CN115699574A - 弹性波装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种能够提高压电性基板中的层间的密接性且不易产生层间的剥离的弹性波装置。弹性波装置(1)具备：支承基板(3)；低声速膜(5)，层叠在支承基板(3)上；压电体层(6)，层叠在低声速膜(5)上；IDT电极(8)，设置在压电体层(6)上；以及高声速膜(4)，配置在支承基板(3)与低声速膜(5)之间。在低声速膜(5)传播的体波的声速比在压电体层(6)传播的体波的声速低。在高声速膜(4)传播的体波的声速比在压电体层(6)传播的弹性波的声速高。低声速膜(5)和支承基板(3)的密接性比高声速膜(4)和支承基板(3)的密接性高。高声速膜(4)配置在支承基板(3)与低声速膜(5)之间的一部分，低声速膜(5)的一部分和支承基板(3)的一部分接触。
Description
技术领域
本发明涉及弹性波装置。
背景技术
以往，弹性波装置被广泛用于便携式电话机的滤波器等。在下述的专利文献1公开了弹性波装置的一个例子。在该弹性波装置中，依次层叠有支承基板、高声速膜、低声速膜以及压电膜。在压电膜上设置有IDT(Interdigital Transducer，叉指换能器)电极。通过如上所述的层叠构造，可提高Q值。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2012/086639号
发明内容
发明要解决的问题
然而，在专利文献1记载的弹性波装置中，有时压电性基板中的支承基板和高声速膜的密接性未被充分提高。因此，在支承基板与高声速膜之间有可能产生剥离。
本发明的目的在于，提供一种能够提高压电性基板中的层间的密接性且不易产生层间的剥离的弹性波装置。
用于解决问题的技术方案
在本发明涉及的弹性波装置的某个广泛的方面，具备：支承基板；低声速膜，层叠在所述支承基板上；压电体层，层叠在所述低声速膜上；IDT电极，设置在所述压电体层上；以及高声速膜，配置在所述支承基板与所述低声速膜之间，在所述低声速膜传播的体波(bulk wave)的声速比在所述压电体层传播的体波的声速低，在所述高声速膜传播的体波的声速比在所述压电体层传播的弹性波的声速高，所述低声速膜和所述支承基板的密接性比所述高声速膜和所述支承基板的密接性高，所述高声速膜配置在所述支承基板与所述低声速膜之间的一部分，所述低声速膜的一部分和所述支承基板的一部分接触。
在本发明涉及的弹性波装置的另一个广泛的方面，具备：支承基板；低声速膜，层叠在所述支承基板上；压电体层，层叠在所述低声速膜上；IDT电极，设置在所述压电体层上；以及高声速膜，配置在所述支承基板与所述低声速膜之间，所述支承基板包含硅，所述低声速膜包含从包括氧化硅、氧化钽以及在氧化硅中添加了氟、碳或硼的化合物的组选择的至少一种材料，所述高声速膜包含从包括类金刚石碳、氮化铝、碳化硅、氮化硅、氮氧化硅、硅、蓝宝石、钽酸锂、铌酸锂、石英、氧化锆、堇青石、莫来石、块滑石、镁橄榄石、氧化镁以及金刚石的组选择的至少一种材料，所述高声速膜配置在所述支承基板与所述低声速膜之间的一部分，所述低声速膜的一部分和所述支承基板的一部分接触。
发明效果
根据本发明涉及的弹性波装置，能够提高压电性基板中的层间的密接性，且不易产生层间的剥离。
附图说明
图1是本发明的第1实施方式涉及的弹性波装置的俯视图。
图2是沿着图1中的I-I线的端视图。
图3是示出本发明的第1实施方式中的支承基板上的高声速膜的结构的俯视图。
图4是本发明的第1实施方式的变形例涉及的弹性波装置的放大主视剖视图。
图5是本发明的第2实施方式涉及的弹性波装置的俯视图。
图6是沿着图5中的I-I线的端视图。
图7是示出本发明的第2实施方式中的支承基板上的高声速膜的结构的俯视图。
图8是本发明的第2实施方式的变形例涉及的弹性波装置的与图5中的I-I线相当的部分的端视图。
图9是示出本发明的第3实施方式中的支承基板上的高声速膜的结构的俯视图。
图10是示出本发明的第4实施方式中的支承基板上的高声速膜的结构的俯视图。
图11是本发明的第4实施方式涉及的弹性波装置的与图1中的I-I线相当的部分的端视图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的具体的实施方式进行说明，由此明确本发明。
另外，需要指出的是，在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。
图1是本发明的第1实施方式涉及的弹性波装置的俯视图。图2是沿着图1中的I-I线的端视图。
如图1以及图2所示，弹性波装置1具有压电性基板2。如图2所示，压电性基板2具有支承基板3、高声速膜4、低声速膜5、以及压电体层6。更具体地，在支承基板3上层叠有低声速膜5。在支承基板3与低声速膜5之间的一部分设置有高声速膜4。在低声速膜5上层叠有压电体层6。
另外，高声速膜4是相对高声速的膜。更具体地，在高声速膜4传播的体波的声速比在压电体层6传播的弹性波的声速高。低声速膜5是相对低声速的膜。更具体地，在低声速膜5传播的体波的声速比在压电体层6传播的体波的声速低。在本实施方式中，低声速膜5和支承基板3的密接性比高声速膜4和支承基板3的密接性高。
图3是示出第1实施方式中的支承基板上的高声速膜的结构的俯视图。在图3中，通过影线示出高声速膜4。在其它俯视图中，也是同样的。
在支承基板3上设置有一个高声速膜4。在高声速膜4周期性地设置有多处贯通孔7。低声速膜5穿过贯通孔7与支承基板3接触。因而，如上所述，在支承基板3与低声速膜5之间的一部分设置有高声速膜4。另外，贯通孔7的配置也可以不是周期性的。
返回到图1，在压电体层6上设置有IDT电极8。通过在IDT电极8施加交流电压，从而可激励弹性波。在压电体层6上的、IDT电极8的弹性波传播方向两侧设置有一对反射器9A以及反射器9B。
IDT电极8具有第1汇流条16、第2汇流条17、多个第1电极指18以及多个第2电极指19。第1汇流条16以及第2汇流条17相互对置。多个第1电极指18的一端分别与第1汇流条16连接。多个第2电极指19的一端分别与第2汇流条17连接。多个第1电极指18以及多个第2电极指19彼此相互交错对插。IDT电极8、反射器9A以及反射器9B可以包含单层的金属膜，或者也可以包含层叠金属膜。
在压电体层6上设置有布线12A、布线12B、凸块13A、凸块13B、凸块13C以及凸块13D。布线12A将IDT电极8的第1汇流条16和凸块13A连接。布线12B将第2汇流条17和凸块13B连接。不过，图1所示的压电体层6上的结构是一个例子，并不限定于此。本实施方式的弹性波装置1是单端口型的声表面波谐振器。另外，并不限于此，本发明的弹性波装置也可以是具有多个声表面波谐振器的滤波器装置、多工器等。
如图2所示，在压电性基板2中的设置有IDT电极8的部分，依次层叠有高声速膜4、低声速膜5以及压电体层6。换言之，在高声速膜4上层叠有低声速膜5，在低声速膜5上层叠有压电体层6。由此，能够将弹性波的能量有效地封闭在压电体层6侧。
作为压电体层6的材料，例如，能够使用钽酸锂、铌酸锂、氧化锌、氮化铝、石英、或PZT(锆钛酸铅)等。
在本实施方式中，低声速膜5包含氧化硅。更具体地，低声速膜5包含SiO2。另外，低声速膜5的材料并不仅限定于氧化硅。低声速膜5例如也可以包含从包括氧化硅、氧化钽、或在氧化硅中添加了氟、碳、硼的化合物的组选择的至少一种材料。或者，低声速膜5也可以将从上述的组选择的材料中的一种作为主成分。
在本说明书中，例如，在低声速膜5包含氧化硅的情况下，也包括低声速膜5含有氧化硅以外的微量的杂质的情况。其它结构以及材料的关系涉及的记载也是同样的。进而，在本说明书中，所谓主成分，是指所占的比例超过50％的成分。
在本实施方式中，高声速膜4包含氮化硅。更具体地，高声速膜4包含SiN。另外，高声速膜4的材料并不仅限定于氮化硅。高声速膜4例如也可以包含从包括类金刚石碳、氮化铝、碳化硅、氮化硅、氮氧化硅、硅、蓝宝石、钽酸锂、铌酸锂、石英、氧化锆、堇青石、莫来石、块滑石、镁橄榄石、氧化镁以及金刚石的组选择的至少一种材料。或者，高声速膜4也可以将从上述的组选择的材料中的一种作为主成分。
在本实施方式中，支承基板3包含硅。另外，支承基板3的材料并不限定于上述材料，例如，还能够使用石英、玻璃等。
本实施方式的特征在于，低声速膜5和支承基板3的密接性比高声速膜4和支承基板3的密接性高，高声速膜4配置在支承基板3与低声速膜5之间的一部分，低声速膜5的一部分和支承基板3的一部分接触。即，在未配置高声速膜4的部位，低声速膜5和支承基板3接触。由此，能够提高压电性基板2中的层间的密接性，且不易产生层间的剥离。以下对其细节进行说明。
将设置于支承基板3与压电体层6之间的膜设为中间膜。在弹性波装置1中，中间膜是高声速膜4以及低声速膜5的层叠膜。在本实施方式中，能够提高支承基板3与中间膜之间的密接性。更详细地，以往，仅中间膜中的高声速膜与支承基板接触，因此存在未充分提高支承基板与中间膜之间的密接性的情况。相对于此，在本实施方式中，关于中间膜，除了高声速膜4以外，在低声速膜5中也与支承基板3接触。进而，低声速膜5和支承基板3的密接性比高声速膜4和支承基板3的密接性高。因而，如上所述，能够提高压电性基板2中的支承基板3与中间膜之间的密接性。因此，不易产生压电性基板2中的层间的剥离。
除此以外，无需在支承基板3与高声速膜4之间另外设置粘接剂层，就能够提高压电性基板2的层间的密接性。因而，能够在不导致弹性波装置1的大型化的情况下使得不易产生压电性基板2的层间的剥离。
在形成弹性波装置1的高声速膜4时，例如，在支承基板3上的整体层叠高声速材料膜。高声速材料膜例如能够通过溅射法或真空蒸镀法等来形成。接着，在高声速材料膜上形成抗蚀剂图案。该抗蚀剂图案与图3所示的多个贯通孔7的形状对应。抗蚀剂图案例如能够通过光刻法等来形成。接着，通过对高声速材料膜进行蚀刻，从而在高声速材料膜形成多个贯通孔7。由此，能够得到高声速膜4。接着，将抗蚀剂图案剥离。另外，形成高声速膜4的方法并不限定于上述方法。
在此，在本说明书中，所谓俯视，是指从图2中的上方观察的方向。另外，本说明书中的所谓上下方向，是指与压电体层6中的、IDT电极8侧的主面和低声速膜5侧的主面对置的方向平行的方向。在本说明书中，设压电体层6中的IDT电极8侧的主面位于比低声速膜5侧的主面靠上方。
如图3所示，俯视下的贯通孔7的形状为圆形。不过，贯通孔7的形状并不限定于上述形状。俯视下的贯通孔7的形状例如也可以是椭圆形、多边形。贯通孔7间的距离也可以不固定。或者，各贯通孔7的形状或大小也可以不同。另外，只要在支承基板3与低声速膜5之间的一部分设置有高声速膜4即可。例如，只要在高声速膜4设置有至少一处贯通孔7即可。或者，例如也可以在高声速膜4的外周缘设置有至少一处缺口部。缺口部的形状例如也可以是圆形、椭圆形或多边形的一部分的形状等。在高声速膜4设置有缺口部的情况下，也可以不设置贯通孔7。
优选地，支承基板3包含硅，高声速膜4包含氮化硅。在该情况下，能够将弹性波的能量更有效地封闭在压电体层6侧，本发明特别优选。
低声速膜5优选包含氧化硅。在该情况下，能够有效地抑制压电性基板2的层间的剥离。除此以外，能够有效地降低弹性波装置1的频率温度系数(TCF)的绝对值，能够改善频率温度特性。
可是，有时在支承基板3与低声速膜5之间产生电载流子。如上所述，在设置有IDT电极8的部分，激励弹性波。因此，若产生俯视下设置有IDT电极8的区域内的载流子的移动，则弹性波装置1的电特性的线性度有可能劣化。
相对于此，优选像本实施方式那样，在俯视下，在设置有IDT电极8的区域内设置有高声速膜4。由此，能够抑制在上述区域内产生载流子。因此，能够抑制线性度的劣化。
如图2所示，也可以是，在俯视下，在设置有IDT电极8的区域内，在高声速膜4设置有贯通孔7。在该情况下，在上述区域内的一部分也设置有高声速膜4，因此能够抑制载流子的移动。因此，能够抑制线性度的劣化。
优选地，在俯视下，在设置有反射器9A或反射器9B的区域内设置有高声速膜4。进而，优选地，在俯视下，在设置有布线12A或布线12B的区域内设置有高声速膜4。在该情况下，也能够抑制在上述各区域内产生载流子或载流子的移动。因而，能够抑制线性度的劣化。
在弹性波装置1中，高声速膜4为一层。由此，能够提高生产率。不过，也可以设置有多个高声速膜4。
在本实施方式中，支承基板3是平坦的。不过，也可以在支承基板3设置有凹凸。例如，在图4所示的第1实施方式的变形例中，在支承基板23设置有多个凸部23a以及多个凹部23b。多个凸部23a以及多个凹部23b在俯视下与高声速膜4或贯通孔7重叠。更具体地，一部分的凸部23a位于贯通孔7内。另一部分的凸部23a到达高声速膜4内。由此，即使在对压电性基板施加了剪切应力等的情况下，也能够抑制高声速膜4相对于支承基板23的位置向剪切方向偏移。因而，能够有效地抑制压电性基板的层间的剥离。另外，也可以是，全部的凸部23a位于任意贯通孔7内。或者，也可以是，全部的凸部23a到达高声速膜4内。
进而，如图4所示，高声速膜4到达一部分的凹部23b内。在该情况下，即使在对压电性基板施加了剪切应力等的情况下，也能够抑制高声速膜4相对于支承基板23的位置在剪切方向上偏移。另外，例如也可以在高声速膜4与凹部23b之间设置有空隙。不过，优选高声速膜4到达凹部23b内。
另一部分的凹部23b在俯视下与贯通孔重叠。低声速膜5穿过贯通孔7而到达该凹部23b内。在该情况下，也能够增大低声速膜5和支承基板3的接触面积，因此能够有效地抑制压电性基板的层间的剥离。另外，也可以在支承基板23设置有凸部23a以及凹部23b中的一者。
在图4所示的例子中，凸部23a的截面形状为三角形。不过，凸部23a的截面形状并不限定于此，例如，也可以是矩形等多边形，或者还可以是圆弧状等包含曲线的形状等。另一方面，在图4所示的例子中，凹部23b的截面形状为V字状。不过，凹部23b的截面形状并不限定于此，也可以是圆弧状等包含曲线的形状等。或者，凹部23b的截面形状也可以是将开口部作为一条边的情况下的矩形等多边形等。
图5是第2实施方式涉及的弹性波装置的俯视图。图6是沿着图5中的I-I线的端视图。图7是示出第2实施方式中的支承基板上的高声速膜的结构的俯视图。
如图5所示，在本实施方式中，压电体层6上的电极构造与第1实施方式相同。另一方面，如图6以及图7所示，在本实施方式中，在高声速膜34未设置贯通孔这一点以及设置高声速膜34的位置与第1实施方式不同。另外，除了上述的方面以外，本实施方式的弹性波装置具有与第1实施方式的弹性波装置1同样的结构。
如图5所示，将在俯视下设置有IDT电极8的区域设为第1区域A，将俯视下的第1区域A的外侧的区域设为第2区域B。如图6以及图7所示，在本实施方式中，仅在第1区域A内设置有高声速膜34。更具体地，在第1区域A内的全部设置有高声速膜34。另一方面，在第2区域B的全部，支承基板3和低声速膜5接触。因而，能够增大支承基板3和低声速膜5的接触面积。因此，能够有效地提高压电性基板中的层间的密接性，能够有效地抑制层间的剥离。
进而，因为在第1区域A内设置有高声速膜34，所以能够抑制第1区域A内的载流子的移动。像本实施方式那样，优选在俯视下在第1区域A内的全部设置有高声速膜34。在该情况下，在第1区域A内不易产生载流子，能够有效地改善弹性波装置的电特性中的线性度。除此以外，能够省略形成贯通孔等的细微的图案的工序，能够提高生产率。
不过，即使在像本实施方式那样的位置设置有高声速膜34的情况下，也可以在高声速膜34设置有贯通孔。在图8所示的第2实施方式的变形例中，在高声速膜44设置有多个贯通孔7。由此，能够更进一步增大支承基板3和低声速膜5的接触面积，因此能够更进一步提高压电性基板中的层间的密接性。因此，能够更进一步抑制压电性基板中的层间的剥离。除此以外，还能够抑制俯视下设置有IDT电极8的区域内的载流子的移动。
高声速膜34也可以到达第2区域B。只要在支承基板3与低声速膜5之间的一部分设置有高声速膜34，且支承基板3和低声速膜5接触即可。不过，优选仅在第1区域A内设置有高声速膜34。由此，能够有效地提高压电性基板中的层间的密接性。
图9是示出第3实施方式中的支承基板上的高声速膜的结构的俯视图。
本实施方式与第1实施方式的不同点在于，在高声速膜54的一部分未周期性地设置贯通孔7。除了上述的方面以外，本实施方式的弹性波装置具有与第1实施方式同样的结构。在本实施方式中，压电体层6上的电极构造与第1实施方式相同，因此有时沿用图1。
如图9所示，高声速膜54在第1区域A中未设置贯通孔7。在第1区域A的全部设置有高声速膜54。由此，能够抑制在第1区域A中产生载流子。因而，能够提高线性度。
另一方面，在第2区域B中，在高声速膜54周期性地设置有贯通孔7。因而，与第1实施方式同样地，能够增大低声速膜5和支承基板3的接触面积。因此，能够提高压电性基板中的层间的密接性，不易产生层间的剥离。
也可以是，在俯视下，在图1所示的设置有反射器9A的区域、设置有反射器9B的区域、设置有布线12A的区域、以及设置有布线12B的区域中的至少一个区域的全部设置有高声速膜4。在该情况下，也能够抑制产生载流子。因而，能够提高线性度。
图10是示出第4实施方式中的支承基板上的高声速膜的结构的俯视图。图11是第4实施方式涉及的弹性波装置的与图1中的I-I线相当的部分的端视图。
如图10以及图11所示，本实施方式与第1实施方式的不同点在于，设置有多个高声速膜64。除了上述的方面以外，本实施方式的弹性波装置具有与第1实施方式的弹性波装置1同样的结构。
俯视下的高声速膜64的形状为矩形。多个高声速膜64相互隔开间隙G而设置。在本实施方式中，多个高声速膜64以等间隔设置。不过，高声速膜64的形状并不限定于上述形状。俯视下的高声速膜64的形状例如也可以为圆形、椭圆形、矩形以外的多边形。多个高声速膜64间的距离也可以不固定。或者，各高声速膜64的形状也可以不同。例如，多个高声速膜64中的一个高声速膜64也可以设置在第1区域A内的整体。
如图11所示，低声速膜5穿过间隙G而与支承基板3接触。因而，与第1实施方式同样地，能够有效地提高压电性基板中的层间的密接性，能够有效地抑制层间的剥离。
附图标记说明
1：弹性波装置；
2：压电性基板；
3：支承基板；
4：高声速膜；
5：低声速膜；
6：压电体层；
7：贯通孔；
8：IDT电极；
9A、9B：反射器；
12A、12B：布线；
13A～13D：凸块；
16：第1汇流条；
17：第2汇流条；
18：第1电极指；
19：第2电极指；
23：支承基板；
23a：凸部；
23b：凹部；
34、44、54、64：高声速膜；
A、B：第1区域、第2区域；
G：间隙。
Claims (10)
1.一种弹性波装置，具备：
支承基板；
低声速膜，层叠在所述支承基板上；
压电体层，层叠在所述低声速膜上；
IDT电极，设置在所述压电体层上；以及
高声速膜，配置在所述支承基板与所述低声速膜之间，
在所述低声速膜传播的体波的声速比在所述压电体层传播的体波的声速低，
在所述高声速膜传播的体波的声速比在所述压电体层传播的弹性波的声速高，
所述低声速膜和所述支承基板的密接性比所述高声速膜和所述支承基板的密接性高，
所述高声速膜配置在所述支承基板与所述低声速膜之间的一部分，所述低声速膜的一部分和所述支承基板的一部分接触。
2.一种弹性波装置，具备：
支承基板；
低声速膜，层叠在所述支承基板上；
压电体层，层叠在所述低声速膜上；
IDT电极，设置在所述压电体层上；以及
高声速膜，配置在所述支承基板与所述低声速膜之间，
所述支承基板包含硅，
所述低声速膜包含从包括氧化硅、氧化钽以及在氧化硅中添加了氟、碳或硼的化合物的组选择的至少一种材料，
所述高声速膜包含从包括类金刚石碳、氮化铝、碳化硅、氮化硅、氮氧化硅、硅、蓝宝石、钽酸锂、铌酸锂、石英、氧化锆、堇青石、莫来石、块滑石、镁橄榄石、氧化镁以及金刚石的组选择的至少一种材料，
所述高声速膜配置在所述支承基板与所述低声速膜之间的一部分，所述低声速膜的一部分和所述支承基板的一部分接触。
3.根据权利要求1或2所述的弹性波装置，其中，
所述支承基板包含硅，
所述高声速膜包含氮化硅。
4.根据权利要求1～3中的任一项所述的弹性波装置，其中，
所述支承基板包含硅，
所述低声速膜包含氧化硅。
5.根据权利要求1～4中的任一项所述的弹性波装置，其中，
在俯视下，在设置有所述IDT电极的区域内设置有所述高声速膜。
6.根据权利要求5所述的弹性波装置，其中，
在俯视下，仅在设置有所述IDT电极的区域内设置有所述高声速膜。
7.根据权利要求1～5中的任一项所述的弹性波装置，其中，
所述高声速膜具有在俯视下设置于设置有所述IDT电极的区域外的部分，并在该部分设置有至少一处贯通孔。
8.根据权利要求1～6中的任一项所述的弹性波装置，其中，
在俯视下，在设置有所述IDT电极的区域内，在所述高声速膜设置有至少一处贯通孔。
9.根据权利要求1～7中的任一项所述的弹性波装置，其中，
在俯视下，设置有所述IDT电极的区域的全部和所述高声速膜重叠。
10.根据权利要求1～9中的任一项所述的弹性波装置，其中，
在所述支承基板与所述低声速膜之间设置有一层所述高声速膜。
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