CN116438739A - 弹性波装置 - Google Patents

弹性波装置 Download PDF

Info

Publication number
CN116438739A
CN116438739A CN202180071572.7A CN202180071572A CN116438739A CN 116438739 A CN116438739 A CN 116438739A CN 202180071572 A CN202180071572 A CN 202180071572A CN 116438739 A CN116438739 A CN 116438739A
Authority
CN
China
Prior art keywords
side wall
wave device
piezoelectric layer
elastic wave
electrode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202180071572.7A
Other languages
English (en)
Inventor
木村哲也
久保新太郎
岸本谕卓
大村正志
山田一
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Murata Manufacturing Co Ltd filed Critical Murata Manufacturing Co Ltd
Publication of CN116438739A publication Critical patent/CN116438739A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/25Constructional features of resonators using surface acoustic waves
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02Details
    • H03H9/02228Guided bulk acoustic wave devices or Lamb wave devices having interdigital transducers situated in parallel planes on either side of a piezoelectric layer
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H3/00Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators
    • H03H3/007Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks
    • H03H3/02Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of piezoelectric or electrostrictive resonators or networks
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02Details
    • H03H9/02007Details of bulk acoustic wave devices
    • H03H9/02015Characteristics of piezoelectric layers, e.g. cutting angles
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02Details
    • H03H9/02007Details of bulk acoustic wave devices
    • H03H9/02062Details relating to the vibration mode
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02Details
    • H03H9/02007Details of bulk acoustic wave devices
    • H03H9/02086Means for compensation or elimination of undesirable effects
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02Details
    • H03H9/02007Details of bulk acoustic wave devices
    • H03H9/02157Dimensional parameters, e.g. ratio between two dimension parameters, length, width or thickness
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02Details
    • H03H9/02535Details of surface acoustic wave devices
    • H03H9/02543Characteristics of substrate, e.g. cutting angles
    • H03H9/02559Characteristics of substrate, e.g. cutting angles of lithium niobate or lithium-tantalate substrates
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02Details
    • H03H9/02535Details of surface acoustic wave devices
    • H03H9/02543Characteristics of substrate, e.g. cutting angles
    • H03H9/02574Characteristics of substrate, e.g. cutting angles of combined substrates, multilayered substrates, piezoelectrical layers on not-piezoelectrical substrate
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02Details
    • H03H9/125Driving means, e.g. electrodes, coils
    • H03H9/145Driving means, e.g. electrodes, coils for networks using surface acoustic waves
    • H03H9/14538Formation
    • H03H9/14541Multilayer finger or busbar electrode
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/15Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material
    • H03H9/17Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator
    • H03H9/171Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator implemented with thin-film techniques, i.e. of the film bulk acoustic resonator [FBAR] type
    • H03H9/172Means for mounting on a substrate, i.e. means constituting the material interface confining the waves to a volume
    • H03H9/173Air-gaps
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/15Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material
    • H03H9/17Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator
    • H03H9/171Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator implemented with thin-film techniques, i.e. of the film bulk acoustic resonator [FBAR] type
    • H03H9/172Means for mounting on a substrate, i.e. means constituting the material interface confining the waves to a volume
    • H03H9/174Membranes

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)

Abstract

提供一种弹性波装置,能够抑制在电介质膜产生裂纹及压电体层粘贴于电介质膜。弹性波装置(10)具备支承基板(12)、电介质膜(13)、压电层(14)和IDT电极(15)(激励电极)。压电层(14)具有第1、第2主面(14a、14b)。第2主面(14b)位于电介质膜(13)侧。在电介质膜(13)设置有空洞部(11a)。空洞部(11a)在俯视下与IDT电极(15)的至少一部分重叠。电介质膜(13)具有面向空洞部(11a)的侧壁面(13a)。侧壁面(13a)具有倾斜为越远离压电层(14)则空洞部(11a)的宽度变得越窄的倾斜部(13c)。倾斜部(13c)至少包括侧壁面(13c)中的压电层(14)侧的端部。在将倾斜部(13c)和压电层(14)的第2主面(14b)所成的角度设为倾斜角度α时,倾斜角度α为40°以上且80°以下。

Description

弹性波装置
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中,公开了作为弹性波装置的压电谐振器的一例。在该弹性波装置中,在支承基板上设置有固定层。在固定层上设置有压电薄膜。在压电薄膜上设置有IDT(Inter Digital Transducer,叉指换能器)。在固定层中的与IDT对置的部分设置有空隙。空隙被压电薄膜的背面和固定层的内壁面包围。对于固定层使用了SiO2等的电介质。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2016-086308号公报
发明内容
发明要解决的问题
在支承基板与压电层之间设置有电介质膜,且在电介质膜设置有空洞部的情况下,有时在电介质膜产生裂纹。进而,还有时在电介质膜的内壁面粘贴压电层。因此,弹性波装置的电特性有可能劣化。
本发明的目的在于,提供一种弹性波装置,能够抑制在电介质膜产生裂纹、以及压电层粘贴于电介质膜。
用于解决问题的手段
本发明涉及的弹性波装置具备支承基板、设置在支承基板上的电介质膜、设置在所述电介质膜上的压电层和设置于所述压电层的激励电极,所述压电层具有彼此对置的第1主面以及第2主面,所述第1主面以及所述第2主面中的所述第2主面位于所述电介质膜侧,在所述电介质膜设置有空洞部,所述空洞部在俯视下与所述激励电极的至少一部分重叠,所述电介质膜具有面向所述空洞部的侧壁面,所述侧壁面具有倾斜为越远离所述压电层则所述空洞部的宽度变得越窄的倾斜部,所述倾斜部至少包括所述侧壁面中的所述压电层侧的端部,在将所述侧壁面的所述倾斜部和所述压电层的所述第2主面所成的角度设为倾斜角度时,所述倾斜角度为40°以上且80°以下。
发明效果
根据本发明涉及的弹性波装置,能够抑制在电介质膜产生裂纹、以及压电层粘贴于电介质膜。
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示意性正面剖视图。
图2是本发明的第1实施方式涉及的弹性波装置的示意性俯视图。
图3是第1比较例的弹性波装置的示意性正面剖视图。
图4是第2比较例的弹性波装置的示意性正面剖视图。
图5的(a)~(d)是用于说明本发明的第1实施方式涉及的弹性波装置的制造方法的一例中的牺牲层形成工序、电介质膜形成工序以及支承基板接合工序的示意性正面剖视图。
图6的(a)~(c)是用于说明本发明的第1实施方式涉及的弹性波装置的制造方法的一例中的压电层磨削工序、贯通孔形成工序、电极形成工序以及牺牲层除去工序的示意性正面剖视图。
图7是本发明的第2实施方式涉及的弹性波装置的示意性正面剖视图。
图8是用于说明本发明的第2实施方式涉及的弹性波装置的制造方法的一例中的牺牲层形成工序的示意性正面剖视图。
图9的(a)~(c)是用于说明第2实施方式涉及的弹性波装置的制造方法的一例中的电介质膜形成工序、凹部形成工序、压电基板接合工序以及压电层磨削工序的示意性正面剖视图。
图10是本发明的第2实施方式的第1变形例涉及的弹性波装置的示意性正面剖视图。
图11是本发明的第2实施方式中的支承构件的示意性俯视图。
图12的(a)是本发明的第2实施方式的第2变形例涉及的弹性波装置的沿着电极指对置方向的示意性剖视图,图12的(b)是本发明的第2实施方式的第2变形例涉及的弹性波装置的沿着电极指延伸方向的示意性剖视图。
图13是本发明的第2实施方式中的包括支承构件以及压电层的层叠基板的示意性俯视图。
图14是第3实施方式中的支承构件的示意性俯视图。
图15是本发明的第4实施方式涉及的弹性波装置的示意性正面剖视图。
图16是本发明的第4实施方式的变形例涉及的弹性波装置的示意性正面剖视图。
图17是第1参考例涉及的弹性波装置的示意性正面剖视图。
图18的(a)以及(b)是用于说明第1参考例涉及的弹性波装置的制造方法的一例中的凹部形成工序以及压电基板接合工序的示意性正面剖视图。
图19是第2参考例涉及的弹性波装置的示意性正面剖视图。
图20是第3参考例涉及的弹性波装置的示意性正面剖视图。
图21的(a)~(c)是用于说明第3参考例涉及的弹性波装置的制造方法的一例中的下部电极形成工序、压电基板接合工序以及上部电极形成工序的示意性正面剖视图。
图22是第4参考例涉及的弹性波装置的示意性正面剖视图。
图23的(a)以及(b)是用于说明第4参考例涉及的弹性波装置的制造方法的一例中的下部电极形成工序、电介质膜形成工序以及压电基板接合工序的示意性正面剖视图。
图24的(a)是示出利用厚度剪切模式的体波的弹性波装置的外观的简图性立体图,图24的(b)是示出压电层上的电极构造的俯视图。
图25是图24的(a)中的沿着A-A线的部分的剖视图。
图26的(a)是用于说明在弹性波装置的压电膜中传播的兰姆波的示意性正面剖视图,图26的(b)是用于说明弹性波装置中的在压电膜中传播的厚度剪切模式的体波的示意性正面剖视图。
图27是示出厚度剪切模式的体波的振幅方向的图。
图28是示出利用厚度剪切模式的体波的弹性波装置的谐振特性的图。
图29是示出将相邻的电极的中心间距离设为p并将压电层的厚度设为d的情况下的d/p和作为谐振器的分数带宽的关系的图。
图30是利用厚度剪切模式的体波的弹性波装置的俯视图。
图31是示出出现了杂散的参考例的弹性波装置的谐振特性的图。
图32是示出分数带宽和作为杂散的大小的被180度标准化了的杂散的阻抗的相位旋转量的关系的图。
图33是示出d/2p和金属化比MR的关系的图。
图34是示出使d/p无限接近于0的情况下的分数带宽相对于LiNbO3的欧拉角(0°,θ,ψ)的映射的图。
图35是用于说明利用兰姆波的弹性波装置的部分切除立体图。
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,由此使本发明变得明确。
另外,预先指出的是,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之间进行结构的部分置换或者组合。
图1是本发明的第1实施方式涉及的弹性波装置的示意性正面剖视图。图2是第1实施方式涉及的弹性波装置的示意性俯视图。
如图1所示,弹性波装置10具有支承构件11和压电层14。支承构件11包括支承基板12和电介质膜13。更具体地,在支承基板12上设置有电介质膜13。在电介质膜13上设置有压电层14。
压电层14具有第1主面14a以及第2主面14b。第1主面14a和第2主面14b相互对置。第1主面14a以及第2主面14b中的第2主面14b是电介质膜13侧的主面。
在压电层14的第1主面14a设置有作为激励电极的IDT电极15。虽然在图1以及图2中省略了,但在第1主面14a设置有布线电极。布线电极与IDT电极15电连接。
如图2所示,IDT电极15具有第1汇流条16以及第2汇流条17、和多个第1电极指18以及多个第2电极指19。第1电极指18是本发明中的第1电极。多个第1电极指18周期性地配置。多个第1电极指18的一端分别与第1汇流条16连接。第2电极指19是本发明中的第2电极。多个第2电极指19周期性地配置。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和多个第2电极指19相互交错对插。IDT电极15可以包括层叠金属膜,或者,也可以包括单层的金属膜。以下,也有时将第1电极指18以及第2电极指19简单记载为电极指。
在将相邻的电极指彼此对置的方向设为电极指对置方向,将多个电极指延伸的方向设为电极指延伸方向时,在本实施方式中,电极指对置方向与电极指延伸方向正交。在从电极指对置方向观察时,相邻的电极指彼此重合的区域是交叉区域E。交叉区域E是IDT电极15的、包括从电极指对置方向上的一端的电极指到另一端的电极指的区域。更具体地,交叉区域E包括从上述一端的电极指的在电极指对置方向上的外侧的端缘部到上述另一端的电极指的在电极指对置方向上的外侧的端缘部。
进而,弹性波装置10具有多个激励区域C。通过对IDT电极15施加交流电压,从而在多个激励区域C中激励弹性波。在本实施方式中,弹性波装置10构成为能够利用例如厚度剪切一阶模式等厚度剪切模式的体波。激励区域C与交叉区域E同样地,在从电极指对置方向观察时,是相邻的电极指彼此重合的区域。另外,各激励区域C分别是1对电极指间的区域。更详细地,激励区域C是从一个电极指的电极指对置方向上的中心到另一个电极指的电极指对置方向上的中心的区域。因此,交叉区域E包括多个激励区域C。不过,弹性波装置10例如也可以构成为能够利用板波。在弹性波装置10利用板波的情况下,交叉区域E是激励区域。
返回到图1,在支承构件11设置有空洞部11a。空洞部11a在俯视下与IDT电极15的至少一部分重叠。在本说明书中,所谓俯视,是指图1中的从上方观察的方向。在本实施方式中,空洞部11a是设置于电介质膜13的凹部。更具体地,电介质膜13具有侧壁面13a以及底面13b。侧壁面13a与底面13b连接。侧壁面13a以及底面13b面向空洞部11a。空洞部11a被侧壁面13a、底面13b以及压电层14的第2主面14b包围。在俯视下,空洞部11a具有矩形状的形状。空洞部11a的俯视下的长边方向与电极指对置方向平行。空洞部11a的俯视下的短边方向与电极指延伸方向平行。不过,空洞部11a的俯视下的形状并不限定于上述。
电介质膜13的侧壁面13a包括倾斜部13c。更具体地,倾斜部13c是倾斜为越远离压电层14则空洞部11a的宽度变得越窄的部分。所谓空洞部11a的宽度,是沿着与压电层14的第2主面14b平行的方向的空洞部11a的尺寸。在图1所示的部分中,空洞部11a的尺寸是沿着与电极指对置方向平行且与第2主面14b平行的方向的尺寸。在本实施方式中,侧壁面13a的整体为倾斜部13c。不过,倾斜部13c只要至少包括侧壁面13a中的压电层14侧的端部即可。侧壁面13a中的除了倾斜部13c以外的部分的形状没有特别限定。
在压电层14设置有贯通孔14c。贯通孔14c在制造弹性波装置10时用于形成空洞部11a。不过,在压电层14,也可以未必设置贯通孔14c。
本实施方式的特征在于,在将电介质膜13中的侧壁面13a的倾斜部13c和压电层14的第2主面14b所成的角度设为倾斜角度α时,倾斜角度α为40°以上且80°以下。由此,能够抑制在电介质膜13产生裂纹、以及压电层14粘贴于电介质膜13。以下,通过将本实施方式和第1比较例以及第2比较例进行比较,从而对其进行说明。
第1比较例与本实施方式的不同点在于,倾斜角度不足40°。第2比较例与本实施方式的不同点在于,倾斜角度超过80°。
在图3所示的第1比较例中,压电层14粘贴于电介质膜103。更具体地,在电介质膜103的侧壁面103a中的压电层14侧的端部附近粘贴了压电层14。在图4所示的第2比较例中,在电介质膜113的侧壁面113a中的压电层14侧的端部附近产生了裂纹F。
压电层14在制造时、使用时等,有时会向支承构件11侧挠曲。相对于此,在图1所示的本实施方式中,倾斜角度α充分大,达40°以上。由此,压电层14不易接触电介质膜13的侧壁面13a。因此,能够抑制压电层14粘贴于电介质膜13,能够抑制弹性波装置10的电特性的劣化。进而,通过倾斜角度α为80°以下,从而能够抑制支承构件11与压电层14之间的界面处的应力的集中。因此,能够抑制在支承构件11中的电介质膜13产生裂纹。
以下,示出弹性波装置10中的各构件所使用的材料的例子。本实施方式的压电层14包括例如LiNbO3等铌酸锂。另外,在本说明书中,在记载为某构件包括某材料的情况下,包括含有弹性波装置的电特性不劣化的程度的微量杂质的情况。不过,压电层14的材料并不限定于上述,例如还能够使用LiTaO3等钽酸锂等。
电介质膜13包括氧化硅。不过,电介质膜13的材料并不限定于上述。电介质膜13优选包括SiO2等氧化硅、SiN等氮化硅以及A12O3等氧化铝中的至少一种。
支承基板12包括硅。不过,支承基板12的材料并不限定于上述,例如,还能够使用氧化铝、钽酸锂、铌酸锂、石英等压电体、矾土、蓝宝石、氧化镁、氮化硅、氮化铝、碳化硅、氧化锆、堇青石、莫来石、块滑石、镁橄榄石等各种陶瓷、金刚石、玻璃等电介质、氮化镓等半导体或者树脂等。
以下,对本实施方式的弹性波装置10的制造方法的例子进行说明。
图5的(a)~图5的(d)是用于说明第1实施方式涉及的弹性波装置的制造方法的一例中的牺牲层形成工序、电介质膜形成工序以及支承基板接合工序的示意性正面剖视图。图6的(a)~图6的(c)是用于说明第1实施方式涉及的弹性波装置的制造方法的一例中的压电层磨削工序、贯通孔形成工序、电极形成工序以及牺牲层除去工序的示意性正面剖视图。
如图5的(a)所示,准备压电基板24。另外,压电基板24包括于本发明中的压电层。压电基板24具有第1主面24a以及第2主面24b。第1主面24a和第2主面24b相互对置。在第2主面24b形成牺牲层27A。接着,通过对牺牲层27进行例如蚀刻等,从而进行图案化。进而,将牺牲层27平坦化。由此,如图5的(b)所示,被图案化以及平坦化了的牺牲层27具有底面27b以及侧面27a。牺牲层27的压电基板24侧的面是底面27b。在将底面27b和侧面27a所成的角度设为角度β时,只要将牺牲层27图案化为角度β成为40°以上且80°以下即可。作为牺牲层27的材料,例如,能够使用ZnO、SiO2、Cu或者树脂等。
接着,如图5的(c)所示,在压电基板24的第2主面24b形成电介质膜13,使得至少覆盖牺牲层27。另外,在图5的(c)所示的工序中,牺牲层27还覆盖第2主面24b。电介质膜13例如能够通过溅射法或者真空蒸镀法等来形成。接着,将电介质膜13平坦化。在将电介质膜13平坦化时,例如,只要使用磨光或者CMP(Chemical Mechanical Polishing,化学机械抛光)法等即可。
接着,如图5的(d)所示,在电介质膜13的与压电基板24相反侧的主面接合支承基板12。接着,对压电基板24的厚度进行调整。更具体地,通过对压电基板24中的、未与支承基板12接合的主面侧进行磨削或者研磨,从而使压电基板24的厚度变薄。对于压电基板24的厚度的调整,例如,能够使用磨光、CMP法、离子切片法或者蚀刻等。由此,如图6的(a)所示,得到压电层14。
接着,在压电层14没置贯通孔14c,使得到达牺牲层27。贯通孔14c例如能够通过RIE(Reactive Ion Etching,反应离子蚀刻)法等来形成。接着,如图6的(b)所示,在压电层14的第1主面14a设置IDT电极15以及布线电极29。此时,将IDT电极15形成为在俯视下IDT电极15的至少一部分和牺牲层27重叠。进而,此时,形成IDT电极15,使得在将压电层的厚度设为d并将相邻的电极指彼此的中心间距离设为p的情况下,d/p成为0.5以下。IDT电极15以及布线电极29例如能够通过溅射法或者真空蒸镀法等来设置。
接着,经由贯通孔14c将牺牲层27除去。更具体地,通过使蚀刻液从贯通孔14c流入,从而将电介质膜13的凹部内的牺牲层27除去。由此,形成空洞部11a。根据以上,得到弹性波装置10。
图7是第2实施方式涉及的弹性波装置的示意性正面剖视图。
本实施方式与第1实施方式的不同点在于,电介质膜33中的侧壁面包括第1倾斜部33c以及第2倾斜部33d。除了上述点以外,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。
第1倾斜部33c位于比第2倾斜部33d更靠压电层14侧。例如,在设为侧壁面中的第1部分位于比第2部分更靠压电层14侧的情况下,可以说,第1倾斜部33c是第1部分,第2倾斜部33d是第2部分。
另外,第1倾斜部33c包括侧壁面中的压电层14侧的端部。即,第1倾斜部33c相当于本发明中的倾斜部。在将第1倾斜部33c的倾斜角度设为第1角度α1,将第2倾斜部33d的倾斜角度设为第2角度α2时,α1<α2。像这样,侧壁面的倾斜随着朝向压电层14而变小。更具体地,侧壁面的倾斜朝向压电层14而阶段性地变化。由此,能够有效地抑制施加于支承构件31与压电层14之间的界面处的应力。因此,能够有效地抑制在支承构件31的电介质膜33产生裂纹。
进而,在本实施方式中,第1倾斜部33c的倾斜角度也为40°以上且80°以下。因此,与第1实施方式同样地,能够抑制压电层14粘贴于电介质膜33,并且能够更可靠地、有效地抑制在电介质膜33产生裂纹。
在形成电介质膜33的侧壁面时,如图8所示,只要将牺牲层37图案化为牺牲层37的侧面37a的倾斜角度阶段性地变化即可。在将侧面37a中的与底面37b连接的部分附近和底面37b所成的角度设为角度β1时,只要将牺牲层37图案化使得角度β1成为40°以上且80°以下即可。其它工序能够与上述的第1实施方式涉及的弹性波装置10的制造方法的例子同样地进行。
另外,在形成空洞部31a时,也可以未必使用牺牲层37。以下,对形成空洞部31a的方法的其它例子进行说明。
图9的(a)~图9的(c)是用于说明第2实施方式涉及的弹性波装置的制造方法的一例中的电介质膜形成工序、凹部形成工序、压电基板接合工序以及压电层磨削工序的示意性正面剖视图。
如图9的(a)所示,在支承基板12上形成电介质膜33。接着,在电介质膜33形成凹部。凹部例如能够通过RIE法等来形成。在使用RIE法的情况下,除了电介质膜33上的设置凹部的部分以外,只要通过光刻法适当进行掩蔽即可。只要通过适当调整掩蔽材料和作为被蚀刻材料的电介质膜33的选择比,从而形成电介质膜33的第1倾斜部33c以及第2倾斜部33d即可。由此,能够形成本实施方式中的空洞部31a。
接着,如图9的(b)所示,在电介质膜33的与支承基板12相反侧的主面接合压电基板24。接着,通过对压电基板24的厚度进行调整,从而如图9的(c)所示得到压电层14。得到压电层14的压电层磨削工序能够与上述的第1实施方式涉及的弹性波装置10的制造方法的例子同样地进行。如图9的(c)所示,空洞部31a被电介质膜33的底面33b、侧壁面以及压电层14的第2主面14b包围。
另外,第1实施方式中的空洞部11a也与上述同样地,可以不使用牺牲层27而形成。
在本实施方式中,电介质膜33的侧壁面包括第1倾斜部33c以及第2倾斜部33d。因此,倾斜面的倾斜变化了1次。不过,侧壁面中的倾斜的变化的次数并不限定于1次,也可以变化多次。或者,侧壁面的倾斜也可以不阶段性地变化。例如,在图10所示的第2实施方式的第1变形例中,侧壁面43a具有曲面状的形状。侧壁面43a的倾斜朝向压电层14侧而连续性地变化。在本变形例中,侧壁面43a中的包括压电层14侧的端部的部分是本发明中的倾斜部。而且,侧壁面43a中的包括压电层14侧的端部附近的部分的倾斜角度α3为40°以上且80°以下。在该情况下,也与第2实施方式同样地,能够抑制在电介质膜43产生裂纹、以及压电层粘贴于电介质膜43。
图11是第2实施方式中的支承构件的示意性俯视图。
支承构件31的空洞部31a与第1实施方式同样地,在俯视下,具有矩形状的形状。在该情况下,电介质膜33的侧壁面包括多个侧壁部。更具体地,侧壁面包括1对第1侧壁部34以及1对第2侧壁部35。在本实施方式中,1对第1侧壁部34在空洞部31a的长边方向上相互对置。1对第2侧壁部35在短边方向上相互对置。不过,俯视下的空洞部31a的形状并不限定于矩形。在侧壁面包括多个侧壁部的情况下,俯视下的空洞部31a的形状例如也可以是除了正方形、四边形以外的多边形。
在第1侧壁部34以及第2侧壁部35中,第1倾斜部33c和第2倾斜部33d同样地构成。因此,在第1侧壁部34以及第2侧壁部35中,第1倾斜部33c的倾斜角度相同。
另外,在第1侧壁部34以及第2侧壁部35中,倾斜的方式也可以相互不同。例如,在第2实施方式的第2变形例中,图12的(a)所示的第1侧壁部54中的第1倾斜部54c的倾斜角度大于图12的(b)所示的第2侧壁部55中的第1倾斜部55c的倾斜角度。像这样,也可以在多个侧壁部中的至少2个第1倾斜部之间,倾斜角度不同。第1侧壁部54中的第1倾斜部54c的倾斜角度、以及第2侧壁部55中的第1倾斜部55c的倾斜角度为40°以上且80°以下。在该情况下,也与第2实施方式同样地,能够抑制在电介质膜53产生裂纹、以及压电层14粘贴于电介质膜53。另外,图12的(b)中的虚线表示第1汇流条16和第1电极指18的边界。
图13是第2实施方式中的包括支承构件以及压电层的层叠基板的示意性俯视图。
在第2实施方式中,压电层14包括铌酸锂。因此,压电层14在线膨胀系数上具有各向异性。更具体地,如图13所示,压电层14具有相互正交的第1方向w1和第2方向w2。第1方向w1上的线膨胀系数和第2方向w2上的线膨胀系数不同。例如,第1方向w1上的线膨胀系数也可以在压电层14中最大。第2方向w2上的线膨胀系数也可以在压电层14中最小。不过,第1方向w1以及第2方向w2和线膨胀系数的关系并不限定于上述。进而,线膨胀系数为最大的方向也可以不与压电层14的第1主面14a或者第2主面14b平行。线膨胀系数为最小的方向也同样。另外,第1方向w1和第2方向w2也可以未必相互正交,只要相互交叉即可。
在电介质膜33中,第1侧壁部34沿着第1方向w1延伸。第2侧壁部35沿着第2方向w2延伸。由此,在第1侧壁部34以及第2侧壁部35中,能够调整为对于压电层14的线膨胀系数而言合适的倾斜角度。因此,能够更可靠地缓和施加于支承构件31与压电层14之间的界面处的应力。因此,能够更可靠地抑制在电介质膜33产生裂纹。另外,在其它的实施方式、变形例中也同样地,第1侧壁部以及第2侧壁部可以根据压电层14的线膨胀系数的各向异性而延伸。例如,在第2实施方式的第2变形例中,第1侧壁部54中的第1倾斜部54c和第2侧壁部55中的第1倾斜部55c的倾斜角度不同。因此,能够根据线膨胀系数来恰当地调整各倾斜角度。
另外,支承基板12也可以在线膨胀系数上具有各向异性。例如,在支承基板12包括硅,支承基板12的压电层14侧的主面为(111)面、(110)面的情况下,支承基板12在线膨胀系数上具有各向异性。在这样的情况下,支承基板12也可以具有相互正交的第3方向和第4方向。第3方向上的线膨胀系数和第4方向上的线膨胀系数不同。而且,在电介质膜33中,例如,第1侧壁部34也可以沿着第3方向延伸。第2侧壁部35也可以沿着第4方向延伸。在该情况下,在第1侧壁部34以及第2侧壁部35中,能够调整为对于支承基板12的线膨胀系数而言合适的倾斜角度。因此,能够更可靠地缓和施加于支承构件31与压电层14之间的界面处的应力。另外,在其它的实施方式、变形例中也同样地,第1侧壁部以及第2侧壁部可以根据支承基板12的线膨胀系数的各向异性而延伸。另外,第3方向和第4方向也可以未必相互正交,只要相互交叉即可。
图14是第3实施方式中的支承构件的示意性俯视图。
本实施方式与第2实施方式的不同点在于,电介质膜的侧壁面的一部分的倾斜不与第1实施方式同样地变化。更具体地,第1侧壁部中的倾斜部13c的倾斜不与第1实施方式同样地变化。另一方面,第2侧壁部35中的倾斜与第2实施方式同样地变化了1次。除了上述点以外,本实施方式的弹性波装置具有与第2实施方式的弹性波装置同样的结构。
如本实施方式这样,多个侧壁部中的至少一者的倾斜也可以变化1次以上。第1侧壁部中的倾斜部13c的倾斜角度、以及第2侧壁部35中的第1倾斜部33c的倾斜角度为40°以上且80°以下。由此,能够抑制在电介质膜产生裂纹、以及压电层14粘贴于电介质膜。
另外,例如,第1侧壁部以及第2侧壁部中的一者也可以具有曲面状的形状。或者,例如,在第1侧壁部和第2侧壁部中,也可以是,倾斜变化1次以上,并且倾斜的变化的次数不同。在这些情况下,也只要倾斜部中的压电层14侧的端部附近的倾斜角度为40°以上且80°以下即可。由此,能够抑制在电介质膜产生裂纹、以及压电层14粘贴于电介质膜。
图15是第4实施方式涉及的弹性波装置的示意性正面剖视图。
本实施方式与第1实施方式的不同点在于,激励电极具有上部电极65A以及下部电极65B。上部电极65A设置在压电层14的第1主面14a。下部电极65B设置在第2主面14b。除了上述点以外,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10同样的结构。
上部电极65A和下部电极65B夹着压电层14而相互对置。上部电极65A、下部电极65B以及压电层14在俯视下重合的部分是激励部。在激励部中激励体波。另外,空洞部11a在俯视下与上部电极65A以及下部电极65B的至少一部分重叠。更具体地,空洞部11a在俯视下与激励部重叠。
在本实施方式中,电介质膜13中的倾斜部13c的倾斜角度也为40°以上且80°以下。因此,与第1实施方式同样地,能够抑制在电介质膜13产生裂纹、以及压电层14粘贴于电介质膜13。
在本实施方式中,空洞部11a是被电介质膜13的底面13b、侧壁面13a以及压电层14的第2主面14b包围的中空部。另外,空洞部11a也可以是设置于支承构件11的贯通孔。例如,在图16所示的第4实施方式的变形例中,空洞部61a是将支承基板62以及电介质膜63贯通的贯通孔。电介质膜63的侧壁面63a具有倾斜部63c。倾斜部63c与第4实施方式同样地,包括侧壁面63a中的压电层14侧的端部。而且,倾斜部63c的倾斜角度为40°以上且80°以下。由此,能够抑制在电介质膜63产生裂纹、以及压电层14粘贴于电介质膜63。
在上述的各实施方式以及各变形例中,在支承构件中的电介质膜设置有空洞部,且倾斜部的倾斜角度被设为40°以上且80°以下。以下,示出支承构件不具有电介质膜的情况下的第1~第3参考例。在该情况下,也可以在支承基板设置有空洞部,且面向该空洞部的侧壁面具有与上述各实施方式等同样的倾斜面。具体地,也可以是,该倾斜面至少包括侧壁面中的压电层侧的端部,并且倾斜部的角度为40°以上且80°以下。与第2实施方式等同样地,侧壁面的倾斜也可以变化。在该情况下,只要倾斜部中的压电层侧的端部附近的倾斜角度为40°以上且80°以下即可。由此,能够抑制在作为支承构件的支承基板产生裂纹、以及压电体层粘贴于支承构件。
在图17所示的第1参考例中,在支承基板71设置有凹部71e。该凹部71e是作为支承构件的支承基板71的空洞部。支承基板71具有侧壁面71a以及底面71b。侧壁面71a与底面71b连接。侧壁面71a以及底面71b面向空洞部。空洞部被侧壁面71a、底面71b以及压电层14的第2主面14b包围。侧壁面71a包括第1倾斜部71c以及第2倾斜部71d。第1倾斜部71c位于比第2倾斜部71d更靠压电层14侧。第1倾斜部71c包括侧壁面71a中的压电层14侧的端部。第1倾斜部71c的倾斜角度小于第2倾斜部71d的倾斜角度。像这样,侧壁面71a的倾斜朝向压电层14而阶段性地变化。第1倾斜部71c的倾斜角度为40°以上且80°以下。另外,本参考例中的激励电极是与第1实施方式同样的IDT电极15。
在制造本参考例的弹性波装置时,例如,如图18的(a)所示,在支承基板71设置凹部71e。凹部71e例如能够通过RIE法等来形成。在使用RIE法的情况下,除了支承基板71上的设置凹部的部分以外,只要通过光刻法适当进行掩蔽即可。只要通过适当调整掩蔽材料和作为被蚀刻材料的支承基板71的选择比,从而形成支承基板71的第1倾斜部71c以及第2倾斜部71d即可。由此,能够形成本参考例的空洞部。
接着,如图18的(b)所示,在支承基板71接合压电基板24,使得堵塞凹部71e。在支承基板71和压电基板24的接合时,例如,能够使用直接接合、等离子体活性化接合、原子扩散接合等。此后的工序能够与上述的第1实施方式涉及的弹性波装置10的制造方法的例子同样地进行。
在图19所示的第2参考例中,支承基板72的侧壁面72a具有曲面状的形状。侧壁面72a的倾斜朝向压电层14侧而连续性地变化。在本参考例中,侧壁面72a中的包括压电层14侧的端部的部分是与本发明同样的倾斜部。而且,侧壁面72a中的压电层14侧的端部附近的倾斜角度为40°以上且80°以下。
在图20所示的第3参考例中,设置有与图17所示的第1参考例同样的支承基板71。另一方面,激励电极是与第4实施方式同样的上部电极65A以及下部电极65B。在制造本参考例的弹性波装置时,例如,与第1参考例涉及的弹性波装置的制造方法的例子同样地,只要在支承基板71设置凹部71e即可。接着,如图21的(a)所示,在压电基板24的第2主面24b形成下部电极65B。下部电极65B例如能够通过溅射法或者真空蒸镀法等来设置。接着,如图21的(b)所示,在支承基板71接合压电基板24,使得堵塞凹部71e。此时,在支承基板71接合压电基板24,使得下部电极65B位于凹部71e内。在支承基板71和压电基板24的接合时,例如,能够使用直接接合、等离子体活性化接合、原子扩散接合等。接着,通过调整压电基板24的厚度,从而如图21的(c)所示得到压电层14。得到压电层14的压电层磨削工序能够与上述的第1实施方式涉及的弹性波装置10的制造方法的例子同样地进行。接着,在压电层14的第1主面14a形成上部电极65A。此时,将上部电极65A形成为在俯视下与下部电极65B重叠。上部电极65A例如能够通过溅射法或者真空蒸镀法来形成。
图22是第4参考例涉及的弹性波装置的示意性正面剖视图。
本参考例与第3参考例的不同点在于,在支承基板71与压电层14之间设置有电介质膜73。在本参考例中,在电介质膜73未设置空洞部,仅在支承基板71设置有空洞部。在本参考例中,也与第3参考例同样地,在支承基板71不易产生裂纹。
在制造本参考例的弹性波装置时,例如,与第1参考例涉及的弹性波装置的制造方法的例子同样地,只要在支承基板71设置凹部71e即可。接着,如图23的(a)所示,在压电基板24的第2主面24b形成下部电极65B。下部电极65B例如能够通过溅射法或者真空蒸镀法等来设置。接着,在第2主面24b形成电介质膜73,使得覆盖下部电极65B的至少一部分。电介质膜73例如能够通过溅射法或者真空蒸镀法等来设置。接着,如图23的(b)所示,在电介质膜73的与压电基板24相反侧的主面接合支承基板71。此后的工序能够与上述的第3参考例涉及的弹性波装置的制造方法的例子同样地进行。
图24的(a)是示出利用厚度剪切模式的体波的弹性波装置的外观的简图性立体图,图24的(b)是示出压电层上的电极构造的俯视图,图25是图24的(a)中的沿着A-A线的部分的剖视图。
弹性波装置1具有包括LiNbO3的压电层2。压电层2也可以是包括LiTaO3的压电层。LiNbO3、LiTaO3的切割角为Z切割,但也可以为旋转Y切割、X切割。压电层2的厚度没有特别限定,但为了有效地激励厚度剪切模式,优选为40nm以上且1000nm以下,更优选为50nm以上且1000nm以下。压电层2具有彼此对置的第1、第2主面2a、2b。在第1主面2a上设置有电极3以及电极4。在此,电极3是“第1电极”的一例,电极4是“第2电极”的一例。在图24的(a)以及图24的(b)中,多个电极3与第1汇流条5连接。多个电极4与第2汇流条6连接。多个电极3和多个电极4相互交错对插。电极3以及电极4具有矩形形状,具有长度方向。在与该长度方向正交的方向上,电极3和相邻的电极4对置。电极3、4的长度方向、以及与电极3、4的长度方向正交的方向均是与压电层2的厚度方向交叉的方向。因此,也可以说,电极3和相邻的电极4在与压电层2的厚度方向交叉的方向上对置。此外,电极3、4的长度方向也可以替换为图24的(a)以及图24的(b)所示的与电极3、4的长度方向正交的方向。即,在图24的(a)以及图24的(b)中,也可以使电极3、4在第1汇流条5以及第2汇流条6延伸的方向上延伸。在该情况下,第1汇流条5以及第2汇流条6在图24的(a)以及图24的(b)中变得在电极3、4延伸的方向上延伸。而且,与一个电位连接的电极3和与另一个电位连接的电极4相邻的1对构造在与上述电极3、4的长度方向正交的方向上设置有多对。在此,所谓电极3和电极4相邻,不是指电极3和电极4配置为直接接触的情况,而是指电极3和电极4隔着间隔配置的情况。此外,在电极3和电极4相邻的情况下,在电极3与电极4之间,没有配置包括其它的电极3、4的、与信号电极、接地电极连接的电极。其对数无需为整数对,也可以为1.5对、2.5对等。电极3、4间的中心间距离即间距优选1μm以上且10μm以下的范围。此外,电极3、4的宽度即电极3、4的对置方向上的尺寸优选为50nm以上且1000nm以下的范围,更优选为150nm以上且1000nm以下的范围。另外,所谓电极3、4间的中心间距离,成为将与电极3的长度方向正交的方向上的电极3的尺寸(宽度尺寸)的中心、和与电极4的长度方向正交的方向上的电极4的尺寸(宽度尺寸)的中心连结的距离。
此外,在弹性波装置1中,使用了Z切割的压电层,因此与电极3、4的长度方向正交的方向成为与压电层2的极化方向正交的方向。在作为压电层2而使用了其它的切割角的压电体的情况下,不限于此。在此,所谓“正交”,并不仅限定于严格地正交的情况,也可以为大致正交(与电极3、4的长度方向正交的方向和极化方向所成的角度例如为90°±10°的范围内)。
在压电层2的第2主面2b侧,隔着绝缘层7层叠有支承构件8。绝缘层7以及支承构件8具有框状的形状,如图25所示,具有贯通孔7a、8a。由此,形成有空洞部9。空洞部9为了不妨碍压电层2的激励区域C的振动而设置。因此,上述支承构件8在与设置有至少1对电极3、4的部分不重叠的位置,隔着绝缘层7层叠于第2主面2b。另外,也可以不设置绝缘层7。因此,支承构件8能够直接或者间接地层叠于压电层2的第2主面2b。
绝缘层7包括氧化硅。不过,除了氧化硅之外,还能够使用氮氧化硅、矾土等适当的绝缘性材料。支承构件8包括Si。Si的压电层2侧的面中的面方位可以为(100)、(110),也可以为(111)。构成支承构件8的Si希望是电阻率为4kΩ以上的高电阻。不过,关于支承构件8,也能够使用适当的绝缘性材料、半导体材料来构成。
作为支承构件8的材料,例如,能够使用氧化铝、钽酸锂、铌酸锂、石英等压电体、矾土、氧化镁、蓝宝石、氮化硅、氮化铝、碳化硅、氧化锆、堇青石、莫来石、块滑石、镁橄榄石等各种陶瓷、金刚石、玻璃等电介质、氮化镓等半导体等。
上述多个电极3、4以及第1、第2汇流条5、6包括Al、AlCu合金等适当的金属或合金。在本实施方式中,电极3、4以及第1、第2汇流条5、6具有在Ti膜上层叠了Al膜的构造。另外,也可以使用Ti膜以外的密接层。
在驱动时,在多个电极3与多个电极4之间施加交流电压。更具体地,在第1汇流条5与第2汇流条6之间施加交流电压。由此,能够得到利用了在压电层2中激励的厚度剪切模式的体波的谐振特性。此外,在弹性波装置1中,在将压电层2的厚度设为d,将多对的电极3、4中的任一个的相邻的电极3、4的中心间距离设为p的情况下,d/p被设为0.5以下。因此,可有效地激励上述厚度剪切模式的体波,能够得到良好的谐振特性。更优选的是,d/p为0.24以下,在该情况下,能够得到更加良好的谐振特性。
在弹性波装置1中,具备上述结构,因此即使要实现小型化而减小了电极3、4的对数,也不易产生Q值的下降。这是因为,即使减少两侧的反射器中的电极指的根数,传播损耗也少。此外,能够减少上述电极指的根数是基于利用了厚度剪切模式的体波的缘故。参照图26的(a)以及图26的(b)对在弹性波装置中利用的兰姆(Lamb)波和上述厚度剪切模式的体波的差异进行说明。
图26的(a)是用于说明在如日本公开专利公报JP特开2012-257019号公报记载的弹性波装置的压电膜中传播的兰姆波的示意性正面剖视图。在此,波在压电膜201中如箭头所示那样传播。在此,在压电膜201中,第1主面201a和第2主面201b对置,将第1主面201a和第2主面201b连结的厚度方向是Z方向。X方向是IDT电极的电极指排列的方向。如图26的(a)所示,若是兰姆波,则波如图示那样在X方向上不断传播。由于是板波,因此虽然压电膜201作为整体进行振动,但为了波在X方向上传播,而在两侧配置反射器,从而得到了谐振特性。因此,产生波的传播损耗,在实现了小型化的情况下,即,在减少了电极指的对数的情况下,Q值下降。
相对于此,如图26的(b)所示,在弹性波装置1中,振动位移是厚度剪切方向,因此波大致在将压电层2的第1主面2a和第2主面2b连结的方向即Z方向上传播、谐振。即,波的X方向分量比Z方向分量明显小。而且,通过该Z方向的波的传播可得到谐振特性,因此即使减少反射器的电极指的根数,也不易产生传播损耗。进而,即使要推进小型化而减少了包括电极3、4的电极对的对数,也不易产生Q值的下降。
另外,如图27所示,厚度剪切模式的体波的振幅方向在压电层2的激励区域C包括的第1区域451和激励区域C包括的第2区域452中变得相反。在图27中,示意性地示出了在电极3与电极4之间施加了电极4成为比电极3高的电位的电压的情况下的体波。第1区域451是激励区域C之中的、与压电层2的厚度方向正交且将压电层2分为两部分的虚拟平面VP1和第1主面2a之间的区域。第2区域452是激励区域C之中的、虚拟平面VP1和第2主面2b之间的区域。
如上所述,在弹性波装置1中,配置有包括电极3和电极4的至少1对电极,但并非使波在X方向上传播,因此包括该电极3、4的电极对的对数无需有多对。即,只要设置有至少1对电极即可。
例如,上述电极3是与信号电位连接的电极,电极4是与接地电位连接的电极。不过,也可以是,电极3与接地电位连接,电极4与信号电位连接。在本实施方式中,如上所述,至少1对电极是与信号电位连接的电极或者与接地电位连接的电极,未设置浮置电极。
图28是示出图25所示的弹性波装置的谐振特性的图。另外,得到了该谐振特性的弹性波装置1的设计参数如以下那样。
压电层2:欧拉角(0°,0°,90°)的LiNbO3,厚度=400nm。
在与电极3和电极4的长度方向正交的方向上观察时,电极3和电极4重叠的区域即激励区域C的长度=40μm,包括电极3、4的电极的对数=21对,电极间中心距离=3μm,电极3、4的宽度=500nm,d/p=0.133。
绝缘层7:厚度为1μm的氧化硅膜。
支承构件8:Si。
另外,所谓激励区域C的长度,是激励区域C的沿着电极3、4的长度方向的尺寸。
在本实施方式中,包括电极3、4的电极对的电极间距离在多对中全部相等。即,等间距地配置了电极3和电极4。
如从图28可明确的那样,尽管不具有反射器,也得到了分数带宽为12.5%的良好的谐振特性。
不过,在将上述压电层2的厚度设为d,将电极3和电极4的电极的中心间距离设为p的情况下,如前所述,在本实施方式中,d/p为0.5以下,更优选为0.24以下。参照图29对此进行说明。
与得到了图28所示的谐振特性的弹性波装置同样地,不过使d/p变化,得到了多个弹性波装置。图29是示出该d/p和作为弹性波装置的谐振器的分数带宽的关系的图。
如从图29可明确的那样,在d/p>0.5时,即使调整d/p,分数带宽也不足5%。相对于此,在d/p≤0.5的情况下,如果在该范围内使d/p变化,则能够将分数带宽设为5%以上,即,能够构成具有高耦合系数的谐振器。此外,在d/p为0.24以下的情况下,能够将分数带宽提高到7%以上。而且,如果在该范围内调整d/p,则能够得到分数带宽更加宽的谐振器,能够实现具有更加高的耦合系数的谐振器。因此,可知,通过将d/p设为0.5以下,从而能够构成利用了上述厚度剪切模式的体波的、具有高耦合系数的谐振器。
图30是利用厚度剪切模式的体波的弹性波装置的俯视图。在弹性波装置80中,在压电层2的第1主面2a上,设置了具有电极3和电极4的1对电极。另外,图30中的K成为交叉宽度。如前所述,在本发明的弹性波装置中,电极的对数也可以为1对。在该情况下,也只要上述d/p为0.5以下,就能够有效地激励厚度剪切模式的体波。
在弹性波装置1中,优选的是,希望在多个电极3、4中,任一个的相邻的电极3、4相对于在上述相邻的电极3、4对置的方向上观察时重叠的区域即激励区域C的金属化比MR满足MR≤1.75(d/p)+0.075。在该情况下,能够有效地减小杂散。参照图31以及图32对此进行说明。图31是示出上述弹性波装置1的谐振特性的一例的参考图。箭头B所示的杂散出现在谐振频率与反谐振频率之间。另外,设为d/p=0.08,并且设为LiNbO3的欧拉角(0°,0°,90°)。此外,设为上述金属化比MR=0.35。
参照图24的(b)对金属化比MR进行说明。在图24的(b)的电极构造中,在着眼于1对电极3、4的情况下,设为仅设置这1对电极3、4。在该情况下,单点划线所包围的部分成为激励区域C。所谓该激励区域C,是在与电极3、4的长度方向正交的方向即对置方向上观察电极3和电极4时电极3中的与电极4重合的区域、电极4中的与电极3重合的区域、以及电极3与电极4之间的区域中的电极3和电极4重合的区域。而且,激励区域C内的电极3、4的面积相对于该激励区域C的面积成为金属化比MR。即,金属化比MR是金属化部分的面积相对于激励区域C的面积之比。
另外,在设置有多对电极的情况下,只要将全部激励区域包括的金属化部分相对于激励区域的面积的合计的比例设为MR即可。
图32是示出按照本实施方式构成许多弹性波谐振器的情况下的分数带宽、和作为杂散的大小的被180度标准化了的杂散的阻抗的相位旋转量的关系的图。另外,关于分数带宽,对压电层的膜厚、电极的尺寸进行种种变更,并进行了调整。此外,图31是使用了包括Z切割的LiNbO3的压电层的情况下的结果,但在使用了其它的切割角的压电层的情况下也成为同样的倾向。
在图32中的椭圆J所包围的区域中,杂散变大至1.0。如从图32可明确的那样,若分数带宽超过0.17,即,若超过17%,则即便使构成分数带宽的参数变化,杂散电平为1以上的大的杂散也会出现在通带内。即,如图31所示的谐振特性那样,箭头B所示的大的杂散出现在频带内。因此,分数带宽优选为17%以下。在该情况下,通过调整压电层2的膜厚、电极3、4的尺寸等,从而能够减小杂散。
图33是示出d/2p、金属化比MR和分数带宽的关系的图。在上述弹性波装置中,构成了d/2p和MR不同的各种各样的弹性波装置,并测定了分数带宽。图33的虚线D的右侧的附上影线而示出的部分是分数带宽为17%以下的区域。该附上影线的区域和未附影线的区域的边界由MR=3.5(d/2p)+0.075表示。即,MR=1.75(d/p)+0.075。因此,优选的是MR≤1.75(d/p)+0.075。在该情况下,容易将分数带宽设为17%以下。更优选的是图33中的单点划线D1所示的MR=3.5(d/2p)+0.05的右侧的区域。即,只要MR≤1.75(d/p)+0.05,就能够将分数带宽可靠地设为17%以下。
图34是示出使d/p无线接近于0的情况下的分数带宽相对于LiNbO3的欧拉角(0°,θ,ψ)的映射的图。图34的附上影线而示出的部分是可得到至少5%以上的分数带宽的区域,若对该区域的范围进行近似,则成为由下述的式(1)、式(2)以及式(3)表示的范围。
(0°± 10°,0°~20°,任意的ψ)…式(1)
(0°±10°,20°~80°,0°~60°(1-(θ-50)2/900)1/2)或者(0°±10°,20°~80°,[180°-60°(1-(θ-50)2/900)1/2]~180°)…式(2)
(0°±10°,[180°-30°(1-(ψ-90)2/8100)1/2]~180°,任意的ψ)…式(3)
因此,在上述式(1)、式(2)或者式(3)的欧拉角范围的情况下,能够充分地拓宽分数带宽,是优选的。压电层2为钽酸锂层的情况也同样。
图35是用于说明本发明涉及的弹性波装置的部分切除立体图。
弹性波装置81具有支承基板82。在支承基板82,设置有在上表面敞开的凹部。在支承基板82上层叠有压电层83。由此,构成了空洞部9。在该空洞部9的上方,在压电层83上设置有IDT电极84。在IDT电极84的弹性波传播方向两侧设置有反射器85、86。在图35中,用虚线示出空洞部9的外周缘。在此,IDT电极84具有第1、第2汇流条84a、84b、和多根第1电极指84c以及多根第2电极指84d。多根第1电极指84c与第1汇流条84a连接。多根第2电极指84d与第2汇流条84b连接。多根第1电极指84c和多根第2电极指84d彼此交错对插。
在弹性波装置81中,通过对上述空洞部9上的IDT电极84施加交流电场,从而激励作为板波的兰姆波。而且,反射器85、86设置在两侧,因此能够得到基于上述兰姆波的谐振特性。
像这样,本发明的弹性波装置也可以是利用板波的弹性波装置。
附图标记说明
1:弹性波装置;
2:压电层;
2a:第1主面;
2b:第2主面;
3、4:电极;
5、6:第1、第2汇流条;
7:绝缘层;
7a:贯通孔;
8:支承构件;
8a:贯通孔;
9:空洞部;
10:弹性波装置;
11:支承构件;
11a:空洞部;
12:支承基板;
13:电介质膜;
13a:侧壁面;
13b:底面;
13c:倾斜部;
14:压电层;
14a、14b:第1、第2主面;
14c:贯通孔;
15:IDT电极;
16、17:第1、第2汇流条;
18、19:第1、第2电极指;
24:压电基板;
24a、24b:第1、第2主面;
27、27A:牺牲层;
27a:侧面;
27b:底面;
29:布线电极;
31:支承构件;
31a:空洞部;
33:电介质膜;
33b:底面;
33c、33d:第1、第2倾斜部;
34、35:第1、第2侧壁部;
37:牺牲层;
37a:侧面;
37b:底面;
43:电介质膜;
43a:侧壁面;
53:电介质膜;
54、55:第1、第2侧壁部;
54c、55c:第1倾斜部;
61a:空洞部;
62:支承基板;
63:电介质膜;
63a:侧壁面;
63c:倾斜部;
65A:上部电极;
65B:下部电极;
71:支承基板;
71a:侧壁面;
71b:底面;
71c、71d:第1、第2倾斜部;
71e:凹部;
72:支承基板;
72a:侧壁面;
73:电介质膜;
80:弹性波装置;
81:弹性波装置;
82:支承基板;
83:压电层;
84:IDT电极;
84a、84b:第1、第2汇流条;
84c、84d:第1、第2电极指;
85、86:反射器;
103、113:电介质膜;
103a、113a:侧壁面;
201:压电膜;
201a、201b:第1、第2主面;
451、452:第1、第2区域;
C:激励区域;
E:交叉区域;
VP1:虚拟平面。

Claims (22)

1.一种弹性波装置,具备:
支承基板;
电介质膜,其设置在支承基板上;
压电层,其设置在所述电介质膜上;和
激励电极,其设置于所述压电层,
所述压电层具有彼此对置的第1主面以及第2主面,所述第1主面以及所述第2主面中的所述第2主面位于所述电介质膜侧,
在所述电介质膜设置有空洞部,所述空洞部在俯视下与所述激励电极的至少一部分重叠,
所述电介质膜具有面向所述空洞部的侧壁面,所述侧壁面具有倾斜为越远离所述压电层则所述空洞部的宽度变得越窄的倾斜部,所述倾斜部至少包括所述侧壁面中的所述压电层侧的端部,
在将所述侧壁面的所述倾斜部和所述压电层的所述第2主面所成的角度设为倾斜角度时,所述倾斜角度为40°以上且80°以下。
2.根据权利要求1所述的弹性波装置,其中,
所述侧壁面包括所述侧壁面的倾斜随着朝向所述压电层而变小的部分。
3.根据权利要求2所述的弹性波装置,其中,
所述侧壁面包括所述侧壁面的倾斜朝向所述压电层而阶段性地变化的部分。
4.根据权利要求2所述的弹性波装置,其中,
所述侧壁面包括所述侧壁面的倾斜朝向所述压电层侧而连续性地变化的部分。
5.根据权利要求2~4中任一项所述的弹性波装置,其中,
所述侧壁面包括多个侧壁部,所述多个侧壁部中的至少一者的倾斜变化了1次以上。
6.根据权利要求5所述的弹性波装置,其中,
所述多个侧壁部包括第1侧壁部以及第2侧壁部,所述第1侧壁部的倾斜不变化,所述第2侧壁部的倾斜变化了1次以上。
7.根据权利要求2~6中任一项所述的弹性波装置,其中,
所述侧壁面包括多个侧壁部,所述多个侧壁部分别具有所述倾斜部,在所述多个侧壁部中的至少2个所述倾斜部之间,所述倾斜角度不同。
8.根据权利要求7所述的弹性波装置,其中,
所述压电层具有相互交叉的第1方向以及第2方向,在所述压电层中,所述第1方向上的线膨胀系数和所述第2方向上的线膨胀系数不同,
所述多个侧壁部包括沿着所述第1方向延伸的第1侧壁部和沿着所述第2方向延伸的第2侧壁部,所述第1侧壁部中的所述倾斜部的所述倾斜角度和所述第2侧壁部中的所述倾斜部的所述倾斜角度相互不同。
9.根据权利要求7或8所述的弹性波装置,其中,
所述支承基板具有相互交叉的第3方向以及第4方向,在所述支承基板中,所述第3方向上的线膨胀系数和所述第4方向上的线膨胀系数不同,
所述多个侧壁部包括沿着所述第3方向延伸的第1侧壁部和沿着所述第4方向延伸的第2侧壁部,所述第1侧壁部中的所述倾斜部的所述倾斜角度和所述第2侧壁部中的所述倾斜部的所述倾斜角度相互不同。
10.根据权利要求1~9中任一项所述的弹性波装置,其中,
在俯视下,所述空洞部具有矩形状的形状。
11.根据权利要求1~10中任一项所述的弹性波装置,其中,
所述激励电极是具有多个电极指的IDT电极。
12.根据权利要求11所述的弹性波装置,其中,
所述弹性波装置构成为能够利用板波。
13.根据权利要求11所述的弹性波装置,其中,
所述弹性波装置构成为能够利用厚度剪切模式的体波。
14.根据权利要求11所述的弹性波装置,其中,
在将所述压电层的厚度设为d,将相邻的所述电极指彼此的中心间距离设为p的情况下,d/p为0.5以下。
15.根据权利要求14所述的弹性波装置,其中,
d/p为0.24以下。
16.根据权利要求14或15所述的弹性波装置,其中,
在相邻的所述电极指对置的方向上观察时重叠的区域是激励区域,在将所述多个电极指相对于所述激励区域的金属化比设为MR时,满足MR≤1.75(d/p)+0.075。
17.根据权利要求1~16中任一项所述的弹性波装置,其中,
所述压电层是钽酸锂层或者铌酸锂层。
18.根据权利要求13~16中任一项所述的弹性波装置,其中,
所述压电层是钽酸锂层或者铌酸锂层,
构成所述压电层的铌酸锂或者钽酸锂的欧拉角
Figure FDA0004186598080000031
处于以下的式(1)、式(2)或者式(3)的范围,
(0°±10°,0°~20°,任意的ψ)…式(1)
(0°±10°,20°~80°,0°~60°(1-(θ-50)2/900)1/2)或者(0°±10°,20°~80°,[180°-60°(1-(θ-50)2/900)1/2]~180°)…式(2)
(0°±10°,[180°-30°(1-(ψ-90)2/8100)1/2]~180°,任意的ψ)…式(3)。
19.根据权利要求1~10中任一项所述的弹性波装置,其中,
所述激励电极具有设置在所述压电层的所述第1主面的上部电极和设置在所述第2主面的下部电极,所述上部电极和所述下部电极夹着所述压电层而相互对置。
20.根据权利要求1~19中任一项所述的弹性波装置,其中,
所述支承基板包括硅。
21.根据权利要求1~20中任一项所述的弹性波装置,其中,
所述电介质膜包括氧化硅、氮化硅以及氧化铝中的至少一种。
22.一种弹性波装置的制造方法,制造权利要求1~21中任一项所述的弹性波装置,所述制造方法包括:
在所述压电层上形成牺牲层的工序;
对所述牺牲层进行图案化的工序;
在所述压电层上形成所述电介质膜使得覆盖所述牺牲层的工序;
在所述电介质膜接合所述支承基板的工序;
在所述压电层形成所述激励电极的工序;和
除去所述牺牲层的工序,
所述牺牲层具有位于所述压电层侧的底面和侧面,
在将所述牺牲层的所述底面和所述侧面所成的角度设为角度β时,所述角度β为40°以上且80°以下。
CN202180071572.7A 2020-10-23 2021-10-15 弹性波装置 Pending CN116438739A (zh)

Applications Claiming Priority (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US202063104649P 2020-10-23 2020-10-23
US63/104,649 2020-10-23
US202163168299P 2021-03-31 2021-03-31
US63/168,299 2021-03-31
US202163195798P 2021-06-02 2021-06-02
US63/195,798 2021-06-02
PCT/JP2021/038195 WO2022085581A1 (ja) 2020-10-23 2021-10-15 弾性波装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116438739A true CN116438739A (zh) 2023-07-14

Family

ID=81290513

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202180071572.7A Pending CN116438739A (zh) 2020-10-23 2021-10-15 弹性波装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20230261639A1 (zh)
CN (1) CN116438739A (zh)
WO (1) WO2022085581A1 (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023223906A1 (ja) * 2022-05-16 2023-11-23 株式会社村田製作所 弾性波素子
WO2023224072A1 (ja) * 2022-05-19 2023-11-23 株式会社村田製作所 弾性波装置
WO2024024778A1 (ja) * 2022-07-29 2024-02-01 京セラ株式会社 弾性波共振子、弾性波フィルタおよび通信装置

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5601377B2 (ja) * 2010-11-30 2014-10-08 株式会社村田製作所 弾性波装置及びその製造方法
WO2016068003A1 (ja) * 2014-10-29 2016-05-06 株式会社村田製作所 圧電モジュール
WO2016147687A1 (ja) * 2015-03-13 2016-09-22 株式会社村田製作所 弾性波装置及びその製造方法
US11063576B2 (en) * 2016-03-11 2021-07-13 Akoustis, Inc. Front end module for 5.6 GHz Wi-Fi acoustic wave resonator RF filter circuit
KR102290079B1 (ko) * 2017-04-26 2021-08-17 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼 탄성파 장치

Also Published As

Publication number Publication date
US20230261639A1 (en) 2023-08-17
WO2022085581A1 (ja) 2022-04-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN116438739A (zh) 弹性波装置
CN116438741A (zh) 弹性波装置
CN117321916A (zh) 压电体波装置
CN116325499A (zh) 弹性波装置及弹性波装置的制造方法
US20230275560A1 (en) Acoustic wave device
CN116724491A (zh) 弹性波装置
CN116569487A (zh) 弹性波装置
CN116686214A (zh) 弹性波装置
CN116671009A (zh) 弹性波装置
CN116547909A (zh) 声波器件
US20230327638A1 (en) Acoustic wave device
US20230275564A1 (en) Acoustic wave device
US20240014793A1 (en) Acoustic wave device and method for manufacturing acoustic wave device
US20240048115A1 (en) Acoustic wave device and method of manufacturing acoustic wave device
WO2022071488A1 (ja) 弾性波装置
US20240154601A1 (en) Acoustic wave device and method of manufacturing the same
CN117413462A (zh) 压电体波装置及其制造方法
CN118077144A (zh) 弹性波装置以及弹性波装置的制造方法
CN117121376A (zh) 弹性波装置
CN117397166A (zh) 压电体波装置及其制造方法
CN116636140A (zh) 弹性波装置
CN117083798A (zh) 弹性波装置
CN117981221A (zh) 弹性波装置
CN117099309A (zh) 弹性波装置
CN118077146A (zh) 弹性波装置和弹性波装置的制造方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination