JP6886264B2 - Elastic wave devices and composite substrates and their manufacturing methods - Google Patents

Elastic wave devices and composite substrates and their manufacturing methods Download PDF

Info

Publication number
JP6886264B2
JP6886264B2 JP2016184840A JP2016184840A JP6886264B2 JP 6886264 B2 JP6886264 B2 JP 6886264B2 JP 2016184840 A JP2016184840 A JP 2016184840A JP 2016184840 A JP2016184840 A JP 2016184840A JP 6886264 B2 JP6886264 B2 JP 6886264B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate
region
piezoelectric substrate
resonator
composition
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.)
Active
Application number
JP2016184840A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2018050203A (en
Inventor
怜 及川
怜 及川
治 川内
治 川内
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.)
Taiyo Yuden Co Ltd
Original Assignee
Taiyo Yuden 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 Taiyo Yuden Co Ltd filed Critical Taiyo Yuden Co Ltd
Priority to JP2016184840A priority Critical patent/JP6886264B2/en
Publication of JP2018050203A publication Critical patent/JP2018050203A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6886264B2 publication Critical patent/JP6886264B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明は、弾性波デバイス並びに複合基板およびその製造方法に関し、ストイキオメトリ組成からなる圧電基板を有する弾性波デバイス並びに複合基板およびその製造方法に関する。 The present invention relates to an elastic wave device and a composite substrate and a method for manufacturing the same, and the present invention relates to an elastic wave device and a composite substrate having a piezoelectric substrate having a stoichiometric composition and a method for manufacturing the same.

弾性波デバイスにおいては、圧電基板上に弾性波を励振するIDT(Interdigital Transducer)が形成されている。圧電基板として、例えばタンタル酸リチウム(LiTaO)基板またはニオブ酸リチウム(LiNbO)基板が用いられている。タンタル酸リチウムおよびニオブ酸リチウムにおけるLiの組成が化学量論的な組成であるとき、ストイキオメトリ組成という。リチウムの組成が化学量論的な組成からやや小さいとき、コングルエント組成という。 In elastic wave devices, IDTs (Interdigital Transducers) that excite elastic waves are formed on a piezoelectric substrate. As the piezoelectric substrate, for example, a lithium tantalate (LiTaO 3 ) substrate or a lithium niobate (LiNbO 3 ) substrate is used. When the composition of Li in lithium tantalate and lithium niobate is a stoichiometric composition, it is called a stoichiometric composition. When the composition of lithium is slightly smaller than the stoichiometric composition, it is called the congluent composition.

弾性表面波デバイスにストイキオメトリ組成の圧電基板を用いることが知られている(例えば特許文献1)。弾性表面波デバイスにサファイア基板にタンタル酸リチウム基板を接合した基板を用いることが知られている(例えば特許文献2)。圧電基板にイオン注入し、圧電基板と支持基板とを接合した後、注入領域から圧電基板を剥離することが知られている(例えば特許文献3)。コングルエント組成の基板の表面にリチウムを拡散させ、基板表面にストイキオメトリ組成の領域を形成することが知られている(例えば特許文献4)。2つのラダー型フィルタを有するデュプレクサの一方のフィルタの直列共振器と他方のフィルタの並列共振器を同じ基板に設けることが知られている(例えば特許文献5)。 It is known to use a piezoelectric substrate having a stoichiometric composition for a surface acoustic wave device (for example, Patent Document 1). It is known to use a substrate in which a lithium tantalate substrate is bonded to a sapphire substrate for a surface acoustic wave device (for example, Patent Document 2). It is known that ions are implanted into a piezoelectric substrate, the piezoelectric substrate and the support substrate are joined, and then the piezoelectric substrate is peeled off from the implantation region (for example, Patent Document 3). It is known that lithium is diffused on the surface of a substrate having a congluent composition to form a region having a stoichiometric composition on the surface of the substrate (for example, Patent Document 4). It is known that a series resonator of one filter of a duplexer having two ladder type filters and a parallel resonator of the other filter are provided on the same substrate (for example, Patent Document 5).

特開2015−23474号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-23474 特開2004−186868号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-186868 国際公開2009/081651号International Publication No. 2009/081651 特開2013−66032号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-66032. 特開2013−110655号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-10655

特許文献2および3のように、サファイア基板またはシリコン基板等の支持基板上に圧電基板を接合することで、弾性波デバイスの周波数の温度依存性を小さくできる。しかし、周波数の温度依存の抑制は十分ではない。 By joining the piezoelectric substrate on a support substrate such as a sapphire substrate or a silicon substrate as in Patent Documents 2 and 3, the temperature dependence of the frequency of the elastic wave device can be reduced. However, the temperature-dependent suppression of frequency is not sufficient.

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、周波数の温度依存性を抑制することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to suppress the temperature dependence of frequency.

本発明は、支持基板と、前記支持基板上に接合され、弾性波の伝搬方向における線熱膨張係数が前記伝搬方向における前記支持基板の線熱膨張係数より大きく、厚さが1μmより大きいストイキオメトリ組成であるタンタル酸リチウムまたはニオブ酸リチウムからなる圧電基板と、前記圧電基板の上面上に設けられたIDTと、を具備し、前記圧電基板の下面のリチウム組成比は前記圧電基板の上面のリチウム組成比より大きい弾性波デバイスである。
In the present invention, the support substrate is joined to the support substrate, and the linear thermal expansion coefficient in the propagation direction of the elastic wave is larger than the linear thermal expansion coefficient of the support substrate in the propagation direction, and the thickness is larger than 1 μm. A piezoelectric substrate made of lithium tantalate or lithium niobate, which has a metric composition, and an IDT provided on the upper surface of the piezoelectric substrate are provided, and the lithium composition ratio of the lower surface of the piezoelectric substrate is the upper surface of the piezoelectric substrate. It is an elastic wave device with a larger lithium composition ratio.

上記構成において、前記支持基板と前記圧電基板との間にアモルファス層を具備する構成とすることができる。 In the above configuration, an amorphous layer may be provided between the support substrate and the piezoelectric substrate.

本発明は、共通端子と第1端子との間に直列に接続された第1直列共振器と、前記共通端子と前記第1端子との間のノードとグランドとの間の並列腕に接続された第1並列共振器と、を有する第1ラダー型フィルタと、前記共通端子と第2端子との間に直列に接続された第2直列共振器と、前記共通端子と前記第2端子との間のノードとグランドとの間の並列腕に接続された第2並列共振器と、を有し、前記第1ラダー型フィルタより通過帯域の高い第2ラダー型フィルタと、を具備し、前記第1直列共振器および前記第2並列共振器は、シリコン基板と、前記シリコン基板上に接合され、厚さが1μmより大きいストイキオメトリ組成であるタンタル酸リチウム基板と、前記ストイキオメトリ組成であるタンタル酸リチウム基板の上面上に設けられたIDTと、を備え、前記第1並列共振器および前記第2直列共振器は、コングルエント組成であるタンタル酸リチウム基板と、前記コングルエント組成であるタンタル酸リチウム基板の上面上に設けられたIDTと、を備える弾性波デバイスである。The present invention is connected to a first series resonator connected in series between the common terminal and the first terminal, and a parallel arm between the node and the ground between the common terminal and the first terminal. A first ladder type filter having a first parallel resonator, a second series resonator connected in series between the common terminal and the second terminal, and the common terminal and the second terminal. It comprises a second parallel resonator connected to a parallel arm between a node in between and a ground, and a second ladder type filter having a higher passage band than the first ladder type filter. The 1-series resonator and the second parallel resonator are a silicon substrate, a lithium tantalate substrate bonded onto the silicon substrate and having a stoichiometric composition having a thickness of more than 1 μm, and the stoichiometric composition. The IDT provided on the upper surface of the lithium tantalate substrate is provided, and the first parallel resonator and the second series resonator include a lithium tantalate substrate having a congluent composition and a lithium tantalate composition. An elastic wave device including an IDT provided on the upper surface of a substrate.

上記構成において、前記支持基板はシリコン基板であり、前記圧電基板は回転YカットX伝搬タンタル酸リチウム基板である構成とすることができる。 In the above configuration, the support substrate may be a silicon substrate, and the piezoelectric substrate may be a rotating Y-cut X-propagated lithium tantalate substrate.

上記構成において、共通端子と第1端子との間に直列に接続された第1直列共振器と、前記共通端子と前記第1端子との間のノードとグランドとの間の並列に接続された第1並列共振器と、を有する第1ラダー型フィルタと、前記共通端子と第2端子との間に直列に接続された第2直列共振器と、前記共通端子と前記第2端子との間のノードとグランドとの間の並列に接続された第2並列共振器と、を有し、前記第1ラダー型フィルタより通過帯域の高い第2ラダー型フィルタと、を具備し、前記第1直列共振器および前記第2並列共振器は前記IDTを含む構成とすることができる。
In the above configuration, the first series resonator connected in series between the common terminal and the first terminal is connected to the parallel arm between the node and the ground between the common terminal and the first terminal. A first ladder type filter having a first parallel resonator, a second series resonator connected in series between the common terminal and the second terminal, and the common terminal and the second terminal. It comprises a second parallel resonator connected to a parallel arm between a node in between and a ground, and a second ladder type filter having a higher passage band than the first ladder type filter. The 1-series resonator and the second parallel resonator may be configured to include the IDT.

上記構成において、前記第1並列共振器および第2直列共振器は、コングルエント組成の圧電基板上に形成されたIDTを含む共振器、または圧電薄膜共振器である構成とすることができる。 In the above configuration, the first parallel resonator and the second series resonator may be a resonator containing an IDT formed on a piezoelectric substrate having a congluent composition, or a piezoelectric thin film resonator.

本発明は、支持基板と、前記支持基板上に接合され、回転YカットX伝搬基板であり、X軸方向における線熱膨張係数が前記X軸方向における前記支持基板の線熱膨張係数より大きく、厚さが1μmより大きいストイキオメトリ組成であるタンタル酸リチウムまたはニオブ酸リチウムからなる圧電基板と、を具備し、前記圧電基板の下面のリチウム組成比は前記圧電基板の上面のリチウム組成比より大きく、前記圧電基板の下面は前記支持基板側の面である複合基板である。 The present invention is a rotating Y-cut X propagation substrate joined to the support substrate and the support substrate, and the linear thermal expansion coefficient in the X-axis direction is larger than the linear thermal expansion coefficient of the support substrate in the X-axis direction. A piezoelectric substrate composed of lithium tantalate or lithium niobate having a stoichiometric composition having a thickness of more than 1 μm is provided, and the lithium composition ratio of the lower surface of the piezoelectric substrate is larger than the lithium composition ratio of the upper surface of the piezoelectric substrate. The lower surface of the piezoelectric substrate is a composite substrate that is a surface on the support substrate side.

本発明は、コングルエント組成のタンタル酸リチウムまたはニオブ酸リチウムからなる圧電基板の両面にリチウムを導入することにより、ストイキオメトリ組成の第1領域および第2領域と前記第1領域と前記第2領域との間に設けられたコングルエント組成の第3領域を形成する工程と、前記圧電基板の前記第1領域側を支持基板に接合する工程と、前記第1領域が露出するように、前記支持基板に接合された前記圧電基板の前記第2領域および第3領域を除去する工程と、を含む複合基板の製造方法である。 In the present invention, by introducing lithium on both sides of a piezoelectric substrate made of lithium tantalate or lithium niobate having a congluent composition, the first region and the second region of the stoichiometric composition, the first region and the second region are introduced. A step of forming a third region of the congluent composition provided between the two, a step of joining the first region side of the piezoelectric substrate to the support substrate, and the support substrate so that the first region is exposed. This is a method for manufacturing a composite substrate, which comprises a step of removing the second region and the third region of the piezoelectric substrate bonded to the above.

上記構成において、前記第2領域および前記第3領域を除去する工程は、前記第3領域が露出するように、前記第2領域をCMP法以外の方法で除去する工程と、前記第1領域が露出するように、前記第3領域をCMP法で除去する工程と、を含み、前記CMP法以外の方法による前記第1領域および前記第2領域の除去速度は、前記CMP法による前記第1領域および前記第2領域の除去速度より大きい構成とすることができる。 In the above configuration, the steps of removing the second region and the third region include a step of removing the second region by a method other than the CMP method so that the third region is exposed, and a step of removing the first region. The removal rate of the first region and the second region by a method other than the CMP method includes a step of removing the third region by the CMP method so as to be exposed, and the removal speed of the first region by the CMP method is determined. And it can be configured to be higher than the removal rate of the second region.

本発明によれば、周波数の温度依存性を抑制することができる。 According to the present invention, the temperature dependence of frequency can be suppressed.

図1(a)は、実施例1に係る弾性波共振器の平面図、図1(b)は、図1(a)のA−A断面図である。1 (a) is a plan view of the elastic wave resonator according to the first embodiment, and FIG. 1 (b) is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 1 (a). 図2(a)から図2(e)は、実施例1に係る弾性波デバイスの製造方法を示す断面図である。2 (a) to 2 (e) are cross-sectional views showing a method of manufacturing an elastic wave device according to the first embodiment. 図3(a)は、実施例1および比較例1における共振周波数および反共振周波数の温度依存性を示す図、図3(b)は、共振周波数および反共振周波数の周波数温度係数を示す図である。FIG. 3A is a diagram showing the temperature dependence of the resonance frequency and the antiresonance frequency in Example 1 and Comparative Example 1, and FIG. 3B is a diagram showing the frequency temperature coefficient of the resonance frequency and the antiresonance frequency. is there. 図4(a)は、比較例2および3における共振周波数および反共振周波数の温度依存性を示す図、図4(b)は、共振周波数および反共振周波数の周波数温度係数を示す図である。FIG. 4A is a diagram showing the temperature dependence of the resonance frequency and the antiresonance frequency in Comparative Examples 2 and 3, and FIG. 4B is a diagram showing the frequency temperature coefficient of the resonance frequency and the antiresonance frequency. 図5は、実施例2に係るデュプレクサの回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram of the duplexer according to the second embodiment. 図6は、実施例2に係るデュプレクサの平面模式図である。FIG. 6 is a schematic plan view of the duplexer according to the second embodiment.

以下、図面を参照し、本発明の実施例について説明する。 Hereinafter, examples of the present invention will be described with reference to the drawings.

弾性波デバイスとして弾性波共振器を説明する。図1(a)は、実施例1に係る弾性波共振器の平面図、図1(b)は、図1(a)のA−A断面図である。図1(a)および図1(b)に示すように、支持基板12上に圧電基板10が接合されている。支持基板12と圧電基板10との間にはアモルファス層14が設けられている。圧電基板10上にIDT21および反射器22が形成されている。IDT21および反射器22は、圧電基板10上に形成された金属膜15により形成される。IDT21は、対向する一対の櫛型電極20を備える。櫛型電極20は、複数の電極指16と、複数の電極指16が接続されたバスバー18を備える。一対の櫛型電極20は、電極指16がほぼ互い違いとなるように、対向して設けられている。IDT21が励振する弾性波は、主に電極指16の配列方向に伝搬する。電極指16のピッチがほぼ弾性波の波長λとなる。回転YカットX伝搬基板では、弾性波の伝搬方向は結晶方位のX軸方向である。金属膜15を覆うように保護膜24が設けられている。 An elastic wave resonator will be described as an elastic wave device. 1 (a) is a plan view of the elastic wave resonator according to the first embodiment, and FIG. 1 (b) is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 1 (a). As shown in FIGS. 1A and 1B, the piezoelectric substrate 10 is bonded onto the support substrate 12. An amorphous layer 14 is provided between the support substrate 12 and the piezoelectric substrate 10. The IDT 21 and the reflector 22 are formed on the piezoelectric substrate 10. The IDT 21 and the reflector 22 are formed by a metal film 15 formed on the piezoelectric substrate 10. The IDT 21 includes a pair of opposing comb-shaped electrodes 20. The comb-shaped electrode 20 includes a plurality of electrode fingers 16 and a bus bar 18 to which the plurality of electrode fingers 16 are connected. The pair of comb-shaped electrodes 20 are provided so as to face each other so that the electrode fingers 16 are substantially staggered. The elastic wave excited by the IDT 21 propagates mainly in the arrangement direction of the electrode fingers 16. The pitch of the electrode fingers 16 is approximately the wavelength λ of the elastic wave. In the rotating Y-cut X propagation substrate, the propagation direction of elastic waves is the X-axis direction of the crystal orientation. A protective film 24 is provided so as to cover the metal film 15.

圧電基板10は、ストイキオメトリ組成のタンタル酸リチウム基板またはニオブ酸リチウム基板である。ストイキオメトリ組成では、リチウムとタンタル(またはニオブ)とに対するリチウムの組成比(以下リチウム組成比という)が49.5%以上50.5%以下である。支持基板12は、例えばサファイア基板、シリコン基板、スピネル基板またはアルミナ基板である。金属膜15は、例えばアルミニウム膜、銅膜、チタン膜、クロム膜、タングステン膜もしくはモリブデン膜またはこれらの複合膜である。金属膜15の膜厚は、例えば100nmから800nmである。保護膜24は、例えば酸化シリコン膜または窒化シリコン膜である。保護膜24の膜厚は金属膜15より小さい。保護膜24の代わりに、金属膜15より厚い温度補償膜が設けられていてもよい。 The piezoelectric substrate 10 is a lithium tantalate substrate or a lithium niobate substrate having a stoichiometric composition. In the stoichiometric composition, the composition ratio of lithium to lithium and tantalum (or niobium) (hereinafter referred to as lithium composition ratio) is 49.5% or more and 50.5% or less. The support substrate 12 is, for example, a sapphire substrate, a silicon substrate, a spinel substrate, or an alumina substrate. The metal film 15 is, for example, an aluminum film, a copper film, a titanium film, a chromium film, a tungsten film or a molybdenum film, or a composite film thereof. The film thickness of the metal film 15 is, for example, 100 nm to 800 nm. The protective film 24 is, for example, a silicon oxide film or a silicon nitride film. The film thickness of the protective film 24 is smaller than that of the metal film 15. Instead of the protective film 24, a temperature compensation film thicker than the metal film 15 may be provided.

図2(a)から図2(e)は、実施例1に係る弾性波デバイスの製造方法を示す断面図である。図2(a)に示すように、コングルエント組成の圧電基板10を準備する。ストイキオメトリ組成のタンタル酸リチウム基板およびニオブ酸リチウム基板は高価でありほとんど入手できない。このため、コングルエント組成の基板を準備する。コングルエント組成では、リチウム組成比が49.5%以下である。リチウム組成比は、例えば48%以上である。圧電基板10の厚さは例えば200μmから600μmである。 2 (a) to 2 (e) are cross-sectional views showing a method of manufacturing an elastic wave device according to the first embodiment. As shown in FIG. 2A, a piezoelectric substrate 10 having a congluent composition is prepared. Lithium tantalate substrates and lithium niobate substrates with a stoichiometric composition are expensive and scarcely available. Therefore, a substrate having a congluent composition is prepared. In the congluent composition, the lithium composition ratio is 49.5% or less. The lithium composition ratio is, for example, 48% or more. The thickness of the piezoelectric substrate 10 is, for example, 200 μm to 600 μm.

コングルエント組成では、リチウムサイトが空孔となっている。このため、コングルエント組成はストイキオメトリ組成に比べキュリー温度が異なる。タンタル酸リチウム基板では、ストイキオメトリ組成のキュリー温度は660℃から700℃である。コングルエント組成のキュリー温度は590℃から650℃である。ニオブ酸リチウム基板では、ストイキオメトリ組成のキュリー温度は1180℃から1200℃である。コングルエント組成のキュリー温度は1100℃から1180℃である。キュリー温度は示差熱分析または示差走査熱慮測定等により測定できる。 In the congluent composition, the lithium sites are vacant. Therefore, the curie temperature of the congluent composition is different from that of the stoichiometric composition. On the lithium tantalate substrate, the Curie temperature of the stoichiometric composition is 660 ° C to 700 ° C. The Curie temperature of the congluent composition is 590 ° C to 650 ° C. On the lithium niobate substrate, the Curie temperature of the stoichiometric composition is 1180 ° C to 1200 ° C. The Curie temperature of the congluent composition is 1100 ° C to 1180 ° C. The Curie temperature can be measured by differential thermal analysis or differential scanning calorimetry.

図2(b)に示すように、圧電基板10の上面および下面にリチウムを拡散することによりストリキオメトリ組成の第1領域10aおよび第2領域10cを形成する。リチウムを拡散させる方法は例えば特許文献4の方法を用いる。第1領域10aと第2領域10cの間の領域がコングルエント組成の第3領域10bとなる。第1領域10aおよび第2領域10cと第3領域10bとの間にはリチウム組成は徐々に変化するグラジュアル領域が形成される。第1領域10aおよび第2領域10cの厚さは各々例えば10μmから50μmである。 As shown in FIG. 2 (b), the first region 10a and the second region 10c of the strikiometric composition are formed by diffusing lithium on the upper surface and the lower surface of the piezoelectric substrate 10. As a method for diffusing lithium, for example, the method of Patent Document 4 is used. The region between the first region 10a and the second region 10c is the third region 10b of the congluent composition. A granular region in which the lithium composition gradually changes is formed between the first region 10a, the second region 10c, and the third region 10b. The thickness of the first region 10a and the second region 10c is, for example, 10 μm to 50 μm, respectively.

図2(c)に示すように、圧電基板10の第1領域10aを支持基板12に常温接合する。支持基板12と圧電基板10との常温接合の方法を説明する。まず、支持基板12の上面および圧電基板10の下面に、不活性ガスのイオンビーム、中性ビーム、またはプラズマを照射する。これにより、支持基板12の上面および圧電基板10の下面に数nm以下のアモルファス層が形成される。アモルファス層の表面には未結合の結合手が生成される。未結合の結合手の存在により、支持基板12の上面および圧電基板10の下面は活性化された状態となる。支持基板12の上面と圧電基板10の下面の未結合の結合手同士が結合する。これにより、支持基板12と圧電基板10は、常温において接合される。接合された支持基板12と圧電基板10との間には、アモルファス層14が一体化して配置される。アモルファス層14は、例えば1nmから8nmの厚さを有する。ここで、常温とは、100℃以下かつ−20℃以上であり、好ましくは80℃以下かつ0℃以上である。支持基板12と圧電基板10とは、例えば接着剤等で接合してもよい。 As shown in FIG. 2C, the first region 10a of the piezoelectric substrate 10 is bonded to the support substrate 12 at room temperature. A method of room temperature bonding between the support substrate 12 and the piezoelectric substrate 10 will be described. First, the upper surface of the support substrate 12 and the lower surface of the piezoelectric substrate 10 are irradiated with an ion beam, a neutral beam, or plasma of an inert gas. As a result, an amorphous layer of several nm or less is formed on the upper surface of the support substrate 12 and the lower surface of the piezoelectric substrate 10. Unbonded bonds are generated on the surface of the amorphous layer. Due to the presence of unbonded bonds, the upper surface of the support substrate 12 and the lower surface of the piezoelectric substrate 10 are in an activated state. The unbonded hands of the upper surface of the support substrate 12 and the lower surface of the piezoelectric substrate 10 are bonded to each other. As a result, the support substrate 12 and the piezoelectric substrate 10 are joined at room temperature. The amorphous layer 14 is integrally arranged between the bonded support substrate 12 and the piezoelectric substrate 10. The amorphous layer 14 has a thickness of, for example, 1 nm to 8 nm. Here, the normal temperature is 100 ° C. or lower and −20 ° C. or higher, preferably 80 ° C. or lower and 0 ° C. or higher. The support substrate 12 and the piezoelectric substrate 10 may be joined with, for example, an adhesive.

図2(d)に示すように、圧電基板10の第3領域10bの少なくとも一部が残存するように、第2領域10cを除去する。第2領域10cの除去には、例えば研削法、サンドブラスト法またはイオンミリング法等を用いる。 As shown in FIG. 2D, the second region 10c is removed so that at least a part of the third region 10b of the piezoelectric substrate 10 remains. For removing the second region 10c, for example, a grinding method, a sandblasting method, an ion milling method, or the like is used.

図2(e)に示すように、第3領域10bを除去する。第3領域10bの除去には、CMP(Chemical Mechanical Polishing)法を用いる。このとき、第1領域10aの上部が除去されてもよい。ストイキオメトリ組成の領域はコングルエント組成の領域より除去しにくい。例えば、CMP法を用いたとき、コングルエント組成のタンタル酸リチウム基板の研磨速度はストイキオメトリ組成の約3倍であることが発明者らの知見によりわかっている。このため、図2(d)のように、第2領域10cを除去速度の速い方法(例えばCMP以外の方法)で除去する。その後、図2(e)のように、第3領域10bを除去速度の遅い方法(例えばCMP法)で除去する。これにより、第1領域10aが、第3領域10bの除去のストッパとして機能する。よって、第1領域10aの厚さを精度よく設定できる。これにより、支持基板12の上面に圧電基板10の下面を接合した複合基板が作製される。 As shown in FIG. 2 (e), the third region 10b is removed. A CMP (Chemical Mechanical Polishing) method is used to remove the third region 10b. At this time, the upper part of the first region 10a may be removed. Regions of stoichiometric composition are more difficult to remove than regions of congluent composition. For example, it is known from the findings of the inventors that when the CMP method is used, the polishing rate of the lithium tantalate substrate having a congluent composition is about three times that of the stoichiometry composition. Therefore, as shown in FIG. 2D, the second region 10c is removed by a method having a high removal speed (for example, a method other than CMP). Then, as shown in FIG. 2E, the third region 10b is removed by a method having a slow removal rate (for example, the CMP method). As a result, the first region 10a functions as a stopper for removing the third region 10b. Therefore, the thickness of the first region 10a can be set accurately. As a result, a composite substrate in which the lower surface of the piezoelectric substrate 10 is bonded to the upper surface of the support substrate 12 is produced.

その後、図1(a)および図1(b)のように、圧電基板10の第1領域10a上にIDT21および反射器22を形成する。 Then, as shown in FIGS. 1A and 1B, the IDT 21 and the reflector 22 are formed on the first region 10a of the piezoelectric substrate 10.

実施例1に係る弾性波共振器を作製した。実施例1の作製条件は以下である。
圧電基板10の材料:ストイキオメトリ組成の42°YカットX伝搬タンタル酸リチウム基板
圧電基板10の厚さ:20μm
支持基板12の材料:シリコン
支持基板12の厚さ:550μm
基板の接合方法 :アモルファス層による常温接合
圧電基板10の除去方法:図2(d)を研削法、図2(e)をCMP法
金属膜15の材料 :アルミニウム
金属膜15の膜厚 :400nm
電極指16のピッチ:4μm
開口長 :120μm
電極指16の対数 :100対
電極指のデュティ比:50%
保護膜24の材料 :酸化シリコン膜
保護膜24の膜厚 :15nm
共振周波数fr :976MHz
反共振周波数fa:1020MHz
An elastic wave resonator according to Example 1 was produced. The production conditions of Example 1 are as follows.
Material of piezoelectric substrate 10: 42 ° Y-cut X propagation lithium tantalate substrate with stoichiometric composition Thickness of piezoelectric substrate 10: 20 μm
Material of support substrate 12: Silicon Thickness of support substrate 12: 550 μm
Substrate bonding method: Room temperature bonding with an amorphous layer Method for removing the piezoelectric substrate 10: FIG. 2 (d) is a grinding method, and FIG. 2 (e) is a CMP method.
Pitch of electrode fingers 16: 4 μm
Aperture length: 120 μm
Logarithm of electrode finger 16: 100 Duty ratio of electrode finger: 50%
Material of protective film 24: Silicon oxide film Film thickness of protective film 24: 15 nm
Resonance frequency fr: 976 MHz
Antiresonance frequency fa: 1020MHz

比較のため、支持基板12上にコングルエント組成の圧電基板を接合した比較例1を作製した。
比較例1の作製条件は以下である。
圧電基板10の材料:コングルエント組成の42°YカットX伝搬タンタル酸リチウム基板
支持基板12の材料:サファイア
共振周波数fr :965MHz
反共振周波数fa:1001MHz
その他の条件は実施例1と同じである。
For comparison, Comparative Example 1 in which a piezoelectric substrate having a congluent composition was bonded onto the support substrate 12 was produced.
The production conditions of Comparative Example 1 are as follows.
Material of piezoelectric substrate 10: 42 ° Y-cut X propagation of congluent composition Material of lithium tantalate substrate Support substrate 12: Sapphire resonance frequency fr: 965 MHz
Antiresonance frequency fa: 1001MHz
Other conditions are the same as in Example 1.

さらに、圧電基板10を支持基板12に接合していない比較例2および3を作製した。比較例2および3はそれぞれストイキオメトリ組成およびコングルエント組成の圧電基板である。
比較例2の作製条件は以下である。
圧電基板10の材料:コングルエント組成の領域上にストイキオメトリ組成の領域を設けた42°YカットX伝搬タンタル酸リチウム基板
圧電基板10の厚さ:コングルエント組成の領域:330μm、ストイキオメトリ組成の領域:20μm
Further, Comparative Examples 2 and 3 in which the piezoelectric substrate 10 was not bonded to the support substrate 12 were produced. Comparative Examples 2 and 3 are piezoelectric substrates having a stoichiometric composition and a congluent composition, respectively.
The production conditions of Comparative Example 2 are as follows.
Material of piezoelectric substrate 10: 42 ° Y-cut X-propagated lithium tantalate substrate with a region of stoichiometric composition provided on the region of congluent composition Thickness of piezoelectric substrate 10: region of congluent composition: 330 μm, of stoichiometric composition Region: 20 μm

比較例3の作製条件は以下である。
圧電基板10の材料:コングルエント組成の領域の42°YカットX伝搬タンタル酸リチウム基板
圧電基板10の厚さ:150μm
The production conditions of Comparative Example 3 are as follows.
Material of piezoelectric substrate 10: 42 ° Y-cut X propagation lithium tantalate substrate in the region of congluent composition Thickness of piezoelectric substrate 10: 150 μm

実施例1および比較例1から3について、25℃、50℃および85℃において共振周波数frおよび反共振周波数faを測定した。50℃および85℃における共振周波数fr(または反共振周波数fa)の25℃における共振周波数fr(または反共振周波数fa)からの変化量を共振周波数fr(または反共振周波数fa)の変化量ΔFとした。温度に対する変化量ΔFの傾きから周波数温度係数TCFを算出した。 For Example 1 and Comparative Examples 1 to 3, the resonance frequency fr and the anti-resonance frequency fa were measured at 25 ° C., 50 ° C. and 85 ° C. The amount of change of the resonance frequency fr (or antiresonance frequency fa) at 50 ° C. and 85 ° C. from the resonance frequency fr (or antiresonance frequency fa) at 25 ° C. is defined as the amount of change ΔF of the resonance frequency fr (or antiresonance frequency fa). did. The frequency temperature coefficient TCF was calculated from the slope of the amount of change ΔF with respect to temperature.

図3(a)は、実施例1および比較例1における共振周波数および反共振周波数の温度依存性を示す図、図3(b)は、共振周波数および反共振周波数の周波数温度係数を示す図である。図4(a)は、比較例2および3における共振周波数および反共振周波数の温度依存性を示す図、図4(b)は、共振周波数および反共振周波数の周波数温度係数を示す図である。 FIG. 3A is a diagram showing the temperature dependence of the resonance frequency and the antiresonance frequency in Example 1 and Comparative Example 1, and FIG. 3B is a diagram showing the frequency temperature coefficient of the resonance frequency and the antiresonance frequency. is there. FIG. 4A is a diagram showing the temperature dependence of the resonance frequency and the antiresonance frequency in Comparative Examples 2 and 3, and FIG. 4B is a diagram showing the frequency temperature coefficient of the resonance frequency and the antiresonance frequency.

図3(a)および図3(b)に示すように、実施例1は比較例1に比べ変化量ΔFの絶対値およびTCFの絶対値が小さい。特に共振周波数frのΔFおよびTCFの絶対値が小さい。図4(a)および図4(b)に示すように、比較例2および比較例3は、実施例1および比較例1に比べΔFの絶対値およびTCFの絶対値が大きい。 As shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b), the absolute value of the amount of change ΔF and the absolute value of TCF in Example 1 are smaller than those in Comparative Example 1. In particular, the absolute values of ΔF and TCF of the resonance frequency fr are small. As shown in FIGS. 4A and 4B, Comparative Example 2 and Comparative Example 3 have larger absolute values of ΔF and TCF than those of Example 1 and Comparative Example 1.

コングルエント組成の圧電基板10を用いた場合、比較例3に比べ比較例1において、ΔFおよびTCFの絶対値が小さいのは以下の理由による。比較例3のように、タンタル酸リチウム基板等の圧電基板10を用い弾性波デバイスを形成すると、圧電基板10が温度により膨張および収縮する。これにより、弾性波デバイスの共振周波数等の周波数温度依存性が大きくなる。そこで、比較例1のように、線熱膨張係数が圧電基板10の弾性波の伝搬方向(回転YカットX伝搬基板では、X軸方向)の線熱膨張係数のより小さい支持基板12に圧電基板10を接合する。例えば、回転YカットX伝搬タンタル酸リチウム基板のX軸方向の線熱膨張係数は16.1ppm/℃、サファイア基板およびシリコン基板の線熱膨張係数はそれぞれ7.7ppm/℃および3.9ppm/℃である。これにより、支持基板12が圧電基板10の膨張および収縮を抑制する。よって、比較例1では比較例3に比べ、弾性波デバイスの周波数温度依存性を抑制できる。しかし、圧電基板10と支持基板12の線熱膨張係数は同じ符号のため、周波数温度係数はゼロにはならない。 When the piezoelectric substrate 10 having a congluent composition is used, the absolute values of ΔF and TCF are smaller in Comparative Example 1 than in Comparative Example 3 for the following reasons. When an elastic wave device is formed using a piezoelectric substrate 10 such as a lithium tantalate substrate as in Comparative Example 3, the piezoelectric substrate 10 expands and contracts depending on temperature. As a result, the frequency temperature dependence such as the resonance frequency of the elastic wave device becomes large. Therefore, as in Comparative Example 1, the piezoelectric substrate is mounted on the support substrate 12 whose linear thermal expansion coefficient is smaller than the linear thermal expansion coefficient of the elastic wave propagation direction of the piezoelectric substrate 10 (in the X-axis direction in the rotational Y-cut X propagation substrate). 10 are joined. For example, the linear thermal expansion coefficient of the rotating Y-cut X-propagated lithium tantalate substrate in the X-axis direction is 16.1 ppm / ° C., and the linear thermal expansion coefficients of the sapphire substrate and the silicon substrate are 7.7 ppm / ° C. and 3.9 ppm / ° C., respectively. Is. As a result, the support substrate 12 suppresses the expansion and contraction of the piezoelectric substrate 10. Therefore, in Comparative Example 1, the frequency temperature dependence of the elastic wave device can be suppressed as compared with Comparative Example 3. However, since the linear thermal expansion coefficients of the piezoelectric substrate 10 and the support substrate 12 have the same sign, the frequency temperature coefficient does not become zero.

比較例2と3との比較から、支持基板12を接合しない場合、圧電基板10がストイキオメトリ組成の場合とコングルエント組成の場合とで、TCFは同程度である。一方、実施例1と比較例1との比較から支持基板12に接合された圧電基板10をストイキオメトリ組成とすると、コングルエント組成に比べTCFの絶対値が小さくなる。特に共振周波数frのTCFの絶対値が小さくなる。実施例1と比較例1とでは支持基板12の材料が異なるものの、コングルエント組成の圧電基板では、支持基板12をサファイア基板とした場合とシリコン基板とした場合ではTCFは同程度である。よって、実施例1で共振周波数frのTCFがほぼ0となったのは、圧電基板10をストイキオメトリ組成としたことと、圧電基板10を支持基板12に接合したことと、の相乗効果である。 From the comparison between Comparative Examples 2 and 3, when the support substrate 12 is not bonded, the TCF is about the same between the case where the piezoelectric substrate 10 has a stoichiometric composition and the case where the piezoelectric substrate 10 has a congruent composition. On the other hand, when the piezoelectric substrate 10 bonded to the support substrate 12 is used as a stoichiometric composition from the comparison between Example 1 and Comparative Example 1, the absolute value of TCF is smaller than that of the congluent composition. In particular, the absolute value of TCF of the resonance frequency fr becomes small. Although the material of the support substrate 12 is different between Example 1 and Comparative Example 1, in the piezoelectric substrate having a congluent composition, the TCF is about the same when the support substrate 12 is a sapphire substrate and when it is a silicon substrate. Therefore, the reason why the TCF of the resonance frequency fr became almost 0 in Example 1 is due to the synergistic effect of the piezoelectric substrate 10 having a stoichiometric composition and the piezoelectric substrate 10 being bonded to the support substrate 12. is there.

実施例1によれば、支持基板12上に接合された圧電基板10は、弾性波の伝搬方向における線熱膨張係数が伝搬方向における支持基板12の線熱膨張係数より大きく、ストイキオメトリ組成であるタンタル酸リチウムまたはニオブ酸リチウムからなる。これにより、周波数温度依存性を抑制できる。スプリアスを抑制するため、圧電基板10の厚さは、1μmより大きいことが好ましく、10μm以上がより好ましい。圧電基板10の厚さは、弾性波の波長λ以上が好ましく、3λ以上がより好ましい。TCFの絶対値を小さくするため、圧電基板10の厚さは、50μm以下が好ましい。 According to the first embodiment, the piezoelectric substrate 10 bonded on the support substrate 12 has a coefficient of linear thermal expansion in the propagation direction of elastic waves larger than the coefficient of linear thermal expansion of the support substrate 12 in the propagation direction, and has a stoichiometric composition. Consists of certain lithium tantalate or lithium niobate. Thereby, the frequency temperature dependence can be suppressed. In order to suppress spurious, the thickness of the piezoelectric substrate 10 is preferably larger than 1 μm, more preferably 10 μm or more. The thickness of the piezoelectric substrate 10 is preferably the wavelength λ or more of the elastic wave, and more preferably 3λ or more. In order to reduce the absolute value of TCF, the thickness of the piezoelectric substrate 10 is preferably 50 μm or less.

図2(c)のように、支持基板12と圧電基板10を接合すると、支持基板12と圧電基板10との間にアモルファス層14が形成される。支持基板12と圧電基板10とを接着剤で接合した場合、支持基板12と圧電基板10との間には接着剤の層が形成される。 When the support substrate 12 and the piezoelectric substrate 10 are joined as shown in FIG. 2C, an amorphous layer 14 is formed between the support substrate 12 and the piezoelectric substrate 10. When the support substrate 12 and the piezoelectric substrate 10 are joined with an adhesive, an adhesive layer is formed between the support substrate 12 and the piezoelectric substrate 10.

支持基板12は圧電基板10より線熱膨張係数が小さく、圧電基板10はタンタル酸リチウム基板またはニオブ酸リチウム基板であればよいが、支持基板12はシリコン基板であり、圧電基板10は回転YカットX伝搬タンタル酸リチウム基板であることが好ましい。これにより、周波数温度依存性をより抑制できる。 The support substrate 12 has a smaller linear thermal expansion coefficient than the piezoelectric substrate 10, and the piezoelectric substrate 10 may be a lithium tantalate substrate or a lithium niobate substrate, but the support substrate 12 is a silicon substrate and the piezoelectric substrate 10 is a rotary Y-cut. It is preferably an X-propagated lithium tantalate substrate. Thereby, the frequency temperature dependence can be further suppressed.

支持基板12に圧電基板10を接合するときに、薄い圧電基板10を支持基板12に接合することは難しい。このため、厚い圧電基板10を支持基板12に接合し、圧電基板10を研磨する。ストイキオメトリ組成の圧電基板10は加工が難しく、例えば研削および研磨の速度が遅い。そこで、図2(b)のように、コングルエント組成の圧電基板10の両面にリチウムを導入することにより、ストイキオメトリ組成の第1領域10aおよび第2領域10cとコングルエント組成の第3領域10bを形成する。図2(c)のように、圧電基板10の第1領域10a側を支持基板12に接合する。図2(d)および図2(e)のように、第1領域10aが露出するように、支持基板12に接合された圧電基板10の第2領域10cおよび第3領域10bを除去する。これにより、除去する圧電基板10のほとんどがコングルエント組成の領域となる。よって、支持基板12上に接合されたストイキオメトリ組成の圧電基板10を簡単に製造できる。 When joining the piezoelectric substrate 10 to the support substrate 12, it is difficult to join the thin piezoelectric substrate 10 to the support substrate 12. Therefore, the thick piezoelectric substrate 10 is joined to the support substrate 12 and the piezoelectric substrate 10 is polished. The piezoelectric substrate 10 having a stoichiometric composition is difficult to process, for example, the speed of grinding and polishing is slow. Therefore, as shown in FIG. 2B, by introducing lithium on both sides of the piezoelectric substrate 10 having a congluent composition, the first region 10a and the second region 10c of the stoichiometric composition and the third region 10b of the congluent composition can be formed. Form. As shown in FIG. 2C, the first region 10a side of the piezoelectric substrate 10 is joined to the support substrate 12. As shown in FIGS. 2D and 2E, the second region 10c and the third region 10b of the piezoelectric substrate 10 bonded to the support substrate 12 are removed so that the first region 10a is exposed. As a result, most of the piezoelectric substrate 10 to be removed becomes a region of congluent composition. Therefore, the piezoelectric substrate 10 having a stoichiometric composition bonded onto the support substrate 12 can be easily manufactured.

図2(d)のように、第3領域10bが露出するように、第2領域10cをCMP以外の方法で除去する。図2(e)のように、第1領域10aが露出するように、第3領域10bをCMP法で除去する。CMP法以外の方法による第1領域10aおよび第2領域10cの除去速度は、CMP法による第1領域10aおよび第2領域10cの除去速度より大きい。これにより、第1領域10aが、第3領域10bの除去のストッパとして機能する。よって、第1領域10aの厚さを精度よく設定できる。 As shown in FIG. 2D, the second region 10c is removed by a method other than CMP so that the third region 10b is exposed. As shown in FIG. 2E, the third region 10b is removed by the CMP method so that the first region 10a is exposed. The removal rate of the first region 10a and the second region 10c by a method other than the CMP method is higher than the removal rate of the first region 10a and the second region 10c by the CMP method. As a result, the first region 10a functions as a stopper for removing the third region 10b. Therefore, the thickness of the first region 10a can be set accurately.

第1領域10aをストッパとして、第3領域10bを除去すると、リチウム組成比が徐々に変化している領域で圧電基板10の研磨が停止する。この場合、圧電基板10の下面(支持基板12と接合する面)のリチウム組成比は圧電基板10の上面のリチウム組成比より大きくなる。図2(b)の方法以外でストイキオメトリ組成の圧電基板10を形成した場合、圧電基板10の下面のリチウム組成比は圧電基板10の上面のリチウム組成比より小さくてもよいし、同じでもよい。 When the third region 10b is removed by using the first region 10a as a stopper, the polishing of the piezoelectric substrate 10 is stopped in the region where the lithium composition ratio is gradually changing. In this case, the lithium composition ratio of the lower surface of the piezoelectric substrate 10 (the surface to be joined to the support substrate 12) is larger than the lithium composition ratio of the upper surface of the piezoelectric substrate 10. When the piezoelectric substrate 10 having a stoichiometric composition is formed by a method other than the method of FIG. 2B, the lithium composition ratio of the lower surface of the piezoelectric substrate 10 may be smaller than or the same as the lithium composition ratio of the upper surface of the piezoelectric substrate 10. Good.

実施例2は、実施例1に係る弾性波共振器を用いたデュプレクサの例である。図5は、実施例2に係るデュプレクサの回路図である。図5に示すように、共通端子Antと送信端子Tx(第1端子)との間に送信フィルタ40(第1ラダー型フィルタ)が電気的に接続されている。共通端子Antと受信端子Rx(第2端子)との間の受信フィルタ42(第2ラダー型フィルタ)が電気的に接続されている。共通端子Antとグランドとの間にインダクタL1が電気的に接続されている。受信フィルタ42の通過帯域は送信フィルタ40の通信帯域より高い。送信フィルタ40は送信端子Txに入力した高周波信号のうち送信帯域の信号を共通端子Antに出力し、他の周波数の信号を抑圧する。受信フィルタ42は共通端子Antに入力した高周波信号のうち受信帯域の信号を受信端子Rxに出力し、他の周波数の信号を抑圧する。インダクタL1は整合回路として機能する。 The second embodiment is an example of a duplexer using the elastic wave resonator according to the first embodiment. FIG. 5 is a circuit diagram of the duplexer according to the second embodiment. As shown in FIG. 5, a transmission filter 40 (first ladder type filter) is electrically connected between the common terminal Ant and the transmission terminal Tx (first terminal). The reception filter 42 (second ladder type filter) between the common terminal Ant and the reception terminal Rx (second terminal) is electrically connected. The inductor L1 is electrically connected between the common terminal Ant and the ground. The pass band of the reception filter 42 is higher than the communication band of the transmission filter 40. The transmission filter 40 outputs a signal in the transmission band among the high frequency signals input to the transmission terminal Tx to the common terminal Ant, and suppresses signals of other frequencies. The reception filter 42 outputs a signal in the reception band among the high frequency signals input to the common terminal Ant to the reception terminal Rx, and suppresses signals of other frequencies. The inductor L1 functions as a matching circuit.

送信フィルタ40は、ラダー型フィルタであり、直列共振器S1からS4(第1直列共振器)、並列共振器P1からP3(第1並列共振器)、並びにインダクタL2およびL3を有している。直列共振器S1からS4は共通端子Antと送信端子Txとの間に直列に接続されている。並列共振器P1からP3は共通端子Antと送信端子Txとの間に並列に接続されている。インダクタL2は並列共振器P1からP3とグランドとの間に共通に接続されている。インダクタL3は送信端子Txとグランドとの間に接続されている。インダクタL2は受信帯域に減衰極を形成するためのインダクタである。インダクタL3は、送信端子Txのインピーダンス整合のためのインダクタである。 The transmission filter 40 is a ladder type filter and has series resonators S1 to S4 (first series resonator), parallel resonators P1 to P3 (first parallel resonator), and inductors L2 and L3. The series resonators S1 to S4 are connected in series between the common terminal Ant and the transmission terminal Tx. The parallel resonators P1 to P3 are connected in parallel between the common terminal Ant and the transmission terminal Tx. The inductor L2 is commonly connected between the parallel resonators P1 to P3 and the ground. The inductor L3 is connected between the transmission terminal Tx and the ground. The inductor L2 is an inductor for forming an attenuation pole in the reception band. The inductor L3 is an inductor for impedance matching of the transmission terminal Tx.

受信フィルタ42は、ラダー型フィルタであり、直列共振器S5からS8(第2直列共振器)、並列共振器P4からP6(第2並列共振器)、並びにインダクタL4からL7を有している。直列共振器S5からS8は共通端子Antと受信端子Rxとの間に直列に接続されている。並列共振器P4からP6は共通端子Antと受信端子Rxとの間に並列に接続されている。インダクタL4からL6は並列共振器P4からP6とグランドとの間に個々に接続されている。インダクタL7は受信端子Rxとグランドとの間に接続されている。インダクタL4からL6は送信帯域に減衰極を形成するためのインダクタである。インダクタL7は、受信端子Rxのインピーダンス整合のためのインダクタである。 The receiving filter 42 is a ladder type filter and has series resonators S5 to S8 (second series resonator), parallel resonators P4 to P6 (second parallel resonator), and inductors L4 to L7. The series resonators S5 to S8 are connected in series between the common terminal Ant and the receiving terminal Rx. The parallel resonators P4 to P6 are connected in parallel between the common terminal Ant and the receiving terminal Rx. The inductors L4 to L6 are individually connected between the parallel resonators P4 to P6 and the ground. The inductor L7 is connected between the receiving terminal Rx and the ground. The inductors L4 to L6 are inductors for forming an attenuation pole in the transmission band. The inductor L7 is an inductor for impedance matching of the receiving terminal Rx.

図6は、実施例2に係るデュプレクサの平面模式図である。図6に示すように、直列共振器S5からS8および並列共振器P1からP3は、圧電薄膜共振器であり、チップ60に形成されている。チップ60に形成された配線61は直列共振器S5からS8および並列共振器P1からP3に接続されている。直列共振器S1からS4および並列共振器P4からP6は、弾性表面波共振器であり、チップ62に形成されている。チップ62に形成された配線63は直列共振器S1からS4および並列共振器P4からP6に接続されている。 FIG. 6 is a schematic plan view of the duplexer according to the second embodiment. As shown in FIG. 6, the series resonators S5 to S8 and the parallel resonators P1 to P3 are piezoelectric thin film resonators and are formed on the chip 60. The wiring 61 formed on the chip 60 is connected to the series resonators S5 to S8 and the parallel resonators P1 to P3. The series resonators S1 to S4 and the parallel resonators P4 to P6 are surface acoustic wave resonators and are formed on the chip 62. The wiring 63 formed on the chip 62 is connected to the series resonators S1 to S4 and the parallel resonators P4 to P6.

チップ60と62は、例えばパッケージ(不図示)上に搭載されており、パッケージに形成された配線66により電気的に接続されている。直列共振器S5からS8と並列共振器P4からP6とは、配線66に含まれる配線66aを介し電気的に接続されている。並列共振器P1からP3と直列共振器S1からS4とは、配線66に含まれる配線66bを介し電気的に接続されている。インダクタL1からL7は、例えばパッケージに形成された配線により形成される。 The chips 60 and 62 are mounted on, for example, a package (not shown) and are electrically connected by a wiring 66 formed in the package. The series resonators S5 to S8 and the parallel resonators P4 to P6 are electrically connected via the wiring 66a included in the wiring 66. The parallel resonators P1 to P3 and the series resonators S1 to S4 are electrically connected via the wiring 66b included in the wiring 66. The inductors L1 to L7 are formed by, for example, the wiring formed in the package.

ラダー型フィルタでは、主に直列共振器が通過帯域の高周波数側の肩およびスカート特性に寄与し、主に並列共振器が通過帯域の低周波数側の肩およびスカート特性に寄与する。受信帯域が送信帯域より高い場合、送信フィルタ40の通過特性の高周波数側の肩およびスカート特性の温度依存性が小さいことが好ましい。また、受信フィルタ42の通過特性の高周波数側の肩およびスカート特性の温度依存性が小さいことが好ましい。このため、送信フィルタ40の直列共振器S1からS4と受信フィルタ42の並列共振器P4からP6のTCFが0に近いことが好ましい。そこで、直列共振器S1からS4および並列共振器P4からP6に実施例1の弾性波共振器を用いる。これにより、送信帯域と受信帯域との間であるガードバント付近の通過特性の温度依存性を抑制できる。 In the ladder type filter, the series resonator mainly contributes to the shoulder and skirt characteristics on the high frequency side of the passband, and the parallel resonator mainly contributes to the shoulder and skirt characteristics on the low frequency side of the passband. When the reception band is higher than the transmission band, it is preferable that the temperature dependence of the shoulder and skirt characteristics on the high frequency side of the passage characteristics of the transmission filter 40 is small. Further, it is preferable that the temperature dependence of the shoulder and skirt characteristics on the high frequency side of the passing characteristics of the receiving filter 42 is small. Therefore, it is preferable that the TCFs of the series resonators S1 to S4 of the transmission filter 40 and the parallel resonators P4 to P6 of the reception filter 42 are close to 0. Therefore, the elastic wave resonator of Example 1 is used for the series resonators S1 to S4 and the parallel resonators P4 to P6. As a result, the temperature dependence of the passing characteristic near the guard bunt between the transmission band and the reception band can be suppressed.

通過帯域のうちガードバンドと反対側(すなわち送信フィルタ40の通過特性の低周波数側および受信フィルタ42の通過特性の高周波数側)の肩およびスカート特性の温度依存性は大きくてもよい。つまり、並列共振器P1からP3および直列共振器S5からS8は、直列共振器S1からS4および並列共振器P4からP6よりTCFの絶対値が大きい共振器を用いてもよい。そこで、並列共振器P1からP3および直列共振器S5からS8は、温度依存性以外の特性優先で共振器を選択できる。例えば、並列共振器P1からP3および直列共振器S5からS8として、図6のように、圧電薄膜共振器を用いる。または、比較例1および3のように、コングルエント組成の圧電基板10上に形成されたIDTを含む共振器を用いる。これにより、デュプレクサの特性をより向上できる。 The temperature dependence of the shoulder and skirt characteristics on the side of the pass band opposite to the guard band (that is, the low frequency side of the pass characteristic of the transmission filter 40 and the high frequency side of the pass characteristic of the reception filter 42) may be large. That is, as the parallel resonators P1 to P3 and the series resonators S5 to S8, a resonator having a larger absolute value of TCF than the series resonators S1 to S4 and the parallel resonators P4 to P6 may be used. Therefore, the parallel resonators P1 to P3 and the series resonators S5 to S8 can be selected with priority given to characteristics other than temperature dependence. For example, as the parallel resonators P1 to P3 and the series resonators S5 to S8, a piezoelectric thin film resonator is used as shown in FIG. Alternatively, as in Comparative Examples 1 and 3, a resonator containing an IDT formed on the piezoelectric substrate 10 having a congluent composition is used. Thereby, the characteristics of the duplexer can be further improved.

実施例2として、デュプレクサを例に説明したが、第1ラダー型フィルタおよび第2ラダー型フィルタは、トリプレクサまたはクワッドプレクサ等のマルチプレクサ内の通過帯域が隣接するフィルタであればよい。第1ラダー型フィルタおよび第2ラダー型フィルタの直列共振器および並列共振器の個数はそれぞれ1以上で任意に選択できる。 Although the duplexer has been described as an example in the second embodiment, the first ladder type filter and the second ladder type filter may be filters having adjacent pass bands in the multiplexer such as a triplexer or a quadplexer. The number of series resonators and parallel resonators of the first ladder type filter and the second ladder type filter can be arbitrarily selected by 1 or more.

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。 Although the examples of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to such specific examples, and various modifications and modifications are made within the scope of the gist of the present invention described in the claims. It can be changed.

10 圧電基板
10a 第1領域
10b 第3領域
10c 第2領域
12 支持基板
14 アモルファス層
16 電極指
21 IDT
22 反射器
40 送信フィルタ
42 受信フィルタ
10 Piezoelectric substrate 10a 1st region 10b 3rd region 10c 2nd region 12 Support substrate 14 Amorphous layer 16 Electrode finger 21 IDT
22 Reflector 40 Transmit filter 42 Receive filter

Claims (9)

支持基板と、
前記支持基板上に接合され、弾性波の伝搬方向における線熱膨張係数が前記伝搬方向における前記支持基板の線熱膨張係数より大きく、厚さが1μmより大きいストイキオメトリ組成であるタンタル酸リチウムまたはニオブ酸リチウムからなる圧電基板と、
前記圧電基板の上面上に設けられたIDTと、
を具備し、
前記圧電基板の下面のリチウム組成比は前記圧電基板の上面のリチウム組成比より大きい弾性波デバイス。
Support board and
Lithium tantalate or lithium tantalate, which is bonded onto the support substrate and has a stoichiometric composition having a coefficient of linear thermal expansion in the propagation direction of elastic waves larger than the coefficient of linear thermal expansion of the support substrate in the propagation direction and a thickness of more than 1 μm. Piezoelectric substrate made of lithium niobate and
IDT provided on the upper surface of the piezoelectric substrate and
Equipped with
An elastic wave device in which the lithium composition ratio of the lower surface of the piezoelectric substrate is larger than the lithium composition ratio of the upper surface of the piezoelectric substrate.
前記支持基板と前記圧電基板との間にアモルファス層を具備する請求項1記載の弾性波デバイス。 The elastic wave device according to claim 1, wherein an amorphous layer is provided between the support substrate and the piezoelectric substrate. 前記支持基板はシリコン基板であり、前記圧電基板は回転YカットX伝搬タンタル酸リチウム基板である請求項1または2記載の弾性波デバイス。 The elastic wave device according to claim 1 or 2, wherein the support substrate is a silicon substrate, and the piezoelectric substrate is a rotating Y-cut X-propagated lithium tantalate substrate. 共通端子と第1端子との間に直列に接続された第1直列共振器と、前記共通端子と前記第1端子との間のノードとグランドとの間の並列腕に接続された第1並列共振器と、を有する第1ラダー型フィルタと、
前記共通端子と第2端子との間に直列に接続された第2直列共振器と、前記共通端子と前記第2端子との間のノードとグランドとの間の並列腕に接続された第2並列共振器と、を有し、前記第1ラダー型フィルタより通過帯域の高い第2ラダー型フィルタと、
を具備し、
前記第1直列共振器および前記第2並列共振器は前記IDTを含む請求項1から3のいずれか一項記載の弾性波デバイス。
A first series resonator connected in series between the common terminal and the first terminal, and a first parallel connected to a parallel arm between the node and the ground between the common terminal and the first terminal. A first ladder type filter having a resonator, and
A second series resonator connected in series between the common terminal and the second terminal, and a second connected to a parallel arm between the node and the ground between the common terminal and the second terminal. A second ladder type filter having a parallel resonator and having a higher pass band than the first ladder type filter.
Equipped with
The elastic wave device according to any one of claims 1 to 3, wherein the first series resonator and the second parallel resonator include the IDT.
前記第1並列共振器および第2直列共振器は、コングルエント組成の圧電基板上に形成されたIDTを含む共振器、または圧電薄膜共振器である請求項4記載の弾性波デバイス。 The elastic wave device according to claim 4, wherein the first parallel resonator and the second series resonator are a resonator containing an IDT formed on a piezoelectric substrate having a congluent composition, or a piezoelectric thin film resonator. 共通端子と第1端子との間に直列に接続された第1直列共振器と、前記共通端子と前記第1端子との間のノードとグランドとの間の並列腕に接続された第1並列共振器と、を有する第1ラダー型フィルタと、
前記共通端子と第2端子との間に直列に接続された第2直列共振器と、前記共通端子と前記第2端子との間のノードとグランドとの間の並列腕に接続された第2並列共振器と、を有し、前記第1ラダー型フィルタより通過帯域の高い第2ラダー型フィルタと、
を具備し、
前記第1直列共振器および前記第2並列共振器は、シリコン基板と、前記シリコン基板上に接合され、厚さが1μmより大きいストイキオメトリ組成であるタンタル酸リチウム基板と、前記ストイキオメトリ組成であるタンタル酸リチウム基板の上面上に設けられたIDTと、を備え、
前記第1並列共振器および前記第2直列共振器は、コングルエント組成であるタンタル酸リチウム基板と、前記コングルエント組成であるタンタル酸リチウム基板の上面上に設けられたIDTと、を備える弾性波デバイス。
A first series resonator connected in series between the common terminal and the first terminal, and a first parallel connected to a parallel arm between the node and the ground between the common terminal and the first terminal. A first ladder type filter having a resonator, and
A second series resonator connected in series between the common terminal and the second terminal, and a second connected to a parallel arm between the node and the ground between the common terminal and the second terminal. A second ladder type filter having a parallel resonator and having a higher pass band than the first ladder type filter.
Equipped with
The first series resonator and the second parallel resonator are bonded to a silicon substrate, a lithium tantalate substrate having a stoichiometric composition having a thickness of more than 1 μm, and the stoichiometric composition. IDT provided on the upper surface of the lithium tantalate substrate, which is
The first parallel resonator and the second series resonator are elastic wave devices including a lithium tantalate substrate having a congluent composition and an IDT provided on the upper surface of the lithium tantalate substrate having a congluent composition.
支持基板と、
前記支持基板上に接合され、回転YカットX伝搬基板であり、X軸方向における線熱膨張係数が前記X軸方向における前記支持基板の線熱膨張係数より大きく、厚さが1μmより大きいストイキオメトリ組成であるタンタル酸リチウムまたはニオブ酸リチウムからなる圧電基板と、
を具備し、
前記圧電基板の下面のリチウム組成比は前記圧電基板の上面のリチウム組成比より大きく、
前記圧電基板の下面は前記支持基板側の面である複合基板。
Support board and
A rotating Y-cut X propagation substrate bonded onto the support substrate, the linear thermal expansion coefficient in the X-axis direction is larger than the linear thermal expansion coefficient of the support substrate in the X-axis direction, and the thickness is larger than 1 μm. A piezoelectric substrate made of lithium tantalate or lithium niobate, which has a metric composition,
Equipped with
The lithium composition ratio of the lower surface of the piezoelectric substrate is rather larger than the lithium composition ratio of the upper surface of the piezoelectric substrate,
The lower surface of the piezoelectric substrate is a composite substrate that is a surface on the support substrate side.
コングルエント組成のタンタル酸リチウムまたはニオブ酸リチウムからなる圧電基板の両面にリチウムを導入することにより、ストイキオメトリ組成の第1領域および第2領域と前記第1領域と前記第2領域との間に設けられたコングルエント組成の第3領域を形成する工程と、
前記圧電基板の前記第1領域側を支持基板に接合する工程と、
前記第1領域が露出するように、前記支持基板に接合された前記圧電基板の前記第2領域および第3領域を除去する工程と、
を含む複合基板の製造方法。
By introducing lithium on both sides of a piezoelectric substrate made of lithium tantalate or lithium niobate having a congluent composition, between the first and second regions of the stoichiometric composition and the first and second regions. The step of forming the third region of the provided congluent composition and
A step of joining the first region side of the piezoelectric substrate to the support substrate, and
A step of removing the second region and the third region of the piezoelectric substrate bonded to the support substrate so that the first region is exposed.
A method for manufacturing a composite substrate including.
前記第2領域および前記第3領域を除去する工程は、
前記第3領域が露出するように、前記第2領域をCMP法以外の方法で除去する工程と、
前記第1領域が露出するように、前記第3領域をCMP法で除去する工程と、
を含み、
前記CMP法以外の方法による前記第1領域および前記第2領域の除去速度は、前記CMP法による前記第1領域および前記第2領域の除去速度より大きい請求項8記載の複合基板の製造方法。
The step of removing the second region and the third region is
A step of removing the second region by a method other than the CMP method so that the third region is exposed, and
A step of removing the third region by the CMP method so that the first region is exposed, and
Including
The method for producing a composite substrate according to claim 8, wherein the removal rate of the first region and the second region by a method other than the CMP method is higher than the removal speed of the first region and the second region by the CMP method.
JP2016184840A 2016-09-21 2016-09-21 Elastic wave devices and composite substrates and their manufacturing methods Active JP6886264B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016184840A JP6886264B2 (en) 2016-09-21 2016-09-21 Elastic wave devices and composite substrates and their manufacturing methods

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016184840A JP6886264B2 (en) 2016-09-21 2016-09-21 Elastic wave devices and composite substrates and their manufacturing methods

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018050203A JP2018050203A (en) 2018-03-29
JP6886264B2 true JP6886264B2 (en) 2021-06-16

Family

ID=61767826

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016184840A Active JP6886264B2 (en) 2016-09-21 2016-09-21 Elastic wave devices and composite substrates and their manufacturing methods

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6886264B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020129762A (en) * 2019-02-08 2020-08-27 信越化学工業株式会社 Manufacturing method of composite substrate

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3880150B2 (en) * 1997-06-02 2007-02-14 松下電器産業株式会社 Surface acoustic wave device
JP3774782B2 (en) * 2003-05-14 2006-05-17 富士通メディアデバイス株式会社 Manufacturing method of surface acoustic wave device
JP4316632B2 (en) * 2007-04-16 2009-08-19 富士通メディアデバイス株式会社 Surface acoustic wave device and duplexer
JP5611915B2 (en) * 2011-09-16 2014-10-22 信越化学工業株式会社 Method for manufacturing piezoelectric substrate for surface acoustic wave device
JP5877043B2 (en) * 2011-11-22 2016-03-02 太陽誘電株式会社 Duplexer
JP6193035B2 (en) * 2013-07-19 2017-09-06 太陽誘電株式会社 Duplexer
JP6220279B2 (en) * 2014-02-04 2017-10-25 日本碍子株式会社 Polishing method for composite substrate

Also Published As

Publication number Publication date
JP2018050203A (en) 2018-03-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7169083B2 (en) Acoustic wave devices and multiplexers
US10270424B2 (en) Acoustic wave resonator, filter, multiplexer, and method of fabricating acoustic wave resonator
JP6566033B2 (en) Multiplexer, high-frequency front-end circuit, and communication device
KR102085184B1 (en) Acoustic wave device and module
JP5828032B2 (en) Elastic wave element and antenna duplexer using the same
US10218335B2 (en) Duplexer
US11595019B2 (en) Acoustic wave resonator, filter, and multiplexer
JP2008079227A (en) Filter and demultiplexer
JP7278305B2 (en) Acoustic wave device, branching filter and communication device
JP2008067289A (en) Surface acoustic wave device and filter
CN110710106B (en) Elastic wave device, demultiplexer, and communication device
JP6360847B2 (en) Elastic wave device
JP2017220778A (en) Acoustic wave device
JP2019068309A (en) Elastic wave device, filter and multiplexer
JP2019201345A (en) Acoustic wave resonator, filter and multiplexer
CN113228508A (en) Elastic wave device, elastic wave filter, duplexer, and module
JP6949552B2 (en) SAW filter and multiplexer
JP2020182130A (en) Filter and multiplexer
JP7433873B2 (en) Acoustic wave resonators, filters, and multiplexers
JP6886264B2 (en) Elastic wave devices and composite substrates and their manufacturing methods
JP7397573B2 (en) Acoustic wave devices, filters and multiplexers
JP7403960B2 (en) Acoustic wave devices and their manufacturing methods, filters and multiplexers
JP7068974B2 (en) Ladder type filter and multiplexer
JP7061005B2 (en) Elastic wave resonators, filters and multiplexers
JP2022176790A (en) Elastic wave device, wafer, filter and multiplexer

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20190910

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20200529

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200616

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200728

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20201006

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20201203

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20210427

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20210514

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6886264

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150