CN117121379A - 弹性波装置以及弹性波装置的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种弹性波装置，其具备：支承构件，具有支承基板和形成在支承基板上的中间层；压电层，配置在中间层上，具有贯通孔；功能电极，配置在压电层上；以及空洞部，设置在支承基板和中间层的双方。在支承构件和压电层的层叠方向上俯视，功能电极的至少一部分与空洞部重叠。空洞部具有：第1空洞区域，形成在中间层，并与压电层的贯通孔连通；以及第2空洞区域，在支承基板中位于朝向第1空洞区域开口的凹部的底面与第1空洞区域之间。在支承构件的厚度方向上的剖视下，中间层具有比支承基板的凹部的周缘部向内侧突出的部位。
Description
技术领域
本公开涉及具有压电层的弹性波装置以及弹性波装置的制造方法。
背景技术
以往，已知有利用了在包含LiNbO3的压电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的弹性波装置。在此，在包含LiNbO3或LiTaO3的压电层(压电基板)的上表面设置有IDT电极。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。由此，可激励兰姆波。在该IDT电极的两侧设置有反射器。由此，构成了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
发明要解决的问题
在专利文献1记载的弹性波装置中，有时产生压电膜的一部分下垂至空洞部而与支承体接触的粘附(sticking)。
本公开的目的在于，提供一种抑制压电膜与支承体接触的粘附的弹性波装置以及弹性波装置的制造方法。
用于解决问题的技术方案
本公开的一个方式的弹性波装置具备：支承构件，具有支承基板和形成在支承基板上的中间层；压电层，配置在中间层上，具有贯通孔；功能电极，配置在压电层上；以及空洞部，设置在支承基板和中间层的双方。在支承构件和压电层的层叠方向上俯视，功能电极的至少一部分与空洞部重叠。空洞部具有：第1空洞区域，形成在中间层，并与压电层的贯通孔连通；以及第2空洞区域，在支承基板中位于朝向第1空洞区域开口的凹部的底面与第1空洞区域之间。在支承构件的厚度方向上的剖视下，中间层具有比支承基板的凹部的周缘部向内侧突出的部位。
本公开的一个方式的弹性波装置的制造方法包含：第1牺牲层形成步骤，在压电层上形成第1牺牲层；中间层形成步骤，在压电层以及第1牺牲层上形成中间层；第2牺牲层形成步骤，在支承基板形成凹部，并形成第2牺牲层使得填埋凹部；贴合步骤，将支承基板的第2牺牲层侧和中间层的与第1牺牲层相反侧贴合，使得在中间层和压电层的层叠方向上的俯视下，第1牺牲层和第2牺牲层的至少一部分重叠，并且，使得在中间层的厚度方向上的剖视下，中间层具有比支承基板的凹部的周缘部向内侧突出的部位；以及蚀刻步骤，通过蚀刻将第1牺牲层、第1牺牲层与第2牺牲层之间的中间层、以及第2牺牲层除去。
发明效果
根据本发明，能够提供一种抑制压电膜与支承体接触的粘附的弹性波装置以及弹性波装置的制造方法。
附图说明
图1A是示出第1方式、第2方式的弹性波装置的外观的简图式立体图。
图1B是示出压电层上的电极构造的俯视图。
图2是图1A中的沿着A-A线的部分的剖视图。
图3A是用于说明在以往的弹性波装置的压电膜传播的兰姆波的示意性主视剖视图。
图3B是用于说明本公开的弹性波装置的波的示意性主视剖视图。
图4是示出在第1电极与第2电极之间施加了第2电极与第1电极相比成为高电位的电压的情况下的体波的示意图。
图5是示出本公开的实施方式1涉及的弹性波装置的谐振特性的图。
图6是示出d/2p和弹性波装置的作为谐振器的相对带宽的关系的图。
图7是本公开的实施方式1涉及的另一个弹性波装置的俯视图。
图8是示出弹性波装置的谐振特性的一个例子的参考图。
图9是示出构成了许多弹性波谐振器的情况下的相对带宽和作为杂散的大小的用180度进行了标准化的杂散的阻抗的相位旋转量的关系的图。
图10是示出d/2p、金属化比MR以及相对带宽的关系的图。
图11是示出使d/p无限接近于0的情况下的相对带宽相对于LiNbO3的欧拉角(0°，θ，ψ)的映射的图。
图12是用于说明本公开的实施方式1涉及的弹性波装置的部分切除立体图。
图13是比较例涉及的弹性波装置的概略剖视图。
图14是本公开的第2实施方式涉及的弹性波装置的概略剖视图。
图15是本公开的第2实施方式涉及的弹性波装置的俯视图。
图16是变形例涉及的弹性波装置的概略剖视图。
图17是示出弹性波装置的制造的流程的流程图。
图18A是示出弹性波装置的制造工序的概略剖视图。
图18B是示出弹性波装置的制造工序的概略剖视图。
图18C是示出弹性波装置的制造工序的概略剖视图。
图18D是示出弹性波装置的制造工序的概略剖视图。
图19A是示出弹性波装置的制造工序的概略剖视图。
图19B是示出弹性波装置的制造工序的概略剖视图。
图19C是示出弹性波装置的制造工序的概略剖视图。
图19D是示出弹性波装置的制造工序的概略剖视图。
图20A是示出弹性波装置的制造工序的概略剖视图。
图20B是示出弹性波装置的制造工序的概略剖视图。
图20C是示出弹性波装置的制造工序的概略剖视图。
图21是变形例涉及的弹性波装置的俯视图。
图22是变形例涉及的弹性波装置的概略剖视图。
具体实施方式
本公开中的第1方式、第2方式、第3方式的弹性波装置具备包含铌酸锂或钽酸锂的压电层、以及在与压电层的厚度方向交叉的方向上对置的第1电极和第2电极。
在第1方式的弹性波装置中，利用了厚度剪切一阶模的体波。
此外，在第2方式的弹性波装置中，第1电极和所述第2电极是彼此相邻的电极，在将压电层的厚度设为d并将第1电极和第2电极的中心间距离设为p的情况下，d/p被设为0.5以下。由此，在第1方式、第2方式中，即使在推进了小型化的情况下，也能够提高Q值。
此外，在第3方式的弹性波装置中，利用作为板波的兰姆波。而且，能够得到基于上述兰姆波的谐振特性。
本公开中的第4方式的弹性波装置具备包含铌酸锂或钽酸锂的压电层、以及夹着压电层而在压电层的厚度方向上对置的上部电极和下部电极，并利用体波。
以下，参照附图对第1方式～第4方式的弹性波装置的具体的实施方式进行说明，由此明确本公开。
另外，预先指出的是，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。
(实施方式1)
图1A是示出关于第1方式、第2方式的实施方式1涉及的弹性波装置的外观的简图式立体图，图1B是示出压电层上的电极构造的俯视图，图2是图1A中的沿着A-A线的部分的剖视图。
弹性波装置1具有包含铌酸锂(LiNbO3)的压电层2。压电层2也可以包含钽酸锂(LiTaO3)。在本实施方式中，LiNbO3、LiTaO3的切割角为Z切割，但也可以为旋转Y切割、X切割。优选地，Y传播以及X传播±30°的传播方位为宜。压电层2的厚度没有特别限定，但是为了有效地激励厚度剪切一阶模，优选为50nm以上且1000nm以下。
压电层2具有相互对置的第1主面2a和第2主面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”的一个例子，电极4是“第2电极”的一个例子。在图1A以及图1B中，多个电极3是与第1汇流条5连接的多个第1电极指。多个电极4是与第2汇流条6连接的多个第2电极指。多个电极3和多个电极4彼此相互交错对插。
电极3以及电极4具有矩形形状，并具有长度方向。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。由这多个电极3、4以及第1汇流条5、第2汇流条6构成了IDT(Interdigital Transuducer，叉指换能器)电极。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为与压电层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的长度方向也可以和图1A以及图1B所示的与电极3、4的长度方向正交的方向对调。即，在图1A以及图1B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变得在图1A以及图1B中电极3、4延伸的方向上延伸。
而且，连接于一个电位的电极3和连接于另一个电位的电极4相邻的一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隔开间隔而配置的情况。
此外，在电极3和电极4相邻的情况下，在电极3与电极4之间不配置包含其它电极3、4在内的、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为1μm以上且10μm以下的范围。此外，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的宽度尺寸的中心连结的距离。进而，在电极3、4中的至少一者存在多根的情况下(在将电极3、4设为一对电极组而存在1.5对以上的电极组的情况下)，电极3、4的中心间距离是指1.5对以上的电极3、4中的相邻的电极3、4各自的中心间距离的平均值。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，在本实施方式中，因为使用了Z切割的压电层，所以与电极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而使用了其它切割角的压电体的情况下，并不限于此。在此，所谓“正交”，并非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°)。
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2所示，具有开口部7a、8a。由此，形成了空洞部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在与设置有至少一对电极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能够直接或间接地层叠在压电层2的第2主面2b。
绝缘层7包含氧化硅。不过，除了氧化硅以外，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包含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)。优选地，最好是电阻率为4kΩ以上的高电阻的Si。不过，对于支承构件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包含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中激励的厚度剪切一阶模的体波的谐振特性。
此外，在弹性波装置1中，在将压电层2的厚度设为d并将多对电极3、4中的任意相邻的电极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，可有效地激励厚度剪切一阶模的体波，能够得到良好的谐振特性。更优选地，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。
另外，在像本实施方式那样电极3、4中的至少一者存在多根的情况下，即，在将电极3、4设为一对电极组而存在1.5对以上的电极3、4的情况下，相邻的电极3、4的中心间距离p成为各相邻的电极3、4的中心间距离的平均距离。
在本实施方式的弹性波装置1中，具备上述结构，因此即使欲谋求小型化而减少了电极3、4的对数，也不易产生Q值的下降。这是因为，是在两侧不需要反射器的谐振器，传播损耗少。此外，之所以不需要上述反射器，是由于利用了厚度剪切一阶模的体波。
参照图3A以及图B对在以往的弹性波装置中利用的兰姆波和厚度剪切一阶模的体波的差异进行说明。
图3A是用于说明在以往的弹性波装置的压电膜传播的兰姆波的示意性主视剖视图。关于以往的弹性波装置，例如，在日本公开专利公报特开2012-257019号公报有所记载。如图3A所示，在以往的弹性波装置中，波在压电膜201中如箭头所示地传播。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3A所示，如果是兰姆波，则波如图所示地不断在X方向上传播。因为是板波，所以尽管压电膜201作为整体进行振动，但是波在X方向上传播，因此在两侧配置反射器，得到了谐振特性。因此，产生波的传播损耗，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值下降。
相对于此，如图3B所示，在本实施方式的弹性波装置1中，振动位移为厚度剪切方向，因此波几乎在将压电层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方向分量与Z方向分量相比，显著地小。而且，因为可通过该Z方向上的波的传播来得到谐振特性，所以不需要反射器。因而，不产生在反射器传播时的传播损耗。因此，即使欲推进小型化而减少了包含电极3、4的电极对的对数，也不易产生Q值的下降。
另外，如图4所示，厚度剪切一阶模的体波的振幅方向在压电层2的激励区域C包含的第1区域451和激励区域C包含的第2区域452中变得相反。图4示意性地示出了在电极3与电极4之间施加了电极4与电极3相比成为高电位的电压的情况下的体波。第1区域451是激励区域C中的、虚拟平面VP1与第1主面2a之间的区域，其中，该虚拟平面VP1与压电层2的厚度方向正交并将压电层2分为两部分。第2区域452是激励区域C中的、虚拟平面VP1与第2主面2b之间的区域。
像上述的那样，在弹性波装置1中，配置有包含电极3和电极4的至少一对电极，但是因为不是使波在X方向上传播，所以该包含电极3、4的电极对的对数未必需要存在多对。即，只要设置有至少一对电极即可。
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，至少一对电极像上述那样是与信号电位连接的电极或与接地电位连接的电极，未设置浮置电极。
图5是示出本公开的实施方式1涉及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的设计参数如下。
压电层2：欧拉角为(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，包含电极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，包含电极3、4的电极对的电极间距离设为在多对中全部相等。即，以等间距配置了电极3和电极4。
根据图5可明确，尽管不具有反射器，仍得到了相对带宽为12.5％的良好的谐振特性。
此外，在将上述压电层2的厚度设为d并将电极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6对此进行说明。
与得到了图5所示的谐振特性的弹性波装置同样地，不过使d/2p变化，得到了多个弹性波装置。图6是示出该d/2p和弹性波装置的作为谐振器的相对带宽的关系的图。
根据图6可明确，若d/2p超过0.25，即，如果d/p＞0.5，则即使调整d/p，相对带宽也不足5％。相对于此，在d/2p≤0.25的情况下，即，在d/p≤0.5的情况下，如果在该范围内使d/p变化，则能够使相对带宽为5％以上，即，能够构成具有高耦合系数的谐振器。此外，在d/2p为0.12以下的情况下，即，在d/p为0.24以下的情况下，能够将相对带宽提高至7％以上。除此以外，如果在该范围内对d/p进行调整，则能够得到相对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，可知像本公开的第2方式的弹性波装置那样，通过将d/p设为0.5以下，从而能够构成利用了厚度剪切一阶模的体波的、具有高耦合系数的谐振器。
另外，如前所述，至少一对电极也可以为一对，在一对电极的情况下，上述p设为相邻的电极3、4的中心间距离。此外，在1.5对以上的电极的情况下，只要将相邻的电极3、4的中心间距离的平均距离设为p即可。
此外，关于压电层的厚度d，在压电层2具有厚度偏差的情况下，也只要采用对其厚度进行了平均化的值即可。
图7是本公开的实施方式1涉及的另一个弹性波装置的俯视图。在弹性波装置31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的一对电极。另外，图7中的K成为交叉宽度。如前所述，在本公开的弹性波装置31中，电极的对数也可以为一对。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一阶模的体波。
在弹性波装置1中，优选地，在多个电极3、4中，任意相邻的电极3、4相对于激励区域的金属化比MR最好满足MR≤1.75(d/p)+0.075，其中，该激励区域是上述相邻的电极3、4在对置的方向上观察时重叠的区域。即，在从第1电极指3以及第2电极指4排列的方向观察时，相邻的第1电极指3和第2电极指4彼此相互重叠的区域为激励区域，在将多个电极指3、4相对于激励区域的金属化比设为MR时，优选满足MR≤1.75(d/p)+0.075。在该情况下，能够有效地减小杂散。
参照图8以及图9对此进行说明。图8是示出上述弹性波装置1的谐振特性的一个例子的参考图。在谐振频率与反谐振频率之间出现了箭头B所示的杂散。另外，设d/p＝0.08，并且设LiNbO3的欧拉角为(0°，0°，90°)。此外，设上述金属化比MR＝0.35。
参照图1B对金属化比MR进行说明。在图1B的电极构造中，在着眼于一对电极3、4的情况下，设仅设置有这一对电极3、4。在该情况下，被单点划线C包围的部分成为激励区域。所谓该激励区域，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了电极3和电极4时电极3中的与电极4相互重叠的区域、电极4中的与电极3相互重叠的区域、以及电极3与电极4之间的区域中的电极3和电极4相互重叠的区域。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含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9是示出按照本实施方式构成了许多弹性波谐振器的情况下的相对带宽和作为杂散的大小的用180度进行了标准化的杂散的阻抗的相位旋转量的关系的图。另外，对压电层的膜厚、电极的尺寸进行各种变更，从而对相对带宽进行了调整。此外，虽然图9是使用了包含Z切割的LiNbO3的压电层的情况下的结果，但是即使在使用了其它切割角的压电层的情况下，也成为同样的倾向。
在图9中的被椭圆J包围的区域中，杂散变大至1.0。根据图9可明确，若相对带宽超过0.17，即，若超过17％，则即便使构成相对带宽的参数变化，也会在通带内出现杂散电平为1以上的大的杂散。即，像图8所示的谐振特性那样，在带内出现箭头B所示的大的杂散。因而，优选相对带宽为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10是示出d/2p、金属化比MR以及相对带宽的关系的图。在上述弹性波装置中，构成d/2p和MR不同的各种各样的弹性波装置，并测定了相对带宽。图10的虚线D的右侧的附上影线而示出的部分是相对带宽为17％以下的区域。该附上了影线的区域和未附上影线的区域的边界可通过MR＝3.5(d/2p)+0.075来表示。即，MR＝1.75(d/p)+0.075。因此，优选MR≤1.75(d/p)+0.075。在该情况下，容易使相对带宽为17％以下。更优选为图10中的单点划线D1所示的MR＝3.5(d/2p)+0.05的右侧的区域。即，如果MR≤1.75(d/p)+0.05，则能够可靠地使相对带宽为17％以下。
图11是示出使d/p无限接近于0的情况下的相对带宽相对于LiNbO3的欧拉角(0°，θ，ψ)的映射的图。图11的附上影线而示出的部分是可得到至少5％以上的相对带宽的区域，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(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)或式(3)的欧拉角范围的情况下，能够使相对带宽变得足够宽，是优选的。
图12是用于说明本公开的实施方式1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12中，用虚线示出空洞部9的外周缘。在此，IDT电极84具有第1汇流条84a、第2汇流条84b和多根作为第1电极指的电极84c以及多根作为第2电极指的电极84d。多根电极84c与第1汇流条84a连接。多根电极84d与第2汇流条84b连接。多根电极84c和多根电极84d相互交错对插。
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，因为在两侧设置有反射器85、86，所以能够得到基于上述兰姆波的谐振特性。
像这样，本公开的弹性波装置也可以是利用板波的弹性波装置。
(实施方式2)
以下，对本发明涉及的实施方式2的弹性波装置进行说明。
首先，对实施方式2的弹性波装置所解决的问题进行说明。图13是比较例涉及的弹性波装置91的概略剖视图。在比较例中的弹性波装置91的情况下，有可能产生作为配置有功能电极92的压电层93的一部分的薄膜部(membrane portion)94会挠曲而粘贴于下方的支承基板95的粘附现象。薄膜部94配置在空洞部96上，由于贯通孔97而与支承基板95上的压电层93还分开一部分，因此容易挠曲。因此，在实施方式2中，对解决了该问题的弹性波装置100进行说明。
另外，在实施方式2的说明中，对于具有与前述的实施方式1同样的结构、作用以及功能的要素，为了避免重复的记载而省略说明，以下以不同点为中心来进行说明。
参照图14以及图15。图14是本公开的第2实施方式涉及的弹性波装置100的概略剖视图，是图15的XIV向视剖视图。图15是本公开的第2实施方式涉及的弹性波装置100的俯视图。另外，所谓“俯视”，意味着从弹性波装置100的厚度方向观察，即，从支承构件101和压电层110的层叠方向观察。
如图14所示，弹性波装置100具备支承构件101、压电层110、功能电极120和空洞部150。
支承构件101具有支承基板102以及中间层103。例如，支承构件101由支承基板102和中间层103的层叠体构成，其中，该支承基板102包含Si，该中间层103层叠在支承基板102，并包含SiOx。支承基板102具有压电层110侧凹陷的凹部102a。
压电层110包含铌酸锂或钽酸锂。在本说明书中，将在俯视下位于与第1空洞区域151重叠的区域的压电层110的部分称为薄膜部111。
在支承基板102和压电层110的层叠方向上俯视，功能电极120的至少一部分重叠。
在支承构件101，跨越支承基板102和中间层103而设置有在压电层110侧开口的空洞部150。空洞部150设置在支承构件101与压电层110之间。空洞部150是被支承构件101和压电层110划分的空间。空洞部150具有分别作为空间的第1空洞区域151和第2空洞区域152。第1空洞区域151设置在中间层103，第2空洞区域152设置在支承基板102，并被凹部102a划分。第1空洞区域151和第2空洞区域152分别连通。
在支承构件101的厚度方向上的剖视下，中间层103具有比支承基板102的凹部102a的周缘部102c向内侧(空洞部150侧)突出的突出部103a。因此，中间层103的底面103b变得比支承基板102的空洞部150侧的内壁凸向空洞部150侧。换言之，中间层103的空洞部150侧的内壁设置在比支承基板102的空洞部150侧的内壁靠内侧。
由此，空洞部150中的相对靠近压电层110的第1空洞区域151的俯视下的面积变得比相对远离压电层110的第2空洞区域152的俯视下的面积小。因此，变得容易降低俯视下与功能电极120重叠的空洞部150的面积，变得容易抑制压电层110向空洞部150侧挠曲。
此外，通过降低俯视下与功能电极120重叠的空洞部150的面积，从而变得也容易抑制压电层110的膜厚偏差。进而，根据本实施方式，即使在压电层110暂时挠曲了的情况下，也由于设置有空洞部150的第2空洞区域152，从而压电层110与支承基板102的凹部102a的底面102b之间的距离大。因此，能够进一步抑制压电层110的薄膜部111向支承基板102的粘附。
此外，在俯视下，支承基板102的凹部102a的面积大于第1空洞区域151的面积。在俯视下，第2空洞区域152的面积也可以大于第1空洞区域151的面积。由此，即使在制造弹性波装置1时在第1空洞区域151与第2空洞区域152之间产生了位置偏移，也能够可靠地形成空洞部150。另外，第1空洞区域151的面积也可以与第2空洞区域152的面积相同。
进而，从中间层103的底面103b到支承基板102的凹部102a的底面102b的深度即第2空洞区域152的深度h2大于从压电层110的背面到中间层103的底面103b的深度即第1空洞区域151的深度h1。由此，能够更可靠地抑制薄膜部111的粘附。另外，第1空洞区域151的深度h1也可以与第2空洞区域152的深度h2相同。
另外，在图14所示的剖视下，也可以并非处于支承基板102的周缘部102c的两侧的中间层103的底面103b均比支承基板102的凹部102a的侧壁向空洞部150侧突出。也可以像图16所示的实施方式2的变形例1的弹性波装置100A那样，例如，仅中间层103A的底面103Ab中的任一底面比支承基板102的凹部102a的侧壁向空洞部150侧突出。
参照图15。功能电极120具有对置的第1汇流条5A和第2汇流条6A、与第1汇流条5A连接的作为多个第1电极指的多个电极3A、以及与第2汇流条6A连接的作为多个第2电极指的多个电极4A。多个电极3A各自的基端与第1汇流条5A连接，多个电极4A各自的基端与第2汇流条6A连接。另外，在第1汇流条5A连接有布线电极161，在第2汇流条6A连接有布线电极163。多个电极3A和多个电极4A彼此相互交错对插，相邻的电极3A和电极4A构成了一对电极组。
接着，参照图17以及图18A～图20C，对弹性波装置100的制造方法进行说明。弹性波装置100例如能够通过以下说明的方法来制造。
在步骤S1中，如图18A所示，通过成膜在压电层110上形成第1牺牲层171。第1牺牲层171通过在压电层110进行抗蚀剂图案化以及蚀刻处理之后除去抗蚀剂而形成。
在步骤S2中，如图18B所示，通过成膜在压电层110以及第1牺牲层171上形成中间层103，使得覆盖第1牺牲层171。此外，通过磨削将中间层103的表面平坦化。
此外，在另一个工序中的步骤S3中，在支承基板102上形成第2牺牲层173。首先，如图18C所示，在支承基板102形成用于埋入第2牺牲层173的凹部102a。凹部102a通过在对支承基板102进行抗蚀剂图案化以及干式蚀刻处理之后除去抗蚀剂而形成。
接着，如图18D所示，对支承基板102成膜第2牺牲层173，并对第2牺牲层173的露出面进行研磨，由此将第2牺牲层173埋入到支承基板102的凹部102a。
接着，在步骤S4中，使通过步骤S2形成了中间层103的压电层110和通过步骤S3形成了第2牺牲层173的支承基板102贴合。如图19A所示，使中间层103贴合于第2牺牲层173以及支承基板102。此时，也可以在第2牺牲层173以及支承基板102的表面形成中间层103的一部分之后再进行贴合。使支承基板102的第2牺牲层173侧和中间层103的与第1牺牲层171相反侧贴合，使得在支承构件101和压电层110的层叠方向上的俯视下，第1牺牲层171和第2牺牲层173的至少一部分重叠，并且，使得在支承构件101的厚度方向上的剖视下，中间层103具有比支承基板102的凹部102a的周缘部102c向内侧突出的部位103c。在使中间层103和支承基板102贴合之后，对压电层110的露出面进行磨削，由此使压电层110变薄。另外，在中间层103，由于第1牺牲层171而形成了凹部103d。
接着，在步骤S5中，如图19B所示，通过剥离在压电层110上形成功能电极120以及布线电极121。接着，如图19C所示，在压电层110上实施抗蚀剂图案化，进而通过压电层110的干式蚀刻以及抗蚀剂除去来形成贯通孔113。该贯通孔113还成为第1牺牲层171的开口部。接着，如图19D所示，在压电层110的表面、功能电极120以及布线电极121上形成用于保护它们的保护抗蚀剂177。
接着，在步骤S6中，实施蚀刻。如图20A所示，对第1牺牲层171进行蚀刻。接着，如图20B所示，对中间层103进行蚀刻，由此除去中间层103的凹部103d的底部。由此，在中间层103形成第1空洞区域151。
接着，如图20C所示，对第2牺牲层173进行蚀刻，进而除去保护抗蚀剂177。对第2牺牲层173进行蚀刻，由此在支承基板102形成第2空洞区域152。将保护抗蚀剂177除去，由此露出功能电极120以及布线电极121。像这样，能够制造弹性波装置100。
像以上那样，实施方式2的弹性波装置100具备：支承构件101，具有支承基板102和形成在支承基板102上的中间层103；压电层110，配置在中间层103上，具有贯通孔113；功能电极120，设置在压电层110；以及空洞部150，设置在支承基板102和中间层103的双方。在支承构件101和压电层110的层叠方向上俯视，功能电极120的至少一部分与空洞部150重叠。空洞部150具有：第1空洞区域151，形成在中间层103，并与压电层110的贯通孔113连通；以及第2空洞区域152，在支承基板102中位于朝向第1空洞区域151开口的凹部102a的底面102b与第1空洞区域151之间。在支承构件101的厚度方向上的剖视下，中间层103具有比支承基板102的凹部102a的周缘部102c向内侧突出的部位。
因为相对靠近压电层110的第1空洞区域151的宽度变窄，所以压电层110变得不易向空洞部150侧挠曲。此外，即使在压电层110挠曲了的情况下，也因为能够确保空洞部150整体的深度，所以能够抑制压电层110对支承基板102的粘附。
接着，参照图21以及图22对实施方式2的变形例2进行说明。图21是实施方式2的变形例2中的弹性波装置100B的俯视图。图22是实施方式2的变形例2中的弹性波装置100B的概略剖视图，是图21的II向视剖视图。
如图21以及图22所示，在弹性波装置100B中，功能电极120B也可以是BAW(BulkAcoustic Wave，体声波)元件。功能电极120B具备夹着压电层110而在压电层110的厚度方向上对置的上部电极123和下部电极124。
上部电极123以及下部电极124设置在薄膜部111。上部电极123配置在压电层110的露出面侧。下部电极124在压电层110中配置于第1空洞区域151侧。由此，在弹性波装置100B中，也能够抑制由来自外部的热造成的特性的劣化。此外，能够抑制压电层110由于气压差而被破坏。
本发明并不限于上述各实施方式，能够像以下那样变形实施。
在上述实施方式2中，功能电极120配置在压电层110的露出面侧，但是并不限于此。功能电极120也可以配置在压电层110的空洞部150侧。
在各实施方式中以某种程度的详细度对本发明进行了说明，但是这些实施方式的公开内容在结构的细节上可以变化，能够在不脱离所请求的本发明的范围以及思想的情况下实现各实施方式中的要素的组合、顺序的变化。
(实施方式的概要)
(1)本公开的弹性波装置具备：支承构件，具有支承基板和形成在支承基板上的中间层；压电层，配置在中间层上，具有贯通孔；功能电极，设置在压电层；以及空洞部，设置在支承基板和中间层的双方。在支承构件和压电层的层叠方向上俯视，功能电极的至少一部分与空洞部重叠。空洞部具有：第1空洞区域，形成在中间层，并与压电层的贯通孔连通；以及第2空洞区域，在支承基板中位于朝向第1空洞区域开口的凹部的底面与第1空洞区域之间。在支承构件的厚度方向上的剖视下，中间层具有比支承基板的凹部的周缘部向内侧突出的部位。
(2)
在(1)的弹性波装置中，在支承构件和压电层的层叠方向上的俯视下，支承基板的凹部的面积大于第1空洞区域的面积。
(3)
在(1)或(2)的弹性波装置中，与第1空洞区域的深度相比，第2空洞区域的深度更大。
(4)
在(1)～(3)中的任一弹性波装置中，功能电极具有对置的一对第1汇流条和第2汇流条、与第1汇流条连接的第1电极指、以及与第2汇流条连接的第2电极指。
(5)
在(4)的弹性波装置中，在将压电层的厚度设为d并将相邻的第1电极指和第2电极指彼此的中心间距离设为p的情况下，d/p≤0.5。
(6)
在(5)的弹性波装置中，d/p为0.24以下。
(7)
在(4)～(6)中的任一弹性波装置中，在从第1电极指和第2电极指排列的方向观察时，相邻的第1电极指和第2电极指彼此相互重叠的区域为激励区域，在将作为激励区域内的第1电极指以及第2电极指的面积的比例的金属化比设为MR时，满足MR≤1.75(d/p)+0.075。
(8)
在(1)～(7)中的任一弹性波装置中，是能够利用厚度剪切模式的体波的结构。
(9)
在(1)～(3)中的任一弹性波装置中，功能电极具有配置在压电层的上部的上部电极以及配置在压电层的下部的下部电极。
(10)
在(1)～(9)中的任一弹性波装置中，压电层为铌酸锂或钽酸锂。
(11)
在(10)的弹性波装置中，铌酸锂或钽酸锂的欧拉角处于以下的式(1)、式(2)或式(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(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)
(12)本公开的弹性波装置的制造方法包含：第1牺牲层形成步骤，在压电层上形成第1牺牲层；中间层形成步骤，在压电层以及第1牺牲层上形成中间层；第2牺牲层形成步骤，在支承基板形成凹部，并形成第2牺牲层使得填埋凹部；贴合步骤，将支承基板的第2牺牲层侧和中间层的与第1牺牲层相反侧贴合，使得在中间层和压电层的层叠方向上的俯视下，第1牺牲层和第2牺牲层的至少一部分重叠，并且，使得在中间层的厚度方向上的剖视下，中间层具有比支承基板的凹部的周缘部向内侧突出的部位；以及蚀刻步骤，通过蚀刻将第1牺牲层、第1牺牲层与第2牺牲层之间的中间层、以及第2牺牲层除去。
(13)
在(12)的弹性波装置的制造方法中，在中间层和压电层的层叠方向上的俯视下，支承基板的凹部的面积大于第1牺牲层的面积。
(14)
在(12)或(13)的弹性波装置的制造方法中，与第1牺牲层的深度相比，第2牺牲层的深度更大。
(15)
在(12)～(14)中的任一弹性波装置的制造方法中，压电层为铌酸锂或钽酸锂。
(16)
在(15)的弹性波装置中，铌酸锂或钽酸锂的欧拉角处于以下的式(1)、式(2)或式(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(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)
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；
2c：凹部；
3、3A、4、4A：电极；
3a、3b、4a、4b：侧边；
3c、4c：凹部；
3e、4e：宽宽度部；
3f、4f：矩形剖面部；
5、5A：第1汇流条；
6、6A：第2汇流条；
7：绝缘层；
7a、8a：开口部；
9：空洞部；
10：电介质膜；
21：弹性波装置；
22：保护膜；
31：弹性波装置；
41：弹性波装置；
42：声多层膜；
42a、42c、42e：低声阻抗层；
42b、42d：高声阻抗层；
51：弹性波装置；
51A：弹性波装置；
61：弹性波装置；
61A：弹性波装置；
71：弹性波装置；
72：质量附加膜；
73：质量附加膜；
81：弹性波装置；
82：支承基板；
83：压电层；
91：弹性波装置；
92：功能电极；
93：压电层；
94：薄膜部；
95：支承基板；
96：空洞部；
100、100A：弹性波装置；
101：支承构件；
102：支承基板；
102a：凹部；
102b：底面；
102c：周缘部；
103：中间层；
103a：突出部；
103b：底面；
103c：部位；
113：贯通孔；
110：压电层；
111：薄膜部；
120：功能电极；
121：布线电极；
123：上部电极；
124：下部电极；
150：空洞部；
151：第1空洞区域；
152：第2空洞区域；
161、163：布线；
171：第1牺牲层；
173：第2牺牲层；
177：保护抗蚀剂；
201：压电膜；
201a：第1主面；
201b：第2主面；
451：第1区域；
452：第2区域；
VP1：虚拟平面。
Claims (16)
1.一种弹性波装置，具备
支承构件，具有支承基板和形成在支承基板上的中间层；
压电层，配置在所述中间层上，具有贯通孔；
功能电极，设置在所述压电层；以及
空洞部，设置在所述支承基板和所述中间层的双方，
在所述支承构件和所述压电层的层叠方向上俯视，所述功能电极的至少一部分与所述空洞部重叠，
所述空洞部具有：第1空洞区域，形成在所述中间层，并与所述压电层的所述贯通孔连通；以及第2空洞区域，在所述支承基板中位于朝向所述第1空洞区域开口的凹部的底面与所述第1空洞区域之间，
在所述支承构件的厚度方向上的剖视下，所述中间层具有比所述支承基板的凹部的周缘部向内侧突出的部位。
2.根据权利要求1所述的弹性波装置，其中，
在所述支承构件和所述压电层的层叠方向上的俯视下，所述支承基板的所述凹部的面积大于所述第1空洞区域的面积。
3.根据权利要求1或2所述的弹性波装置，其中，
与所述第1空洞区域的深度相比，所述第2空洞区域的深度更大。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的弹性波装置，其中，
所述功能电极具有对置的一对第1汇流条和第2汇流条、与所述第1汇流条连接的第1电极指、以及与所述第2汇流条连接的第2电极指。
5.根据权利要求4所述的弹性波装置，其中，
在将所述压电层的厚度设为d并将相邻的所述第1电极指和所述第2电极指彼此的中心间距离设为p的情况下，d/p≤0.5。
6.根据权利要求5所述的弹性波装置，其中，
d/p为0.24以下。
7.根据权利要求4至6中的任一项所述的弹性波装置，其中，
在从所述第1电极指和所述第2电极指排列的方向观察时，相邻的所述第1电极指和所述第2电极指彼此相互重叠的区域为激励区域，
在将作为所述激励区域内的第1电极指以及所述第2电极指的面积的比例的金属化比设为MR时，满足MR≤1.75(d/p)+0.075。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的弹性波装置，其中，
所述弹性波装置是能够利用厚度剪切模式的体波的结构。
9.根据权利要求1至3中的任一项所述的弹性波装置，其中，
所述功能电极具有配置在所述压电层的上部的上部电极以及配置在所述压电层的下部的下部电极。
10.根据权利要求1至9中的任一项所述的弹性波装置，其中，
所述压电层为铌酸锂或钽酸锂。
11.根据权利要求10所述的弹性波装置，其中，
所述铌酸锂或钽酸锂的欧拉角处于以下的式(1)、式(2)或式(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(0°±10°，20°～80°，[180°-60°(1-(θ-50)2/900)1/21～180°)…式(2)
(0°±10°，[180°-30°(1-(ψ-90)2/8100)1/2]～180°，任意的ψ)…式(3)。
12.一种弹性波装置的制造方法，包含：
第1牺牲层形成步骤，在压电层上形成第1牺牲层；
中间层形成步骤，在所述压电层以及所述第1牺牲层上形成中间层；
第2牺牲层形成步骤，在支承基板形成凹部，并形成第2牺牲层使得填埋所述凹部；
贴合步骤，将所述支承基板的所述第2牺牲层侧和所述中间层的与所述第1牺牲层相反侧贴合，使得在所述中间层和所述压电层的层叠方向上的俯视下，所述第1牺牲层和所述第2牺牲层的至少一部分重叠，并且，使得在所述中间层的厚度方向上的剖视下，所述中间层具有比所述支承基板的所述凹部的周缘部向内侧突出的部位；以及
蚀刻步骤，通过蚀刻将所述第1牺牲层、所述第1牺牲层与所述第2牺牲层之间的所述中间层、以及所述第2牺牲层除去。
13.根据权利要求12所述的弹性波装置的制造方法，其中，
在所述中间层和所述压电层的层叠方向上的俯视下，所述支承基板的所述凹部的面积大于所述第1牺牲层的面积。
14.根据权利要求12或13所述的弹性波装置的制造方法，其中，
与所述第1牺牲层的深度相比，所述第2牺牲层的深度更大。
15.根据权利要求12至14中的任一项所述的弹性波装置的制造方法，其中，
所述压电层为铌酸锂或钽酸锂。
16.根据权利要求15所述的弹性波装置的制造方法，其中，
所述铌酸锂或钽酸锂的欧拉角处于以下的式(1)、式(2)或式(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(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)。
Applications Claiming Priority (3)
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