度方向D1交叉的方向D2上对置。在弹性波装置1中,在沿着压电体层4的厚度方向D1的任意的剖面中,将第1电极51和第2电极52的中心线间距离设为p,将压电体层4的厚度设为d,此时,d/p为0.5以下。压电体层4的材料是铌酸锂或钽酸锂。第1电极51以及第2电极52各自包含形成在压电体层4上的铝层(主电极膜)511、521。构成铝层511、521的晶体的<111>方向是相对于铝层511、521中的压电体层4侧的面正交的方向。
在实施方式1涉及的弹性波装置1中,即使在推进了小型化的情况下也能够提高Q值,且能够使失真特性提高。
此外,在实施方式1涉及的弹性波装置1中,压电体层4的第2主面42能够通过声反射层3来抑制无用波。此外,在实施方式1涉及的弹性波装置1中,压电体层4的材料是铌酸锂或钽酸锂,低声阻抗层31的材料是氧化硅。在此,铌酸锂以及钽酸锂各自的频率温度特性具有负的斜率,氧化硅的频率温度特性具有正的斜率。因此,在实施方式涉及的弹性波装置1中,能够减小TCF(Temperature Coefficient of Frequency,频率温度系数)的绝对值,能够改善频率温度特性。
(1.6)变形例
上述的实施方式1只不过是本发明的各种各样的实施方式之一。只要能够达到本发明的目的,上述的实施方式1就能根据设计等进行各种变更。
(1.6.1)变形例1
以下,参照图11以及图12对变形例1涉及的弹性波装置1a进行说明。另外,关于变形例1涉及的弹性波装置1a,对于与实施方式1涉及的弹性波装置1同样的构成要素,标注相同的附图标记并省略说明。
变形例1涉及的弹性波装置1a是弹性波滤波器(在此为梯型滤波器)。弹性波装置1a具有:输入端子15;输出端子16;多个(两个)串联臂谐振器RS1,设置在将输入端子15和输出端子16连结的第1路径12上;以及多个(两个)并联臂谐振器RS2,在将第1路径12上的多个(两个)节点N1、N2和接地(接地端子17、18)连结的多个(两个)第2路径13、14上各设置有一个。接地端子17、18也可以公共化为一个接地。
在弹性波装置1a中,多个串联臂谐振器RS1以及多个并联臂谐振器RS2各自为弹性波谐振器5。多个弹性波谐振器5各自是包含第1电极51以及第2电极52的谐振器。在弹性波装置1a中,压电体层4在多个弹性波谐振器5中被共用。此外,在弹性波装置1a中,声反射层3在多个弹性波谐振器5中被共用。并联臂谐振器RS2的谐振频率比串联臂谐振器RS1的谐振频率低。在此,在构成并联臂谐振器RS2的弹性波谐振器5中,例如,具备设置在压电体层4的第1主面41上的氧化硅膜,另一方面,在构成串联臂谐振器RS1的弹性波谐振器5中,在压电体层4的第1主面41上不具备氧化硅膜。在构成串联臂谐振器RS1的弹性波谐振器5中,也可以在压电体层4的第1主面41上具备氧化硅膜,在该情况下,只要使构成串联臂谐振器RS1的弹性波谐振器5的氧化硅膜的厚度比构成并联臂谐振器RS2的弹性波谐振器5的氧化硅膜的厚度薄即可。
在弹性波装置1a中,支承基板2以及声反射层3在多个弹性波谐振器5中被共用,但是也可以多个高声阻抗层32之中最靠近压电体层4的高声阻抗层32(第2高声阻抗层322)按每个弹性波谐振器5分离。
(1.6.2)变形例2
以下,参照图13对变形例2涉及的弹性波装置1b进行说明。另外,关于变形例2涉及的弹性波装置1b,对于与实施方式1涉及的弹性波装置1同样的构成要素,标注相同的附图标记并省略说明。
变形例2涉及的弹性波装置1b与实施方式1涉及的弹性波装置1的不同点在于,还具备两个反射器8。
两个反射器8各自为短路光栅。各反射器8不是用于反射一阶剪切模式的体波,而是对沿着压电体层4的第1主面41传播的无用的声表面波进行反射。两个反射器8中的一个反射器8在弹性波装置1b的沿着无用的声表面波的传播方向的方向上位于多个第1电极51中的位于端部的第1电极51的与第2电极52侧相反侧。两个反射器8中的剩下的一个反射器8在弹性波装置1b的沿着无用的声表面波的传播方向的方向上位于多个第2电极52中的位于端部的第2电极52的与第1电极51侧相反侧。
各反射器8具有多个(例如,4个)电极指81,多个电极指81的一端彼此被短路,另一端彼此被短路。在各反射器8中,电极指81的数量没有特别限定。
各反射器8具有导电性。各反射器8的材料例如是Al、Cu、Pt、Au、Ag、Ti、Ni、Cr、Mo、W或以这些金属中的任一种为主体的合金等。此外,各反射器8也可以具有将包含这些金属或合金的多个金属膜进行了层叠的构造。各反射器8例如包含密接膜和主电极膜的层叠膜,该密接膜形成在压电体层4上并由Ti膜构成,该主电极膜形成在密接膜上并由Al膜构成。密接膜的厚度例如为10nm。此外,主电极膜的厚度例如为80nm。
此外,在变形例2涉及的弹性波装置1b中,各反射器8为短路光栅,但是并不限于此,例如,也可以是开路光栅、正负反射型光栅、组合了短路光栅和开路光栅的光栅等。此外,在弹性波装置1b中,具备两个反射器8,但也可以是仅具备两个反射器8中的一个的结构。
(1.6.3)变形例3
在实施方式1涉及的弹性波装置1中,第1电极51以及第2电极52的剖面形状为长方形,但是并不限于此。第1电极51以及第2电极52例如也可以如图14A~图14D中的任一者所示那样是下端的宽度比上端的宽度要宽的形状。由此,能够在不增大第1电极51以及第2电极52的上表面的宽度的情况下增大第1电极51与第2电极52之间的电容。
在图14A中,第1电极51以及第2电极52在上端侧具有宽度大致恒定的部分,在下端侧具有宽度逐渐变大的部分。此外,在图14B中,第1电极51以及第2电极52是剖面为梯形的形状。此外,在图14C中,第1电极51以及第2电极52是末端变宽状的形状,宽度方向的两侧面为曲面。此外,在图14D中,第1电极51以及第2电极52在上端侧具有剖面为梯形的部分,在下端侧具有宽度比上端侧的剖面为梯形的部分还宽的剖面为梯形的部分。
(1.6.4)变形例4
在实施方式1涉及的弹性波装置1中,压电体层4的第1主面41和第1主面41上的第1电极51以及第2电极52露出,但是并不限于此。弹性波装置1例如也可以如图15A~图15C中的任一个所示那样具备对压电体层4的第1主面41和第1主面41上的第1电极51以及第2电极52进行覆盖的电介质膜9。
在图15A中,电介质膜9的厚度比第1电极51以及第2电极52的厚度薄,电介质膜9的表面具有沿着基底的形状的凹凸形状。在图15B中,电介质膜9的表面被平坦化,成为平面状。在图15C中,电介质膜9的厚度比第1电极51以及第2电极52的厚度厚,电介质膜9的表面具有沿着基底的形状的凹凸形状。
(1.6.5)其它变形例
在实施方式1中,第1电极51以及第2电极2设置在压电体层4的第1主面41上,但是并不限于此。第1电极51以及第2电极52也可以设置在压电体层4的第2主面42上。即,第1电极51和第2电极52也可以设置在压电体层4的主面(在此为第2主面42)上,并在该主面上对置。
在实施方式1中,第1电极51以及第2电极2设置在压电体层4的第1主面41上,但是并不限于此。第1电极51以及第2电极52各自的至少一部分也可以埋入到压电体层4。
在实施方式1中,第1电极51的剖面形状和第2电极52的剖面形状相同,但是第1电极51的剖面形状和第2电极52的剖面形状也可以不同。在此,剖面形状例如是与压电体层4的厚度方向D1和第2方向D2正交的剖面的形状。
在像实施方式1的变形例1的弹性波装置1a那样构成弹性波滤波器的情况下,也可第1电极51以及第2电极52的形状按每个弹性波谐振器5而不同。此外,也可使第1电极51以及第2电极52的形状在构成串联臂谐振器RS1的弹性波谐振器5和构成并联臂谐振器RS2的弹性波谐振器5中不同。
在实施方式1中,在从压电体层4的厚度方向D1的俯视下,第1电极51以及第2电极52为直线状,但是并不限于此。第1电极51以及第2电极52例如也可以为曲线状,还可以为包含直线状的部分和曲线状的部分的形状。
也可以代替实施方式1的变形例1的弹性波装置1a中的弹性波谐振器5而采用实施方式1的变形例2~4、后述的实施方式2以及后述的实施方式2的变形例1中的任一者的弹性波谐振器5。
在实施方式1中,第1电极51以及第2电极52各自包含主电极膜511、521和密接膜512、522,但是密接膜512、522也可以省略。即,第1电极51以及第2电极52各自也可以仅包含主电极膜511、521。
在实施方式1中,密接层(密接膜512、512)为一层,但是密接层也可以为两层以上。作为一个例子,设想密接层为两层的情况。在该情况下,如果两个密接层中的一个密接层为Ti膜且另一个密接层为NiCr膜,则优选按照压电体层4、Ti膜、NiCr膜、主电极膜511、521的顺序层叠。
此外,也可以在主电极膜511、521上形成有其它金属膜。作为一个例子,设想金属膜为Ti膜的情况。在该情况下,只要按照压电体层4、作为密接层的Ti膜、主电极膜511、521、作为其它金属膜的Ti膜的顺序层叠即可。
在实施方式1中,多个第1电极51各自的厚度比压电体层4的厚度薄,但是多个第1电极51各自的厚度也可以与压电体层4的厚度相同,还可以比压电体层4的厚度厚。
另外,上述的变形例1~4以及其它变形例也能够应用于后述的实施方式2涉及的弹性波装置1c、1d。
(实施方式2)
以下,参照图16以及图17对实施方式2涉及的弹性波装置1c进行说明。另外,关于实施方式2涉及的弹性波装置1c,对于与实施方式1涉及的弹性波装置1同样的构成要素,标注相同的附图标记并省略说明。
(1.1)弹性波装置的结构
实施方式2涉及的弹性波装置1c不具备实施方式1涉及的弹性波装置1的声反射层3。在实施方式2涉及的弹性波装置1c中,压电体层4设置在支承基板2上。在此,支承基板2是硅基板。压电体层4经由氧化硅膜7而与支承基板2接合。弹性波装置1c还具有空腔26。空腔26处于弹性波谐振器5的正下方。即,空腔26夹着压电体层而设置在与谐振器5相反侧。弹性波谐振器5在从压电体层4的厚度方向D1的俯视下包含第1电极51及第2电极52,以及在从压电体层4的厚度方向D1的俯视下包含压电体层4之中处于第1电极51与第2电极52之间的部分(规定区域45)。在实施方式2涉及的弹性波装置1c中,空腔26遍及支承基板2和氧化硅膜7而形成,并使压电体层4的一部分(第2主面42的一部分)露出。在实施方式2涉及的弹性波装置1C中,弹性波谐振器5不具有实施方式1涉及的弹性波装置1的声反射层3。在从压电体层4的厚度方向D1的俯视下,空腔26与第1布线部61以及第2布线部62各自的一部分重叠。另外,在从压电体层4的厚度方向D1的俯视下,空腔26也可以不与第1布线部61以及第2布线部62各自的一部分重叠。
支承基板2的厚度例如为50μm以上且500μm以下。氧化硅膜7的厚度例如为0.01μm以上且10μm以下。压电体层4的厚度与实施方式1涉及的弹性波装置1的压电体层4的厚度相同。
(1.2)弹性波装置的制造方法
在弹性波装置1c的制造方法中,例如,在准备了支承基板2之后,进行第1工序~第5工序。在第1工序中,在支承基板2的第1主面21上形成氧化硅膜7。在第2工序中,经由氧化硅膜7对成为压电体层4的基础的压电体基板和支承基板2进行接合。在第3工序中,通过使压电体基板变薄,从而形成由压电体基板的一部分构成的压电体层4。在第4工序中,对压电体层4形成多个第1电极51、多个第2电极52、第1布线部61以及第2布线部62。在第5工序中,形成空腔26。在第4工序中,利用光刻技术、蚀刻技术、薄膜形成技术等形成多个第1电极51、多个第2电极52、第1布线部61以及第2布线部62。在第5工序中,利用光刻技术以及蚀刻技术等对支承基板2以及氧化硅膜中的空腔26的形成预定区域进行蚀刻。在第5工序中,将氧化硅膜7作为蚀刻停止层进行蚀刻,然后将氧化硅膜7的无用部分蚀刻除去,由此使压电体层4的第2主面42的一部分露出。此外,在第1工序~第5工序中,作为支承基板2而使用硅晶片,作为压电体基板而使用压电体晶片。在弹性波装置1c的制造方法中,通过对包含多个弹性波装置1c的晶片进行切割,从而得到多个弹性波装置1c(芯片)。
弹性波装置1c的制造方法是一个例子,没有特别限定。例如,压电体层4也可以利用成膜技术来形成。在该情况下,弹性波装置1c的制造方法代替第2工序和第3工序而具备对压电体层4进行成膜的工序。通过成膜技术而成膜的压电体层4例如可以为单晶,也可以为双晶。作为成膜技术,例如可列举CVD法,但是并不限于此。
(1.3)效果
实施方式2涉及的弹性波装置1c与实施方式1涉及的弹性波装置1同样地,具备压电体层4和第1电极51以及第2电极52。第1电极51以及第2电极52在与压电体层4的厚度方向D1交叉的方向D2上对置。弹性波装置1c利用厚度剪切一阶模的体波。压电体层4的材料是铌酸锂或钽酸锂。第1电极51以及第2电极52各自包含形成在压电体层4上的铝层511、521。构成铝层511、521的晶体的<111>方向是相对于铝层511、521中的压电体层4侧的面正交的方向。通过以上的结构,在实施方式2涉及的弹性波装置1c中,即使在推进了小型化的情况下也能够提高Q值,且能够使失真特性提高。
此外,实施方式2涉及的弹性波装置1ck与实施方式1涉及的弹性波装置1同样地,具备压电体层4和第1电极51以及第2电极52。第1电极51以及第2电极52在与压电体层4的厚度方向D1交叉的方向D2上对置。在弹性波装置1c中,在沿着压电体层4的厚度方向D1的任意的剖面中,将第1电极51和第2电极52的中心线间距离设为p,将压电体层4的厚度设为d,此时,d/p为0.5以下。压电体层4的材料是铌酸锂或钽酸锂。第1电极51以及第2电极52各自包含形成在压电体层4上的铝层511、521。构成铝层511、521的晶体的<111>方向是相对于铝层511、521中的压电体层4侧的面正交的方向。通过以上的结构,在实施方式2涉及的弹性波装置1c中,即使在推进了小型化的情况下也能够提高Q值,且能够使失真特性提高。
此外,实施方式2涉及的弹性波装置1c通过具备空腔26,从而能够将体波的能量封闭在压电体层4之中,得到良好的Q值。
在实施方式2涉及的弹性波装置1c中,压电体层4经由氧化硅膜7而与支承基板2接合,但是氧化硅膜7不是必需的构成要素。此外,除了氧化硅膜7以外,还可以在支承基板2与压电体层4之间层叠有其它层。进而,在实施方式2涉及的弹性波装置1c中,空腔26形成为将支承基板2在其厚度方向上贯通,但是并不限于此,也可以不贯通支承基板2,而由形成在支承基板2的第1主面21上的凹部的内部空间构成。此外,弹性波谐振器5也可以包含层叠在压电体层4的第2主面42上的其它膜(例如,氧化硅膜7等电介质膜)。
(1.4)变形例
上述的实施方式2只不过是本发明的各种各样的实施方式之一。只要能够达到本发明的目的,上述的实施方式2就能够根据设计等进行各种变更。
(1.4.1)变形例1
以下,参照图18对实施方式2的变形例1涉及的弹性波装置1d进行说明。另外,关于实施方式2的变形例1涉及的弹性波装置1d,对于与实施方式2涉及的弹性波装置1c同样的构成要素,标注相同的附图标记并省略说明。
实施方式2的变形例1涉及的弹性波装置1d与实施方式2涉及的弹性波装置1c的不同点在于,与实施方式1的变形例2涉及的弹性波装置1b同样地还具备两个反射器8。各反射器8的结构与弹性波装置1b的各反射器8相同。
(1.4.2)其它变形例
也可以将上述的实施方式1的变形例1~4以及其它变形例应用于实施方式2涉及的弹性波装置1c以及变形例1涉及的弹性波装置1d。
(方式)
根据以上说明的实施方式等,在本说明书中公开了以下的方式。
第1方式涉及的弹性波装置(1;1a;1b;1c;1d)具备压电体层(4)和第1电极(51)以及第2电极(52)。第1电极(51)以及第2电极(52)在与压电体层(4)的厚度方向(D1)交叉的方向(D2)上对置。第1电极(51)和第2电极(52)是彼此相邻的电极。弹性波装置(1;1a;1b;1c;Id)利用厚度剪切一阶模的体波。压电体层(4)的材料是铌酸锂或钽酸锂。第1电极(51)以及第2电极(52)各自包含形成在压电体层(4)上的铝层(511、521)。构成铝层(511、521)的晶体的取向方向是相对于铝层(511、521)中的压电体层(4)侧的面正交的方向。
根据该方式,即使在推进了小型化的情况下也能够提高Q值,且能够使失真特性提高。
第2方式涉及的弹性波装置(1;1a;1b;1c;1d)具备压电体层(4)和第1电极(51)以及第2电极(52)。第1电极(51)以及第2电极(52)在与压电体层(4)的厚度方向(D1)交叉的方向(D2)上对置。在弹性波装置(1;1a;1b;1c;1d)中,在沿着厚度方向(D1)的任意的剖面中,将第1电极(51)和第2电极(52)的中心线间距离设为p,将压电体层(4)的厚度设为d,此时,d/p为0.5以下。压电体层(4)的材料是铌酸锂或钽酸锂。第1电极(51)以及第2电极(52)各自包含形成在压电体层(4)上的铝层(511、521)。构成铝层(511、521)的晶体的取向方向是相对于铝层(511、521)中的压电体层(4)侧的面正交的方向。
根据该方式,即使在推进了小型化的情况下也能够提高Q值,且能够使失真特性提高。
在第3方式涉及的弹性波装置(1;1a;1b;1c;1d)中,在第1或第2方式中,第1电极(51)和第2电极(52)在压电体层(4)的同一主面(例如,第1主面41)上对置。
在第4方式涉及的弹性波装置(1;1a;1b;1c;1d)中,在第1~第3方式中的任一方式中,取向方向是相对于压电体层(4)的主面(例如,第1主面41)正交的方向。
根据该方式,即使在推进了小型化的情况下也能够提高Q值,且能够使失真特性提高。
在第5方式涉及的弹性波装置(1;1a;1b;1c;1d)中,在第1~第4方式中的任一方式中,铝层(511、521)是外延层。
根据该方式,即使在推进了小型化的情况下也能够提高Q值,且能够使失真特性提高。
根据该方式,即使在推进了小型化的情况下也能够提高Q值,且能够使失真特性提高。
在第7方式涉及的弹性波装置(1;1a;1b;1c;1d)中,在第2方式中,d/p为0.24以下。
根据该方式,能够使相对带宽更大。
在第8方式涉及的弹性波装置(1;1a;1b;1c;1d)中,在第7方式中,第1电极(51)和第2电极(52)是彼此相邻的电极。第1电极(51)具有在第1电极(51)和第2电极(52)对置的方向上与第2电极(52)交叉的第1电极主部(510)。第2电极(52)具有在第1电极(51)和第2电极(52)对置的方向上与第1电极(51)交叉的第2电极主部(520)。压电体层(4)具有:规定区域(45),在从厚度方向(D1)的俯视下,在压电体层(4)之中,在第1电极(51)和第2电极(52)对置的方向上与第1电极(51)和第2电极(52)双方交叉,并处于第1电极(51)与第2电极(52)之间。弹性波装置(1;1a;1b;1c;1d)满足下述的条件。条件是MR≤1.75×(d/p)+0.075。在此,S1是从厚度方向(D1)的俯视下的第1电极主部(510)的面积。S2是从厚度方向(D1)的俯视下的第2电极主部(520)的面积。S0是从厚度方向(D1)的俯视下的规定区域(45)的面积。MR是由(S1+S2)/(S1+S2+S0)规定的构造参数。
根据该方式,能够抑制频带内的杂散。
在第9方式涉及的弹性波装置(1;1a;1b;1c;1d)中,在第1~第8方式中的任一方式中,还具备:第1布线部(61),与第1电极(51)连接;和第2布线部(62),与第2电极(52)连接。
附图标记说明
1、1a、1b、1c、1d:弹性波装置;
2:支承基板;
21:第1主面;
22:第2主面;
3:声反射层;
31:低声阻抗层;
311:第1低声阻抗层;
312:第2低声阻抗层;
313:第3低声阻抗层;
32:高声阻抗层;
321:第1高声阻抗层;
322:第2高声阻抗层;
4:压电体层;
41:第1主面;
42:第2主面;
45:规定区域;
451:第1区域;
452:第2区域;
5:弹性波谐振器;
51:第1电极;
510:第1电极主部;
511:主电极膜(铝层);
512:密接膜;
513:第1主面;
514:第2主面;
515:侧面;
52:第2电极;
520:第2电极主部;
521:主电极膜(铝层);
522:密接膜;
523:第1主面;
524:第2主面;
525:侧面;
61:第1布线部;
611:第1汇流条;
62:第2布线部;
621:第2汇流条;
7:氧化硅膜;
8:反射器;
81:电极指;
9:电介质膜;
12:第1路径;
13:第2路径;
14:第2路径;
15:输入端子;
16:输出端子;
17:接地端子;
18:接地端子;
400:压电基板;
401:第1主面;
402:第2主面;
RS1:串联臂谐振器;
RS2:并联臂谐振器;
D1:厚度方向(第1方向);
D2:第2方向;
D3:第3方向;
DA1:第1分布区域;
DA2:第2分布区域;
DL1:近似直线;
DL2:近似直线;
MR:构造参数;
N1、N2:节点;
PZ1:极化方向;
VP1:假想平面;
d:压电体层的厚度;
p:中心线间距离。
Claims (9)
1.一种弹性波装置,具备:
压电体层;和
第1电极以及第2电极,在与所述压电体层的厚度方向交叉的方向上对置,
所述弹性波装置利用厚度剪切一阶模的体波,
其中,
所述压电体层的材料是铌酸锂或钽酸锂,
所述第1电极以及所述第2电极各自包含形成在所述压电体层上的铝层,
构成所述铝层的晶体的取向方向是相对于所述铝层中的所述压电体层侧的面正交的方向。
2.一种弹性波装置,具备:
压电体层;和
第1电极以及第2电极,在与所述压电体层的厚度方向交叉的方向上对置,
所述第1电极和所述第2电极是彼此相邻的电极,
在沿着所述厚度方向的任意的剖面中,将所述第1电极和所述第2电极的中心线间距离设为p,将所述压电体层的厚度设为d,此时,
d/p为0.5以下,
其中,
所述压电体层的材料是铌酸锂或钽酸锂,
所述第1电极以及所述第2电极各自包含形成在所述压电体层上的铝层,
构成所述铝层的晶体的取向方向是相对于所述铝层中的所述压电体层侧的面正交的方向。
3.根据权利要求1或2所述的弹性波装置,其中,
所述第1电极和所述第2电极在所述压电体层的同一主面上对置。
4.根据权利要求1~3中的任一项所述的弹性波装置,其中,
所述取向方向是相对于所述压电体层的主面正交的方向。
5.根据权利要求1~4中的任一项所述的弹性波装置,其中,
所述铝层是外延层。
7.根据权利要求2所述的弹性波装置,其中,
所述d/p为0.24以下。
8.根据权利要求7所述的弹性波装置,其中,
所述第1电极和所述第2电极是彼此相邻的电极,
所述第1电极具有在所述第1电极和所述第2电极对置的方向上与所述第2电极交叉的第1电极主部,
所述第2电极具有在所述第1电极和所述第2电极对置的方向上与所述第1电极交叉的第2电极主部,
所述压电体层具有:规定区域,在从所述厚度方向的俯视下,在所述压电体层之中,在所述第1电极和所述第2电极对置的方向上与所述第1电极和所述第2电极双方交叉,并处于所述第1电极与所述第2电极之间,
在从所述厚度方向的俯视下,
将所述第1电极主部的面积设为S1,
将所述第2电极主部的面积设为S2,
将所述规定区域的面积设为S0,
将由(S1+S2)/(S1+S2+S0)规定的构造参数设为MR,此时,
所述弹性波装置满足下述的条件,所述条件是
MR≤1.75×(d/p)+0.075。
9.根据权利要求1~8中的任一项所述的弹性波装置,其中,还具备:
第1布线部,与所述第1电极连接;和
第2布线部,与所述第2电极连接。
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