WO2022107606A1 - 弾性波装置 - Google Patents

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electrode
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piezoelectric film
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諭卓 岸本
正志 大村
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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 in which a cavity is provided below the piezoelectric film.
  • Patent Document 1 discloses a piezoelectric device having a cavity.
  • electrodes are provided on the upper surface and the lower surface of the piezoelectric body.
  • a cavity is provided below the piezoelectric body.
  • a substantially frame-shaped penetrating portion is provided on the outside of the region where the upper electrode and the lower electrode face each other. This penetrating portion penetrates the piezoelectric film and reaches the cavity portion, except for the electrode pull-out portion.
  • the piezoelectric portion surrounded by the substantially frame-shaped penetrating portion bends and vibrates.
  • the characteristic of this bending vibration is improved by providing the above-mentioned penetrating portion.
  • the penetration portion is provided, there is a problem that the mechanical strength is not sufficient.
  • the thickness of the piezoelectric body becomes thinner, this decrease in mechanical strength becomes a bigger problem.
  • An object of the present invention is to provide an elastic wave device capable of not only improving characteristics but also increasing mechanical strength.
  • the elastic wave device is a piezoelectric film provided on a support substrate, an interlayer film provided on the support substrate, and having first and second main surfaces facing each other. And a first electrode provided on the first main surface of the piezoelectric film, and when viewed in a plan view from the first main surface side of the piezoelectric film, the second main surface of the piezoelectric film. On the surface side, a cavity is provided so as to overlap at least a part of the first electrode, and a groove is provided that penetrates at least a part of the piezoelectric film and does not reach the cavity.
  • an elastic wave device capable of improving characteristics and having excellent mechanical strength.
  • FIG. 1 (a) is a plan view of the elastic wave device according to the first embodiment of the present invention
  • FIG. 1 (b) is a front sectional view taken along line BB in FIG. 1 (a).
  • .. 2 (a) to 2 (c) are front sectional views for explaining a method of manufacturing an elastic wave device according to a first embodiment of the present invention.
  • 3 (a) to 3 (d) are front sectional views for explaining a method of manufacturing an elastic wave device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a front sectional view of the elastic wave device according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a front sectional view of the elastic wave device according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a partially cutaway front sectional view for explaining a main part of the elastic wave device according to the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a partially cutaway front sectional view for explaining a main part of the elastic wave device according to the fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a partially cutaway front sectional view for explaining a main part of the elastic wave device according to the sixth embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a partially cutaway front sectional view for explaining a main part of the elastic wave device according to the seventh embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a partially cutaway front sectional view for explaining a main part of the elastic wave device according to the eighth embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a partially cutaway front sectional view for explaining a main part of the elastic wave device according to the ninth embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a partially cutaway front sectional view for explaining a main part of the elastic wave device according to the tenth embodiment of the present invention.
  • 13 (a) to 13 (c) are schematic plan views for explaining a modification of the planar shape of the groove portion in the elastic wave device of the present invention.
  • FIG. 1 (a) is a plan view of the elastic wave device according to the first embodiment of the present invention
  • FIG. 1 (b) is a front sectional view taken along line BB in FIG. 1 (a). ..
  • the elastic wave device 1 has a support substrate 2.
  • the support substrate 2 is made of Si.
  • the support substrate 2 can be made of a semiconductor other than Si or an appropriate dielectric such as Al 2 O 3 .
  • the support substrate 2 has a hollow portion 7 opened on the upper surface 2a.
  • the cavity 7 penetrates to the lower surface of the support substrate 2, but may be configured by recesses that do not reach the lower surface of the support substrate 2.
  • the interlayer film 3 is provided on the upper surface 2a of the support substrate 2.
  • the interlayer film 3 is made of an appropriate dielectric material.
  • the interlayer film 3 is made of silicon oxide. In this case, it becomes easy to improve the temperature characteristics of the elastic wave device.
  • the interlayer film 3 may be made of an organic material. In this case, the elastic wave device 1 can be easily manufactured.
  • the interlayer film 3 has a lower surface 3b in contact with the upper surface 2a of the support substrate 2 and an upper surface 3a facing the lower surface 3b.
  • the piezoelectric film 4 is laminated on the upper surface 3a.
  • the piezoelectric film 4 is made of a piezoelectric single crystal or piezoelectric ceramics.
  • the piezoelectric film 4 is made of a piezoelectric single crystal such as lithium niobate, lithium tantalate or quartz. In this embodiment, the piezoelectric film 4 is made of lithium niobate.
  • the piezoelectric film 4 has a first main surface 4a and a second main surface 4b that face each other.
  • the second main surface 4b is laminated on the upper surface 3a of the interlayer film 3.
  • a groove portion 10 extending from the first main surface 4a of the piezoelectric film 4 to the intermediate film 3 side is provided.
  • the groove portion 10 has a substantially rectangular frame shape. Further, as shown in FIG. 1 (b), the bottom surface of the groove portion 10 reaches below the upper surface 3a of the interlayer film 3. That is, the groove portion 10 reaches the inside of the interlayer film 3.
  • the first electrode 5 is provided on the first main surface 4a of the piezoelectric film 4. Further, the second electrode 6 is provided on the second main surface 4b. As shown in FIG. 1A, the electrode pull-out portion 5a is connected to the first electrode 5. Similarly, in the second electrode 6, as shown in FIG. 1 (a), the electrode pull-out portions 6a are connected.
  • the first electrode 5 and the second electrode 6 have a rectangular shape. Further, a portion where the first electrode 5 and the second electrode 6 overlap each other via the piezoelectric film 4 constitutes an exciting portion.
  • the piezoelectric film 4 has a first end surface 4c located on the side of the first electrode 5 and a second end surface 4d located on the side opposite to the first electrode 5 with the groove portion 10 interposed therebetween. That is, the groove portion 10 is surrounded by the first end surface 4c, the second end surface 4d, and the bottom surface of the groove portion 10.
  • the side surface facing the groove portion 10 of the first end surface 4c and the first electrode 5, that is, a part of the side surface of the first electrode 5 is flush with each other.
  • terminal electrodes 8 and 9 are provided outside the region where the cavity 7 is provided.
  • the terminal electrode 8 is connected to the electrode extraction portion 5a.
  • the terminal electrode 9 is connected to the electrode pull-out portion 6a.
  • the terminal electrodes 8 and 9 are used for electrically connecting to the outside.
  • the first electrode 5 and the second electrode 6 and the terminal electrodes 8 and 9 are made of an appropriate metal or alloy including, for example, Al, AlCu, Ti and the like.
  • the exciting portion vibrates and an elastic wave is generated.
  • the elastic wave device 1 can be used as a resonator by utilizing the resonance characteristic of the elastic wave.
  • the thickness of the piezoelectric film 4 is not particularly limited, but is usually about 100 nm to several ⁇ m. Further, the thickness of the interlayer film 3 is not particularly limited, but is about 100 nm to several ⁇ m.
  • the flat area of the excitation unit is not particularly limited, but is about 0.04 ⁇ m 2 or less.
  • the bulk wave as an elastic wave can be effectively excited in the excitation unit, and the resonance characteristic of the bulk wave can be utilized.
  • the groove portion 10 does not penetrate the interlayer film 3 and does not reach the cavity portion 7. That is, in a plan view, the groove portion 10 is provided so as to penetrate at least a part of the piezoelectric film 4 and not reach the cavity portion 7 in the region overlapping the cavity portion 7. Therefore, the mechanical strength can also be increased.
  • the first end surface 4c and a part of the side surface of the first electrode 5 are flush with each other. According to this configuration, elastic waves can be excited more effectively in the exciting portion, and the characteristics can be further improved.
  • 2 (a) to 2 (c) and 3 (a) to 3 (d) are front sectional views for explaining a method for manufacturing an elastic wave device according to a first embodiment of the present invention. Is.
  • the second electrode 6 is formed on the piezoelectric wafer 4A.
  • the interlayer film 3 is laminated on the piezoelectric wafer 4A.
  • the support substrate material 2A is laminated on the lower surface 3b of the interlayer film 3.
  • the piezoelectric wafer 4A is thinned by polishing or etching. In this way, as shown in FIG. 2C, a structure in which a thin piezoelectric film 4 is laminated on the interlayer film 3 is obtained.
  • the first electrode 5 is provided on the first main surface 4a of the piezoelectric film 4.
  • the groove portion 10 is provided by etching or cutting.
  • terminal electrodes 8 and 9 are provided.
  • the terminal electrodes 8 and 9 can be formed by photolithography or the like.
  • the support substrate material 2A is processed from the lower surface side to provide the cavity 7.
  • This processing can be performed by DRIE processing, laser irradiation, mechanical processing, or the like.
  • the elastic wave device 1 Since the elastic wave device 1 is obtained by the above manufacturing method, the depth of the groove portion 10 can be easily controlled when the groove portion 10 is formed. Therefore, the groove portion 10 that does not reach the cavity portion 7 can be easily and surely formed.
  • the groove portion 10 may be located at a position corresponding to the cleavage surface of the piezoelectric film 4.
  • a piezoelectric single crystal substrate having anisotropy such as lithium niobate, lithium tantalate, or quartz is used as the piezoelectric film 4
  • the groove portion 10 is formed on the open surface where cracks are likely to occur in the piezoelectric single crystal substrate. As a result, the occurrence of cracks can be suppressed and the mechanical strength can be improved.
  • FIG. 4 is a front sectional view of the elastic wave device according to the second embodiment of the present invention.
  • the depth of the groove portion 10 is deeper than that of the groove portion 10 of the elastic wave device 1 of the first embodiment. That is, as shown in FIG. 1 (b), in the first embodiment, the bottom surface of the groove portion 10 is flush with the lower surface of the second electrode 6. On the other hand, in the elastic wave device 21, the bottom surface of the groove portion 10 reaches below the lower surface of the second electrode 6, and reaches further below inside the interlayer film 3. As described above, the depth of the groove portion 10 may be at any position in the interlayer film 3. Even in that case, since the groove portion 10 does not reach the cavity portion 7, the mechanical strength can be effectively increased.
  • FIG. 5 is a front sectional view of the elastic wave device 31 according to the third embodiment of the invention.
  • the groove portion 10 is formed in the piezoelectric film 4 and does not reach the intermediate film 3. That is, the bottom surface of the groove portion 10 exists in the piezoelectric film 4. In this case, the mechanical strength can be further increased.
  • the depth of the groove portion 10 is not particularly limited as long as the groove portion 10 does not reach the inside of the cavity portion 7.
  • FIG. 6 is a partially cutaway front sectional view for explaining a main part of the elastic wave device according to the fourth embodiment of the present invention.
  • the bottom surface of the groove portion 10 is flush with the interface between the piezoelectric film 4 and the intermediate film 3. As described above, the bottom surface of the groove portion 10 may be located at the interface between the piezoelectric film 4 and the intermediate film 3. Even in this case, it is possible to achieve both the improvement of the characteristics and the improvement of the mechanical strength.
  • the groove portion 10 is located outside the excitation portion in which the first electrode 5 and the second electrode 6 face each other. That is, the first end surface 4c facing the groove 10 of the piezoelectric film 4 is located outside the outer peripheral edge of the first electrode 5. As described above, the groove portion 10 does not need to be in contact with the exciting portion and may be located outside the exciting portion. According to this configuration, stress is not concentrated on the interface between the first end surface 4c and the first electrode 5 or the piezoelectric film 4, and peeling between the piezoelectric film 4 and the first electrode 5 is less likely to occur.
  • FIG. 7 is a partially cutaway front sectional view for explaining a main part of the elastic wave device according to the fifth embodiment of the present invention.
  • the first end surface 4c of the piezoelectric film 4 facing the groove 10 is located inside the region where the first electrode 5 and the second electrode 6 face each other. As described above, the first end surface 4c of the piezoelectric film 4 may be located inside the outer peripheral edge of the first electrode 5. Even in this case, it is possible to improve the characteristics and the mechanical strength.
  • FIG. 8 is a partially cutaway front sectional view for explaining a main part of the elastic wave device according to the sixth embodiment of the present invention.
  • the first end surface 4c of the piezoelectric film 4 is an inclined surface in the groove portion 10. Further, the second end surface 4d of the piezoelectric film 4 located on the outside of the excitation portion is also an inclined surface. As described above, the first and second end faces 4c and 4d constituting the groove portion 10 may be an inclined surface.
  • the first end surface 4c and the second end surface 4d are inclined so as to move away from the first main surface 4a of the piezoelectric film 4 toward the second main surface 4b.
  • FIG. 9 is a partially cutaway front sectional view for explaining a main part of the elastic wave device according to the seventh embodiment of the present invention.
  • the inclination angles of the first and second end faces 4c and 4d are opposite to those of the elastic wave device 61 shown in FIG. That is, although the first and second end faces 4c and 4d are inclined planes, the first end face 4c and the second end face become as they go from the first main surface 4a to the second main surface 4b of the piezoelectric film 4. The distance to 4d is getting smaller.
  • the inclination directions of the first and second end faces 4c and 4d constituting the groove portion 10 may be any of the directions of FIGS. 8 and 9.
  • the phases of the unnecessary modes reflected by the first and second end faces 4c and 4d of the groove portion 10 vary and cancel each other out. Since it matches, it becomes easy to reduce unnecessary modes.
  • the absolute value of the angle formed by the piezoelectric film 4 of the first end surface 4c with the first main surface 4a is formed by the second end surface 4d with the first main surface 4a. Equal to the absolute value of the angle. That is, the groove portion 10 has an isosceles trapezoidal shape in the cross-sectional view of FIGS. 8 and 9. However, the absolute values of the inclination angles of the first and second end faces 4c and 4d may be different.
  • FIG. 10 is a partially cutaway front sectional view for explaining a main part of the elastic wave device according to the eighth embodiment of the present invention.
  • the dielectric material 82 is provided in the groove portion 10.
  • the dielectric material 82 is made of the same material as the interlayer film 3. That is, the dielectric material 82 can be easily filled in the groove portion 10 by laminating the interlayer film 3 after forming the groove portion 10.
  • the groove portion 10 may be filled with the dielectric material 82. In that case, the mechanical strength can be further increased.
  • the dielectric material 82 is not particularly limited, and various dielectrics such as silicon oxide and alumina can be used. Preferably, a dielectric material having a Young's modulus lower than that of the piezoelectric film 4 is used. Thereby, the improvement of the characteristics can be surely achieved.
  • the groove portion 10 penetrates the piezoelectric film 4, and the upper surface of the dielectric material 82 is exposed on the first main surface 4a side of the piezoelectric film 4.
  • the groove portion 10 extends from the second main surface 4b side of the piezoelectric film 4 to the first main surface 4a side, but reaches the first main surface 4a. You don't have to. Even in this case, the dielectric material 82 can be easily filled in the groove portion 10 by the above-mentioned manufacturing method.
  • the groove portion 10 is filled with the dielectric material 82, but the groove portion 10 may not be filled with the dielectric material 82.
  • the dielectric material 82 is completely filled in the groove portion 10, but the dielectric material 82 may be present in a part of the groove portion 10.
  • the upper surface of the dielectric material 82 may be located below the upper end of the groove 10.
  • the dielectric material 82 may be laminated on the first end surface 4c or the second end surface 4d, and a cavity surrounded by the dielectric material 82 may exist.
  • FIG. 12 is a partially cutaway front sectional view for explaining a main part of the elastic wave device according to the tenth embodiment of the present invention.
  • the first electrode 5 is an IDT electrode, and the second electrode is not provided.
  • the elastic wave device according to the present invention does not have to be provided with the second electrode.
  • the piezoelectric film 4 is excited, and resonance characteristics based on the excited elastic wave can be utilized.
  • the groove portion 10 is provided so as not to reach the cavity portion 7, it is possible to improve the characteristics and the mechanical strength.
  • 13 (a) to 13 (c) are schematic plan views for explaining a modification of the planar shape of the groove portion in the elastic wave device of the present invention.
  • a substantially frame-shaped groove portion 10 is provided so as to surround the rectangular first electrode 5. That is, a pair of groove portions 10 are provided from one short side of the rectangular first electrode 5 to a part of the long sides on both sides.
  • a space is provided between the groove portion 10 and the outer peripheral edge of the first electrode 5. That is, in the elastic wave device 1 shown in FIG. 1A, the groove portion 10 is provided so as to be in contact with the outer peripheral edge of the first electrode 5, but in this way, the groove portion 10 is the first electrode 5. It may be separated from the outer peripheral edge.
  • each groove portion 10 has only a portion extending along the short side of the rectangular first electrode 5.
  • the groove portion 10 may be provided so as to follow only one side of the first electrode 5.
  • a plurality of groove portions 10 and 10 are provided along one long side and the other long side of the rectangular first electrode 5. In this way, a plurality of groove portions 10 and 10 may be provided along one side of the first electrode 5.
  • the planar shape of the groove portion 10 in the present invention can be variously deformed.
  • the substantially frame-like shape means a frame-like shape excluding such an electrode take-out portion because it is necessary to provide a groove portion while avoiding the electrode take-out portion of the first electrode and the second electrode.

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Abstract

特性の向上と、機械的強度の向上とを図り得る、弾性波装置を提供する。　支持基板２上に中間膜３、圧電膜４及び第１電極５がこの順序で積層されており、圧電膜４の第１の主面４ａ側から平面視した場合、圧電膜４の第２の主面４ｂ側において、第１電極５の少なくとも一部と重なるように空洞部７が設けられており、圧電膜４の少なくとも一部を貫通し、空洞部７に至らない溝部１０が設けられている、弾性波装置１。

Description

弾性波装置
　本発明は、圧電膜の下方に空洞部が設けられている弾性波装置に関する。
　下記の特許文献１には、空洞部を有する圧電デバイスが開示されている。この圧電デバイスでは、圧電体の上面及び下面に電極が設けられている。そして、圧電体の下方に空洞部が設けられている。上部電極と下部電極とが対向している領域の外側には、略枠状の貫通部が設けられている。この貫通部は、電極引き出し部を除いて、圧電膜を貫通し、空洞部に至っている。
国際公開第２０１９／１０２９５１号
　特許文献１に記載の圧電デバイスでは、略枠状の貫通部により囲まれた圧電体部分が屈曲振動する。この屈曲振動の特性が、上記貫通部を設けたことにより改善されている。しかしながら、上記貫通部が設けられているため、機械的強度が十分でない問題があった。例えば、弾性波装置などにおいては、圧電体の厚みがより薄くなると、この機械的強度の低下はより大きな問題となる。
　本発明の目的は、特性改善を図り得るだけでなく、機械的強度を高めることができる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中間膜と、前記中間膜上に設けられており、対向し合う第１及び第２の主面を有する圧電膜と、前記圧電膜の前記第１の主面に設けられた第１電極と、を備え、前記圧電膜の前記第１の主面側から平面視した場合、前記圧電膜の前記第２の主面側において、前記第１電極の少なくとも一部と重なるように空洞部が設けられており、前記圧電膜の少なくとも一部を貫通し、前記空洞部に至らない、溝部が設けられている。
　本発明によれば、特性改善を図ることができ、かつ、機械的強度に優れた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平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）中のＢ－Ｂ線に沿う正面断面図である。 図２（ａ）～図２（ｃ）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正面断面図である。 図３（ａ）～図３（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正面断面図である。 図４は、本発明の第２の実施形態に係る弾性波装置の正面断面図である。 図５は、本発明の第３の実施形態に係る弾性波装置の正面断面図である。 図６は、本発明の第４の実施形態に係る弾性波装置の要部を説明するための部分切り欠き正面断面図である。 図７は、本発明の第５の実施形態に係る弾性波装置の要部を説明するための部分切り欠き正面断面図である。 図８は、本発明の第６の実施形態に係る弾性波装置の要部を説明するための部分切り欠き正面断面図である。 図９は、本発明の第７の実施形態に係る弾性波装置の要部を説明するための部分切り欠き正面断面図である。 図１０は、本発明の第８の実施形態に係る弾性波装置の要部を説明するための部分切り欠き正面断面図である。 図１１は、本発明の第９の実施形態に係る弾性波装置の要部を説明するための部分切り欠き正面断面図である。 図１２は、本発明の第１０の実施形態に係る弾性波装置の要部を説明するための部分切り欠き正面断面図である。 図１３（ａ）～図１３（ｃ）は、本発明の弾性波装置における溝部の平面形状の変形例を説明するための各模式的平面図である。
　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の実施形態に係る弾性波装置の平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）中のＢ－Ｂ線に沿う正面断面図である。
　弾性波装置１は、支持基板２を有する。支持基板２はＳｉからなる。もっとも、支持基板２はＳｉ以外の半導体や、Ａｌ２Ｏ３等の適宜の誘電体により構成することができる。
　支持基板２は、上面２ａに開いた空洞部７を有する。本実施形態では、空洞部７は、支持基板２の下面まで貫通しているが、支持基板２の下面に至らない凹部により構成されていてもよい。
　支持基板２の上面２ａ上に、中間膜３が設けられている。中間膜３は、適宜の誘電体からなる。本実施形態では、中間膜３は、酸化ケイ素からなる。この場合、弾性波装置の温度特性を改善しやすくなる。なお、中間膜３は有機材料からなっていてもよい。この場合、弾性波装置１を容易に製造できる。中間膜３は、支持基板２の上面２ａに接している下面３ｂと、下面３ｂに対向している上面３ａとを有する。上面３ａ上に、圧電膜４が積層されている。圧電膜４は、圧電単結晶や圧電セラミックスからなる。好ましくは、圧電膜４は、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム又は水晶などの圧電単結晶からなる。本実施形態では、圧電膜４は、ニオブ酸リチウムからなる。
　圧電膜４は、対向し合う第１の主面４ａと、第２の主面４ｂとを有する。第２の主面４ｂが、中間膜３の上面３ａに積層されている。
　圧電膜４と中間膜３との積層体において、圧電膜４の第１の主面４ａから中間膜３側に延びる溝部１０が設けられている。
　図１（ａ）に示すように、溝部１０は、略矩形枠状の形状を有している。また、図１（ｂ）に示すように、溝部１０の底面は、中間膜３の上面３ａよりも下方に至っている。すなわち溝部１０は、中間膜３内に至っている。
　上記溝部１０で囲まれた領域において、圧電膜４の第１の主面４ａ上に第１電極５が設けられている。また、第２の主面４ｂ上に第２電極６が設けられている。図１（ａ）に示すように、第１電極５に電極引き出し部５ａが連ねられている。同様に、第２電極６においても、図１（ａ）に示すように電極引き出し部６ａが連ねられている。
　第１電極５及び第２電極６は、矩形の形状を有する。また、第１電極５と第２電極６とが圧電膜４を介して重なり合っている部分が、励振部を構成している。
　圧電膜４は、溝部１０を挟み、第１電極５側に位置している第１の端面４ｃと、第１電極５とは反対側に位置している第２の端面４ｄとを有する。すなわち、溝部１０は、第１の端面４ｃと第２の端面４ｄと溝部１０の底面とに囲まれている。特に限定されないが、本実施形態では、第１の端面４ｃと第１電極５の溝部１０に臨む側面、すなわち、第１電極５の側面の一部が面一とされている。
　圧電膜４の第１の主面４ａ上においては、上記空洞部７が設けられている領域の外側に、端子電極８，９が設けられている。端子電極８は、電極引き出し部５ａに接続されている。端子電極９は、電極引き出し部６ａに接続されている。端子電極８，９は、外部と電気的に接続するために用いられる。
　上記第１電極５及び第２電極６並びに端子電極８，９は、例えば、Ａｌ，ＡｌＣｕ，Ｔｉなどを含む適宜の金属若しくは合金からなる。
　弾性波装置１では、端子電極８，９から交流電界を印加すると、励振部が振動し、弾性波が生じる。この弾性波の共振特性を利用し、弾性波装置１を共振子として用いることができる。
　なお、上記圧電膜４の厚みは特に限定されないが、通常、１００ｎｍ～数μｍ程度である。また、中間膜３の厚みについても特に限定されないが、１００ｎｍ～数μｍ程度である。
　そして、上記励振部の平面積は特に限定されないが、０．０４μｍ２以下程度である。この場合、上記励振部において、弾性波としてのバルク波を効果的に励振することができ、バルク波による共振特性を利用することができる。
　特に、圧電膜４の第１の主面４ａ側から平面視した場合、励振部すなわち、第１電極５の少なくとも一部が空洞部７に重なっており、かつ、空洞部７と平面視して重なる領域に溝部１０が設けられている。そのため、励振部において、弾性波が効果的に励振され、特性の改善を図ることができる。加えて、上記溝部１０は、中間膜３を貫通しておらず、空洞部７に至っていない。すなわち、平面視において、空洞部７と重なる領域内において、溝部１０が、前記圧電膜４の少なくとも一部を貫通し、空洞部７に至らないように設けられている。そのため、機械的強度も高めることができる。
　さらに、弾性波装置１では、第１の端面４ｃと、第１電極５の側面の一部が面一とされている。この構成によれば、励振部において、弾性波をより効果的に励振し、特性のさらなる改善を図ることができる。
　本発明では、上記のように、溝部を設けたことによる特性の向上と、溝部を設けたにもかかわらず、弾性波装置の機械的強度の向上とを図ることができる。
　図２（ａ）～図２（ｃ）及び図３（ａ）～図３（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正面断面図である。
　図２（ａ）に示すように、まず、圧電ウエハ４Ａに第２電極６を形成する。この圧電ウエハ４Ａに中間膜３を積層する。
　次に、図２（ｂ）に示すように、支持基板材２Ａを中間膜３の下面３ｂに積層する。
　しかる後、圧電ウエハ４Ａを研磨又はエッチング等により薄くする。このようにして、図２（ｃ）に示すように、中間膜３上に、厚みの薄い圧電膜４が積層された構造を得る。
　次に、図３（ａ）に示すように、圧電膜４の第１の主面４ａ上に第１電極５を設ける。
　次に、図３（ｂ）に示すように、エッチングや切削加工により溝部１０を設ける。
　しかる後、図３（ｃ）に示すように、端子電極８，９を設ける。端子電極８，９は、フォトリソグラフィ等により形成することができる。
　最後に、図３（ｄ）に示すように、支持基板材２Ａを下面側から加工し、空洞部７を設ける。この加工は、ＤＲＩＥ加工やレーザー照射、機械的加工等により行うことができる。
　弾性波装置１では、上記製造方法により得られるため、溝部１０の形成に際して、その深さを容易に制御することができる。従って、空洞部７に至らない溝部１０を容易にかつ確実に形成することができる。
　なお、弾性波装置１において、溝部１０の少なくとも一部が、圧電膜４のへき開面と一致する位置にあってもよい。圧電膜４としてニオブ酸リチウムやタンタル酸リチウム、水晶などの異方性を有する圧電単結晶基板を用いた場合、当該圧電単結晶基板のクラックが発生しやすいへき開面に溝部１０を形成しておくことにより、クラックの発生を抑制でき、機械的強度を向上できる。
　図４は、本発明の第２の実施形態に係る弾性波装置の正面断面図である。
　弾性波装置２１では、溝部１０の深さが第１の実施形態の弾性波装置１の溝部１０のよりも深くされている。すなわち、図１（ｂ）に示したように、第１の実施形態では、溝部１０の底面は第２電極６の下面と面一とされていた。これに対して、弾性波装置２１では、溝部１０の底面は、第２電極６の下面よりも下方に至っており、中間膜３の内部においてより下方に至っている。このように、溝部１０の深さは、中間膜３内のいずれの位置にあってもよい。その場合であっても、溝部１０が空洞部７に至っていないため、機械的強度を効果的に高めることができる。
　図５は、発明の第３の実施形態に係る弾性波装置３１の正面断面図である。第３の実施形態では、溝部１０は圧電膜４に形成されており、中間膜３に至っていない。すなわち、溝部１０の底面が圧電膜４内に存在する。この場合には、機械的強度をより一層高めることができる。このように、本発明においては、溝部１０の深さは、溝部１０が空洞部７内に至らない限り、特に限定されるものではない。
　図６は、本発明の第４の実施形態に係る弾性波装置の要部を説明するための部分切り欠き正面断面図である。
　弾性波装置４１では、溝部１０の底面は、圧電膜４と中間膜３との界面と面一とされている。このように、溝部１０の底面は、圧電膜４と中間膜３の界面に位置していてもよい。この場合においても、特性の向上と、機械的強度の向上とを両立することができる。
　また、弾性波装置４１では、第１電極５と第２電極６とが対向している励振部のより外側に溝部１０が位置している。すなわち、圧電膜４の溝部１０に臨んでいる第１の端面４ｃが、第１電極５の外周縁よりも外側に位置している。このように、溝部１０は励振部に接している必要はなく、励振部の外側に位置していてもよい。この構成によれば、第１の端面４ｃと第１電極５または圧電膜４との界面に応力が集中せず、圧電膜４と第１電極５間の剥がれがおきにくくなる。
　図７は、本発明の第５の実施形態に係る弾性波装置の要部を説明するための部分切り欠き正面断面図である。
　弾性波装置５１では、溝部１０に臨む圧電膜４の第１の端面４ｃが、第１電極５及び第２電極６が対向している領域よりも内側に位置している。このように、圧電膜４の第１の端面４ｃが、第１電極５の外周縁よりも内側に位置していてもよい。この場合においても、特性の向上と、機械的強度の向上を図ることができる。
　図８は、本発明の第６の実施形態に係る弾性波装置の要部を説明するための部分切り欠き正面断面図である。
　弾性波装置６１では、溝部１０において、圧電膜４の第１の端面４ｃが、傾斜面とされている。また、励振部の外側に位置している圧電膜４の第２の端面４ｄも傾斜面とされている。このように、溝部１０を構成している第１，第２の端面４ｃ，４ｄは、傾斜面とされていてもよい。
　弾性波装置６１では、上記第１の端面４ｃと、第２の端面４ｄとは、圧電膜４の第１の主面４ａから第２の主面４ｂに向かうにつれて遠ざかるように傾斜されている。
　図９は、本発明の第７の実施形態に係る弾性波装置の要部を説明するための部分切り欠き正面断面図である。
　弾性波装置７１では、図８に示した弾性波装置６１とは、第１，第２の端面４ｃ，４ｄの傾斜角度が逆とされている。すなわち、第１，第２の端面４ｃ，４ｄは傾斜面であるが、圧電膜４の第１の主面４ａから第２の主面４ｂに向かうにつれて、第１の端面４ｃと第２の端面４ｄとの間の距離が小さくなっている。
　このように、溝部１０を構成している第１，第２の端面４ｃ，４ｄの傾斜方向は、図８及び図９のいずれの方向であってもよい。溝部１０を構成している第１，第２の端面４ｃ，４ｄが傾斜面であった場合、溝部１０の第１，第２の端面４ｃ，４ｄで反射する不要モードの位相がばらつき、互いに打ち消し合うこととなるため、不要モードを低減しやすくなる。
　なお、図８及び図９では、第１の端面４ｃの圧電膜４の第１の主面４ａとのなす角度の絶対値が、第２の端面４ｄが上記第１の主面４ａとのなす角度の絶対値と等しくされている。すなわち、溝部１０が、図８及び図９の断面視において、等脚台形の形状を有している。もっとも、第１，第２の端面４ｃ，４ｄの傾斜角度の絶対値は異なっていてもよい。
　図１０は、本発明の第８の実施形態に係る弾性波装置の要部を説明するための部分切り欠き正面断面図である。
　弾性波装置８１では、溝部１０内に、誘電体材料８２が設けられている。特に限定されないが、本実施形態では、誘電体材料８２は、中間膜３と同じ材料からなる。すなわち、溝部１０を形成した後に、中間膜３を積層すること等により、誘電体材料８２を溝部１０内に容易に充填することができる。
　本実施形態のように、溝部１０内に、誘電体材料８２が充填されていてもよい。その場合、機械的強度をより一層高めることができる。
　なお、誘電体材料８２としては、特に限定されず、酸化ケイ素、アルミナ等の様々な誘電体を用いることができる。好ましくは、圧電膜４よりもヤング率が低い誘電体材料を用いる。それによって、特性の向上を確実に果たすことができる。
　また、弾性波装置８１では、溝部１０は、圧電膜４を貫通しており、誘電体材料８２の上面が圧電膜４の第１の主面４ａ側において露出していた。これに対して、図１１に示すように、溝部１０は、圧電膜４の第２の主面４ｂ側から第１の主面４ａ側に延びており、ただし、第１の主面４ａに至っておらずともよい。この場合においても、前述した製造方法により、溝部１０内に誘電体材料８２を容易に充填することができる。
　なお、弾性波装置９１では、溝部１０内に誘電体材料８２が充填されていたが、この溝部１０に誘電体材料８２が充填されておらずともよい。
　また、弾性波装置８１，９１において、誘電体材料８２は、溝部１０の中に完全に充填されているが、誘電体材料８２は、溝部１０内の一部に存在していてもよい。例えば、誘電体材料８２の上面が、溝部１０の上端よりも下方に位置していてもよい。また、第１の端面４ｃ又は第２の端面４ｄに誘電体材料８２が積層されており、誘電体材料８２で囲まれた空洞が存在していてもよい。
　図１２は、本発明の第１０の実施形態に係る弾性波装置の要部を説明するための部分切り欠き正面断面図である。
　弾性波装置１０１では、第１電極５がＩＤＴ電極であり、第２電極は設けられていない。このように、本発明に係る弾性波装置では、第２電極は設けられずともよい。この場合、第１電極５としてのＩＤＴ電極に交流電界を印加することにより、圧電膜４が励振され、励振された弾性波に基づく共振特性等を利用することができる。本実施形態の弾性波装置１０１においても、溝部１０が空洞部７に至らないように設けられているため、特性の向上と、機械的強度の向上を果たすことができる。
　図１３（ａ）～図１３（ｃ）は、本発明の弾性波装置における溝部の平面形状の変形例を説明するための各模式的平面図である。
　図１３（ａ）では、矩形の第１電極５を囲むように略枠状の溝部１０が設けられている。すなわち、矩形の第１電極５の一方の短辺から両側の長辺の一部に向かう溝部１０が一対設けられている。図１３（ａ）では、溝部１０と第１電極５の外周縁との間にスペースが設けられている。すなわち、図１（ａ）に示した弾性波装置１では、溝部１０が、第１電極５の外周縁に接するように設けられていたが、このように、溝部１０は、第１電極５の外周縁と隔てられていてもよい。
　また、図１３（ｂ）に示すように、矩形の第１電極５の一対の短辺に接するように、一対の溝部１０，１０が設けられていてもよい。この場合、各溝部１０は、矩形の第１電極５の短辺に沿って延びる部分のみを有している。このように、溝部１０は、第１電極５の一辺にのみ沿うように設けられていてもよい。
　さらに、図１３（ｃ）では、矩形の第１電極５の一方の長辺及び他方の長辺に沿うように、複数の溝部１０，１０が設けられている。このように、第１電極５の一つの辺に沿うように複数の溝部１０，１０が設けられていてもよい。
　図１３（ａ）～図１３（ｃ）に示すように、本発明における溝部１０の平面形状は、様々に変形することができる。また、略枠状とは、第１電極や第２電極の電極取り出し部を避けて溝部を設ける必要があるため、このような電極取り出し部を除いた枠状の形状を意味する。
１，２１，３１，４１，５１，６１，７１，８１，９１，１０１…弾性波装置
２…支持基板
２Ａ…支持基板材
２ａ…上面
３…中間膜
３ａ…上面
３ｂ…下面
４…圧電膜
４ａ，４ｂ…第１，第２の主面
４Ａ…圧電ウエハ
４ｃ，４ｄ…第１，第２の端面
５…第１電極
５ａ…電極引き出し部
６…第２電極
６ａ…電極引き出し部
７…空洞部
８，９…端子電極
１０…溝部
８２…誘電体材料

Claims (20)

  1. 　支持基板と、
    　前記支持基板上に設けられた中間膜と、
    　前記中間膜上に設けられており、対向し合う第１及び第２の主面を有する圧電膜と、
    　前記圧電膜の前記第１の主面に設けられた第１電極と、
    を備え、
    　前記圧電膜の前記第１の主面側から平面視した場合、前記圧電膜の前記第２の主面側において、前記第１電極の少なくとも一部と重なるように空洞部が設けられており、
    　前記圧電膜の少なくとも一部を貫通し、前記空洞部に至らない、溝部が設けられている、弾性波装置。
  2. 　前記溝部が、前記平面視において、前記空洞部と重なる領域内において設けられている、請求項１に記載の弾性波装置。
  3. 　前記溝部の下方に前記中間膜が位置している、請求項１又は２に記載の弾性波装置。
  4. 　前記溝部が、前記中間膜内に至っている、請求項３に記載の弾性波装置。　
  5. 　前記溝部が、前記圧電膜内に位置している、請求項２に記載の弾性波装置。
  6. 　前記圧電膜が、前記溝部を構成しており、前記第１電極側に位置している第１の端面と、前記溝部を構成しており、前記圧電膜の前記第１電極とは反対側に位置している第２の端面とを有し、前記第１の端面と前記第１電極の側面の一部が面一とされている、請求項１～５のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  7. 　前記圧電膜が、前記溝部を構成しており、前記第１電極側に位置している第１の端面と、前記溝部を構成しており、前記圧電膜の前記第１電極とは反対側に位置している第２の端面とを有し、前記第１の端面が前記第１電極の外周縁よりも外側に位置している、請求項１～５のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  8. 　前記圧電膜が、前記溝部を構成しており、前記第１電極側に位置している第１の端面と、前記溝部を構成しており、前記圧電膜の前記第１電極とは反対側に位置している第２の端面とを有し、前記第１の端面が前記第１電極の外周縁よりも内側に位置している、請求項１～５のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  9. 　前記第１の端面が前記圧電膜の前記第１の主面の法線方向に対して傾斜している傾斜面である、請求項６～８のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  10. 　前記傾斜面が、前記圧電膜の前記第１の主面から前記第２の主面に向かうにつれて前記第１電極の内側に傾斜している、請求項９に記載の弾性波装置。
  11. 　前記傾斜面が、前記圧電膜の前記第１の主面から前記第２の主面に向かうにつれて前記第１電極の外側に傾斜している、請求項９に記載の弾性波装置。
  12. 　前記溝部が、前記圧電膜の前記第１の主面から前記第２の主面側に向かって延びている、請求項１～１１のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  13. 　前記溝部が、前記圧電膜の前記第２の主面から前記第１の主面側に向かって延びている、請求項１～１１のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  14. 　前記溝部内に、誘電体材料が設けられている、請求項１３に記載の弾性波装置。
  15. 　前記誘電体材料が、前記中間膜と同じ材料からなる、請求項１４に記載の弾性波装置。
  16. 　平面視において、前記溝部の少なくとも一部が、前記圧電膜のへき開面と一致する位置にある、請求項１～１５のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  17. 　前記中間膜が、酸化ケイ素を含む、請求項１～１６のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  18. 　前記第１電極がＩＤＴ電極である、請求項１～１７のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  19. 　前記圧電膜の前記第２の主面に第２電極が設けられている、請求項１～１７のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  20. 　前記圧電膜が、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム及び水晶からなる群から選択された一種である、請求項１～１９のいずれか１項に記載の弾性波装置。
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