WO2015001900A1 - 弾性波デバイス - Google Patents

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知義 多井
章 浜島
裕二 堀
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    • H03H9/125—Driving means, e.g. electrodes, coils
    • H03H9/145—Driving means, e.g. electrodes, coils for networks using surface acoustic waves

Definitions

  • the present invention relates to an acoustic wave device.
  • an end face reflection type acoustic wave device using reflection of an elastic wave at a substrate end face.
  • an elastic wave excited by an IDT (Interdigital-Transducer) electrode formed on a piezoelectric substrate propagates to the end surface of the substrate and is reflected by the end surface.
  • IDT Interdigital-Transducer
  • Such an end surface reflection type acoustic wave device is manufactured as follows, for example. That is, first, a disk-shaped piezoelectric wafer and a support wafer having a smaller coefficient of thermal expansion than that of the piezoelectric wafer are bonded to produce a disk-shaped composite wafer.
  • the composite wafer is cut into rectangular regions by a cutting device such as a dicing saw.
  • a cutting device such as a dicing saw.
  • an elastic wave device including a substantially rectangular parallelepiped composite substrate in which the piezoelectric substrate and the support substrate are joined and an IDT electrode formed on the piezoelectric substrate is obtained.
  • the reason why the composite substrate is used is to suppress the change in the frequency characteristic with respect to the temperature change of the acoustic wave device by reducing the change in the size of the piezoelectric substrate when the temperature changes.
  • Patent Documents 1 and 2 employ the following manufacturing method. That is, in Patent Document 1, (1) a cutting groove is provided by a dicing saw around a rectangular area before forming an IDT electrode, and (2) the surface of the piezoelectric wafer is then polished to perform chipping near the opening of the cutting groove. (3) Next, an IDT electrode is formed, and (4) an acoustic wave device is then cut out using a dicing saw having a narrower width than the cutting groove.
  • Patent Document 2 (1) IDT electrodes are formed on each of a large number of rectangular regions provided on a piezoelectric wafer of a composite wafer. (2) Next, a piezoelectric wafer is formed from the support wafer side by laser activation. A procedure is adopted in which cutting is made for each rectangular region to a depth that does not reach, and (3) the elastic wave device is cut by applying stress that divides the supporting wafer.
  • Patent Documents 1 and 2 describe that the spurious is suppressed by removing the chipping of the end face where the elastic wave is reflected, that is, the end face orthogonal to the elastic wave propagation direction, the elastic wave propagation direction is described.
  • the end face parallel to is not considered.
  • the present inventors reflect that unnecessary elastic waves are reflected at this end surface, which increases spurious. I found it.
  • the present invention has been made to solve such problems, and has as its main object to more reliably suppress spurious in an end face reflection type elastic wave device.
  • the acoustic wave device of the present invention is An end face reflection type acoustic wave device in which a pair of IDT electrodes are disposed on the piezoelectric substrate of the substantially rectangular parallelepiped composite substrate in which the support substrate and the piezoelectric substrate are joined,
  • the chipping size of the first side surface orthogonal to the elastic wave propagation direction among the side surfaces of the piezoelectric substrate is 1/10 or less of the wavelength ⁇ of the elastic wave
  • the chipping size of the second side surface parallel to the elastic wave propagation direction among the side surfaces of the piezoelectric substrate is larger than the chipping size of the first side surface and is not less than 1/2 and not more than 50 times the wavelength ⁇ of the elastic wave. Is.
  • the chipping size of the first side surface where the elastic wave having a desired wavelength is reflected is 1/10 or less of the wavelength ⁇ of the elastic wave, the amount of reflection on the first side surface is sufficiently high.
  • the phase change of the elastic wave due to the displacement of the position of the first side surface hardly occurs, the occurrence of spurious due to the phase change can be suppressed.
  • the chipping size of the second side surface is larger than the chipping size of the first side surface and is 1 ⁇ 2 or more and 50 times or less of the wavelength ⁇ of the elastic wave, the elastic wave of unnecessary wavelength is difficult to be reflected on the second side surface, Also in this respect, generation of spurious can be suppressed.
  • the chipping size of the second side surface is less than 1 ⁇ 2 of the wavelength ⁇ , it is not preferable because an elastic wave having an unnecessary wavelength is easily reflected on the second side surface and spurious is easily generated.
  • the chipping size of the second side surface exceeds 50 times the wavelength ⁇ , it is not preferable because the Q value of the resonator is deteriorated.
  • the chipping size of the second side surface is preferably 12.5 times to 50 times the wavelength ⁇ of the acoustic wave.
  • the support substrate preferably has a smaller thermal expansion coefficient than the piezoelectric substrate. By doing so, it is possible to reduce the change in the size of the piezoelectric substrate when the temperature changes, and to suppress the change in the frequency characteristic with respect to the temperature change of the acoustic wave device.
  • FIG. 1 is a perspective view of an acoustic wave device 10.
  • FIG. FIG. 2 is a plan view of the acoustic wave device 10.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 2.
  • FIG. 3 is a perspective view showing a manufacturing flow of the acoustic wave device 10. Explanatory drawing of dicing.
  • FIG. 1 and 2 are a perspective view and a plan view of the acoustic wave device 10 of the present embodiment
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.
  • the acoustic wave device 10 is an end surface reflection type acoustic wave device, and a pair of IDT electrodes 16 and 18 are provided on a piezoelectric substrate 12 of a substantially rectangular parallelepiped composite substrate 15 in which a piezoelectric substrate 12 and a support substrate 14 are joined. They are arranged so as to enter each other.
  • the piezoelectric substrate 12 is a substrate capable of propagating surface acoustic waves (SAW).
  • SAW surface acoustic waves
  • LT or LN is preferred. This is because LT and LN have high SAW propagation speed and a large electromechanical coupling coefficient, and are therefore suitable as high-frequency and wideband frequency acoustic wave devices.
  • the thickness of the piezoelectric substrate 12 is not particularly limited, but may be 0.2 to 50 ⁇ m, for example.
  • the piezoelectric substrate 12 has a first side surface 12a orthogonal to the elastic wave propagation direction (SAW propagation direction) and a second side surface 12b parallel to the SAW propagation direction. If the wavelength of the excited SAW is ⁇ , and the distance between the first side surfaces 12a facing each other is L (see FIG. 3), L is designed to be an integral multiple of ⁇ / 2.
  • the support substrate 14 has a smaller thermal expansion coefficient than the piezoelectric substrate 12 and is bonded to the back surface of the piezoelectric substrate 12 by direct bonding or via an organic adhesive layer.
  • the support substrate 14 has a coefficient of thermal expansion smaller than that of the piezoelectric substrate 12, a change in the size of the piezoelectric substrate 12 when the temperature changes is suppressed, and the composite substrate 15 is used for the acoustic wave device 10.
  • the temperature change of the frequency characteristic can be suppressed.
  • Examples of the material of the support substrate 14 include silicon, sapphire, aluminum nitride, alumina, borosilicate glass, and quartz glass. Silicon or sapphire is preferable.
  • the thickness of the support substrate 14 is not particularly limited, but may be, for example, 200 to 1200 ⁇ m.
  • the composite substrate 15 is obtained by bonding the piezoelectric substrate 12 and the support substrate 14 together.
  • the bonding may be direct bonding or indirect bonding that is bonded via an organic adhesive layer.
  • Such a composite substrate 15 is a substantially rectangular parallelepiped, and the size thereof is not particularly limited.
  • the length and width may be 1 mm ⁇ 2 mm or 2 mm ⁇ 2.5 mm.
  • the IDT electrode 16 includes a base portion 16a parallel to the SAW propagation direction, a wide electrode finger 16b extending from the base portion 16a in a direction orthogonal to the SAW propagation direction, and a SAW propagation extending from the base portion 16a in a direction orthogonal to the SAW propagation direction.
  • a narrow electrode finger 16c disposed at the end in the direction.
  • the IDT electrode 18 includes a base portion 18a, a wide electrode finger 18b, and a narrow electrode finger 18c. Both IDT electrodes 16 and 18 are spaced apart so as not to contact each other.
  • one of the two wide electrode fingers 16b of the IDT electrode 16 is disposed so as to enter between two adjacent wide electrode fingers 18b of the IDT electrode 18, and the other is formed of the wide electrode finger 18b.
  • the narrow electrode finger 18c is ⁇ / 8.
  • the SAW having the wavelength ⁇ excited by the IDT electrodes 16 and 18 propagates to the first side surface 12a of the piezoelectric substrate 12 and is reflected by the first side surface 12a.
  • the chipping size of the first side surface 12a is 1/10 or less of the SAW wavelength ⁇
  • the amount of reflection at the first side surface 12a is sufficiently high.
  • the surface accuracy of the first side surface 12a is high, the phase change of the SAW due to the displacement of the position of the first side surface 12a is difficult to occur, so that the occurrence of spurious due to the phase change can be suppressed.
  • the chipping size of the second side surface 12b is larger than the chipping size of the first side surface 12a, specifically, it is not less than 1/2 and not more than 50 times the wavelength ⁇ . Therefore, the SAW having an unnecessary wavelength is difficult to be reflected by the second side surface 12b, and spurious generation can be suppressed also in this respect.
  • FIG. 4 is a perspective view showing a manufacturing flow of the acoustic wave device 10.
  • a disk-shaped piezoelectric wafer 22 having an orientation flat (OF) and a support wafer 24 having the same shape are prepared (see FIG. 4A).
  • the bonding surfaces of both wafers 22 and 24 are washed to remove dirt adhering to the bonding surfaces.
  • an inert gas such as argon
  • the remaining impurities oxide film, adsorbed material, etc.
  • the wafers 22 and 24 are bonded together after being aligned in vacuum so that the OFs of the wafers 22 and 24 match at room temperature (see FIG. 4B).
  • the surface of the piezoelectric wafer 22 is polished to a predetermined thickness to complete the composite wafer 25 (see FIG. 4C).
  • an electrode for an acoustic wave device is formed on the surface of the piezoelectric wafer 22 in the composite wafer 25.
  • the surface of the piezoelectric wafer 22 is partitioned so that a large number of acoustic wave devices are formed, and the IDT electrodes 16 and 18 described above are formed at a position corresponding to each acoustic wave device by using a photolithography technique.
  • a large number of acoustic wave devices 10 are obtained by dicing the composite wafer 25 along the section (see FIG. 4D).
  • FIG. 5 is an explanatory view of dicing, (a) is a plan view of the composite wafer 25, and (b) is an enlarged view of a portion surrounded by a dotted line in (a).
  • the blade is selected and cut so that the cut surface of the cut line CLa that becomes the first side surface 12 a of the acoustic wave device 10 has a chipping size of 1/10 or less of the wavelength ⁇ .
  • the cut surface of the cut line CLb that becomes the second side surface 12b of the acoustic wave device 10 can be adjusted in rotation speed, feed rate, roughness, thickness, etc. so that the chipping size is 1 ⁇ 2 to 50 times the wavelength ⁇ . Select different blades and cut.
  • the chipping size refers to the maximum value of the unevenness on the cut surface.
  • the chipping size of the first side surface 12a reflected by the SAW having the desired wavelength ⁇ is 1/10 or less of the wavelength ⁇ of the SAW.
  • the amount of reflection is sufficiently high.
  • the chipping size of the second side surface 12b is larger than the chipping size of the first side surface 12a (specifically, not less than 1/2 and not more than 50 times the wavelength ⁇ ), an unnecessary wavelength SAW is reflected by the second side surface 12b. It is difficult to suppress the occurrence of spurious.
  • the cut line CLa and the cut line CLb are cut using a blade, but may be cut using a laser activation method.
  • the laser irradiation conditions may be set so as to match the chipping size of each of the cut lines CLa and CLb.
  • the chipping size may be increased by roughening the cut surface of the cut line CLb with a file or the like.
  • the piezoelectric wafer 22 and the support wafer 24 are bonded together by direct bonding using an ion beam.
  • a method using plasma or a neutral atom beam may be adopted. .
  • the piezoelectric wafer 22 and the support wafer 24 are bonded together by direct bonding, but may be bonded via an organic adhesive layer.
  • the organic adhesive may be uniformly applied to one or both of the front surface of the support substrate 14 and the back surface of the piezoelectric substrate 12, and the organic adhesive may be solidified in a state where they are overlapped.
  • Example 1 As a piezoelectric wafer, a disc-shaped 42 ° Y-cut X-propagation LT substrate (thickness 250 ⁇ m) having a SAW propagation direction X and a cutting angle of a rotating Y-cut plate was prepared. In addition, a disc-shaped Si (111) substrate (thickness: 230 ⁇ m) was prepared as a support wafer. Both wafers were put into a vacuum chamber of 2 ⁇ 10 ⁇ 6 (Pa), and the surface was irradiated with an argon beam for 60 seconds.
  • the irradiated surfaces of both wafers were brought into contact with each other, pressurized with 2000 kg, and both wafers were bonded by direct bonding.
  • the joined body was taken out from the vacuum chamber, and the LT surface was ground to 30 ⁇ m. Then, it grind
  • IDT electrodes were formed on a large number of rectangular regions (2 mm ⁇ 1 mm) on the LT surface of the composite wafer by a photolithographic process, and diced to the size of the rectangular regions to obtain a large number of acoustic wave devices.
  • the design value of the wavelength ⁇ of the SAW was 4 ⁇ m.
  • Dicing was performed using a blade.
  • the blade cut along the direction orthogonal to the SAW propagation direction (cut line CLa in FIG. 5) was cut using a thickness of 0.05 mm and # 2000 at a rotation speed of 29000 rpm and a feed rate of 20 mm / s.
  • a blade cut along a direction parallel to the SAW propagation direction (cut line CLb in FIG.
  • Example 5 was a blade having a thickness of 0.1 mm and # 500, and was cut at a rotational speed of 29000 rpm and a feed rate of 50 mm / s.
  • the chipping size of the first side surface orthogonal to the SAW propagation direction is 0.4 ⁇ m (0.1 times ⁇ )
  • the chipping size of the second side surface parallel to the SAW propagation direction is 50 ⁇ m ( ⁇ of 12 .5 times).
  • Table 1 The data for Example 1 is summarized in Table 1.
  • Example 2 In the same manner as in Example 1, a composite wafer on which IDT electrodes were formed was produced. This composite wafer was diced under the processing conditions shown in Example 2 of Table 1. The obtained acoustic wave device had a first side chipping size of 0.4 ⁇ m (0.1 times ⁇ ) and a second side chipping size of 2 ⁇ m (0.5 times ⁇ ).
  • Example 3 In the same manner as in Example 1, a composite wafer on which IDT electrodes were formed was produced. This composite wafer was diced under the processing conditions shown in Example 3 of Table 1. The obtained acoustic wave device had a first side chipping size of 0.4 ⁇ m (0.1 times ⁇ ) and a second side chipping size of 200 ⁇ m (50 times ⁇ ).
  • Comparative Example 1 In the same manner as in Example 1, a composite wafer on which IDT electrodes were formed was produced. This composite wafer was diced under the processing conditions shown in Comparative Example 1 of Table 1. The chipping sizes of the first and second side surfaces of the obtained acoustic wave device were both 10 ⁇ m or less, specifically 0.4 ⁇ m (0.1 times ⁇ ).
  • Example 2 In the same manner as in Example 1, a composite wafer on which IDT electrodes were formed was produced. This composite wafer was diced under the processing conditions shown in Comparative Example 2 of Table 1. The obtained elastic wave device had a first side chipping size of 0.4 ⁇ m (0.1 times ⁇ ) and a second side chipping size of 240 ⁇ m (60 times ⁇ ).
  • Example 3 In the same manner as in Example 1, a composite wafer on which IDT electrodes were formed was produced. This composite wafer was diced under the processing conditions shown in Comparative Example 3 of Table 1. The resulting acoustic wave device had a first side chipping size of 2.0 ⁇ m (0.5 times ⁇ ) and a second side chipping size of 50 ⁇ m (12.5 times ⁇ ).
  • the present invention can be used for an acoustic wave device such as a SAW filter.
  • 10 acoustic wave device 12 piezoelectric substrate, 12a first side, 12b second side, 14 support substrate, 15 composite substrate, 16, 18 IDT electrode, 16a, 18a base, 16b, 18b wide electrode fingers, 16c, 18c width Narrow electrode fingers, 22 piezoelectric wafers, 24 support wafers, 25 composite wafers.

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Abstract

 弾性波デバイス10は、端面反射型の弾性波デバイスであり、圧電基板12と支持基板14とが接合された略直方体の複合基板15のうちの圧電基板12上に一対のIDT電極16,18が互いに入り込むように配置されたものである。圧電基板12の側面のうち弾性波伝搬方向と直交する第1側面12aのチッピングサイズは、弾性波の波長λの1/10以下である。圧電基板12の側面のうち弾性波伝搬方向と平行な第2側面12bのチッピングサイズは、第1側面12aのチッピングサイズより大きく、例えば波長λの1/2以上50倍以下である。

Description

弾性波デバイス
 本発明は、弾性波デバイスに関する。
 従来、弾性波デバイスとしては、基板端面での弾性波の反射を利用する端面反射型の弾性波デバイスが提案されている。端面反射型の弾性波デバイスでは、圧電基板上に形成されたIDT(Interdigital Transducer)電極によって励振された弾性波が基板の端面まで伝播し、その端面で反射する。こうした端面反射型の弾性波デバイスは、例えば以下のように製造される。すなわち、まず円盤状の圧電ウェハーとその圧電ウェハーよりも熱膨張係数の小さな支持ウェハーとを接合して円盤状の複合ウェハーを作製する。次に、その複合ウェハーの圧電ウェハー上に所定サイズの矩形領域を多数区画し、それぞれの矩形領域にIDT電極を形成する。その後、複合ウェハーをダイシングソーなどの切断装置によって矩形領域ごとに切断する。こうすることにより、圧電基板と支持基板とが接合された略直方体の複合基板と、圧電基板上に形成されたIDT電極とを備えた弾性波デバイスが得られる。なお、複合基板を用いるのは、温度が変化したときの圧電基板の大きさの変化を小さくして弾性波デバイスの温度変化に対する周波数特性の変化を抑制するためである。
 ところが、複合ウェハーを切断する際、圧電ウェハーの切断面にチッピング(欠け)が発生することがあり、それがスプリアス(共振によるピークの前後に生じる小さくて不要なピーク)の増加の原因となっていた。こうしたスプリアスを抑制するために、特許文献1,2では、以下のような製法を採用している。すなわち、特許文献1では、(1)IDT電極を形成する前に矩形領域の周りにダイシングソーにより切断溝を設け、(2)次に圧電ウェハーの表面を研磨して切断溝の開口付近のチッピングを除去し、(3)次にIDT電極を形成し、(4)その後切断溝より幅の狭いダイシングソーを用いて弾性波デバイスを切り出す、という手順を採用している。一方、特許文献2では、(1)複合ウェハーのうちの圧電ウェハーに設けた多数の矩形領域のそれぞれにIDT電極を形成し、(2)次に支持ウェハー側からレーザ活断法により圧電ウェハーに達しない程度の深さまで矩形領域ごとに切り込みを入れ、(3)その後支持ウェハーを分断するような応力を加えることで弾性波デバイスを切り出す、という手順を採用している。
特開2002-261559号公報 特開2002-9583号公報
 しかしながら、上述の特許文献1,2には、弾性波が反射する端面すなわち弾性波伝搬方向と直交する端面のチッピングを除去することによりスプリアスを抑制する点は記載されているものの、弾性波伝搬方向と平行な端面については考慮されていない。本発明者らは、弾性波伝搬方向と平行な端面がチッピングのない滑らかな面になっている場合、この端面で不要な弾性波が反射し、スプリアスが増加する一因になっていることを突き止めた。
 本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、端面反射型の弾性波デバイスにおいてスプリアスをより確実に抑制することを主目的とする。
 本発明の弾性波デバイスは、
 支持基板と圧電基板とが接合された略直方体の複合基板のうちの前記圧電基板上に一対のIDT電極が互いに入り込むように配置された端面反射型の弾性波デバイスであって、
 前記圧電基板の側面のうち弾性波伝搬方向と直交する第1側面のチッピングサイズは、弾性波の波長λの1/10以下であり、
 前記圧電基板の側面のうち弾性波伝搬方向と平行な第2側面のチッピングサイズは、前記第1側面のチッピングサイズより大きく、弾性波の波長λの1/2以上50倍以下である、
 ものである。
 この弾性波デバイスでは、所望の波長の弾性波が反射する第1側面のチッピングサイズが弾性波の波長λの1/10以下であるため、第1側面における反射量が十分高くなる。また、第1側面の位置のずれによる弾性波の位相変化が生じにくいため、位相変化に伴うスプリアスの発生を抑制することができる。一方、第2側面のチッピングサイズが第1側面のチッピングサイズより大きく、弾性波の波長λの1/2以上50倍以下であるため、不要な波長の弾性波が第2側面で反射しにくく、この点でもスプリアスの発生を抑制することができる。第2側面のチッピングサイズが波長λの1/2未満の場合には、不要な波長の弾性波が第2側面で反射しやすくなり、スプリアスが発生しやすくなるため好ましくない。第2側面のチッピングサイズが波長λの50倍を超える場合には、共振器のQ値が劣化するため好ましくない。
 本発明の弾性波デバイスにおいて、前記第2側面のチッピングサイズは、弾性波の波長λの12.5倍以上50倍以下であることが好ましい。こうすれば、スプリアスの発生をより抑制することができる。
 本発明の弾性波デバイスにおいて、前記支持基板は、前記圧電基板よりも熱膨張係数の小さいものが好ましい。こうすれば、温度が変化したときの圧電基板の大きさの変化を小さくして弾性波デバイスの温度変化に対する周波数特性の変化を抑制することができる。
弾性波デバイス10の斜視図。 弾性波デバイス10の平面図。 図2のA-A断面図。 弾性波デバイス10の製造フローを示す斜視図。 ダイシングの説明図。
 次に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図1及び図2は本実施形態の弾性波デバイス10の斜視図及び平面図、図3は図2のA-A断面図である。
 弾性波デバイス10は、端面反射型の弾性波デバイスであり、圧電基板12と支持基板14とが接合された略直方体の複合基板15のうちの圧電基板12上に一対のIDT電極16,18が互いに入り込むように配置されたものである。
 圧電基板12は、弾性表面波(SAW)を伝搬可能な基板である。この圧電基板12の材質としては、タンタル酸リチウム(LT)、ニオブ酸リチウム(LN)、ニオブ酸リチウム-タンタル酸リチウム固溶体単結晶、水晶、ホウ酸リチウム、酸化亜鉛、窒化アルミニウム、ランガサイト(LGS)、ランガテイト(LGT)などが挙げられる。このうち、LT又はLNが好ましい。LTやLNは、SAWの伝搬速度が速く、電気機械結合係数が大きいため、高周波数且つ広帯域周波数用の弾性波デバイスとして適しているからである。圧電基板12の厚さは、特に限定するものではないが、例えば、0.2~50μmとしてもよい。この圧電基板12は、弾性波伝搬方向(SAW伝搬方向)と直交する第1側面12aと、SAW伝搬方向と平行な第2側面12bとを有している。励振されるSAWの波長をλ、互いに向かい合う第1側面12a同士の距離をL(図3参照)とすると、Lはλ/2の整数倍に設計されている。
 支持基板14は、圧電基板12よりも熱膨張係数が小さいものであり、圧電基板12の裏面に直接接合により接合されているか有機接着層を介して接合されている。支持基板14を圧電基板12よりも熱膨張係数が小さいものとすることで、温度が変化したときの圧電基板12の大きさの変化を抑制し、複合基板15を弾性波デバイス10に用いた場合における周波数特性の温度変化を抑制することができる。支持基板14の材質としては、シリコン、サファイヤ、窒化アルミニウム、アルミナ、ホウ珪酸ガラス、石英ガラスなどが挙げられるが、シリコン又はサファイヤが好ましい。また、支持基板14の厚さは、特に限定するものではないが、例えば、200~1200μmとしてもよい。
 複合基板15は、圧電基板12と支持基板14とを接合したものである。接合は、直接接合を採用してもよいし、有機接着層を介して接合する間接接合を採用してもよい。こうした複合基板15は、略直方体であり、そのサイズは特に限定するものではないが、例えば縦横を1mm×2mmとか2mm×2.5mmなどとしてもよい。
 IDT電極16は、SAW伝搬方向と平行なベース部16aと、ベース部16aからSAW伝搬方向と直交する方向に延びる幅広電極指16bと、ベース部16aからSAW伝搬方向と直交する方向に延びSAW伝搬方向の端部に配置された幅狭電極指16cとを備えている。また、IDT電極18も、これと同様に、ベース部18aと幅広電極指18bと幅狭電極指18cとを備えている。両IDT電極16,18は、互いに接触しないように離間して配置されている。具体的には、IDT電極16の2つの幅広電極指16bのうちの一方は、IDT電極18の隣合う2つの幅広電極指18bの間に入り込むように配置され、もう一方は、幅広電極指18bと幅狭電極指18cとの間に入り込むように配置されている。ここで、励振される弾性表面波の波長をλとすると、図3に示すように、幅広電極指16b,18bの幅はλ/4、隣接する電極指の隙間の幅もλ/4、幅狭電極指16c、18cの幅はλ/8となっている。
 こうした弾性波デバイス10では、IDT電極16,18によって励振された波長λのSAWは圧電基板12の第1側面12aまで伝搬し、第1側面12aで反射する。本実施形態では、第1側面12aのチッピングサイズは、SAWの波長λの1/10以下であるため、第1側面12aにおける反射量が十分高くなる。また、第1側面12aの面精度が高いことから、第1側面12aの位置のずれによるSAWの位相変化が生じにくいため、位相変化に伴うスプリアスの発生を抑制することができる。一方、第2側面12bのチッピングサイズが第1側面12aのチッピングサイズより大きく、具体的には波長λの1/2以上50倍以下となっている。そのため、不要な波長のSAWが第2側面12bで反射しにくく、この点でもスプリアスの発生を抑制することができる。
 次に、弾性波デバイス10を製造する方法について、図4を用いて以下に説明する。図4は、弾性波デバイス10の製造フローを示す斜視図である。
 まず、オリエンテーションフラット(OF)を有する円盤状の圧電ウェハー22と、同形状の支持ウェハー24とを用意する(図4(a)参照)。次に、両ウェハー22,24の接合面を洗浄し、該接合面に付着している汚れを除去する。次に、両ウェハー22,24の接合面にアルゴン等の不活性ガスのイオンビームを照射することで、残留した不純物(酸化膜や吸着物等)を除去すると共に接合面を活性化させる。その後、真空中、常温で両ウェハー22,24のOFが一致するように位置合わせをした上で両ウェハー22,24を貼り合わせる(図4(b)参照)。次に、圧電ウェハー22の表面を所定の厚さになるまで研磨し、複合ウェハー25を完成させる(図4(c)参照)。 次に、複合ウェハー25のうち圧電ウェハー22の表面に弾性波デバイス用の電極を形成する。圧電ウェハー22の表面は、多数の弾性波デバイスが形成されるように区画されており、各弾性波デバイスに対応する位置に上述したIDT電極16,18をフォトリソグラフィ技術を利用して形成する。最後に、区画に沿って複合ウェハー25をダイシングすることにより、多数の弾性波デバイス10を得る(図4(d)参照)。
 図5はダイシングの説明図であり、(a)は複合ウェハー25の平面図、(b)は(a)の点線で囲んだ箇所の拡大図である。複合ウェハー25をダイシングするにあたり、弾性波デバイス10の第1側面12aになるカットラインCLaの切断面は、チッピングサイズが波長λの1/10以下となるようにブレードを選択して切断する。また、弾性波デバイス10の第2側面12bになるカットラインCLbの切断面は、チッピングサイズが波長λの1/2以上50倍以下になるように回転数や送り速度を調整したり粗さや厚みの異なるブレードを選択したりして切断する。なお、チッピングサイズとは、切断面の凹凸の最大値をいう。
 以上説明した本実施形態の弾性波デバイス10によれば、所望の波長λのSAWが反射する第1側面12aのチッピングサイズがSAWの波長λの1/10以下であるため、第1側面12aにおける反射量が十分高くなる。また、第1側面12aの位置のずれによるSAWの位相変化が生じにくいため、位相変化に伴うスプリアスの発生を抑制することができる。一方、第2側面12bのチッピングサイズが第1側面12aのチッピングサイズより大きい(具体的には波長λの1/2以上50倍以下)ため、不要な波長のSAWが第2側面12bで反射しにくく、この点でもスプリアスの発生を抑制することができる。
 なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。
 例えば、上述した実施形態では、カットラインCLaとカットラインCLbとをブレードを用いて切断したが、レーザ活断法を用いて切断してもよい。その場合、各カットラインCLa,CLbのチッピングサイズに合うようにレーザ照射条件を設定してもよい。あるいは、両カットラインCLa,CLbを滑らかな切断面となるようなレーザ照射条件により切断したあと、カットラインCLbの切断面をやすりなどで荒らしてチッピングサイズを大きくしてもよい。
 上述した実施形態では、圧電ウェハー22と支持ウェハー24とをイオンビームを用いる直接接合により貼り合わせたが、イオンビームを用いる方法以外に、プラズマや中性原子ビームを用いる方法を採用してもよい。
 上述した実施形態では、圧電ウェハー22と支持ウェハー24とを直接接合により貼り合わせたが、有機接着層を介して接合してもよい。その場合、まず、支持基板14の表面及び圧電基板12の裏面の一方又は両方に有機接着剤を均一に塗布し、両者を重ね合わせた状態で有機接着剤を固化させることにより接合すればよい。
[実施例1]
 圧電ウェハーとして、SAWの伝搬方向をXとし、切り出し角が回転Yカット板である円盤状の42°YカットX伝搬LT基板(厚さ250μm)を用意した。また、支持ウェハーとして、円盤状のSi(111)基板(厚さ230μm)を用意した。両ウェハーを2×10-6(Pa)の真空チャンバーに投入し、アルゴンビームを表面に60秒照射した。照射後、両ウェハーの照射面同士をコンタクトさせ、2000kgで加圧し、直接接合により両ウェハーを接合した。接合体を真空チャンバーから取り出し、LT面を30μmまで研削した。その後、ダイヤモンドスラリー(粒径1μm)を滴下しながら錫定盤で25μmまで研磨した。更に、コロイダルシリカ(粒径20nm)を滴下しながら、ウレタンパッドで20μmまで研磨して、弾性波デバイス用の複合ウェハーとした。続いて、フォトリソプロセスで、複合ウェハーのLT表面上の多数の矩形領域(2mm×1mm)にIDT電極を形成し、その矩形領域のサイズにダイシングして多数の弾性波デバイスを得た。SAWの波長λの設計値は、4μmとした。ダイシングはブレードを用いて行った。SAW伝搬方向と直交する方向(図5のカットラインCLa)に沿って切断するブレードは、厚さ0.05mm、#2000を用い、回転数29000rpm、送り速度20mm/sで切断した。SAW伝搬方向と平行な方向(図5のカットラインCLb)に沿って切断するブレードは、厚さ0.1mm、#500のブレードを用い、回転数29000rpm、送り速度50mm/sで切断した。得られた弾性波デバイスのSAW伝搬方向と直交する第1側面のチッピングサイズは0.4μm(λの0.1倍)、SAW伝搬方向と平行な第2側面のチッピングサイズは50μm(λの12.5倍)であった。実施例1に関するデータを表1にまとめた。
[実施例2]
 実施例1と同様にして、IDT電極が形成された複合ウェハーを作製した。この複合ウェハーを、表1の実施例2に示す加工条件でダイシングを行った。得られた弾性波デバイスの第1側面のチッピングサイズは0.4μm(λの0.1倍)、第2側面のチッピングサイズは2μm(λの0.5倍)であった。
[実施例3]
 実施例1と同様にして、IDT電極が形成された複合ウェハーを作製した。この複合ウェハーを、表1の実施例3に示す加工条件でダイシングを行った。得られた弾性波デバイスの第1側面のチッピングサイズは0.4μm(λの0.1倍)、第2側面のチッピングサイズは200μm(λの50倍)であった。
[比較例1]
 実施例1と同様にして、IDT電極が形成された複合ウェハーを作製した。この複合ウェハーを、表1の比較例1に示す加工条件でダイシングを行った。得られた弾性波デバイスの第1及び第2側面のチッピングサイズは、いずれも10μm以下、具体的には0.4μm(λの0.1倍)であった。
[比較例2]
 実施例1と同様にして、IDT電極が形成された複合ウェハーを作製した。この複合ウェハーを、表1の比較例2に示す加工条件でダイシングを行った。得られた弾性波デバイスの第1側面のチッピングサイズは0.4μm(λの0.1倍)、第2側面のチッピングサイズは240μm(λの60倍)であった。
[比較例3]
 実施例1と同様にして、IDT電極が形成された複合ウェハーを作製した。この複合ウェハーを、表1の比較例3に示す加工条件でダイシングを行った。得られた弾性波デバイスの第1側面のチッピングサイズは2.0μm(λの0.5倍)、第2側面のチッピングサイズは50μm(λの12.5倍)であった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
[評価]
 実施例1~3及び比較例1~3について、1ポート共振器の特性を評価した。そうしたところ、スプリアスピークの強度は、表1に示すように、実施例1~3では2~2.7dBであったのに対して、比較例1~3では5~7dBであった。この結果から、第1側面のチッピングサイズを弾性波の波長λの1/10以下、第2側面のチッピングサイズを弾性波の波長λの1/2以上50倍以下(特に12.5倍以上50倍以下)とすることがスプリアスの発生を抑制するうえで好ましいことがわかった。
 本出願は、2013年7月2日に出願された日本国特許出願第2013-138588号を優先権主張の基礎としており、引用によりその内容の全てが本明細書に含まれる。
 なお、上述した実施例は本発明を何ら限定するものでないことは言うまでもない。
 本発明は、SAWフィルタなどの弾性波デバイスに利用可能である。
10 弾性波デバイス、12 圧電基板、12a 第1側面、12b 第2側面、14 支持基板、15 複合基板、16,18 IDT電極、16a,18a ベース部、16b,18b 幅広電極指、16c,18c 幅狭電極指、22 圧電ウェハー、24 支持ウェハー、25 複合ウェハー。

Claims (3)

  1.  支持基板と圧電基板とが接合された略直方体の複合基板のうちの前記圧電基板上に一対のIDT電極が互いに入り込むように配置された端面反射型の弾性波デバイスであって、
     前記圧電基板の側面のうち弾性波伝搬方向と直交する第1側面のチッピングサイズは、弾性波の波長λの1/10以下であり、
     前記圧電基板の側面のうち弾性波伝搬方向と平行な第2側面のチッピングサイズは、前記第1側面のチッピングサイズより大きく、弾性波の波長λの1/2以上50倍以下である、
     弾性波デバイス。
  2.  前記第2側面のチッピングサイズは、弾性波の波長λの12.5倍以上50倍以下である、
     請求項1に記載の弾性波デバイス。
  3.  前記支持基板は、前記圧電基板よりも熱膨張係数が小さい、
     請求項1又は2に記載の弾性波デバイス。
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