WO2022210683A1 - 弾性波装置及びその製造方法 - Google Patents

弾性波装置及びその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2022210683A1
WO2022210683A1 PCT/JP2022/015368 JP2022015368W WO2022210683A1 WO 2022210683 A1 WO2022210683 A1 WO 2022210683A1 JP 2022015368 W JP2022015368 W JP 2022015368W WO 2022210683 A1 WO2022210683 A1 WO 2022210683A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
electrode
electrodes
piezoelectric layer
functional
wave device
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/015368
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
和則 井上
Original Assignee
株式会社村田製作所
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社村田製作所 filed Critical 株式会社村田製作所
Priority to CN202280023410.0A priority Critical patent/CN117044106A/zh
Publication of WO2022210683A1 publication Critical patent/WO2022210683A1/ja
Priority to US18/243,711 priority patent/US20230421130A1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02Details
    • H03H9/02228Guided bulk acoustic wave devices or Lamb wave devices having interdigital transducers situated in parallel planes on either side of a piezoelectric layer
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02Details
    • H03H9/125Driving means, e.g. electrodes, coils
    • H03H9/13Driving means, e.g. electrodes, coils for networks consisting of piezoelectric or electrostrictive materials
    • H03H9/132Driving means, e.g. electrodes, coils for networks consisting of piezoelectric or electrostrictive materials characterized by a particular shape
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H3/00Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators
    • H03H3/007Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks
    • H03H3/02Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of piezoelectric or electrostrictive resonators or networks
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02Details
    • H03H9/02007Details of bulk acoustic wave devices
    • H03H9/02015Characteristics of piezoelectric layers, e.g. cutting angles
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02Details
    • H03H9/02007Details of bulk acoustic wave devices
    • H03H9/02086Means for compensation or elimination of undesirable effects
    • H03H9/0211Means for compensation or elimination of undesirable effects of reflections
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02Details
    • H03H9/02007Details of bulk acoustic wave devices
    • H03H9/02086Means for compensation or elimination of undesirable effects
    • H03H9/02118Means for compensation or elimination of undesirable effects of lateral leakage between adjacent resonators
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/15Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material
    • H03H9/17Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator
    • H03H9/171Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator implemented with thin-film techniques, i.e. of the film bulk acoustic resonator [FBAR] type
    • H03H9/172Means for mounting on a substrate, i.e. means constituting the material interface confining the waves to a volume
    • H03H9/173Air-gaps
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/15Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material
    • H03H9/17Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator
    • H03H9/171Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator implemented with thin-film techniques, i.e. of the film bulk acoustic resonator [FBAR] type
    • H03H9/172Means for mounting on a substrate, i.e. means constituting the material interface confining the waves to a volume
    • H03H9/174Membranes
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H3/00Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators
    • H03H3/007Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks
    • H03H3/02Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of piezoelectric or electrostrictive resonators or networks
    • H03H2003/021Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of piezoelectric or electrostrictive resonators or networks the resonators or networks being of the air-gap type
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H3/00Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators
    • H03H3/007Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks
    • H03H3/02Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of piezoelectric or electrostrictive resonators or networks
    • H03H2003/023Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of piezoelectric or electrostrictive resonators or networks the resonators or networks being of the membrane type

Definitions

  • the present invention relates to an elastic wave device and its manufacturing method.
  • Acoustic wave devices with a piezoelectric layer made of lithium niobate or lithium tantalate are conventionally known.
  • Patent Document 1 discloses a support having a hollow portion, a piezoelectric substrate provided on the support so as to overlap the hollow portion, and a piezoelectric substrate on the piezoelectric substrate so as to overlap the hollow portion. and an IDT (Interdigital Transducer) electrode provided therein, wherein a Lamb wave is excited by the IDT electrode, wherein the edge of the hollow portion is a Lamb wave excited by the IDT electrode.
  • An acoustic wave device is disclosed that does not include a straight portion extending parallel to the propagation direction of the .
  • electrodes connected to different potentials are arranged adjacent to each other on the same surface of the piezoelectric substrate. In that case, undesired ripples may occur between electrodes connected to different potentials, resulting in deterioration of characteristics.
  • An object of the present invention is to provide an elastic wave device capable of suppressing deterioration of characteristics due to ripples.
  • a further object of the present invention is to provide a method of manufacturing an acoustic wave device capable of suppressing deterioration of characteristics due to ripples.
  • An elastic wave device of the present invention includes a piezoelectric layer having a first principal surface and a second principal surface facing each other, and at least one of the first principal surface and the second principal surface of the piezoelectric layer.
  • a plurality of electrodes provided on a main surface, and a support substrate laminated on the second main surface side of the piezoelectric layer are provided.
  • the plurality of electrodes has at least one pair of functional electrodes and wiring electrodes connected to each of the functional electrodes.
  • the functional electrode has a first functional electrode connected to the signal wiring and a second functional electrode paired with the first functional electrode.
  • the wiring electrode has one or more first wiring electrodes connected to each of the first functional electrode and the second functional electrode.
  • a cavity is provided between the support substrate and the piezoelectric layer. When viewed from the lamination direction of the support substrate and the piezoelectric layer, the entire first functional electrode and the Among the one or more first wiring electrodes, the entire first wiring electrode connected to the first functional electrode is provided so as to overlap with the
  • a method of manufacturing an elastic wave device includes a piezoelectric layer having a first main surface and a second main surface facing each other, and one of the first main surface and the second main surface of the piezoelectric layer. a plurality of electrodes provided on at least one principal surface; and a supporting substrate laminated on the second principal surface side of the piezoelectric layer, wherein the plurality of electrodes are at least one pair of functional electrodes. and a wiring electrode connected to each of the functional electrodes, wherein the functional electrode includes a first functional electrode connected to a signal wiring and a second functional electrode paired with the first functional electrode.
  • the wiring electrode has one or more first wiring electrodes connected to each of the first functional electrode and the second functional electrode, an intermediate preparation step of preparing an intermediate, and the intermediate
  • the first piezoelectric layer of the piezoelectric layer overlaps with the first functional electrode, the second functional electrode and the first wiring electrode when viewed from the lamination direction of the supporting substrate and the piezoelectric layer.
  • a first cover portion is arranged with a gap from the main surface of the piezoelectric layer, and the first support portion is arranged between the first cover portion and the piezoelectric layer or the support substrate.
  • an elastic wave device capable of suppressing deterioration of characteristics due to ripples. Furthermore, according to the present invention, it is possible to provide a method of manufacturing an acoustic wave device capable of suppressing deterioration of characteristics due to ripples.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an example of the elastic wave device of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing an example of an elastic wave device according to a comparative example.
  • FIG. 3 is a plan view schematically showing an example of the elastic wave device according to the first embodiment;
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of a portion of the elastic wave device shown in FIG. 3 along line AA.
  • FIG. 5 is a plan view schematically showing an example of an elastic wave device according to a second embodiment;
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of a portion along line BB of the elastic wave device shown in FIG.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing an example of an elastic wave device according to a third embodiment;
  • FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing another example of the elastic wave device according to the third embodiment.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view schematically showing an example of a process for producing an intermediate.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing an example of the process of producing the first lid substrate.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view schematically showing an example of a step of bonding the intermediate body and the first lid substrate.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view schematically showing an example of the process of thinning the first lid substrate.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view schematically showing an example of a process of forming terminal holes.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view schematically showing an example of a process of forming a seed layer electrode.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view schematically showing an example of the process of forming a plating electrode.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view schematically showing an example of the process of removing the plating electrode and the seed layer electrode.
  • FIG. 17 is a cross-sectional view schematically showing an example of the process of thinning the support substrate.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view schematically showing an example of a process of forming a bonding electrode on a support substrate.
  • FIG. 19 is a cross-sectional view schematically showing an example of a step of forming a cavity.
  • FIG. 20 is a cross-sectional view schematically showing an example of a process of forming a frequency adjustment film.
  • FIG. 21 is a cross-sectional view schematically showing an example of the process of adjusting the frequency.
  • FIG. 22 is a cross-sectional view schematically showing an example of the process of producing the second lid substrate.
  • FIG. 23 is a cross-sectional view schematically showing an example of a step of bonding the intermediate body and the second cover substrate.
  • FIG. 24 is a cross-sectional view schematically showing an example of the process of thinning the second cover substrate.
  • FIG. 25 is a cross-sectional view schematically showing an example of a process of forming a seed layer electrode.
  • FIG. 26 is a cross-sectional view schematically showing an example of a process of forming pad electrodes.
  • FIG. 27 is a cross-sectional view schematically showing an example of the singulation process.
  • FIG. 22 is a cross-sectional view schematically showing an example of the process of producing the second lid substrate.
  • FIG. 23 is a cross-sectional view schematically showing an example of a step of bonding
  • FIG. 28 is a schematic perspective view showing the appearance of an example of an acoustic wave device that utilizes bulk waves in thickness-shear mode.
  • 29 is a plan view showing an electrode structure on the piezoelectric layer of the acoustic wave device shown in FIG. 28.
  • FIG. 30 is a cross-sectional view of a portion taken along line AA in FIG. 28.
  • FIG. 31 is a schematic front cross-sectional view for explaining Lamb waves propagating through the piezoelectric film of the elastic wave device.
  • FIG. 32 is a schematic front cross-sectional view for explaining thickness-shear mode bulk waves propagating in the piezoelectric layer of the acoustic wave device.
  • FIG. 33 is a diagram showing amplitude directions of bulk waves in the thickness shear mode.
  • FIG. 34 is a diagram showing an example of resonance characteristics of the acoustic wave device shown in FIG. 28.
  • FIG. FIG. 35 is a diagram showing the relationship between d/2p where p is the center-to-center distance between adjacent electrodes and d is the thickness of the piezoelectric layer, and the fractional bandwidth of the acoustic wave device as a resonator.
  • FIG. 36 is a plan view of another example of an acoustic wave device that utilizes thickness-shear mode bulk waves.
  • 37 is a reference diagram showing an example of resonance characteristics of the elastic wave device shown in FIG. 28.
  • FIG. FIG. 35 is a diagram showing an example of resonance characteristics of the elastic wave device shown in FIG. 28.
  • FIG. 38 is a diagram showing the relationship between the fractional bandwidth when a large number of elastic wave resonators are configured according to the present embodiment and the amount of phase rotation of the spurious impedance normalized by 180 degrees as the magnitude of the spurious. is.
  • FIG. 39 is a diagram showing the relationship between d/2p, metallization ratio MR, and fractional bandwidth.
  • FIG. 40 is a diagram showing a map of fractional bandwidth with respect to Euler angles (0°, ⁇ , ⁇ ) of LiNbO 3 when d/p is infinitely close to 0.
  • FIG. FIG. 41 is a partially cutaway perspective view for explaining an example of an elastic wave device using Lamb waves.
  • FIG. 42 is a cross-sectional view schematically showing an example of an elastic wave device using bulk waves.
  • the elastic wave device of the present invention will be described below.
  • An elastic wave device of the present invention includes a piezoelectric layer and a plurality of electrodes provided on at least one main surface of the piezoelectric layer.
  • a piezoelectric layer made of lithium niobate or lithium tantalate, a first electrode and a first electrode facing each other in a direction intersecting the thickness direction of the piezoelectric layer. 2 electrodes.
  • a bulk wave in a thickness-slip mode such as a thickness-slip primary mode is used.
  • the first electrode and the second electrode are adjacent electrodes, and when the thickness of the piezoelectric layer is d and the distance between the centers of the first electrode and the second electrode is p, d/ p is 0.5 or less.
  • the Q value can be increased even when miniaturization is promoted.
  • Lamb waves are used as plate waves. Then, resonance characteristics due to the Lamb wave can be obtained.
  • the acoustic wave device of the present invention includes a piezoelectric layer made of lithium niobate or lithium tantalate, and an upper electrode and a lower electrode facing each other in the thickness direction of the piezoelectric layer with the piezoelectric layer interposed therebetween.
  • bulk waves are utilized.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an example of the elastic wave device of the present invention.
  • An elastic wave device 10 shown in FIG. 1 includes a support substrate 11 and a piezoelectric layer 12 provided on one main surface of the support substrate 11 .
  • the piezoelectric layer 12 has a first main surface 12a and a second main surface 12b facing each other.
  • the support substrate 11 has a hollow portion 13 on the main surface of the piezoelectric layer 12 on the side of the second main surface 12b.
  • the piezoelectric layer 12 is provided on the main surface of the support substrate 11 so as to cover the cavity 13 .
  • the elastic wave device 10 shown in FIG. 1 further includes an electrode SIG1, an electrode SIG2 and an electrode GND.
  • the electrode SIG1, the electrode SIG2 and the electrode GND are all provided on the first main surface 12a of the piezoelectric layer 12.
  • the electrodes SIG1 and SIG2 are connected to signal wirings (not shown), and the electrode GND is connected to a ground potential (not shown).
  • the electrode SIG1 and the electrode SIG2 connected to the signal wiring are electrodes having different potentials.
  • the electrodes SIG1 and SIG2 located on the left side in FIG. 1 constitute a first resonator RS1, and the electrodes SIG1 and GND located on the right side constitute a second resonator RS2.
  • the electrodes SIG1 and SIG2 connected to the signal wiring are entirely formed into a hollow portion 13. It is provided so as to overlap with the In other words, the electrodes SIG1 and SIG2 that are connected to the signal wiring are not provided at locations that do not overlap the cavity 13 of the piezoelectric layer 12 when viewed from the lamination direction of the support substrate 11 and the piezoelectric layer 12 .
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing an example of an elastic wave device according to a comparative example.
  • the electrodes SIG1 and SIG2 connected to the signal wiring overlap not only the hollow portion 13 but also the support substrate 11 when viewed from the stacking direction of the support substrate 11 and the piezoelectric layer 12. is provided.
  • the electrodes SIG1 and SIG2 which are connected to different potentials the leaked waves indicated by the arrows in FIG. As a result, the characteristics may deteriorate.
  • the electrodes SIG1 and SIG2 connected to the signal wiring are arranged so as to overlap with the hollow portion 13 when viewed from the stacking direction of the support substrate 11 and the piezoelectric layer 12 .
  • leaky waves are less likely to be picked up, so deterioration of characteristics due to ripples can be suppressed.
  • both of the electrodes SIG1 and SIG2 connected to the signal wiring are provided so as to entirely overlap the cavity 13 when viewed from the stacking direction of the support substrate 11 and the piezoelectric layer 12.
  • at least one of the electrodes SIG1 and SIG2 connected to the signal wiring may be provided so as to entirely overlap with the cavity 13 .
  • the entire electrode GND connected to the ground potential is also provided so as to overlap with the hollow portion 13 when viewed from the lamination direction of the support substrate 11 and the piezoelectric layer 12, but is not connected to the ground potential.
  • the entire electrode GND does not necessarily have to be provided so as to overlap with the cavity portion 13 .
  • FIG. 3 is a plan view schematically showing an example of the elastic wave device according to Example 1.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of a portion of the elastic wave device shown in FIG. 3 along line AA.
  • An elastic wave device 10A according to the first embodiment shown in FIGS. 3 and 4 includes a supporting substrate 11, an intermediate layer 15 laminated on the supporting substrate 11, a piezoelectric layer 12 laminated on the intermediate layer 15, a plurality of electrodes (such as functional electrodes 14) provided on layer 12;
  • a hollow portion 13 (hereinafter also referred to as a first hollow portion 13) is provided so as to pass through the supporting substrate 11 and the intermediate layer 15 in the stacking direction (vertical direction in FIG. 4) of the supporting substrate 11 and the piezoelectric layer 12. It is Note that the intermediate layer 15 may not necessarily be provided. Further, the cavity 13 may be provided in the intermediate layer 15 or in the support substrate 11 without passing through the support substrate 11 and the intermediate layer 15 . That is, it is sufficient that the cavity 13 is provided between the support substrate 11 and the piezoelectric layer 12 .
  • the support substrate 11 is made of silicon (Si), for example.
  • the material of the support substrate 11 is not limited to the above, and examples thereof include aluminum oxide, lithium tantalate, lithium niobate, piezoelectric materials such as crystal, alumina, sapphire, silicon nitride, aluminum nitride, silicon carbide, zirconia, cordierite, and mullite. , various ceramics such as steatite and forsterite, dielectrics such as diamond and glass, semiconductors such as gallium nitride, and resins.
  • the intermediate layer 15 is made of silicon oxide (SiO x ), for example. In that case, the intermediate layer 15 may consist of SiO 2 .
  • the material of the intermediate layer 15 is not limited to the above, and for example, silicon nitride (Si x N y ) can also be used. In that case, the intermediate layer 15 may consist of Si 3 N 4 .
  • the piezoelectric layer 12 is made of lithium niobate (LiNbO x ) or lithium tantalate (LiTaO x ), for example. In that case, the piezoelectric layer 12 may consist of LiNbO 3 or LiTaO 3 .
  • the plurality of electrodes has at least one pair of functional electrodes 14 and wiring electrodes 16 connected to each of the functional electrodes 14 .
  • the functional electrode 14 has a first functional electrode 14A connected to signal wiring (not shown) and a second functional electrode 14B paired with the first functional electrode 14A.
  • the wiring electrode 16 has one or more first wiring electrodes 19 connected to each of the first functional electrode 14A and the second functional electrode 14B.
  • the functional electrode 14 includes, for example, a first electrode 17A (hereinafter also referred to as first electrode finger 17A) and a second electrode 17B (hereinafter also referred to as second electrode finger 17B) facing each other. , a first busbar electrode 18A to which the first electrode 17A is connected, and a first busbar electrode 18B to which the second electrode 17B is connected.
  • the first electrode 17A and the first busbar electrode 18A form a first comb-shaped electrode (first IDT electrode), which is the first functional electrode 14A
  • the second electrode 17B and the first busbar electrode 18B form a A second comb-shaped electrode (second IDT electrode), which is the second functional electrode 14B, is configured.
  • FIGS. 3 and 4 show two functional electrodes 14 and a plurality of wiring electrodes 16 connected thereto.
  • the functional electrode 14 and the wiring electrode 16 have both electrodes SIG1 and SIG2 connected to signal wiring (not shown) and an electrode GND connected to a ground potential (not shown). ing.
  • the electrode SIG1, the electrode SIG2, and the electrode GND are all provided on the first main surface 12a of the piezoelectric layer 12.
  • the electrode SIG1 and the electrode SIG2 connected to the signal wiring are electrodes having different potentials.
  • the electrodes SIG1 and SIG2 located on the left side in FIGS. 3 and 4 constitute a first resonator RS1, and the electrodes SIG1 and GND located on the right side constitute a second resonator RS2.
  • the first functional electrode 14A connected to the signal wiring that is, the first the entire comb-shaped electrode and the first comb-shaped electrode of the second resonator RS2
  • the first wiring electrode 19 connected to the first functional electrode 14A that is, the first comb-shaped electrode of the first resonator RS1
  • the entirety of the first wiring electrode 19 connected to the comb-shaped electrode and the first wiring electrode 19 connected to the first comb-shaped electrode of the second resonator RS2 are provided so as to overlap the cavity 13 .
  • the electrode SIG1 connected to the signal wiring is not provided on the piezoelectric layer 12 that does not overlap with the cavity 13 when viewed from the stacking direction of the support substrate 11 and the piezoelectric layer 12 .
  • leakage of unnecessary waves is less likely to be picked up, and deterioration of characteristics can be suppressed.
  • the second functional electrode 14B connected to the signal wiring that is, the second comb-shaped electrode of the first resonator RS1) electrode
  • the entire first wiring electrode 19 connected to the second functional electrode 14B that is, the first wiring electrode 19 connected to the second comb-shaped electrode of the first resonator RS1
  • the electrode SIG2 that is connected to the signal wiring is provided on the piezoelectric layer 12 that does not overlap with the cavity 13 when viewed from the stacking direction of the support substrate 11 and the piezoelectric layer 12.
  • the second functional electrode 14B connected to the ground potential that is, the second functional electrode 14B connected to the ground potential when viewed from the lamination direction of the support substrate 11 and the piezoelectric layer 12.
  • the first wiring electrode 19 connected to the second functional electrode 14B (that is, the first wiring electrode 19 connected to the second comb-shaped electrode of the second resonator RS2). ) is also provided so as to overlap with the cavity 13 , but the entire electrode GND connected to the ground potential may not necessarily be provided so as to overlap with the cavity 13 .
  • the functional electrode 14 is made of an appropriate metal or alloy such as Al or AlCu alloy.
  • the functional electrode 14 has a structure in which an Al layer is laminated on a Ti layer. Note that an adhesion layer other than the Ti layer may be used.
  • the wiring electrode 16 is made of an appropriate metal or alloy such as Al or AlCu alloy.
  • the wiring electrode 16 has a structure in which an Al layer is laminated on a Ti layer. Note that an adhesion layer other than the Ti layer may be used.
  • An elastic wave device package like the second embodiment may be formed using the elastic wave device 10A according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a plan view schematically showing an example of an elastic wave device according to Example 2.
  • FIG. FIG. 6 is a cross-sectional view of a portion along line BB of the elastic wave device shown in FIG.
  • an elastic wave device 10B according to the second embodiment shown in FIGS. and a first support portion 22 provided between the lid portion 21 and the support substrate 11 or the piezoelectric layer 12 .
  • the first lid portion 21 is spaced apart from the first main surface 12a of the piezoelectric layer 12 so as to overlap the functional electrode 14 and its wiring electrode 16 when viewed from the lamination direction of the support substrate 11 and the piezoelectric layer 12. is provided. As a result, a second hollow portion 23 is provided between the first lid portion 21 and the functional electrode 14 on the support substrate 11 .
  • the first lid portion 21 is made of Si, for example.
  • the material of the first lid portion 21 may be the same as or different from the material of the support substrate 11 .
  • the first support part 22 is composed of, for example, a ring electrode surrounding the functional electrode 14 and its wiring electrode 16 .
  • the first supporting portion 22 is formed by stacking, for example, a conductive film 22a, a seal electrode 22b stacked on the conductive film 22a, and a bonding electrode 22c stacked on the seal electrode 22b from the support substrate 11 side. have a body
  • the first lid portion 21 and the piezoelectric layer 12 are joined via the ring electrode.
  • the first support portion 22 may have no conductive film 22a and may have a laminate of a seal electrode 22b and a bonding electrode 22c laminated on the seal electrode 22b from the support substrate 11 side.
  • the conductive film 22a is made of the same material as the functional electrode 14, for example.
  • the seal electrode 22b contains gold (Au), for example.
  • the junction electrode 22c contains Au, for example.
  • a second wiring electrode 24 connected to the first wiring electrode 19 is provided on the first wiring electrode 19 .
  • a third wiring electrode 25 connected to the second wiring electrode 24 is provided on the main surface of the first lid portion 21 on the piezoelectric layer 12 side.
  • the acoustic wave device 10B has a terminal electrode 26 penetrating through the first lid portion 21 and electrically connected to the third wiring electrode 25, and a pad electrode 27 connected to the terminal electrode 26. , is preferably further provided.
  • a seed layer electrode 28 may be provided on the bottom surfaces of the terminal electrodes 26 and the pad electrodes 27 .
  • the terminal electrode 26 includes, for example, a Cu layer such as a Cu plating layer.
  • the pad electrode 27 includes, for example, a Cu layer such as a Cu plating layer, a Ni layer such as a Ni plating layer, and an Au layer such as an Au plating layer from the terminal electrode 26 side.
  • the seed layer electrode 28 includes, for example, a Ti layer and a Cu layer from the first lid portion 21 side.
  • the terminal electrode 26 and the pad electrode 27 constitute an under bump metal (UBM) layer.
  • the UBM layer is connected to the third wiring electrode 25 .
  • a bump such as a BGA (Ball Grid Array) may be provided on the pad electrode 27 that constitutes the UBM layer.
  • the principal surface of the first lid portion 21 on the side of the piezoelectric layer 12 and the principal surface of the first lid portion 21 opposite to the piezoelectric layer 12 may be covered with an insulating film 29 .
  • the insulating film 29 is made of, for example, SiOx . In that case, the insulating film 29 may be made of SiO 2 .
  • the surface of the functional electrode may be covered with a protective film 30.
  • the protective film 30 is made of, for example, SiO x , Six N y or the like, or a laminate thereof. In that case, the protective film 30 may be made of SiO 2 , Si 3 N 4 or the like, or a laminate thereof.
  • an elastic wave device package like the third embodiment may be formed using the elastic wave device 10A according to the first embodiment.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing an example of an elastic wave device according to Example 3.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing an example of an elastic wave device according to Example 3.
  • the first cavity portion 13 is provided so as to penetrate the support substrate 11 and the intermediate layer 15. and (2) a second lid portion 31 is provided on the first cavity portion 13 side so as to close the first cavity portion 13 .
  • the second lid portion 31 is provided on the side opposite to the piezoelectric layer 12 with respect to the support substrate 11 .
  • the second lid portion 31 is made of Si, for example.
  • the material of the second lid portion 31 may be the same as or different from the material of the support substrate 11 . Also, the material of the second lid portion 31 may be the same as or different from the material of the first lid portion 21 .
  • the second support part 32 is composed of, for example, a ring electrode surrounding the first hollow part 13 .
  • the second support portion 32 has, for example, a laminate of a seal electrode 32b and a bonding electrode 32c laminated on the seal electrode 32b from the support substrate 11 side.
  • the second lid portion 31 and the support substrate 11 are joined via the ring electrode.
  • a frequency adjustment film 33 may be provided on the surface of the piezoelectric layer 12 on the side of the second lid portion 31 so as to overlap the first cavity portion 13 .
  • the frequency adjustment film 33 is made of, for example, SiO x , Six N y or the like, or a laminate thereof. In that case, the frequency adjustment film 33 may be made of SiO 2 , Si 3 N 4 or the like, or a laminate thereof.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing another example of the elastic wave device according to the third embodiment.
  • a first support portion 22 (for example, a ring electrode) provided between a first lid portion 21 and a support substrate 11 penetrates through the piezoelectric layer 12 and the intermediate layer 15. It may be in contact with the support substrate 11 . In this case, there is no electrode provided on the piezoelectric layer 12 that does not overlap with the first cavity 13 when viewed from the stacking direction of the support substrate 11 and the piezoelectric layer 12 . This further improves the adhesion.
  • the elastic wave device according to Example 3 can be manufactured, for example, by the following method.
  • a method for manufacturing such an elastic wave device is also one aspect of the present invention.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view schematically showing an example of the process of producing an intermediate.
  • a functional electrode 14 and its wiring electrode are formed on the surface of a bonding substrate having a thin piezoelectric layer 12, an intermediate layer 15 (also referred to as a bonding layer), and a support substrate 11 such as a Si substrate using an existing method (such as a lift-off method).
  • a bonding substrate having a thin piezoelectric layer 12, an intermediate layer 15 (also referred to as a bonding layer), and a support substrate 11 such as a Si substrate using an existing method (such as a lift-off method).
  • the bonding electrode 22c includes, for example, a Ti layer and an Au layer from the support substrate 11 side. Thereby, the intermediate 40 is produced.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing an example of a process of fabricating the first lid substrate.
  • a bonding electrode 22c, a third wiring electrode 25 and an insulating film 29 are formed on the surface of the first lid portion 21 such as a Si substrate using an existing construction method (such as a lift-off construction method).
  • the bonding electrode 22c includes, for example, a Ti layer and an Au layer from the first lid portion 21 side.
  • the third wiring electrode 25 includes, for example, a Ti layer and an Au layer from the first lid portion 21 side.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view schematically showing an example of a step of joining the intermediate and the first lid substrate.
  • the intermediate body 40 and the first cover substrate 41 are bonded together by Au—Au bonding.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view schematically showing an example of a step of thinning the first lid substrate.
  • the back surface of the first lid portion 21 of the first lid substrate 41 bonded to the intermediate body 40 is thinned by grinding.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view schematically showing an example of a process of forming terminal holes.
  • a terminal hole 42 is formed by removing the first lid portion 21 and the insulating film 29 of the first lid substrate 41 using an existing method (Through Silicon Via (TSV) process, etc.).
  • TSV Through Silicon Via
  • FIG. 14 is a cross-sectional view schematically showing an example of a process of forming a seed layer electrode.
  • a seed layer electrode 28 is formed on the surface of the first cover substrate 41 by film formation using an existing method.
  • the seed layer electrode 28 includes, for example, a Ti layer and a Cu layer from the first lid portion 21 side.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view schematically showing an example of the process of forming a plating electrode.
  • the plating electrode 43 is formed on the surface of the seed layer electrode 28 by performing Cu plating. As a result, the terminal hole 42 is filled with the plating electrode 43 and the plating electrode 43 is formed on the surface of the first lid portion 21 . After that, the plating resist is removed.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view schematically showing an example of a step of removing the plating electrode and seed layer electrode.
  • the plating electrode 43 and the seed layer electrode 28 formed on the surface of the first lid portion 21 are removed using an existing method. Thereby, the terminal electrode 26 is exposed.
  • FIG. 17 is a cross-sectional view schematically showing an example of a process for thinning the supporting substrate.
  • the back surface of the support substrate 11 of the intermediate body 40 bonded to the first lid substrate 41 is thinned by grinding using an existing method.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view schematically showing an example of a process of forming a bonding electrode on a supporting substrate.
  • a sealing electrode 32b and a bonding electrode 32c are formed on the back surface of the support substrate 11 using an existing construction method (such as a lift-off construction method).
  • the bonding electrode 32c includes, for example, a Ti layer and an Au layer from the support substrate 11 side.
  • FIG. 19 is a cross-sectional view schematically showing an example of a process of forming a cavity.
  • a cavity penetrating the support substrate 11 and the intermediate layer 15 A (first cavity) 13 is formed.
  • FIG. 20 is a cross-sectional view schematically showing an example of a process of forming a frequency adjustment film.
  • a frequency adjustment film 33 is formed on the back side surface of the piezoelectric layer 12 so as to overlap with the first cavity portion 13 using an existing method (film formation, patterning, etc.).
  • FIG. 21 is a cross-sectional view schematically showing an example of the process of adjusting the frequency.
  • the frequency characteristics are confirmed by probing the side of the substrate on which the terminal electrodes 26 of the intermediate body 40 and the first lid substrate 41 are bonded together. Thereafter, the frequency is adjusted by etching the frequency adjustment film 33 to a desired thickness using an existing method (such as ion etching). This process is repeated until the desired frequency is achieved.
  • FIG. 22 is a cross-sectional view schematically showing an example of a process of fabricating the second lid substrate.
  • a bonding electrode 32c is formed on the surface of the second lid portion 31 such as a Si substrate using an existing construction method (such as a lift-off construction method).
  • the bonding electrode 32c includes, for example, a Ti layer and an Au layer from the second lid portion 31 side.
  • the second cover substrate 44 is produced.
  • FIG. 23 is a cross-sectional view schematically showing an example of a step of joining the intermediate and the second lid substrate.
  • the intermediate 40 bonded to the first lid substrate 41 and the second lid substrate 44 are bonded together by Au—Au bonding.
  • FIG. 24 is a cross-sectional view schematically showing an example of a step of thinning the second lid substrate.
  • the back surface of the second lid portion 31 of the second lid substrate 44 bonded to the intermediate body 40 is thinned by grinding.
  • FIG. 25 is a cross-sectional view schematically showing an example of a process of forming a seed layer electrode.
  • a seed layer electrode 28 is formed by film formation on the surface of the first cover substrate 41 on the terminal electrode 26 side using an existing method.
  • the seed layer electrode 28 includes, for example, a Ti layer and a Cu layer from the first lid portion 21 side.
  • FIG. 26 is a cross-sectional view schematically showing an example of a process of forming a pad electrode.
  • a plating resist pattern (not shown) is formed using an existing method, and after Cu plating, Ni plating, and Au plating are performed from the first lid portion 21 side, the plating resist and seed layer electrode 28 are removed. As a result, pad electrodes 27 are formed on the surfaces of the terminal electrodes 26 .
  • FIG. 27 is a cross-sectional view schematically showing an example of the singulation process. Note that the singulation step is not essential.
  • an existing method (such as a dicing method) is used to separate the piezoelectric layer 12, the support substrate 11, and the first lid portion along the boundary lines of the singulated regions. 21 and the second lid portion 31 are cut into individual pieces. Note that if the intermediate is not divided into a plurality of singulation regions, the singulation step is unnecessary.
  • the elastic wave device 10C is obtained through the above steps.
  • the details of the thickness slip mode and Lamb waves are described below.
  • the functional electrodes are IDT electrodes
  • the supporting member in the following examples corresponds to the supporting substrate in the present invention
  • the insulating layer corresponds to the intermediate layer.
  • FIG. 28 is a schematic perspective view showing the appearance of an example of an elastic wave device that utilizes bulk waves in thickness-shear mode.
  • 29 is a plan view showing an electrode structure on the piezoelectric layer of the acoustic wave device shown in FIG. 28.
  • FIG. 30 is a cross-sectional view of a portion taken along line AA in FIG. 28.
  • the acoustic wave device 1 has a piezoelectric layer 2 made of, for example, LiNbO 3 .
  • the piezoelectric layer 2 may consist of LiTaO 3 .
  • the cut angle of LiNbO 3 or LiTaO 3 is, for example, Z-cut, but may be rotated Y-cut or X-cut.
  • the Y-propagation and X-propagation ⁇ 30° propagation orientations are preferred.
  • the thickness of the piezoelectric layer 2 is not particularly limited, it is preferably 50 nm or more and 1000 nm or less in order to effectively excite the thickness-shear mode.
  • the piezoelectric layer 2 has a first major surface 2a and a second major surface 2b facing each other.
  • Electrodes 3 and 4 are provided on the first main surface 2 a of the piezoelectric layer 2 .
  • the electrode 3 is an example of the "first electrode” and the electrode 4 is an example of the "second electrode".
  • the multiple electrodes 3 are multiple first electrode fingers connected to the first busbar electrodes 5.
  • a plurality of electrodes 4 are a plurality of second electrode fingers connected to second busbar electrodes 6 .
  • the plurality of electrodes 3 and the plurality of electrodes 4 are interleaved with each other. Electrodes 3 and 4 have a rectangular shape and a length direction.
  • the electrode 3 and the adjacent electrode 4 face each other in a direction perpendicular to the length direction.
  • the plurality of electrodes 3, 4, first busbar electrodes 5, and second busbar electrodes 6 constitute an IDT (Interdigital Transducer) electrode.
  • IDT Interdigital Transducer
  • Both the length direction of the electrodes 3 and 4 and the direction orthogonal to the length direction of the electrodes 3 and 4 are directions crossing the thickness direction of the piezoelectric layer 2 . Therefore, it can be said that the electrode 3 and the adjacent electrode 4 face each other in the direction intersecting the thickness direction of the piezoelectric layer 2 .
  • the length direction of the electrodes 3 and 4 may be interchanged with the direction orthogonal to the length direction of the electrodes 3 and 4 shown in FIGS. That is, in FIGS.
  • the electrodes 3 and 4 may extend in the direction in which the first busbar electrodes 5 and the second busbar electrodes 6 extend. In that case, the first busbar electrode 5 and the second busbar electrode 6 extend in the direction in which the electrodes 3 and 4 extend in FIGS.
  • a plurality of pairs of structures in which an electrode 3 connected to one potential and an electrode 4 connected to the other potential are adjacent to each other are provided in a direction perpendicular to the length direction of the electrodes 3 and 4. there is
  • the electrodes 3 and 4 are adjacent to each other, it does not mean that the electrodes 3 and 4 are arranged so as to be in direct contact with each other, but that the electrodes 3 and 4 are arranged with a gap therebetween.
  • the logarithms need not be integer pairs, but may be 1.5 pairs, 2.5 pairs, or the like.
  • the center-to-center distance or pitch between the electrodes 3 and 4 is preferably in the range of 1 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less. Note that the center-to-center distance between the electrodes 3 and 4 means the center of the width dimension of the electrode 3 in the direction perpendicular to the length direction of the electrode 3 and the width dimension of the electrode 4 in the direction perpendicular to the length direction of the electrode 4.
  • the center-to-center distance between the electrodes 3 and 4 is indicates the average value of the center-to-center distances of adjacent electrodes 3 and 4 among 1.5 or more pairs of electrodes 3 and 4 .
  • the width of the electrodes 3 and 4, that is, the dimension in the facing direction of the electrodes 3 and 4 is preferably in the range of 150 nm or more and 1000 nm or less.
  • the direction perpendicular to the length direction of the electrodes 3 and 4 is the direction perpendicular to the polarization direction of the piezoelectric layer 2 .
  • "perpendicular” is not limited to being strictly perpendicular, but substantially perpendicular (the angle formed by the direction perpendicular to the length direction of the electrodes 3 and 4 and the polarization direction is, for example, 90° ⁇ 10°). It's okay.
  • a supporting member 8 is laminated on the second main surface 2b side of the piezoelectric layer 2 with an insulating layer 7 interposed therebetween.
  • the insulating layer 7 and the support member 8 have a frame-like shape and, as shown in FIG. 30, have openings 7a and 8a.
  • a cavity 9 is thereby formed.
  • the cavity 9 is provided so as not to disturb the vibration of the excitation region C (see FIG. 29) of the piezoelectric layer 2 . Therefore, the support member 8 is laminated on the second main surface 2b with the insulating layer 7 interposed therebetween at a position not overlapping the portion where at least one pair of electrodes 3 and 4 are provided. Note that the insulating layer 7 may not be provided. Therefore, the support member 8 can be directly or indirectly laminated to the second main surface 2b of the piezoelectric layer 2 .
  • the insulating layer 7 is made of silicon oxide, for example. However, in addition to silicon oxide, suitable insulating materials such as silicon oxynitride and alumina can be used.
  • the support member 8 is made of Si. The plane orientation of the surface of Si on the piezoelectric layer 2 side may be (100), (110), or (111). Preferably, high-resistance Si having a resistivity of 4 k ⁇ or more is desirable. However, the support member 8 can also be constructed using an appropriate insulating material or semiconductor material.
  • Materials for the support member 8 include, for example, aluminum oxide, lithium tantalate, lithium niobate, piezoelectric materials such as crystal, alumina, magnesia, sapphire, silicon nitride, aluminum nitride, silicon carbide, zirconia, cordierite, mullite, and steer.
  • Various ceramics such as tight and forsterite, dielectrics such as diamond and glass, and semiconductors such as gallium nitride can be used.
  • the plurality of electrodes 3, electrodes 4, first busbar electrodes 5, and second busbar electrodes 6 are made of appropriate metals or alloys such as Al and AlCu alloys.
  • the electrodes 3, 4, the first busbar electrodes 5, and the second busbar electrodes 6 have a structure in which an Al film is laminated on a Ti film. Note that an adhesion layer other than the Ti film may be used.
  • an AC voltage is applied between the multiple electrodes 3 and the multiple electrodes 4 . More specifically, an AC voltage is applied between the first busbar electrode 5 and the second busbar electrode 6 .
  • d/p is 0.0, where d is the thickness of the piezoelectric layer 2 and p is the center-to-center distance between any one of the pairs of electrodes 3 and 4 adjacent to each other. 5 or less. Therefore, the thickness-shear mode bulk wave is effectively excited, and good resonance characteristics can be obtained.
  • d/p is 0.24 or less, in which case even better resonance characteristics can be obtained.
  • the center-to-center distance p between adjacent electrodes 3 and 4 is the average distance between the center-to-center distances between adjacent electrodes 3 and 4 .
  • the elastic wave device 1 of the present embodiment has the above configuration, even if the logarithm of the electrodes 3 and 4 is reduced in order to reduce the size, the Q value is unlikely to decrease. This is because the resonator does not require reflectors on both sides, and the propagation loss is small. Moreover, the fact that the reflector is not required is due to the fact that the thickness shear mode bulk wave is used. The difference between the Lamb wave used in the conventional acoustic wave device and the bulk wave in the thickness shear mode will be described with reference to FIGS. 31 and 32. FIG.
  • FIG. 31 is a schematic front cross-sectional view for explaining Lamb waves propagating through the piezoelectric film of the elastic wave device.
  • the acoustic wave device as described in Patent Document 1 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-257019)
  • waves propagate through the piezoelectric film 201 as indicated by arrows.
  • the first main surface 201a and the second main surface 201b face each other, and the thickness direction connecting the first main surface 201a and the second main surface 201b is the Z direction.
  • the X direction is the direction in which the electrode fingers of the IDT electrodes are arranged.
  • the Lamb wave propagates in the X direction as shown.
  • FIG. 32 is a schematic front cross-sectional view for explaining a thickness shear mode bulk wave propagating in the piezoelectric layer of the acoustic wave device.
  • the wave connects the first main surface 2a and the second main surface 2b of the piezoelectric layer 2. It propagates substantially in the direction, ie the Z direction, and resonates. That is, the X-direction component of the wave is significantly smaller than the Z-direction component.
  • resonance characteristics are obtained by propagating waves in the Z direction, no reflector is required. Therefore, no propagation loss occurs when propagating to the reflector. Therefore, even if the number of electrode pairs consisting of the electrodes 3 and 4 is reduced in an attempt to promote miniaturization, the Q value is unlikely to decrease.
  • FIG. 33 is a diagram showing the amplitude direction of bulk waves in the thickness shear mode.
  • the amplitude direction of the thickness shear mode bulk wave is opposite between the first region 451 included in the excitation region C of the piezoelectric layer 2 and the second region 452 included in the excitation region C, as shown in FIG. FIG. 33 schematically shows bulk waves when a voltage is applied between the electrodes 3 and 4 so that the potential of the electrode 4 is higher than that of the electrode 3 .
  • the first region 451 is a region of the excitation region C between the first main surface 2a and a virtual plane VP1 that is perpendicular to the thickness direction of the piezoelectric layer 2 and bisects the piezoelectric layer 2 .
  • the second region 452 is a region of the excitation region C between the virtual plane VP1 and the second main surface 2b.
  • At least one pair of electrodes consisting of the electrodes 3 and 4 is arranged. It is not always necessary to have a plurality of pairs of electrode pairs. That is, it is sufficient that at least one pair of electrodes is provided.
  • the electrode 3 is an electrode connected to a hot potential
  • the electrode 4 is an electrode connected to a ground potential.
  • the electrode 3 may be connected to the ground potential and the electrode 4 to the hot potential.
  • at least one pair of electrodes is, as described above, an electrode connected to a hot potential or an electrode connected to a ground potential, and no floating electrode is provided.
  • FIG. 34 is a diagram showing an example of resonance characteristics of the elastic wave device shown in FIG.
  • the design parameters of the elastic wave device 1 with this resonance characteristic are as follows.
  • Insulating layer 7 Silicon oxide film with a thickness of 1 ⁇ m.
  • Support member 8 Si substrate.
  • the length of the excitation region C is the dimension along the length direction of the electrodes 3 and 4 of the excitation region C.
  • the inter-electrode distances of the electrode pairs consisting of the electrodes 3 and 4 are all equal in a plurality of pairs. That is, the electrodes 3 and 4 were arranged at equal pitches.
  • d/p is preferably 0.5 or less, More preferably, it is 0.24 or less. This will be described with reference to FIG.
  • FIG. 35 is a diagram showing the relationship between d/2p where p is the center-to-center distance between adjacent electrodes and d is the thickness of the piezoelectric layer, and the fractional bandwidth of the acoustic wave device as a resonator.
  • At least one pair of electrodes may be one pair, and p is the center-to-center distance between adjacent electrodes 3 and 4 in the case of one pair of electrodes. In the case of 1.5 pairs or more of electrodes, the average distance between the centers of adjacent electrodes 3 and 4 should be p.
  • the thickness d of the piezoelectric layer if the piezoelectric layer 2 has variations in thickness, a value obtained by averaging the thickness may be adopted.
  • FIG. 36 is a plan view of another example of an elastic wave device that utilizes bulk waves in thickness-shear mode.
  • a pair of electrodes having electrodes 3 and 4 are provided on the first main surface 2 a of the piezoelectric layer 2 .
  • K in FIG. 36 is the intersection width.
  • the number of pairs of electrodes may be one. Even in this case, if d/p is 0.5 or less, bulk waves in the thickness-shear mode can be effectively excited.
  • the metallization ratio MR of the adjacent electrodes 3 and 4 satisfies MR ⁇ 1.75(d/p)+0.075. In that case, spurious can be effectively reduced. This will be described with reference to FIGS. 37 and 38.
  • FIG. 37 is a reference diagram showing an example of resonance characteristics of the elastic wave device shown in FIG. 28.
  • FIG. A spurious signal indicated by an arrow B appears between the resonance frequency and the anti-resonance frequency.
  • d/p 0.08 and the Euler angles of LiNbO 3 (0°, 0°, 90°).
  • the metallization ratio MR was set to 0.35.
  • the metallization ratio MR will be explained with reference to FIG. In the electrode structure of FIG. 29, when focusing attention on the pair of electrodes 3 and 4, it is assumed that only the pair of electrodes 3 and 4 are provided. In this case, the portion surrounded by the dashed-dotted line C is the excitation region.
  • the excitation region means a region where the electrode 3 and the electrode 4 overlap each other when the electrodes 3 and 4 are viewed in a direction orthogonal to the length direction of the electrodes 3 and 4, that is, in a facing direction. and a region where the electrodes 3 and 4 in the region between the electrodes 3 and 4 overlap.
  • the area of the electrodes 3 and 4 in the excitation region C with respect to the area of this excitation region is the metallization ratio MR. That is, the metallization ratio MR is the ratio of the area of the metallization portion to the area of the drive region.
  • MR may be the ratio of the metallization portion included in the entire excitation region to the total area of the excitation region.
  • FIG. 38 is a diagram showing the relationship between the fractional bandwidth when a large number of elastic wave resonators are configured according to the present embodiment and the amount of phase rotation of the spurious impedance normalized by 180 degrees as the magnitude of the spurious. is.
  • the ratio band was adjusted by changing the film thickness of the piezoelectric layer and the dimensions of the electrodes.
  • FIG. 38 shows the results obtained when a piezoelectric layer made of Z-cut LiNbO 3 is used, but the same tendency is obtained when piezoelectric layers with other cut angles are used.
  • the spurious is as large as 1.0.
  • the passband appear within. That is, like the resonance characteristic shown in FIG. 37, a large spurious component indicated by arrow B appears within the band. Therefore, the specific bandwidth is preferably 17% or less. In this case, by adjusting the film thickness of the piezoelectric layer 2 and the dimensions of the electrodes 3 and 4, the spurious response can be reduced.
  • FIG. 39 is a diagram showing the relationship between d/2p, metallization ratio MR, and fractional bandwidth.
  • various elastic wave devices having different d/2p and MR were constructed, and the fractional bandwidth was measured.
  • the hatched portion on the right side of the dashed line D in FIG. 39 is the area where the fractional bandwidth is 17% or less.
  • FIG. 40 is a diagram showing a map of fractional bandwidth with respect to Euler angles (0°, ⁇ , ⁇ ) of LiNbO 3 when d/p is infinitely close to 0.
  • FIG. 40 is a diagram showing a map of fractional bandwidth with respect to Euler angles (0°, ⁇ , ⁇ ) of LiNbO 3 when d/p is infinitely close to 0.
  • the hatched portion in FIG. 40 is a region where a fractional bandwidth of at least 5% or more is obtained, and when the range of the region is approximated, the following formulas (1), (2) and (3) ).
  • (0° ⁇ 10°, 0° to 20°, arbitrary ⁇ ) Equation (1) (0° ⁇ 10°, 20° to 80°, 0° to 60° (1-( ⁇ -50) 2 /900) 1/2 ) or (0° ⁇ 10°, 20° to 80°, [180 °-60° (1-( ⁇ -50) 2 /900) 1/2 ] ⁇ 180°) Equation (2)
  • (0° ⁇ 10°, [180°-30°(1-( ⁇ -90) 2 /8100) 1/2 ] ⁇ 180°, arbitrary ⁇ ) Equation (3) Therefore, in the case of the Euler angle range of formula (1), formula (2), or formula (3), the fractional band can be sufficiently widened, which is preferable.
  • FIG. 41 is a partially cutaway perspective view for explaining an example of an elastic wave device using Lamb waves.
  • the elastic wave device 81 has a support substrate 82 .
  • the support substrate 82 is provided with a concave portion that is open on the upper surface.
  • a piezoelectric layer 83 is laminated on the support substrate 82 .
  • a hollow portion 9 is thereby formed.
  • An IDT electrode 84 is provided on the piezoelectric layer 83 above the cavity 9 .
  • Reflectors 85 and 86 are provided on both sides of the IDT electrode 84 in the elastic wave propagation direction. In FIG. 41, the outer periphery of the hollow portion 9 is indicated by broken lines.
  • the IDT electrode 84 includes a first busbar electrode 84a, a second busbar electrode 84b, a plurality of electrodes 84c as first electrode fingers, and a plurality of electrodes 84d as second electrode fingers. and
  • the multiple electrodes 84c are connected to the first busbar electrode 84a.
  • the multiple electrodes 84d are connected to the second busbar electrodes 84b.
  • the multiple electrodes 84c and the multiple electrodes 84d are interposed.
  • a Lamb wave as a plate wave is excited by applying an AC electric field to the IDT electrodes 84 on the cavity 9. Since the reflectors 85 and 86 are provided on both sides, the resonance characteristics due to the Lamb wave can be obtained.
  • the elastic wave device of the present invention may use plate waves such as Lamb waves.
  • the elastic wave device of the present invention may use bulk waves. That is, the acoustic wave device of the present invention can also be applied to bulk acoustic wave (BAW) devices.
  • the functional electrodes are the top electrode and the bottom electrode.
  • FIG. 42 is a cross-sectional view schematically showing an example of an elastic wave device using bulk waves.
  • the elastic wave device 90 has a support substrate 91 .
  • a hollow portion 93 is provided so as to penetrate through the support substrate 91 .
  • a piezoelectric layer 92 is laminated on the support substrate 91 .
  • An upper electrode 94 is provided on the first main surface 92 a of the piezoelectric layer 92
  • a lower electrode 95 is provided on the second main surface 92 b of the piezoelectric layer 92 .

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)

Abstract

弾性波装置10は、圧電層12と、複数の電極(機能電極14など)と、支持基板11と、を備える。複数の電極は、少なくとも1対の機能電極14と、機能電極14のそれぞれに接続される配線電極16と、を有する。機能電極14は、信号配線に接続される第1機能電極14Aと、第1機能電極14Aと対になる第2機能電極14Bと、を有する。配線電極16は、第1機能電極14A及び第2機能電極14Bのそれぞれに接続される1以上の第1配線電極19を有する。支持基板11と圧電層12との間には空洞部13が設けられている。支持基板11と圧電層12との積層方向から見て、圧電層12の第1の主面12a及び第2の主面12bの少なくとも一方の上には、第1機能電極14Aの全体と、1以上の第1配線電極19のうち、その第1機能電極14Aに接続される第1配線電極19の全体が、空洞部13と重なるように設けられている。

Description

弾性波装置及びその製造方法
 本発明は、弾性波装置及びその製造方法に関する。
 従来、ニオブ酸リチウム又はタンタル酸リチウムからなる圧電層を備える弾性波装置が知られている。
 特許文献1には、空洞部が形成された支持体と、上記支持体の上に上記空洞部と重なるように設けられている圧電基板と、上記圧電基板の上に上記空洞部と重なるように設けられているIDT(Interdigital Transducer)電極と、を備え、上記IDT電極により板波が励振される弾性波装置であって、上記空洞部の端縁部は、上記IDT電極により励振される板波の伝搬方向と平行に延びる直線部を含まない、弾性波装置が開示されている。
特開2012-257019号公報
 特許文献1に記載のような弾性波装置では、圧電基板の同じ面に、異なる電位に接続される電極同士が隣接するように配置されている。その場合、異なる電位に接続される電極同士の間において、所望でないリップルが生じてしまい、その結果、特性が劣化するおそれがあった。
 本発明は、リップルによる特性の劣化を抑制できる弾性波装置を提供することを目的とする。さらに、本発明は、リップルによる特性の劣化を抑制できる弾性波装置の製造方法を提供することを目的とする。
 本発明の弾性波装置は、互いに対向する第1の主面及び第2の主面を有する圧電層と、上記圧電層の上記第1の主面及び上記第2の主面のうち少なくとも一方の主面の上に設けられた複数の電極と、上記圧電層の上記第2の主面側に積層された支持基板と、を備える。上記複数の電極は、少なくとも1対の機能電極と、上記機能電極のそれぞれに接続される配線電極と、を有する。上記機能電極は、信号配線に接続される第1機能電極と、上記第1機能電極と対になる第2機能電極と、を有する。上記配線電極は、上記第1機能電極及び上記第2機能電極のそれぞれに接続される1以上の第1配線電極を有する。上記支持基板と上記圧電層との間には空洞部が設けられている。上記支持基板と上記圧電層との積層方向から見て、上記圧電層の上記第1の主面及び上記第2の主面の少なくとも一方の上には、上記第1機能電極の全体と、上記1以上の第1配線電極のうち、その第1機能電極に接続される第1配線電極の全体が、上記空洞部と重なるように設けられている。
 本発明の弾性波装置の製造方法は、互いに対向する第1の主面及び第2の主面を有する圧電層と、上記圧電層の上記第1の主面及び上記第2の主面のうち少なくとも一方の主面の上に設けられた複数の電極と、上記圧電層の上記第2の主面側に積層された支持基板と、を備え、上記複数の電極は、少なくとも1対の機能電極と、上記機能電極のそれぞれに接続される配線電極と、を有し、上記機能電極は、信号配線に接続される第1機能電極と、上記第1機能電極と対になる第2機能電極と、を有し、上記配線電極は、上記第1機能電極及び上記第2機能電極のそれぞれに接続される1以上の第1配線電極を有する、中間体を準備する中間体準備工程と、上記中間体準備工程の後、上記支持基板と上記圧電層との積層方向から見て、上記第1機能電極、上記第2機能電極及び上記第1配線電極と重なるように、上記圧電層の上記第1の主面と間隔を空けて第1蓋部を配置し、上記第1蓋部と上記圧電層又は上記支持基板との間に第1支持部を配置することにより上記第1蓋部と上記圧電層又は上記支持基板とを接合する第1蓋部接合工程と、上記第1蓋部を貫通する端子穴を形成する端子穴形成工程と、上記端子穴に端子電極を形成する端子電極形成工程と、上記第1蓋部の上記圧電層とは反対側の主面の上に、上記端子電極に接続されるパッド電極を形成するパッド電極形成工程と、上記支持基板を貫通する空洞部を形成する空洞部形成工程と、上記支持基板に対して上記圧電層とは反対側に、上記空洞部を閉塞する第2蓋部を配置し、上記第2蓋部と上記支持基板との間に第2支持部を配置することにより上記第2蓋部と上記支持基板とを接合する第2蓋部接合工程と、を含む。
 本発明によれば、リップルによる特性の劣化を抑制できる弾性波装置を提供することができる。さらに、本発明によれば、リップルによる特性の劣化を抑制できる弾性波装置の製造方法を提供することができる。
図1は、本発明の弾性波装置の一例を模式的に示す断面図である。 図2は、比較例に係る弾性波装置の一例を模式的に示す断面図である。 図3は、実施例1に係る弾性波装置の一例を模式的に示す平面図である。 図4は、図3に示す弾性波装置のA-A線に沿う部分の断面図である。 図5は、実施例2に係る弾性波装置の一例を模式的に示す平面図である。 図6は、図5に示す弾性波装置のB-B線に沿う部分の断面図である。 図7は、実施例3に係る弾性波装置の一例を模式的に示す断面図である。 図8は、実施例3に係る弾性波装置の別の一例を模式的に示す断面図である。 図9は、中間体を作製する工程の一例を模式的に示す断面図である。 図10は、第1蓋基板を作製する工程の一例を模式的に示す断面図である。 図11は、中間体と第1蓋基板とを接合する工程の一例を模式的に示す断面図である。 図12は、第1蓋基板を薄化する工程の一例を模式的に示す断面図である。 図13は、端子穴を形成する工程の一例を模式的に示す断面図である。 図14は、シード層電極を形成する工程の一例を模式的に示す断面図である。 図15は、めっき電極を形成する工程の一例を模式的に示す断面図である。 図16は、めっき電極及びシード層電極を除去する工程の一例を模式的に示す断面図である。 図17は、支持基板を薄化する工程の一例を模式的に示す断面図である。 図18は、支持基板に接合電極を形成する工程の一例を模式的に示す断面図である。 図19は、空洞部を形成する工程の一例を模式的に示す断面図である。 図20は、周波数調整膜を形成する工程の一例を模式的に示す断面図である。 図21は、周波数を調整する工程の一例を模式的に示す断面図である。 図22は、第2蓋基板を作製する工程の一例を模式的に示す断面図である。 図23は、中間体と第2蓋基板とを接合する工程の一例を模式的に示す断面図である。 図24は、第2蓋基板を薄化する工程の一例を模式的に示す断面図である。 図25は、シード層電極を形成する工程の一例を模式的に示す断面図である。 図26は、パッド電極を形成する工程の一例を模式的に示す断面図である。 図27は、個片化工程の一例を模式的に示す断面図である。 図28は、厚み滑りモードのバルク波を利用する弾性波装置の一例の外観を示す略図的斜視図である。 図29は、図28に示す弾性波装置の圧電層上の電極構造を示す平面図である。 図30は、図28中のA-A線に沿う部分の断面図である。 図31は、弾性波装置の圧電膜を伝搬するラム波を説明するための模式的正面断面図である。 図32は、弾性波装置の圧電層を伝播する厚み滑りモードのバルク波を説明するための模式的正面断面図である。 図33は、厚み滑りモードのバルク波の振幅方向を示す図である。 図34は、図28に示す弾性波装置の共振特性の一例を示す図である。 図35は、隣り合う電極の中心間距離をp、圧電層の厚みをdとした場合のd/2pと、弾性波装置の共振子としての比帯域との関係を示す図である。 図36は、厚み滑りモードのバルク波を利用する弾性波装置の別の一例の平面図である。 図37は、図28に示す弾性波装置の共振特性の一例を示す参考図である。 図38は、本実施形態に従って、多数の弾性波共振子を構成した場合の比帯域と、スプリアスの大きさとしての180度で規格化されたスプリアスのインピーダンスの位相回転量との関係を示す図である。 図39は、d/2pと、メタライゼーション比MRと、比帯域との関係を示す図である。 図40は、d/pを限りなく0に近づけた場合のLiNbOのオイラー角(0°,θ,ψ)に対する比帯域のマップを示す図である。 図41は、ラム波を利用する弾性波装置の一例を説明するための部分切り欠き斜視図である。 図42は、バルク波を利用する弾性波装置の一例を模式的に示す断面図である。
 以下、本発明の弾性波装置について説明する。
 本発明の弾性波装置は、圧電層と、上記圧電層の少なくとも一方の主面に設けられた複数の電極とを備える。
 本発明の弾性波装置は、第1、第2及び第3の態様において、ニオブ酸リチウム又はタンタル酸リチウムからなる圧電層と、圧電層の厚み方向に交差する方向において対向する第1電極及び第2電極とを備える。
 第1の態様では、厚み滑り1次モード等の厚み滑りモードのバルク波が利用される。また、第2の態様では、第1電極及び前記第2電極は隣り合う電極同士であり、圧電層の厚みをd、第1電極及び第2電極の中心間距離をpとした場合、d/pが0.5以下とされている。それによって、第1及び第2の態様では、小型化を進めた場合であっても、Q値を高めることができる。
 第3の態様では、板波としてのラム波が利用される。そして、上記ラム波による共振特性を得ることができる。
 本発明の弾性波装置は、第4の態様において、ニオブ酸リチウム又はタンタル酸リチウムからなる圧電層と、圧電層を挟んで圧電層の厚み方向に対向する上部電極及び下部電極とを備える。第4の態様では、バルク波が利用される。
 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。
 以下に示す図面は模式的なものであり、その寸法、縦横比の縮尺等は実際の製品とは異なる場合がある。
 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又は組み合わせが可能である。また、各実施形態を特に区別しない場合、単に「本発明の弾性波装置」という。
 図1は、本発明の弾性波装置の一例を模式的に示す断面図である。
 図1に示す弾性波装置10は、支持基板11と、支持基板11の一方主面に設けられた圧電層12と、を備える。圧電層12は、互いに対向する第1の主面12a及び第2の主面12bを有する。支持基板11は、圧電層12の第2の主面12b側の主面に空洞部13を有する。圧電層12は、空洞部13を覆うように支持基板11の上記主面に設けられている。
 図1に示す弾性波装置10は、さらに、電極SIG1、電極SIG2及び電極GNDを備える。電極SIG1、電極SIG2及び電極GNDは、いずれも圧電層12の第1の主面12aに設けられている。このうち、電極SIG1及び電極SIG2は、図示しない信号配線に接続され、電極GNDは、図示しないグランド電位に接続される。信号配線に接続される電極SIG1及び電極SIG2は、互いに電位の異なる電極同士である。
 図1において左側に位置する電極SIG1及び電極SIG2は第1共振子RS1を構成し、右側に位置する電極SIG1及び電極GNDは第2共振子RS2を構成する。
 図1に示す弾性波装置10では、支持基板11と圧電層12との積層方向(図1では上下方向)から見て、信号配線に接続される電極SIG1及び電極SIG2の全体が、空洞部13と重なるように設けられている。言い換えると、支持基板11と圧電層12との積層方向から見て、圧電層12の空洞部13と重ならない箇所には、信号配線に接続される電極SIG1及び電極SIG2は設けられていない。
 図2は、比較例に係る弾性波装置の一例を模式的に示す断面図である。
 図2に示す弾性波装置110では、支持基板11と圧電層12との積層方向から見て、信号配線に接続される電極SIG1及び電極SIG2が空洞部13だけでなく支持基板11とも重なるように設けられている。この場合、異なる電位に接続される電極SIG1と電極SIG2との間において、図2中の矢印で示すような漏洩した波が支持基板11で反射してピックアップされることにより、所望でないリップルが生じてしまい、その結果、特性が劣化するおそれがある。
 これに対し、図1に示す弾性波装置10では、支持基板11と圧電層12との積層方向から見て、信号配線に接続される電極SIG1及び電極SIG2の全体が空洞部13と重なるように設けられていることにより、漏洩波のピックアップが生じにくくなるため、リップルによる特性の劣化を抑制できる。
 図1では、支持基板11と圧電層12との積層方向から見て、信号配線に接続される電極SIG1及び電極SIG2のうち、両方の電極の全体が空洞部13と重なるように設けられているが、信号配線に接続される電極SIG1及び電極SIG2のうち、少なくとも一方の電極の全体が空洞部13と重なるように設けられていればよい。
 また、図1では、支持基板11と圧電層12との積層方向から見て、グランド電位に接続される電極GNDの全体も空洞部13と重なるように設けられているが、グランド電位に接続される電極GNDの全体は、必ずしも空洞部13と重なるように設けられていなくてもよい。
 以下、本発明の弾性波装置をより具体的に開示した実施例を示す。なお、本発明は、これらの実施例のみに限定されるものではない。
 図3は、実施例1に係る弾性波装置の一例を模式的に示す平面図である。図4は、図3に示す弾性波装置のA-A線に沿う部分の断面図である。
 図3及び図4に示す実施例1に係る弾性波装置10Aは、支持基板11と、支持基板11上に積層された中間層15と、中間層15上に積層された圧電層12と、圧電層12上に設けられた複数の電極(機能電極14など)と、を備える。
 支持基板11と圧電層12との積層方向(図4では上下方向)において、支持基板11と中間層15とを貫通するように空洞部13(以下、第1空洞部13とも記載する)が設けられている。なお、中間層15は必ずしも設けられていなくてもよい。また、空洞部13は支持基板11と中間層15とを貫通せず、中間層15の中、あるいは、支持基板11の中に設けられていてもよい。すなわち、空洞部13は支持基板11と圧電層12との間に設けられていればよい。
 支持基板11は、例えば、シリコン(Si)からなる。支持基板11の材料は上記に限定されず、例えば、酸化アルミニウム、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、水晶などの圧電体、アルミナ、サファイア、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、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、フォルステライトなどの各種セラミック、ダイヤモンド、ガラスなどの誘電体、窒化ガリウムなどの半導体または樹脂などを用いることもできる。
 中間層15は、例えば、酸化ケイ素(SiO)からなる。その場合、中間層15は、SiOから構成されてもよい。中間層15の材料は上記に限定されず、例えば、窒化ケイ素(Si)などを用いることもできる。その場合、中間層15は、Siから構成されてもよい。
 圧電層12は、例えば、ニオブ酸リチウム(LiNbO)又はタンタル酸リチウム(LiTaO)からなる。その場合、圧電層12は、LiNbO又はLiTaOから構成されてもよい。
 複数の電極は、少なくとも1対の機能電極14と、機能電極14のそれぞれに接続される配線電極16と、を有する。
 機能電極14は、図示しない信号配線に接続される第1機能電極14Aと、第1機能電極14Aと対になる第2機能電極14Bと、を有する。配線電極16は、第1機能電極14A及び第2機能電極14Bのそれぞれに接続される1以上の第1配線電極19を有する。
 図3に示すように、機能電極14は、例えば、対向する第1電極17A(以下、第1電極指17Aとも記載する)及び第2電極17B(以下、第2電極指17Bとも記載する)と、第1電極17Aが接続された第1のバスバー電極18Aと、第2電極17Bが接続された第1のバスバー電極18Bと、を有する。第1電極17Aと第1のバスバー電極18Aとにより、第1機能電極14Aである第1櫛歯状電極(第1IDT電極)が構成され、第2電極17Bと第1のバスバー電極18Bとにより、第2機能電極14Bである第2櫛歯状電極(第2IDT電極)が構成される。
 図3及び図4には、2つの機能電極14と、それらに接続される複数の配線電極16とが示されている。図3及び図4に示すように、機能電極14及び配線電極16は、図示しない信号配線に接続される電極SIG1及び電極SIG2と、図示しないグランド電位に接続される電極GNDとの双方を有している。
 電極SIG1、電極SIG2及び電極GNDは、いずれも圧電層12の第1の主面12aに設けられている。信号配線に接続される電極SIG1及び電極SIG2は、互いに電位の異なる電極同士である。
 図3及び図4において左側に位置する電極SIG1及びSIG2は第1共振子RS1を構成し、右側に位置する電極SIG1及びGNDは第2共振子RS2を構成する。
 図3及び図4に示す弾性波装置10Aでは、支持基板11と圧電層12との積層方向から見て、信号配線に接続される第1機能電極14A(すなわち、第1共振子RS1の第1櫛歯状電極及び第2共振子RS2の第1櫛歯状電極)の全体と、その第1機能電極14Aに接続される第1配線電極19(すなわち、第1共振子RS1の第1櫛歯状電極に接続される第1配線電極19及び第2共振子RS2の第1櫛歯状電極に接続される第1配線電極19)の全体が、空洞部13と重なるように設けられている。言い換えると、信号配線に接続される電極SIG1は、支持基板11と圧電層12との積層方向から見て空洞部13と重ならない圧電層12上には設けられていない。これにより、漏洩した不要波のピックアップが生じにくくなるため、特性の劣化を抑制できる。
 さらに、支持基板11と圧電層12との積層方向から見て、第2機能電極14Bのうち、信号配線に接続される第2機能電極14B(すなわち、第1共振子RS1の第2櫛歯状電極)の全体と、その第2機能電極14Bに接続される第1配線電極19(すなわち、第1共振子RS1の第2櫛歯状電極に接続される第1配線電極19)の全体が、空洞部13と重なるように設けられていることが好ましい。言い換えると、電極SIG1と対になる電極のうち、信号配線に接続される電極SIG2は、支持基板11と圧電層12との積層方向から見て空洞部13と重ならない圧電層12上には設けられていないことが好ましい。
 図3及び図4では、支持基板11と圧電層12との積層方向から見て、第2機能電極14Bのうち、グランド電位に接続される第2機能電極14B(すなわち、第2共振子RS2の第2櫛歯状電極)の全体と、その第2機能電極14Bに接続される第1配線電極19(すなわち、第2共振子RS2の第2櫛歯状電極に接続される第1配線電極19)の全体も空洞部13と重なるように設けられているが、グランド電位に接続される電極GNDの全体は、必ずしも空洞部13と重なるように設けられていなくてもよい。
 機能電極14は、Al、AlCu合金などの適宜の金属もしくは合金からなる。例えば、機能電極14は、Ti層上にAl層を積層した構造を有する。なお、Ti層以外の密着層を用いてもよい。
 配線電極16は、Al、AlCu合金などの適宜の金属もしくは合金からなる。例えば、配線電極16は、Ti層上にAl層を積層した構造を有する。なお、Ti層以外の密着層を用いてもよい。
 実施例1に係る弾性波装置10Aを用いて、実施例2のような弾性波装置パッケージが形成されてもよい。
 図5は、実施例2に係る弾性波装置の一例を模式的に示す平面図である。図6は、図5に示す弾性波装置のB-B線に沿う部分の断面図である。
 図5及び図6に示す実施例2に係る弾性波装置10Bは、実施例1に係る弾性波装置10Aに加えて、機能電極14及びその配線電極16を覆う第1蓋部21と、第1蓋部21と支持基板11又は圧電層12との間に設けられる第1支持部22と、を備える。
 第1蓋部21は、支持基板11と圧電層12との積層方向から見て、機能電極14及びその配線電極16と重なるように、圧電層12の第1の主面12aと間隔を空けて設けられている。その結果、第1蓋部21と支持基板11上の機能電極14との間には、第2空洞部23が設けられている。
 第1蓋部21は、例えば、Siからなる。第1蓋部21の材料は、支持基板11の材料と同じでもよく、異なってもよい。
 第1支持部22は、例えば、機能電極14及びその配線電極16を囲むリング電極から構成される。その場合、第1支持部22は、例えば、支持基板11側から、導電膜22aと、導電膜22a上に積層されたシール電極22bと、シール電極22b上に積層された接合電極22cとの積層体を有する。リング電極を介して第1蓋部21と圧電層12とが接合される。第1支持部22は、導電膜22aを有さず、支持基板11側から、シール電極22bと、シール電極22b上に積層された接合電極22cとの積層体を有してもよい。
 導電膜22aは、例えば、機能電極14と同じ材料からなる。シール電極22bは、例えば、金(Au)を含む。接合電極22cは、例えば、Auを含む。
 第1配線電極19上には、第1配線電極19に接続される第2配線電極24が設けられている。
 さらに、第1蓋部21の圧電層12側の主面には、第2配線電極24に接続される第3配線電極25が設けられている。
 図6に示すように、弾性波装置10Bは、第1蓋部21を貫通し、第3配線電極25に電気的に接続される端子電極26と、端子電極26に接続されるパッド電極27と、をさらに備えることが好ましい。端子電極26及びパッド電極27の底面には、シード層電極28が設けられていてもよい。
 端子電極26は、例えば、Cuめっき層等のCu層を含む。パッド電極27は、例えば、端子電極26側からCuめっき層等のCu層とNiめっき層等のNi層とAuめっき層等のAu層とを含む。シード層電極28は、例えば、第1蓋部21側からTi層とCu層とを含む。
 端子電極26及びパッド電極27により、アンダーバンプメタル(UBM)層が構成される。UBM層は第3配線電極25に接続される。UBM層を構成するパッド電極27上には、BGA(Ball Grid Array)等のバンプが設けられてもよい。
 第1蓋部21の圧電層12側の主面、及び、第1蓋部21の圧電層12とは反対側の主面は、絶縁膜29で覆われていてもよい。
 絶縁膜29は、例えば、SiO等からなる。その場合、絶縁膜29は、SiOから構成されてもよい。
 機能電極の表面は、保護膜30で覆われていてもよい。
 保護膜30は、例えば、SiO、Si等又はそれらの積層体からなる。その場合、保護膜30は、SiO、Si等又はそれらの積層体から構成されてもよい。
 あるいは、実施例1に係る弾性波装置10Aを用いて、実施例3のような弾性波装置パッケージが形成されてもよい。
 図7は、実施例3に係る弾性波装置の一例を模式的に示す断面図である。
 図7に示す実施例3に係る弾性波装置10Cは、実施例1に係る弾性波装置10Aに加えて、機能電極14及びその配線電極16を覆う第1蓋部21と、第1蓋部21と支持基板11又は圧電層12との間に設けられる第1支持部22と、第1空洞部13を閉塞する第2蓋部31と、第2蓋部31と支持基板11との間に設けられる第2支持部32と、を備える。
 実施例3に係る弾性波装置10Cでは、実施例2に係る弾性波装置10Bと比べて、(1)第1空洞部13が、支持基板11と中間層15とを貫通するように設けられている点、及び、(2)第1空洞部13側に第1空洞部13を閉塞するように第2蓋部31が設けられている点が異なる。
 第2蓋部31は、支持基板11に対して圧電層12とは反対側に設けられている。
 第2蓋部31は、例えば、Siからなる。第2蓋部31の材料は、支持基板11の材料と同じでもよく、異なってもよい。また、第2蓋部31の材料は、第1蓋部21の材料と同じでもよく、異なってもよい。
 第2支持部32は、例えば、第1空洞部13を囲むリング電極から構成される。その場合、第2支持部32は、例えば、支持基板11側から、シール電極32bと、シール電極32b上に積層された接合電極32cとの積層体を有する。リング電極を介して第2蓋部31と支持基板11とが接合される。
 圧電層12の第2蓋部31側の表面には、第1空洞部13と重なるように周波数調整膜33が設けられていてもよい。
 周波数調整膜33は、例えば、SiO、Si等又はそれらの積層体からなる。その場合、周波数調整膜33は、SiO、Si等又はそれらの積層体から構成されてもよい。
 図8は、実施例3に係る弾性波装置の別の一例を模式的に示す断面図である。
 図8に示す弾性波装置10Dのように、第1蓋部21と支持基板11との間に設けられる第1支持部22(例えばリング電極)は、圧電層12及び中間層15を貫通して支持基板11と接していてもよい。この場合、支持基板11と圧電層12との積層方向から見て、第1空洞部13と重ならない圧電層12上に設けられている電極は一切存在しない。これにより、密着性がより向上する。
 実施例3に係る弾性波装置は、例えば、以下の方法により製造することができる。このような弾性波装置の製造方法も本発明の1つである。
(1)中間体の作製
 図9は、中間体を作製する工程の一例を模式的に示す断面図である。
 薄い圧電層12と中間層15(接合層ともいう)とSi基板などの支持基板11とを有する接合基板の表面に、既存の工法(リフトオフ工法など)を用いて、機能電極14及びその配線電極16、シール電極22b、接合電極22c及び保護膜30を形成する。接合電極22cは、例えば、支持基板11側からTi層とAu層とを含む。これにより、中間体40を作製する。
(2)第1蓋基板の作製
 図10は、第1蓋基板を作製する工程の一例を模式的に示す断面図である。
 Si基板などの第1蓋部21の表面に、既存の工法(リフトオフ工法など)を用いて、接合電極22c、第3配線電極25及び絶縁膜29を形成する。接合電極22cは、例えば、第1蓋部21側からTi層とAu層とを含む。同様に、第3配線電極25は、例えば、第1蓋部21側からTi層とAu層とを含む。これにより、第1蓋基板41を作製する。
(3)中間体と第1蓋基板との接合
 図11は、中間体と第1蓋基板とを接合する工程の一例を模式的に示す断面図である。
 中間体40と第1蓋基板41とをAu-Au接合により貼り合わせる。
(4)第1蓋基板の薄化
 図12は、第1蓋基板を薄化する工程の一例を模式的に示す断面図である。
 既存の工法を用いて、中間体40と貼り合わせた第1蓋基板41の第1蓋部21の背面を研削により薄化する。
(5)端子穴の形成
 図13は、端子穴を形成する工程の一例を模式的に示す断面図である。
 既存の工法(Through Silicon Via(TSV)プロセスなど)を用いて、第1蓋基板41の第1蓋部21及び絶縁膜29を除去することにより、端子穴42を形成する。
(6)シード層電極の形成
 図14は、シード層電極を形成する工程の一例を模式的に示す断面図である。
 既存の工法を用いて、第1蓋基板41の表面にシード層電極28を成膜により形成する。シード層電極28は、例えば、第1蓋部21側からTi層とCu層とを含む。
(7)めっき電極の形成
 図15は、めっき電極を形成する工程の一例を模式的に示す断面図である。
 既存の工法を用いて、図示しないめっきレジストのパターンを形成した後、Cuめっきを行うことにより、シード層電極28の表面にめっき電極43を形成する。これにより、端子穴42にめっき電極43を充填するとともに、第1蓋部21の表面にめっき電極43を形成する。その後、めっきレジストを除去する。
(8)めっき電極及びシード層電極の除去
 図16は、めっき電極及びシード層電極を除去する工程の一例を模式的に示す断面図である。
 既存の工法を用いて、第1蓋部21の表面に形成されているめっき電極43及びシード層電極28を除去する。これにより、端子電極26を露出させる。
(9)支持基板の薄化
 図17は、支持基板を薄化する工程の一例を模式的に示す断面図である。
 既存の工法を用いて、第1蓋基板41と貼り合わせた中間体40の支持基板11の背面を研削により薄化する。
(10)支持基板への接合電極の形成
 図18は、支持基板に接合電極を形成する工程の一例を模式的に示す断面図である。
 支持基板11の背面側の表面に、既存の工法(リフトオフ工法など)を用いて、シール電極32b及び接合電極32cを形成する。接合電極32cは、例えば、支持基板11側からTi層とAu層とを含む。
(11)空洞部の形成
 図19は、空洞部を形成する工程の一例を模式的に示す断面図である。
 既存の工法(Through Silicon Via(TSV)プロセスなど)を用いて、中間体40を構成する支持基板11の背面及び中間層15をエッチングすることにより、支持基板11及び中間層15を貫通する空洞部(第1空洞部)13を形成する。
(12)周波数調整膜の形成
 図20は、周波数調整膜を形成する工程の一例を模式的に示す断面図である。
 既存の工法(成膜、パターニングなど)を用いて、第1空洞部13と重なるように、圧電層12の背面側の表面に周波数調整膜33を形成する。
(13)周波数の調整
 図21は、周波数を調整する工程の一例を模式的に示す断面図である。
 中間体40と第1蓋基板41とを貼り合わせた基板の端子電極26が存在する側をプロービングにて周波数特性を確認する。その後、既存の工法(イオンエッチングなど)を用いて周波数調整膜33を所望の厚みにエッチングすることにより、周波数を調整する。本工程は、所望の周波数になるまで繰り返す。
(14)第2蓋基板の作製
 図22は、第2蓋基板を作製する工程の一例を模式的に示す断面図である。
 Si基板などの第2蓋部31の表面に、既存の工法(リフトオフ工法など)を用いて、接合電極32cを形成する。接合電極32cは、例えば、第2蓋部31側からTi層とAu層とを含む。これにより、第2蓋基板44を作製する。
(15)中間体と第2蓋基板との接合
 図23は、中間体と第2蓋基板とを接合する工程の一例を模式的に示す断面図である。
 第1蓋基板41に貼り合わせた中間体40と第2蓋基板44とをAu-Au接合により貼り合わせる。
(16)第2蓋基板の薄化
 図24は、第2蓋基板を薄化する工程の一例を模式的に示す断面図である。
 既存の工法を用いて、中間体40と貼り合わせた第2蓋基板44の第2蓋部31の背面を研削により薄化する。
(17)シード層電極の形成
 図25は、シード層電極を形成する工程の一例を模式的に示す断面図である。
 既存の工法を用いて、端子電極26側の第1蓋基板41の表面にシード層電極28を成膜により形成する。シード層電極28は、例えば、第1蓋部21側からTi層とCu層とを含む。
(18)パッド電極の形成
 図26は、パッド電極を形成する工程の一例を模式的に示す断面図である。
 既存の工法を用いて、図示しないめっきレジストのパターンを形成し、第1蓋部21側からCuめっき、Niめっき及びAuめっきを行った後、めっきレジスト及びシード層電極28を除去する。これにより、端子電極26の表面にパッド電極27を形成する。
(19)個片化
 図27は、個片化工程の一例を模式的に示す断面図である。なお、個片化工程は必須ではない。
 中間体を複数の個片化領域に区分けしている場合、既存の工法(ダイシング工法など)を用いて、個片化領域の境界線に沿って圧電層12、支持基板11、第1蓋部21及び第2蓋部31を切断することにより、個片化する。なお、中間体を複数の個片化領域に区分けしていない場合、個片化工程は不要である。
 上記の工程を経て、弾性波装置10Cが得られる。
 以下において、厚み滑りモード及び板波の詳細を説明する。なお、以下においては、機能電極がIDT電極である場合の例を用いて説明する。以下の例における支持部材は、本発明における支持基板に相当し、絶縁層は中間層に相当する。
 図28は、厚み滑りモードのバルク波を利用する弾性波装置の一例の外観を示す略図的斜視図である。図29は、図28に示す弾性波装置の圧電層上の電極構造を示す平面図である。図30は、図28中のA-A線に沿う部分の断面図である。
 弾性波装置1は、例えば、LiNbOからなる圧電層2を有する。圧電層2は、LiTaOからなるものであってもよい。LiNbO又はLiTaOのカット角は、例えばZカットであるが、回転Yカット又はXカットであってもよい。好ましくは、Y伝搬及びX伝搬±30°の伝搬方位が好ましい。圧電層2の厚みは、特に限定されないが、厚み滑りモードを効果的に励振するには、50nm以上、1000nm以下であることが好ましい。圧電層2は、対向し合う第1の主面2a及び第2の主面2bを有する。圧電層2の第1の主面2a上に、電極3及び電極4が設けられている。ここで電極3が「第1電極」の一例であり、電極4が「第2電極」の一例である。図28及び図29では、複数の電極3が、第1のバスバー電極5に接続されている複数の第1の電極指である。複数の電極4は、第2のバスバー電極6に接続されている複数の第2の電極指である。複数の電極3及び複数の電極4は、互いに間挿し合っている。電極3及び電極4は、矩形形状を有し、長さ方向を有する。この長さ方向と直交する方向において、電極3と、隣りの電極4とが対向している。これら複数の電極3、電極4、第1のバスバー電極5及び第2のバスバー電極6によりIDT(Interdigital Transducer)電極が構成されている。電極3,4の長さ方向、及び、電極3,4の長さ方向と直交する方向はいずれも、圧電層2の厚み方向に交差する方向である。このため、電極3と、隣りの電極4とは、圧電層2の厚み方向に交差する方向において対向しているともいえる。また、電極3,4の長さ方向が図28及び図29に示す電極3,4の長さ方向に直交する方向と入れ替わってもよい。すなわち、図28及び図29において、第1のバスバー電極5及び第2のバスバー電極6が延びている方向に電極3,4を延ばしてもよい。その場合、第1のバスバー電極5及び第2のバスバー電極6は、図28及び図29において電極3,4が延びている方向に延びることとなる。そして、一方電位に接続される電極3と、他方電位に接続される電極4とが隣り合う1対の構造が、上記電極3,4の長さ方向と直交する方向に、複数対設けられている。ここで電極3と電極4とが隣り合うとは、電極3と電極4とが直接接触するように配置されている場合ではなく、電極3と電極4とが間隔を介して配置されている場合を指す。また、電極3と電極4とが隣り合う場合、電極3と電極4との間には、他の電極3,4を含む、ホット電極又はグランド電極に接続される電極は配置されない。この対数は、整数対である必要はなく、1.5対又は2.5対などであってもよい。電極3,4間の中心間距離すなわちピッチは、1μm以上、10μm以下の範囲が好ましい。なお、電極3,4間の中心間距離とは、電極3の長さ方向と直交する方向における電極3の幅寸法の中心と、電極4の長さ方向と直交する方向における電極4の幅寸法の中心とを結んだ距離となる。さらに、電極3,4の少なくとも一方が複数本ある場合(電極3,4を一対の電極組とした場合に、1.5対以上の電極組がある場合)、電極3,4の中心間距離は、1.5対以上の電極3,4のうち隣り合う電極3,4それぞれの中心間距離の平均値を指す。また、電極3,4の幅、すなわち電極3,4の対向方向の寸法は、150nm以上、1000nm以下の範囲が好ましい。
 本実施形態において、Zカットの圧電層を用いる場合、電極3,4の長さ方向と直交する方向は、圧電層2の分極方向に直交する方向となる。圧電層2として他のカット角の圧電体を用いた場合には、この限りでない。ここにおいて、「直交」とは、厳密に直交する場合のみに限定されず、略直交(電極3,4の長さ方向と直交する方向と分極方向とのなす角度が例えば90°±10°)でもよい。
 圧電層2の第2の主面2b側には、絶縁層7を介して支持部材8が積層されている。絶縁層7及び支持部材8は、枠状の形状を有し、図30に示すように、開口部7a,8aを有する。それによって、空洞部9が形成されている。空洞部9は、圧電層2の励振領域C(図29参照)の振動を妨げないために設けられている。従って、上記支持部材8は、少なくとも1対の電極3,4が設けられている部分と重ならない位置において、第2の主面2bに絶縁層7を介して積層されている。なお、絶縁層7は設けられずともよい。従って、支持部材8は、圧電層2の第2の主面2bに直接または間接に積層され得る。
 絶縁層7は、例えば、酸化ケイ素からなる。もっとも、酸化ケイ素の他、酸窒化ケイ素、アルミナなどの適宜の絶縁性材料を用いることができる。支持部材8は、Siからなる。Siの圧電層2側の面における面方位は(100)や(110)であってもよく、(111)であってもよい。好ましくは、抵抗率4kΩ以上の高抵抗のSiが望ましい。もっとも、支持部材8についても適宜の絶縁性材料や半導体材料を用いて構成することができる。支持部材8の材料としては、例えば、酸化アルミニウム、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、水晶などの圧電体、アルミナ、マグネシア、サファイア、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、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、フォルステライトなどの各種セラミック、ダイヤモンド、ガラスなどの誘電体、窒化ガリウムなどの半導体などを用いることができる。
 上記複数の電極3、電極4、第1のバスバー電極5及び第2のバスバー電極6は、Al、AlCu合金などの適宜の金属もしくは合金からなる。本実施形態では、電極3、電極4、第1のバスバー電極5及び第2のバスバー電極6は、Ti膜上にAl膜を積層した構造を有する。なお、Ti膜以外の密着層を用いてもよい。
 駆動に際しては、複数の電極3と、複数の電極4との間に交流電圧を印加する。より具体的には、第1のバスバー電極5と第2のバスバー電極6との間に交流電圧を印加する。それによって、圧電層2において励振される厚み滑りモードのバルク波を利用した、共振特性を得ることが可能とされている。また、弾性波装置1では、圧電層2の厚みをd、複数対の電極3,4のうちいずれかの隣り合う電極3,4の中心間距離をpとした場合、d/pは0.5以下とされている。そのため、上記厚み滑りモードのバルク波が効果的に励振され、良好な共振特性を得ることができる。より好ましくは、d/pは0.24以下であり、その場合には、より一層良好な共振特性を得ることができる。なお、本実施形態のように電極3,4の少なくとも一方が複数本ある場合、すなわち、電極3,4を1対の電極組とした場合に電極3,4が1.5対以上ある場合、隣り合う電極3,4の中心間距離pは、各隣り合う電極3,4の中心間距離の平均距離となる。
 本実施形態の弾性波装置1では、上記構成を備えるため、小型化を図ろうとして、電極3,4の対数を小さくしたとしても、Q値の低下が生じ難い。これは、両側に反射器を必要としない共振器であり、伝搬ロスが少ないためである。また、上記反射器を必要としないのは、厚み滑りモードのバルク波を利用していることによる。従来の弾性波装置で利用したラム波と、上記厚み滑りモードのバルク波の相違を、図31及び図32を参照して説明する。
 図31は、弾性波装置の圧電膜を伝搬するラム波を説明するための模式的正面断面図である。図31に示すように、特許文献1(日本公開特許公報 特開2012-257019号公報)に記載のような弾性波装置では、圧電膜201中を矢印で示すように波が伝搬する。ここで、圧電膜201では、第1の主面201aと、第2の主面201bとが対向しており、第1の主面201aと第2の主面201bとを結ぶ厚み方向がZ方向である。X方向は、IDT電極の電極指が並んでいる方向である。図31に示すように、ラム波では、波が図示のように、X方向に伝搬していく。板波であるため、圧電膜201が全体として振動するものの、波はX方向に伝搬するため、両側に反射器を配置して、共振特性を得ている。そのため、波の伝搬ロスが生じ、小型化を図った場合、すなわち電極指の対数を少なくした場合、Q値が低下する。
 これに対して、図32は、弾性波装置の圧電層を伝播する厚み滑りモードのバルク波を説明するための模式的正面断面図である。図32に示すように、本実施形態の弾性波装置1では、振動変位は厚み滑り方向であるから、波は、圧電層2の第1の主面2aと第2の主面2bとを結ぶ方向、すなわちZ方向にほぼ伝搬し、共振する。すなわち、波のX方向成分がZ方向成分に比べて著しく小さい。そして、このZ方向の波の伝搬により共振特性が得られるため、反射器を必要としない。よって、反射器に伝搬する際の伝搬損失は生じない。従って、小型化を進めようとして、電極3,4からなる電極対の対数を減らしたとしても、Q値の低下が生じ難い。
 図33は、厚み滑りモードのバルク波の振幅方向を示す図である。厚み滑りモードのバルク波の振幅方向は、図33に示すように、圧電層2の励振領域Cに含まれる第1領域451と、励振領域Cに含まれる第2領域452とで逆になる。図33では、電極3と電極4との間に、電極4が電極3よりも高電位となる電圧が印加された場合のバルク波を模式的に示してある。第1領域451は、励振領域Cのうち、圧電層2の厚み方向に直交し圧電層2を2分する仮想平面VP1と、第1の主面2aとの間の領域である。第2領域452は、励振領域Cのうち、仮想平面VP1と、第2の主面2bとの間の領域である。
 上記のように、弾性波装置1では、電極3と電極4とからなる少なくとも1対の電極が配置されているが、X方向に波を伝搬させるものではないため、この電極3,4からなる電極対の対数は複数対ある必要は必ずしもない。すなわち、少なくとも1対の電極が設けられてさえおればよい。
 例えば、上記電極3がホット電位に接続される電極であり、電極4がグランド電位に接続される電極である。もっとも、電極3がグランド電位に、電極4がホット電位に接続されてもよい。本実施形態では、少なくとも1対の電極は、上記のように、ホット電位に接続される電極またはグランド電位に接続される電極であり、浮き電極は設けられていない。
 図34は、図28に示す弾性波装置の共振特性の一例を示す図である。なお、この共振特性を得た弾性波装置1の設計パラメータは以下の通りである。
 圧電層2:オイラー角(0°,0°,90°)のLiNbO、厚み=400nm。
 電極3と電極4の長さ方向と直交する方向に視たときに、電極3と電極4とが重なっている領域、すなわち励振領域Cの長さ=40μm、電極3,4からなる電極の対数=21対、電極間中心距離=3μm、電極3,4の幅=500nm、d/p=0.133。
 絶縁層7:1μmの厚みの酸化ケイ素膜。
 支持部材8:Si基板。
 なお、励振領域Cの長さとは、励振領域Cの電極3,4の長さ方向に沿う寸法である。
 弾性波装置1では、電極3,4からなる電極対の電極間距離は、複数対において全て等しくした。すなわち、電極3と電極4とを等ピッチで配置した。
 図34から明らかなように、反射器を有しないにもかかわらず、比帯域が12.5%である良好な共振特性が得られている。
 ところで、上記圧電層2の厚みをd、電極3と電極4との電極の中心間距離をpとした場合、前述したように、本実施形態では、好ましくはd/pは0.5以下、より好ましくは0.24以下である。これを、図35を参照して説明する。
 図34に示した共振特性を得た弾性波装置と同様に、但しd/2pを変化させ、複数の弾性波装置を得た。図35は、隣り合う電極の中心間距離をp、圧電層の厚みをdとした場合のd/2pと、弾性波装置の共振子としての比帯域との関係を示す図である。
 図35から明らかなように、d/2pが0.25を超えると、すなわちd/p>0.5では、d/pを調整しても、比帯域は5%未満である。これに対して、d/2p≦0.25、すなわちd/p≦0.5の場合には、その範囲内でd/pを変化させれば、比帯域を5%以上とすることができ、すなわち高い結合係数を有する共振子を構成することができる。また、d/2pが0.12以下の場合、すなわちd/pが0.24以下の場合には、比帯域を7%以上と高めることができる。加えて、d/pをこの範囲内で調整すれば、より一層比帯域の広い共振子を得ることができ、より一層高い結合係数を有する共振子を実現することができる。従って、d/pを0.5以下とすることにより、上記厚み滑りモードのバルク波を利用した、高い結合係数を有する共振子を構成し得ることがわかる。
 なお、前述したように、少なくとも1対の電極は、1対でもよく、上記pは、1対の電極の場合、隣り合う電極3,4の中心間距離とする。また、1.5対以上の電極の場合には、隣り合う電極3,4の中心間距離の平均距離をpとすればよい。
 また、圧電層の厚みdについては、圧電層2が厚みばらつきを有する場合、その厚みを平均化した値を採用すればよい。
 図36は、厚み滑りモードのバルク波を利用する弾性波装置の別の一例の平面図である。
 弾性波装置61では、圧電層2の第1の主面2a上において、電極3と電極4とを有する1対の電極が設けられている。なお、図36中のKが交差幅となる。前述したように、本実施形態の弾性波装置では、電極の対数は1対であってもよい。この場合においても、上記d/pが0.5以下であれば、厚み滑りモードのバルク波を効果的に励振することができる。
 本実施形態の弾性波装置では、好ましくは、複数の電極3,4において、いずれかの隣り合う電極3,4が対向している方向に視たときに重なっている領域である励振領域に対する、上記隣り合う電極3,4のメタライゼーション比MRが、MR≦1.75(d/p)+0.075を満たすことが望ましい。その場合には、スプリアスを効果的に小さくすることができる。これを、図37及び図38を参照して説明する。
 図37は、図28に示す弾性波装置の共振特性の一例を示す参考図である。矢印Bで示すスプリアスが、共振周波数と反共振周波数との間に現れている。なお、d/p=0.08として、かつLiNbOのオイラー角(0°,0°,90°)とした。また、上記メタライゼーション比MR=0.35とした。
 メタライゼーション比MRを、図29を参照して説明する。図29の電極構造において、1対の電極3,4に着目した場合、この1対の電極3,4のみが設けられるとする。この場合、一点鎖線Cで囲まれた部分が励振領域となる。この励振領域とは、電極3と電極4とを、電極3,4の長さ方向と直交する方向すなわち対向方向に視たときに電極3における電極4と重なり合っている領域、電極4における電極3と重なり合っている領域、及び、電極3と電極4との間の領域における電極3と電極4とが重なり合っている領域である。そして、この励振領域の面積に対する、励振領域C内の電極3,4の面積が、メタライゼーション比MRとなる。すなわち、メタライゼーション比MRは、メタライゼーション部分の面積の励振領域の面積に対する比である。
 なお、複数対の電極が設けられている場合、励振領域の面積の合計に対する全励振領域に含まれているメタライゼーション部分の割合をMRとすればよい。
 図38は、本実施形態に従って、多数の弾性波共振子を構成した場合の比帯域と、スプリアスの大きさとしての180度で規格化されたスプリアスのインピーダンスの位相回転量との関係を示す図である。なお、比帯域については、圧電層の膜厚や電極の寸法を種々変更し、調整した。また、図38は、ZカットのLiNbOからなる圧電層を用いた場合の結果であるが、他のカット角の圧電層を用いた場合においても、同様の傾向となる。
 図38中の楕円Jで囲まれている領域では、スプリアスが1.0と大きくなっている。図38から明らかなように、比帯域が0.17を超えると、すなわち17%を超えると、スプリアスレベルが1以上の大きなスプリアスが、比帯域を構成するパラメータを変化させたとしても、通過帯域内に現れる。すなわち、図37に示す共振特性のように、矢印Bで示す大きなスプリアスが帯域内に現れる。よって、比帯域は17%以下であることが好ましい。この場合には、圧電層2の膜厚や電極3,4の寸法などを調整することにより、スプリアスを小さくすることができる。
 図39は、d/2pと、メタライゼーション比MRと、比帯域との関係を示す図である。上記弾性波装置において、d/2pと、MRが異なる様々な弾性波装置を構成し、比帯域を測定した。
 図39の破線Dの右側のハッチングを付して示した部分が、比帯域が17%以下の領域である。このハッチングを付した領域と、付していない領域との境界は、MR=3.5(d/2p)+0.075で表される。すなわち、MR=1.75(d/p)+0.075である。従って、好ましくは、MR≦1.75(d/p)+0.075である。その場合には、比帯域を17%以下としやすい。より好ましくは、図39中の一点鎖線D1で示すMR=3.5(d/2p)+0.05の右側の領域である。すなわち、MR≦1.75(d/p)+0.05であれば、比帯域を確実に17%以下にすることができる。
 図40は、d/pを限りなく0に近づけた場合のLiNbOのオイラー角(0°,θ,ψ)に対する比帯域のマップを示す図である。
 図40のハッチングを付して示した部分が、少なくとも5%以上の比帯域が得られる領域であり、当該領域の範囲を近似すると、下記の式(1)、式(2)及び式(3)で表される範囲となる。
 (0°±10°,0°~20°,任意のψ)  …式(1)
 (0°±10°,20°~80°,0°~60°(1-(θ-50)/900)1/2) または (0°±10°,20°~80°,[180°-60°(1-(θ-50)/900)1/2]~180°)  …式(2)
 (0°±10°,[180°-30°(1-(ψ-90)/8100)1/2]~180°,任意のψ)  …式(3)
 従って、上記式(1)、式(2)または式(3)のオイラー角範囲の場合、比帯域を十分に広くすることができるため好ましい。
 図41は、ラム波を利用する弾性波装置の一例を説明するための部分切り欠き斜視図である。
 弾性波装置81は、支持基板82を有する。支持基板82には、上面に開いた凹部が設けられている。支持基板82上に圧電層83が積層されている。それによって、空洞部9が構成されている。この空洞部9の上方において圧電層83上に、IDT電極84が設けられている。IDT電極84の弾性波伝搬方向両側に、反射器85,86が設けられている。図41において、空洞部9の外周縁を破線で示す。ここでは、IDT電極84は、第1のバスバー電極84aと、第2のバスバー電極84bと、複数本の第1の電極指としての電極84cと、複数本の第2の電極指としての電極84dとを有する。複数本の電極84cは、第1のバスバー電極84aに接続されている。複数本の電極84dは、第2のバスバー電極84bに接続されている。複数本の電極84cと、複数本の電極84dとは間挿し合っている。
 弾性波装置81では、上記空洞部9上のIDT電極84に、交流電界を印加することにより、板波としてのラム波が励振される。そして、反射器85,86が両側に設けられているため、上記ラム波による共振特性を得ることができる。
 このように、本発明の弾性波装置は、ラム波等の板波を利用するものであってもよい。
 また、本発明の弾性波装置は、バルク波を利用するものであってもよい。すなわち、本発明の弾性波装置は、バルク弾性波(BAW)素子にも適用できる。この場合、機能電極は、上部電極及び下部電極である。
 図42は、バルク波を利用する弾性波装置の一例を模式的に示す断面図である。
 弾性波装置90は、支持基板91を備える。支持基板91を貫通するように空洞部93が設けられている。支持基板91上に圧電層92が積層されている。圧電層92の第1の主面92aには上部電極94が設けられ、圧電層92の第2の主面92bには下部電極95が設けられている。
 1 弾性波装置
 2 圧電層
 2a 圧電層の第1の主面
 2b 圧電層の第2の主面
 3 第1電極
 4 第2電極
 5 第1のバスバー電極
 6 第2のバスバー電極
 7 絶縁層
 7a 開口部
 8 支持部材
 8a 開口部
 9 空洞部
 10、10A、10B、10C、10D、110 弾性波装置
 11 支持基板
 12 圧電層
 12a 圧電層の第1の主面
 12b 圧電層の第2の主面
 13 空洞部(第1空洞部)
 14 機能電極
 14A 第1機能電極
 14B 第2機能電極
 15 中間層
 16 配線電極
 17A 第1電極(第1電極指)
 17B 第2電極(第2電極指)
 18A 第1のバスバー電極
 18B 第2のバスバー電極
 19 第1配線電極
 21 第1蓋部
 22 第1支持部
 22a 導電膜
 22b シール電極
 22c 接合電極
 23 第2空洞部
 24 第2配線電極
 25 第3配線電極
 26 端子電極
 27 パッド電極
 28 シード層電極
 29 絶縁膜
 30 保護膜
 31 第2蓋部
 32 第2支持部
 32b シール電極
 32c 接合電極
 33 周波数調整膜
 40 中間体
 41 第1蓋基板
 42 端子穴
 43 めっき電極
 44 第2蓋基板
 61 弾性波装置
 81 弾性波装置
 82 支持基板
 83 圧電層
 84a 第1のバスバー電極
 84b 第2のバスバー電極
 84c 第1電極(第1電極指)
 84d 第2電極(第2電極指)
 85、86 反射器
 90 弾性波装置
 91 支持基板
 92 圧電層
 92a 圧電層の第1の主面
 92b 圧電層の第2の主面
 93 空洞部
 94 上部電極
 95 下部電極
 201 圧電膜
 201a 圧電膜の第1の主面
 201b 圧電膜の第2の主面
 451 第1領域
 452 第2領域
 C 励振領域
 RS1 第1共振子
 RS2 第2共振子
 GND グランド電位に接続される電極
 SIG1、SIG2 信号配線に接続される電極
 VP1 仮想平面

Claims (18)

  1.  互いに対向する第1の主面及び第2の主面を有する圧電層と、
     前記圧電層の前記第1の主面及び前記第2の主面のうち少なくとも一方の主面の上に設けられた複数の電極と、
     前記圧電層の前記第2の主面側に積層された支持基板と、
    を備え、
     前記複数の電極は、少なくとも1対の機能電極と、前記機能電極のそれぞれに接続される配線電極と、を有し、
     前記機能電極は、信号配線に接続される第1機能電極と、前記第1機能電極と対になる第2機能電極と、を有し、
     前記配線電極は、前記第1機能電極及び前記第2機能電極のそれぞれに接続される1以上の第1配線電極を有し、
     前記支持基板と前記圧電層との間には空洞部が設けられ、
     前記支持基板と前記圧電層との積層方向から見て、前記圧電層の前記第1の主面及び前記第2の主面の少なくとも一方の上には、前記第1機能電極の全体と、前記1以上の第1配線電極のうち、その第1機能電極に接続される第1配線電極の全体が、前記空洞部と重なるように設けられている、
     弾性波装置。
  2.  前記支持基板と前記圧電層との積層方向から見て、前記圧電層の前記第1の主面及び前記第2の主面の少なくとも一方の上には、前記第2機能電極のうち、信号配線に接続される前記第2機能電極の全体と、前記1以上の第1配線電極のうち、その第2機能電極に接続される第1配線電極の全体が、前記空洞部と重なるように設けられている、
     請求項1に記載の弾性波装置。
  3.  前記支持基板と前記圧電層との積層方向から見て、前記圧電層の前記第1の主面又は前記第2の主面の上には、前記空洞部と重ならない箇所に設けられている電極が存在しない、
     請求項1又は2に記載の弾性波装置。
  4.  前記第1機能電極、前記第2機能電極及び前記第1配線電極は前記圧電層の前記第1の主面の上に設けられており、
     前記支持基板と前記圧電層との積層方向から見て、前記第1機能電極、前記第2機能電極及び前記第1配線電極と重なるように、前記圧電層の前記第1の主面と間隔を空けて設けられた第1蓋部と、
     前記第1蓋部と前記圧電層又は前記支持基板との間に設けられる第1支持部と、
     前記1以上の第1配線電極の少なくとも1つの第1配線電極上に設けられ、前記少なくとも1つの第1配線電極に接続される第2配線電極と、
     前記第1蓋部の前記圧電層側の主面の上に設けられ、前記第2配線電極に接続される第3配線電極と、
    をさらに備える、
     請求項1~3のいずれか1項に記載の弾性波装置。
  5.  前記第1蓋部を貫通し、前記第3配線電極に電気的に接続される端子電極と、
     前記第1蓋部の前記圧電層とは反対側の主面の上に設けられ、前記端子電極に接続されるパッド電極と、
    をさらに備える、
     請求項4に記載の弾性波装置。
  6.  前記空洞部は前記支持基板を貫通しており、
     前記支持基板に対して前記圧電層とは反対側に設けられ、前記空洞部を閉塞する第2蓋部と、
     前記第2蓋部と前記支持基板との間に設けられる第2支持部と、
    をさらに備える、
     請求項4又は5に記載の弾性波装置。
  7.  前記第1機能電極は、1以上の第1電極と、前記1以上の第1電極が接続された第1のバスバー電極と、を有し、
     前記第2機能電極は、1以上の第2電極と、前記1以上の第2電極が接続された第2のバスバー電極と、を有し、
     前記1以上の第1電極、前記第1のバスバー電極、前記1以上の第2電極及び前記第2のバスバー電極は、前記圧電層の前記第1の主面の上に設けられている、
     請求項1~6のいずれか1項に記載の弾性波装置。
  8.  前記圧電層の厚みは、前記1以上の第1電極と前記1以上の第2電極のうち、隣り合う第1電極と第2電極との間の中心間距離をpとした場合に2p以下である、
     請求項7に記載の弾性波装置。
  9.  前記圧電層が、ニオブ酸リチウム又はタンタル酸リチウムからなる、
     請求項1~6のいずれか1項に記載の弾性波装置。
  10.  厚み滑りモードのバルク波を利用可能に構成されている、
     請求項9に記載の弾性波装置。
  11.  前記圧電層の厚みをd、前記1以上の第1電極と前記1以上の第2電極のうち、隣り合う第1電極と第2電極との間の中心間距離をpとした場合、d/p≦0.5である、
     請求項7に記載の弾性波装置。
  12.  d/p≦0.24である、
     請求項11に記載の弾性波装置。
  13.  前記1以上の第1電極と前記1以上の第2電極のうち、隣り合う第1電極と第2電極とが対向している方向に視たときに重なっている励振領域の面積に対する、前記隣り合う第1電極と第2電極との面積の割合であるメタライゼーション比をMR、前記圧電層の厚みをd、前記隣り合う第1電極と第2電極との中心間距離をpとした場合、MR≦1.75(d/p)+0.075である、
     請求項7、11又は12に記載の弾性波装置。
  14.  MR≦1.75(d/p)+0.05である、
     請求項13に記載の弾性波装置。
  15.  前記第1機能電極及び前記第2機能電極のうち、一方の機能電極が前記圧電層の前記第1の主面の上に設けられた上部電極であり、他方の機能電極が前記圧電層の前記第2の主面の上に設けられた下部電極である、
     請求項1~6のいずれか1項に記載の弾性波装置。
  16.  前記ニオブ酸リチウム又はタンタル酸リチウムのオイラー角(φ,θ,ψ)が、以下の式(1)、式(2)又は式(3)の範囲にある、
     請求項9に記載の弾性波装置。
     (0°±10°,0°~20°,任意のψ)  …式(1)
     (0°±10°,20°~80°,0°~60°(1-(θ-50)/900)1/2) または (0°±10°,20°~80°,[180°-60°(1-(θ-50)/900)1/2]~180°)  …式(2)
     (0°±10°,[180°-30°(1-(ψ-90)/8100)1/2]~180°,任意のψ)  …式(3)
  17.  互いに対向する第1の主面及び第2の主面を有する圧電層と、前記圧電層の前記第1の主面及び前記第2の主面のうち少なくとも一方の主面の上に設けられた複数の電極と、前記圧電層の前記第2の主面側に積層された支持基板と、を備え、前記複数の電極は、少なくとも1対の機能電極と、前記機能電極のそれぞれに接続される配線電極と、を有し、前記機能電極は、信号配線に接続される第1機能電極と、前記第1機能電極と対になる第2機能電極と、を有し、前記配線電極は、前記第1機能電極及び前記第2機能電極のそれぞれに接続される1以上の第1配線電極を有する、中間体を準備する中間体準備工程と、
     前記中間体準備工程の後、前記支持基板と前記圧電層との積層方向から見て、前記第1機能電極、前記第2機能電極及び前記第1配線電極と重なるように、前記圧電層の前記第1の主面と間隔を空けて第1蓋部を配置し、前記第1蓋部と前記圧電層又は前記支持基板との間に第1支持部を配置することにより前記第1蓋部と前記圧電層又は前記支持基板とを接合する第1蓋部接合工程と、
     前記第1蓋部を貫通する端子穴を形成する端子穴形成工程と、
     前記端子穴に端子電極を形成する端子電極形成工程と、
     前記第1蓋部の前記圧電層とは反対側の主面の上に、前記端子電極に接続されるパッド電極を形成するパッド電極形成工程と、
     前記支持基板を貫通する空洞部を形成する空洞部形成工程と、
     前記支持基板に対して前記圧電層とは反対側に、前記空洞部を閉塞する第2蓋部を配置し、前記第2蓋部と前記支持基板との間に第2支持部を配置することにより前記第2蓋部と前記支持基板とを接合する第2蓋部接合工程と、
     を含む、
     弾性波装置の製造方法。
  18.  前記中間体は、前記第1の主面及び前記第2の主面が対向する方向から見て区分けされた複数の個片化領域を有する圧電層と、各前記個片化領域に設けられた少なくとも1対の電極と、前記個片化領域の境界線を跨ぐように前記圧電層の前記第2の主面側に積層された支持基板と、
    を備え、
     前記個片化領域の境界線に沿って、前記圧電層、前記支持基板、前記第1蓋部、及び前記第2蓋部を切断する個片化工程をさらに含む、
     請求項17に記載の弾性波装置の製造方法。
PCT/JP2022/015368 2021-03-31 2022-03-29 弾性波装置及びその製造方法 WO2022210683A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202280023410.0A CN117044106A (zh) 2021-03-31 2022-03-29 弹性波装置及其制造方法
US18/243,711 US20230421130A1 (en) 2021-03-31 2023-09-08 Acoustic wave device and manufacturing method of the same

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US202163168307P 2021-03-31 2021-03-31
US63/168,307 2021-03-31

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US18/243,711 Continuation US20230421130A1 (en) 2021-03-31 2023-09-08 Acoustic wave device and manufacturing method of the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2022210683A1 true WO2022210683A1 (ja) 2022-10-06

Family

ID=83459412

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2022/015368 WO2022210683A1 (ja) 2021-03-31 2022-03-29 弾性波装置及びその製造方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20230421130A1 (ja)
CN (1) CN117044106A (ja)
WO (1) WO2022210683A1 (ja)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012073871A1 (ja) * 2010-11-30 2012-06-07 株式会社村田製作所 弾性波装置及びその製造方法
WO2016147687A1 (ja) * 2015-03-13 2016-09-22 株式会社村田製作所 弾性波装置及びその製造方法
US20200321939A1 (en) * 2019-04-05 2020-10-08 Resonant Inc. Transversely-excited film bulk acoustic resonator package and method
WO2020209152A1 (ja) * 2019-04-08 2020-10-15 株式会社村田製作所 弾性波デバイスおよびそれを備えたフィルタ装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012073871A1 (ja) * 2010-11-30 2012-06-07 株式会社村田製作所 弾性波装置及びその製造方法
WO2016147687A1 (ja) * 2015-03-13 2016-09-22 株式会社村田製作所 弾性波装置及びその製造方法
US20200321939A1 (en) * 2019-04-05 2020-10-08 Resonant Inc. Transversely-excited film bulk acoustic resonator package and method
WO2020209152A1 (ja) * 2019-04-08 2020-10-15 株式会社村田製作所 弾性波デバイスおよびそれを備えたフィルタ装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN117044106A (zh) 2023-11-10
US20230421130A1 (en) 2023-12-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2022085581A1 (ja) 弾性波装置
WO2023085362A1 (ja) 弾性波装置
WO2022210683A1 (ja) 弾性波装置及びその製造方法
WO2023058728A1 (ja) 弾性波装置及び弾性波装置の製造方法
WO2023058727A1 (ja) 弾性波装置及び弾性波装置の製造方法
WO2023013694A1 (ja) 弾性波装置及び弾性波装置の製造方法
WO2022211097A1 (ja) 弾性波装置及び弾性波装置の製造方法
WO2023085368A1 (ja) 弾性波装置
WO2022210689A1 (ja) 弾性波装置
WO2023058713A1 (ja) 弾性波素子の製造方法および弾性波素子
WO2023140270A1 (ja) 弾性波素子の製造方法および弾性波素子
WO2023157958A1 (ja) 弾性波装置及び弾性波装置の製造方法
US20240048114A1 (en) Acoustic wave device and manufacturing method for acoustic wave device
US20240014800A1 (en) Acoustic wave device
WO2023054697A1 (ja) 弾性波装置および弾性波装置の製造方法
WO2023085364A1 (ja) 弾性波装置
WO2022224973A1 (ja) 弾性波装置及び弾性波装置の製造方法
WO2023058715A1 (ja) 弾性波装置
WO2023022157A1 (ja) 弾性波装置及び弾性波装置の製造方法
WO2022210694A1 (ja) 弾性波装置
WO2022209525A1 (ja) 弾性波装置
WO2022255304A1 (ja) 圧電バルク波装置及びその製造方法
WO2022209862A1 (ja) 弾性波装置
WO2023224072A1 (ja) 弾性波装置
WO2023195513A1 (ja) 弾性波装置及びその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22780894

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 202280023410.0

Country of ref document: CN

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 22780894

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1