WO2017068828A1 - 弾性波装置 - Google Patents

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acoustic
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諭卓 岸本
木村　哲也
大村　正志
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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.
  • a piezoelectric body is bonded to a support substrate on which an acoustic reflection layer is laminated.
  • 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.
  • a support substrate is bonded to a laminate in which a piezoelectric film, a low acoustic velocity film, and a high acoustic velocity membrane are laminated.
  • An object of the present invention is to provide an elastic wave device in which warpage of a piezoelectric substrate hardly occurs and characteristic deterioration hardly occurs.
  • 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 absolute value of the thermal expansion coefficient of the piezoelectric substrate is larger than the absolute value of the thermal expansion coefficient of the support substrate, and the acoustic multilayer film has at least four acoustic impedance layers, and the at least four layers.
  • the acoustic impedance layer is composed of at least one low acoustic impedance layer and at least one high acoustic impedance layer having an acoustic impedance higher than that of the low acoustic impedance layer. From the first acoustic impedance layer toward the substrate side, the third acoustic impedance layer and the fourth acoustic impedance layer Further comprising a bonding layer provided in any position of the surface, up.
  • the bonding layer is any one of the acoustic impedance layers from the first layer to the third layer from the piezoelectric substrate side toward the support substrate side. It is provided in the acoustic impedance layer.
  • the bonding layers are adjacent to each other among the acoustic impedance layers from the first layer to the fourth layer from the piezoelectric substrate side to the support substrate side. It is provided at the interface between any two acoustic impedance layers.
  • 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 thickness of the bonding layer is 5 nm or less. In this case, the deterioration of characteristics is less likely to occur.
  • the bonding layer also serves as an insulating layer. In this case, the deterioration of characteristics is less likely to occur.
  • the support substrate is made of glass or Si
  • the piezoelectric substrate is made of LiNbO 3 or LiTaO 3 . In this case, warpage of the piezoelectric substrate is less likely to occur.
  • 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 tungsten, platinum, tantalum, silicon nitride, or aluminum nitride.
  • the plate wave can be confined more efficiently.
  • the present invention it is possible to provide an elastic wave device in which the piezoelectric substrate is hardly warped and the characteristics are hardly deteriorated.
  • 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 a relationship between the thickness of the piezoelectric substrate and the impedance ratio (Za / Zr) when the number of acoustic impedance layers constituting the acoustic multilayer film is changed in Experimental Example 1.
  • FIG. 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. 5 is a diagram showing the relationship between the number of acoustic impedance layers stacked and the amount of warpage of the piezoelectric substrate when an X-cut-LiNbO 3 substrate is used as the piezoelectric substrate in Experimental Example 2.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating the relationship between the bonding position of the bonding layer and the impedance ratio (Za / Zr) in Experimental Example 3.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating resonance characteristics when a bonding layer is provided on the first acoustic impedance layer from the piezoelectric substrate side in Experimental Example 3.
  • FIG. 8 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. 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 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 low acoustic impedance layers 3a, 3c, 3e, 3g and the high acoustic impedance layers 3b, 3d, 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, the low acoustic impedance layers 3a, 3c, 3e, 3g and the high acoustic impedance layers 3b, 3d, 3f are desirably arranged alternately in the stacking direction.
  • the low acoustic impedance layers 3a, 3c, 3e, and 3g and the high acoustic impedance layers 3b, 3d, and 3f only need to satisfy the relationship of high acoustic impedance layer> low acoustic impedance layer. Any material can be used as long as the relationship is satisfied.
  • the acoustic multilayer film 3 is composed of seven acoustic impedance layers.
  • the number of acoustic impedance layers may be at least four or more.
  • the upper limit of the number of laminated acoustic impedance layers is not particularly limited, but is preferably about 20 layers.
  • the plate wave can be confined efficiently.
  • this will be described in detail with reference to Experimental Example 1.
  • an acoustic wave device 1 that is a 1-port type acoustic wave resonator was manufactured under the following conditions, and, for example, an S 0 mode plate wave was excited.
  • Support substrate 2 Si substrate Acoustic multilayer film 3 Number of layers: 2, 4 or 6 layers, low acoustic impedance layer: SiO 2 , high acoustic impedance layer: Pt, film thickness of each layer: SiO 2 ... 240 nm, Pt ... 150nm Piezoelectric substrate 4 ... X cut-LiNbO 3 ⁇ Euler angles (90 °, 90 °, 40 °) ⁇ IDT electrode 5... AlCu (Cu 1%) / Ti, duty ratio: 0.5, number of electrode fingers: 100, cross width: 25 ⁇ m, wavelength determined by electrode finger pitch ( ⁇ ): 1.7 ⁇ m
  • FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the thickness of the piezoelectric substrate 4 (LiNbO 3 ) and the impedance ratio (Za / Zr) when the number of acoustic impedance layers constituting the acoustic multilayer film is changed.
  • FIG. 3 shows that the acoustic wave device 1 having four and six acoustic impedance layers has better impedance characteristics than those having two layers. This indicates that at least four acoustic impedance layers are necessary to efficiently confine the plate wave and obtain good impedance characteristics.
  • the acoustic multilayer film only needs to have at least four acoustic impedance layers. Thereby, the plate wave can be confined efficiently.
  • the acoustic multilayer film may further include another layer made of TiO 2 or the like as long as it has at least four acoustic impedance layers.
  • the thickness of each of the acoustic impedance layers constituting the acoustic multilayer film 3 is in the range of about 1/4 to 10 times the thickness of the piezoelectric substrate 4. It is preferable. However, the thickness of each of the plurality of acoustic impedance layers is not particularly limited.
  • 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 , Ta, SiN, ZnO, or the like.
  • the bonding layer 9 is provided at the interface between the low acoustic impedance layer 3e and the high acoustic impedance layer 3d. That is, the bonding layer 9 is provided at the interface between the third acoustic impedance layer 3e and the fourth acoustic impedance layer 3d from the piezoelectric substrate 4 side toward the support substrate 2 side. Therefore, in the present embodiment, the bonding layer 9 is not provided immediately below the piezoelectric substrate 4.
  • the bonding layer 9 is made of Ti oxide. Therefore, in the present embodiment, the bonding layer 9 is an insulating layer. Note that the bonding layer 9 is not limited to the 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, metal oxide or metal nitride is preferable because it can achieve electrical insulation. In particular, since the bonding strength is high, an oxide or nitride of Ti is preferable.
  • the thickness of the bonding layer 9 is not particularly limited, but is preferably 5 nm or less. As in the present embodiment, when the bonding layer 9 is an insulating layer and the thickness of the bonding layer 9 is within the above range, the characteristics of the acoustic wave device 1 can be further hardly deteriorated.
  • the piezoelectric substrate 4 is a substrate made of LiNbO 3 . Therefore, the absolute value of the thermal expansion coefficient of the piezoelectric substrate 4 is larger than the absolute value of the thermal expansion coefficient of the support substrate 2 made of Si.
  • the piezoelectric substrate 4 is not particularly limited as long as the absolute value of the thermal expansion coefficient is larger than that of the support substrate 2.
  • a substrate made of another piezoelectric single crystal such as LiTaO 3 or a substrate made of piezoelectric ceramics may be used.
  • a substrate made of glass or Si as the support substrate 2 and use a substrate made of LiNbO 3 or LiTaO 3 as the piezoelectric substrate 4.
  • the difference in the absolute value of the thermal expansion coefficient becomes small, the warp of the piezoelectric substrate 4 can be further suppressed.
  • 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.
  • a SiO 2 film or a SiN film as a temperature adjustment film may be provided so as to cover the IDT electrode 5.
  • 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.
  • the number of acoustic impedance layers is at least four or more, so that the plate wave can be efficiently confined.
  • the bonding layer 9 is located at the interface between the third acoustic impedance layer 3e and the fourth acoustic impedance layer 3d from the piezoelectric substrate 4 side to the support substrate 2 side. Yes. Therefore, when the piezoelectric substrate 4 and the support substrate 2 are bonded together during manufacturing, the piezoelectric substrate 4 is unlikely to warp. In the acoustic wave device 1 finally obtained, the warp of the piezoelectric substrate 4 hardly occurs. Therefore, it is difficult for the characteristics to deteriorate. This will be described more specifically by explaining the following manufacturing method.
  • 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 substrate 4A and a support substrate 2 are prepared.
  • a low acoustic impedance layer 3g made of SiO 2 is formed on one main surface of the piezoelectric substrate 4A.
  • a high acoustic impedance layer 3f made of SiN and a low acoustic impedance layer 3e made of SiO 2 are laminated in this order on the low acoustic impedance layer 3g. Thereby, a laminated film is formed on the piezoelectric substrate 4A.
  • two low acoustic impedance layers 3a and 3c made of SiO 2 and two high acoustic impedance layers 3b and 3d made of SiN are made of SiO 2 on one main surface of the support substrate 2.
  • the low acoustic impedance layers 3a are alternately stacked in order. Thereby, a laminated film is formed on the support substrate 2.
  • a high acoustic impedance layer 3d made of at least SiN may be provided on the uppermost layer of the laminated film.
  • the acoustic wave device 1 having four acoustic impedance layers can be obtained by combining with the three acoustic impedance layers on the piezoelectric substrate 4A.
  • an acoustic impedance layer may be provided as in this embodiment, or another layer may be provided.
  • a layer made of TiO 2 can be provided as the other layer.
  • a plate made of LiNbO 3 is used as the piezoelectric substrate 4A.
  • a plate made of another piezoelectric single crystal such as LiTaO 3 may be used, 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 3a, 3c, 3e, 3g and the high acoustic impedance layers 3b, 3d, 3f can be formed by a method such as sputtering, vapor deposition, or CVD.
  • the thicknesses of the low acoustic impedance layers 3a, 3c, 3e, and 3g and the high acoustic impedance layers 3b, 3d, and 3f are not particularly limited, and can be about 50 nm to 2000 nm, respectively.
  • the acoustic impedance layer may be appropriately patterned.
  • the surface of the low acoustic impedance layer 3e serving as the bonding surface of the laminated film laminated on the piezoelectric substrate 4A and the surface of the high acoustic impedance layer 3d serving as the bonding surface of the laminated film laminated on the support substrate 2 are arranged. Grind. After the polishing, as shown in FIG. 4B, the piezoelectric substrate 4A and the support substrate 2 each provided with a laminated film are bonded.
  • the outermost low acoustic impedance layer 3e of the multilayer film on the piezoelectric substrate 4A and the uppermost high acoustic impedance layer 3d of the multilayer film on the support substrate 2 are arranged.
  • a bonding film made of Ti for forming the bonding layer 9 (not shown) is sandwiched and bonded by diffusion bonding.
  • the bonding method may be hydrophilic bonding or activated bonding.
  • the piezoelectric substrate 4A is thinned to such an extent that a plate wave can be excited to obtain the piezoelectric substrate 4.
  • 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 diagram showing the relationship between the number of stacked acoustic impedance layers and the amount of warpage of the piezoelectric substrate when an X-cut-LiNbO 3 substrate is used as the piezoelectric substrate.
  • the number of acoustic impedance layers stacked is the number of acoustic impedance layers stacked on the piezoelectric substrate 4 ⁇ / b> A before being bonded to the support substrate 2.
  • the warpage amount is the warpage amount of the piezoelectric substrate 4 ⁇ / b> A having a diameter of 4 inches when bonded to the support substrate 2.
  • the number of stacked acoustic impedance layer is less than three layers, Y-axis direction of the piezoelectric substrate 4A (LiNbO 3 substrate), and in either direction in the Z-axis direction of the piezoelectric substrate 4A (LiNbO 3 substrate), a piezoelectric substrate
  • the warpage amount of 4A is 150 ⁇ m or less, which is within a range in which problems do not easily occur when the substrates are bonded.
  • the number of stacked layers is four or more, the amount of warpage in the Y-axis direction is larger than 150 ⁇ m. Therefore, when the number of acoustic impedance layers between the piezoelectric substrate 4A and the support substrate 2 is four or more, the third layer is laminated on the piezoelectric substrate 4A side, and the other layers are supported on the support substrate. What is necessary is just to laminate
  • the number of acoustic impedance layers laminated on the piezoelectric substrate 4A side may be three or less. That is, in the produced acoustic wave device 1, the bonding layer 9 is provided at any position from the piezoelectric substrate 4 side toward the support substrate 2 side to the interface between the third and fourth acoustic impedance layers 3e and 3d. You can make it. In this case, since a large film stress is not applied to the piezoelectric substrate 4A, it is possible to make it difficult for the piezoelectric substrate 4A to warp when the piezoelectric substrate 4A and the support substrate 2 are bonded together.
  • the piezoelectric substrate 4A and the support substrate 2 can be easily joined.
  • the stress applied to the piezoelectric substrate 4 after the thin plate is reduced, and the warp of the piezoelectric substrate 4 after the thin plate can be made difficult to occur. Therefore, in the present invention, the warping back process of the piezoelectric substrate 4 is not required. From the viewpoint of further suppressing the warpage of the piezoelectric substrate 4, it is preferable that the position of the bonding layer 9 is closer to the piezoelectric substrate 4.
  • the bonding layer 9 is not provided directly below the piezoelectric substrate 4. That is, in the acoustic wave device 1, the bonding layer 9 is not provided at the interface between the piezoelectric substrate 4 and the low acoustic impedance layer 3g. Therefore, the elastic wave device 1 is unlikely to deteriorate in characteristics. This will be described below based on Experimental Example 3.
  • an acoustic wave device 1 that is a 1-port acoustic wave resonator was manufactured under the following conditions, and an S 0 mode plate wave was excited.
  • Support substrate 2 Si substrate Low acoustic impedance layer 3a ... SiO 2 , film thickness: 0.4 ⁇ High acoustic impedance layer 3b ... SiN, film thickness: 0.11 ⁇ Low acoustic impedance layer 3c ... SiO 2 , film thickness: 0.1 ⁇ High acoustic impedance layer 3d ... SiN, film thickness: 0.11 ⁇ Low acoustic impedance layer 3e ... SiO 2 , film thickness: 0.1 ⁇ High acoustic impedance layer 3f ... SiN, film thickness: 0.11 ⁇ Low acoustic impedance layer 3g ...
  • FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the bonding position of the bonding layer and the impedance ratio (Za / Zr).
  • the bonding position of the bonding layer 9 indicates how many acoustic impedance layers are provided from the piezoelectric substrate 4 toward the support substrate 2.
  • the 0th layer indicates that the bonding layer 9 is located at the interface between the piezoelectric substrate 4 and the low acoustic impedance layer 3g.
  • the bonding position is changed from the first layer from the piezoelectric substrate 4 side to the support substrate 2 side (that is, the bonding position is formed from the piezoelectric substrate 4 side to the second and subsequent layers). It can be seen that the characteristics are improved as compared with the case of the 0th layer.
  • FIG. 7 is a diagram showing resonance characteristics when a bonding layer is provided on the first acoustic impedance layer from the piezoelectric substrate side.
  • the solid line indicates the result when the bonding layer 9 is provided on the first acoustic impedance layer 3g from the piezoelectric substrate 4 side.
  • the result when the bonding layer 9 is provided on the 0th acoustic impedance layer is shown by a broken line. That is, the result when the bonding layer 9 is provided at the interface between the piezoelectric substrate 4 and the first acoustic impedance layer 3g is shown.
  • the bonding position is the first layer from the piezoelectric substrate 4 side, the interface between the first layer and the second layer, or the support substrate 2 side from the first layer, so that the bonding position is the 0th layer from the piezoelectric substrate 4 side. It can be seen that the characteristics are improved compared to some cases.
  • the number of acoustic impedance layers laminated on the piezoelectric substrate 4A side is set to three or less, so that the piezoelectric substrate 4A The amount of warpage can be reduced.
  • the bonding position is formed from the first acoustic impedance layer to the boundary surface between the third acoustic impedance layer and the fourth acoustic impedance layer from the piezoelectric substrate.
  • both the characteristic surface and the warpage amount of the piezoelectric substrate can be improved.
  • FIG. 8 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 low acoustic impedance layer 3 g has a structure in which the low acoustic impedance layer portion 3 g 1 and the low acoustic impedance layer portion 3 g 2 are joined by the joining layer 9. Accordingly, the bonding layer 9 is located in the low acoustic impedance layer 3g.
  • the low acoustic impedance layer portion 3g1 and the low acoustic impedance layer portion 3g2 can be made of the same material as the low acoustic impedance layers 3a, 3c, and 3e. Other points are the same as in the first embodiment.
  • the acoustic wave device of the second embodiment When manufacturing the acoustic wave device of the second embodiment, it can be manufactured by the same method as the manufacturing method of the first embodiment. Specifically, the low acoustic impedance layer portion 3g2 is laminated on the piezoelectric substrate 4A, and the other portions are laminated on the support substrate 2. Subsequently, the low acoustic impedance layer portion 3g2 on the piezoelectric substrate 4A and the low acoustic impedance layer portion 3g1 which is the uppermost layer of the laminated film on the support substrate 2 are joined by the same method as in the first embodiment. Can be manufactured.
  • the bonding layer is provided in the first acoustic impedance layer from the piezoelectric substrate side to the support substrate side, the piezoelectric substrate is hardly warped and the characteristics are deteriorated. hard.
  • the bonding layer 9 is one of the acoustic impedance layers of the first to third acoustic impedance layers from the piezoelectric substrate 4 side toward the support substrate 2 side. It may be provided in the layer. Further, like the acoustic wave device 1 of the first embodiment, the bonding layer 9 is adjacent to each other among the acoustic impedance layers from the first layer to the fourth layer from the piezoelectric substrate 4 side to the support substrate 2 side. It may be provided at the interface between any two acoustic impedance layers.
  • bonding is performed at any position from the first acoustic impedance layer to the interface between the third and fourth acoustic impedance layers from the piezoelectric substrate side to the support substrate side. Since the layer is provided, the piezoelectric substrate is unlikely to warp and the characteristics are not easily 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.

Abstract

圧電基板の反りが生じ難く、かつ特性の劣化が生じ難い、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、圧電基板４の熱膨張係数の絶対値が、支持基板２の熱膨張係数の絶対値より大きく、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、圧電基板４側から支持基板２側へ向かって１層目の音響インピーダンス層３ｇ中から、３層目の音響インピーダンス層３ｅと４層目の音響インピーダンス層３ｄ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。特許文献１では、弾性波装置の製造に際し、音響反射層が積層されている支持基板に、圧電体を接合している。
　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。特許文献２では、弾性波装置の製造に際し、圧電膜、低音速膜及び高音速膜が積層されている積層体に、支持基板を接合している。
ＷＯ２０１２／０８６４４１　Ａ１ ＷＯ２０１２／０８６６３９　Ａ１
　しかしながら、特許文献１のように、音響反射層が積層されている支持基板に、圧電体を接合する方法により得られた弾性波装置では、特性の劣化が生じる場合があった。
　一方で、特許文献２の接合方法により支持基板と他の部分とを接合した場合、圧電膜側に多くの膜が形成されることになる。圧電膜側に多くの膜が形成されると、形成された膜に応力が生じ、圧電膜に反りが発生することがあった。そのため、特許文献２の弾性波装置においても、特性の劣化が生じる場合があった。
　本発明の目的は、圧電基板の反りが生じ難く、かつ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、前記圧電基板の熱膨張係数の絶対値が、前記支持基板の熱膨張係数の絶対値より大きく、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１層目の前記音響インピーダンス層中から、３層目の前記音響インピーダンス層と４層目の前記音響インピーダンス層との界面、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、前記圧電基板側から前記支持基板側へ向かって１層目から３層目までの前記音響インピーダンス層のうち、いずれか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、前記接合層が、前記圧電基板側から前記支持基板側へ向かって１層目から４層目までの前記音響インピーダンス層のうち、互いに隣接しているいずれか２層の音響インピーダンス層間の界面に設けられている。
　本発明に係る弾性波装置の他の特定の局面では、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、前記接合層の厚みが、５ｎｍ以下である。この場合には、特性の劣化がより一層生じ難い。
　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、絶縁層を兼ねている。この場合には、特性の劣化がより一層生じ難い。
　本発明に係る弾性波装置のさらに他の特定の局面では、前記支持基板が、ガラス又はＳｉにより構成されており、かつ前記圧電基板が、ＬｉＮｂＯ３又はＬｉＴａＯ３により構成されている。この場合には、圧電基板の反りがより一層生じ難い。
　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、より一層効率的に板波を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、タングステン、白金、タンタル、窒化ケイ素又は窒化アルミニウムにより構成されている。この場合には、より一層効率的に板波を閉じ込めることができる。
　本発明によれば、圧電基板の反りが生じ難く、かつ特性の劣化が生じ難い、弾性波装置を提供することができる。
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１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、圧電基板の厚みとインピーダンス比（Ｚａ／Ｚｒ）との関係を示す図である。 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、実験例２において、圧電基板にＸカット－ＬｉＮｂＯ３基板を用いた場合における、音響インピーダンス層の積層数と、圧電基板の反り量との関係を示す図である。 図６は、実験例３において、接合層の接合位置とインピーダンス比（Ｚａ／Ｚｒ）との関係を示す図である。 図７は、実験例３において、圧電基板側から１層目の音響インピーダンス層上に接合層を設けたときの共振特性を示す図である。 図８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。
　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、又はシリコン、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。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。
　なお、本発明において、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。より好ましくは、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は、積層方向において、交互に配置されていることが望ましい。
　また、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は、互いの音響インピーダンスの値が、高音響インピーダンス層＞低音響インピーダンス層の関係を満たせばよく、上記関係を満たせば材質は何でもよい。
　本実施形態において、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。もっとも、本発明においては、音響インピーダンス層の積層数が、少なくとも４層以上であればよい。なお、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。本発明の弾性波装置は、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ているので、板波を効率良く閉じ込めることができる。これを、以下、実験例１を参照して詳細に説明する。
　実験例１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、例えばＳ０モードの板波を励振させた。
　支持基板２…Ｓｉ基板
　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、各層の膜厚：ＳｉＯ２…２４０ｎｍ、Ｐｔ…１５０ｎｍ
　圧電基板４…Ｘカット－ＬｉＮｂＯ３｛オイラー角（９０°，９０°，４０°）｝
　ＩＤＴ電極５…ＡｌＣｕ(Ｃｕ１％)／Ｔｉ、デュ－ティー比：０．５、電極指の対数：１００対、交差幅：２５μｍ、電極指ピッチで定まる波長（λ）：１．７μｍ
　図３は、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、圧電基板４（ＬｉＮｂＯ３）の厚みとインピーダンス比（Ｚａ／Ｚｒ）との関係を示す図である。
　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。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必要であることがわかる。
　このように本発明においては、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ていればよい。それによって、板波を効率的に閉じ込めることができる。なお、上記音響多層膜は、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、ＴｉＯ２などからなる他の層をさらに有していてもよい。
　また、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１／４～１０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、特に限定されない。
　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、Ｔａ、ＳｉＮ、又は、ＺｎＯなどにより構成されていてもよい。
　図２に拡大して示すように、本実施形態では、低音響インピーダンス層３ｅと、高音響インピーダンス層３ｄとの界面に接合層９が設けられている。すなわち、圧電基板４側から支持基板２側へ向かって３層目の音響インピーダンス層３ｅと、４層目の音響インピーダンス層３ｄとの界面に接合層９が設けられている。従って、本実施形態において、接合層９は、圧電基板４の直下には設けられていない。
　接合層９は、Ｔｉ酸化物により構成されている。従って、本実施形態においては、接合層９は、絶縁層である。なお、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、金属酸化物又は金属窒化物が好ましい。特に、接合力が高いため、Ｔｉの酸化物又は窒化物が好ましい。
　接合層９の厚みは、特に限定されないが、５ｎｍ以下であることが好ましい。本実施形態のように、接合層９が絶縁層であり、かつ接合層９の厚みを上記範囲内とすることで、弾性波装置１の特性の劣化をより一層生じ難くすることができる。
　圧電基板４は、ＬｉＮｂＯ３からなる基板である。従って、圧電基板４の熱膨張係数の絶対値は、Ｓｉからなる支持基板２の熱膨張係数の絶対値より大きい。圧電基板４としては、熱膨張係数の絶対値が支持基板２より大きい限り、特に限定されない。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。
　なお、本実施形態のように、支持基板２として、ガラス又はＳｉからなる基板を用い、圧電基板４として、ＬｉＮｂＯ３又はＬｉＴａＯ３からなる基板を用いることが好ましい。この場合、熱膨張係数の絶対値の差が小さくなるので、圧電基板４の反りをより一層抑制することができる。
　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膜やＳｉＮ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。
　本実施形態の弾性波装置１では、音響インピーダンス層の積層数が、少なくとも４層以上であるため、板波を効率良く閉じ込めることができる。また、弾性波装置１では、接合層９が、圧電基板４側から支持基板２側へ向かって３層目の音響インピーダンス層３ｅと、４層目の音響インピーダンス層３ｄとの界面に位置している。従って、製造に際して、圧電基板４と支持基板２とを貼り合わせるときに、圧電基板４の反りが生じ難い。また、最終的に得られる弾性波装置１においても、圧電基板４の反りが生じ難い。よって、特性の劣化が生じ難い。これを、以下の製造方法を説明することにより、より具体的に説明する。
　（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４Ａと支持基板２とを用意する。圧電基板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、ＳｉＮからなる高音響インピーダンス層３ｆと、ＳｉＯ２からなる低音響インピーダンス層３ｅとを、この順に積層する。それによって、圧電基板４Ａ上に積層膜を形成する。
　他方、支持基板２の一方側の主面上に、ＳｉＯ２からなる２層の低音響インピーダンス層３ａ，３ｃと、ＳｉＮからなる２層の高音響インピーダンス層３ｂ，３ｄとを、ＳｉＯ２からなる低音響インピーダンス層３ａから順に交互に積層する。それによって、支持基板２上に積層膜を形成する。
　なお、支持基板２上には、積層膜の最上層に少なくともＳｉＮからなる高音響インピーダンス層３ｄが設けられていればよい。この場合、圧電基板４Ａ上の３層の音響インピーダンス層と組み合わせることで、４層の音響インピーダンス層を有する弾性波装置１を得ることができる。支持基板２と、高音響インピーダンス層３ｄとの間には、本実施形態のように音響インピーダンス層が設けられていてもよいし、他の層が設けられていてもよい。他の層としては、例えば、ＴｉＯ２からなる層を設けることができる。
　圧電基板４Ａとしては、ＬｉＮｂＯ３からなる板が用いられる。もっとも、圧電基板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、又はシリコン、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３ａ，３ｃ，３ｅ，３ｇ及び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。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。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。
　次に、圧電基板４Ａ上に積層された積層膜の接合面となる低音響インピーダンス層３ｅの表面と、支持基板２上に積層された積層膜の接合面となる高音響インピーダンス層３ｄの表面を研磨する。研磨後、図４（ｂ）に示すように、積層膜がそれぞれ設けられた圧電基板４Ａ及び支持基板２を接合する。圧電基板４Ａと支持基板２との接合に際しては、圧電基板４Ａ上の積層膜の最表層の低音響インピーダンス層３ｅと、支持基板２上の積層膜の最表層の高音響インピーダンス層３ｄ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、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基板４Ａを薄板化し、圧電基板４を得る。板波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。
　圧電基板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。
　本実施形態の製造方法では、圧電基板４Ａ上に、３層の音響インピーダンス層のみが積層されているため、圧電基板４Ａに大きな膜応力が加わっていない。そのため、支持基板２と接合する際に圧電基板４Ａの反りが生じ難い。この点について、具体的な実験例２に基づき説明する。
　実験例２においては、上述した製造方法により弾性波装置１を作製するに際して、圧電基板４Ａ上に積層する音響インピーダンス層の積層数を１層から６層に変化させた。
　図５は、圧電基板にＸカット－ＬｉＮｂＯ３基板を用いた場合における、音響インピーダンス層の積層数と、圧電基板の反り量との関係を示す図である。なお、図５において、音響インピーダンス層の積層数は、支持基板２と接合する前の圧電基板４Ａ上に積層する音響インピーダンス層の積層数である。また、上記反り量は、支持基板２と接合する際の直径４インチの圧電基板４Ａの反り量である。
　図５に示すように、圧電基板４Ａ上に積層する音響インピーダンス層の積層数が少ないほど、反り量が小さくなっていることがわかる。特に、音響インピーダンス層の積層数が３層以下のとき、圧電基板４Ａ（ＬｉＮｂＯ３基板）のＹ軸方向、及び圧電基板４Ａ（ＬｉＮｂＯ３基板）のＺ軸方向のいずれの方向においても、圧電基板４Ａの反り量が基板の貼り合せで問題が生じにくい範囲内である１５０μｍ以下となっている。他方、積層数が、４層以上のとき、Ｙ軸方向の反り量が１５０μｍより大きくなっている。このことから、圧電基板４Ａと支持基板２との間の音響インピーダンス層の積層数を４層以上とするときは、３層目までは圧電基板４Ａ側に積層し、その他の層については支持基板２側に積層すればよい。
　このように、本発明においては、圧電基板４Ａと支持基板２とを接合するに際し、圧電基板４Ａ側に積層する音響インピーダンス層の積層数を３層以下とすればよい。すなわち、作製した弾性波装置１において、圧電基板４側から支持基板２側へ向かって３層目及び４層目の音響インピーダンス層３ｅ，３ｄの界面までのいずれかの位置に接合層９が設けられるようにすればよい。その場合、圧電基板４Ａに大きな膜応力が加わらないため、圧電基板４Ａと支持基板２とを貼り合わせる際の圧電基板４Ａの反りを生じ難くすることができる。それによって、圧電基板４Ａと支持基板２とを容易に接合することができる。また、圧電基板４Ａに大きな膜応力が加わらないため、薄板化後の圧電基板４にかかる応力も小さくなり、薄板化後の圧電基板４の反りも生じ難くすることができる。そのため、本発明においては、圧電基板４の反り戻し工程を必要としない。圧電基板４の反りをより一層抑制する観点からは、接合層９の位置が、圧電基板４に近いほど好ましい。
　ところで、弾性波装置１では、接合層９が、圧電基板４の直下には設けられていない。すなわち、弾性波装置１では、圧電基板４と低音響インピーダンス層３ｇとの界面には接合層９が設けられていない。そのため、弾性波装置１では、特性の劣化が生じ難い。これを、以下、実験例３に基づき説明する。
　実験例３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、Ｓ０モードの板波を励振させた。
　支持基板２…Ｓｉ基板
　低音響インピーダンス層３ａ…ＳｉＯ２、膜厚：０．４λ
　高音響インピーダンス層３ｂ…ＳｉＮ、膜厚：０．１１λ
　低音響インピーダンス層３ｃ…ＳｉＯ２、膜厚：０．１λ
　高音響インピーダンス層３ｄ…ＳｉＮ、膜厚：０．１１λ
　低音響インピーダンス層３ｅ…ＳｉＯ２、膜厚：０．１λ
　高音響インピーダンス層３ｆ…ＳｉＮ、膜厚：０．１１λ
　低音響インピーダンス層３ｇ…ＳｉＯ２、膜厚：０．１λ
　接合層９…エポキシ樹脂、膜厚：０．０５λ
　圧電基板４…ＬｉＮｂＯ３｛オイラー角（９０°，９０°，４０°）｝、膜厚：０．２λ
　ＩＤＴ電極５…Ａｌ、膜厚：０．０７λ、デューティー比：０．５、電極指ピッチで定まる波長（λ）：１．０μｍ
　図６は、接合層の接合位置とインピーダンス比（Ｚａ／Ｚｒ）との関係を示す図である。図中、接合層９の接合位置は、圧電基板４から支持基板２に向かって何層目の音響インピーダンス層上に接合層９が設けられているかを示している。例えば、０層目である場合、圧電基板４と低音響インピーダンス層３ｇとの界面に接合層９が位置していることを示している。
　図６に示すように、接合位置を圧電基板４側から１層目より支持基板２側とする（つまり、接合位置を圧電基板４側から２層目以降に形成する）ことで、接合位置が０層目である場合と比較して、特性が向上していることがわかる。
　また、図７は、圧電基板側から１層目の音響インピーダンス層上に接合層を設けたときの共振特性を示す図である。図中、実線は、圧電基板４側から１層目の音響インピーダンス層３ｇ上に接合層９を設けたときの結果を示している。また、比較例として、破線で、０層目の音響インピーダンス層上に接合層９を設けたときの結果を示している。すなわち、圧電基板４と１層目の音響インピーダンス層３ｇとの界面に接合層９を設けたときの結果を示している。
　図７に示すように、圧電基板４側から１層目の音響インピーダンス層３ｇ上に接合層９を設けたとき、比較例の矢印Ｂ１で示す主要波近傍の不要波の応答が抑制されていることがわかる。また、比較例の矢印Ｂ２で示す不要波の応答に対応する、矢印Ａの不要波の応答が主要波から離れていることがわかる。このことから、圧電基板４と１層目の音響インピーダンス層３ｇとの界面より支持基板２側に、接合層９を位置させることで、良好な特性が得られていることがわかる。
　したがって、接合位置を圧電基板４側から１層目、１層目と２層目の界面、又は１層目より支持基板２側とすることで、接合位置が圧電基板４側から０層目である場合と比較して、特性が向上していることがわかる。
　さらに、上述した通り、本発明においては、圧電基板４Ａと支持基板２とを接合するに際し、圧電基板４Ａ側に積層する音響インピーダンス層の積層数を３層以下とすることで、圧電基板４Ａの反り量を低減することができる。
　以上より、本発明においては、接合位置を圧電基板から１層目の音響インピーダンス層中から、３層目の音響インピーダンス層と４層目の音響インピーダンス層との境界面までの間に形成することで、特性面と圧電基板の反り量の両方を改善することができる。
　（第２の実施形態）
　図８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８に示すように、第２の実施形態においては、低音響インピーダンス層３ｇが、低音響インピーダンス層部分３ｇ１と、低音響インピーダンス層部分３ｇ２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３ｇ中に位置している。低音響インピーダンス層部分３ｇ１と、低音響インピーダンス層部分３ｇ２とは、低音響インピーダンス層３ａ，３ｃ，３ｅと同じ材料により構成することができる。その他の点は、第１の実施形態と同様である。
　第２の実施形態の弾性波装置の製造に際しても、第１の実施形態の製造方法と同様の方法で製造することができる。具体的には、圧電基板４Ａ上に低音響インピーダンス層部分３ｇ２を積層し、その他の部分を支持基板２上に積層する。続いて、圧電基板４Ａ上の低音響インピーダンス層部分３ｇ２と、支持基板２上の積層膜の最上層である低音響インピーダンス層部分３ｇ１とを第１の実施形態と同様の方法で接合することにより製造することができる。
　第２の実施形態においても、圧電基板側から支持基板側へ向かって１層目の音響インピーダンス層中に接合層が設けられているため、圧電基板の反りが生じ難く、かつ特性の劣化が生じ難い。
　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１層目から３層目までの音響インピーダンス層のうち、いずれかの音響インピーダンス層中に設けられていてもよい。また、第１の実施形態の弾性波装置１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１層目から４層目までの音響インピーダンス層のうち、互いに隣接しているいずれか２層の音響インピーダンス層間の界面に設けられていてもよい。このように、本発明においては、圧電基板側から支持基板側へ向かって１層目の音響インピーダンス層中から、３層目及び４層目の音響インピーダンス層の界面までのいずれかの位置に接合層が設けられているので、圧電基板の反りが生じ難く、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
３ｇ１，３ｇ２…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
４，４Ａ…圧電基板
５…ＩＤＴ電極
６ａ，６ｂ…電極ランド
７，８…反射器
９…接合層

Claims (9)

  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、
    　前記圧電基板の熱膨張係数の絶対値が、前記支持基板の熱膨張係数の絶対値より大きく、
    　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１層目の前記音響インピーダンス層中から、３層目の前記音響インピーダンス層と４層目の前記音響インピーダンス層との界面、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、前記圧電基板側から前記支持基板側へ向かって１層目から３層目までの前記音響インピーダンス層のうち、いずれか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. 　前記接合層が、前記圧電基板側から前記支持基板側へ向かって１層目から４層目までの前記音響インピーダンス層のうち、互いに隣接しているいずれか２層の音響インピーダンス層間の界面に設けられている、請求項１に記載の弾性波装置。
  4. 　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１～３のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  5. 　前記接合層の厚みが、５ｎｍ以下である、請求項１～４のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  6. 　前記接合層が、絶縁層を兼ねている、請求項１～５のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  7. 　前記支持基板が、ガラス又はＳｉにより構成されており、かつ前記圧電基板が、ＬｉＮｂＯ３又はＬｉＴａＯ３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１～７のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  9. 　前記高音響インピーダンス層が、タングステン、白金、タンタル、窒化ケイ素又は窒化アルミニウムにより構成されている、請求項１～８のいずれか１項に記載の弾性波装置。
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