WO2017068827A1 - 弾性波装置 - Google Patents

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acoustic
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諭卓 岸本
大村　正志
木村　哲也
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株式会社村田製作所
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Definitions

  • the present invention relates to an elastic wave device used for a resonator, a band filter, and the like.
  • elastic wave devices have been widely used as resonators and bandpass filters.
  • various elastic waves such as Rayleigh waves and SH waves are used.
  • Patent Document 1 discloses an elastic wave device using a plate wave.
  • an acoustic reflection layer, a piezoelectric layer, and an IDT electrode are laminated in this order on a support substrate.
  • the acoustic reflection layer includes a low acoustic impedance layer and a high acoustic impedance layer having an acoustic impedance higher than that of the low acoustic impedance layer.
  • Patent Document 2 discloses an acoustic wave device in which a high sound velocity film, a low sound velocity film, and a piezoelectric film are laminated in this order on a support substrate.
  • the Q value can be increased.
  • Patent Document 1 describes a method of manufacturing an acoustic wave device by bonding a support substrate on which an acoustic reflection layer is provided in advance and a piezoelectric body. However, depending on the bonding position between the support substrate provided with the acoustic reflection layer and the piezoelectric body, the characteristics may be deteriorated.
  • an object of the present invention is to reduce the possibility that characteristics will deteriorate in an elastic wave device having an acoustic reflection layer.
  • An acoustic wave device includes a support substrate, an acoustic multilayer film provided on the support substrate, a piezoelectric substrate provided on the acoustic multilayer film, and an IDT electrode provided on the piezoelectric substrate.
  • the acoustic multilayer film has at least four acoustic impedance layers, and the at least four acoustic impedance layers include at least one low acoustic impedance layer and an acoustic impedance higher than the low acoustic impedance layer.
  • the acoustic multilayer film and the support substrate And at least one high acoustic impedance layer, and from the fourth acoustic impedance layer from the piezoelectric substrate side to the support substrate side, the acoustic multilayer film and the support substrate, And a bonding layer provided at any position up to the interface.
  • the bonding layer is provided in the fourth acoustic impedance layer.
  • the acoustic multilayer film has at least five acoustic impedance layers, and the bonding layer is more than the fourth acoustic impedance layer than the support substrate. It is provided in the acoustic impedance layer on either side.
  • the acoustic multilayer film includes at least five acoustic impedance layers, and the bonding layer includes the fourth acoustic impedance layer and the other acoustic impedance layers. It is provided at any position of the interface with the acoustic impedance layer or the interface between the acoustic impedance layers on the support substrate side from the fourth acoustic impedance layer.
  • the bonding layer is provided at an interface between the acoustic multilayer film and the support substrate.
  • a plate wave of an S 0 mode, an A 0 mode, an A 1 mode, an SH 0 mode, or an SH 1 mode is used as the propagating elastic wave.
  • the low acoustic impedance layer is made of silicon oxide.
  • the plate wave can be confined more efficiently.
  • the high acoustic impedance layer is made of platinum or silicon nitride.
  • the plate wave can be confined more efficiently.
  • an elastic wave device provided with an acoustic multilayer film, it is possible to reduce the possibility that characteristics will deteriorate.
  • FIG. 1A is a schematic front sectional view of an acoustic wave device according to the first embodiment of the present invention
  • FIG. 1B is a schematic plan view showing an electrode structure thereof.
  • FIG. 2 is a partially cutaway schematic cross-sectional view showing an enlarged main part of the acoustic wave device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram showing impedance characteristics when the number of acoustic impedance layers constituting the acoustic multilayer film is changed in the acoustic wave device produced in the experimental example.
  • 4 (a) to 4 (d) are schematic front sectional views for explaining a method of manufacturing an acoustic wave device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 1A is a schematic front sectional view of an acoustic wave device according to the first embodiment of the present invention
  • FIG. 1B is a schematic plan view showing an electrode structure thereof.
  • FIG. 2 is a partially cutaway schematic cross-sectional view
  • FIG. 5 is a partially cutaway schematic cross-sectional view showing an enlarged main part of an acoustic wave device according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a partially cutaway schematic cross-sectional view showing an enlarged main part of an acoustic wave device according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a partially cutaway schematic cross-sectional view showing an enlarged main part of an acoustic wave device according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 1A is a schematic front sectional view of an acoustic wave device according to the first embodiment of the present invention
  • FIG. 1B is a schematic plan view showing an electrode structure thereof
  • FIG. 2 is a partially cutaway schematic cross-sectional view showing an enlarged main part of the acoustic wave device according to the first embodiment of the present invention.
  • Acoustic wave device 1 is S 0 mode, A 0 mode, A 1 mode, SH 0 mode, or acoustic wave device using a Lamb wave, such as SH 1 mode.
  • the acoustic wave device 1 has a support substrate 2.
  • An acoustic multilayer film 3 is laminated on the support substrate 2.
  • a piezoelectric substrate 4 is laminated on the acoustic multilayer film 3.
  • an IDT electrode 5 and electrode lands 6a and 6b are laminated.
  • the electrode lands 6 a and 6 b are provided so as to be electrically connected to the IDT electrode 5.
  • the support substrate 2 is made of Si.
  • the material constituting the support substrate 2 is not particularly limited, and sapphire, LiTaO 3 , LiNbO 3 , piezoelectric materials such as quartz, alumina, magnesia, silicon nitride, aluminum nitride, silicon oxide, aluminum oxide, silicon carbide, zirconia, Various ceramics such as cordierite, mullite, steatite, and forsterite, dielectric materials such as glass, semiconductors such as silicon and gallium nitride, resins, and the like can be used.
  • the acoustic multilayer film 3 includes low acoustic impedance layers 3a, 3c, 3e, and 3g and high acoustic impedance layers 3b, 3d, and 3f.
  • the acoustic impedances of the high acoustic impedance layers 3b, 3d, and 3f are higher than the acoustic impedances of the low acoustic impedance layers 3a, 3c, 3e, and 3g.
  • the low acoustic impedance layers 3a, 3c, 3e, and 3g and the high acoustic impedance layers 3b, 3d, and 3f are alternately arranged in the stacking direction.
  • the low acoustic impedance layers 3a, 3c, 3e, and 3g and the high acoustic impedance layers 3b, 3d, and 3f may not be alternately arranged in the stacking direction.
  • at least one of the low acoustic impedance layers 3a, 3c, 3e, 3g is piezoelectric than at least one of the high acoustic impedance layers 3b, 3d, 3f. It is preferably provided on the substrate 4 side. More preferably, at least four acoustic impedance layers are alternately laminated with low acoustic impedance layers and high acoustic impedance layers.
  • the thickness of each of the acoustic impedance layers constituting the acoustic multilayer film 3 is in the range of about 1/10 to 4 times the thickness of the piezoelectric substrate 4. preferable.
  • the thickness of each of the plurality of acoustic impedance layers may be the same as or different from the thickness of the piezoelectric substrate 4.
  • the acoustic multilayer film 3 is composed of seven acoustic impedance layers.
  • the number of stacked acoustic impedance layers is at least four as in this embodiment. If the number of acoustic impedance layers is small, the plate wave may not be confined efficiently.
  • the upper limit of the number of acoustic impedance layers is not particularly limited, but is preferably about 20 layers.
  • Low acoustic impedance layers 3a, 3c, 3e, 3 g is composed of SiO 2.
  • the low acoustic impedance layers 3a, 3c, 3e, and 3g may be made of Al, Ti, or the like.
  • the high acoustic impedance layers 3b, 3d, and 3f are made of Pt. However, the high acoustic impedance layers 3b, 3d, and 3f may be made of AlN, W, LiTaO 3 , Al 2 O 3 , LiNbO 3 , SiN, Ta 2 O 5 , ZnO, or the like.
  • the bonding layer 9 is provided in the low acoustic impedance layer 3a. More specifically, the low acoustic impedance layer 3 a has a structure in which the low acoustic impedance layer portion 3 a 1 and the low acoustic impedance layer portion 3 a 2 are joined by the joining layer 9. Therefore, the bonding layer 9 is provided so as to be sandwiched between the low acoustic impedance layer portion 3a1 and the low acoustic impedance layer portion 3a2. The main surface of the low acoustic impedance layer portion 3a1 opposite to the bonding layer 9 is in contact with the support substrate 2.
  • the bonding layer 9 is in the fourth acoustic impedance layer as viewed from the piezoelectric substrate 4 or in any acoustic impedance layer on the support substrate 2 side from the fourth acoustic impedance layer. Or what is necessary is just to be provided in the interface.
  • the low acoustic impedance layer portions 3a1 and 3a2 are made of the same material as that of the low acoustic impedance layer 3a. Thus, in this embodiment, it is constituted by SiO 2.
  • the bonding layer 9 is made of Ti oxide.
  • the bonding layer 9 is not limited to Ti oxide, and may be an oxide of another metal such as Al. Moreover, you may be comprised with metals, such as Ti and Al, instead of a metal oxide. However, it is preferable to use an insulating material because electrical insulation can be achieved. In particular, Ti oxide is preferable because of high bonding strength and easy insulation by oxidation.
  • the piezoelectric substrate 4 is a substrate made of LiNbO 3 .
  • a substrate made of another piezoelectric single crystal such as LiTaO 3 or a substrate made of piezoelectric ceramics may be used.
  • the electrode structure shown in FIG. 1B is formed on the piezoelectric substrate 4. That is, the IDT electrode 5 and the reflectors 7 and 8 disposed on both sides of the IDT electrode 5 in the elastic wave propagation direction are formed. Thereby, a 1-port elastic wave resonator is configured.
  • the reflectors 7 and 8 may not be provided.
  • the IDT electrode 5 includes first and second bus bars and a plurality of first and second electrode fingers.
  • the plurality of first electrode fingers and the plurality of second electrode fingers are interleaved with each other.
  • the plurality of first electrode fingers are connected to the first bus bar, and the plurality of second electrode fingers are connected to the second bus bar.
  • the elastic wave device 1 uses a plate wave as an elastic wave generated by exciting the IDT electrode 5 as described above.
  • an SiO 2 film as a temperature adjustment film may be provided so as to cover the IDT electrode 5 in the present invention.
  • the IDT electrode 5 and the electrode lands 6a and 6b are made of Al in the present embodiment.
  • the IDT electrode 5 and the electrode lands 6a and 6b are each composed of an appropriate metal such as Al, Cu, Pt, Au, Ag, Ti, Ni, Cr, Mo, W, or an alloy mainly composed of these metals. can do.
  • the IDT electrode 5 and the electrode lands 6a and 6b may be formed of a laminated metal film formed by laminating a plurality of metal films.
  • low acoustic impedance layers 3a, 3c, 3e, and 3g and high acoustic impedance layers 3b, 3d, and 3f are alternately stacked. Therefore, the plate waves propagated from the piezoelectric substrate 4 are the low acoustic impedance layers 3a, 3c, 3e, 3g and the high acoustic impedance layers 3b, 3d, which are the upper surfaces of the low acoustic impedance layers 3a, 3c, 3e, 3g. Reflected at the interface of 3f. Thereby, the energy of the plate wave can be confined efficiently.
  • the bonding layer 9 is provided in the seventh acoustic impedance layer 3a from the piezoelectric substrate 4 side to the support substrate 2 side. Therefore, the elastic wave device 1 is unlikely to deteriorate in characteristics.
  • the acoustic multilayer film 3 has seven acoustic impedance layers, but may have at least four acoustic impedance layers.
  • the energy of the plate wave can be confined efficiently. This will be described in detail below with reference to experimental examples.
  • an acoustic wave device 1 that is a 1-port type acoustic wave resonator was manufactured under the following conditions, and an So-mode plate wave was excited.
  • Support substrate 2 Si (material) Acoustic multilayer film 3 ... Number of layers: 2, 4 or 6 layers, low acoustic impedance layer: SiO 2 , high acoustic impedance layer: Pt Piezoelectric substrate 4 ... X-LiNbO 3 ⁇ Euler angles (90 °, 90 °, 40 °) ⁇ IDT electrode 5: AlCu (Cu 1% 80 nm) / Ti (10 nm), duty ratio: 0.5, number of electrode fingers: 100, cross width: 25.5 ⁇ m
  • FIG. 3 is a diagram showing impedance characteristics when the number of acoustic impedance layers constituting the acoustic multilayer film is changed in the acoustic wave device produced in the experimental example.
  • the bonding layer when the number of acoustic impedance layers was two, the bonding layer was formed as the third layer from the piezoelectric substrate 4 side. Further, when the number of acoustic impedance layers was four, the bonding layer was formed as the fifth layer from the piezoelectric substrate 4 side. When the number of laminated acoustic impedance layers was 6, the bonding layer was formed as the seventh layer from the piezoelectric substrate 4 side.
  • the acoustic wave device 1 having four and six acoustic impedance layers has better impedance characteristics than those having two layers. .
  • the bonding position is the fourth layer from the piezoelectric substrate 4 side, and the acoustic multilayer film 3 and the support substrate 2 are connected. Even when it was formed at the interface, good impedance characteristics were obtained. Furthermore, when the number of laminated acoustic impedance layers is 6, the bonding positions are the fourth, fifth, and sixth layers from the piezoelectric substrate 4 side, and the interface between the acoustic multilayer film 3 and the support substrate 2. Even if it was formed, good impedance characteristics were obtained.
  • the position of the bonding layer is directed from the piezoelectric substrate side to the support substrate side. In other words, it is necessary to provide at any position from the fourth acoustic impedance layer to the interface between the acoustic multilayer film and the support substrate.
  • the bonding layer is provided at any position from the fourth acoustic impedance layer to the interface between the acoustic multilayer film and the support substrate from the piezoelectric substrate side to the support substrate side, the characteristics deteriorate. hard.
  • a method of manufacturing the acoustic wave device 1 is not particularly limited, but an example will be described with reference to FIGS. 4 (a) to 4 (d).
  • a piezoelectric plate 4A and a support substrate 2 for obtaining the piezoelectric substrate 4 are prepared.
  • a low acoustic impedance layer 3g made of SiO 2 is formed on one main surface of the piezoelectric plate 4A.
  • Laminate alternately in order.
  • a low acoustic impedance layer portion 3a2 made of SiO 2 is laminated on the high acoustic impedance layer 3b.
  • a low acoustic impedance layer portion 3 a 1 made of SiO 2 is formed on the main surface on one side of the support substrate 2.
  • the piezoelectric plate 4A a plate made of LiNbO 3 is used.
  • a plate made of another piezoelectric single crystal such as LiTaO 3 or a plate made of piezoelectric ceramics may be used.
  • Si is used as the support substrate 2.
  • piezoelectric materials such as sapphire, LiTaO 3 , LiNbO 3 , quartz, alumina, magnesia, silicon nitride, aluminum nitride, silicon oxide, aluminum oxide, silicon carbide, zirconia, cordierite, mullite, steatite
  • various ceramics such as forsterite or dielectrics such as glass, semiconductors such as silicon and gallium nitride, or resins can be used.
  • the low acoustic impedance layers 3c, 3e, 3g and the low acoustic impedance layer portions 3a1, 3a2 can be formed by a method such as sputtering, vapor deposition, or CVD.
  • the high acoustic impedance layers 3b, 3d, and 3f can be formed by a method such as sputtering, vapor deposition, or CVD.
  • the acoustic impedance layer may be appropriately patterned.
  • the thicknesses of the low acoustic impedance layers 3c, 3e, 3g and the high acoustic impedance layers 3b, 3d, 3f are not particularly limited, and can be about 50 nm to 2000 nm, respectively.
  • the surface of the low acoustic impedance layer portion 3a2 serving as the bonding surface of the piezoelectric plate 4A and the surface of the low acoustic impedance layer portion 3a1 serving as the bonding surface of the support substrate 2 are polished.
  • the piezoelectric plate 4A and the support substrate 2 are joined as shown in FIG.
  • a bonding layer 9 (not shown) is formed between the low acoustic impedance layer portion 3a2 on the piezoelectric plate 4A and the low acoustic impedance layer portion 3a1 on the support substrate 2. Therefore, a bonding film made of Ti is sandwiched and bonded by diffusion bonding.
  • the bonding method is not limited, and may be, for example, hydrophilic bonding or activated bonding.
  • the piezoelectric plate 4A is thinned to such an extent that a plate wave can be excited, and the piezoelectric substrate 4 is obtained.
  • the thickness of the piezoelectric substrate 4 is preferably 1 ⁇ m or less.
  • heat treatment is performed at a temperature of about 300 ° C. to oxidize and insulate the bonding film made of Ti.
  • the IDT electrode 5 and the electrode lands 6a and 6b are formed on the main surface of the piezoelectric substrate 4 opposite to the acoustic multilayer film 3 to obtain the acoustic wave device 1. .
  • the IDT electrode 5 and the electrode lands 6a and 6b can be formed by, for example, a vapor deposition lift-off method.
  • the thickness of the IDT electrode 5 is not particularly limited, but can be 10 to 2000 nm.
  • the thickness of the electrode lands 6a and 6b is not particularly limited, but can be 100 to 2000 nm.
  • the IDT electrode 5 is formed of a laminated metal film in which Ti and AlCu (Cu 1%) are laminated in this order. Further, the electrode lands 6a and 6b were formed of a laminated metal film in which Ti and Al were laminated in this order.
  • FIG. 5 is a partially cutaway schematic cross-sectional view showing an enlarged main part of an acoustic wave device according to the second embodiment of the present invention.
  • the high acoustic impedance layer 3 d has a structure in which the high acoustic impedance layer portion 3 d 1 and the high acoustic impedance layer portion 3 d 2 are joined by the joining layer 9. Accordingly, the bonding layer 9 is located in the high acoustic impedance layer 3d.
  • the high acoustic impedance layer portion 3d1 and the high acoustic impedance layer portion 3d2 can be made of the same material as the high acoustic impedance layers 3b and 3f.
  • the high acoustic impedance layer portion 3d1 and the high acoustic impedance layer portion 3d2 are bonded using a Ti bonding film or the like in the same manner as in the first embodiment. That's fine.
  • the bonding layer 9 is located in the fourth acoustic impedance layer 3d from the piezoelectric substrate 4 side to the support substrate 2 side, the plate wave can be efficiently confined. And the deterioration of characteristics hardly occurs.
  • the bonding layer 9 may be provided in the fourth acoustic impedance layer 3d from the piezoelectric substrate 4 side toward the support substrate 2 side. It may be provided in the acoustic impedance layer closer to the support substrate 2 than the fourth acoustic impedance layer 3d.
  • FIG. 6 is a partially cutaway schematic cross-sectional view showing an enlarged main part of an acoustic wave device according to a third embodiment of the present invention.
  • the bonding layer 9 is provided at the interface between the high acoustic impedance layer 3d and the low acoustic impedance layer 3c. That is, the bonding layer 9 is provided at the interface between the fourth acoustic impedance layer 3d and the fifth acoustic impedance layer 3c from the piezoelectric substrate 4 side toward the support substrate 2 side.
  • FIG. 7 is a partially cutaway schematic cross-sectional view showing an enlarged main part of an acoustic wave device according to a fourth embodiment of the present invention.
  • the bonding layer 9 is provided at the interface between the acoustic multilayer film 3 and the support substrate 2.
  • the acoustic impedance layer or the acoustic multilayer film 3 and the support substrate 2 are bonded by the same method as in the first embodiment using a Ti bonding film or the like. do it.
  • the bonding layer 9 is located at the interface between the acoustic impedance layers on the support substrate 2 side from the fourth acoustic impedance layer 3d from the piezoelectric substrate 4 side to the support substrate 2 side. It may be located, or may be provided at the interface between the acoustic multilayer film 3 and the support substrate 2. In either case, the same operational effects as those of the first and second embodiments can be obtained.
  • the plate wave can be confined efficiently and the characteristics are hardly deteriorated.
  • the elastic wave device of the present invention is widely used in various electronic devices and communication devices.
  • the electronic device include a sensor.
  • a duplexer including the elastic wave device of the present invention a communication module device including the elastic wave device of the present invention and PA (Power Amplifier) and / or LNA (Low Noise Amplifier) and / or SW (Switch).
  • PA Power Amplifier
  • LNA Low Noise Amplifier
  • SW SW
  • mobile communication devices and healthcare communication devices including the communication module devices. Examples of mobile communication devices include mobile phones, smartphones, car navigation systems, and the like. Examples of health care communication devices include a weight scale and a body fat scale. Health care communication devices and mobile communication devices include an antenna, an RF module, an LSI, a display, an input unit, a power source, and the like.

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Abstract

音響反射層を備えた弾性波装置において、特性が劣化してしまう可能性を下げることができる、弾性波装置を提供する。　支持基板２と、支持基板２上に設けられた音響多層膜３と、音響多層膜３上に設けられた圧電基板４と、圧電基板４上に設けられたＩＤＴ電極５と、を備え、音響多層膜３が、少なくとも４層の音響インピーダンス層を有し、該少なくとも４層の音響インピーダンス層が、少なくとも１層の低音響インピーダンス層３ａ，３ｃ，３ｅ，３ｇと、低音響インピーダンス層３ａ，３ｃ，３ｅ，３ｇよりも音響インピーダンスが高い、少なくとも１層の高音響インピーダンス層３ｂ，３ｄ，３ｆとにより構成されており、圧電基板４側から支持基板２側へ向かって４層目の音響インピーダンス層３ｄ中から、音響多層膜３と支持基板２との界面までのいずれかの位置に設けられている接合層９をさらに備える、弾性波装置１。

Description

弾性波装置
　本発明は、共振子や帯域フィルタなどに用いられる弾性波装置に関する。
　従来、共振子や帯域フィルタとして、弾性波装置が広く用いられている。このような弾性波装置では、レイリー波やＳＨ波などの様々な弾性波が利用されている。
　下記の特許文献１には、板波を利用した弾性波装置が開示されている。特許文献１の弾性波装置では、支持基板上に、音響反射層、圧電体層及びＩＤＴ電極がこの順序で積層されている。上記音響反射層は、低音響インピーダンス層と、該低音響インピーダンス層よりも音響インピーダンスが高い高音響インピーダンス層とにより構成されている。
　下記の特許文献２には、支持基板上に、高音速膜、低音速膜及び圧電膜がこの順序で積層された弾性波装置が開示されている。この弾性波装置では、Ｑ値を高めることができるとされている。
ＷＯ２０１２／０８６４４１　Ａ１
　特許文献１には、予め音響反射層が設けられた支持基板と圧電体とを接合することにより、弾性波装置を製造する方法が記載されている。しかしながら、音響反射層が設けられた支持基板と圧電体との接合位置によっては、特性の劣化が生じる場合があった。
　したがって、本発明の目的は、音響反射層を備えた弾性波装置において、特性が劣化してしまう可能性を下げることにある。
　本発明に係る弾性波装置は、支持基板と、前記支持基板上に設けられた音響多層膜と、前記音響多層膜上に設けられた圧電基板と、前記圧電基板上に設けられたＩＤＴ電極と、を備え、前記音響多層膜が、少なくとも４層の音響インピーダンス層を有し、前記少なくとも４層の音響インピーダンス層が、少なくとも１層の低音響インピーダンス層と、該低音響インピーダンス層よりも音響インピーダンスが高い、少なくとも１層の高音響インピーダンス層とにより構成されており、前記圧電基板側から前記支持基板側へ向かって４層目の前記音響インピーダンス層中から、前記音響多層膜と前記支持基板との界面までのいずれかの位置に設けられている接合層をさらに備える。
　本発明に係る弾性波装置のある特定の局面では、前記接合層が、前記４層目の音響インピーダンス層中に設けられている。
　本発明に係る弾性波装置の別の特定の局面では、前記音響多層膜が、少なくとも５層の前記音響インピーダンス層を有し、前記接合層が、前記４層目の音響インピーダンス層より前記支持基板側のいずれかの前記音響インピーダンス層中に設けられている。
　本発明に係る弾性波装置の他の特定の局面では、前記音響多層膜が、少なくとも５層の前記音響インピーダンス層を有し、前記接合層が、前記４層目の音響インピーダンス層と他の前記音響インピーダンス層との界面、又は前記４層目の音響インピーダンス層より前記支持基板側の前記音響インピーダンス層間の界面のいずれかの位置に設けられている。
　本発明に係る弾性波装置のさらに他の特定の局面では、前記接合層が、前記音響多層膜と前記支持基板との界面に設けられている。
　本発明に係る弾性波装置のさらに他の特定の局面では、伝搬する弾性波として、Ｓ０モード、Ａ０モード、Ａ１モード、ＳＨ０モード、又は、ＳＨ１モードの板波を利用している。
　本発明に係る弾性波装置のさらに他の特定の局面では、前記低音響インピーダンス層が、酸化ケイ素により構成されている。この場合には、板波をより一層効率的に閉じ込めることができる。
　本発明に係る弾性波装置のさらに他の特定の局面では、前記高音響インピーダンス層が、白金又は窒化ケイ素により構成されている。この場合には、板波をより一層効率的に閉じ込めることができる。
　本発明によれば、音響多層膜を備えた弾性波装置において、特性が劣化してしまう可能性を下げることができる。
図１（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る弾性波装置の模式的正面断面図であり、図１（ｂ）は、その電極構造を示す模式的平面図である。 図２は、本発明の第１の実施形態に係る弾性波装置の要部を拡大して示す部分切欠模式的断面図である。 図３は、実験例で作製した弾性波装置において、音響多層膜を構成する音響インピーダンス層の積層数を変化させたときのインピーダンス特性を示す図である。 図４（ａ）～図４（ｄ）は、本発明の第１の実施形態に係る弾性波装置の製造方法を説明するための各略図的正面断面図である。 図５は、本発明の第２の実施形態に係る弾性波装置の要部を拡大して示す部分切欠模式的断面図である。 図６は、本発明の第３の実施形態に係る弾性波装置の要部を拡大して示す部分切欠模式的断面図である。 図７は、本発明の第４の実施形態に係る弾性波装置の要部を拡大して示す部分切欠模式的断面図である。
　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。
　（第１の実施形態）
　図１（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る弾性波装置の模式的正面断面図であり、図１（ｂ）は、その電極構造を示す模式的平面図である。また、図２は、本発明の第１の実施形態に係る弾性波装置の要部を拡大して示す部分切欠模式的断面図である。
　弾性波装置１は、Ｓ０モード、Ａ０モード、Ａ１モード、ＳＨ０モード、又は、ＳＨ１モード等の板波を利用した弾性波装置である。弾性波装置１は、支持基板２を有する。支持基板２上に、音響多層膜３が積層されている。音響多層膜３上に、圧電基板４が積層されている。圧電基板４上に、ＩＤＴ電極５及び電極ランド６ａ，６ｂが積層されている。電極ランド６ａ，６ｂは、ＩＤＴ電極５に電気的に接続されるように設けられている。
　支持基板２は、Ｓｉからなる。支持基板２を構成する材料としては、特に限定されず、サファイヤ、ＬｉＴａＯ３、ＬｉＮｂＯ３、水晶等の圧電体、アルミナ、マグネシア、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、ジルコニア、コージライト、ムライト、ステアタイト、フォルステライト等の各種セラミックもしくはガラス等の誘電体、またはシリコン、窒化ガリウム等の半導体、あるいは樹脂等を用いることができる。
　音響多層膜３は、本実施形態では、低音響インピーダンス層３ａ，３ｃ，３ｅ，３ｇと、高音響インピーダンス層３ｂ，３ｄ，３ｆとを有する。高音響インピーダンス層３ｂ，３ｄ，３ｆの音響インピーダンスは、低音響インピーダンス層３ａ，３ｃ，３ｅ，３ｇの音響インピーダンスよりも高い。本実施形態では、低音響インピーダンス層３ａ，３ｃ，３ｅ，３ｇと、高音響インピーダンス層３ｂ，３ｄ，３ｆとが、積層方向において交互に配置されている。
　なお、本発明においては、低音響インピーダンス層３ａ，３ｃ，３ｅ，３ｇと、高音響インピーダンス層３ｂ，３ｄ，３ｆとは、積層方向において交互に配置されていなくともよい。もっとも、板波の閉じ込め効率をより一層高める観点からは、低音響インピーダンス層３ａ，３ｃ，３ｅ，３ｇのうち少なくとも１層が、高音響インピーダンス層３ｂ，３ｄ，３ｆのうち少なくとも１層より、圧電基板４側に設けられていることが好ましい。また、少なくとも４層の音響インピーダンス層において、低音響インピーダンス層と、高音響インピーダンス層とが交互に積層されていることがより好ましい。
　板波のエネルギーをより一層効率よく閉じ込める観点から、音響多層膜３を構成する音響インピーダンス層の各層の厚みは、それぞれ、圧電基板４の厚みの１／１０～４倍程度の範囲であることが好ましい。もっとも、複数の音響インピーダンス層の各層の厚みは、圧電基板４の厚みと同じであってもよいし、異なっていてもよい。
　また、弾性波装置１において、音響多層膜３は、７層の音響インピーダンス層により構成されている。音響インピーダンス層の積層数は、本実施形態のように、少なくとも４層以上である。音響インピーダンス層の積層数が少ないと板波を効率よく閉じ込めることができない場合がある。音響インピーダンス層の積層数の上限は、特に限定されないが、２０層程度とすることが望ましい。
　低音響インピーダンス層３ａ，３ｃ，３ｅ，３ｇは、ＳｉＯ２により構成されている。もっとも、低音響インピーダンス層３ａ，３ｃ，３ｅ，３ｇは、Ａｌや、Ｔｉなどにより構成されていてもよい。
　高音響インピーダンス層３ｂ，３ｄ，３ｆは、Ｐｔにより構成されている。もっとも、高音響インピーダンス層３ｂ，３ｄ，３ｆは、ＡｌＮ、Ｗ、ＬｉＴａＯ３、Ａｌ２Ｏ３、ＬｉＮｂＯ３、ＳｉＮ、Ｔａ２Ｏ５又は、ＺｎＯなどにより構成されていてもよい。
　本実施形態では、低音響インピーダンス層３ａ中に、接合層９が設けられている。より具体的に、低音響インピーダンス層３ａは、低音響インピーダンス層部分３ａ１と、低音響インピーダンス層部分３ａ２とを接合層９で接合した構造を有する。従って、接合層９は、低音響インピーダンス層部分３ａ１と、低音響インピーダンス層部分３ａ２に挟まれるように設けられている。なお、低音響インピーダンス層部分３ａ１の接合層９とは反対側の主面は、支持基板２と接している。他方、低音響インピーダンス層部分３ａ２の接合層９とは反対側の主面は、高音響インピーダンス層３ｂと接している。もっとも後述の実施例にも述べる通り、接合層９は、圧電基板４から見て４層目の音響インピーダンス層中又は４層目の音響インピーダンス層より支持基板２側のいずれかの音響インピーダンス層中もしくは界面に設けられていればよい。
　低音響インピーダンス層部分３ａ１，３ａ２は、低音響インピーダンス層３ａと同じ材料により構成されている。従って、本実施形態では、ＳｉＯ２により構成されている。
　接合層９は、Ｔｉ酸化物により構成されている。接合層９は、Ｔｉ酸化物に限定されず、Ａｌなどの他の金属の酸化物であってもよい。また、金属の酸化物ではなく、Ｔｉや、Ａｌなどの金属により構成されていてもよい。もっとも、好ましくは、電気的絶縁を図り得るため、絶縁材料が好ましい。特に、接合力が高く酸化による絶縁化が容易であるため、Ｔｉの酸化物が好ましい。
　圧電基板４は、ＬｉＮｂＯ３からなる基板である。もっとも、圧電基板４としては、ＬｉＴａＯ３などの他の圧電単結晶からなる基板を用いてもよいし、圧電セラミックスからなる基板を用いてもよい。
　図１（ａ）では略図的に示しているが、圧電基板４上に、図１（ｂ）に示す電極構造が形成されている。すなわち、ＩＤＴ電極５と、ＩＤＴ電極５の弾性波伝搬方向両側に配置された反射器７，８が形成されている。それによって、１ポート型弾性波共振子が構成されている。なお、反射器７，８は設けられなくともよい。
　図１（ｂ）に示すように、ＩＤＴ電極５は、第１，第２のバスバーと、複数本の第１，第２の電極指とを有する。複数本の第１の電極指と、複数本の第２の電極指とは、互いに間挿し合っている。また、複数本の第１の電極指は、第１のバスバーに接続されており、複数本の第２の電極指は、第２のバスバーに接続されている。
　ＩＤＴ電極５に交番電圧を印加すると、ＩＤＴ電極５が形成されている圧電基板４部分が励振される。弾性波装置１は、上記のようにＩＤＴ電極５が励振されることによって発生した弾性波として板波を利用している。
　なお、本実施形態においては図示を省略しているが、本発明においては、ＩＤＴ電極５を覆うように、温度調整膜としてのＳｉＯ２膜を設けてもよい。
　ＩＤＴ電極５及び電極ランド６ａ，６ｂは、本実施形態では、Ａｌにより構成されている。もっとも、ＩＤＴ電極５及び電極ランド６ａ，６ｂは、それぞれ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ又はこれらの金属を主体とする合金などの適宜の金属により構成することができる。また、ＩＤＴ電極５及び電極ランド６ａ，６ｂは、複数の金属膜を積層してなる積層金属膜により構成されていてもよい。
　弾性波装置１では、低音響インピーダンス層３ａ，３ｃ，３ｅ，３ｇと、高音響インピーダンス層３ｂ，３ｄ，３ｆとが交互に積層されている。そのため、圧電基板４から伝搬してきた板波が、低音響インピーダンス層３ａ，３ｃ，３ｅ，３ｇの上方表面である、低音響インピーダンス層３ａ，３ｃ，３ｅ，３ｇ及び高音響インピーダンス層３ｂ，３ｄ，３ｆの界面で反射されることになる。それによって、板波のエネルギーを効率的に閉じ込めることができる。
　また、弾性波装置１では、圧電基板４側から支持基板２側へ向かって７層目の音響インピーダンス層３ａ中に接合層９が設けられている。そのため、弾性波装置１では、特性の劣化が生じ難い。
　なお、弾性波装置１では、音響多層膜３が７層の音響インピーダンス層を有しているが、少なくとも４層の音響インピーダンス層を有していればよい。本発明においては、音響多層膜３が少なくとも４層の音響インピーダンス層を有しているので、板波のエネルギーを効率的に閉じ込めることができる。これを、以下、実験例を参照して詳細に説明する。
　実験例においては、下記の条件により１ポート型の弾性波共振子である弾性波装置１を作製し、Ｓｏモードの板波を励振させた。
　支持基板２…Ｓｉ（材料）
　音響多層膜３…積層数：２層、４層又は６層、低音響インピーダンス層：ＳｉＯ２、高音響インピーダンス層：Ｐｔ
　圧電基板４…Ｘ－ＬｉＮｂＯ３｛オイラー角（９０°，９０°，４０°）｝
　ＩＤＴ電極５…ＡｌＣｕ(Ｃｕ１％　８０ｎｍ)／Ｔｉ（１０ｎｍ）、デュ－ティー比：０．５、電極指の対数：１００対、交差幅：２５．５μｍ
　図３は、実験例で作製した弾性波装置において、音響多層膜を構成する音響インピーダンス層の積層数を変化させたときのインピーダンス特性を示す図である。
　なお、実験例では、音響インピーダンス層の積層数が２層の場合は、接合層は圧電基板４側から３層目に形成した。また、音響インピーダンス層の積層数が４層の場合は、接合層は圧電基板４側から５層目に形成した。音響インピーダンス層の積層数が６層の場合は、接合層は圧電基板４側から７層目に形成した。
　ここで、図３より、音響インピーダンス層の積層数が４層及び６層の弾性波装置１では、積層数が２層のものと比較して、良好なインピーダンス特性が得られていることがわかる。
　さらに、図中には記載していないが、音響インピーダンス層の積層数が４層の場合においては、接合位置を圧電基板４側から４層目、及び、音響多層膜３と支持基板２との界面に形成した場合であっても良好なインピーダンス特性が得られた。さらに、音響インピーダンス層の積層数が６層の場合においては、接合位置を圧電基板４側から４層目、５層目、６層目、及び、音響多層膜３と支持基板２との界面に形成した場合であっても良好なインピーダンス特性が得られた。
　このことから、板波を効率的に閉じ込め、良好なインピーダンス特性を得るためには、少なくとも４層の音響インピーダンス層があること、及び、接合層の位置を、圧電基板側から支持基板側へ向かって４層目の音響インピーダンス層中から、音響多層膜と支持基板との界面までのいずれかの位置に設けることが必要であることがわかる。
　したがって、接合層は、圧電基板側から支持基板側へ向かって４層目の音響インピーダンス層中から、音響多層膜と支持基板との界面までのいずれかの位置に設けると、特性の劣化が生じ難い。
　（製造方法）
　弾性波装置１の製造方法は、特に限定されないが、一例を図４（ａ）～図４（ｄ）を参照して説明する。
　まず、図４（ａ）に示すように、圧電基板４を得るための圧電板４Ａと支持基板２とを用意する。圧電板４Ａの一方側の主面上に、ＳｉＯ２からなる低音響インピーダンス層３ｇを形成する。続いて、低音響インピーダンス層３ｇ上に、ＡｌＮからなる高音響インピーダンス層３ｆ，３ｄ，３ｂを３層と、ＳｉＯ２からなる低音響インピーダンス層３ｅ，３ｃを２層とを、高音響インピーダンス層３ｆから順に交互に積層する。次に、高音響インピーダンス層３ｂ上に、ＳｉＯ２からなる低音響インピーダンス層部分３ａ２を積層する。
　他方、支持基板２の一方側の主面上に、ＳｉＯ２からなる低音響インピーダンス層部分３ａ１を形成する。
　圧電板４Ａとしては、ＬｉＮｂＯ３からなる板が用いられる。もっとも、圧電板４Ａとしては、ＬｉＴａＯ３などの他の圧電単結晶からなる板を用いてもよいし、圧電セラミックスからなる板を用いてもよい。
　支持基板２としては、Ｓｉが用いられる。もっとも、支持基板２としては、サファイヤ、ＬｉＴａＯ３、ＬｉＮｂＯ３、水晶等の圧電体、アルミナ、マグネシア、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、ジルコニア、コージライト、ムライト、ステアタイト、フォルステライト等の各種セラミックもしくはガラス等の誘電体、またはシリコン、窒化ガリウム等の半導体、あるいは樹脂等を用いることができる。
　低音響インピーダンス層３ｃ，３ｅ，３ｇ及び低音響インピーダンス層部分３ａ１，３ａ２は、スパッタリング法、蒸着法又はＣＶＤ法などの方法により形成することができる。同様に、高音響インピーダンス層３ｂ，３ｄ，３ｆは、スパッタリング法、蒸着法又はＣＶＤ法などの方法により形成することができる。音響インピーダンス層は適宜のパターニングを施していても良い。
　低音響インピーダンス層３ｃ，３ｅ，３ｇ及び高音響インピーダンス層３ｂ，３ｄ，３ｆの各層の厚みは、特に限定されず、それぞれ、５０ｎｍ～２０００ｎｍ程度とすることができる。
　次に、圧電板４Ａの接合面となる低音響インピーダンス層部分３ａ２の表面と、支持基板２の接合面となる低音響インピーダンス層部分３ａ１の表面を研磨する。研磨後、図４（ｂ）に示すように、圧電板４Ａと支持基板２とを接合する。圧電板４Ａと支持基板２との接合に際しては、圧電板４Ａ上の低音響インピーダンス層部分３ａ２と、支持基板２上の低音響インピーダンス層部分３ａ１との間に、図示しない接合層９を形成するためのＴｉからなる接合膜を挟み込み、拡散接合により接合する。なお、接合方法は限定されず、例えば親水化接合であってもよいし、活性化接合であってもよい。
　次に、図４（ｃ）に示すように、板波を励振可能な程度まで圧電板４Ａを薄板化し、圧電基板４を得る。板厚の励振効率の観点から、圧電基板４の厚みは、１μｍ以下とすることが好ましい。
　圧電板４Ａの薄板化後、３００℃程度の温度で熱処理を行うことにより、上記Ｔｉからなる接合膜を酸化させ、絶縁化する。
　最後に、図４（ｄ）に示すように、圧電基板４の音響多層膜３とは反対側の主面上に、ＩＤＴ電極５及び電極ランド６ａ，６ｂを形成し、弾性波装置１を得る。
　ＩＤＴ電極５及び電極ランド６ａ，６ｂは、例えば、蒸着リフトオフ法により形成することができる。ＩＤＴ電極５の厚みは、特に限定されないが、１０～２０００ｎｍとすることができる。また、電極ランド６ａ，６ｂの厚みは、特に限定されないが、１００～２０００ｎｍとすることができる。
　なお、本実施形態において、ＩＤＴ電極５は、Ｔｉ及びＡｌＣｕ（Ｃｕ１％）をこの順に積層した積層金属膜により形成した。また、電極ランド６ａ，６ｂは、Ｔｉ及びＡｌをこの順に積層した積層金属膜により形成した。
　（第２の実施形態）
　図５は、本発明の第２の実施形態に係る弾性波装置の要部を拡大して示す部分切欠模式的断面図である。図５に示すように、第２の実施形態においては、高音響インピーダンス層３ｄが、高音響インピーダンス層部分３ｄ１と、高音響インピーダンス層部分３ｄ２とを接合層９で接合した構造を有する。従って、接合層９は、高音響インピーダンス層３ｄ中に位置している。高音響インピーダンス層部分３ｄ１と、高音響インピーダンス層部分３ｄ２は、高音響インピーダンス層３ｂ，３ｆと、同じ材料により構成することができる。
　第２の実施形態においても、製造に際しては、高音響インピーダンス層部分３ｄ１と、高音響インピーダンス層部分３ｄ２とを、第１の実施形態と同様の方法で、Ｔｉの接合膜などを用いて接合すればよい。
　また、第２の実施形態においても、圧電基板４側から支持基板２側へ向かって４層目の音響インピーダンス層３ｄ中に接合層９が位置しているため、板波を効率良く閉じ込めることができ、かつ特性の劣化が生じ難い。
　第１及び第２の実施形態の弾性波装置のように、接合層９は、圧電基板４側から支持基板２側へ向かって４層目の音響インピーダンス層３ｄ中に設けられていてもよいし、４層目の音響インピーダンス層３ｄより支持基板２側の音響インピーダンス層中に設けられていてもよい。
　（第３及び第４の実施形態）
　図６は、本発明の第３の実施形態に係る弾性波装置の要部を拡大して示す部分切欠模式的断面図である。図６に示すように、第３の実施形態においては、接合層９が、高音響インピーダンス層３ｄと、低音響インピーダンス層３ｃとの界面に設けられている。すなわち、圧電基板４側から支持基板２側へ向かって４層目の音響インピーダンス層３ｄと、５層目の音響インピーダンス層３ｃとの界面に接合層９が設けられている。
　図７は、本発明の第４の実施形態に係る弾性波装置の要部を拡大して示す部分切欠模式的断面図である。図７に示すように、第４の実施形態においては、接合層９が、音響多層膜３と、支持基板２の界面に設けられている。
　第３及び第４の実施形態においても、製造に際しては、音響インピーダンス層間又は音響多層膜３と支持基板２とを、第１の実施形態と同様の方法で、Ｔｉの接合膜などを用いて接合すればよい。
　第３及び第４の実施形態に示すように、接合層９は、圧電基板４側から支持基板２側へ向かって４層目の音響インピーダンス層３ｄより支持基板２側の音響インピーダンス層間の界面に位置してもよいし、音響多層膜３と支持基板２との界面に設けられていてもよい。いずれの場合においても、第１及び第２の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
　このように、本発明においては、圧電基板４側から支持基板２側へ向かって４層目の音響インピーダンス層３ｄ中から、音響多層膜３と支持基板２との界面までのいずれかの位置に接合層９が設けられている。そのため、本発明の弾性波装置では、板波を効率良く閉じ込めることができ、かつ特性の劣化が生じ難い。
　本発明の弾性波装置は、様々な電子機器や通信機器に広く用いられる。電子機器としては、例えば、センサーがある。通信機器としては、例えば、本発明の弾性波装置を含むデュプレクサ、本発明の弾性波装置とＰＡ（Ｐｏｗｅｒ　Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）及び／またはＬＮＡ（Ｌｏｗ　Ｎｏｉｓｅ　Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）及び／またはＳＷ（Ｓｗｉｔｃｈ）を含む通信モジュール機器、その通信モジュール機器を含む移動体通信機器やヘルスケア通信機器等がある。移動体通信機器としては、携帯電話、スマートフォン、カーナビ等がある。ヘルスケア通信機器としては、体重計や体脂肪計等がある。ヘルスケア通信機器や移動体通信機器は、アンテナ、ＲＦモジュール、ＬＳＩ、ディスプレイ、入力部、電源等を備えている。
１…弾性波装置
２…支持基板
３…音響多層膜
３ａ，３ｃ，３ｅ，３ｇ…低音響インピーダンス層
３ａ１，３ａ２…低音響インピーダンス層部分
３ｂ，３ｄ，３ｆ…高音響インピーダンス層
３ｄ１，３ｄ２…高音響インピーダンス層部分
４…圧電基板
４Ａ…圧電板
５…ＩＤＴ電極
６ａ，６ｂ…電極ランド
７，８…反射器
９…接合層

Claims (8)

  1. 　支持基板と、
    　前記支持基板上に設けられた音響多層膜と、
    　前記音響多層膜上に設けられた圧電基板と、
    　前記圧電基板上に設けられたＩＤＴ電極と、
    を備え、
    　前記音響多層膜が、少なくとも４層の音響インピーダンス層を有し、
    　前記少なくとも４層の音響インピーダンス層が、少なくとも１層の低音響インピーダンス層と、該低音響インピーダンス層よりも音響インピーダンスが高い、少なくとも１層の高音響インピーダンス層とにより構成されており、
    　前記圧電基板側から前記支持基板側へ向かって４層目の前記音響インピーダンス層中から、前記音響多層膜と前記支持基板との界面までのいずれかの位置に設けられている接合層をさらに備える、弾性波装置。
  2. 　前記接合層が、前記４層目の音響インピーダンス層中に設けられている、請求項１に記載の弾性波装置。
  3. 　前記音響多層膜が、少なくとも５層の前記音響インピーダンス層を有し、
    　前記接合層が、前記４層目の音響インピーダンス層より前記支持基板側のいずれかの前記音響インピーダンス層中に設けられている、請求項１に記載の弾性波装置。
  4. 　前記音響多層膜が、少なくとも５層の前記音響インピーダンス層を有し、
    　前記接合層が、前記４層目の音響インピーダンス層と他の前記音響インピーダンス層との界面、又は前記４層目の音響インピーダンス層より前記支持基板側の前記音響インピーダンス層間の界面のいずれかの位置に設けられている、請求項１に記載の弾性波装置。
  5. 　前記接合層が、前記音響多層膜と前記支持基板との界面に設けられている、請求項１に記載の弾性波装置。
  6. 　伝搬する弾性波として、Ｓ０モード、Ａ０モード、Ａ１モード、ＳＨ０モード、又は、ＳＨ１モードの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. 　前記低音響インピーダンス層が、酸化ケイ素により構成されている、請求項１～６のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  8. 　前記高音響インピーダンス層が、白金又は窒化ケイ素により構成されている、請求項１～７のいずれか１項に記載の弾性波装置。
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