DE112016002901T5

DE112016002901T5 - Vorrichtung für elastische Wellen

Info

Publication number: DE112016002901T5
Application number: DE112016002901.2T
Authority: DE
Inventors: Masahiro Fukushima; Seiji Kai; Takuya Koyanagi
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2015-06-25
Filing date: 2016-06-10
Publication date: 2018-03-08
Anticipated expiration: 2036-06-11
Also published as: JP6516005B2; CN107615658A; CN107615658B; WO2016208426A1; US10958240B2; JPWO2016208426A1; KR20170136600A; KR101969013B1; US20180102757A1; DE112016002901B4

Abstract

Es wird eine hochfeste Vorrichtung für elastische Wellen bereitgestellt, bei der es nicht so leicht zu einem Reißen und Abplatzen eines piezoelektrischen Dünnfilms kommt und nicht so leicht zu einer Grenzflächenablösung in einem Mehrschichtfilm kommt. Bei einer Vorrichtung für elastische Wellen 1 ist ein Mehrschichtfilm 13 auf ein Trägersubstrat 2 geschichtet. Eine erste Trägerschicht 8a ist so angeordnet, dass sie eine Region umgibt, in der Interdigitalwandler-Elektroden 5a und 5d angeordnet sind. Eine zweite Trägerschicht 8b ist in der Region angeordnet, die von der ersten Trägerschicht 8a umgeben ist. Ein Abdeckelement 9 ist auf der ersten Trägerschicht 8a und der zweiten Trägerschicht 8b so befestigt, dass ein Hohlraum verschlossen wird, der von der ersten Trägerschicht 8a gebildet wird. Der Mehrschichtfilm 13 ist bereichsweise auf dem Trägersubstrat angeordnet, und eine Isolationsschicht 12 ist in mindestens einem Teil einer Region R1 angeordnet, in der der Mehrschichtfilm 13 nicht angeordnet ist. Mindestens eine der ersten Trägerschicht 8a und der zweiten Trägerschicht 8b ist auf der Isolationsschicht 12 angeordnet.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung für elastische Wellen, in der ein Mehrschichtfilm, der einen piezoelektrischen Dünnfilm enthält, auf ein Trägersubstrat geschichtet ist.
STAND DER TECHNIK
Bei einer Vorrichtung für elastische Wellen gemäß dem unten genannten Patentdokument 1 ist ein Mehrschichtfilm auf einem Trägersubstrat angeordnet, und ein piezoelektrischer Dünnfilm wird auf den Mehrschichtfilm geschichtet. Der Mehrschichtfilm umfasst einen Film mit hoher Schallgeschwindigkeit und einen Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit. Der Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit besteht aus einem Film, durch den hindurch sich eine Volumenwelle mit einer Schallgeschwindigkeit ausbreitet, die niedriger ist als die Schallgeschwindigkeit einer Volumenwelle, die sich durch den piezoelektrischen Dünnfilm hindurch ausbreitet. Der Film mit hoher Schallgeschwindigkeit besteht aus einem Film, durch den hindurch sich eine Volumenwelle mit einer Schallgeschwindigkeit ausbreitet, die höher ist als die Schallgeschwindigkeit einer elastischen Welle, die sich durch den piezoelektrischen Dünnfilm hindurch ausbreitet. Der Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit ist auf den Film mit hoher Schallgeschwindigkeit geschichtet. Eine Interdigitalwandler-Elektrode ist auf dem piezoelektrischen Dünnfilm angeordnet.
Zitierungsliste
Patentdokument

Patentdokument 1: Internationale Publikation WO2012/086639A1

KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Technisches Problem
Bei der in Patentdokument 1 beschriebenen Vorrichtung für elastische Wellen besteht der piezoelektrische Dünnfilm aus einem piezoelektrischen Einkristall, zum Beispiel LiTaO₃. Folglich kommt es leicht zu einem Reißen und Abplatzen aufgrund einer externen Kraft. Wenn darüber hinaus die Vorrichtung für elastische Wellen an einen externen Verbindungsanschluss, zum Beispiel einen Kontakthöcker, gebondet wird, so wirken mechanische Spannungen auf einen Mehrschichtkörper ein, der den piezoelektrischen Dünnfilm und den Mehrschichtfilm enthält. Infolge dessen können Reißen und Abplatzen des piezoelektrischen Dünnfilms auch bei einem Bondungsschritt vorkommen.
Ferner wird im Allgemeinen eine Mutterstruktur durch Zerschneiden in eine Vorrichtung für elastische Wellen unterteilt. Reißen und Abplatzen des piezoelektrischen Dünnfilms können auch aufgrund von Kräften während des Zerschneidens vorkommen. Ferner kann eine Grenzflächenablösung in dem Mehrschichtkörper, der den piezoelektrischen Dünnfilm enthält, während des Verbindens des externen Verbindungsanschlusses und des Zerschneidens vorkommen.
Was die in Patentdokument 1 beschriebene Vorrichtung für elastische Wellen angeht, so kann die Vorrichtung für elastische Wellen zudem dann, wenn eine Trägerschicht und ein Abdeckelement so angeordnet sind, dass die Interdigitalwandler-Elektrode einem hohlen Abschnitt zugewandt ist, und Druck auf das Abdeckelement ausgeübt wird, beschädigt werden, weil der hohle Abschnitt zerdrückt wird.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine hochfeste Vorrichtung für elastische Wellen bereitzustellen, in der es nicht so leicht zu einem Reißen und Abplatzen eines piezoelektrischen Dünnfilms kommt und es nicht so leicht zu einer Grenzflächenablösung in einem Mehrschichtfilm kommt.
Lösung des Problems
Eine Vorrichtung für elastische Wellen gemäß der vorliegenden Erfindung enthält ein Trägersubstrat, einen Mehrschichtfilm, der einen piezoelektrischen Dünnfilm und noch eine andere Schicht als der piezoelektrische Dünnfilm enthält und in dem sich die andere Schicht als der piezoelektrische Dünnfilm auf dem Trägersubstrat befindet, eine Interdigitalwandler-Elektrode, die auf einer Oberfläche des piezoelektrischen Dünnfilms angeordnet ist, eine erste Trägerschicht, die so angeordnet ist, dass sie eine Region umgibt, in der die Interdigitalwandler-Elektrode angeordnet ist, eine zweite Trägerschicht, die in der Region angeordnet ist, die von der ersten Trägerschicht umgeben ist, und ein Abdeckelement, das so auf der ersten und der zweiten Trägerschicht befestigt ist, dass es einen Hohlraum verschließt, der von der ersten Trägerschicht gebildet wird, wobei auf der Isolationsschicht: der Mehrschichtfilm teilweise angeordnet ist, eine Isolationsschicht in mindestens einem Teil einer Region angeordnet ist, in der der Mehrschichtfilm nicht angeordnet ist, und mindestens eine der ersten Trägerschicht und der zweiten Trägerschicht angeordnet ist.
Bei einer konkreten Ausführungsform der Vorrichtung für elastische Wellen gemäß der vorliegenden Erfindung erstreckt sich die Isolationsschicht von dem piezoelektrischen Dünnfilm über die Seitenfläche des piezoelektrischen Dünnfilms und die Seitenfläche des Mehrschichtfilms zu mindestens einem Teil der Region, in der der Mehrschichtfilm nicht angeordnet ist. In dieser Situation kommt es nicht so leicht zu einer Grenzflächenablösung in dem Mehrschichtfilm.
Bei einer weiteren konkreten Ausführungsform der Vorrichtung für elastische Wellen gemäß der vorliegenden Erfindung ist ferner eine erste Verdrahtungselektrode enthalten, die elektrisch mit der Interdigitalwandler-Elektrode verbunden ist und die sich von dem piezoelektrischen Dünnfilm bis auf die Isolationsschicht erstreckt, wobei mindestens ein Teil der ersten Trägerschicht auf der ersten Verdrahtungselektrode angeordnet ist. In dieser Situation kommt es selbst dann, wenn ein externer Verbindungsanschluss angeordnet ist, nicht so leicht zu einem Reißen und Abplatzen eines piezoelektrischen Dünnfilms, wenn eine Kraft auf die erste Trägerschicht ausgeübt wird.
Bei einer weiteren konkreten Ausführungsform der Vorrichtung für elastische Wellen gemäß der vorliegenden Erfindung hat in einem Abschnitt, in dem sich die Isolationsschicht auf dem piezoelektrischen Dünnfilm befindet, die Fläche gegenüber dem piezoelektrischen Dünnfilm der Isolationsschicht eine geneigte Fläche, die so geneigt ist, dass sie sich dem Abdeckelement umso mehr nähert, je näher sie der ersten Trägerschicht von der Interdigitalwandler-Elektrode her kommt.
Bei einer weiteren konkreten Ausführungsform der Vorrichtung für elastische Wellen gemäß der vorliegenden Erfindung hat die erste Verdrahtungselektrode einen Abschnitt, der sich auf der geneigten Fläche der Isolationsschicht befindet, und der Abschnitt ist entlang der geneigten Fläche der Isolationsschicht geneigt. In dieser Situation kommt es nicht so leicht zu einem Bruch in der ersten Verdrahtungselektrode.
Bei einer weiteren konkreten Ausführungsform der Vorrichtung für elastische Wellen gemäß der vorliegenden Erfindung bestehen die erste Trägerschicht und die Isolationsschicht aus dem gleichen Material.
Bei einer weiteren konkreten Ausführungsform der Vorrichtung für elastische Wellen gemäß der vorliegenden Erfindung ist ferner eine zweite Verdrahtungselektrode enthalten, die elektrisch mit der Interdigitalwandler-Elektrode verbunden ist und die sich von dem piezoelektrischen Dünnfilm bis auf die Isolationsschicht erstreckt, wobei mindestens ein Teil der zweiten Trägerschicht auf dem zweiten Verdrahtungselektrode angeordnet ist. In dieser Situation kann eine dreidimensionale Verdrahtung des auf dem piezoelektrischen Dünnfilm und der zweiten Verdrahtungselektrode angeordneten Drahtes konstruiert werden, und die Produktivität kann ebenfalls erhöht werden.
Bei einer weiteren konkreten Ausführungsform der Vorrichtung für elastische Wellen gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Höhenrichtung die Richtung, in der das Trägersubstrat und das Abdeckelement einander zugewandt sind, und die Ebene der Position in der Höhenrichtung der Fläche der ersten Trägerschicht, die dem Abdeckelement zugewandt ist, und die Ebene der Position in der Höhenrichtung der Fläche der zweiten Trägerschicht, die dem Abdeckelement zugewandt ist, werden im Wesentlichen gleich. In dieser Situation kann die Versiegelungsleistung des hohlen Abschnitts weiter verbessert werden.
Bei einer weiteren konkreten Ausführungsform der Vorrichtung für elastische Wellen gemäß der vorliegenden Erfindung ist die erste Trägerschicht auf der Isolationsschicht angeordnet, und die Dicke der Isolationsschicht wird so eingestellt, dass die Ebene der Position in der Höhenrichtung der Fläche der ersten Trägerschicht, die dem Abdeckelement zugewandt ist, und die Ebene der Position in der Höhenrichtung der Fläche der zweiten Trägerschicht, die dem Abdeckelement zugewandt ist, im Wesentlichen gleich werden. In dieser Situation kann die Versiegelungsleistung des hohlen Abschnitts weiter verbessert werden.
Bei einer weiteren konkreten Ausführungsform der Vorrichtung für elastische Wellen gemäß der vorliegenden Erfindung ist die zweite Trägerschicht auf der Isolationsschicht angeordnet, und die Dicke der Isolationsschicht wird so eingestellt, dass die Ebene der Position in der Höhenrichtung der Fläche der ersten Trägerschicht, die dem Abdeckelement zugewandt ist, und die Ebene der Position in der Höhenrichtung der Fläche der zweiten Trägerschicht, die dem Abdeckelement zugewandt ist, im Wesentlichen gleich werden. In dieser Situation kann die Versiegelungsleistung des hohlen Abschnitts weiter verbessert werden.
Bei einer weiteren konkreten Ausführungsform der Vorrichtung für elastische Wellen gemäß der vorliegenden Erfindung enthält der Mehrschichtfilm einen Film mit hoher Schallgeschwindigkeit, durch den hindurch sich eine Volumenwelle mit einer Schallgeschwindigkeit ausbreitet, die höher ist als die Schallgeschwindigkeit einer elastischen Welle, die sich durch den piezoelektrischen Dünnfilm hindurch ausbreitet, als die andere Schicht als der piezoelektrische Dünnfilm, und der piezoelektrische Dünnfilm ist auf den Film mit hoher Schallgeschwindigkeit gelegt. In dieser Situation kann der Gütewert verbessert werden.
Bei einer weiteren konkreten Ausführungsform der Vorrichtung für elastische Wellen gemäß der vorliegenden Erfindung enthält der Mehrschichtfilm einen Film mit hoher Schallgeschwindigkeit, durch den hindurch sich eine Volumenwelle mit einer Schallgeschwindigkeit ausbreitet, die höher ist als die Schallgeschwindigkeit einer elastischen Welle, die sich durch den piezoelektrischen Dünnfilm hindurch ausbreitet, und einen Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit, der auf den Film mit hoher Schallgeschwindigkeit gelegt ist und durch den hindurch sich eine Volumenwelle mit einer Schallgeschwindigkeit ausbreitet, die niedriger ist als die Schallgeschwindigkeit einer elastischen Welle, die sich durch den piezoelektrischen Dünnfilm hindurch ausbreitet, als andere Schichten als der piezoelektrische Dünnfilm, und der piezoelektrische Dünnfilm ist auf den Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit gelegt. In dieser Situation kann der Gütewert weiter verbessert werden.
Bei einer weiteren konkreten Ausführungsform der Vorrichtung für elastische Wellen gemäß der vorliegenden Erfindung ist das Trägersubstrat ein Substrat mit hoher Schallgeschwindigkeit, durch das hindurch sich eine Volumenwelle mit einer Schallgeschwindigkeit ausbreitet, die höher ist als die Schallgeschwindigkeit einer elastischen Welle, die sich durch den piezoelektrischen Dünnfilm hindurch ausbreitet, der Mehrschichtfilm enthält einen Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit, durch den hindurch sich eine Volumenwelle mit einer Schallgeschwindigkeit ausbreitet, die niedriger ist als die Schallgeschwindigkeit einer elastischen Welle, die sich durch den piezoelektrischen Dünnfilm hindurch ausbreitet, als die andere Schicht als der piezoelektrische Dünnfilm, und der piezoelektrische Dünnfilm ist auf den Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit gelegt. In dieser Situation kann der Gütewert weiter verbessert werden.
Bei einer weiteren konkreten Ausführungsform der Vorrichtung für elastische Wellen gemäß der vorliegenden Erfindung enthält der Mehrschichtfilm einen Film mit hoher akustischer Impedanz, der eine relativ hohe akustische Impedanz hat, und einen Film mit niedriger akustischer Impedanz, dessen akustische Impedanz niedriger ist als die akustische Impedanz des Films mit hoher akustischer Impedanz, als andere Schichten als der piezoelektrische Dünnfilm. In dieser Situation kann der Gütewert verbessert werden.
Vorteilhafte Auswirkungen der Erfindung
Gemäß der Vorrichtung für elastische Wellen der vorliegenden Erfindung können ein Reißen und ein Abplatzen des piezoelektrischen Dünnfilms vermieden werden, und es kommt nicht so leicht zu einer Grenzflächenablösung in dem Mehrschichtfilm und zwischen dem Mehrschichtfilm und dem piezoelektrischen Dünnfilm. Außerdem kann gemäß der vorliegenden Erfindung die Festigkeit der Vorrichtung für elastische Wellen verstärkt werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Schnittansicht einer Vorrichtung für elastische Wellen gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung entlang der Linie I-I in 2.
2 ist eine schematische Draufsicht der Vorrichtung für elastische Wellen gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, obgleich in der Zeichnung kein Abdeckelement gezeigt ist.
3 ist eine Schnittansicht einer Vorrichtung für elastische Wellen gemäß einem Vergleichsbeispiel, die einem Schnitt entlang der Linie I-I in 2 entspricht, obgleich in der Zeichnung kein Abdeckelement gezeigt ist.
4 ist eine Schnittansicht einer Vorrichtung für elastische Wellen gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die dem Schnitt entlang der Linie I-I in 2 entspricht.
5 ist eine Schnittansicht einer Vorrichtung für elastische Wellen gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die dem Schnitt entlang der Linie I-I in 2 entspricht.
6(a) ist eine vergrößerte teilweise geöffnete Schnittansicht, die einen entscheidenden Abschnitt der Vorrichtung für elastische Wellen gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, und 6(b) ist eine weitere vergrößerte teilweise geöffnete Schnittansicht, die einen entscheidenden Abschnitt des in 6(a) gezeigten Schaubildes veranschaulicht.
7 ist eine Schnittansicht einer Vorrichtung für elastische Wellen gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die dem Schnitt entlang der Linie I-I in 2 entspricht.
8 ist eine Schnittansicht einer Vorrichtung für elastische Wellen gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die dem Schnitt entlang der Linie I-I in 2 entspricht.
9 ist eine geschnittene Vorderansicht eines Mehrschichtfilms gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die konkreten Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung werden unten mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben, um die vorliegende Erfindung zu erläutern.
Diesbezüglich wird darauf hingewiesen, dass jede der in der vorliegenden Spezifikation beschriebenen Ausführungsformen eine beispielhafte Illustration ist und dass die Konfiguration teilweise durch die Konfiguration einer anderen Ausführungsform ersetzt oder mit ihr kombiniert werden kann.
1 ist eine Schnittansicht einer Vorrichtung für elastische Wellen gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung entlang der Linie I-I in 2, die später noch beschrieben wird.
Eine Vorrichtung für elastische Wellen 1 enthält ein Trägersubstrat 2. Das Trägersubstrat 2 hat eine erste Hauptfläche 2a und eine zweite Hauptfläche 2b, die einander gegenüberliegen. Ein Mehrschichtfilm 13 ist auf der ersten Hauptfläche 2a angeordnet. Genauer gesagt enthält der Mehrschichtfilm 13 einen piezoelektrischen Dünnfilm 4 und einen Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit 3 als eine andere Schicht als der piezoelektrische Dünnfilm 4. Der Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit 3 ist auf die erste Hauptfläche 2a geschichtet, und der piezoelektrische Dünnfilm 4 ist auf den Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit 3 geschichtet. Der Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit 3 ist ein Film, durch den hindurch sich eine Volumenwelle mit einer Schallgeschwindigkeit ausbreitet, die niedriger ist als die Schallgeschwindigkeit einer elastischen Welle, die sich durch den piezoelektrischen Dünnfilm 4 hindurch ausbreitet.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist das Trägersubstrat 2 ein Substrat mit hoher Schallgeschwindigkeit. Das Substrat mit hoher Schallgeschwindigkeit ist ein Substrat, durch das hindurch sich eine Volumenwelle mit einer Schallgeschwindigkeit ausbreitet, die höher ist als die Schallgeschwindigkeit einer elastischen Welle, die sich durch den piezoelektrischen Dünnfilm 4 hindurch ausbreitet. Ein Material, das zum Bilden des Substrats mit hoher Schallgeschwindigkeit verwendet wird, ist aus einem beliebigen piezoelektrischen Material zusammengesetzt, zum Beispiel Aluminiumnitrid, Aluminiumoxid, Siliziumcarbid, Siliziumnitrid, Silizium, Saphir, Lithiumtantalat, Lithiumniobat und Quarz, verschiedene Keramikmaterialien, zum Beispiel Aluminiumoxid, Zirkonoxid, Cordierit, Mullit, Steatit und Forsterit, Magnesiumoxid, Diamant, Materialien, in denen die oben beschriebenen Materialien die Hauptbestandteile sind, und Materialien, in denen Gemische der oben beschriebenen Materialien die Hauptbestandteile sind.
In dieser Hinsicht ist anzumerken, dass die Schallgeschwindigkeit einer Volumenwelle für ein Substrat intrinsisch ist, und es gibt eine P-Welle, die in der Fortbewegungsrichtung der Welle, d. h. der Längsrichtung, oszilliert, und eine S-Welle, die in der Richtung senkrecht zur Fortbewegungsrichtung, d. h. der Querrichtung, oszilliert. Die oben beschriebene Volumenwelle breitet sich durch jeden des piezoelektrischen Dünnfilms 4, des Substrats mit hoher Schallgeschwindigkeit und des Films mit niedriger Schallgeschwindigkeit 3 aus. In Bezug auf ein isotropes Material gibt es eine P-Welle und eine S-Welle. In Bezug auf ein anisotropes Material gibt es eine P-Welle, eine langsame S-Welle und eine schnelle S-Welle. Dann werden, wenn unter Verwendung des anisotropen Materials eine Oberflächenschallwelle angeregt wird, zwei S-Wellen, eine SH(Scher-Horizontal)-Welle und eine SV(Scher-Vertikal)-Welle, erzeugt. In der vorliegenden Spezifikation meint die Schallgeschwindigkeit einer elastischen Welle im Hauptmodus, die sich durch den piezoelektrischen Dünnfilm 4 hindurch ausbreitet, einen Modus aus den drei Modi P-Wellenmodus, SH(Scher-Horizontal)-Wellenmodus und SV(Scher-Vertikal)-Wellenmodus, der dafür verwendet wird, ein Durchlassband für ein Filter und Resonanzkennlinien für einen Resonator zu bestimmen.
Bei der vorliegenden Ausführungsform besteht der piezoelektrische Dünnfilm 4 aus LiTaO₃. In dieser Hinsicht ist anzumerken, dass das Material zum Bilden des piezoelektrischen Dünnfilms ein beliebiges von LiTaO₃, LiNbO₃, ZnO, AlN und PZT sein kann. Wenn ferner die Wellenlänge der elastischen Welle, die gemäß der Elektrodenperiode der Interdigitalwandler-Elektrode bestimmt wird, wie später noch beschrieben wird, als λ angenommen wird, beträgt die Dicke des piezoelektrischen Dünnfilms 4 bevorzugt 1,5 λ oder weniger. Das liegt daran, dass in einer solchen Situation der Koeffizient der elektromechanischen Kopplung auf einfache Weise justiert werden kann, indem man die Filmdicke des piezoelektrischen Dünnfilms 4 innerhalb des Bereichs von 1,5 λ oder weniger auswählt.
Das Trägersubstrat 2 besteht aus einem zweckmäßigen Material, zum Beispiel Silizium, das die oben beschriebene Schallgeschwindigkeitsbeziehung erfüllt. Der Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit 3 besteht aus einem zweckmäßigen Material, durch das hindurch sich eine Volumenwelle mit einer Schallgeschwindigkeit ausbreitet, die niedriger ist als die Schallgeschwindigkeit einer elastischen Welle, die sich durch den piezoelektrischen Dünnfilm 4 hindurch ausbreitet. Zu Beispielen eines solchen Materials gehören Siliziumoxid, Glas, Siliziumoxynitrid, Tantaloxid und eine Verbindung, die durch die Zugabe von Fluor, Kohlenstoff oder Bor zu Siliziumoxid hergestellt wird. Der Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit 3 kann aus einem Mischmaterial bestehen, in dem diese Materialien die Hauptbestandteile sind.
In dieser Hinsicht ist anzumerken, dass eine Direktkontaktschicht zwischen dem Trägersubstrat 2, das als das oben beschriebene Substrat mit hoher Schallgeschwindigkeit dient, und dem piezoelektrischen Dünnfilm 4 angeordnet werden kann. Die Direktkontakteigenschaft zwischen dem Trägersubstrat 2 und dem piezoelektrischen Dünnfilm 4 kann durch Anordnen der Direktkontaktschicht verbessert werden. Die Direktkontaktschicht kann ein Harz oder ein Metall sein, und zum Beispiel kann ein Epoxidharz oder ein Polyimidharz verwendet werden.
Das Trägersubstrat 2, das als das Substrat mit hoher Schallgeschwindigkeit dient, und der Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit 3 sind auf den piezoelektrischen Dünnfilm 4 gelegt, wodurch der Gütewert verstärkt werden kann, wie in Patentdokument 1 beschrieben.
Ferner kann der oben beschriebene Mehrschichtfilm einen Film mit hoher Schallgeschwindigkeit enthalten, durch den hindurch sich eine Volumenwelle mit einer Schallgeschwindigkeit ausbreitet, die höher ist als die Schallgeschwindigkeit einer elastischen Welle, die sich durch den piezoelektrischen Dünnfilm hindurch ausbreitet. In dieser Situation ist es nicht notwendig, dass das Trägersubstrat ein Substrat mit hoher Schallgeschwindigkeit ist. Es kommt nur darauf an, dass der Film mit hoher Schallgeschwindigkeit auf die erste Hauptfläche des Trägersubstrats geschichtet ist, der Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit auf den Film mit hoher Schallgeschwindigkeit geschichtet ist und der piezoelektrische Dünnfilm auf den Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit geschichtet ist. Zu Beispielen des Materials zum Bilden des Films mit hoher Schallgeschwindigkeit gehören ein piezoelektrisches Material, zum Beispiel Aluminiumnitrid, Aluminiumoxid, Siliziumcarbid, Siliziumnitrid, Siliziumoxynitrid, ein DLC-Film, Silizium, Saphir, Lithiumtantalat, Lithiumniobat und Quarz, verschiedene Keramikmaterialien, zum Beispiel Aluminiumoxid, Zirkonoxid, Cordierit, Mullit, Steatit und Forsterit, Magnesiumoxid und Diamant. Außerdem können Materialien verwendet werden, in denen die oben beschriebenen Materialien die Hauptbestandteile sind, sowie Materialien, in denen Gemische der oben beschriebenen Materialien die Hauptbestandteile sind. Außerdem kann in dieser Situation der Gütewert verbessert werden.
2 ist eine schematische Draufsicht der Vorrichtung für elastische Wellen 1. Hier ist eine Elektrodenstruktur unter einem Abdeckelement, die später noch beschrieben wird, schematisch durch das Abdeckelement hindurch gezeigt.
Interdigitalwandler-Elektroden 5a bis 5d sind auf dem piezoelektrischen Dünnfilm 4 angeordnet. Obgleich in 2 nicht gezeigt, sind zusätzlich zu den Interdigitalwandler-Elektroden 5a bis 5d auch ein Draht 5x und dergleichen, wie in 1 gezeigt, auf dem piezoelektrischen Dünnfilm 4 angeordnet. Die Interdigitalwandler-Elektroden 5a bis 5d sind durch solche Drähte elektrisch miteinander verbunden. In dieser Hinsicht ist anzumerken, dass in 2 die Regionen, in denen die Interdigitalwandler-Elektroden 5a bis 5d angeordnet sind, schematisch durch Rechtecke mit Diagonalen angedeutet sind.
Bei der vorliegenden Ausführungsform sind mehrere Oberflächenschallwellenresonatoren miteinander verbunden, die aus den Interdigitalwandler-Elektroden 5a bis 5d bestehen. Folglich wird ein Bandpassfilter gebildet. In dieser Hinsicht ist anzumerken, dass es keine besonderen Einschränkungen in Bezug auf den Filterschaltkreis gibt.
Ein in 1 gezeigter hohler Abschnitt 7 ist so angeordnet, dass er keine elastischen Wellen beschränkt, die von den Interdigitalwandler-Elektroden 5a bis 5d angeregt werden. Das heißt, eine erste Trägerschicht 8a, die einen Hohlraum aufweist, ist auf dem Trägersubstrat 2 angeordnet. Eine zweite Trägerschicht 8b ist in der Region angeordnet, die von der ersten Trägerschicht 8a umgeben ist. Die erste Trägerschicht 8a und die zweite Trägerschicht 8b bestehen aus einem geeigneten Kunstharz. Die erste Trägerschicht 8a und die zweite Trägerschicht 8b können aus einem anorganischen isolierenden Material bestehen. In dieser Hinsicht ist anzumerken, dass mehrere zweite Trägerschichten angeordnet sein können.
Wie ebenfalls in 1 gezeigt, ist ein Abdeckelement 9 so angeordnet, dass es den Hohlraum der ersten Trägerschicht 8a verschließt. Der hohle Abschnitt 7 wird durch das Abdeckelement 9 und die erste Trägerschicht 8a versiegelt.
Die Höhenrichtung der Vorrichtung für elastische Wellen 1 ist die Richtung, in der das Trägersubstrat 2 und das Abdeckelement 9 einander zugewandt sind. Die erste Trägerschicht 8a hat eine Fläche 8a1, die dem Abdeckelement 9 in der Höhenrichtung zugewandt ist. Die zweite Trägerschicht 8b hat ebenfalls eine Fläche 8b1, die dem Abdeckelement 9 in der Höhenrichtung zugewandt ist.
Außerdem ist auf dem Trägersubstrat 2 der oben beschriebene Mehrschichtfilm 13 teilweise angeordnet. Das heißt in Bezug auf die erste Hauptfläche 2a des Trägersubstrats 2 ist eine Region R1, in der der Mehrschichtfilm 13 nicht vorhanden ist, außerhalb der Region angeordnet, in der sich der Mehrschichtfilm 13 befindet.
Eine Isolationsschicht 12 ist in der Region R1 auf dem Trägersubstrat 2 angeordnet. In der vorliegenden Ausführungsform ist die erste Trägerschicht 8a direkt auf der Isolationsschicht 12 angeordnet. Die Isolationsschicht 12 besteht aus einem Kunstharz. Zu Beispielen des Kunstharzes gehören Polyimid und Epoxid. In dieser Hinsicht ist anzumerken, dass die Isolationsschicht 12 aus einem anorganischen isolierenden Material bestehen kann und es gibt keine besonderen Einschränkungen in Bezug auf das Material zum Bilden der Isolationsschicht 12. Beispielsweise können zweckmäßige Materialien, wie zum Beispiel SOG, SiO₂, TEOS und SiN, als die Materialien zum Bilden der Isolationsschicht 12 verwendet werden. Die Isolationsschicht 12 kann entweder eine einzelne Schicht oder ein Mehrschichtkörper sein.
Die Isolationsschicht 12 ist in der Region R1 angeordnet, und daher kann ein externer Verbindungsanschluss, zum Beispiel ein Kontakthöcker, in der Region R1 gebondet werden. Wenn darüber hinaus ein Zerteilen durch Zerschneiden ausgeführt wird, so kann das Zerschneiden in der Region R1 ausgeführt werden. Folglich wirkt nicht so leicht eine Kraft auf den piezoelektrischen Dünnfilm während eines Bondungsschrittes und dem Zerschneiden, und es kommt nicht so leicht zu einem Reißen und Abplatzen des piezoelektrischen Dünnfilms. Außerdem kommt es nicht so leicht zu einer Grenzflächenablösung in dem Mehrschichtfilm 13, der den piezoelektrischen Dünnfilm enthält.
Ein weiteres Merkmal der vorliegenden Ausführungsform ist, dass die erste Trägerschicht 8a und die zweite Trägerschicht 8b enthalten sind und die erste Trägerschicht 8a auf der Isolationsschicht 12 angeordnet ist, die in der Region R1 auf dem Trägersubstrat 2 angeordnet ist. Folglich wird das Abdeckelement nicht so leicht beschädigt, wenn Druck auf das Abdeckelement ausgeübt wird, und die Festigkeit kann erhöht werden.
Ferner kann die Distanz zwischen der Fläche 8a1 der ersten Trägerschicht 8a und der Fläche 8b1 der zweiten Trägerschicht 8b in der Höhenrichtung, das heißt, die Differenz in der Höhe, verringert werden. Infolge dessen kann der hohle Abschnitt 7 zuverlässig durch das Abdeckelement 9 versiegelt werden, und die Versiegelungsleistung kann erhöht werden. Daher kann die Zuverlässigkeit erhöht werden. Das wird unten mit Bezug auf ein Vergleichsbeispiel beschrieben.
3 ist eine Schnittansicht einer Vorrichtung für elastische Wellen gemäß dem Vergleichsbeispiel, die einem Schnitt entlang der Linie I-I in 2 entspricht, obgleich in der Zeichnung kein Abdeckelement gezeigt ist.
Die Vorrichtung für elastische Wellen 101 gemäß dem Vergleichsbeispiel hat die gleiche Konfiguration wie die Vorrichtung für elastische Wellen 1 gemäß der ersten Ausführungsform, außer dass die Isolationsschicht 12 nicht enthalten ist.
Die erste Trägerschicht 108a der Vorrichtung für elastische Wellen 101 hat einen Abschnitt, der sich in der Region R1 des Trägersubstrats 2 befindet, und einen Abschnitt, der sich auf dem piezoelektrischen Dünnfilm 4 befindet. Die erste Trägerschicht 108a hat eine Fläche 108a1, die dem Abdeckelement zugewandt ist und die die Region R1 in einer Draufsicht beim Blick von der Abdeckelement-Seite überlappt. Ferner hat die erste Trägerschicht 108a eine Fläche 108a2, die dem Abdeckelement zugewandt ist und die den piezoelektrische Dünnfilm 4 in der Draufsicht, wie oben beschrieben, überlappt. Wie durch strichpunktierte Linien A angedeutet, befinden sich die Positionen in der Höhenrichtung der Fläche 108a1 und der Fläche 108a2 auf verschiedenen Ebenen. Die Position in der Höhenrichtung der Fläche 108a1 befindet sich auf einer anderen Ebene als die Position in der Höhenrichtung der Fläche 8b1 der zweiten Trägerschicht 8b.
Folglich besteht eine Differenz in der Höhe zwischen dem Abschnitt, mit dem die erste Trägerschicht 108a an das Abdeckelement gebondet ist, und dem Abschnitt, mit dem die zweite Trägerschicht 8b an das Abdeckelement gebondet ist. Daher kann die Versiegelungsleistung des hohlen Abschnitts möglicherweise nicht ausreichend durch das Abdeckelement, die erste Trägerschicht 108a und die zweite Trägerschicht 8b verbessert werden. Zum Beispiel kann die Fläche 8b1 der zweiten Trägerschicht 8b, die in Richtung des Abdeckelements hervorsteht, in das Abdeckelement hinein ragen. Infolge dessen kann es zu einem Fehler aufgrund von Undichtigkeit kommen.
Ferner ist in der in 1 gezeigten vorliegenden Ausführungsform die erste Trägerschicht 8a auf der Isolationsschicht 12 in der Region R1 angeordnet. Die Dicke der Isolationsschicht 12 ist im Wesentlichen die gleiche wie die Dicke des Mehrschichtfilms 13, der aus dem Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit 3 und dem piezoelektrischen Dünnfilm 4 besteht. Folglich gibt es fast keine Differenz in der Höhe auf der Fläche 8a1 der ersten Trägerschicht 8a. Die Position in der Höhenrichtung der Fläche 8a1 der ersten Trägerschicht 8a und die Position in der Höhenrichtung der Fläche 8b1 der zweiten Trägerschicht 8b liegen im Wesentlichen auf derselben Ebene.
Daher kann die Versiegelungsleistung des hohlen Abschnitts 7 durch das Abdeckelement 9, die erste Trägerschicht 8a und die zweite Trägerschicht 8b erhöht werden. Es gibt keinen Abschnitt, der in einem hohen Maß in Richtung des Abdeckelements 9 hervorsteht, und infolge dessen tritt ein Ausfall aufgrund von Undichtigkeit, wie er in dem Vergleichsbeispiel vorkommen kann, kaum auf. Folglich kann die Zuverlässigkeit effektiv erhöht werden.
Außerdem wird der hohle Abschnitt 7 nicht so leicht zerdrückt, weil das Abdeckelement 9 durch die erste Trägerschicht 8a und die zweite Trägerschicht 8b gestützt wird. Daher kann die Festigkeit der Vorrichtung für elastische Wellen 1 erhöht werden, wie oben beschrieben.
Es ist wünschenswert, dass die erste Trägerschicht 8a und die Isolationsschicht 12 aus dem gleichen Material bestehen. Die Direktkontakteigenschaft zwischen der ersten Trägerschicht 8a und der Isolationsschicht 12 kann dadurch verbessert werden. Folglich kann die Versiegelungsleistung des hohlen Abschnitts weiter verbessert werden.
Als Nächstes wird ein Verfahren zum Herstellen der Vorrichtung für elastische Wellen gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
Das Trägersubstrat 2, das als ein Substrat mit hoher Schallgeschwindigkeit dient, wird hergestellt. Danach wird der Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit 3 auf das Trägersubstrat 2 zum Beispiel durch ein Sputterverfahren oder ein CVD-Verfahren aufgebracht. Anschließend wird der piezoelektrische Dünnfilm 4 auf den Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit 3 zum Beispiel durch ein Sputterverfahren oder einen CVD-Verfahren aufgebracht. Dann werden die in 2 gezeigten Interdigitalwandler-Elektroden 5a bis 5d auf dem piezoelektrischen Dünnfilm 4 zum Beispiel durch ein Verdampfungs- und Abhebeverfahren angeordnet. Gleichzeitig wird der Draht 5x angeordnet.
Danach wird ein Strukturieren eines Fotolacks durch Fotolithografie ausgeführt. Anschließend wird der Fotolack als eine Maske verwendet, und der Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit 3 und der piezoelektrische Dünnfilm 4 werden beispielsweise mittels einer ICP-RIP-(Inductive Coupled Plasma-Reactive Ion Etching)-Vorrichtung entfernt. Auf diese Weise wird die Region R1 auf dem Trägersubstrat 2 gebildet.
Anschließend wird die Isolationsschicht 12 in der Region R1 auf dem Trägersubstrat 2 zum Beispiel durch Fotolithografie gebildet. Wie oben beschrieben, kann die Isolationsschicht 12 eine einzelne Schicht oder ein Mehrschichtkörper sein.
Dann werden die erste Trägerschicht 8a und die zweite Trägerschicht 8b zum Beispiel durch Fotolithografie angeordnet. Danach wird das Abdeckelement 9 auf der ersten Trägerschicht 8a und der zweiten Trägerschicht 8b angeordnet.
4 ist eine Schnittansicht einer Vorrichtung für elastische Wellen gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die dem Schnitt entlang der Linie I-I in 2 entspricht.
Eine Vorrichtung für elastische Wellen 21 unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dadurch, dass die Position, an der der Mehrschichtfilm, der aus einem Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit 23 und einem piezoelektrischen Dünnfilm 24 besteht, nicht vorhanden ist, sowie dadurch, dass eine Isolationsschicht 22 angeordnet ist. Die Vorrichtung für elastische Wellen 21 hat die gleiche Konfiguration wie die Vorrichtung für elastische Wellen 1 gemäß der ersten Ausführungsform, mit Ausnahme der oben genannten Punkte.
Genauer gesagt gibt es eine Region R2, in der der Mehrschichtfilm, der aus dem Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit 23 und dem piezoelektrischen Dünnfilm 24 besteht, nicht vorhanden ist, in einem Abschnitt, der von einer ersten Trägerschicht 28a umgeben ist.
Die Isolationsschicht 22 ist in der Region R2 auf dem Trägersubstrat 2 angeordnet. Eine zweite Trägerschicht 28b ist auf der Isolationsschicht 22 angeordnet. Die erste Trägerschicht 28a ist auf der Isolationsschicht 12 angeordnet, die in der Region R1 angeordnet ist. Die Dicke der Isolationsschicht 12 und die Dicke der Isolationsschicht 22 sind im Wesentlichen die gleichen wie die Dicke des oben beschriebenen Mehrschichtfilms.
Bei der vorliegenden Ausführungsform werden in der gleichen Weise wie in der ersten Ausführungsform die Ebene der Position in der Höhenrichtung der Fläche 28a1 der ersten Trägerschicht 28a und die Ebene der Position in der Höhenrichtung der Fläche 28b1 der zweiten Trägerschicht 28b im Wesentlichen gleich. Daher ist die Versiegelungsleistung des hohlen Abschnitts 7 hoch, und die Festigkeit der Vorrichtung für elastische Wellen 21 ist hoch.
In dieser Hinsicht ist anzumerken, dass es wie bei der ersten Ausführungsform und der zweiten Ausführungsform gezeigt lediglich darauf ankommt, dass mindestens eine der ersten Trägerschicht und der zweiten Trägerschicht auf dem isolierenden Film in der Region, in der der Mehrschichtfilm nicht vorhanden ist, angeordnet ist. Es ist wünschenswert, dass die Dicke der Isolationsschicht auf eine Dicke eingestellt wird, welche die Differenz in der Höhe zwischen der dem Abdeckelement zugewandten Fläche der ersten Trägerschicht und der dem Abdeckelement zugewandten Fläche der zweiten Trägerschicht verringert. Die Versiegelungsleistung des hohlen Abschnitts kann dadurch verbessert werden, und außerdem kann die Festigkeit der Vorrichtung für elastische Wellen erhöht werden.
Besonders bevorzugt wird die Dicke der Isolationsschicht 12 so eingestellt, dass die Ebene der Position in der Höhenrichtung der Fläche 8a1 der ersten Trägerschicht 8a und die Ebene der Position in der Höhenrichtung der Fläche 8b1 der zweiten Trägerschicht 8b im Wesentlichen gleich werden, wie bei der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform. Alternativ wird die Dicke der Isolationsschicht 22 zweckmäßigerweise so eingestellt, dass die Ebene der Position in der Höhenrichtung der Fläche 28a1 der ersten Trägerschicht 28a und die Ebene der Position in der Höhenrichtung der Fläche 28b1 der zweiten Trägerschicht 28b im Wesentlichen gleich werden, wie bei der in 4 gezeigten zweiten Ausführungsform.
5 ist eine Schnittansicht einer Vorrichtung für elastische Wellen gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die dem Schnitt entlang der Linie I-I in 2 entspricht.
Eine Vorrichtung für elastische Wellen 31 unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dadurch, dass die Isolationsschicht eine erste Isolationsschicht 32a und eine zweite Isolationsschicht 32b enthält. Außerdem unterscheidet sich die Verdrahtungsstruktur der Vorrichtung für elastische Wellen 31 von der in der ersten Ausführungsform. Die Vorrichtung für elastische Wellen 31 hat die gleiche Konfiguration wie die Vorrichtung für elastische Wellen 1 gemäß der ersten Ausführungsform, mit Ausnahme der oben genannten Punkte.
Die erste Isolationsschicht 32a der Vorrichtung für elastische Wellen 31 ist in der Region R1 auf dem Trägersubstrat 2 angeordnet, wie in der ersten Ausführungsform. Die erste Isolationsschicht 32a erstreckt sich über die Seitenfläche des Mehrschichtfilms 13, der aus dem Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit 3 und dem piezoelektrischen Dünnfilm 4 besteht, bis auf den piezoelektrischen Dünnfilm 4. Die Seitenfläche des Mehrschichtfilms 13 ist mit der ersten Isolationsschicht 32a bedeckt, wie oben beschrieben, und daher kommt es nicht so leicht zu einer Grenzflächenablösung in dem Mehrschichtfilm 13.
Die zweite Isolationsschicht 32b ist auf dem piezoelektrischen Dünnfilm 4 angeordnet, der von der ersten Trägerschicht 38a umgeben ist. Die zweite Isolationsschicht 32b bedeckt mindestens einen Teil des Drahtes 5x. Ferner ist außerdem eine Verdrahtungselektrode, die elektrisch mit der Interdigitalwandler-Elektrode 5a verbunden ist, auf dem piezoelektrischen Dünnfilm 4 angeordnet. Die Verdrahtungselektrode enthält eine erste Verdrahtungselektrode 36a und eine zweite Verdrahtungselektrode 36b. Die zweite Verdrahtungselektrode 36b verbindet die Interdigitalwandler-Elektrode 5a mit der Interdigitalwandler-Elektrode 5d.
Ein Teil der zweiten Verdrahtungselektrode 36b ist auf der zweiten Isolationsschicht 32b angeordnet. Folglich wird eine dreidimensionale Verdrahtung des Drahtes 5x und der zweiten Verdrahtungselektrode 36b, die elektrisch voneinander isoliert sind, durch die zweite Isolationsschicht 32b gebildet.
Mindestens ein Teil der ersten Trägerschicht 38a kann auf dem ersten Draht 36a angeordnet werden, wie in der vorliegenden Ausführungsform. Mindestens ein Teil der zweiten Trägerschicht 38b kann auf dem zweiten Draht 36b angeordnet werden. Auch in dieser Situation ist die erste Trägerschicht 38a über der in 5 gezeigten ersten Isolationsschicht 32a angeordnet. Daher können die Ebene der Position in der Höhenrichtung der Fläche 38a1 der ersten Trägerschicht 38a und die Ebene der Position in der Höhenrichtung der Fläche 38b1 der zweiten Trägerschicht 38b im Wesentlichen gleich werden. Folglich kann die Versiegelungsleistung des hohlen Abschnitts 7 erhöht werden, und die Festigkeit der Vorrichtung für elastische Wellen 31 kann erhöht werden.
Es ist wünschenswert, dass die erste Isolationsschicht 32a und die zweite Isolationsschicht 32b aus dem gleichen Material bestehen. Folglich können ein Schritt des Anordnens der ersten Isolationsschicht 32a und ein Schritt des Anordnens der zweiten Isolationsschicht 32b so, dass die oben beschriebene dreidimensionale Verdrahtung entsteht, derselbe Schritt sein. Daher kann die Produktivität erhöht werden.
Damit die Ebene der Position in der Höhenrichtung der Fläche 38a1 der ersten Trägerschicht 38a und die Ebene der Position in der Höhenrichtung der Fläche 38b1 der zweiten Trägerschicht 38b im Wesentlichen gleich werden, wird ferner in der vorliegenden Ausführungsform die Dicke der ersten Isolationsschicht 32a so ausgelegt, dass sie größer ist als die Dicke des Mehrschichtfilms 13. In dieser Situation ist es bevorzugt, dass eine geneigte Fläche in einem Abschnitt angeordnet wird, der sich auf dem piezoelektrischen Dünnfilm 4 der ersten Isolationsschicht 32a befindet. Das wird mit Bezug auf 6(a) und 6(b) genauer beschrieben.
6(a) ist eine vergrößerte teilweise geöffnete Schnittansicht, die einen entscheidenden Abschnitt der Vorrichtung für elastische Wellen gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. 6(b) ist eine weitere vergrößerte teilweise geöffnete Schnittansicht, die einen entscheidenden Abschnitt des in 6(a) gezeigten Schaubildes veranschaulicht.
Wie in 6(a) gezeigt, erstreckt sich die erste Isolationsschicht 32a von dem Abschnitt, der sich in der Region R1 befindet, bis auf den piezoelektrischen Dünnfilm 4. Eine geneigte Fläche 32a2 ist an einem inneren Ende 32a1 der ersten Isolationsschicht 32a angeordnet. Wie in 6(b) gezeigt, ist es wünschenswert, dass der Winkel C1, der durch die geneigte Fläche 32a2 mit der ersten Hauptfläche 2a des Trägersubstrats 2 gebildet wird, maximal 80° beträgt. Infolge dessen wird der Winkel, der durch eine geneigte Fläche 36a1 der ersten Verdrahtungselektrode 36a, die gemäß der geneigten Fläche 32a2 angeordnet ist, und die erste Hauptfläche 2a gebildet wird, klein. Daher kann der Biegegrad des Abschnitts, in dem die geneigten Fläche 36a1 der ersten Verdrahtungselektrode 36a angeordnet ist, verkleinert werden. Folglich kommt es nicht so leicht zu einem Brechen in der ersten Verdrahtungselektrode 36a.
In dieser Hinsicht ist anzumerken, dass der Winkel C1, der durch die geneigte Fläche 32a2 mit der ersten Hauptfläche 2a gebildet wird, besonders bevorzugt maximal 60° beträgt. Ferner beträgt der Winkel C1, der durch die geneigte Fläche 32a2 mit der ersten Hauptfläche 2a gebildet wird, maximal 45°.
Wie oben beschrieben, wird der Biegegrad der ersten Verdrahtungselektrode 36a verringert, und dadurch kommt es nicht so leicht zu einem Brechen, wenn Wärme einwirkt, und einem Brechen in dem Schritt des Bildens der ersten Verdrahtungselektrode 36a.
Es ist bevorzugt, dass geneigte Flächen in der zweiten Isolationsschicht 32b und der zweiten Verdrahtungselektrode 36b angeordnet werden, wie in der ersten Isolationsschicht 32a und der ersten Verdrahtungselektrode 36a. Folglich kommt es nicht so leicht zu einem Brechen in der zweiten Verdrahtungselektrode 36b.
7 ist eine Schnittansicht einer Vorrichtung für elastische Wellen gemäß einer vierten Ausführungsform, die dem Schnitt entlang der Linie I-I in 2 entspricht.
Eine Vorrichtung für elastische Wellen 41 unterscheidet sich von der dritten Ausführungsform dadurch, dass eine Lötmetallisierungsschicht 45 und ein Metallkontakthöcker 46 in einem in 7 gezeigten Abschnitt enthalten sind. Die Vorrichtung für elastische Wellen 41 hat die gleiche Konfiguration wie die Vorrichtung für elastische Wellen 31 gemäß der dritten Ausführungsform, mit Ausnahme der oben genannten Punkte.
Ein Durchkontaktloch ist so angeordnet, dass es durch eine erste Trägerschicht 48a und ein Abdeckelement 49 hindurch verläuft. Die Lötmetallisierungsschicht 45 ist in dem Durchkontaktloch angeordnet. Der Metallkontakthöcker 46 wird an die Lötmetallisierungsschicht 45 gebondet.
Die Lötmetallisierungsschicht 45 und der Metallkontakthöcker 46 bestehen aus einem zweckmäßigen Metall oder einer zweckmäßigen Legierung.
Das untere Ende der Lötmetallisierungsschicht 45 wird an die erste Verdrahtungselektrode 36a gebondet. Daher dient ein Abschnitt, der an die Lötmetallisierungsschicht 45 der ersten Verdrahtungselektrode 36a gebondet wird, als ein Elektrodenanschlussbereichsabschnitt, der mit einem externen Verbindungsanschluss zu verbinden ist. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Metallkontakthöcker 46 als der externe Verbindungsanschluss angeordnet.
Außerdem kann in dieser Situation die Versiegelungsleistung des hohlen Abschnitts 7 erhöht werden, und die Festigkeit der Vorrichtung für elastische Wellen 41 kann erhöht werden, wie in der dritten Ausführungsform.
Bei der vorliegenden Ausführungsform werden die Lötmetallisierungsschicht 45 und der Metallkontakthöcker 46 auf die erste Verdrahtungselektrode 36a in der Region R1 gebondet. Daher kommt es selbst dann, wenn während des Bondens der Metallkontakthöcker 46 an die Lötmetallisierungsschicht 45 eine Kraft wirkt, nicht so leicht zu einem Reißen und Abplatzen des piezoelektrischen Dünnfilms 4.
In dieser Hinsicht ist anzumerken, dass, wenn die Vorrichtung für elastische Wellen 41 gemäß der vorliegenden Ausführungsform hergestellt wird, die erste Verdrahtungselektrode 36a und die zweite Verdrahtungselektrode 36b gebildet werden können, nachdem die erste Isolationsschicht 32a und die zweite Isolationsschicht 32b angeordnet wurden, wie in dem Verfahren zum Herstellen der Vorrichtung für elastische Wellen 1 gemäß der ersten Ausführungsform. Anschließend können die erste Trägerschicht 48a und die zweite Trägerschicht 38b angeordnet werden. Ferner kann das Durchkontaktloch gebildet werden, nachdem das Abdeckelement 49 angeordnet wurde. Dann wird die Lötmetallisierungsschicht 45 zum Beispiel durch ein Elektroplattierungsverfahren angeordnet. Danach wird zum Beispiel ein Lötkontakthöcker, der als der Metallkontakthöcker 46 dient, an die Lötmetallisierungsschicht 45 gebondet.
8 ist eine Schnittansicht einer Vorrichtung für elastische Wellen gemäß einer fünften Ausführungsform, die dem Schnitt entlang der Linie I-I in 2 entspricht.
Eine Vorrichtung für elastische Wellen 61 unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform hinsichtlich der Konfigurationen eines Trägersubstrats 62 und eines Mehrschichtfilms 63. Die Vorrichtung für elastische Wellen 61 hat die gleiche Konfiguration wie die Vorrichtung für elastische Wellen 1 gemäß der ersten Ausführungsform, mit Ausnahme der oben genannten Punkte.
Genauer gesagt, enthält der Mehrschichtfilm 63 einen Film mit hoher Schallgeschwindigkeit 66, der auf einem Trägersubstrat 62 angeordnet wird. Der piezoelektrische Dünnfilm 4 wird auf den Film mit hoher Schallgeschwindigkeit 66 gelegt. Der Mehrschichtfilm 63 enthält keinen Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit. In dieser Situation ist es nicht notwendig, dass das Trägersubstrat 62 ein Substrat mit hoher Schallgeschwindigkeit ist.
Auch bei der vorliegenden Ausführungsform kommt es nicht so leicht zu einem Reißen und Abplatzen des piezoelektrischen Dünnfilms, und es kommt nicht so leicht zu einer Grenzflächenablösung in dem Mehrschichtfilm, in der gleichen Weise wie in der ersten Ausführungsform. Ferner ist die Festigkeit der Vorrichtung für elastische Wellen 61 hoch. Der Gütewert kann ebenfalls erhöht werden.
9 ist eine geschnittene Vorderansicht eines Mehrschichtfilms gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die sechste Ausführungsform hat die gleiche Konfiguration wie die erste Ausführungsform, mit Ausnahme der Konfiguration eines Mehrschichtfilms 53.
Bei der sechsten Ausführungsform hat der Mehrschichtfilm 53 eine Struktur, in der ein Film mit niedriger akustischer Impedanz 53b, der eine relativ niedrige akustische Impedanz aufweist, auf einen Film mit hoher akustischer Impedanz 53a, der eine relativ hohe akustische Impedanz hat, gelegt wird. In dieser Situation kann außerdem der Gütewert verbessert werden. Wie oben beschrieben, kann der Mehrschichtfilm eine Struktur haben, in der der Film mit hoher akustischer Impedanz und der Film mit niedriger akustischer Impedanz übereinander liegen. In dieser Situation ist es, wie in der fünften Ausführungsform, nicht notwendig, dass das Trägersubstrat ein Substrat mit hoher Schallgeschwindigkeit ist.
Ferner gibt es in der vorliegenden Erfindung keine besonderen Einschränkungen in Bezug auf die Konfiguration der anderen Schichten, bei denen es sich nicht um den piezoelektrischen Dünnfilm in dem Mehrschichtfilm handelt.
Daher kann der Mehrschichtfilm durch Übereinanderschichten mehrerer piezoelektrischer Dünnfilme und dielektrischer Filme gebildet werden, die die Temperatureigenschaften verbessern.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung für elastische Wellen
2: Trägersubstrat
2a, 2b: erste Hauptfläche, zweite Hauptfläche
3: Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit
4: piezoelektrischer Dünnfilm
5a bis 5d: Interdigitalwandler-Elektrode
5x: Draht
7: hohler Abschnitt
8a, 8b: erste Trägerschicht, zweite Trägerschicht
8a1, 8b1: Fläche
9: Abdeckelement
12: Isolationsschicht
13: Mehrschichtfilm
21: Vorrichtung für elastische Wellen
22: Isolationsschicht
23: Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit
24: piezoelektrischer Dünnfilm
28a, 28b: erste Trägerschicht, zweite Trägerschicht
28a1, 28b1: Fläche
31: Vorrichtung für elastische Wellen
32a, 32b: erste Isolationsschicht, zweite Isolationsschicht
32a1: inneres Ende
32a2: geneigte Fläche
36a, 36b: erste Verdrahtungselektrode, zweite Verdrahtungselektrode
38a, 38b: erste Trägerschicht, zweite Trägerschicht
38a1, 38b1: Fläche
41: Vorrichtung für elastische Wellen
45: Lötmetallisierungsschicht
46: Metallkontakthöcker
48a: erste Trägerschicht
49: Abdeckelement
53: Mehrschichtfilm
53a: Film mit hoher akustischer Impedanz
53b: Film mit niedriger akustischer Impedanz
61: Vorrichtung für elastische Wellen
62: Trägersubstrat
63: Mehrschichtfilm
66: Film mit hoher Schallgeschwindigkeit
101: Vorrichtung für elastische Wellen
108a: erste Trägerschicht
108a1, 108a2: Fläche

Claims

Vorrichtung für elastische Wellen, umfassend: ein Trägersubstrat, einen Mehrschichtfilm, der einen piezoelektrischen Dünnfilm und eine von dem piezoelektrischen Dünnfilm verschiedene Schicht umfasst, wobei die von dem piezoelektrischen Dünnfilm verschiedene Schicht auf dem Trägersubstrat angeordnet ist, eine Interdigital-Wandlerelektrode, die auf einer Oberfläche des piezoelektrischen Dünnfilms angeordnet ist, – eine erste Trägerschicht, die so angeordnet ist, dass sie einen Bereich, in dem die Interdigitalwandler-Elektrode angeordnet ist, umgibt, eine zweite Trägerschicht, die in dem von der ersten Trägerschicht umgebenen Bereich angeordnet ist, und ein Abdeckelement, das auf der ersten und der zweiten Trägerschicht so fixiert ist, dass es einen von der ersten Trägerschicht gebildeten Hohlraum abschließt, wobei der Mehrschichtfilm nur bereichsweise auf dem Trägersubstrat angeordnet ist, eine Isolationsschicht in wenigstens einem Teil eines Bereiches auf dem Trägersubstrat angeordnet ist, in dem der Mehrschichtfilm nicht angeordnet ist, und wenigstens eine von der ersten Trägerschicht und der zweiten Trägerschicht auf der Isolationsschicht angeordnet ist.
Vorrichtung für elastische Wellen nach Anspruch 1, wobei sich die Isolationsschicht von dem piezoelektrischen Dünnfilm über die seitliche Oberfläche des piezoelektrischen Dünnfilms und die seitliche Oberfläche des Mehrschichtfilms bis zu wenigstens einem Teil des Bereiches, in dem der Mehrschichtfilm nicht angeordnet ist, erstreckt.
Vorrichtung für elastische Wellen nach Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend wenigstens eine erste Verdrahtungselektrode, die elektrisch mit der Interdigital-Wandlerelektrode verbunden ist und die sich von dem piezoelektrischen Dünnfilm zu der Isolationsschicht erstreckt, wobei wenigstens ein Teil der ersten Trägerschicht auf der ersten Verdrahtungselektrode angeordnet ist.
Vorrichtung für elastische Wellen nach Anspruch 3, wobei in einem Abschnitt, in dem die Isolationsschicht auf dem piezoelektrischen Dünnfilm angeordnet ist, die dem piezoelektrischen Dünnfilm gegenüberliegende Oberfläche der Isolationsschicht eine geneigte Oberfläche besitzt, die sich so neigt, dass sie sich dem Abdeckelement mit zunehmender Nähe zu der ersten Trägerschicht von der Interdigital-Wandlerelektrode annähert.
Vorrichtung für elastische Wellen nach Anspruch 4, wobei die erste Verdrahtungselektrode einen Abschnitt hat, der sich auf der geneigten Fläche der Isolationsschicht befindet, und der Abschnitt entlang der geneigten Fläche der Isolationsschicht geneigt ist.
Vorrichtung für elastische Wellen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die erste Trägerschicht und die Isolationsschicht aus dem gleichen Material bestehen.
Vorrichtung für elastische Wellen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner eine zweite Verdrahtungselektrode umfassend, die elektrisch mit der Interdigitalwandler-Elektrode verbunden ist und die sich von dem piezoelektrischen Dünnfilm bis auf die Isolationsschicht erstreckt, wobei mindestens ein Teil der zweiten Trägerschicht auf der zweiten Verdrahtungselektrode angeordnet ist.
Vorrichtung für elastische Wellen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Höhenrichtung die Richtung ist, in der das Trägersubstrat und das Abdeckelement einander zugewandt sind, und die Ebene der Position in der Höhenrichtung der Fläche der ersten Trägerschicht, die dem Abdeckelement zugewandt ist, und die Ebene der Position in der Höhenrichtung der Fläche der zweiten Trägerschicht, die dem Abdeckelement zugewandt ist, im Wesentlichen gleich sind.
Vorrichtung für elastische Wellen nach Anspruch 8, wobei die erste Trägerschicht auf der Isolationsschicht angeordnet ist und die Dicke der Isolationsschicht so eingestellt ist, dass die Ebene der Position in der Höhenrichtung der Fläche der ersten Trägerschicht, die dem Abdeckelement zugewandt ist, und die Ebene der Position in der Höhenrichtung der Fläche der zweiten Trägerschicht, die dem Abdeckelement zugewandt ist, im Wesentlichen gleich sind.
Vorrichtung für elastische Wellen nach Anspruch 8 oder Anspruch 9, wobei die zweite Trägerschicht auf der Isolationsschicht angeordnet ist und die Dicke der Isolationsschicht so eingestellt ist, dass die Ebene der Position in der Höhenrichtung der Fläche der ersten Trägerschicht, die dem Abdeckelement zugewandt ist, und die Ebene der Position in der Höhenrichtung der Fläche der zweiten Trägerschicht, die dem Abdeckelement zugewandt ist, im Wesentlichen gleich sind.
Vorrichtung für elastische Wellen nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Mehrschichtfilm einen Film mit hoher Schallgeschwindigkeit, durch den hindurch sich eine Volumenwelle mit einer Schallgeschwindigkeit ausbreitet, die höher ist als die Schallgeschwindigkeit einer elastischen Welle, die sich durch den piezoelektrischen Dünnfilm hindurch ausbreitet, als die andere Schicht als der piezoelektrische Dünnfilm enthält, und der piezoelektrische Dünnfilm auf den Film mit hoher Schallgeschwindigkeit geschichtet ist.
Vorrichtung für elastische Wellen nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Mehrschichtfilm einen Film mit hoher Schallgeschwindigkeit, durch den hindurch sich eine Volumenwelle mit einer Schallgeschwindigkeit ausbreitet, die höher ist als die Schallgeschwindigkeit einer elastischen Welle, die sich durch den piezoelektrischen Dünnfilm hindurch ausbreitet, und einen Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit, der auf den Film mit hoher Schallgeschwindigkeit gelegt ist und durch den hindurch sich eine Volumenwelle mit einer Schallgeschwindigkeit ausbreitet, die niedriger ist als die Schallgeschwindigkeit einer elastischen Welle, die sich durch den piezoelektrischen Dünnfilm hindurch ausbreitet, als andere Schichten als der piezoelektrische Dünnfilm enthält, und der piezoelektrische Dünnfilm auf den Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit geschichtet ist.
Vorrichtung für elastische Wellen nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Trägersubstrat ein Substrat mit hoher Schallgeschwindigkeit ist, durch das hindurch sich eine Volumenwelle mit einer Schallgeschwindigkeit ausbreitet, die höher ist als die Schallgeschwindigkeit einer elastischen Welle, die sich durch den piezoelektrischen Dünnfilm hindurch ausbreitet, der Mehrschichtfilm einen Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit, durch den hindurch sich eine Volumenwelle mit einer Schallgeschwindigkeit ausbreitet, die niedriger ist als die Schallgeschwindigkeit einer elastischen Welle, die sich durch den piezoelektrischen Dünnfilm hindurch ausbreitet, als die andere Schicht als der piezoelektrische Dünnfilm enthält, und der piezoelektrische Dünnfilm auf den Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit geschichtet ist.
Vorrichtung für elastische Wellen nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Mehrschichtfilm einen Film mit hoher akustischer Impedanz, der eine relativ hohe akustische Impedanz hat, und einen Film mit niedriger akustischer Impedanz, dessen akustische Impedanz niedriger ist als die akustische Impedanz des Films mit hoher akustischer Impedanz, als andere Schichten als der piezoelektrische Dünnfilm enthält.