WO2016147688A1 - 弾性波装置及びその製造方法 - Google Patents

弾性波装置及びその製造方法 Download PDF

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諭卓 岸本
大村　正志
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Definitions

  • the present invention relates to an elastic wave device and a manufacturing method thereof.
  • a structure in which a cavity is omitted by providing an acoustic reflection layer is known.
  • an IDT electrode is formed on one main surface of a piezoelectric layer, and an acoustic reflection layer is laminated on the other main surface of the piezoelectric layer.
  • the acoustic reflection layer has a structure in which a high acoustic impedance layer and a low acoustic impedance layer are laminated.
  • an elastic wave leaking from the piezoelectric layer side to the acoustic reflection layer side can be reflected to the piezoelectric layer side by the acoustic reflection layer. Therefore, the excitation efficiency of elastic waves can be increased.
  • the resonance characteristic and the filter characteristic are deteriorated by the unnecessary wave.
  • An object of the present invention is to provide an elastic wave device in which characteristics are hardly deteriorated by unnecessary waves.
  • a piezoelectric layer having a first main surface and a second main surface facing the first main surface, and the piezoelectric layer And an acoustic reflection layer provided on the first main surface of the piezoelectric layer, wherein the acoustic reflection layer has a relatively high acoustic impedance.
  • An elastic wave having an impedance layer and a low acoustic impedance layer having a relatively low acoustic impedance, and wherein the acoustic reflection layer has an unnecessary wave reflection suppressing structure that suppresses reflection of unnecessary waves to the piezoelectric layer side.
  • a piezoelectric layer having a first main surface and a second main surface facing the first main surface, and the piezoelectric layer First and second excitation electrodes provided so as to be in contact with each other and an acoustic reflection layer provided on the first main surface of the piezoelectric layer, the acoustic reflection layers facing each other
  • a high acoustic impedance layer having a pair of principal surfaces and a relatively high acoustic impedance
  • a low acoustic impedance layer having a pair of opposing principal surfaces and a relatively low acoustic impedance; and the acoustic reflection layer.
  • the outer peripheral edge of each main surface of the pair of main surfaces is in the direction of the outer peripheral edge. Do not lie in the extended plane Are songs, the elastic wave device is provided.
  • a piezoelectric layer having a first main surface and a second main surface facing the first main surface, and the piezoelectric layer First and second excitation electrodes provided so as to be in contact with each other, and an acoustic reflection layer provided on the first main surface of the piezoelectric layer, wherein the acoustic reflection layer is relatively A high acoustic impedance layer having a high acoustic impedance; and a low acoustic impedance layer having a relatively low acoustic impedance; and at least one of the high acoustic impedance layer and the low acoustic impedance layer on an outer peripheral side surface of the acoustic reflection layer.
  • An elastic wave device is provided in which the outer peripheral side surface of the other layer is arranged through a step with respect to the outer peripheral side surface of the other layer.
  • the excitation electrode is an IDT electrode
  • the IDT electrode is provided on at least one of the first main surface and the second main surface of the piezoelectric layer. It has been.
  • an elastic wave such as a plate wave can be excited by the IDT electrode.
  • the IDT electrode is provided on the second main surface of the piezoelectric layer.
  • the IDT electrode is provided on the side opposite to the acoustic reflection layer, the elastic wave can be excited more effectively.
  • a plate wave excited by the IDT electrode is used.
  • the excitation electrode includes a first excitation electrode provided on the first main surface of the piezoelectric layer, and the second of the piezoelectric layer. And a second excitation electrode provided on the main surface. In this case, a bulk wave can be effectively excited between the first and second excitation electrodes.
  • the method for manufacturing an elastic wave device according to the present invention is a method for manufacturing an elastic wave device configured according to the present invention.
  • At least one low acoustic impedance layer and at least one high acoustic impedance layer are formed on the piezoelectric layer.
  • the acoustic reflection layer includes a step of forming a film so as to include the unnecessary wave reflection suppressing structure, and a step of providing the excitation electrode so as to be in contact with the piezoelectric layer.
  • the method for manufacturing an acoustic wave device provided in the second broad aspect of the present invention includes a step of forming the acoustic reflection layer on the piezoelectric layer, and a step of providing the excitation electrode so as to contact the piezoelectric layer.
  • a step of forming the acoustic reflection layer in at least one of the high acoustic impedance layer and the low acoustic impedance layer, an outer peripheral edge of each main surface of the pair of main surfaces is a center of the layer.
  • the main surfaces in the portion are curved so as not to be located in a plane extending in the outer peripheral direction. In this case, unnecessary waves are effectively diffused and the influence of unnecessary waves can be effectively reduced.
  • the method for manufacturing an acoustic wave device provided in the third broad aspect of the present invention includes a step of forming the acoustic reflection layer on the piezoelectric layer, and a step of providing the excitation electrode so as to be in contact with the piezoelectric layer.
  • a step of forming the acoustic reflection layer at least one of the high acoustic impedance layer and the low acoustic impedance layer is arranged such that at least one outer peripheral side surface thereof is disposed through a step with an outer peripheral side surface of the other layer.
  • One layer is provided. In this case, at least one outer peripheral side surface of the layer is disposed through a step with respect to the outer peripheral side surface of the other layer, so that unnecessary waves partially cancel each other. Therefore, the influence of unnecessary waves can be effectively reduced.
  • the elastic wave device provided according to the first to third broad aspects of the present invention, reflection of unnecessary waves to the piezoelectric layer side can be suppressed. Therefore, the characteristics of the acoustic wave device such as resonance characteristics and filter characteristics are hardly deteriorated.
  • FIG. 1A is a front sectional view of an acoustic wave device according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 1B is a partially cutaway front sectional view showing an enlarged main part thereof.
  • FIG. 2 is a plan view of the acoustic wave device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a partially cutaway front sectional view for explaining an unnecessary wave reflection suppressing structure of the acoustic wave device according to the second embodiment of the present invention.
  • 4A to 4D are front sectional views for explaining the method of manufacturing the acoustic wave device according to the first embodiment.
  • FIG. 5A and FIG. 5B are front sectional views for explaining a method of manufacturing the acoustic wave device of the first embodiment.
  • FIG. 6 (a) to 6 (c) are front sectional views for explaining a method of manufacturing the acoustic wave device according to the first embodiment.
  • FIG. 7 is a front cross-sectional view for explaining an elastic wave device according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 1A is a front sectional view of an acoustic wave device according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 1B is a partially cutaway front sectional view showing an enlarged main portion thereof
  • 2 is a plan view of the acoustic wave device according to the first embodiment.
  • FIG. FIG. 1A corresponds to a cross section of a portion along the line AA in FIG.
  • the elastic wave device 1 is not particularly limited, but is an elastic wave device using a plate wave.
  • the acoustic wave device 1 has a piezoelectric layer 2.
  • the piezoelectric layer 2 has a first main surface 2a and a second main surface 2b facing the first main surface 2a.
  • the piezoelectric layer 2 is made of a piezoelectric single crystal such as LiNbO 3 or LiTaO 3 .
  • the material of the piezoelectric layer 2 is not particularly limited, and other piezoelectric materials may be used.
  • an IDT electrode 3 is provided as an excitation electrode.
  • One bus bar of the IDT electrode 3 is connected to the terminal electrode 4a through the wiring electrode 4b.
  • the other bus bar of the IDT electrode 3 is connected to the terminal electrode 4c through the wiring electrode 4d.
  • the IDT electrode 3, the terminal electrodes 4a and 4c, and the wiring electrodes 4b and 4d can be formed using an appropriate metal or alloy.
  • a broken line B in FIG. 2 indicates a boundary portion between the bus bar and the wiring electrode 4b or 4d.
  • the acoustic reflection layer 5 is laminated on the first main surface 2a side of the piezoelectric layer 2.
  • a support layer 6 is laminated on the reinforcing substrate 7.
  • the support layer 6 is provided with a recess that opens toward the upper surface.
  • the acoustic reflection layer 5 is filled in the recess.
  • the thickness of the piezoelectric layer 2 is not particularly limited, but is preferably 100 nm or more and 1000 nm or less. In the case of 100 nm or more, the piezoelectric layer 2 is hardly damaged. If it is 1000 nm or less, the excitation efficiency of a plate wave can be improved effectively.
  • a support layer 6 is laminated on the reinforcing substrate 7, and the piezoelectric layer 2 is further formed on the support layer 6.
  • the support layer 6 and the reinforcing substrate 7 can be formed of an appropriate insulating resin, piezoelectric material, or the like.
  • a material for example, silicon (Si), silicon oxide, silicon oxynitride, alumina, or the like can be used.
  • the acoustic reflection layer 5 is formed by alternately laminating low acoustic impedance layers 5a, 5c, 5e having a pair of opposing main surfaces and high acoustic impedance layers 5b, 5d, 5f having a pair of opposing main surfaces. It has a structure.
  • the acoustic impedance of the high acoustic impedance layers 5b, 5d, and 5f is higher than the acoustic impedance of the low acoustic impedance layers 5a, 5c, and 5e.
  • the low acoustic impedance layers 5 a, 5 c and 5 e are preferably made of the same material as the support layer 6. In that case, the type of material can be reduced. In addition, the manufacturing process can be simplified. In the present embodiment, the support layer 6 and the low acoustic impedance layers 5a, 5c, 5e are made of the same material. However, the high acoustic impedance layers 5b, 5d, and 5f may be made of the same material as that of the support layer 6, and the low acoustic impedance layers 5a, 5c, and 5e may be formed of a material having an acoustic impedance lower than that of the support layer 6. .
  • the low acoustic impedance layers 5 a, 5 c and 5 e and the high acoustic impedance layers 5 b, 5 d and 5 f may be made of a material different from that of the support layer 6.
  • the material of the low acoustic impedance layers 5a, 5c, 5e is not particularly limited as long as the acoustic impedance is lower than that of the high acoustic impedance layers 5b, 5d, 5f.
  • examples of the material constituting the low acoustic impedance layers 5a, 5c, 5e and the high acoustic impedance layers 5b, 5d, 5f include ceramics such as silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, alumina, and zinc oxide, and nitriding.
  • a piezoelectric material such as aluminum, LiTaO 3 or LiNbO 3 , or a metal such as W can be used.
  • silicon oxide having a relatively low acoustic impedance is suitably used as the low acoustic impedance layers 5a, 5c, 5e.
  • a metal such as W, a piezoelectric body, or the like is preferably used as the high acoustic impedance layers 5b, 5d, 5f.
  • the thicknesses of the low acoustic impedance layers 5a, 5c and 5e and the high acoustic impedance layers 5b, 5d and 5f are not particularly limited, but are preferably 100 nm or more and 500 nm or less. If it is in this thickness range, the thickness of the entire acoustic reflection layer 5 is not so thick, and the acoustic wave device 1 can be effectively reduced in thickness.
  • the thickness of the support layer 6 is not particularly limited as long as it can surround the acoustic reflection layer 5.
  • the support layer 6 reaches the lower side of the acoustic reflection layer 5, but the support layer 6 may not exist below the acoustic reflection layer 5. That is, the lower surface of the acoustic reflection layer 5 may be directly laminated on the reinforcing substrate 7.
  • the acoustic reflection layer 5 is provided at a position overlapping the IDT electrode 3 when viewed in plan. Therefore, even if the plate wave excited by the IDT electrode 3 leaks to the acoustic reflection layer 5 side, it is reflected by the acoustic reflection layer 5 and the excitation efficiency of the plate wave can be increased.
  • the feature of the elastic wave device 1 of the present embodiment is that the acoustic reflection layer 5 is provided with an unnecessary wave reflection suppressing structure 5x. That is, as shown in an enlarged view in FIG. 1B, at the outer peripheral edge of the acoustic reflection layer 5, a pair of main surfaces of the low acoustic impedance layers 5a, 5c, 5e and the high acoustic impedance layers 5b, 5d, 5f The outer peripheral edge of each main surface is curved so as not to be located in a plane extending from the main surface in the central portion of the acoustic impedance layers 5a to 5f in the outer peripheral direction.
  • unnecessary waves generated in the piezoelectric layer 2 leak to the acoustic reflection layer 5 side together with the plate wave used.
  • the unwanted waves are uniformly distributed on the outer peripheral side surface of the acoustic reflection layer 5. Reflected and difficult to attenuate. Therefore, the unnecessary wave returns to the piezoelectric layer 2, and the influence of the unnecessary wave appears on the resonance characteristics and the filter characteristics.
  • each of a pair of opposing main surfaces A part of the outer peripheral edge of the main surface is curved so as not to be positioned in a plane extending from the main surface in the central portion of the layer in the outer peripheral direction.
  • at least a part of the outer peripheral edge of each main surface is in a plane extending from each main surface in the central portion of the layer in the outer peripheral direction. If it is curved so as not to be positioned, unwanted waves can be diffusely reflected.
  • the three low acoustic impedance layers 5a, 5c, and 5e and the three high acoustic impedance layers 5b, 5d, and 5f are laminated.
  • the number of laminated impedance layers is not particularly limited. It is sufficient that at least one low acoustic impedance layer is provided.
  • FIG. 3 is a partially cutaway front cross-sectional view for explaining an unnecessary wave reflection suppressing structure of an acoustic wave device according to a second embodiment of the present invention.
  • the acoustic reflection layer 15 is formed by alternately laminating low acoustic impedance layers 15a, 15c, and 15e and high acoustic impedance layers 15b, 15d, and 15f. It has a structure.
  • the outer peripheral side surface 15a1 of the low acoustic impedance layer 15a is separated from the outer peripheral side surface 15b1 of the adjacent high acoustic impedance layer 15b through a step.
  • the outer peripheral side surfaces of the low acoustic impedance layers 15c and 15e are also separated from the outer peripheral side surfaces of the adjacent high acoustic impedance layers 15b, 15d and 15f among the high acoustic impedance layers 15b, 15d and 15f through a step. Therefore, the phase of the unnecessary wave reflected on the outer peripheral side surfaces of the low acoustic impedance layers 15a, 15c, and 15e and the unnecessary wave reflected on the outer peripheral side surfaces of the high acoustic impedance layers 15b, 15d, and 15f, for example, the outer peripheral side surface 15b1, vary. It will be. For this reason, unnecessary waves partially cancel each other. Therefore, it is possible to effectively suppress unwanted waves from being reflected by the acoustic reflection layer 15 and returning to the piezoelectric layer side.
  • At least one outer peripheral side surface of the high acoustic impedance layers 15b, 15d, 15f and the low acoustic impedance layers 15a, 15c, 15e may be arranged so as to be stepped from the outer peripheral side surface of the other layers. Even in such a case, the phase of the reflected wave varies partially, so that the reflection of the unnecessary wave can be effectively suppressed.
  • the number of the low acoustic impedance layers and the high acoustic impedance layers constituting the acoustic reflection layer 15 is not particularly limited.
  • a low acoustic impedance layer 5a1 is formed by depositing silicon oxide on one main surface of the piezoelectric substrate 2A by sputtering.
  • the high acoustic impedance layer 5b is formed on the low acoustic impedance layer 5a.
  • the high acoustic impedance layer 5b is formed by vapor deposition lift-off using a photolithography technique.
  • a high acoustic impedance layer 5b made of metal and a low acoustic impedance layer 5a made of silicon oxide are formed in a central portion as shown in the figure.
  • a silicon oxide film is formed to form a low acoustic impedance layer 5c.
  • the portion deposited on the high acoustic impedance layer 5b forms the low acoustic impedance layer 5c.
  • the portion deposited around the low acoustic impedance layer 5c is laminated on the low acoustic impedance layer 5a1 formed first.
  • the high acoustic impedance layer 5d, the low acoustic impedance layer 5e, and the high acoustic impedance layer 5f are sequentially formed in the same manner as described above. Accordingly, a support layer portion 6A made of silicon oxide is formed around the acoustic reflection layer 5.
  • a support layer portion 6A made of silicon oxide is formed around the acoustic reflection layer 5.
  • at least one outer peripheral side surface of the high acoustic impedance layer and the low acoustic impedance layer may be disposed so as to be stepped from the outer peripheral side surface of the other layer. This can be achieved by controlling the resist shape and electrode formation method during patterning.
  • a silicon oxide film is further formed by sputtering or the like to form the support layer 6.
  • the support layer 6 is polished, and as shown in FIG. 5B, the surface of the support layer 6 opposite to the piezoelectric substrate 2A is flattened.
  • a reinforcing substrate 7 is laminated on the surface of the support layer 6 opposite to the piezoelectric substrate 2A for reinforcement.
  • Si or SiO 2 is used for the reinforcing substrate.
  • the piezoelectric substrate 2A is thinned. This thinning can be formed by directly polishing the substrate or by providing the piezoelectric substrate 2A with a high concentration ion implantation portion and peeling the piezoelectric substrate 2A with the high concentration ion implantation portion as a boundary.
  • the IDT electrode 3 and the terminal electrodes 4a and 4c are formed on the second main surface 2b of the piezoelectric layer 2.
  • the elastic wave device having the IDT electrode 3 and using a plate wave has been described.
  • the present invention is not limited to an elastic wave device using a plate wave.
  • FIG. 7 is a front cross-sectional view of an elastic wave device using a bulk wave as a third embodiment of the present invention.
  • the acoustic reflection layer 5 is laminated on the reinforcing substrate 7. Further, the first excitation electrode 33 a is laminated on the upper surface of the piezoelectric layer 32, and the second excitation electrode 33 b is laminated on the lower surface as the first main surface of the piezoelectric layer 32.
  • the elastic wave device 31 uses a bulk wave excited by the piezoelectric layer 32 by applying an alternating electric field from the first and second excitation electrodes 33a and 33b. That is, a bulk wave is excited by the first excitation electrode 33a and the second excitation electrode 33b.
  • the unnecessary wave reflection suppressing structure is not limited to the above structure, and as in the second embodiment, the high acoustic impedance layers 5b, 5d, 5f and the low acoustic impedance layers 5a, 5c are used. , 5e, the outer peripheral side surface of at least one layer may be arranged through a step with the outer peripheral side surface of the other layer.

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Abstract

　不要波による特性の劣化が生じ難い、弾性波装置を提供する。　圧電体層２に励振電極としてＩＤＴ電極３が設けられており、圧電体層２の第１の主面２ａ上に音響反射層５が積層されており、音響反射層５が、相対的に音響インピーダンスが高い高音響インピーダンス層５ｂ，５ｄ，５ｆと、相対的に音響インピーダンスが低い低音響インピーダンス層５ａ，５ｃ，５ｅとを有し、音響反射層５が、圧電体層２側への不要波の反射を抑制する不要波反射抑制構造５ｘを有する、弾性波装置１。

Description

弾性波装置及びその製造方法
　本発明は、弾性波装置及びその製造方法に関する。
　従来、バルク波や板波を用いた弾性波装置が種々提案されている。この種の弾性波装置において、音響反射層を設けることにより、キャビティを省略した構造が知られている。例えば下記の特許文献１に記載の弾性波装置では、圧電体層の一方主面にＩＤＴ電極が形成されており、圧電体層の他方主面に、音響反射層が積層されている。音響反射層は、高音響インピーダンス層と、低音響インピーダンス層とが積層された構造を有する。
ＷＯ１２／０８６４４１
　音響反射層を有する弾性波装置では、圧電体層側から音響反射層側に漏洩してきた弾性波を、音響反射層により、圧電体層側へ反射させることができる。従って、弾性波の励振効率を高めることができる。しかしながら、使用する弾性波だけでなく、不要波も反射されるため、当該不要波により、共振特性やフィルタ特性などが劣化するという問題があった。
　本発明の目的は、不要波による特性の劣化が生じ難い、弾性波装置を提供することにある。
　本発明に係る弾性波装置の第１の広い局面によれば、第１の主面と、該第１の主面と対向する第２の主面とを有する圧電体層と、前記圧電体層に接するように設けられた励振電極と、前記圧電体層の前記第１の主面上に設けられた音響反射層と、を備え、前記音響反射層が、相対的に音響インピーダンスが高い高音響インピーダンス層と、相対的に音響インピーダンスが低い低音響インピーダンス層とを有し、前記音響反射層が、前記圧電体層側への不要波の反射を抑制する不要波反射抑制構造を有する、弾性波装置が提供される。
　本発明に係る弾性波装置の第２の広い局面によれば、第１の主面と、該第１の主面と対向する第２の主面とを有する圧電体層と、前記圧電体層に接するように設けられた第１及び第２の励振電極と、前記圧電体層の前記第１の主面上に設けられた音響反射層と、を備え、前記音響反射層が、対向し合う一対の主面を有する、相対的に音響インピーダンスが高い高音響インピーダンス層と、対向し合う一対の主面を有する、相対的に音響インピーダンスが低い低音響インピーダンス層とを有し、前記音響反射層において、前記低音響インピーダンス層及び高音響インピーダンス層のうち少なくとも１層において、前記一対の主面の内の各主面の外周縁が、当該層の中央部分における前記各主面を外周縁方向に延長した面内に位置しないように湾曲している、弾性波装置が提供される。
　本発明に係る弾性波装置の第３の広い局面によれば、第１の主面と、該第１の主面と対向する第２の主面とを有する圧電体層と、前記圧電体層に接するように設けられた第１及び第２の励振電極と、前記圧電体層の前記第１の主面上に設けられた音響反射層と、を備え、前記音響反射層が、相対的に音響インピーダンスが高い高音響インピーダンス層と、相対的に音響インピーダンスが低い低音響インピーダンス層とを有し、前記音響反射層の外周側面において、前記高音響インピーダンス層及び低音響インピーダンス層のうち少なくとも１層の外周側面が、他の層の外周側面と段差を経て配置されている、弾性波装置が提供される。
　本発明に係る弾性波装置のある特定の局面では、前記励振電極がＩＤＴ電極であり、該ＩＤＴ電極が前記圧電体層の前記第１の主面及び第２の主面のうち少なくとも一方に設けられている。この場合には、ＩＤＴ電極により、板波などの弾性波を励振することができる。
　本発明に係る弾性波装置の他の特定の局面では、前記ＩＤＴ電極が前記圧電体層の前記第２の主面に設けられている。この場合には、ＩＤＴ電極が、音響反射層とは反対側に設けられているため、弾性波をより効果的に励振させることができる。
　本発明に係る弾性波装置の別の特定の局面では、前記ＩＤＴ電極により励振される板波を利用している。
　本発明に係る弾性波装置の他の特定の局面では、前記励振電極が、前記圧電体層の前記第１の主面に設けられた第１の励振電極と、前記圧電体層の前記第２の主面に設けられた第２の励振電極とを有する。この場合には、第１，第２の励振電極間により、バルク波を効果的に励振することができる。
　本発明に係る弾性波装置のさらに他の特定の局面では、前記第１の励振電極と前記第２の励振電極とによりバルク波が励振される。
　本発明に係る弾性波装置の製造方法は、本発明に従って構成された弾性波装置を製造する方法である。
　本発明の第１の広い局面で提供される弾性波装置の製造方法は、前記圧電体層上に、少なくとも１層の前記低音響インピーダンス層と、少なくとも１層の前記高音響インピーダンス層とを、前記音響反射層において前記不要波反射抑制構造を備えるように成膜する工程と、前記圧電体層に接するように、前記励振電極を設ける工程とを備える。
　本発明の第２の広い局面で提供される弾性波装置の製造方法は、前記圧電体層に前記音響反射層を形成する工程と、前記圧電体層に接するように前記励振電極を設ける工程とを備え、前記音響反射層の形成に際し、前記高音響インピーダンス層及び前記低音響インピーダンス層のうちの少なくとも１層において、前記一対の主面の内の各主面の外周縁が、当該層の中央部分における前記各主面を外周縁方向に延長した面内に位置しないように湾曲させる。この場合には、不要波が効果的に乱反射され、不要波の影響を効果的に低減することができる。
　本発明の第３の広い局面で提供される弾性波装置の製造方法は、前記圧電体層に前記音響反射層を形成する工程と、前記圧電体層に接するように前記励振電極を設ける工程とを備え、前記音響反射層を形成するにあたり、前記高音響インピーダンス層及び前記低音響インピーダンス層のうち少なくとも１層の外周側面が、他の層の外周側面と段差を経て配置されるように当該少なくとも１層を設ける。この場合には、少なくとも１層の外周側面が、他の層の外周側面と段差を経て配置されることにより、不要波が部分的に打ち消し合う。そのため、不要波の影響を効果的に低減することができる。
　本発明の第１～第３の広い局面により提供される弾性波装置では、圧電体層側への不要波の反射を抑制することができる。従って、共振特性やフィルタ特性などの弾性波装置の特性の劣化が生じ難い。
図１（ａ）は本発明の第１の実施形態に係る弾性波装置の正面断面図であり、図１（ｂ）はその要部を拡大して示す部分切欠き正面断面図である。 図２は、本発明の第１の実施形態に係る弾性波装置の平面図である。 図３は、本発明の第２の実施形態に係る弾性波装置の不要波反射抑制構造を説明するための部分切欠き正面断面図である。 図４（ａ）～図４（ｄ）は、第１の実施形態の弾性波装置の製造方法を説明するための各正面断面図である。 図５（ａ）及び図５（ｂ）は、第１の実施形態の弾性波装置の製造方法を説明するための各正面断面図である。 図６（ａ）～図６（ｃ）は、第１の実施形態の弾性波装置の製造方法を説明するための各正面断面図である。 図７は、本発明の第３の実施形態に係る弾性波装置を説明するための正面断面図である。
　以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。
　なお、本明細書に記載の各実施形態は、例示的なものであり、異なる実施形態間において、構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることを指摘しておく。
　図１（ａ）は、本発明の第１の実施形態の弾性波装置の正面断面図であり、図１（ｂ）はその要部を拡大して示す部分切欠き正面断面図であり、図２は、第１の実施形態の弾性波装置の平面図である。なお、図１（ａ）は図２のＡ－Ａ線に沿う部分の断面に相当する。
　弾性波装置１は、特に限定されるわけではないが、板波を利用した弾性波装置である。弾性波装置１は、圧電体層２を有する。圧電体層２は、第１の主面２ａと、第１の主面２ａに対向している第２の主面２ｂとを有する。圧電体層２は、ＬｉＮｂＯ３やＬｉＴａＯ３などの圧電単結晶からなる。もっとも、圧電体層２の材料は特に限定されず、他の圧電材料を用いてもよい。
　圧電体層２の第２の主面２ｂ上には、励振電極としてＩＤＴ電極３が設けられている。ＩＤＴ電極３の一方のバスバーが配線電極４ｂを介して端子電極４ａに連ねられている。ＩＤＴ電極３の他方のバスバーが配線電極４ｄを介して、端子電極４ｃに連ねられている。
　ＩＤＴ電極３、端子電極４ａ，４ｃ及び配線電極４ｂ，４ｄは適宜の金属もしくは合金を用いて形成することができる。
　なお、図２の破線Ｂが、バスバーと、配線電極４ｂまたは４ｄとの境界部分を示す。
　圧電体層２の第１の主面２ａ側には、音響反射層５が積層されている。補強基板７上に、支持層６が積層されている。この支持層６において、上面に向かって開いた凹部が設けられている。この凹部内に、音響反射層５が充填されている。
　圧電体層２の厚みは特に限定されないが、１００ｎｍ以上、１０００ｎｍ以下であることが好ましい。１００ｎｍ以上の場合には、圧電体層２が破損し難い。１０００ｎｍ以下であれば、板波の励振効率を効果的に高めることができる。
　板波を利用した弾性波装置１では、圧電体層２の厚みが比較的薄いため、補強基板７上には、支持層６が積層されており、さらに支持層６上に、圧電体層２が積層されている。上記支持層６及び補強基板７は、適宜の絶縁性樹脂や圧電材料等により形成することができる。このような材料としては、例えば、ケイ素(Ｓｉ)、酸化ケイ素、酸窒化ケイ素、アルミナなどを用いることができる。
　音響反射層５は、対向し合う一対の主面を有する低音響インピーダンス層５ａ，５ｃ，５ｅと、対向し合う一対の主面を有する高音響インピーダンス層５ｂ，５ｄ，５ｆとを交互に積層した構造を有する。高音響インピーダンス層５ｂ，５ｄ，５ｆの音響インピーダンスは、低音響インピーダンス層５ａ，５ｃ，５ｅの音響インピーダンスよりも高い。
　低音響インピーダンス層５ａ，５ｃ，５ｅは、支持層６と同じ材料からなることが好ましい。その場合には、材料の種類を低減することができる。また、製造工程の簡略化も図ることができる。本実施形態では、支持層６と低音響インピーダンス層５ａ，５ｃ，５ｅとが同じ材料からなる。もっとも、高音響インピーダンス層５ｂ，５ｄ，５ｆが、支持層６と同じ材料からなり、低音響インピーダンス層５ａ，５ｃ，５ｅが支持層６よりも低い音響インピーダンスを有する材料により形成されていてもよい。
　また、低音響インピーダンス層５ａ，５ｃ，５ｅ及び高音響インピーダンス層５ｂ，５ｄ，５ｆは、支持層６と異なる材料からなるものであってもよい。
　上記低音響インピーダンス層５ａ，５ｃ，５ｅの材料としては、高音響インピーダンス層５ｂ，５ｄ，５ｆよりも音響インピーダンスが低い限り、特に限定されない。
　上記低音響インピーダンス層５ａ，５ｃ，５ｅ及び高音響インピーダンス層５ｂ，５ｄ，５ｆを構成する材料としては、セラミックスや金属などを用いることができる。また、絶縁体に限らず、圧電体を用いてもよい。従って、上記低音響インピーダンス層５ａ，５ｃ，５ｅ及び高音響インピーダンス層５ｂ，５ｄ，５ｆを構成する材料としては、例えば、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、アルミナ、酸化亜鉛などのセラミックス、窒化アルミニウム、ＬｉＴａＯ３もしくはＬｉＮｂＯ３などの圧電体、またはＷなどの金属を用いることができる。好ましくは、低音響インピーダンス層５ａ，５ｃ，５ｅとして、比較的音響インピーダンスが低い酸化ケイ素が好適に用いられる。また、高音響インピーダンス層５ｂ，５ｄ，５ｆとしては、Ｗなどの金属や、圧電体などが好適に用いられる。
　音響反射層５において、低音響インピーダンス層５ａ，５ｃ，５ｅ及び高音響インピーダンス層５ｂ，５ｄ，５ｆの厚みは特に限定されないが、好ましくは、１００ｎｍ以上、５００ｎｍ以下とすることが望ましい。この厚みの範囲内であれば、音響反射層５全体の厚みがさほど厚くならず、弾性波装置１の薄型化を効果的に図ることができる。
　支持層６の厚みは、音響反射層５を取り囲み得る限り、特に限定されない。なお、弾性波装置１では、音響反射層５の下方に支持層６が至っていたが、音響反射層５の下方に支持層６が存在せずともよい。すなわち、音響反射層５の下面が、補強基板７に直接積層されていてもよい。
　音響反射層５は、平面視した場合、ＩＤＴ電極３と重なる位置に設けられている。従って、ＩＤＴ電極３で励振された板波が、音響反射層５側に漏洩したとしても、音響反射層５により反射され、板波の励振効率を高めることができる。
　本実施形態の弾性波装置１の特徴は、上記音響反射層５において、不要波反射抑制構造５ｘが備えられていることにある。すなわち、図１（ｂ）に拡大して示すように、音響反射層５の外周縁において、低音響インピーダンス層５ａ，５ｃ，５ｅ及び高音響インピーダンス層５ｂ，５ｄ，５ｆの、一対の主面の各主面の外周縁が、それぞれ、当該音響インピーダンス層５ａ～５ｆの中央部分における前記各主面を外周縁方向に延長した面内に位置しないように湾曲している。
　弾性波装置１において、圧電体層２で生じた不要波は、使用する板波と共に、音響反射層５側に漏洩してくる。この場合、低音響インピーダンス層５ａ，５ｃ，５ｅと、高音響インピーダンス層５ｂ，５ｄ，５ｆとの界面が平坦である場合には、上記不要波が、音響反射層５の外周側面において一様に反射され、減衰し難い。従って、不要波が圧電体層２に戻り、共振特性やフィルタ特性などに、上記不要波の影響が現れる。
　これに対して、本実施形態では、上記不要波反射抑制構造５ｘが備えられているため、音響反射層５の外周側面に至った不要波が乱反射される。従って、不要波が圧電体層２に戻り難いため、不要波による特性の劣化が生じ難い。
　なお、図１（ｂ）に示したように、本実施形態では、低音響インピーダンス層５ａ，５ｃ，５ｅ及び高音響インピーダンス層５ｂ，５ｄ，５ｆの全てにおいて、対向し合う一対の主面の各主面の外周縁の一部が、当該層の中央部分における前記各主面を外周縁方向に延長した面内に位置しないように湾曲していた。しかしながら、低音響インピーダンス層及び高音響インピーダンス層のうち少なくとも１層において前記各主面の外周縁の少なくとも一部が、当該層の中央部分における前記各主面を外周縁方向に延長した面内に位置しないように湾曲しておれば、不要波を乱反射させることができる。
　また、本実施形態では、３層の低音響インピーダンス層５ａ，５ｃ，５ｅと、３層の高音響インピーダンス層５ｂ，５ｄ，５ｆが積層されていたが、低音響インピーダンス層の積層数及び高音響インピーダンス層の積層数は特に限定されない。少なくとも、１層の低音響インピーダンス層が設けられておればよい。
　図３は、本発明の第２の実施形態に係る弾性波装置の不要波反射抑制構造を説明するための部分切欠き正面断面図である。図３に示すように、第２の実施形態の弾性波装置では、音響反射層１５が、低音響インピーダンス層１５ａ，１５ｃ，１５ｅと、高音響インピーダンス層１５ｂ，１５ｄ，１５ｆとを交互に積層した構造を有する。ここでは、低音響インピーダンス層１５ａの外周側面１５ａ１が、隣接する高音響インピーダンス層１５ｂの外周側面１５ｂ１と段差を経て隔てられている。同様に、低音響インピーダンス層１５ｃ，１５ｅの外周側面も、高音響インピーダンス層１５ｂ，１５ｄ，１５ｆのうち隣接する高音響インピーダンス層１５ｂ，１５ｄ，１５ｆの外周側面と段差を経て隔てられている。従って、低音響インピーダンス層１５ａ，１５ｃ，１５ｅの外周側面で反射された不要波と、高音響インピーダンス層１５ｂ，１５ｄ，１５ｆの外周側面、例えば、外周側面１５ｂ１で反射された不要波の位相がばらつくことになる。そのため、不要波同士が部分的に打ち消し合うこととなる。従って、不要波が音響反射層１５により反射されて圧電体層側に戻るのを、効果的に抑制することができる。
　なお、高音響インピーダンス層１５ｂ，１５ｄ，１５ｆ及び低音響インピーダンス層１５ａ，１５ｃ，１５ｅのうち少なくとも１層の外周側面が、他の層の外周側面と段差を経て配置されておればよい。その場合であっても、部分的に反射波の位相がばらつくことになるため、不要波の反射を効果的に抑制することができる。
　第２の実施形態においても、音響反射層１５を構成している低音響インピーダンス層及び高音響インピーダンス層の層数は特に限定されない。
　次に、図４（ａ）～図４（ｄ）、図５（ａ），図５（ｂ）、図６（ａ）～図６（ｃ）を参照して、第１の実施形態の弾性波装置の製造方法を説明する。
　図４（ａ）に示すように、圧電基板２Ａの一方主面に酸化ケイ素をスパッタリングにより成膜することにより低音響インピーダンス層５ａ１を形成する。次に、図４（ｂ）に示すように、低音響インピーダンス層５ａ上に、高音響インピーダンス層５ｂを形成する。例えば、高音響インピーダンス層５ｂはフォトリソグラフィー技術を用い、蒸着リフトオフ工法により形成される。ここで、パターニングに際し、レジスト形状や電極形成の手法を制御することにより、例えば、金属からなる高音響インピーダンス層５ｂと、酸化ケイ素からなる低音響インピーダンス層５ａとを、図示のように、中央部分を外周縁方向に延長した面内に外周縁の一部が位置しないように湾曲させることができる。
　しかる後、図４（ｃ）に示すように、酸化ケイ素膜を形成し、低音響インピーダンス層５ｃを形成する。酸化ケイ素膜のうち、高音響インピーダンス層５ｂ上に堆積される部分が低音響インピーダンス層５ｃを形成する。低音響インピーダンス層５ｃの周囲に堆積されている部分は、最初に形成された低音響インピーダンス層５ａ１上に積層される。
　しかる後、図４（ｄ）に示すように、さらに、上記と同様にして、高音響インピーダンス層５ｄ、低音響インピーダンス層５ｅ及び高音響インピーダンス層５ｆを順次形成する。それにともなって、音響反射層５の周囲に酸化ケイ素からなる支持層部６Ａを形成する。なお、音響反射層の形成においては、高音響インピーダンス層及び低音響インピーダンス層のうち少なくとも１層の外周側面を他の層の外周側面と段差を経るように、配置すればよい。これは、パターニングに際し、レジスト形状や電極形成の手法を制御することにより、達成することができる。
　次に、図５（ａ）に示すように、さらに酸化ケイ素膜をスパッタリング等により成膜し、支持層６を形成する。
　次に、支持層６を研磨し、図５（ｂ）に示すように、支持層６の圧電基板２Ａと反対側の面を平坦化する。しかる後、図６（ａ）に示すように、補強のために、支持層６の圧電基板２Ａとは反対側の面に補強基板７を積層する。補強基板には例えばＳｉやＳｉＯ２などを用いる。次に、図６（ｂ）に示すように、圧電基板２Ａを薄板化する。この薄板化は、直接基板を研磨することや、高濃度イオン注入部を圧電基板２Ａに設け、該高濃度イオン注入部を境にして圧電基板２Ａを剥離することなどにより形成することができる。
　しかる後、図６（ｃ）に示すように、圧電体層２の第２の主面２ｂ上に、ＩＤＴ電極３及び端子電極４ａ，４ｃなどを形成する。
　上記第１及び第２の実施形態では、ＩＤＴ電極３を有し、板波を利用している弾性波装置につき説明した。もっとも、本発明は、板波を利用した弾性波装置に限らない。
　図７は、本発明の第３の実施例としてのバルク波を利用した弾性波装置の正面断面図である。
　弾性波装置３１では、補強基板７上に、音響反射層５が積層されている。また、圧電体層３２の上面に第１の励振電極３３ａが、圧電体層３２の第１の主面としての下面に第２の励振電極３３ｂが積層されている。
　弾性波装置３１では、第１，第２の励振電極３３ａ，３３ｂから交流電界を印加することにより、圧電体層３２で励振されるバルク波を利用している。すなわち、第１の励振電極３３ａと、第２の励振電極３３ｂとにより、バルク波が励振される。
　本実施形態においても、音響反射層内の少なくとも１層において前記各主面の外周縁の少なくとも一部が、当該層の中央部分における前記各主面を外周縁方向に延長した面内に位置しないように湾曲している。従って、第１の実施形態と同様に、不要波の圧電体層３２側への反射を抑制することができる。第３の実施形態においても、不要波反射抑制構造としては、上記のものに限定されず、第２の実施形態のように、高音響インピーダンス層５ｂ，５ｄ，５ｆ及び低音響インピーダンス層５ａ，５ｃ，５ｅのうちの少なくとも１層の外周側面が、他の層の外周側面と段差を経て配置されていてもよい。
１…弾性波装置
２…圧電体層
２Ａ…圧電基板
２ａ，２ｂ…第１，第２の主面
３…ＩＤＴ電極
４ａ，４ｃ…端子電極
４ｂ，４ｄ…配線電極
５…音響反射層
５ａ，５ａ１，５ｃ，５ｅ…低音響インピーダンス層
５ｂ，５ｂ１，５ｄ，５ｆ…高音響インピーダンス層
５ｘ…不要波反射抑制構造
６…支持層
６Ａ…支持層部
７…補強基板
１５…音響反射層
１５ａ，１５ｃ，１５ｅ…低音響インピーダンス層
１５ａ１，１５ｂ１…外周側面
１５ｂ，１５ｄ，１５ｆ…高音響インピーダンス層
３１…弾性波装置
３２…圧電体層
３３ａ，３３ｂ…第１，第２の励振電極

Claims (11)

  1. 　第１の主面と、該第１の主面と対向する第２の主面とを有する圧電体層と、
    　前記圧電体層に接するように設けられた励振電極と、
    　前記圧電体層の前記第１の主面上に設けられた音響反射層と、
    を備え、
    　前記音響反射層が、相対的に音響インピーダンスが高い高音響インピーダンス層と、相対的に音響インピーダンスが低い低音響インピーダンス層とを有し、
    　前記音響反射層が、前記圧電体層側への不要波の反射を抑制する不要波反射抑制構造を有する、弾性波装置。
  2. 　第１の主面と、該第１の主面と対向する第２の主面とを有する圧電体層と、
    　前記圧電体層に接するように設けられた第１及び第２の励振電極と、
    　前記圧電体層の前記第１の主面上に設けられた音響反射層と、
    を備え、
    　前記音響反射層が、対向し合う一対の主面を有する、相対的に音響インピーダンスが高い高音響インピーダンス層と、対向し合う一対の主面を有する、相対的に音響インピーダンスが低い低音響インピーダンス層とを有し、
    　前記音響反射層において、前記低音響インピーダンス層及び高音響インピーダンス層のうち少なくとも１層において、前記一対の主面の内の各主面の外周縁が、当該層の中央部分における前記各主面を外周縁方向に延長した面内に位置しないように湾曲している、弾性波装置。
  3. 　第１の主面と、該第１の主面と対向する第２の主面とを有する圧電体層と、
    　前記圧電体層に接するように設けられた第１及び第２の励振電極と、
    　前記圧電体層の前記第１の主面上に設けられた音響反射層と、
    を備え、
    　前記音響反射層が、相対的に音響インピーダンスが高い高音響インピーダンス層と、相対的に音響インピーダンスが低い低音響インピーダンス層とを有し、
    　前記音響反射層の外周側面において、前記高音響インピーダンス層及び低音響インピーダンス層のうち少なくとも１層の外周側面が、他の層の外周側面と段差を経て配置されている、弾性波装置。
  4. 　前記励振電極がＩＤＴ電極であり、該ＩＤＴ電極が前記圧電体層の前記第１の主面及び第２の主面のうち少なくとも一方に設けられている、請求項１～３のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  5. 　前記ＩＤＴ電極が前記圧電体層の前記第２の主面に設けられている、請求項４に記載の弾性波装置。
  6. 　前記ＩＤＴ電極により励振される板波を利用している、請求項１～５のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  7. 　前記励振電極が、前記圧電体層の前記第１の主面に設けられた第１の励振電極と、前記圧電体層の前記第２の主面に設けられた第２の励振電極とを有する、請求項１～３のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  8. 　前記第１の励振電極と前記第２励振電極とによりバルク波が励振される、請求項７に記載の弾性波装置。
  9. 　請求項１に記載の弾性波装置の製造方法であって、
    　前記圧電体層上に、少なくとも１層の前記低音響インピーダンス層と、少なくとも１層の前記高音響インピーダンス層とを、前記音響反射層において前記不要波反射抑制構造を備えるように成膜する工程と、
    　前記圧電体層に接するように、前記励振電極を設ける工程とを備える、弾性波装置の製造方法。
  10. 　請求項２に記載の弾性波装置の製造方法であって、
    　前記圧電体層に前記音響反射層を形成する工程と、
    　前記圧電体層に接するように前記励振電極を設ける工程とを備え、
    　前記音響反射層の形成に際し、前記高音響インピーダンス層及び前記低音響インピーダンス層のうちの少なくとも１層において、前記一対の主面の内の各主面の外周縁が、当該層の中央部分における前記各主面を外周縁方向に延長した面内に位置しないように湾曲させる、弾性波装置の製造方法。
  11. 　請求項３に記載の弾性波装置の製造方法であって、
    　前記圧電体層に前記音響反射層を形成する工程と、
    　前記圧電体層に接するように前記励振電極を設ける工程とを備え、
    　前記音響反射層を形成するにあたり、前記高音響インピーダンス層及び前記低音響インピーダンス層のうち少なくとも１層の外周側面が、他の層の外周側面と段差を経て配置されるように当該少なくとも１層を設ける、弾性波装置の製造方法。
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