KR20190132535A - 탄성파 소자 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 압전성 재료 기판과 지지 기판을 접합층을 통해 접합하는 탄성파 소자에 있어서, 탄성파의 전반 손실 및 주파수의 온도 특성을 한층 더 개선할 수 있는 구조의 탄성파 소자를 제공하는 것을 과제로 한다.
탄성파 소자는, 압전성 재료 기판(2A), 압전성 재료 기판(2A) 상의 전극(4), 지지 기판(3), 및 압전성 재료 기판(2A)과 지지 기판(3)을 접합하는 접합층(1A)을 구비한다. 접합층(1A)은 수정막으로 이루어진다.
탄성파 소자는, 압전성 재료 기판(2A), 압전성 재료 기판(2A) 상의 전극(4), 지지 기판(3), 및 압전성 재료 기판(2A)과 지지 기판(3)을 접합하는 접합층(1A)을 구비한다. 접합층(1A)은 수정막으로 이루어진다.
Description
본 발명은 탄성파 소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
휴대전화 등에 사용되는 필터 소자나 발진자로서 기능시킬 수 있는 탄성 표면파 디바이스나, 압전 박막을 이용한 램파 소자나 박막 공진자(FBAR : Film Bulk Acoustic Resonator) 등의 탄성파 디바이스가 알려져 있다. 이러한 탄성 표면파 디바이스로는, 지지 기판과, 탄성 표면파를 전반(傳搬)시키는 압전성 재료 기판을 접합하고, 압전성 재료 기판의 표면에 탄성 표면파를 여진시킬 수 있는 빗형 전극을 설치한 것이 알려져 있다. 이와 같이 압전성 재료 기판보다 작은 열팽창 계수를 갖는 지지 기판을 압전성 재료 기판에 접착함으로써, 온도가 변화했을 때의 압전성 재료 기판의 크기의 변화를 억제하고, 탄성 표면파 디바이스로서의 주파수 특성의 변화를 억제하고 있다.
여기서, 압전성 재료 기판과 실리콘 기판을 접합함에 있어서, 압전성 재료 기판 표면에 산화규소막을 형성하고, 산화규소막을 통해 압전성 재료 기판과 실리콘 기판을 직접 접합하는 것이 알려져 있다(특허문헌 1). 이 접합시에는, 산화규소막 표면과 실리콘 기판 표면에 플라즈마 빔을 조사하여 표면을 활성화하여, 직접 접합을 행한다(플라즈마 활성화법).
또한, 특허문헌 2에 의하면, 탄탈산리튬 등의 압전성 재료 기판을 별도의 압전성 재료 기판에 대하여 접합함으로써, 탄성파 소자의 주파수의 온도 특성을 개선하는 것이 기재되어 있다. 이 경우, 2개의 압전성 재료 기판 사이에 규소나 규소 화합물을 개재시킴으로써, 미접합부의 발생을 억제하는 것도 기재되어 있다.
특허문헌 1에 기재된 탄성파 소자에서는, 압전성 재료 기판 상에 산화규소막을 성막하고, 이어서 실리콘 기판에 대하여 직접 접합하고 있다. 그러나, 이러한 탄성파 소자에서는, 탄성파의 전반 손실이나 주파수의 온도 변화를, 어느 정도 이상 개선하는 것이 어려웠다.
한편, 특허문헌 2에 기재된 탄성파 소자에서도, 탄성파의 전반 손실, 주파수의 온도 특성이 비교적 커져, 어느 정도 이상 개선하는 것이 어려웠다.
본 발명의 과제는, 압전성 재료 기판과 지지 기판을 접합층을 통해 접합하는 탄성파 소자에 있어서, 탄성파의 전반 손실 및 주파수의 온도 특성을 한층 더 개선할 수 있는 구조의 탄성파 소자를 제공하는 것이다.
본 발명은, 압전성 재료 기판,
압전성 재료 기판 상의 전극,
지지 기판, 및
상기 압전성 재료 기판과 상기 지지 기판을 접합하는 접합층을 구비하는 탄성파 소자로서,
상기 접합층이 수정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 탄성파 소자에 관한 것이다.
또한, 본 발명은,
압전성 재료 기판과 수정판을 접합하는 공정,
상기 수정판을 가공하여 접합층을 형성하는 공정,
상기 접합층과 지지 기판을 접합하는 공정, 및
상기 압전성 재료 기판 상에 전극을 형성하는 공정
을 갖는 것을 특징으로 하는 탄성파 소자의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명자들은, 특허문헌 1, 2에 기재된 바와 같은 탄성파 소자에 있어서, 전반 손실과 주파수의 온도 특성의 개선에 한계가 있는 이유에 관해 더욱 검토하였다. 즉, 압전성 재료 기판 상에 산화규소막을 성막한 경우에는, 산화규소막이 에피택셜 성장하지 않기 때문에 비정질 상태가 되고, 결정성이 낮기 때문에, 탄성파가 산화규소막측으로 누설되어 전반 손실이 생길 뿐만 아니라, 지지 기판에 의한 구속력도 저하되기 때문에 주파수의 온도 변화도 커지기 쉽다는 것을 알았다.
또한, 압전성 재료 기판을 별도의 압전성 재료 기판(예를 들면 수정 기판)에 접합하여 탄성파 소자를 제조한 경우에도, 수정 기판 안쪽으로 탄성파가 누설되어 흡수되기 때문에, 삽입 손실을 저하시키는 것이 어렵고, 또한 수정 기판에 의한 압전성 재료 기판의 구속력에도 한계가 있기 때문에, 주파수의 온도 변화를 개선하는 것이 어렵다는 것을 알았다.
이것에 대하여, 본 발명에 의하면, 압전성 재료 기판을 수정으로 이루어진 접합층을 통해 별체의 지지 기판에 대하여 접합하고 있다. 수정은 단결정이며, 또한 수정으로 이루어진 접합층이 별체의 지지 기판에 대하여 접합되어 있기 때문에, 압전성 재료 기판으로부터 접합층으로의 탄성파의 누설이 억제된다. 이와 함께, 압전성 재료 기판을 지지 기판에 의해 구속할 수 있기 때문에, 주파수의 온도 특성도 동시에 저감하는 것이 가능하다.
도 1의 (a)는 압전성 재료 기판(2)과 수정판(1)을 나타내는 정면도이며, (b)는 압전성 재료 기판(2)과 수정판(1)의 접합체를 나타내는 정면도이며, (c)는 수정판(1)을 가공하여 접합층(1A)을 형성한 상태를 나타낸다.
도 2의 (a)는 압전성 재료 기판(2)과 지지 기판(3)을 접합한 상태를 나타내고, (b)는 압전성 재료 기판(2)을 가공하여 얇게 한 상태를 나타내고, (c)는 탄성파 소자(5)를 나타낸다.
도 3의 (a)는 압전성 재료 기판(2), 수정판(1) 및 압전성 재료 기판측 중간층(6)을 나타내는 정면도이며, (b)는 압전성 재료 기판(2)과 수정판(1)의 접합체를 나타내는 정면도이며, (c)는 수정판(1)을 가공하여 접합층(1A)을 형성한 상태를 나타낸다.
도 4의 (a)는 압전성 재료 기판(2)과 지지 기판(3)을 접합한 상태를 나타내고, (b)는 압전성 재료 기판(2)을 가공하여 얇게 한 상태를 나타내고, (c)는 탄성파 소자(5A)를 나타낸다.
도 5의 (a)는 압전성 재료 기판(2), 지지 기판(3) 및 산화규소막(8, 9)을 나타내고, (b)는 압전성 재료 기판(2)과 지지 기판(3)을 접합층(10)을 통해 접합한 상태를 나타내고, (c)는 비교예의 탄성파 소자(15)를 나타낸다.
도 2의 (a)는 압전성 재료 기판(2)과 지지 기판(3)을 접합한 상태를 나타내고, (b)는 압전성 재료 기판(2)을 가공하여 얇게 한 상태를 나타내고, (c)는 탄성파 소자(5)를 나타낸다.
도 3의 (a)는 압전성 재료 기판(2), 수정판(1) 및 압전성 재료 기판측 중간층(6)을 나타내는 정면도이며, (b)는 압전성 재료 기판(2)과 수정판(1)의 접합체를 나타내는 정면도이며, (c)는 수정판(1)을 가공하여 접합층(1A)을 형성한 상태를 나타낸다.
도 4의 (a)는 압전성 재료 기판(2)과 지지 기판(3)을 접합한 상태를 나타내고, (b)는 압전성 재료 기판(2)을 가공하여 얇게 한 상태를 나타내고, (c)는 탄성파 소자(5A)를 나타낸다.
도 5의 (a)는 압전성 재료 기판(2), 지지 기판(3) 및 산화규소막(8, 9)을 나타내고, (b)는 압전성 재료 기판(2)과 지지 기판(3)을 접합층(10)을 통해 접합한 상태를 나타내고, (c)는 비교예의 탄성파 소자(15)를 나타낸다.
이하, 적절하게 도면을 참조하면서 본 발명을 상세히 설명한다.
예를 들면, 도 1의 (a)에 나타낸 바와 같이, 압전성 재료 기판(2)과 수정판(1)을 준비한다. 압전성 재료 기판(2)의 주면(2a)을 접합면으로 하고, 또한 수정판(1)의 주면(1a)을 접합면으로 한다. 그리고, 도 1의 (b)에 나타낸 바와 같이, 압전성 재료 기판(2)과 수정판(1)을 직접 접합한다. 이어서, 도 1의 (c)에 나타낸 바와 같이, 수정판(1)의 주면(1b)을 가공함으로써 소정 두께로 하여, 수정으로 이루어진 접합층(1A)을 얻는다. 이 접합층(1A)의 접합면(1c)에 대하여, 별체의 지지 기판(3)의 접합면(3a)을 대향시킨다. 도면 부호 3b는 지지 기판(3)의 바닥면이다.
이어서, 도 2의 (a)에 나타낸 바와 같이, 지지 기판(3)의 접합면(3a)과 접합층(1A)의 접합면(1c)을 직접 접합한다. 이 상태에서, 압전성 재료 기판(2) 상에 전극을 설치해도 좋지만, 바람직하게는, 도 2의 (b)에 나타낸 바와 같이, 압전성 재료 기판(2)의 주면(2b)을 가공해서 압전성 재료 기판(2)을 얇게 하여, 박판화된 압전성 재료 기판(2A)을 얻는다. 도면부호 2c는 가공면이다. 이어서, 도 2의 (c)에 나타낸 바와 같이, 압전성 재료 기판(2A)의 가공면(2c) 상에 소정의 전극(4)을 형성하여, 탄성파 소자(5)를 얻을 수 있다.
도 1, 도 2의 예에서는, 압전성 재료 기판(2)과 수정판(1)을 직접 접합하고, 또한 접합층(1A)과 지지 기판(3)을 직접 접합하고 있다. 그러나, 압전성 재료 기판(2)과 접합층(1A) 사이에 압전성 재료 기판측 중간층을 형성할 수 있고, 지지 기판(3)과 접합층(1A) 사이에 지지 기판측 중간층을 형성할 수 있다. 이들 중간층(압전성 재료 기판측 중간층 또는 지지 기판측 중간층)에 의해, 접합 강도를 한층 더 개선하는 것이 가능해진다. 도 3, 도 4는, 이 실시형태에 관한 것이다.
즉, 도 3의 (a)에 나타낸 바와 같이, 압전성 재료 기판(2)과 수정판(1)을 준비한다. 수정판(1)의 접합면(1a) 상에 압전성 재료 기판측 중간층(6)을 형성한다. 그리고, 도 3의 (b)에 나타낸 바와 같이, 압전성 재료 기판(2)의 접합면(2a)과 압전성 재료 기판측 중간층(6)의 표면(6a)을 접합한다. 다만, 본 예에서는, 수정판(1) 상에 압전성 재료 기판측 중간층(6)을 형성했지만, 압전성 재료 기판(2)의 접합면(2a) 상에 압전성 재료 기판측 중간층(6)을 형성할 수도 있다. 또한, 압전성 재료 기판측 중간층(6)의 형성 방법으로서, 수정판(1) 상에, 또 압전성 재료 기판(2) 상에 각각 중간층을 성막하고, 두 중간층을 접합하여 일체화할 수도 있다.
이어서, 도 3의 (c)에 나타낸 바와 같이, 수정판(1)을 가공함으로써 소정 두께로 하여, 수정으로 이루어진 접합층(1A)을 얻는다. 여기서, 본 예에서는, 접합층(1A)의 접합면(1c) 상에, 지지 기판측 중간층(7)을 더 형성한다. 그리고, 지지 기판측 중간층(7)의 접합면(7a)에 대하여, 별체의 지지 기판(3)의 접합면(3a)을 대향시킨다. 3b는 지지 기판(3)의 바닥면이다.
이어서, 도 4의 (a)에 나타낸 바와 같이, 지지 기판(3)의 접합면(3a)과 중간층(7)의 접합면(7a)을 직접 접합한다. 다만, 본 예에서는, 수정으로 이루어진 접합층(1A) 상에 지지 기판측 중간층(7)을 형성했지만, 지지 기판(3)의 접합면(3a) 상에 지지 기판측 중간층(7)을 형성할 수도 있다. 또한, 지지 기판측 중간층(7)의 형성방법으로서, 수정으로 이루어진 접합층(1A) 상에, 또 지지 기판(3) 상에 각각 중간층을 성막하고, 두 중간층을 접합하여 일체화할 수도 있다.
도 4의 (a)의 상태에서, 압전성 재료 기판(2) 상에 전극을 설치해도 좋지만, 바람직하게는, 도 4의 (b)에 나타낸 바와 같이, 압전성 재료 기판(2)의 주면(2b)을 가공해서 기판(2)을 얇게 하여, 박판화된 압전성 재료 기판(2A)을 얻는다. 도면부호 2c는 가공면이다. 이어서, 도 4의 (c)에 나타낸 바와 같이, 압전성 재료 기판(2A)의 가공면(2c) 상에 소정의 전극(4)을 형성하여, 탄성파 소자(5A)를 얻을 수 있다. 또, 전술한 실시형태(도 3의 (a)∼도 4의 (c))에서는, 탄성파 소자(5A)가 압전성 재료 기판측 중간층(6) 및 지지 기판측 중간층(7)을 갖고 있었지만, 이것에 한정되지 않고, 어느 하나의 중간층만(압전성 재료 기판측 중간층(6)만, 또는, 지지 기판측 중간층(7))을 형성하는 구성이어도 좋다.
이하, 본 발명의 각 구성 요소에 관해 더 설명한다.
탄성파 소자(5, 5A)에서는, 탄성 표면파 디바이스나 램파 소자, 박막 공진자(FBAR) 등이 알려져 있다. 예컨대, 탄성 표면파 디바이스는, 압전성 재료 기판의 표면에, 탄성 표면파를 여진시키는 입력측의 IDT(Interdigital Transducer) 전극(빗형 전극, 발형 전극이라고도 함)과 탄성 표면파를 수신하는 출력측의 IDT 전극을 설치한 것이다. 입력측의 IDT 전극에 고주파 신호를 인가하면, 전극 사이에 전계가 발생하고, 탄성 표면파가 여진되어 압전성 재료 기판 상을 전반해 간다. 그리고, 전반 방향으로 설치된 출력측의 IDT 전극으로부터, 전반된 탄성 표면파를 전기 신호로서 취출할 수 있다.
압전성 재료 기판(2, 2A)의 바닥면에 금속막을 갖고 있어도 좋다. 금속막은, 탄성파 디바이스로서 램파 소자를 제조했을 때에, 압전성 재료 기판(2, 2A)의 이면 근방의 전기 기계 결합 계수를 크게 하는 역할을 한다. 이 경우, 램파 소자는, 압전성 재료 기판(2, 2A)의 표면에 빗살형 전극이 형성되고, 지지 기판(3)에 설치된 캐비티에 의해 압전성 재료 기판(2, 2A)의 금속막이 노출된 구조가 된다. 이러한 금속막의 재질로는, 예컨대 알루미늄, 알루미늄 합금, 구리, 금 등을 들 수 있다. 또, 램파 소자를 제조하는 경우, 바닥면에 금속막을 갖지 않는 압전성 재료 기판을 구비한 복합 기판을 이용해도 좋다.
또한, 압전성 재료 기판(2, 2A)의 바닥면에 금속막과 절연막을 갖고 있어도 좋다. 금속막은, 탄성파 디바이스로서 박막 공진자를 제조했을 때에, 전극의 역할을 한다. 이 경우, 박막 공진자는, 압전성 재료 기판(2, 2A)의 표리면에 전극이 형성되고, 절연막을 캐비티로 함으로써 압전성 재료 기판(2, 2A)의 금속막이 노출된 구조가 된다. 이러한 금속막의 재질로는, 예컨대, 몰리브덴, 루테늄, 텅스텐, 크롬, 알루미늄 등을 들 수 있다. 또한, 절연막의 재질로는, 예컨대, 이산화규소, 인실리카 유리, 붕소인 실리카 유리 등을 들 수 있다.
압전성 재료 기판(2, 2A) 상의 전극 패턴을 구성하는 재질은, 알루미늄, 알루미늄 합금, 구리, 금이 바람직하고, 알루미늄 또는 알루미늄 합금이 더욱 바람직하다. 알루미늄 합금은, Al에 0.3∼5 중량%의 Cu를 혼합한 것을 사용하는 것이 바람직하다. 이 경우, Cu 대신에 Ti, Mg, Ni, Mo, Ta를 사용해도 좋다.
본 발명에서 이용하는 압전성 재료 기판(2, 2A)은 단결정이어도 좋다. 압전성 재료 기판(2, 2A)의 재질이 단결정이면, 압전성 재료 기판(2, 2A)의 표면을 활성화하기 쉽다. 단, 압전성 재료 기판(2, 2A)의 표면에 중간층을 형성하는 경우에는, 중간층의 접합면을 활성화할 수 있기 때문에, 압전성 재료 기판(2, 2A)은 단결정이 아니어도 좋고, 그 표면은 조면이어도 좋다.
압전성 재료 기판(2, 2A)의 재질은, 구체적으로는, 탄탈산리튬(LT) 단결정, 니오븀산리튬(LN) 단결정, 니오븀산리튬-탄탈산리튬 고용체 단결정, 수정, 붕산리튬을 예시할 수 있다. 그 중, LT 또는 LN인 것이 보다 바람직하다. LT나 LN은, 탄성 표면파의 전반 속도가 빠르고, 전기 기계 결합 계수가 크기 때문에, 고주파수 및 광대역 주파수용의 탄성 표면파 디바이스로서 적합하다. 또한, 압전성 재료 기판(2, 2A)의 주면(2a, 2b)의 법선 방향은, 특별히 한정되지 않지만, 예컨대 압전성 재료 기판(2, 2A)이 LT로 이루어질 때에는, 탄성 표면파의 전반 방향인 X축을 중심으로, Y축으로부터 Z축으로 36∼47°(예컨대 42°) 회전한 방향의 것을 이용하는 것이 전반 손실이 작기 때문에 바람직하다. 압전성 재료 기판(2, 2A)이 LN으로 이루어질 때에는, 탄성 표면파의 전반 방향인 X축을 중심으로, Y축으로부터 Z축으로 60∼68°(예컨대 64°) 회전한 방향의 것을 이용하는 것이 전반 손실이 작기 때문에 바람직하다. 또한, 압전성 재료 기판(2, 2A)의 크기는 특별히 한정되지 않지만, 예컨대 직경 50∼150 mm, 두께가 0.2∼60 ㎛이다.
지지 기판(3)의 재질은, 바람직하게는, 실리콘, 사이알론, 멀라이트, 사파이어 및 투광성 알루미나로 이루어진 군에서 선택된 재질로 이루어진다. 이것에 의해, 탄성파 소자(5, 5A)의 주파수의 온도 특성을 한층 더 개선할 수 있다.
본 발명에서는, 압전성 재료 기판(2, 2A)과 지지 기판(3)의 접합층(1A)이 수정으로 이루어진다. 수정이란, SiO2의 삼방정계의 단결정이다.
접합층(1A)의 두께는, 탄성파의 삽입 손실 및 주파수의 온도 특성의 관점에서는, 0.05 ㎛ 이상인 것이 바람직하고, 0.1 ㎛ 이상인 것이 더욱 바람직하고, 0.5 ㎛ 이상인 것이 특히 바람직하다. 또한, 접합층(1A)의 두께는, 탄성파의 삽입 손실 및 주파수의 온도 특성의 관점에서는, 30 ㎛ 이하인 것이 바람직하고, 25 ㎛ 이하가 바람직하고, 20 ㎛ 이하가 더욱 바람직하고, 15 ㎛ 이하가 특히 바람직하고, 10 ㎛ 이하로 할 수도 있다. 후술하는 바와 같이, 접합층(1A)의 두께를 0.05 ㎛ 이상, 30 ㎛ 이하로 함으로써, 접합 강도를 유지한 채, 탄성파의 전반 손실이 적고 또한 주파수의 온도 특성이 좋은 탄성파 소자를 제작할 수 있다.
압전성 재료 기판측 중간층(6), 지지 기판측 중간층(7)을 형성하는 경우에는, 그 재질은, 오산화탄탈, 오산화니오븀, 산화티탄 및 고저항 실리콘으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 재질로 한다. 이들 중간층을 형성함으로써, 지지 기판(3)과 압전성 재료 기판(2, 2A)의 접합 강도를 한층 더 개선할 수 있다.
이들 압전성 재료 기판측 중간층(6) 및 지지 기판측 중간층(7)의 두께는, 접합 강도의 관점에서는, 0.01 ㎛ 이상이 바람직하고, 0.05 ㎛ 이상이 더욱 바람직하다. 또한, 삽입 손실 및 주파수의 온도 특성의 관점에서는, 0.2 ㎛ 이하가 바람직하고, 0.1 ㎛ 이하가 더욱 바람직하다.
압전성 재료 기판측 중간층(6), 지지 기판측 중간층(7)의 각 성막 방법은 한정되지 않지만, 스퍼터링, 화학적 기상 성장법(CVD), 증착을 예시할 수 있다.
압전성 재료 기판(2)의 접합면(2a), 수정판(1)의 접합면(1a), 지지 기판(3)의 접합면(3a)을 직접 접합에 제공하는 경우에는, 이들을 평탄화 가공하고, 이어서 활성화하는 것이 바람직하다. 또한, 압전성 재료 기판(2)의 접합면(2a) 상에 압전성 재료 기판측 중간층(6)을 형성하는 경우, 지지 기판(3)의 접합면(3a) 상에 지지 기판측 중간층(7)을 형성하는 경우에는, 이들 중간층(6, 7)의 접합면(6a, 7a)을 평탄화 가공하고, 활성화하는 것이 바람직하다. 압전성 재료 기판(2)의 접합면(2a) 상에 압전성 재료 기판측 중간층(6)을 형성하는 경우, 압전성 재료 기판(2)의 접합면(2a)은 조면화해도 좋다.
이 조면이란, 면내에 일정하게 주기적인 요철이 형성되어 있는 면이며, 산술 평균 거칠기는 0.05 ㎛≤Ra≤0.5 ㎛, 최저 바닥으로부터 최대 정상까지의 높이 Ry가 0.5 ㎛≤Ry≤5 ㎛의 범위이다. 적합한 거칠기는, 탄성파의 파장에 의존하며, 벌크파의 반사를 억제할 수 있도록 적절하게 선택한다.
또한, 조면화 가공 방법은, 연삭, 연마, 에칭, 샌드 블라스트 등이 있다.
각 접합면(1a, 2a, 3a, 6a, 7a)을 평탄화하는 방법은, 랩(lap) 연마, 화학 기계 연마 가공(CMP) 등이 있다. 또한, 평탄면은, Ra≤1 nm이 바람직하고, 0.3 nm 이하로 하면 더욱 바람직하다.
이어서, 각 접합층(1a, 2a, 3a, 6a, 7a)을 활성화하는 방법으로는, 바람직하게는 각 접합면(1a, 2a, 3a, 6a, 7a)에 대하여 중성화 빔을 조사한다.
중성화 빔에 의한 표면 활성화를 행할 때에는, 특허문헌 3에 기재된 바와 같은 장치를 사용하여 중성화 빔을 발생시켜 조사하는 것이 바람직하다. 즉, 빔원으로서, 새들 필드(saddle field)형의 고속 원자 빔원을 사용한다. 그리고, 챔버에 불활성 가스를 도입하고, 전극에 직류 전원으로부터 고전압을 인가한다. 이것에 의해, 전극(정극)과 케이스(부극) 사이에 생기는 새들 필드형의 전계에 의해, 전자 e가 운동하여, 불활성 가스에 의한 원자와 이온의 빔이 생성된다. 그리드에 도달한 빔 중, 이온 빔은 그리드로 중화되기 때문에, 중성 원자의 빔이 고속 원자 빔원으로부터 출사된다. 빔을 구성하는 원자종은, 불활성 가스(아르곤, 질소 등)가 바람직하다.
빔 조사에 의한 활성화시의 전압은 0.5∼2.0 kV로 하는 것이 바람직하고, 전류는 50∼200 mA로 하는 것이 바람직하다.
이어서, 진공 분위기에서 활성화면끼리 접촉시켜 접합한다. 이 때의 온도는 상온이지만, 구체적으로는 40℃ 이하가 바람직하고, 30℃ 이하가 더욱 바람직하다. 또한, 접합시의 온도는 20℃ 이상, 25℃ 이하가 특히 바람직하다. 접합시의 압력은 100∼20000 N이 바람직하다.
또한, 각 접합면(1a, 2a, 3a, 6a, 7a)을 평탄화 가공한 후, 플라즈마 조사법에 의해 표면 활성화할 수 있다. 저진공 속(∼10 Pa)에서 접합면에 플라즈마(N2, NH3, O2, Ar 등)를 조사하여 표면을 활성화시킨다. 조사후, 대기중에 꺼내어 접합면끼리 접촉시켜 접합한다. 접합후에, 200∼300℃로 가열하여 접합 강도를 향상시킨다.
실시예
(비교예 1)
도 5를 참조하면서 설명하는 방법에 따라서 탄성파 소자(15)를 제작했다.
구체적으로는, 오리엔테이션 플랫부(OF부)를 가지며, 직경이 4 인치, 두께가 250 ㎛인 탄탈산리튬 기판(LT 기판)을 압전성 재료 기판(2)으로서 사용했다. 또한, 지지 기판(3)으로서, OF부를 가지며, 직경이 4 인치, 두께가 230 ㎛인 실리콘 기판을 준비했다. LT 기판은, 탄성 표면파(SAW)의 전반 방향을 X로 하고, 절취각이 회전 Y 커트판인 46° Y 커트 X 전반 LT 기판을 이용했다. 압전성 재료 기판(2)의 표면(2a)과 지지 기판(3)의 표면(3a)은, 산술 평균 거칠기 Ra가 1 nm이 되도록 경면 연마하였다. 산술 평균 거칠기는 원자간력 현미경(AFM)으로 세로 10 ㎛×가로 10 ㎛의 정방형의 시야를 평가했다.
이어서, 압전성 재료 기판(2)의 표면(2a)에 산화규소막(9)을 두께 3.0 ㎛ 스퍼터링법으로 성막했다. 성막후의 산술 평균 거칠기 Ra는 2 nm였다. 또한, 지지 기판(3)의 표면(3a)에 산화규소막(8)을 두께 3.0 ㎛ 스퍼터링법으로 성막했다. 성막후의 산술 평균 거칠기 Ra는 2 nm였다. 다음으로, 각 산화규소막을 화학 기계 연마 가공(CMP)하여, 각 막두께를 2.5 ㎛로 하고, Ra를 0.3 nm으로 했다.
이어서, 각 산화규소막의 접합면(8a, 9a)을 세정하여 오물을 제거한 후, 진공 챔버에 도입했다. 각 접합면(8a, 9a)을 플라즈마 활성화법으로 활성화한 후 서로 접합했다(도 5의 (b) 참조). 10은 접합층이다. 챔버의 압력은 10 Pa, 플라즈마는 O2 플라즈마를 60 s 조사하고, 접합 하중은 1000 N, 100 s로 했다.
이어서, 압전성 재료 기판(2)의 표면(2b)을 두께가 당초의 250 ㎛로부터 3 ㎛이 되도록 연삭 및 연마했다(도 5의 (c) 참조). 연삭 및 연마 공정중에 접합 부분의 박리는 확인할 수 없었다. 또한 크랙 오프닝법으로 접합 강도를 평가한 바 0.6 J/㎡였다. 그리고, 연삭 및 연마후의 압전성 재료 기판(2A)의 가공면(2c)에 전극(4)을 형성하여 탄성파 소자(15)를 얻었다.
이어서, 탄성파 소자(15)로 탄성파 소자칩을 제작하여, 전반 손실 및 주파수의 온도 특성을 측정했다.
구체적으로는, 탄성 표면파를 발생시키는 IDT 전극(4)은, 포토리소그래피 공정을 거쳐 형성했다. 전극(4)을 형성한 후, 다이싱에 의해 소편화하여, 전반 방향 5 mm, 그 수직 방향 4 mm의 소자를 얻었다. 또한, IDT 전극(4)을 형성하지 않고, 선팽창 계수를 계측하기 위한 동일 사이즈의 참조용 기판도 준비했다.
IDT 전극(4)을 형성한 소자로, 25∼80℃의 범위에서 주파수의 온도 특성을 계측한 바 -20 ppm/K가 되었다. 또한, 전반 손실은 -2.4 dB에 달했다.
또, 본 예의 측정 결과는 표 1에 요약하여 나타낸다.
(비교예 2)
본 예에서는, LT 기판과 수정 기판을 플라즈마 활성화법에 의해 직접 접합하여 탄성파 소자(15)를 제작했다.
구체적으로는, 오리엔테이션 플랫부(OF부)를 가지며, 직경이 4 인치, 두께가 250 ㎛인 탄탈산리튬 기판(LT 기판)을 압전성 재료 기판(2)으로서 사용했다. 또한, 지지 기판(3)으로서, OF부를 가지며, 직경이 4 인치, 두께가 230 ㎛인 수정 기판을 준비했다. LT 기판은, 탄성 표면파(SAW)의 전반 방향을 X로 하고, 절취각이 회전 Y 커트판인 46° Y 커트 X 전반 LT 기판을 이용했다. 압전성 재료 기판(2)의 표면(2a)과 지지 기판(3)의 표면(3a)은, 산술 평균 거칠기 Ra가 1 nm이 되도록 경면 연마하였다.
이어서, 압전성 재료 기판(2)의 표면(2a)과 지지 기판(3)의 표면(3a)을, 비교예 1과 동일한 조건으로 직접 접합했다. 단, 비교예 1과는 달리, 비교예 2에서는, 접합층으로서 산화규소막(8, 9)을 형성하지 않았다. 이어서, 압전성 재료 기판(2)의 표면(2b)을 두께가 당초의 250 ㎛로부터 3 ㎛이 되도록 연삭 및 연마했다. 연삭 및 연마 공정중에 접합 부분의 박리는 확인할 수 없었다. 또한 크랙 오프닝법으로 접합 강도를 평가한 바 0.6 J/㎡였다. 그리고, 연삭 및 연마후의 압전성 재료 기판(2A)의 가공면(2c)에 전극(4)을 형성하여 탄성파 소자(15)를 얻었다.
이어서, 탄성파 소자(15)로 탄성파 소자칩을 제작하고, 비교예 1과 동일하게 하여 전반 손실 및 주파수의 온도 특성을 측정했다. 이 결과를 표 1에 나타낸다. IDT 전극(4)을 형성한 소자로, 25∼80℃의 범위에서 주파수의 온도 특성을 계측한 바 -22 ppm/K가 되었다. 또한, 전반 손실은 -2.5 dB에 달했다.
(실시예 1)
도 1, 도 2를 참조하면서 설명한 방법에 따라서 탄성파 소자(5)를 제작했다.
구체적으로는, 오리엔테이션 플랫부(OF부)를 가지며, 직경이 4 인치, 두께가 250 ㎛인 탄탈산리튬 기판(LT 기판)을 압전성 재료 기판(2)으로서 사용했다. 또한, 직경이 4 인치, 두께가 250 ㎛인 수정판(1)을 준비했다. 또한, 지지 기판(3)으로서, OF부를 가지며, 직경이 4 인치, 두께가 230 ㎛인 실리콘 기판을 준비했다. LT 기판은, 탄성 표면파(SAW)의 전반 방향을 X로 하고, 절취각이 회전 Y 커트판인 46° Y 커트 X 전반 LT 기판을 이용했다. 압전성 재료 기판(2)의 표면(2a)과 지지 기판(3)의 표면(3a)은, 산술 평균 거칠기 Ra가 1 nm이 되도록 경면 연마하였다.
이어서, 압전성 재료 기판(2)의 접합면(2a), 수정판(1)의 접합면(1a)을 화학 기계 연마 가공함으로써 Ra가 0.3 nm 이하가 되도록 했다. 이어서, 접합면(2a, 1a)을 세정하여 오물을 제거한 후, 진공 챔버에 도입했다. 각 접합면(2a, 1a)을 플라즈마 활성화법으로 활성화한 후 서로 접합했다. 챔버의 압력은 10 Pa, 플라즈마는 O2 플라즈마를 60 s 조사하고, 접합 하중은 1000 N, 100 s로 했다.
이어서, 수정판(1)을 연삭 및 연마 가공하여 두께가 0.1 ㎛이 되도록 하여, 접합층(1A)을 얻었다(도 1의 (c) 참조). 접합층(1A)의 접합면(1c), 지지 기판(3)의 접합면(3a)을 화학 기계 연마 가공함으로써 Ra를 0.3 nm 이하가 되도록 했다. 접합면(1c, 3a)을 세정하여 오물을 제거한 후, 진공 챔버에 도입했다. 각 접합면을 플라즈마 활성화법으로 활성화한 후 서로 접합했다(도 2의 (a) 참조).
이어서, 압전성 재료 기판(2)의 표면(2b)을 두께가 당초의 250 ㎛로부터 3 ㎛이 되도록 연삭 및 연마했다(도 2의 (b) 참조). 연삭 및 연마 공정중에 접합 부분의 박리는 확인할 수 없었다. 또한 크랙 오프닝법으로 접합 강도를 평가한 바 0.6 J/㎡였다.
이어서, 비교예 1과 동일하게 하여, 탄성파 소자(5)로 탄성파 소자칩을 제작하여, 전반 손실 및 주파수의 온도 특성을 측정했다. IDT 전극(4)을 형성한 소자로, 25∼80℃의 범위에서 주파수의 온도 특성을 계측한 바 -15 ppm/K가 되었다. 또한, 전반 손실은 -1.9 dB가 되었다. 측정 결과를 표 1에 나타낸다. 이것으로부터, 실시예 1에서 제작한 탄성파 소자(5)에서는, 접합 강도를 유지한 채, 탄성파의 전반 손실이 적고 또한 주파수의 온도 특성이 좋다는 것을 알았다.
(실시예 2∼5)
실시예 1과 동일하게 하여 각 예의 탄성파 소자(5)를 제작했다. 단, 수정으로 이루어진 접합층(1A)의 두께는, 표 1에 나타낸 바와 같이 다양하게 변경했다. 구체적으로는, 실시예 2에서는, 접합층(1A)의 두께가 0.5 ㎛, 실시예 3에서는, 접합층(1A)의 두께가 5.0 ㎛, 실시예 4에서는, 접합층(1A)의 두께가 10.0 ㎛, 실시예 5에서는, 접합층(1A)의 두께가 20 ㎛로 했다.
각 예에 관해, 접합체의 접합 강도, 얻어진 탄성파 소자(5)의 전반 손실 및 주파수의 온도 특성을 표 1에 나타낸다. IDT 전극(4)을 형성한 소자로, 25∼80℃의 범위에서 주파수의 온도 특성을 계측한 바, 실시예 2에서는 -14 ppm/K, 실시예 3에서는 -15 ppm/K, 실시예 4에서는 -16 ppm/K, 실시예 5에서는 -21 ppm/K가 되었다. 또한, 전반 손실은, 실시예 2에서는 -1.1 dB, 실시예 3에서는 -1.1 dB, 실시예 4에서는 -1.2 dB, 실시예 5에서는 -2.3 dB가 되었다. 이것으로부터, 실시예 2∼5에서 제작한 탄성파 소자(5)에서는, 접합층(1A)을 두껍게 한 경우에도, 접합 강도를 유지한 채, 탄성파의 전반 손실이 적고 또한 주파수의 온도 특성이 좋다는 것을 알았다.
(실시예 6)
도 3, 도 4를 참조하면서 설명한 방법에 따라서, 탄성파 소자(5A)를 제작했다.
구체적으로는, 실시예 1과 동일한 압전성 재료 기판(2), 수정판(1), 지지 기판(3)을 준비했다.
이어서, 수정판(1)의 접합면(1a) 상에, 스퍼터링법에 의해, 두께 0.05 ㎛의 오산화탄탈로 이루어진 압전성 재료 기판측 중간층(6)을 성막했다. 이어서, 압전성 재료 기판(2)의 접합면(2a), 압전성 재료 기판측 중간층(6)의 접합면(6a)을 세정하여 오물을 제거한 후, 진공 챔버에 도입했다. 10-6 Pa대까지 진공 상태로 한 후, 각각의 기판의 접합면에 고속 원자 빔(가속 전압 1 kV, Ar 유량 27 sccm)을 120 sec간 조사했다. 이어서, 압전성 재료 기판(2)의 접합면(2a)과 압전성 재료 기판측 중간층(6)의 접합면(6a)을 접촉시킨 후, 10000 N으로 2분간 가압하여, 압전성 재료 기판(2)과 수정판(1)을 접합했다(도 3의 (b)).
이어서, 수정판(1)을 연삭 및 연마 가공하여 두께가 5.0 ㎛이 되도록 하여, 접합층(1A)을 얻었다(도 3의 (c) 참조). 이어서, 접합층(1A)의 접합면(1c) 상에, 스퍼터링법에 의해, 두께 0.05 ㎛의 오산화탄탈로 이루어진 지지 기판측 중간층(7)을 성막했다. 이어서, 지지 기판(3)의 접합면(3a), 지지 기판측 중간층(7)의 접합면(7a)을 세정하여 오물을 제거한 후, 진공 챔버에 도입했다. 10-6 Pa대까지 진공 상태로 한 후, 각각의 기판의 접합면(3a, 7a)에 고속 원자 빔(가속 전압 1 kV, Ar 유량 27 sccm)을 120 sec간 조사했다. 이어서, 지지 기판(3)의 접합면(3a)과 지지 기판측 중간층(7)의 접합면(7a)을 접촉시킨 후, 10000 N으로 2분간 가압하여, 지지 기판(3)과 압전성 재료 기판(2)을 접합했다(도 4의 (a)).
이어서, 압전성 재료 기판(2)의 표면(2b)을 두께가 당초의 250 ㎛로부터 3 ㎛이 되도록 연삭 및 연마했다(도 4의 (b) 참조). 연삭 및 연마 공정중에 접합 부분의 박리는 확인할 수 없었다. 또한 크랙 오프닝법으로 접합 강도를 평가한 바 1.5 J/㎡였다.
이어서, 비교예 1과 동일하게 하여, 탄성파 소자(5A)로 탄성파 소자칩을 제작하여, 전반 손실 및 주파수의 온도 특성을 측정했다. 측정 결과를 표 2에 나타낸다. 실시예 5에서는, IDT 전극(4)을 형성한 소자로, 25∼80℃의 범위에서 주파수의 온도 특성을 계측한 바, -15 ppm/K가 되었다. 또한, 전반 손실은 -0.9 dB밖에 되지 않았다. 또한, 접합 강도는 1.5 J/㎡이 되었다.
(실시예 7, 8)
실시예 6과 동일하게 하여, 탄성파 소자(5A)를 제작하여, 접합 강도, 전반 손실 및 주파수의 온도 특성을 측정했다. 측정 결과를 표 2에 나타낸다.
단, 지지 기판(3)의 재질은, 실시예 7에서는 사이알론으로, 실시예 8에서는 멀라이트로 변경했다. IDT 전극(4)을 형성한 소자로, 25∼80℃의 범위에서 주파수의 온도 특성을 계측한 바, 실시예 7에서는 -10 ppm/K, 실시예 8에서는 -14 ppm/K가 되었다. 또한, 전반 손실은, 실시예 7에서는 -0.7 dB, 실시예 8에서는 -0.7 dB밖에 되지 않았다. 또한, 접합 강도는, 실시예 6과 마찬가지로 1.5 J/㎡이 되었다. 이것으로부터, 실시예 6∼8에서 제작한 탄성파 소자(5)에서는, 접합 강도가 향상될 뿐만 아니라, 탄성파의 전반 손실이 적고 또한 주파수의 온도 특성이 좋다는 것을 알았다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 접합 강도는 비교예와 동등하며, 삽입 손실, 주파수의 온도 특성은 전체적으로 개선된다는 것을 알았다.
또, 실시예 1∼5에서는, 수정으로 이루어진 접합층(1A)의 두께가 0.1 ㎛∼20 ㎛이었지만, 접합층(1A)의 두께가 0.05 ㎛∼30 ㎛이면, 접합 강도를 유지한 채, 탄성파의 전반 손실이 적고 또한 주파수의 온도 특성이 좋은 탄성파 소자를 제작할 수 있다.
Claims (10)
- 압전성 재료 기판,
상기 압전성 재료 기판 상의 전극,
지지 기판, 및
상기 압전성 재료 기판과 상기 지지 기판을 접합하는 접합층을 구비하는 탄성파 소자에 있어서,
상기 접합층은 수정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 탄성파 소자. - 제1항에 있어서, 상기 접합층의 두께가 0.05 ㎛ 이상, 30 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 탄성파 소자.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 접합층과 상기 압전성 재료 기판 사이에, 오산화탄탈, 오산화니오븀, 산화티탄 및 고저항 실리콘으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 재질로 이루어진 압전성 재료 기판측 중간층을 구비하는 것을 특징으로 하는 탄성파 소자.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 접합층과 상기 지지 기판 사이에, 오산화탄탈, 오산화니오븀, 산화티탄 및 고저항 실리콘으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 재질로 이루어진 지지 기판측 중간층을 구비하는 것을 특징으로 하는 탄성파 소자.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지지 기판이, 실리콘, 사이알론, 멀라이트, 사파이어 및 투광성 알루미나로 이루어진 군에서 선택된 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 탄성파 소자.
- 압전성 재료 기판과 수정판을 접합하는 공정,
상기 수정판을 가공하여 접합층을 형성하는 공정,
상기 접합층과 지지 기판을 접합하는 공정, 및
상기 압전성 재료 기판 상에 전극을 형성하는 공정
을 갖는 것을 특징으로 하는 탄성파 소자의 제조 방법. - 제6항에 있어서, 상기 접합층의 두께를 0.05 ㎛ 이상, 30 ㎛ 이하로 하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 압전성 재료 기판과 상기 수정판 사이에, 오산화탄탈, 오산화니오븀, 산화티탄 및 고저항 실리콘으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 재질로 이루어진 압전성 재료 기판측 중간층을 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 접합층과 상기 지지 기판 사이에, 오산화탄탈, 오산화니오븀, 산화티탄 및 고저항 실리콘으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 재질로 이루어진 지지 기판측 중간층을 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지지 기판이, 실리콘, 사이알론, 멀라이트, 사파이어 및 투광성 알루미나로 이루어진 군에서 선택된 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 방법.
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|---|---|---|---|---|
| JP6977703B2 (ja) * | 2018-12-10 | 2021-12-08 | 株式会社村田製作所 | 弾性波装置、高周波フロントエンド回路及び通信装置 |
| JP7312562B2 (ja) * | 2019-02-07 | 2023-07-21 | 太陽誘電株式会社 | 弾性波共振器およびその製造方法、フィルタ並びにマルチプレクサ |
| JP7279432B2 (ja) * | 2019-03-15 | 2023-05-23 | 日本電気硝子株式会社 | 複合基板、電子デバイス、複合基板の製造方法及び電子デバイスの製造方法 |
| CN113906674A (zh) * | 2019-06-11 | 2022-01-07 | 日本碍子株式会社 | 复合基板、弹性波元件及复合基板的制造方法 |
| WO2020250490A1 (ja) * | 2019-06-11 | 2020-12-17 | 日本碍子株式会社 | 複合基板、弾性波素子および複合基板の製造方法 |
| CN110994097B (zh) * | 2019-12-24 | 2021-12-07 | 无锡市好达电子股份有限公司 | 一种高频大带宽薄膜体波滤波器结构及其制备方法 |
| CN112187210B (zh) * | 2020-09-30 | 2021-12-28 | 诺思(天津)微系统有限责任公司 | 滤波器封装结构、多工器和通信设备 |
| WO2022085624A1 (ja) * | 2020-10-19 | 2022-04-28 | 株式会社村田製作所 | 弾性波装置 |
| CN114793103B (zh) * | 2022-04-28 | 2024-03-26 | 重庆大学 | 一种适用于多参量传感的声波谐振器 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0738360A (ja) | 1993-07-19 | 1995-02-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 圧電複合基板の製造方法 |
| JP2005065050A (ja) * | 2003-08-18 | 2005-03-10 | Seiko Epson Corp | 弾性表面波素子、弾性表面波素子の製造方法および電子機器 |
| US7213314B2 (en) | 2002-07-03 | 2007-05-08 | Triquint, Inc. | Method of forming a surface acoustic wave (SAW) filter device |
| JP2009278610A (ja) * | 2008-04-15 | 2009-11-26 | Ngk Insulators Ltd | 弾性表面波素子 |
| US20120098387A1 (en) * | 2009-07-07 | 2012-04-26 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Elastic wave device and method for manufacturing the same |
| JP2014086400A (ja) | 2012-10-26 | 2014-05-12 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 高速原子ビーム源およびそれを用いた常温接合装置 |
| KR20150115020A (ko) * | 2013-03-21 | 2015-10-13 | 엔지케이 인슐레이터 엘티디 | 탄성파 소자용 복합 기판 및 탄성파 소자 |
Family Cites Families (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2788176B1 (fr) * | 1998-12-30 | 2001-05-25 | Thomson Csf | Dispositif a ondes acoustiques guidees dans une fine couche de materiau piezo-electrique collee par une colle moleculaire sur un substrat porteur et procede de fabrication |
| JP3774782B2 (ja) * | 2003-05-14 | 2006-05-17 | 富士通メディアデバイス株式会社 | 弾性表面波素子の製造方法 |
| DE10351429B4 (de) * | 2003-11-04 | 2013-10-31 | Epcos Ag | SAW Bauelement mit Klebestelle und Verwendung dafür |
| JP4587732B2 (ja) * | 2004-07-28 | 2010-11-24 | 京セラ株式会社 | 弾性表面波装置 |
| EP1801625B1 (en) * | 2004-10-12 | 2019-11-20 | NGK Insulators, Ltd. | Optical waveguide substrate and harmonics generating device |
| JP4348454B2 (ja) * | 2007-11-08 | 2009-10-21 | 三菱重工業株式会社 | デバイスおよびデバイス製造方法 |
| CN101796724B (zh) * | 2007-12-17 | 2013-06-19 | 太阳诱电株式会社 | 弹性波元件、通信组件、以及通信装置 |
| FR2962598B1 (fr) * | 2010-07-06 | 2012-08-17 | Commissariat Energie Atomique | Procede d'implantation d'un materiau piezoelectrique |
| JP5522263B2 (ja) * | 2010-09-28 | 2014-06-18 | 株式会社村田製作所 | 圧電デバイス、圧電デバイスの製造方法 |
| CN103262410B (zh) * | 2010-12-24 | 2016-08-10 | 株式会社村田制作所 | 弹性波装置及其制造方法 |
| JP5835329B2 (ja) * | 2011-07-29 | 2015-12-24 | 株式会社村田製作所 | 圧電デバイス、および、圧電デバイスの製造方法 |
| WO2013141168A1 (ja) * | 2012-03-23 | 2013-09-26 | 株式会社村田製作所 | 弾性波装置及びその製造方法 |
| CN104871431B (zh) * | 2012-12-26 | 2018-04-10 | 日本碍子株式会社 | 复合基板及其制造方法，以及弹性波装置 |
| JP3187231U (ja) * | 2013-09-05 | 2013-11-14 | 日本碍子株式会社 | 複合基板 |
| WO2017047604A1 (ja) * | 2015-09-15 | 2017-03-23 | 日本碍子株式会社 | 複合基板の製造方法 |
| US10084427B2 (en) * | 2016-01-28 | 2018-09-25 | Qorvo Us, Inc. | Surface acoustic wave device having a piezoelectric layer on a quartz substrate and methods of manufacturing thereof |
| WO2017163723A1 (ja) * | 2016-03-25 | 2017-09-28 | 日本碍子株式会社 | 接合方法 |
| JP2019036963A (ja) * | 2017-08-18 | 2019-03-07 | スカイワークス ソリューションズ, インコーポレイテッドSkyworks Solutions, Inc. | キャリアアグリゲーションシステム用の弾性表面波デバイスを備えたフィルタ |
| CN111066243B (zh) * | 2017-09-15 | 2023-03-24 | 日本碍子株式会社 | 弹性波元件及其制造方法 |
| JP6977703B2 (ja) * | 2018-12-10 | 2021-12-08 | 株式会社村田製作所 | 弾性波装置、高周波フロントエンド回路及び通信装置 |
-
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-
2019
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Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0738360A (ja) | 1993-07-19 | 1995-02-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 圧電複合基板の製造方法 |
| US7213314B2 (en) | 2002-07-03 | 2007-05-08 | Triquint, Inc. | Method of forming a surface acoustic wave (SAW) filter device |
| JP2005065050A (ja) * | 2003-08-18 | 2005-03-10 | Seiko Epson Corp | 弾性表面波素子、弾性表面波素子の製造方法および電子機器 |
| JP2009278610A (ja) * | 2008-04-15 | 2009-11-26 | Ngk Insulators Ltd | 弾性表面波素子 |
| US20120098387A1 (en) * | 2009-07-07 | 2012-04-26 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Elastic wave device and method for manufacturing the same |
| JP2014086400A (ja) | 2012-10-26 | 2014-05-12 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 高速原子ビーム源およびそれを用いた常温接合装置 |
| KR20150115020A (ko) * | 2013-03-21 | 2015-10-13 | 엔지케이 인슐레이터 엘티디 | 탄성파 소자용 복합 기판 및 탄성파 소자 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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