JP7458700B2

JP7458700B2 - Acoustic wave resonators, filters and multiplexers

Info

Publication number: JP7458700B2
Application number: JP2018167552A
Authority: JP
Inventors: 尚由川原; 直輝柿田
Original assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Current assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Priority date: 2018-09-07
Filing date: 2018-09-07
Publication date: 2024-04-01
Anticipated expiration: 2038-09-07
Also published as: JP2020043403A

Description

本発明は、弾性波共振器、フィルタおよびマルチプレクサに関し、例えば一対の櫛型電極を有する弾性波共振器、フィルタおよびマルチプレクサに関する。 The present invention relates to an acoustic wave resonator, a filter, and a multiplexer, for example, an acoustic wave resonator, a filter, and a multiplexer having a pair of comb electrodes.

スマートフォン等の通信機器に用いられる弾性波共振器として、弾性表面波共振器が知られている。弾性表面波共振器を形成する圧電基板を支持基板に張り付けることが知られている。圧電基板と支持基板の表面にアモルファス層を形成し、常温において圧電基板と支持基板とを接合することが知られている（例えば特許文献１）。常温接合した圧電基板の厚さを弾性表面波の波長以下とすることが知られている（例えば特許文献２）。圧電基板と支持基板との間に高音速膜と低音速膜を設けることが知られている（例えば特許文献３）。 Surface acoustic wave resonators are known as elastic wave resonators used in communication devices such as smartphones. It is known to attach a piezoelectric substrate forming a surface acoustic wave resonator to a support substrate. It is known to form an amorphous layer on the surfaces of a piezoelectric substrate and a supporting substrate, and to bond the piezoelectric substrate and the supporting substrate at room temperature (for example, Patent Document 1). It is known that the thickness of a piezoelectric substrate bonded at room temperature is equal to or less than the wavelength of a surface acoustic wave (for example, Patent Document 2). It is known to provide a high sonic velocity film and a low sonic velocity film between a piezoelectric substrate and a support substrate (for example, Patent Document 3).

特開２００５－２５２５５０号公報JP 2005-252550 A 特開２０１７－０３４３６３号公報Japanese Patent Application Publication No. 2017-034363 特開２０１５－７３３３１号公報Japanese Patent Application Publication No. 2015-73331

圧電基板を支持基板に接合することにより、弾性表面波共振器の温度特性が向上する。さらに、圧電基板の厚さを弾性表面波の波長以下とすることにより、スプリアスが抑制できる。しかしながら、支持基板と圧電基板との間にアモルファス層が形成されると、損失が大きくなる。 By bonding the piezoelectric substrate to the support substrate, the temperature characteristics of the surface acoustic wave resonator are improved. Furthermore, by making the thickness of the piezoelectric substrate equal to or less than the wavelength of the surface acoustic wave, spurious waves can be suppressed. However, when an amorphous layer is formed between the support substrate and the piezoelectric substrate, losses increase.

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、弾性波共振器の特性を向上させ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 improve the characteristics of an elastic wave resonator.

本発明は、単結晶タンタル酸リチウム基板である圧電基板と、前記圧電基板上に設けられ、複数の電極指を各々備える一対の櫛型電極と、前記圧電基板の前記一対の櫛型電極が設けられた面と反対の面に接して設けられ、酸化シリコン層である第１層と、前記第１層の前記圧電基板と反対の面に設けられ、単結晶サファイア基板である第２層と、前記第１層と前記第２層との間に前記第２層と接して設けられ、前記第２層の構成元素を主成分とし不活性元素を含む第１アモルファス層と、を備え、前記圧電基板の厚さは、前記一対の櫛型電極の一方の櫛型電極の電極指の平均ピッチの０．２倍以上かつ０．６倍以下であり、前記第１層の厚さは、前記圧電基板の厚さより小さくかつ前記圧電基板の厚さの０．１倍以上であり、かつ前記一対の櫛型電極の一方の櫛型電極の電極指の平均ピッチの０．２倍以上かつ０．６倍以下であり、前記圧電基板と前記第１層との間には意図的に形成されたアモルファス層は設けられていないである。 The present invention provides a piezoelectric substrate that is a single-crystal lithium tantalate substrate, a pair of comb-shaped electrodes provided on the piezoelectric substrate and each having a plurality of electrode fingers, and a pair of comb-shaped electrodes provided on the piezoelectric substrate. a first layer that is a silicon oxide layer and that is provided in contact with a surface opposite to the piezoelectric substrate; a second layer that is a single crystal sapphire substrate that is provided on a surface of the first layer that is opposite to the piezoelectric substrate; a first amorphous layer provided between the first layer and the second layer in contact with the second layer, the first amorphous layer containing the constituent elements of the second layer as a main component and an inert element; The thickness of the substrate is 0.2 times or more and 0.6 times or less the average pitch of the electrode fingers of one of the comb-shaped electrodes of the pair of comb-shaped electrodes, and the thickness of the first layer is smaller than the thickness of the substrate and 0.1 times or more the thickness of the piezoelectric substrate, and 0.2 times or more and 0.6 times the average pitch of the electrode fingers of one of the comb-shaped electrodes of the pair of comb-shaped electrodes. The thickness of the piezoelectric substrate is less than twice that, and no intentionally formed amorphous layer is provided between the piezoelectric substrate and the first layer.

上記構成において、前記第１層と前記第１アモルファス層との間に前記第１層および前記第１アモルファス層と接して設けられ、前記第１アモルファス層より薄く前記第１層の構成元素を主成分とし不活性元素を含む第２アモルファス層を備える構成とすることができる。
In the above structure, the layer is provided between the first layer and the first amorphous layer in contact with the first layer and the first amorphous layer, and is thinner than the first amorphous layer and contains mainly constituent elements of the first layer. The structure may include a second amorphous layer containing an inert element as a component.

上記構成において、前記第１アモルファス層の厚さは０．５ｎｍ以上かつ１０ｎｍ以下であり、前記第２アモルファス層の厚さは０．１ｎｍ以上かつ３ｎｍ以下である構成とすることができる。 In the above structure, the first amorphous layer may have a thickness of 0.5 nm or more and 10 nm or less, and the second amorphous layer may have a thickness of 0.1 nm or more and 3 nm or less .

上記構成において、前記第２アモルファス層の厚さは前記第１アモルファス層の厚さの０．９倍以下である構成とすることができる。 In the above configuration, the second amorphous layer may have a thickness that is 0.9 times or less the thickness of the first amorphous layer .

上記構成において、前記第１層と前記第１アモルファス層とは接する構成とすることができる。 In the above structure, the first layer and the first amorphous layer may be in contact with each other .

上記構成において、前記第１アモルファス層の厚さは０．５ｎｍ以上かつ１０ｎｍ以下である構成とすることができる。 In the above structure, the first amorphous layer may have a thickness of 0.5 nm or more and 10 nm or less .

上記構成において、前記圧電基板の厚さは、前記一対の櫛型電極の一方の櫛型電極の電極指の平均ピッチの０．１倍以上かつ０．９倍以下である構成とすることができる。 In the above configuration , the thickness of the piezoelectric substrate may be 0.1 to 0.9 times the average pitch of electrode fingers of one of the pair of comb electrodes .

本発明は、上記弾性波共振器を含むフィルタである。 The present invention is a filter including the above elastic wave resonator.

本発明は、上記フィルタを含むマルチプレクサである。 The present invention is a multiplexer including the above filter.

本発明によれば、弾性波共振器の特性を向上させることができる。 According to the present invention, the characteristics of an elastic wave resonator can be improved.

図１は、実施例１に係る弾性波共振器の斜視図である。FIG. 1 is a perspective view of an elastic wave resonator according to a first embodiment. 図２（ａ）は、実施例１における弾性波共振器の平面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ－Ａ断面図である。FIG. 2(a) is a plan view of the elastic wave resonator in Example 1, and FIG. 2(b) is a sectional view taken along line AA in FIG. 2(a). 図３（ａ）から図３（ｅ）は、実施例１に係る弾性波共振器の製造方法を示す断面図である。3(a) to 3(e) are cross-sectional views showing a method of manufacturing an elastic wave resonator according to Example 1. FIG. 図４（ａ）から図４（ｄ）は、実施例１における支持基板と圧電基板との接合方法を示す模式図である。FIGS. 4(a) to 4(d) are schematic diagrams showing a method of bonding a support substrate and a piezoelectric substrate in Example 1. 図５は、比較例１に係る弾性波共振器の断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view of an elastic wave resonator according to Comparative Example 1. 図６は、実験１における厚さＴ２ａに対する損失を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing loss versus thickness T2a in Experiment 1. 図７は、実験２における厚さＴ２に対する損失を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing loss versus thickness T2 in Experiment 2. 図８は、実験３における中間層の厚さに対する反り量を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing the amount of warpage versus the thickness of the intermediate layer in Experiment 3. 図９は、実施例１の変形例１に係る弾性波共振器の断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view of an elastic wave resonator according to Modification Example 1 of Example 1. 図１０（ａ）は、実施例２に係るフィルタの回路図、図１０（ｂ）は、実施例２の変形例１に係るデュプレクサの回路図である。10(a) is a circuit diagram of a filter according to a second embodiment, and FIG. 10(b) is a circuit diagram of a duplexer according to a first modification of 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。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図１は、実施例１に係る弾性波共振器の斜視図、図２（ａ）は、実施例１における弾性波共振器の平面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ－Ａ断面図である。電極指の配列方向をＸ方向、電極指の延伸方向をＹ方向、支持基板および圧電基板の積層方向をＺ方向とする。Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向は、圧電基板の結晶方位のＸ軸方向およびＹ軸方向とは必ずしも対応しない。 1 is a perspective view of an elastic wave resonator according to Example 1, FIG. 2(a) is a plan view of the elastic wave resonator according to Example 1, and FIG. 2(b) is an A of FIG. -A sectional view. The direction in which the electrode fingers are arranged is the X direction, the extending direction of the electrode fingers is the Y direction, and the direction in which the support substrate and the piezoelectric substrate are laminated is the Z direction. The X direction, Y direction, and Z direction do not necessarily correspond to the X-axis direction and Y-axis direction of the crystal orientation of the piezoelectric substrate.

図１、図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、圧電基板１２の下面に中間層１３が設けられている。支持基板１０の上面と中間層１３の下面とが接合されている。支持基板１０と中間層１３との間にはアモルファス層１１が設けられている。アモルファス層１１はアモルファス層１０ａおよび１３ａを備える。アモルファス層１３ａは非常に薄いまたは設けられていなくてもよい。アモルファス層１０ａは支持基板１０上に設けられ支持基板１０の構成元素を主成分とする。アモルファス層１３ａは中間層１３の下面に設けられ中間層１３の構成元素を主成分とする。支持基板１０、アモルファス層１０ａ、１３ａ、中間層１３および圧電基板１２の厚さをそれぞれＴ１、Ｔ１ａ、Ｔ３ａ、Ｔ３およびＴ２とする。 As shown in Figures 1, 2(a) and 2(b), an intermediate layer 13 is provided on the lower surface of the piezoelectric substrate 12. The upper surface of the support substrate 10 and the lower surface of the intermediate layer 13 are bonded. An amorphous layer 11 is provided between the support substrate 10 and the intermediate layer 13. The amorphous layer 11 includes amorphous layers 10a and 13a. The amorphous layer 13a may be very thin or may not be provided. The amorphous layer 10a is provided on the support substrate 10 and is mainly composed of the constituent elements of the support substrate 10. The amorphous layer 13a is provided on the lower surface of the intermediate layer 13 and is mainly composed of the constituent elements of the intermediate layer 13. The thicknesses of the support substrate 10, the amorphous layers 10a and 13a, the intermediate layer 13 and the piezoelectric substrate 12 are T1, T1a, T3a, T3 and T2, respectively.

圧電基板１２上に弾性波共振器２０が設けられている。弾性波共振器２０はＩＤＴ２２および反射器２４を有する。反射器２４はＩＤＴ２２のＸ方向の両側に設けられている。ＩＤＴ２２および反射器２４は、圧電基板１２上の金属膜１４により形成される。 An elastic wave resonator 20 is provided on the piezoelectric substrate 12. The elastic wave resonator 20 has an IDT 22 and a reflector 24. The reflectors 24 are provided on both sides of the IDT 22 in the X direction. IDT 22 and reflector 24 are formed by metal film 14 on piezoelectric substrate 12 .

ＩＤＴ２２は、対向する一対の櫛型電極１８を備える。櫛型電極１８は、複数の電極指１５と、複数の電極指１５が接続されたバスバー１６と、を備える。一対の櫛型電極１８の電極指１５が交差する領域が交差領域２５である。交差領域２５の長さが開口長である。一対の櫛型電極１８は、交差領域２５の少なくとも一部において電極指１５がほぼ互い違いとなるように、対向して設けられている。交差領域２５において複数の電極指１５が励振する弾性波は、主にＸ方向に伝搬する。同じ櫛型電極１８の電極指１５のピッチがほぼ弾性波の波長λとなる。ピッチは電極指１５の２本分のピッチとなる。反射器２４は、ＩＤＴ２２の電極指１５が励振した弾性波（弾性表面波）を反射する。これにより弾性波はＩＤＴ２２の交差領域２５内に閉じ込められる。 The IDT 22 includes a pair of comb-shaped electrodes 18 facing each other. The comb-shaped electrode 18 includes a plurality of electrode fingers 15 and a bus bar 16 to which the plurality of electrode fingers 15 are connected. The area where the electrode fingers 15 of the pair of comb-shaped electrodes 18 intersect is the intersection area 25 . The length of the crossing region 25 is the opening length. The pair of comb-shaped electrodes 18 are provided facing each other so that the electrode fingers 15 are substantially alternated in at least a portion of the crossing region 25. The elastic waves excited by the plurality of electrode fingers 15 in the intersection region 25 mainly propagate in the X direction. The pitch of the electrode fingers 15 of the same comb-shaped electrode 18 is approximately the wavelength λ of the elastic wave. The pitch is the pitch of two electrode fingers 15. The reflector 24 reflects the elastic waves (surface acoustic waves) excited by the electrode fingers 15 of the IDT 22 . As a result, the elastic waves are confined within the intersection area 25 of the IDT 22.

圧電基板１２としては、例えば、単結晶タンタル酸リチウム（ＴａＬｉＯ_３）基板または単結晶ニオブ酸リチウム（ＮｂＬｉＯ_３）基板であり、例えば回転ＹカットＸ伝搬タンタル酸リチウム基板または回転ＹカットＸ伝搬ニオブ酸リチウム基板である。支持基板１０は、例えばサファイア基板、スピネル基板、シリコン基板、水晶基板、石英基板またはアルミナ基板である。サファイア基板は単結晶Ａｌ_２Ｏ_３基板であり、スピネル基板は多結晶ＭｇＡｌ_２Ｏ_３基板であり、シリコン基板は単結晶Ｓｉ基板であり、水晶基板は単結晶ＳｉＯ_２基板であり、石英基板は多結晶ＳｉＯ_２基板であり、アルミナ基板はＡｌ_２Ｏ_３の焼結体（焼結セラミックス）基板である。支持基板１０のＸ方向の線膨張係数は圧電基板１２のＸ方向の線膨張係数より小さい。これにより、弾性波共振器の周波数温度依存性を小さくできる。 The piezoelectric substrate 12 is, for example, a single-crystal lithium tantalate (TaLiO ₃ ) substrate or a single-crystal lithium niobate (NbLiO ₃ ) substrate, such as a rotating Y-cut X-propagating lithium tantalate substrate or a rotating Y-cut X-propagating lithium niobate substrate. It is a lithium substrate. The support substrate 10 is, for example, a sapphire substrate, a spinel substrate, a silicon substrate, a crystal substrate, a quartz substrate, or an alumina substrate. The sapphire substrate is a single crystal Al ₂ O ₃ substrate, the spinel substrate is a polycrystalline MgAl ₂ O ₃ substrate, the silicon substrate is a single crystal Si substrate, the quartz substrate is a single crystal SiO 2 substrate, and the quartz substrate is a single crystal SiO ₂ substrate. The substrate is a polycrystalline SiO ₂ substrate, and the alumina substrate is a sintered body (sintered ceramic) substrate of Al ₂ O ₃ . The linear expansion coefficient of the support substrate 10 in the X direction is smaller than that of the piezoelectric substrate 12 in the X direction. Thereby, the frequency temperature dependence of the elastic wave resonator can be reduced.

中間層１３は、例えば酸化シリコン層、シリコン層、酸化アルミニウム層または窒化アルミニウム層であり、多結晶である。金属膜１４は、例えばＡｌ（アルミニウム）またはＣｕ（銅）を主成分とする膜であり、例えばＡｌ膜またはＣｕ膜である。電極指１５と圧電基板１２との間にＴｉ（チタン）膜またはＣｒ（クロム）膜等の密着膜が設けられていてもよい。密着膜は電極指１５より薄い。電極指１５を覆うように絶縁膜が設けられていてもよい。絶縁膜は保護膜または温度補償膜として機能する。 The intermediate layer 13 is, for example, a silicon oxide layer, a silicon layer, an aluminum oxide layer, or an aluminum nitride layer, and is polycrystalline. The metal film 14 is a film whose main component is, for example, Al (aluminum) or Cu (copper), and is, for example, an Al film or a Cu film. An adhesive film such as a Ti (titanium) film or a Cr (chromium) film may be provided between the electrode finger 15 and the piezoelectric substrate 12. The adhesive film is thinner than the electrode fingers 15. An insulating film may be provided to cover the electrode fingers 15. The insulating film functions as a protective film or a temperature compensation film.

厚さＴ１は例えば５０μｍから５００μｍである。厚さＴ２は例えば０．５μｍから５μｍであり、例えば弾性波の波長λ以下である。厚さＴ３は例えば１０ｎｍから１μｍである。厚さＴ１ａおよびＴ３ａは例えば各々０．１ｎｍから１０ｎｍであり例えばＴ３ａ＜Ｔ１ａである。 The thickness T1 is, for example, 50 μm to 500 μm. The thickness T2 is, for example, from 0.5 μm to 5 μm, and is, for example, less than the wavelength λ of the elastic wave. The thickness T3 is, for example, 10 nm to 1 μm. The thicknesses T1a and T3a are each from 0.1 nm to 10 nm, for example, and T3a<T1a.

［実施例１の製造方法］
図３（ａ）から図３（ｅ）は、実施例１に係る弾性波共振器の製造方法を示す断面図である。図３（ａ）に示すように、圧電基板１２上に中間層１３を成膜する。中間層１３の成膜には、例えばスパッタリング法、真空蒸着法またはＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法を用いる。 [Production method of Example 1]
3A to 3E are cross-sectional views showing a method for manufacturing the acoustic wave resonator according to Example 1. As shown in Fig. 3A, intermediate layer 13 is formed on piezoelectric substrate 12. Intermediate layer 13 is formed by, for example, sputtering, vacuum deposition, or CVD (Chemical Vapor Deposition).

図３（ｂ）に示すように、中間層１３の下面（図では上面）にイオン５４を照射する。これにより、中間層１３の下面にアモルファス層１３ａが形成される。図３（ｃ）に示すように、支持基板１０の上面にイオン５４を照射する。これにより、支持基板１０の上面にアモルファス層１０ａが形成される。 As shown in FIG. 3B, the lower surface (upper surface in the figure) of the intermediate layer 13 is irradiated with ions 54. As a result, an amorphous layer 13a is formed on the lower surface of the intermediate layer 13. As shown in FIG. 3(c), the upper surface of the support substrate 10 is irradiated with ions 54. As a result, an amorphous layer 10a is formed on the upper surface of the support substrate 10.

図３（ｄ）に示すように、支持基板１０の上面と中間層１３の下面とを常温にて接合する。これにより、アモルファス層１０ａと１３ａとが接合する。図３（ｅ）に示すように、圧電基板１２の上面を平坦化することにより、圧電基板１２を所望の厚さとする。その後、金属膜１４等を形成する。 As shown in FIG. 3(d), the upper surface of the support substrate 10 and the lower surface of the intermediate layer 13 are bonded at room temperature. Thereby, the amorphous layers 10a and 13a are joined. As shown in FIG. 3E, the top surface of the piezoelectric substrate 12 is flattened to have a desired thickness. After that, the metal film 14 and the like are formed.

図３（ｂ）から図３（ｄ）の支持基板１０上面に中間層１３の下面を貼り付ける方法について詳細に説明する。図４（ａ）から図４（ｄ）は、実施例１における支持基板と圧電基板との接合方法を示す模式図である。図４（ａ）に示すように、支持基板１０では、支持基板１０を構成する元素の原子５０ａが規則的に配列されている。支持基板１０の上面に自然酸化膜１０ｂが形成されている。自然酸化膜１０ｂは原子５０ａと酸素とから構成される。図４（ｂ）に示すように、中間層１３では、中間層１３を構成する元素の原子５２ａが規則的に配列されている。中間層１３の下面に自然酸化膜１３ｅが形成されている。自然酸化膜１３ｅは原子５２ａと酸素とから構成される。 A method for attaching the lower surface of the intermediate layer 13 to the upper surface of the support substrate 10 shown in FIGS. 3(b) to 3(d) will be described in detail. FIGS. 4(a) to 4(d) are schematic diagrams showing a method of bonding a support substrate and a piezoelectric substrate in Example 1. As shown in FIG. 4A, in the support substrate 10, atoms 50a of the elements forming the support substrate 10 are regularly arranged. A natural oxide film 10b is formed on the upper surface of the support substrate 10. The natural oxide film 10b is composed of atoms 50a and oxygen. As shown in FIG. 4(b), in the intermediate layer 13, atoms 52a of the elements forming the intermediate layer 13 are regularly arranged. A natural oxide film 13e is formed on the lower surface of the intermediate layer 13. The natural oxide film 13e is composed of atoms 52a and oxygen.

図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、真空中において、支持基板１０の上面および中間層１３の下面にイオン５４等を照射する。イオン５４は例えばＡｒ（アルゴン）イオン等の不活性元素（例えば希ガス元素）のイオンである。イオン５４等をイオンビーム、中性化したビームまたはプラズマとして、照射する。これにより、支持基板１０の上面および中間層１３の下面が活性化される。Ａｒイオンを用いる場合、例えばＡｒイオンの電流を２５ｍＡから２００ｍＡとし、Ａｒイオンの照射時間を３０秒から１２０秒程度とする。 As shown in Figures 4(a) and 4(b), in a vacuum, ions 54 and the like are irradiated onto the upper surface of the support substrate 10 and the lower surface of the intermediate layer 13. The ions 54 are, for example, ions of an inert element (for example, a rare gas element) such as Ar (argon) ions. The ions 54 and the like are irradiated as an ion beam, a neutralized beam, or plasma. This activates the upper surface of the support substrate 10 and the lower surface of the intermediate layer 13. When Ar ions are used, for example, the current of the Ar ions is set to 25 mA to 200 mA, and the irradiation time of the Ar ions is set to about 30 seconds to 120 seconds.

図４（ｃ）に示すように、支持基板１０の上面および中間層１３の下面に、それぞれアモルファス層１０ａおよび１３ａが形成される。アモルファス層１０ａは支持基板１０の構成元素の原子５０ａとイオン５４とを含む。アモルファス層１３ａは中間層１３の構成元素の原子５２ａとイオン５４とを含む。アモルファス層１０ａおよび１３ａの表面には未結合の結合手が形成される（すなわち活性化される）。 As shown in FIG. 4(c), amorphous layers 10a and 13a are formed on the upper surface of the support substrate 10 and the lower surface of the intermediate layer 13, respectively. Amorphous layer 10a contains atoms 50a and ions 54 of the constituent elements of support substrate 10. Amorphous layer 13a contains atoms 52a and ions 54 of the constituent elements of intermediate layer 13. Unbonded bonds are formed (i.e., activated) on the surfaces of amorphous layers 10a and 13a.

図４（ｄ）に示すように、真空を維持した状態で、アモルファス層１０ａと１３ａとを張り合わせると、未結合手同士が結合し、強固な結合となる。これにより、支持基板１０と中間層１３がアモルファス層１１を介し接合される。このような接合は常温（例えば１００℃以下かつ－２０℃以上、好ましくは８０℃以下かつ０℃以上）で行われるため熱応力を抑制できる。常温で接合されたか否かは、残留応力の温度依存性により確かめることができる。すなわち、接合された温度において、残留応力が最も小さくなる。 As shown in FIG. 4(d), when the amorphous layers 10a and 13a are bonded together while maintaining a vacuum, the dangling bonds are bonded together, forming a strong bond. This bonds the support substrate 10 and the intermediate layer 13 via the amorphous layer 11. This bonding is performed at room temperature (for example, 100°C or less and -20°C or more, preferably 80°C or less and 0°C or more), which suppresses thermal stress. Whether or not bonding has been achieved at room temperature can be confirmed by checking the temperature dependence of the residual stress. In other words, the residual stress is smallest at the bonding temperature.

このように、支持基板１０と中間層１３とを接合すると、中間層１３が酸化シリコン膜のとき、アモルファス層１３ａは、Ｓｉ（シリコン）およびＯ（酸素）を主成分とし、Ａｒを含む。中間層１３がシリコン膜のとき、アモルファス層１３ａは、Ｓｉを主成分とし、Ａｒを含む。中間層１３が酸化アルミニウム膜のとき、アモルファス層１３ａは、Ａｌ（アルミニウム）およびＯを主成分とし、Ａｒを含む。中間層１３が窒化アルミニウム膜のとき、アモルファス層１３ａは、ＡｌおよびＮ（窒素）を主成分とし、Ａｒを含む。アモルファス層１３ａは、支持基板１０の構成元素のうち中間層１３の構成元素以外の元素をほとんど含まない。 When the supporting substrate 10 and the intermediate layer 13 are bonded together in this way, when the intermediate layer 13 is a silicon oxide film, the amorphous layer 13a has Si (silicon) and O (oxygen) as main components and contains Ar. When the intermediate layer 13 is a silicon film, the amorphous layer 13a has Si as a main component and contains Ar. When the intermediate layer 13 is an aluminum oxide film, the amorphous layer 13a has Al (aluminum) and O as main components, and contains Ar. When the intermediate layer 13 is an aluminum nitride film, the amorphous layer 13a has Al and N (nitrogen) as main components and contains Ar. The amorphous layer 13a contains almost no elements other than the constituent elements of the intermediate layer 13 among the constituent elements of the supporting substrate 10.

支持基板１０がサファイア基板またはアルミナ基板のとき、アモルファス層１０ａは、ＡｌおよびＯを主成分とし、Ａｒを含む。支持基板１０がスピネル基板のとき、アモルファス層１０ａは、Ｍｇ（マグネシウム）、ＡｌおよびＯを主成分とし、Ａｒを含む。支持基板１０がシリコン基板のとき、アモルファス層１０ａはＳｉ（シリコン）を主成分とし、Ａｒを含む。支持基板１０が水晶基板および石英基板のとき、アモルファス層１０ａは、ＳｉおよびＯを主成分とし、Ａｒを含む。アモルファス層１０ａは、中間層１３の構成元素のうち支持基板１０の構成元素以外の元素をほとんど含まない。 When the support substrate 10 is a sapphire substrate or an alumina substrate, the amorphous layer 10a has Al and O as main components and contains Ar. When the support substrate 10 is a spinel substrate, the amorphous layer 10a has Mg (magnesium), Al, and O as main components, and contains Ar. When the support substrate 10 is a silicon substrate, the amorphous layer 10a has Si (silicon) as a main component and contains Ar. When the supporting substrate 10 is a crystal substrate or a quartz substrate, the amorphous layer 10a has Si and O as main components and contains Ar. The amorphous layer 10a contains almost no elements other than the constituent elements of the support substrate 10 among the constituent elements of the intermediate layer 13.

ＴＥＭ（Transmission Electron Microscope）観察では、中間層１３とアモルファス層１３ａとで濃淡が異なる。支持基板１０とアモルファス層１０ａとで濃淡が異なる。これにより、アモルファス層１０ａおよび１３ａの厚さを測定できる。中間層１３を酸化シリコン膜とした場合、ＴＥＭ法ではアモルファス層１３ａを観察できなかった。これは、ＣＶＤ法またはスパッタリング法を用い形成された酸化シリコン膜は、アモルファスまたは粒径の小さい多結晶となるためと考えられる。中間層１３がＣＶＤ法またはスパッタリング法を用い形成された酸化シリコン膜の場合、アモルファス層１３ａが非常に薄い、または、アモルファス層１３ａは存在するがＴＥＭでアモルファス層１３ａを観察できない、のいずれかと考えられる。 In TEM (Transmission Electron Microscope) observation, the intermediate layer 13 and the amorphous layer 13a have different shading. The support substrate 10 and the amorphous layer 10a have different shading. Thereby, the thickness of the amorphous layers 10a and 13a can be measured. When the intermediate layer 13 was a silicon oxide film, the amorphous layer 13a could not be observed using the TEM method. This is considered to be because the silicon oxide film formed using the CVD method or the sputtering method becomes amorphous or polycrystalline with small grain size. When the intermediate layer 13 is a silicon oxide film formed using the CVD method or the sputtering method, it is thought that the amorphous layer 13a is very thin, or that the amorphous layer 13a exists but cannot be observed with a TEM. It will be done.

上記において例示した酸化シリコン膜以外の材料では、中間層１３とアモルファス層１３ａとの境界、および支持基板１０とアモルファス層１３ａとの境界をＴＥＭ法観察で同定できる。例えば、中間層１３をスパッタリング法で形成した酸化アルミニウム膜とした場合、および支持基板１０をサファイア基板またはスピネル基板とした場合には、アモルファス層１３ａまたは１０ａをＴＥＭ観察できた。 For materials other than the silicon oxide film exemplified above, the boundary between the intermediate layer 13 and the amorphous layer 13a and the boundary between the support substrate 10 and the amorphous layer 13a can be identified by TEM observation. For example, when the intermediate layer 13 was an aluminum oxide film formed by a sputtering method, and when the supporting substrate 10 was a sapphire substrate or a spinel substrate, the amorphous layer 13a or 10a could be observed by TEM.

［比較例１］
比較例１における実験１を行った。図５は、比較例１に係る弾性波共振器の断面図である。支持基板１０の上面に圧電基板１２の下面が接合されている。支持基板１０の上面にアモルファス層１０ａが形成され、圧電基板１２の下面にアモルファス層１２ａが形成されている。アモルファス層１０ａ、１２ａおよび圧電基板１２の厚さをそれぞれＴ１ａ、Ｔ２ａおよびＴ２とする。その他の構成は実施例１と同じであり説明を省略する。 [Comparative example 1]
Experiment 1 in Comparative Example 1 was conducted. FIG. 5 is a cross-sectional view of an elastic wave resonator according to Comparative Example 1. The lower surface of the piezoelectric substrate 12 is bonded to the upper surface of the support substrate 10. An amorphous layer 10a is formed on the upper surface of the support substrate 10, and an amorphous layer 12a is formed on the lower surface of the piezoelectric substrate 12. Let the thicknesses of the amorphous layers 10a, 12a and the piezoelectric substrate 12 be T1a, T2a, and T2, respectively. The other configurations are the same as those in Example 1, and their explanation will be omitted.

比較例１においては、ＩＤＴ２２が弾性表面波を励振するときに、圧電基板１２内にバルク波が励振される。バルク波はアモルファス層１１において反射されるとスプリアスの原因となる。また、バルク波の発生によりエネルギーの損失が生じる。そこで、特許文献２に記載されているように、圧電基板１２の厚さＴ２を弾性波の波長λより小さくする。これにより、バルク波の圧電基板１２の厚さ方向の伝搬が抑制されるものと考えられる。よって、スプリアスが抑制されかつ損失が抑制される。 In Comparative Example 1, when the IDT 22 excites a surface acoustic wave, a bulk wave is excited in the piezoelectric substrate 12. If the bulk wave is reflected by the amorphous layer 11, it will cause spurious responses. Furthermore, the generation of the bulk wave will cause energy loss. Therefore, as described in Patent Document 2, the thickness T2 of the piezoelectric substrate 12 is made smaller than the wavelength λ of the elastic wave. This is thought to suppress the propagation of the bulk wave in the thickness direction of the piezoelectric substrate 12. Therefore, spurious responses and losses are suppressed.

［実験１］
比較例１に係る弾性波共振器の作製条件は以下である。
支持基板１０：単結晶サファイア基板
圧電基板１２：Ｔ２＝３．５μｍの４２°回転ＹカットＸ伝搬タンタル酸リチウム基板
アモルファス層１０ａ：Ｔ１ａ＝１．０ｎｍ～１．８ｎｍ
圧電基板１２の下面に照射するＡｒイオンの電流および時間を変えることにより、アモルファス層１２ａの厚さＴ２ａを変化させた。 [Experiment 1]
The manufacturing conditions of the elastic wave resonator according to Comparative Example 1 are as follows.
Support substrate 10: Single-crystal sapphire substrate Piezoelectric substrate 12: 42° rotated Y-cut, X-propagation lithium tantalate substrate with T2 = 3.5 μm Amorphous layer 10a: T1a = 1.0 nm to 1.8 nm
By changing the current and time of Ar ions irradiated onto the lower surface of the piezoelectric substrate 12, the thickness T2a of the amorphous layer 12a was changed.

比較例１の弾性波共振器を用いラダー型フィルタを作製した。ラダー型フィルタの作製条件は以下である。
ラダー型フィルタ：ＬＴＥ（Long Term Evolution）バンド２６（受信帯域：８１４から８４９ＭＨｚ）の送信フィルタ、６段（直列共振器が６個および並列共振器が５個）
電極指１５のデュティ比：５０％ A ladder-type filter was fabricated using the acoustic wave resonator of Comparative Example 1. The fabrication conditions for the ladder-type filter were as follows.
Ladder filter: LTE (Long Term Evolution) Band 26 (receiving band: 814 to 849 MHz) transmit filter, 6 stages (6 series resonators and 5 parallel resonators)
Duty ratio of electrode finger 15: 50%

図６は、実験１における厚さＴ２ａに対する損失を示す図である。ドットは測定点であり、直線は近似直線である。図６に示すように、アモルファス層１２ａを厚くすると損失が劣化する。近似直線をＴ２ａ＝０に外挿すると損失は－０．２ｄＢとなる。このようにアモルファス層１２ａの厚さＴ２ａが損失に影響する理由は明確ではないが、例えば以下のように考えられる。圧電基板１２が薄くなると、弾性表面波はアモルファス層１２ａまで達する。アモルファス層１２ａの厚さＴ２ａが大きいと、支持基板１０との界面付近における圧電基板１２の圧電性が低下する。これにより、弾性表面波がアモルファス層１２ａの影響を受け損失が低下するものと考えられる。 FIG. 6 is a diagram showing loss versus thickness T2a in Experiment 1. The dots are measurement points, and the straight lines are approximate straight lines. As shown in FIG. 6, when the amorphous layer 12a is made thicker, the loss deteriorates. When the approximate straight line is extrapolated to T2a=0, the loss becomes -0.2 dB. Although the reason why the thickness T2a of the amorphous layer 12a affects the loss in this way is not clear, it is thought to be as follows, for example. When the piezoelectric substrate 12 becomes thinner, the surface acoustic waves reach the amorphous layer 12a. When the thickness T2a of the amorphous layer 12a is large, the piezoelectricity of the piezoelectric substrate 12 near the interface with the support substrate 10 is reduced. It is thought that this causes the surface acoustic waves to be influenced by the amorphous layer 12a and the loss to be reduced.

以上の考察から、圧電基板１２にアモルファス層１２ａを設けないことが考えられる。しかし、アモルファス層１２ａを設けないと圧電基板１２を支持基板１０に接合することが難しい。また、アモルファス層１２ａに弾性表面波が達しないように圧電基板１２を厚くすることが考えられる。しかしながら、圧電基板１２を厚くすると、バルク波に起因した損失およびスプリアスが増加する。 From the above considerations, it is conceivable not to provide the amorphous layer 12a on the piezoelectric substrate 12. However, unless the amorphous layer 12a is provided, it is difficult to bond the piezoelectric substrate 12 to the support substrate 10. Furthermore, it is conceivable to make the piezoelectric substrate 12 thick so that surface acoustic waves do not reach the amorphous layer 12a. However, making the piezoelectric substrate 12 thicker increases loss and spurious caused by bulk waves.

実施例１では、圧電基板１２と支持基板１０との間に中間層１３を設ける。支持基板１０と中間層１３とを常温接合する。これにより、圧電基板１２内に意図的にアモルファス層１２ａを形成しない。これにより、損失を抑制できる。 In Example 1, an intermediate layer 13 is provided between the piezoelectric substrate 12 and the support substrate 10. The support substrate 10 and the intermediate layer 13 are bonded at room temperature. This prevents the amorphous layer 12a from being intentionally formed in the piezoelectric substrate 12. This makes it possible to suppress losses.

［実験２］
実施例１において、厚さＴ２および厚さＴ３を変えて弾性波共振器の損失を測定した。弾性波共振器の作製条件は以下である。
支持基板１０：単結晶サファイア基板
圧電基板１２：４２°回転ＹカットＸ伝搬タンタル酸リチウム基板
中間層１３：ＣＶＤ法を用い成膜した酸化シリコン膜
アモルファス層１０ａの厚さＴ１ａ：１．０ｎｍ～１．８ｎｍ
電極指ピッチλ：約５．０μｍ
共振周波数ｆｒ：約８００ＭＨｚ
ＴＥＭ法ではアモルファス層１３ａを観察できなかった。 [Experiment 2]
In Example 1, the loss of the elastic wave resonator was measured while changing the thickness T2 and the thickness T3. The conditions for manufacturing the elastic wave resonator are as follows.
Support substrate 10: Single-crystal sapphire substrate Piezoelectric substrate 12: 42° rotation Y cut .8nm
Electrode finger pitch λ: approximately 5.0 μm
Resonance frequency fr: approx. 800MHz
The amorphous layer 13a could not be observed using the TEM method.

図７は、実験２における厚さＴ２に対する損失を示す図である。損失は弾性波共振器の共振周波数における損失であり、実験１と単純に比較はできない。厚さＴ１およびＴ３を０．２λ、０．４λおよび０．６λとした。ドットは測定点であり、曲線は近似曲線である。図７に示すように、圧電基板１２の厚さＴ２および中間層１３の厚さＴ３が大きくなると損失は小さくなる。これは、アモルファス層１０ａと圧電基板１２の表面との距離が大きくなると、アモルファス層１０ａに達する弾性波のエネルギーが小さくなるためと考えられる。 FIG. 7 is a diagram showing loss versus thickness T2 in Experiment 2. The loss is a loss at the resonant frequency of the elastic wave resonator, and cannot be simply compared with Experiment 1. The thicknesses T1 and T3 were set to 0.2λ, 0.4λ, and 0.6λ. The dots are measurement points, and the curves are approximate curves. As shown in FIG. 7, as the thickness T2 of the piezoelectric substrate 12 and the thickness T3 of the intermediate layer 13 increase, the loss decreases. This is thought to be because as the distance between the amorphous layer 10a and the surface of the piezoelectric substrate 12 increases, the energy of the elastic waves that reach the amorphous layer 10a decreases.

［実験３］
図３（ａ）において圧電基板１２に中間層１３を形成したときの圧電基板１２の反りを測定した。圧電基板１２の反りが大きいと、図３（ｄ）において、支持基板１０に圧電基板１２を接合することが難しくなる。実験条件は以下である。
圧電基板１２：４２°回転ＹカットＸ伝搬タンタル酸リチウム基板
圧電基板１２の厚さＴ１：５００μｍ
圧電基板１２のウエハの大きさ：４インチ
中間層１３：ＣＶＤ法を用い成膜した酸化シリコン膜
反り量は、圧電基板１２のウエハの外周に対する中心の凹み量であり、中心が凹んでいる場合を正とした。 [Experiment 3]
In Fig. 3(a), the warpage of the piezoelectric substrate 12 was measured when the intermediate layer 13 was formed on the piezoelectric substrate 12. If the warpage of the piezoelectric substrate 12 is large, it becomes difficult to bond the piezoelectric substrate 12 to the support substrate 10 in Fig. 3(d). The experimental conditions are as follows.
Piezoelectric substrate 12: 42° rotated Y-cut X-propagation lithium tantalate substrate Thickness T1 of piezoelectric substrate 12: 500 μm
Size of the wafer of the piezoelectric substrate 12: 4 inches. Intermediate layer 13: silicon oxide film formed by CVD. The amount of warping is the amount of depression in the center of the wafer of the piezoelectric substrate 12 relative to the outer periphery, and a depression in the center was considered positive.

図８は、実験３における中間層の厚さに対する反り量を示す図である。ドットは測定点であり、直線はドットをつなぐ直線である。図８に示すように、厚さＴ３が大きくなると反り量が大きくなる。点線のように外挿すると、反り量が約０となるのは厚さＴ３が約０．２μｍのときである。 FIG. 8 is a diagram showing the amount of warpage versus the thickness of the intermediate layer in Experiment 3. The dots are measurement points, and the straight lines are straight lines that connect the dots. As shown in FIG. 8, as the thickness T3 increases, the amount of warpage increases. Extrapolating as shown by the dotted line, the amount of warpage becomes approximately 0 when the thickness T3 is approximately 0.2 μm.

[実施例１の変形例１]
図９は、実施例１の変形例１に係る弾性波共振器の断面図である。図９に示すように、支持基板１０と中間層１３との間に中間層１３ｂが設けられている。中間層１３ｂとアモルファス層１３ａとの間にアモルファス層１３ｃが設けられている。アモルファス層１３ｃは中間層１３ｂの構成元素を主成分とする。中間層１３ｂの厚さＴ３ｂは例えば１０ｎｍから１μｍである。アモルファス層１３ｃの厚さＴ３ｃは例えば各々０．１ｎｍから１０ｎｍであり例えばＴ３ｂ＜Ｔ３ｃである。その他の構成は実施例１と同じであり説明を省略する。 [Modification 1 of Example 1]
FIG. 9 is a cross-sectional view of an elastic wave resonator according to Modification Example 1 of Example 1. As shown in FIG. 9, an intermediate layer 13b is provided between the support substrate 10 and the intermediate layer 13. An amorphous layer 13c is provided between the intermediate layer 13b and the amorphous layer 13a. The amorphous layer 13c mainly contains the constituent elements of the intermediate layer 13b. The thickness T3b of the intermediate layer 13b is, for example, 10 nm to 1 μm. The thickness T3c of each amorphous layer 13c is, for example, 0.1 nm to 10 nm, and for example, T3b<T3c. The other configurations are the same as those in Example 1, and their explanation will be omitted.

実施例１の変形例１の製造方法は以下である。図３（ｃ）の代わりに、支持基板１０の上面に中間層１３ｂを中間層１３と同様の方法で成膜する。中間層１３ｂの上面にイオン５４を照射することでアモルファス層１３ｃを形成する。図３（ｄ）の代わりに、アモルファス層１３ｃの上面とアモルファス層１３ａの下面とを接合する。その他の製造方法は実施例１と同じである。 The manufacturing method of Modification 1 of Example 1 is as follows. Instead of FIG. 3C, an intermediate layer 13b is formed on the upper surface of the support substrate 10 in the same manner as the intermediate layer 13. An amorphous layer 13c is formed by irradiating the upper surface of the intermediate layer 13b with ions 54. Instead of FIG. 3(d), the upper surface of the amorphous layer 13c and the lower surface of the amorphous layer 13a are bonded. Other manufacturing methods are the same as in Example 1.

実施例１において、支持基板１０と中間層１３との接合性が悪い場合、実施例１の変形例１のように、中間層１３ｂを設けることで、支持基板１０と圧電基板１２とを良好に接合することができる。 In Example 1, if the bonding property between the support substrate 10 and the intermediate layer 13 is poor, by providing the intermediate layer 13b as in Modification 1 of Example 1, the support substrate 10 and the piezoelectric substrate 12 can be bonded well. Can be joined.

実施例１およびその変形例によれば、中間層１３（第１層）は、圧電基板１２の一対の櫛型電極１８が設けられた面と反対の面に接して設けられ、圧電基板１２と異なる材料を主成分とする。実施例１の支持基板１０および実施例１の変形例１の中間層１３ｂ（第２層）は、中間層１３の圧電基板１２と反対の面に設けられ、圧電基板１２と異なる材料を主成分とする。実施例１のアモルファス層１０ａおよび実施例１の変形例１のアモルファス層１３ｃ（第１アモルファス層）は、中間層１３と支持基板１０または中間層１３ｂとの間に支持基板１０または中間層１３ｂと接して設けられ支持基板１０または中間層１３ｂの構成元素を主成分とする。 According to the first embodiment and its modifications, the intermediate layer 13 (first layer) is provided in contact with the surface of the piezoelectric substrate 12 opposite to the surface on which the pair of comb-shaped electrodes 18 are provided, and is The main components are different materials. The support substrate 10 of Example 1 and the intermediate layer 13b (second layer) of Modification 1 of Example 1 are provided on the surface of the intermediate layer 13 opposite to the piezoelectric substrate 12, and are mainly made of a material different from that of the piezoelectric substrate 12. shall be. The amorphous layer 10a of Example 1 and the amorphous layer 13c (first amorphous layer) of Modification 1 of Example 1 have a support substrate 10 or an intermediate layer 13b between the intermediate layer 13 and the support substrate 10 or the intermediate layer 13b. The main component is the constituent element of the support substrate 10 or the intermediate layer 13b which is provided in contact with the support substrate 10 or the intermediate layer 13b.

このように、支持基板１０の上面に中間層１３を常温接合することで、圧電基板１２内に比較例１のようなアモルファス層１２ａがほとんど形成されない。よって、中間層１３の界面付近の圧電基板１２の圧電性は比較例１のようには低下しない。これにより、弾性表面波が圧電基板１２の下面に達してもアモルファス層１２ａの影響を受け損失が低下することを抑制できる。 In this way, by bonding the intermediate layer 13 to the upper surface of the support substrate 10 at room temperature, the amorphous layer 12a as in Comparative Example 1 is hardly formed within the piezoelectric substrate 12. Therefore, the piezoelectricity of the piezoelectric substrate 12 near the interface of the intermediate layer 13 does not deteriorate as in Comparative Example 1. Thereby, even if the surface acoustic waves reach the lower surface of the piezoelectric substrate 12, it is possible to suppress the loss from being affected by the amorphous layer 12a.

アモルファス層１３ａ（第２アモルファス層）は、中間層１３と実施例１のアモルファス層１０ａおよび実施例１の変形例１のアモルファス層１３ｃとの間に中間層１３およびアモルファス層１０ａまたは１３ｃと接して設けられ、中間層１３の構成元素を主成分とする。これにより、支持基板１０と中間層１３とを常温にて接合できる。 The amorphous layer 13a (second amorphous layer) is formed between the intermediate layer 13 and the amorphous layer 10a of Example 1 and the amorphous layer 13c of Modified Example 1 of Example 1, in contact with the intermediate layer 13 and the amorphous layer 10a or 13c. The main component is the constituent element of the intermediate layer 13. Thereby, the supporting substrate 10 and the intermediate layer 13 can be bonded at room temperature.

中間層１３が酸化シリコン膜のように、ＴＥＭ観察でアモルファス層１３ａが同定できない場合であっても、アモルファス層１３ａが非常に薄い、または中間層１３の構成元素を主成分とするアモルファス層１３ａが設けられている。すなわち、中間層１３とアモルファス層１０ａとの間に中間層１３の構成元素以外の層を主成分とする層は設けられていない。アモルファス層１３ａが非常に薄い場合、中間層１３とアモルファス層１０ａとは実質的に接している。 Even if the amorphous layer 13a cannot be identified by TEM observation, such as when the intermediate layer 13 is a silicon oxide film, the amorphous layer 13a is very thin, or the amorphous layer 13a is mainly composed of the constituent elements of the intermediate layer 13. In other words, no layer mainly composed of elements other than the constituent elements of the intermediate layer 13 is provided between the intermediate layer 13 and the amorphous layer 10a. When the amorphous layer 13a is very thin, the intermediate layer 13 and the amorphous layer 10a are substantially in contact with each other.

ここで、主成分とは、図４（ａ）および図４（ｂ）において活性化のために用いた元素（例えばＡｒ）および意図しない不純物を除く成分である。例えば、アモルファス層１０ａは支持基板１０の構成元素（例えばスピネル基板の場合Ａｌ、ＭｇおよびＯ）を合計で５０原子％以上含み、アモルファス層１３ａは中間層１３（例えば酸化アルミニウム膜の場合ＡｌおよびＯ）を合計で５０原子％以上含む。 Here, the main component is a component excluding the element (eg, Ar) used for activation in FIGS. 4(a) and 4(b) and unintended impurities. For example, the amorphous layer 10a contains a total of 50 atomic % or more of the constituent elements of the support substrate 10 (for example, Al, Mg, and O in the case of a spinel substrate), and the amorphous layer 13a contains the constituent elements of the supporting substrate 10 (for example, Al, Mg, and O in the case of an aluminum oxide film) in a total of 50 atomic percent or more, and the amorphous layer 13a contains the constituent elements of the supporting substrate 10 (for example, Al, Mg, and O in the case of an aluminum oxide film). ) in a total amount of 50 atomic % or more.

圧電基板１２と中間層１３との間にはアモルファス層が実質的に設けられていないことが好ましい。これにより、比較例１のような損失の低下を抑制できる。ここで、アモルファス層が実質的に設けられていないとは、圧電基板１２の下面の活性化処理のような意図的に形成されたアモルファス層が設けられていないとの意味である。 Preferably, substantially no amorphous layer is provided between the piezoelectric substrate 12 and the intermediate layer 13. Thereby, the decrease in loss like that in Comparative Example 1 can be suppressed. Here, "substantially no amorphous layer is provided" means that an amorphous layer intentionally formed such as by activation treatment on the lower surface of the piezoelectric substrate 12 is not provided.

アモルファス層１３ａを観察できる場合、アモルファス層１３ａの厚さＴ３ａはアモルファス層１０ａの厚さＴ１ａ（またはＴ３ａ）より小さいことが好ましく、Ｔ１ａまたはＴ３ｃの０．９倍以下が好ましく、０．８倍以下がより好ましく、０．７倍以下がさらに好ましい。これにより、損失をより抑制できる。アモルファス層１３ａが薄すぎると、中間層１３の下面は活性がされない。このことから、アモルファス層１３ａの厚さＴ３ａはＴ１ａまたはＴ３ｃの０．１倍以上が好ましい。 When the amorphous layer 13a can be observed, the thickness T3a of the amorphous layer 13a is preferably smaller than the thickness T1a (or T3a) of the amorphous layer 10a, and is preferably 0.9 times or less than T1a or T3c, more preferably 0.8 times or less, and even more preferably 0.7 times or less. This allows for further suppression of losses. If the amorphous layer 13a is too thin, the lower surface of the intermediate layer 13 will not be activated. For this reason, the thickness T3a of the amorphous layer 13a is preferably 0.1 times or more than T1a or T3c.

アモルファス層１３ａの厚さＴ３ａが大きいと損失が悪化することから厚さＴ３ａは、３ｎｍ以下が好ましく、２ｎｍ以下がより好ましく、１ｎｍ以下がさらに好ましい。中間層１３の下面を活性するため、厚さＴ３ａは０．１ｎｍ以上が好ましく、０．２ｎｍ以上がより好ましい。 If the thickness T3a of the amorphous layer 13a is large, the loss will worsen, so the thickness T3a is preferably 3 nm or less, more preferably 2 nm or less, and even more preferably 1 nm or less. In order to activate the lower surface of the intermediate layer 13, the thickness T3a is preferably 0.1 nm or more, more preferably 0.2 nm or more.

支持基板１０または中間層１３ｂと中間層１３との接合強度の観点から、厚さＴ１ａまたはＴ３ｃは、０．５ｎｍ以上が好ましく、１ｎｍ以上がより好ましく、２ｎｍ以上がさらに好ましい。厚さＴ１１ａまたはＴ３ｃは１０ｎｍ以下が好ましく、５ｎｍ以下がより好ましい。 From the viewpoint of the bonding strength between the supporting substrate 10 or the intermediate layer 13b and the intermediate layer 13, the thickness T1a or T3c is preferably 0.5 nm or more, more preferably 1 nm or more, and even more preferably 2 nm or more. The thickness T11a or T3c is preferably 10 nm or less, more preferably 5 nm or less.

圧電基板１２の厚さＴ１を一方の櫛型電極１８の電極指１５の平均ピッチ（すなわち波長λ）より小さくする。これにより、バルク波に起因するスプリアスおよび／または損失を抑制できる。圧電基板１２の厚さＴ２は電極指１５の平均ピッチの０．９倍以下が好ましく、０．８倍以下がより好ましく、０．７倍以下がさらに好ましい。図７のように、損失を抑制するため、厚さＴ２は電極指１５の平均ピッチの０．１倍以上が好ましく、０．２倍以上がより好ましい。電極指１５の平均ピッチは、弾性波共振器２０のＸ方向の長さを電極指１５の対数（電極指１５の本数の１／２）で除することにより算出できる。例えば波長λを５μｍとすると、圧電基板１２の厚さＴ２は例えば０．５μｍから５μｍである。 The thickness T1 of the piezoelectric substrate 12 is made smaller than the average pitch (ie, wavelength λ) of the electrode fingers 15 of one comb-shaped electrode 18. Thereby, spurious and/or loss caused by bulk waves can be suppressed. The thickness T2 of the piezoelectric substrate 12 is preferably 0.9 times or less than the average pitch of the electrode fingers 15, more preferably 0.8 times or less, and even more preferably 0.7 times or less. As shown in FIG. 7, in order to suppress loss, the thickness T2 is preferably 0.1 times or more, more preferably 0.2 times or more, the average pitch of the electrode fingers 15. The average pitch of the electrode fingers 15 can be calculated by dividing the length of the elastic wave resonator 20 in the X direction by the logarithm of the electrode fingers 15 (1/2 of the number of electrode fingers 15). For example, if the wavelength λ is 5 μm, the thickness T2 of the piezoelectric substrate 12 is, for example, 0.5 μm to 5 μm.

図８のように、支持基板１０の反り量を抑制するため、中間層１３の厚さＴ３は、圧電基板１２の厚さＴ２より小さいことが好ましく、厚さＴ２の０．８倍以下がより好ましく、０．５倍以下がさらに好ましい。図７のように、損失を抑制するため、厚さＴ３は厚さＴ２の０．１倍以上が好ましく、０．２倍以上がより好ましい。 As shown in FIG. 8, in order to suppress the amount of warpage of the support substrate 10, the thickness T3 of the intermediate layer 13 is preferably smaller than the thickness T2 of the piezoelectric substrate 12, and preferably 0.8 times or less of the thickness T2. It is preferably 0.5 times or less, and more preferably 0.5 times or less. As shown in FIG. 7, in order to suppress loss, the thickness T3 is preferably 0.1 times or more, more preferably 0.2 times or more, the thickness T2.

実施例１のように、中間層１３が接合する第２層は支持基板１０であり、支持基板１０のＸ方向（電極指１５の配列方向）の線膨張係数は圧電基板１２のＸ方向の線膨張係数より低い。これにより、弾性表面波共振器の温度特性が向上する。 As in Example 1, the second layer to which the intermediate layer 13 is bonded is the support substrate 10, and the linear expansion coefficient of the support substrate 10 in the X direction (the direction in which the electrode fingers 15 are arranged) is the same as that of the piezoelectric substrate 12 in the X direction. lower than the expansion coefficient. This improves the temperature characteristics of the surface acoustic wave resonator.

実施例１の変形例１のように、中間層１３ｂ（第２層）の圧電基板１２と反対の面に設けられた支持基板１０を備えている。このように、中間層１３ｂを設けることで、支持基板１０と中間層１３とを接合することができる。また、支持基板１０のＸ方向の線膨張係数は圧電基板１２のＸ方向の線膨張係数より低い。これにより、弾性表面波共振器の温度特性が向上する。 Like the first modification of the first embodiment, the support substrate 10 is provided on the surface of the intermediate layer 13b (second layer) opposite to the piezoelectric substrate 12. By providing the intermediate layer 13b in this way, the support substrate 10 and the intermediate layer 13 can be bonded together. Further, the linear expansion coefficient of the support substrate 10 in the X direction is lower than that of the piezoelectric substrate 12 in the X direction. This improves the temperature characteristics of the surface acoustic wave resonator.

中間層１３と１３ｂの主成分を同じとする。これにより、中間層１３と１３ｂとを強固に接合できる。よって、支持基板１０と圧電基板１２とを強固に結合できる。なお、中間層１３と１３ｂを酸化シリコン膜とすると、アモルファス層１３ａおよび１３ｃがともに非常に薄くなる場合がある。この場合常温接合ができない場合がある。このため、中間層１３と１３ｂとを同じ材料とする場合、中間層１３および１３ｂは、シリコン膜、酸化アルミニウム膜または窒化アルミニウム膜であることが好ましい。 The main components of the intermediate layers 13 and 13b are the same. This allows the intermediate layers 13 and 13b to be firmly bonded together. This allows the support substrate 10 and the piezoelectric substrate 12 to be firmly bonded together. If the intermediate layers 13 and 13b are silicon oxide films, the amorphous layers 13a and 13c may both become very thin. In this case, room temperature bonding may not be possible. For this reason, if the intermediate layers 13 and 13b are made of the same material, it is preferable that the intermediate layers 13 and 13b are silicon films, aluminum oxide films, or aluminum nitride films.

圧電基板１２は、単結晶基板であり、タンタル酸リチウム基板またはニオブ酸リチウム基板を用いることができる。中間層１３および１３ｂは、多結晶層であり、酸化シリコン層、シリコン層、酸化アルミニウム層または窒化アルミニウム層とすることができる。支持基板１０は、単結晶、多結晶または焼結体であり、例えば、サファイア基板、スピネル基板、シリコン基板、水晶基板、石英基板、またはアルミナ基板とすることができる。 The piezoelectric substrate 12 is a single crystal substrate, and a lithium tantalate substrate or a lithium niobate substrate can be used. Intermediate layers 13 and 13b are polycrystalline layers and can be silicon oxide layers, silicon layers, aluminum oxide layers or aluminum nitride layers. The support substrate 10 is a single crystal, a polycrystal, or a sintered body, and can be, for example, a sapphire substrate, a spinel substrate, a silicon substrate, a crystal substrate, a quartz substrate, or an alumina substrate.

アモルファス層１０ａまたは１３ｃにおける、支持基板１０の構成元素のうち酸素以外の元素の原子濃度は、中間層１３の構成元素のうち酸素以外の元素の原子濃度より高い。アモルファス層１３ａにおける、中間層１３の構成元素のうち酸素以外の元素の原子濃度は、支持基板１０または中間層１３ｂの構成元素のうち酸素以外の元素の原子濃度より高い。これにより、損失等の特性を改善できる。 The atomic concentration of elements other than oxygen among the constituent elements of the support substrate 10 in the amorphous layer 10a or 13c is higher than the atomic concentration of elements other than oxygen among the constituent elements of the intermediate layer 13. The atomic concentration of elements other than oxygen among the constituent elements of the intermediate layer 13 in the amorphous layer 13a is higher than the atomic concentration of elements other than oxygen among the constituent elements of the support substrate 10 or the intermediate layer 13b. Thereby, characteristics such as loss can be improved.

ＩＤＴ２２がＳＨ（Shear Horizontal）波を励振する場合、ＩＤＴ２２はバルク波を励振しやすい。よって、ＩＤＴ２２はＳＨ波を励振することが好ましい。このため、圧電基板１２は、２０°から４８°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。圧電基板１２が回転ＹカットＸ伝搬タンタル酸リチウム基板の場合、Ｘ方向は結晶方位のＸ軸方向となる。 When the IDT 22 excites SH (shear horizontal) waves, the IDT 22 tends to excite bulk waves. Therefore, it is preferable that the IDT 22 excites SH waves. For this reason, the piezoelectric substrate 12 is preferably a 20° to 48° rotated Y-cut, X-propagating lithium tantalate substrate. When the piezoelectric substrate 12 is a rotating Y-cut X-propagating lithium tantalate substrate, the X direction is the X-axis direction of the crystal orientation.

図１０（ａ）は、実施例２に係るフィルタの回路図である。図１０（ａ）に示すように、入力端子Ｔｉｎと出力端子Ｔｏｕｔとの間に、１または複数の直列共振器Ｓ１からＳ３が直列に接続されている。入力端子Ｔｉｎと出力端子Ｔｏｕｔとの間に、１または複数の並列共振器Ｐ１およびＰ２が並列に接続されている。１または複数の直列共振器Ｓ１からＳ３および１または複数の並列共振器Ｐ１およびＰ２の少なくとも１つに実施例１の弾性波共振器を用いることができる。ラダー型フィルタの共振器の個数等は適宜設定できる。フィルタは、多重モード型フィルタでもよい。 Fig. 10(a) is a circuit diagram of a filter according to a second embodiment. As shown in Fig. 10(a), one or more series resonators S1 to S3 are connected in series between the input terminal Tin and the output terminal Tout. One or more parallel resonators P1 and P2 are connected in parallel between the input terminal Tin and the output terminal Tout. The elastic wave resonator of the first embodiment can be used for at least one of the one or more series resonators S1 to S3 and the one or more parallel resonators P1 and P2. The number of resonators of the ladder filter can be set as appropriate. The filter may be a multimode filter.

［実施例２の変形例１］
図１０（ｂ）は、実施例２の変形例１に係るデュプレクサの回路図である。図１０（ｂ）に示すように、共通端子Ａｎｔと送信端子Ｔｘとの間に送信フィルタ４０が接続されている。共通端子Ａｎｔと受信端子Ｒｘとの間に受信フィルタ４２が接続されている。送信フィルタ４０は、送信端子Ｔｘから入力された高周波信号のうち送信帯域の信号を送信信号として共通端子Ａｎｔに通過させ、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から入力された高周波信号のうち受信帯域の信号を受信信号として受信端子Ｒｘに通過させ、他の周波数の信号を抑圧する。送信フィルタ４０および受信フィルタ４２の少なくとも一方を実施例２のフィルタとすることができる。 [Modification 1 of Example 2]
FIG. 10(b) is a circuit diagram of a duplexer according to a first modification of the second embodiment. As shown in FIG. 10(b), a transmission filter 40 is connected between the common terminal Ant and the transmission terminal Tx. A reception filter 42 is connected between the common terminal Ant and the reception terminal Rx. The transmission filter 40 passes a signal in the transmission band among the high frequency signals inputted from the transmission terminal Tx to the common terminal Ant as a transmission signal, and suppresses signals of other frequencies. The reception filter 42 passes a signal in the reception band among the high-frequency signals inputted from the common terminal Ant to the reception terminal Rx as a reception signal, and suppresses signals at other frequencies. At least one of the transmission filter 40 and the reception filter 42 can be the filter of the second embodiment.

マルチプレクサとしてデュプレクサを例に説明したがトリプレクサまたはクワッドプレクサでもよい。 Although a duplexer has been described as an example of a multiplexer, a triplexer or a quadplexer may also be used.

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 embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to these specific embodiments, and various modifications and variations can be made within the scope of the gist of the present invention as described in the claims. Changes are possible.

１０支持基板
１０ａ、１１、１２ａ、１３ａ、１３ｃアモルファス層
１２圧電基板
１３、１３ｂ中間層
１５電極指
１８櫛型電極
２０弾性波共振器
２２ＩＤＴ REFERENCE SIGNS LIST 10 Support substrate 10a, 11, 12a, 13a, 13c Amorphous layer 12 Piezoelectric substrate 13, 13b Intermediate layer 15 Electrode finger 18 Comb-shaped electrode 20 Elastic wave resonator 22 IDT

Claims

a piezoelectric substrate that is a single crystal lithium tantalate substrate;
a pair of comb-shaped electrodes provided on the piezoelectric substrate, each of the comb-shaped electrodes having a plurality of electrode fingers;
a first layer, which is a silicon oxide layer, provided in contact with a surface of the piezoelectric substrate opposite to a surface on which the pair of comb electrodes are provided;
a second layer, which is a single crystal sapphire substrate, provided on a surface of the first layer opposite the piezoelectric substrate;
a first amorphous layer provided between the first layer and the second layer in contact with the second layer, the first amorphous layer including a constituent element of the second layer as a main component and an inert element ;
Equipped with
a thickness of the piezoelectric substrate is 0.2 to 0.6 times an average pitch of electrode fingers of one of the pair of comb electrodes,
a thickness of the first layer is smaller than a thickness of the piezoelectric substrate and is equal to or greater than 0.1 times the thickness of the piezoelectric substrate, and is equal to or greater than 0.2 times and equal to or less than 0.6 times the average pitch of electrode fingers of one of the pair of comb electrodes;
An elastic wave resonator in which no amorphous layer is intentionally formed between the piezoelectric substrate and the first layer.

An inert layer is provided between the first layer and the first amorphous layer in contact with the first layer and the first amorphous layer, and is thinner than the first amorphous layer and is mainly composed of the constituent elements of the first layer . The acoustic wave resonator according to claim 1, further comprising a second amorphous layer containing an element .

The elastic wave resonator according to claim 2, wherein the thickness of the first amorphous layer is 0.5 nm or more and 10 nm or less, and the thickness of the second amorphous layer is 0.1 nm or more and 3 nm or less.

The acoustic wave resonator according to claim 2 or 3, wherein the thickness of the second amorphous layer is 0.9 times or less the thickness of the first amorphous layer.

The acoustic wave resonator according to claim 1, wherein the first layer and the first amorphous layer are in contact with each other.

The elastic wave resonator according to claim 5, wherein the first amorphous layer has a thickness of 0.5 nm or more and 10 nm or less.

7. The thickness of the piezoelectric substrate is 0.1 times or more and 0.9 times or less the average pitch of electrode fingers of one of the comb-shaped electrodes of the pair of comb-shaped electrodes. The elastic wave resonator described in .

A filter including an acoustic wave resonator according to any one of claims 1 to 7.

A multiplexer comprising a filter according to claim 8.