JP6915076B2 - 複合基板、およびそれを用いた弾性波素子 - Google Patents
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Description
本実施形態の複合基板1は、図1に示すように、いわゆる貼り合せ基板であり、第1基板10と、第1基板10に接合された第2基板20とで構成される。ここで、図1(a)は複合基板1の上面図を示し、図1(b)は複合基板1の一部を破断した斜視図を示す。
そして、複合基板1は、図2に示す通りの複数の区画に区分され、その一区分それぞれが弾性波素子30となる。具体的には、複合基板1を各区画ごとに切り出し個片化して弾性波素子30とする。弾性波素子30は、第1基板10の上面に弾性表面波を励振するIDT電極31が形成されている。IDT電極31は電極指32を複数本有し、その配列方向に沿って弾性波が伝播する。ここで、この配列方向は、第1基板10の圧電結晶のX軸と概ね平行である。
以下、反共振周波数よりも高周波数側のロスを低減できる複合基板1の構成例について説明する。まず、第2基板20として、シリコンの面方位を(111)とし、オリフラの方位を通常の{110}から0°±20°もしくは60°±20°の角度で回転させた方位としたものを用いる。なお、{110}は方位を示すものであり、(110)面と等価の面を総括して表示しているものではない。
材料:42°YカットX伝播LT基板
オイラー角:(0°,−48°,γ)
厚み:2.2μm
[IDT電極31]
材料:Al−Cu合金
(ただし、第1基板10との間には6nmのTiからなる下地層がある。)
厚さ(Al−Cu合金層):420nm
IDT電極31の電極指32:
(本数)無限周期で配置
(ピッチ)2.7μm
(デューティー)0.5
(交差幅)20λ (λ=2×ピッチ)
[IDT電極31を覆う保護層]
材料:SiO2
厚さ:15nm
[第2基板20]
材料:シリコン単結晶
厚み:230μm
結晶方位:(111)
本実施形態の弾性波素子30として、第1基板10と第2基板20との伝播角度を変更したモデルを作製してシミュレーションを行なった。具体的には以下の通りである。
実施例1−1:β=0°
実施例1−2:β=20°
実施例1−3:β=40°
実施例1−4:β=60°
実施例2:第1基板10のγ=180°とし、第2基板20のオイラー角(φ、θ、ψ)=(−45、−54.7、β)のβを変更する)
実施例2−1:β=0°
実施例2−2:β=20°
実施例2−3:β=40°
実施例2−4:β=60°
実施例1,2の位相特性を図3,4に示す。図3,4において、縦軸は位相(単位:deg)を示し、横軸は周波数(単位:MHz)を示す。図3(a),図4(a)は共振周波数、反共振周波数を含む広い周波数範囲の特性を示す図であり、図3(b),図4(b)は図3(a),図4(a)の一部拡大図であり、反共振周波数よりも高周波数側の特性を示すものである。
(1)βが0°±20°以内およびその等価な方位である
もしくは(2)βが60°±20°以内およびその等価な方位である
貼り合わせウェハである。(1)の場合には、帯域の高周波に発生するスプリアスをより高域に移動、または低減させることができる。(2)の場合には、高周波に発生するスプリアスのピークを小さくすることができる。
弾性波素子30は、IDT電極31に並列に接続される容量部60を備えていてもよい。容量部60により、共振周波数と反共振周波数との差(df)を小さくすることができるので、所望のdfを備えるよう調整することができる。このような容量部60をIDT電極31と同様のインターディジタル型の電極で形成する場合には、容量部の電極指43(容量部電極指43)の繰り返し配列方向D1を、共振子として機能するIDT電極31の電極指32の配列方向と異ならせてもよい。このような構成とすることで、容量部60による共振の影響を低減することができる。さらに、図7に示すように、配列方向D1を−60°±5°,60°±5°とすると、共振周波数(fr)よりも高周波数側に位置するスプリアスの最大強度を低くすることができる。なお、γ=0°,180°であることから、配列方向D1はX軸に対して−60°±5°,60°±5°とすることになる。
10:第1基板
20:第2基板
30:弾性波素子
31:IDT電極
Claims (11)
- タンタル酸リチウム結晶からなり、オイラー角が(0,α,γ)の第1基板と、
前記第1基板に接合されたシリコン単結晶からなり、オイラー角が(−45,−54.7,β)の第2基板とを備え、αが−40°〜−60°もしくは、120°〜140°であり(ただし、140°およびその等価な角度は除く)、γが0°もしくは180°であるとともに、
以下のいずれかを満たす複合基板。
(1)β=γ±20°以内およびその等価な方位である
(2)γ+160°≦β≦γ+200°以内およびその等価な方位である - タンタル酸リチウム結晶からなり、オイラー角が(0,α,γ)の第1基板と、
前記第1基板に接合されたシリコン単結晶からなり、オイラー角が(−45,−54.7,β)の第2基板とを備え、αが−40°〜−60°もしくは、120°〜140°であり(ただし、140°およびその等価な角度は除く)、γが0°もしくは180°であるとともに、
以下のいずれかを満たす複合基板。
(1)β=0°±20°以内およびその等価な方位である
(2)β=60°±20°以内およびその等価な方位である - 前記第1基板は前記第2基板に比べて薄い、請求項1または2に記載の複合基板。
- 前記第1基板と前記第2基板との接合面は、前記タンタル酸リチウム結晶の結晶面と前記シリコン単結晶の結晶面とが直接接触している、請求項1〜3のいずれかに記載の複合基板。
- 前記第1基板と前記第2基板との間に、中間層が1層以上位置している、請求項1〜4のいずれかに記載の複合基板。
- 前記第1基板及び前記第2基板はそれぞれウェハであり、前記第1基板の外周と前記第2基板の外周とが揃っている、請求項1〜5のいずれかに記載の複合基板。
- 請求項1〜5のいずれかに記載の複合基板と、
前記複合基板の前記第1基板の上面に位置するIDT電極と、を備える弾性波素子。 - 前記IDT電極は、複数の電極指を備えており、前記電極指の間隔の2倍をλとしたときに、前記第1基板の厚みは2λ以下である、請求項7に記載の弾性波素子。
- 複合基板と、IDT電極と、容量部とを含み、
前記複合基板が、
タンタル酸リチウム結晶からなり、オイラー角が(0,α,γ)の第1基板と、
前記第1基板に接合されたシリコン単結晶からなり、オイラー角が(−45,−54.7,β)の第2基板とを備え、αが−40°〜−60°もしくは、120°〜140°であり、γが0°もしくは180°であるとともに、
以下の(1)〜(4)のいずれかを満たし、
(1)β=γ±20°以内およびその等価な方位である
(2)γ+160°≦β≦γ+200°以内およびその等価な方位である
(3)β=0°±20°以内およびその等価な方位である
(4)β=60°±20°以内およびその等価な方位である、
前記IDT電極が前記第1基板の上面に位置し、
前記容量部が、前記IDT電極に並列に接続された、複数の容量部電極指を含むインターディジタル型であり、前記容量部電極指の配列方向は、前記IDT電極の複数の電極指の配列方向に対して60°±5°もしくは−60°±5°の角度をなしている、弾性波素子。 - 前記第2基板のβは、0°〜20°、40°〜140°および160°〜180°のいずれかである、請求項9に記載の弾性波素子。
- 前記IDT電極及び前記容量部のうち前記容量部のみに重なる絶縁体を有していない、請求項9又は10に記載の弾性波素子。
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