WO2022224972A1 - 弾性波装置及び弾性波装置の製造方法 - Google Patents

弾性波装置及び弾性波装置の製造方法 Download PDF

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優太 石井
和則 井上
誠二 甲斐
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Definitions

  • the present disclosure relates to an elastic wave device and a method for manufacturing an elastic wave device.
  • Patent Document 1 describes an elastic wave device.
  • a through-hole communicating with the cavity may be provided, and the sacrificial layer in the portion that will become the cavity may be etched through the through-hole.
  • a crack may occur in the piezoelectric layer starting from the through hole.
  • An object of the present disclosure is to solve the above-described problems, and to suppress cracks originating from through-holes in the piezoelectric layer.
  • An elastic wave device includes a support substrate having a thickness in a first direction, a piezoelectric layer provided in the first direction of the support substrate, and a functional electrode provided on the piezoelectric layer, A space portion is provided between the support substrate and the piezoelectric layer at a position at least partially overlapping with the functional electrode when viewed in the first direction.
  • the through hole communicates with the space, and the through hole is inside the outer edge of the space when viewed in plan in the first direction.
  • a method for manufacturing an acoustic wave device includes preparing a support substrate, a piezoelectric layer having a first principal surface, and a second principal surface opposite to the first principal surface, and embedding a sacrificial layer. a bonding step of laminating an intermediate layer on the second main surface of the piezoelectric layer, and bonding the piezoelectric layer and the supporting substrate with the intermediate layer interposed therebetween; an electrode forming step of forming an electrode and a first portion of a supporting portion; and after the electrode forming step, a piezoelectric layer at a position overlapping the sacrificial layer in a stacking direction of the supporting substrate and the piezoelectric layer when viewed from above.
  • FIG. 1A is a perspective view showing the elastic wave device of this embodiment.
  • FIG. 1B is a plan view showing the electrode structure of this embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a portion along line II-II of FIG. 1A.
  • FIG. 3A is a schematic cross-sectional view for explaining Lamb waves propagating through the piezoelectric layer of the comparative example.
  • FIG. 3B is a schematic cross-sectional view for explaining a thickness-shear primary mode bulk wave propagating through the piezoelectric layer of the present embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view for explaining the amplitude direction of a thickness-shear primary mode bulk wave propagating through the piezoelectric layer of the present embodiment.
  • FIG. 1A is a perspective view showing the elastic wave device of this embodiment.
  • FIG. 1B is a plan view showing the electrode structure of this embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a portion along line II-II of FIG.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of resonance characteristics of the elastic wave device of this embodiment.
  • FIG. 6 shows that, in the elastic wave device of the present embodiment, d/2p and d/2p, where p is the center-to-center distance between adjacent electrodes or the average distance of the center-to-center distances, and d is the average thickness of the piezoelectric layer.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram showing a relationship with a fractional band;
  • FIG. 7 is a plan view showing an example in which a pair of electrodes are provided in the acoustic wave device of this embodiment.
  • FIG. 8 is a reference diagram showing an example of resonance characteristics of the elastic wave device of this embodiment.
  • FIG. 9 shows the ratio of the bandwidth of the elastic wave device of the present embodiment when a large number of elastic wave resonators are configured, and the amount of phase rotation of the spurious impedance normalized by 180 degrees as the magnitude of the spurious. It is an explanatory view showing a relationship.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram showing the relationship between d/2p, metallization ratio MR, and fractional bandwidth.
  • FIG. 11 is an explanatory diagram showing a map of the fractional band with respect to the Euler angles (0°, ⁇ , ⁇ ) of LiNbO 3 when d/p is infinitely close to 0.
  • FIG. FIG. 12 is a partially cutaway perspective view for explaining the elastic wave device according to this embodiment.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram showing the relationship between d/2p, metallization ratio MR, and fractional bandwidth.
  • FIG. 11 is an explanatory diagram showing a map of the fractional band with respect to the Euler angles (0°, ⁇ , ⁇ ) of LiNb
  • FIG. 13 is a plan view of the elastic wave device according to the first embodiment;
  • FIG. 14 is a diagram showing a cross section along line XIV-XIV in FIG.
  • FIG. 15 is a partially enlarged cross-sectional view around the through hole of the first embodiment.
  • FIG. 16 is a partially enlarged cross-sectional view around a through-hole of a comparative example.
  • FIG. 17 is a partially enlarged cross-sectional view around a through-hole of a modified example of the first embodiment.
  • FIG. 18 is a plan view of the elastic wave device according to the second embodiment.
  • FIG. 19 is a plan view of an elastic wave device according to Modification 1 of the second embodiment.
  • FIG. 20 is a plan view of an elastic wave device according to modification 2 of the second embodiment.
  • FIG. 21 is a plan view of an elastic wave device according to Modification 3 of the second embodiment.
  • FIG. 22 is a plan view of an elastic wave device according to Modification 4 of the second embodiment.
  • FIG. 23 is a plan view of an elastic wave device according to Modification 5 of the second embodiment.
  • FIG. 24 is a plan view of an elastic wave device according to Modification 6 of the second embodiment.
  • FIG. 25 is a plan view of an elastic wave device according to Modification 7 of the second embodiment.
  • FIG. 26 is a plan view of the elastic wave device according to the third embodiment.
  • FIG. 27 is a diagram showing a cross section along line XIV-XIV in FIG.
  • FIG. 28 is an explanatory diagram showing the relationship between the outer edge of the space and the maximum von Mises stress.
  • FIG. 28 is an explanatory diagram showing the relationship between the outer edge of the space and the maximum von Mises stress.
  • FIG. 29 is an explanatory diagram showing the relationship between the distance from the outer edge of the through-hole to the outer edge of the space and the maximum von Mises stress.
  • FIG. 30 is a plan view of the first main surface side of the first substrate of the elastic wave device according to the fourth embodiment.
  • FIG. 31 is a cross-sectional view of an elastic wave device according to a fourth embodiment.
  • FIG. 32 is a plan view of the first main surface side of the second substrate of the elastic wave device according to the fourth embodiment.
  • FIG. 33 is a plan view of the second main surface side of the second substrate of the elastic wave device according to the fourth embodiment.
  • FIG. 34 is a schematic cross-sectional view for explaining a bonding process for forming a support member for an acoustic wave device substrate.
  • FIG. 35 is a schematic cross-sectional view for explaining an electrode forming process for forming functional electrodes of an acoustic wave device substrate.
  • FIG. 36 is a schematic cross-sectional view for explaining a protective film forming step for forming a protective film that covers the functional electrodes of the acoustic wave device substrate.
  • FIG. 37 is a schematic cross-sectional view for explaining a first cavity forming step for forming the first cavity of the acoustic wave device substrate.
  • FIG. 38 is a schematic cross-sectional view for explaining a lid substrate forming step for forming the first cover member.
  • FIG. 39 is a schematic cross-sectional view for explaining a second cavity forming step of joining the acoustic wave element substrate and the first cover member to form the second cavity.
  • FIG. 40 is a schematic cross-sectional view for explaining a thinning step for thinning the second substrate.
  • FIG. 41 is a schematic cross-sectional view for explaining a through-via forming step for forming through-vias in the second substrate.
  • FIG. 42 is a schematic cross-sectional view for explaining a terminal electrode forming step for forming terminal electrodes on the second substrate.
  • FIG. 43 is a schematic cross-sectional view for explaining the step of forming an insulating film for insulating the circumference of the terminal electrode.
  • FIG. 1A is a perspective view showing the elastic wave device of this embodiment.
  • FIG. 1B is a plan view showing the electrode structure of this embodiment.
  • the acoustic wave device 1 of this embodiment has a piezoelectric layer 2 made of LiNbO 3 .
  • the piezoelectric layer 2 may consist of LiTaO 3 .
  • the cut angle of LiNbO 3 and LiTaO 3 is Z-cut in this embodiment.
  • the cut angles of LiNbO 3 and LiTaO 3 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 primary mode.
  • the piezoelectric layer 2 has a first main surface 2a and a second main surface 2b facing each other in the Z direction. Electrode fingers 3 and 4 are provided on the first main surface 2a.
  • the electrode finger 3 is an example of the "first electrode finger” and the electrode finger 4 is an example of the "second electrode finger”.
  • the multiple electrode fingers 3 are multiple “first electrode fingers” connected to the first busbar electrodes 5 .
  • the multiple electrode fingers 4 are multiple “second electrode fingers” connected to the second busbar electrodes 6 .
  • the plurality of electrode fingers 3 and the plurality of electrode fingers 4 are interdigitated with each other.
  • the functional electrode 30 including the electrode finger 3, the electrode finger 4, the first busbar electrode 5, and the second busbar electrode 6 is configured.
  • Such a functional electrode 30 is also called an IDT (Interdigital Transducer) electrode.
  • the electrode fingers 3 and 4 have a rectangular shape and a length direction.
  • the electrode finger 3 and the electrode finger 4 adjacent to the electrode finger 3 face each other in a direction perpendicular to the length direction.
  • Both the length direction of the electrode fingers 3 and 4 and the direction orthogonal to the length direction of the electrode fingers 3 and 4 are directions that intersect the thickness direction of the piezoelectric layer 2 . Therefore, it can be said that the electrode finger 3 and the electrode finger 4 adjacent to the electrode finger 3 face each other in the direction intersecting the thickness direction of the piezoelectric layer 2 .
  • the thickness direction of the piezoelectric layer 2 is defined as the Z direction (or first direction)
  • the length direction of the electrode fingers 3 and 4 is defined as the Y direction (or second direction)
  • the electrode fingers 3 and 4 4 may be described as the X direction (or the third direction).
  • the length direction of the electrode fingers 3 and 4 may be interchanged with the direction orthogonal to the length direction of the electrode fingers 3 and 4 shown in FIGS. 1A and 1B. That is, in FIGS. 1A and 1B, the electrode fingers 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 electrode fingers 3 and 4 extend in FIGS. 1A and 1B.
  • a pair of structures in which the electrode fingers 3 connected to one potential and the electrode fingers 4 connected to the other potential are adjacent to each other are arranged in a direction perpendicular to the length direction of the electrode fingers 3 and 4. Multiple pairs are provided.
  • the electrode finger 3 and the electrode finger 4 are adjacent to each other, not when the electrode finger 3 and the electrode finger 4 are arranged so as to be in direct contact, but when the electrode finger 3 and the electrode finger 4 are arranged with a gap therebetween. It refers to the case where the When the electrode finger 3 and the electrode finger 4 are adjacent to each other, there are electrodes connected to the hot electrode and the ground electrode, including other electrode fingers 3 and 4, between the electrode finger 3 and the electrode finger 4. is not placed.
  • the logarithms need not be integer pairs, but may be 1.5 pairs, 2.5 pairs, or the like.
  • the center-to-center distance, that is, the pitch, between the electrode fingers 3 and 4 is preferably in the range of 1 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less. Further, the center-to-center distance between the electrode fingers 3 and 4 means the center of the width dimension of the electrode fingers 3 in the direction orthogonal to the length direction of the electrode fingers 3 and the distance orthogonal to the length direction of the electrode fingers 4 . It is the distance connecting the center of the width dimension of the electrode finger 4 in the direction of
  • the electrode fingers 3 and 4 when at least one of the electrode fingers 3 and 4 is plural (when there are 1.5 or more pairs of electrodes when the electrode fingers 3 and 4 are paired as a pair of electrode pairs), the electrode fingers 3.
  • the center-to-center distance of the electrode fingers 4 refers to the average value of the center-to-center distances of adjacent electrode fingers 3 and electrode fingers 4 among 1.5 or more pairs of electrode fingers 3 and electrode fingers 4 .
  • the width of the electrode fingers 3 and 4 that is, the dimension in the facing direction of the electrode fingers 3 and 4 is preferably in the range of 150 nm or more and 1000 nm or less.
  • the center-to-center distance between the electrode fingers 3 and 4 is the distance between the center of the dimension (width dimension) of the electrode finger 3 in the direction perpendicular to the length direction of the electrode finger 3 and the length of the electrode finger 4. It is the distance connecting the center of the dimension (width dimension) of the electrode finger 4 in the direction orthogonal to the direction.
  • the direction perpendicular to the length direction of the electrode fingers 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 electrode fingers 3 and electrode fingers 4 and the polarization direction is, for example, 90° ⁇ 10°).
  • a support substrate 8 is laminated on the second main surface 2b side of the piezoelectric layer 2 with an intermediate layer 7 interposed therebetween.
  • the intermediate layer 7 and the support substrate 8 have a frame shape and, as shown in FIG. 2, openings 7a and 8a.
  • a cavity (air gap) 9 is thereby formed.
  • the cavity 9 is provided so as not to disturb the vibration of the excitation region C of the piezoelectric layer 2 . Therefore, the support substrate 8 is laminated on the second main surface 2b with the intermediate layer 7 interposed therebetween at a position not overlapping the portion where at least one pair of electrode fingers 3 and 4 are provided. Note that the intermediate layer 7 may not be provided. Therefore, the support substrate 8 can be directly or indirectly laminated to the second main surface 2b of the piezoelectric layer 2 .
  • the intermediate layer 7 is made of silicon oxide.
  • the intermediate layer 7 can be formed of an appropriate insulating material other than silicon oxide, such as silicon nitride and alumina.
  • the intermediate layer 7 is an example of the "intermediate layer”.
  • the support substrate 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).
  • high-resistance Si having a resistivity of 4 k ⁇ or more is desirable.
  • the support substrate 8 can also be constructed using an appropriate insulating material or semiconductor material.
  • Materials for the support substrate 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 electrode fingers 3, electrode fingers 4, first busbar electrodes 5, and second busbar electrodes 6 are made of appropriate metals or alloys such as Al and AlCu alloys.
  • the electrode fingers 3, the electrode fingers 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 materials other than the Ti film may be used for the adhesion layer.
  • an AC voltage is applied between the multiple electrode fingers 3 and the multiple electrode fingers 4 . More specifically, an AC voltage is applied between the first busbar electrode 5 and the second busbar electrode 6 . As a result, it is possible to obtain resonance characteristics using a thickness-shear primary mode bulk wave excited in the piezoelectric layer 2 .
  • d/p is set to 0.5 or less.
  • the thickness-shear primary mode bulk wave is effectively excited, and good resonance characteristics can be obtained. More preferably, d/p is 0.24 or less, in which case even better resonance characteristics can be obtained.
  • the center-to-center distance p between the adjacent electrode fingers 3 and 4 is the average distance between the center-to-center distances between the adjacent electrode fingers 3 and 4 .
  • the acoustic wave device 1 of the present embodiment has the above configuration, even if the logarithm of the electrode fingers 3 and 4 is reduced in an attempt 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. The reason why the above reflector is not required is that the bulk wave of the thickness-shlip primary mode is used.
  • FIG. 3A is a schematic cross-sectional view for explaining Lamb waves propagating through the piezoelectric layer of the comparative example.
  • FIG. 3B is a schematic cross-sectional view for explaining a thickness-shear primary mode bulk wave propagating through the piezoelectric layer of the present embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view for explaining the amplitude direction of a thickness-shear primary mode bulk wave propagating through the piezoelectric layer of the present embodiment.
  • FIG. 3A shows an acoustic wave device as described in Patent Document 1, in which Lamb waves propagate through the piezoelectric layer.
  • waves propagate through the piezoelectric layer 201 as indicated by arrows.
  • the piezoelectric layer 201 has a first principal surface 201a and a second principal surface 201b, and the thickness direction connecting the first principal surface 201a and the second principal surface 201b is the Z direction.
  • the X direction is the direction in which the electrode fingers 3 and 4 of the functional electrode 30 are aligned.
  • the wave propagates in the X direction as shown.
  • the wave is generated on the first main surface 2a and the second main surface of the piezoelectric layer 2. 2b, ie, the Z direction, and resonates. That is, the X-direction component of the wave is significantly smaller than the Z-direction component. Further, since 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 electrode fingers 3 and 4 is reduced in an attempt to promote miniaturization, the Q value is unlikely to decrease.
  • the amplitude direction of the bulk wave of the primary thickness-shear mode is the first region 451 included in the excitation region C (see FIG. 1B) of the piezoelectric layer 2 and the first region 451 included in the excitation region C (see FIG. 1B). 2 area 452 is reversed.
  • FIG. 4 schematically shows bulk waves when a voltage is applied between the electrode fingers 3 so that the electrode fingers 4 have a higher potential than the electrode fingers 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 electrode fingers 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 finger 3 is an electrode connected to a hot potential
  • the electrode finger 4 is an electrode connected to a ground potential.
  • the electrode finger 3 may be connected to the ground potential and the electrode finger 4 to the hot potential.
  • at least one pair of electrodes is an electrode connected to a hot potential or an electrode connected to a ground potential, as described above, and no floating electrodes are provided.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of resonance characteristics of the elastic wave device of this embodiment.
  • the design parameters of the acoustic wave device 1 that obtained the resonance characteristics shown in FIG. 5 are as follows.
  • Piezoelectric layer 2 LiNbO3 with Euler angles (0°, 0°, 90°) Thickness of piezoelectric layer 2: 400 nm
  • Length of excitation region C (see FIG. 1B): 40 ⁇ m Number of electrode pairs consisting of electrode fingers 3 and 4: 21 pairs Center-to-center distance (pitch) between electrode fingers 3 and 4: 3 ⁇ m Width of electrode fingers 3 and 4: 500 nm d/p: 0.133
  • Middle layer 7 Silicon oxide film with a thickness of 1 ⁇ m
  • Support substrate 8 Si
  • the excitation region C (see FIG. 1B) is a region where the electrode fingers 3 and 4 overlap when viewed in the X direction perpendicular to the length direction of the electrode fingers 3 and 4. .
  • the length of the excitation region C is the dimension along the length direction of the electrode fingers 3 and 4 of the excitation region C. As shown in FIG. Here, the excitation region C is an example of the "intersection region".
  • the inter-electrode distances of the electrode pairs consisting of the electrode fingers 3 and 4 are all made equal in the plurality of pairs. That is, the electrode fingers 3 and the electrode fingers 4 are arranged at equal pitches.
  • d/p is 0.5 or less, more preferably 0.5. 24 or less. This will be explained with reference to FIG.
  • FIG. 6 shows that, in the elastic wave device of the present embodiment, when p is the center-to-center distance between adjacent electrodes or the average distance of the center-to-center distances, and d is the average thickness of the piezoelectric layer 2, d/2p is used as a resonator.
  • 2 is an explanatory diagram showing the relationship between , and the fractional band.
  • At least one pair of electrodes may be one pair, and the above p is the center-to-center distance between adjacent electrode fingers 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 electrode fingers 3 and 4 should be p.
  • the thickness d of the piezoelectric layer 2 if the piezoelectric layer 2 has variations in thickness, a value obtained by averaging the thickness may be adopted.
  • FIG. 7 is a plan view showing an example in which a pair of electrodes are provided in the elastic wave device of this embodiment.
  • a pair of electrodes having electrode fingers 3 and 4 are provided on first main surface 2 a of piezoelectric layer 2 .
  • K in FIG. 7 is the intersection width.
  • the number of pairs of electrodes may be one. Even in this case, if the above d/p is 0.5 or less, it is possible to effectively excite the bulk wave in the primary mode of thickness shear.
  • the excitation region is an overlapping region of the plurality of electrode fingers 3 and 4 when viewed in the direction in which any adjacent electrode fingers 3 and 4 are facing each other. It is desirable that the metallization ratio MR of the adjacent electrode fingers 3 and 4 with respect to the region C satisfies MR ⁇ 1.75(d/p)+0.075. In that case, spurious can be effectively reduced. This will be described with reference to FIGS. 8 and 9. FIG.
  • FIG. 8 is a reference diagram showing an example of resonance characteristics of the elastic wave device of this embodiment.
  • 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. 1B.
  • the excitation region C is the portion surrounded by the dashed-dotted line.
  • the excitation region C is a region where the electrode fingers 3 and 4 overlap with the electrode fingers 4 when viewed in a direction perpendicular to the length direction of the electrode fingers 3 and 4, that is, in a facing direction. a region where the electrode fingers 3 overlap each other; and a region between the electrode fingers 3 and 4 where the electrode fingers 3 and 4 overlap each other.
  • the area of the electrode fingers 3 and 4 in the excitation region C with respect to the area of the excitation region C 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 excitation region C.
  • the ratio of the metallization portion included in the entire excitation region C to the total area of the excitation region C should be MR.
  • FIG. 9 shows the ratio of the bandwidth of the elastic wave device of the present embodiment when a large number of elastic wave resonators are configured, and the amount of phase rotation of the spurious impedance normalized by 180 degrees as the magnitude of the spurious. It is an explanatory view showing a relationship. The ratio band was adjusted by changing the film thickness of the piezoelectric layer 2 and the dimensions of the electrode fingers 3 and 4 .
  • FIG. 9 shows the results when the piezoelectric layer 2 made of Z-cut LiNbO 3 is used, but the same tendency is obtained when the piezoelectric layer 2 with other cut angles is used.
  • the spurious is as large as 1.0.
  • the fractional band exceeds 0.17, that is, exceeds 17%, a large spurious with a spurious level of 1 or more changes the parameters constituting the fractional band, even if the passband appear within. That is, as in the resonance characteristics shown in FIG. 8, 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 electrode fingers 3 and 4, the spurious response can be reduced.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram showing the relationship between d/2p, metallization ratio MR, and fractional bandwidth.
  • various elastic wave devices 1 with different d/2p and MR were configured and the fractional bandwidth was measured.
  • the hatched portion on the right side of the dashed line D in FIG. 10 is the area where the fractional bandwidth is 17% or less.
  • FIG. 11 is an explanatory diagram showing a map of the fractional band with respect to the Euler angles (0°, ⁇ , ⁇ ) of LiNbO 3 when d/p is infinitely close to 0.
  • FIG. A hatched portion in FIG. 11 is a region where a fractional bandwidth of at least 5% or more is obtained. When the range of the area is approximated, it becomes the range represented by the following formulas (1), (2) and (3).
  • 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)
  • the fractional band can be sufficiently widened, which is preferable.
  • FIG. 12 is a partially cutaway perspective view for explaining the elastic wave device according to this embodiment.
  • the outer periphery of the hollow portion 9 is indicated by broken lines.
  • the elastic wave device of the present disclosure may utilize plate waves.
  • the elastic wave device 301 has reflectors 310 and 311 as shown in FIG. Reflectors 310 and 311 are provided on both sides of the electrode fingers 3 and 4 of the piezoelectric layer 2 in the acoustic wave propagation direction.
  • a Lamb wave as a plate wave is excited by applying an alternating electric field to the electrode fingers 3 and 4 on the cavity 9.
  • the reflectors 310 and 311 are provided on both sides, it is possible to obtain resonance characteristics due to Lamb waves as Lamb waves.
  • the elastic wave devices 1 and 101 use bulk waves in the primary mode of thickness shear.
  • the electrode fingers 3 and 4 are adjacent electrodes, and when the thickness of the piezoelectric layer 2 is d and the distance between the centers of the electrode fingers 3 and 4 is p, d/p is 0.5 or less. As a result, the Q value can be increased even if the elastic wave device is miniaturized.
  • piezoelectric layer 2 is made of lithium niobate or lithium tantalate.
  • the first main surface 2a or the second main surface 2b of the piezoelectric layer 2 has electrode fingers 3 and 4 facing each other in a direction intersecting the thickness direction of the piezoelectric layer 2. should be covered with a protective film.
  • FIG. 13 is a plan view of the elastic wave device according to the first embodiment
  • FIG. 14 is a diagram showing a cross section along line XIV-XIV in FIG.
  • FIG. 15 is a partially enlarged cross-sectional view around the through hole of the first embodiment.
  • the first busbar electrode 5 and the second busbar electrode 6 are connected to the wiring 12 provided on the first main surface 2a of the piezoelectric layer 2, but this configuration is Just an example.
  • a hollow portion 9 is provided on the surface of the support substrate 8 on the side of the piezoelectric layer 2 in the Z direction.
  • the hollow portion 9 is provided so as to at least partially overlap the functional electrode 30 when viewed in the Z direction.
  • the cavity 9 is provided in a part of the intermediate layer 7 and is a space surrounded by the piezoelectric layer 2 and the intermediate layer 7 .
  • the cavity 9 may be a space surrounded by the piezoelectric layer 2 , the support substrate 8 and the intermediate layer 7 .
  • the support substrate 8 is, for example, a silicon substrate.
  • the intermediate layer 7 is, for example, silicon oxide.
  • the support substrate 8 and the intermediate layer 7 serve as a support member.
  • the piezoelectric layer also includes, for example, lithium niobate or lithium tantalate.
  • the piezoelectric layer 2 may contain lithium niobate or lithium tantalate and inevitable impurities.
  • the functional electrode 30 includes the first busbar electrode 5 and the second busbar electrode 6 facing each other, the electrode fingers 3 connected to the first busbar electrode 5, and the electrodes connected to the second busbar electrode 6. finger 4 and an IDT electrode.
  • the piezoelectric layer 2 has a through hole 2H penetrating through the piezoelectric layer 2 at a position overlapping with the hollow portion 9 when viewed in plan in the Z direction. is provided.
  • the through hole 2 ⁇ /b>H is an etching hole for etching the sacrificial layer embedded in the portion that will become the cavity 9 .
  • the etchant is injected from the first main surface 2 a of the piezoelectric layer 2 .
  • FIG. 15 is a partially enlarged sectional view around the through-hole of the first embodiment.
  • FIG. 16 is a partially enlarged cross-sectional view around a through-hole of a comparative example.
  • the hollow portion 9 is connected to the extraction passage 9A.
  • the cavity 9 and the extraction passage 9A are spaces formed by etching a sacrificial layer.
  • the outer edge of the through hole 2H is provided inside the outer edge of the drawer passage 9A.
  • the outer edge of the through hole 2H overlaps the edge of the hollow portion 9 when viewed from above in the Z direction.
  • stress concentration may occur at the outer edge of the through hole 2H, and cracks may occur in the piezoelectric layer 2 starting from the through hole 2H.
  • at least a portion of the outer edge of the through hole 2H in the first embodiment is curved. This suppresses cracks in the piezoelectric layer 2 .
  • the through holes 2H are circular.
  • the outer edge of the lead-out passage 9A is also curved, and in the vicinity of the end, there are continuously provided portions where the outer edge of the lead-out passage 9A and the outer edge of the through hole 2H have the same distance. This makes it difficult for stress concentration to occur in the stress distribution applied to the piezoelectric layer 2 .
  • the same distance between the outer edge of the lead-out passage 9A and the outer edge of the through hole 2H includes an error of about ⁇ 1 ⁇ m to ⁇ 5 ⁇ m. It should be noted that the distance between the outer edge of the space portion and the outer edge of the through hole is the same at 30% or more of the outer edge of the through hole. is desirable.
  • FIG. 17 is a partially enlarged cross-sectional view around the through-hole of the modified example of the first embodiment.
  • the outer edge of the through hole 2H is provided inside the outer edge of the drawer passage 9A.
  • the outer edge of the drawer passage 9A includes a first curved portion 71, a straight portion 72, and a second curved portion 73.
  • stress concentration is suppressed in the stress distribution applied to the piezoelectric layer 2, and cracks starting from the through hole 2H of the piezoelectric layer 2 are generated. Suppressed.
  • the elastic wave device 1A includes the support substrate 8 having a thickness in the first direction, the piezoelectric layer 2 provided in the first direction on the support substrate 8, and the piezoelectric layer 2. and a functional electrode 30 provided in the first direction.
  • the functional electrode 30 faces any one of the plurality of electrode fingers 3 extending in a second direction orthogonal to the first direction and a third direction orthogonal to the first direction and the second direction. and a plurality of electrode fingers 4 extending in a direction.
  • a hollow portion (space portion) 9 is provided between the support substrate 8 and the piezoelectric layer 2 at a position at least partially overlapping the functional electrode 30 when viewed in the first direction.
  • the thickness of the piezoelectric layer 2 is 2p or less, where p is the center-to-center distance between adjacent electrode fingers 3 and 4 among the plurality of electrode fingers 3 and 4. be.
  • the piezoelectric layer 2 contains lithium niobate or lithium tantalate. As a result, it is possible to provide an elastic wave device capable of obtaining good resonance characteristics.
  • the Euler angles ( ⁇ , ⁇ , ⁇ ) of lithium niobate or lithium tantalate constituting the piezoelectric layer 2 are within the range of the following formula (1), formula (2), or formula (3). It is in. In this case, the fractional bandwidth can be widened sufficiently.
  • 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)
  • the elastic wave device 1 is configured to be able to use bulk waves in the thickness shear mode. As a result, it is possible to provide an elastic wave device with a high coupling coefficient and good resonance characteristics.
  • d/p 0.5, where d is the thickness of the piezoelectric layer 2 and p is the center-to-center distance between the adjacent electrode fingers 3 and 4 .
  • a more desirable aspect is that d/p is 0.24 or less. Thereby, the acoustic wave device 1 can be miniaturized and the Q value can be increased.
  • the region where the adjacent electrode fingers 3 and 4 overlap in the facing direction is the excitation region C, and the metallization of the plurality of electrode fingers 3 and the plurality of electrode fingers 4 to the excitation region C.
  • the ratio is MR, MR ⁇ 1.75(d/p)+0.075 is satisfied. In this case, the fractional bandwidth can be reliably set to 17% or less.
  • the elastic wave device 301 may be configured to be able to use plate waves. As a result, it is possible to provide an elastic wave device capable of obtaining good resonance characteristics.
  • FIG. 18 is a plan view of the elastic wave device according to the second embodiment.
  • the shape of the drawer passage 9A is different from that in the first embodiment.
  • the length in the Y direction around the through hole 2H is greater than the length in the Y direction between the through hole 2H and the cavity 9.
  • the curved portion of the shape around the through hole 2H can be enlarged.
  • the distance between the outer edge of the drawer passage 9A and the outer edge of the through hole 2H can be made larger than 50% of the outer edge of the through hole 2H.
  • the stress concentration is further suppressed, so cracks occurring in the piezoelectric layer 2 starting from the through holes 2H are suppressed.
  • FIG. 19 is a plan view of an elastic wave device according to Modification 1 of the second embodiment.
  • the space of the intermediate layer 7 around the through hole 2H partially protrudes from the hollow portion 9 in a semicircular shape when viewed in the Z direction.
  • the outer edge of the through hole 2 ⁇ /b>H is provided inside the outer edge of the circular space protruding from the cavity 9 .
  • FIG. 20 is a plan view of an elastic wave device according to modification 2 of the second embodiment.
  • the space of the intermediate layer 7 around the through hole 2H partially protrudes from the hollow portion 9 when viewed in the Z direction.
  • the outer edge of the through-hole 2 ⁇ /b>H is provided inside the outer edge of the space where, for example, about 2/3 to 3/4 of the circumference protrudes from the cavity 9 .
  • FIG. 21 is a plan view of an elastic wave device according to Modification 3 of the second embodiment.
  • the through hole 2H is rectangular.
  • the space of the intermediate layer 7 around the through hole 2H partially protrudes from the hollow portion 9 when viewed in the Z direction.
  • the outer edge of the through hole 2 ⁇ /b>H is provided, for example, inside the outer edge of the rectangular space portion protruding from the hollow portion 9 .
  • FIG. 22 is a plan view of an elastic wave device according to Modification 4 of the second embodiment.
  • the through hole 2H is triangular.
  • the space of the intermediate layer 7 around the through hole 2H partially protrudes from the hollow portion 9 when viewed in the Z direction.
  • the outer edge of the through hole 2 ⁇ /b>H is provided, for example, inside the outer edge of the space where the triangle protrudes from the cavity 9 .
  • FIG. 23 is a plan view of an elastic wave device according to Modification 5 of the second embodiment.
  • a through hole 2H is configured by a combination of curved lines and corners.
  • the space of the intermediate layer 7 around the through hole 2H partially protrudes from the hollow portion 9 when viewed in the Z direction.
  • the outer edge of the through hole 2 ⁇ /b>H is similar in shape to the through hole 2 ⁇ /b>H and is provided inside the outer edge of the space protruding from the cavity 9 .
  • FIG. 24 is a plan view of an elastic wave device according to Modification 6 of the second embodiment.
  • the through hole 2H is circular.
  • the outer edge of the through hole 2 ⁇ /b>H is provided inside the outer edge of the hollow portion 9 .
  • FIG. 25 is a plan view of an elastic wave device according to Modification 7 of the second embodiment.
  • the through hole 2H is circular.
  • a space of the intermediate layer 7 around the through-hole 2H partially protrudes from the hollow portion 9 when viewed in the Z direction.
  • the through hole 2H does not necessarily have to be located at the end of the space in the intermediate layer 7 .
  • FIG. 26 is a plan view of the elastic wave device according to the third embodiment.
  • FIG. 27 is a diagram showing a cross section along line XIV-XIV in FIG.
  • a functional electrode 30 of the third embodiment has an upper electrode 31 and a lower electrode 32 .
  • the upper electrode 31 and the lower electrode 32 sandwich the piezoelectric layer 2 in the thickness direction.
  • the elastic wave device of the third embodiment is sometimes called a BAW element (Bulk Acoustic Wave element).
  • the through hole 2H is an etching hole for etching the sacrificial layer embedded in the portion that will become the hollow portion 9 .
  • the through hole 2H is circular.
  • the outer edge of the through hole 2 ⁇ /b>H is provided inside the outer edge of the hollow portion 9 .
  • the stress concentration is further suppressed, so cracks occurring in the piezoelectric layer 2 starting from the through holes 2H are suppressed.
  • FIG. 1 A model in which the outer edge of the through hole is inside the outer edge of the space when viewed from above as shown in FIG.
  • FIG. 1 A model in which the outer edge of the through hole is inside the outer edge of the space when viewed from above as shown in FIG.
  • Table 1 shows the simulation evaluation results.
  • Example 1 has a smaller maximum von Mises stress than Comparative Example 1. Since the outer edge of the through hole is inside the outer edge of the space, the stress applied to the piezoelectric layer 2 is reduced.
  • Example 2 has a smaller maximum von Mises stress than Example 1.
  • the stress applied to the piezoelectric layer 2 is reduced when the area where the distance between the outer edge of the space and the outer edge of the through hole 2H is the same increases.
  • FIG. 28 is an explanatory diagram showing the relationship between the outer edge of the space and the maximum von Mises stress.
  • the diameter of the outer edge of the pseudo space is obtained from the curvature radius of the curved portion similar to the through hole 2H, and the diameter of the outer edge of the space is changed.
  • the maximum von Mises stress increases as the diameter of the outer edge of the space increases.
  • FIG. 29 is an explanatory diagram showing the relationship between the distance from the outer edge of the through-hole to the outer edge of the space and the maximum von Mises stress.
  • FIG. 29 is obtained by replacing the evaluation result of FIG. 28 with the relationship between the distance from the outer edge of the through hole to the outer edge of the space and the maximum von Mises stress. The closer the distance from the outer edge of the through-hole to the outer edge of the space, the smaller the maximum von Mises stress.
  • FIG. 30 is a plan view of the first main surface side of the first substrate of the elastic wave device according to the fourth embodiment.
  • FIG. 31 is a cross-sectional view of an elastic wave device according to a fourth embodiment.
  • FIG. 32 is a plan view of the first main surface side of the second substrate of the elastic wave device according to the fourth embodiment.
  • FIG. 33 is a plan view of the second main surface side of the second substrate of the elastic wave device according to the fourth embodiment.
  • FIG. 30 in the elastic wave device according to the fourth embodiment, the elastic wave element substrate 10 is covered with the first cover member 40.
  • FIG. The functional electrode 30 shown in FIG. 30 includes the first busbar electrode 5 and the second busbar electrode 6 facing each other, the electrode fingers 3 connected to the first busbar electrode 5, and the second busbar electrode shown in FIG. 1B. and an electrode finger 4 connected to an electrode 6.
  • the first cover member 40 covers the lid substrate 41, the insulating layer 45 covering the first main surface of the lid substrate 41, and the second main surface of the lid substrate 41. It includes an insulating layer 42 and a sealing metal layer 43 and a sealing metal layer 44 formed on the insulating layer 42 .
  • the lid substrate 41 is, for example, a silicon substrate.
  • the insulating layer 42 and the insulating layer 45 are silicon oxide.
  • a terminal electrode 57 is provided through a seed layer 56 in a through via penetrating from the first main surface to the second main surface of the lid substrate 41 .
  • the seed layer 56 is a laminate in which a Cu layer is laminated on a Ti layer.
  • the terminal electrode 57 is a laminate in which an Au layer is plated on a Cu layer and a Ni layer.
  • the terminal electrode 57 is also called an under bump metal, and for example, a BGA (ball grid array) bump (not shown) is laminated on the terminal electrode 57 .
  • the sealing metal layer 43 and the sealing metal layer 44 are metal laminates of gold or a gold alloy and other metals such as titanium, and are first support portions that allow the first cover member 40 to support the acoustic wave element substrate 10 . is.
  • the seal metal layer 43 is formed in a linear pattern so as to surround the functional electrode 30 as shown in FIG. 33 in plan view in the Z direction.
  • the sealing metal layer 43 can seal the second cavity 92 shown in FIG.
  • a seal metal layer 44 is provided in a range surrounded by the seal metal layer 43 .
  • the seal metal layer 44 is made of the same material as the seal metal layer 43 and joins the first cover member 40 and the acoustic wave element substrate 10 . This suppresses bending of the acoustic wave device substrate 10 .
  • the acoustic wave device substrate 10 has at least one functional electrode 30, and includes two functional electrodes 30 in the fourth embodiment.
  • the acoustic wave device substrate 10 includes a support substrate 8 and a piezoelectric layer 2 laminated on the first main surface 8A side of the support substrate 8 .
  • the piezoelectric layer 2 contains, for example, lithium niobate or lithium tantalate.
  • the piezoelectric layer 2 may contain lithium niobate or lithium tantalate and inevitable impurities.
  • the piezoelectric layer 2 is laminated on the support substrate 8 with the intermediate layer 7 interposed therebetween. Note that the intermediate layer 7 may be omitted.
  • the support substrate 8 and the intermediate layer 7 may be collectively called a support member. Since the functional electrode 30 has the same configuration as that shown in FIG. 1B, detailed description thereof will be omitted.
  • the functional electrode 30 is electrically connected to the wiring 12, and the wiring 12 is thicker than the electrode fingers 3 and 4.
  • the first hollow portion 91 shown in FIG. 31 is formed by recessing the intermediate layer 7 at a position overlapping at least a part of the functional electrode 30 when viewed in the Z direction, and formed by the space of the first supporting member.
  • the first hollow portion 91 corresponds to the hollow portion 9 shown in FIG. 2 and is connected to the drawer passage 9A (see FIG. 30).
  • the first cavity 91 and the extraction passage 9A are spaces formed by etching a sacrificial layer.
  • the outer edge of the through hole 2H is provided inside the outer edge of the drawer passage 9A. This makes it difficult for stress concentration to occur in the stress distribution applied to the piezoelectric layer 2 . As a result, cracks occurring in the piezoelectric layer 2 starting from the through holes 2H are suppressed.
  • a second cavity 92 shown in FIG. 31 is a space between the acoustic wave device substrate 10 and the first cover member 40 and is surrounded by the sealing metal layer 43 .
  • the elastic wave device includes the elastic wave element substrate 10 and the first cover member 40 joined to the elastic wave element substrate 10 .
  • the acoustic wave device substrate 10 includes a support substrate 8, an intermediate layer 7 stacked in the first direction of the support substrate 8, a first hollow portion 91 provided in the intermediate layer 7, and a first cavity portion 91 provided in the intermediate layer 7.
  • the piezoelectric layer 2 has one main surface and a second main surface, and a functional electrode 30 provided on the first main surface of the piezoelectric layer 2 .
  • the first cover member 40 includes a lid substrate 41 facing the first main surface of the piezoelectric layer 2 and a support portion supporting the lid substrate 41 between the first main surface of the piezoelectric layer 2 and the lid substrate 41 . Prepare.
  • At least a part of the functional electrode 30 overlaps the first cavity portion 91 when viewed from above in the lamination direction of the support substrate 8 and the piezoelectric layer 2 , and the second cavity portion 91 is interposed between the functional electrode 30 and the lid substrate 41 There is a cavity 92 .
  • the support substrate 8 is not exposed in the first hollow portion 91 .
  • the first hollow portion 91 is provided only in the intermediate layer 7 and not provided in the support substrate 8 .
  • the support substrate 8 can be easily ground, and the height of the entire elastic wave device can be easily reduced.
  • the intermediate layer 7 is always sandwiched between the piezoelectric layer 2 and the support substrate 8, deterioration of characteristics due to parasitic capacitance can be easily suppressed.
  • the thickness of the intermediate layer 7 is thicker than that of the piezoelectric layer 2. This makes it easier to provide the first hollow portion 91 only in the intermediate layer 7, thereby making it easier to reduce the height.
  • the thickness of the support substrate 8 may be thinner than the thickness of the intermediate layer 7 . With such an aspect, it becomes easier to reduce the height.
  • a through hole 2H is provided that penetrates the piezoelectric layer 2 and reaches the first cavity portion 91 .
  • the first hollow portion 91 can be formed using an etching method, so that the height can be reduced more easily.
  • the outer edge of the piezoelectric layer 2 is provided inside the outer edge of the support substrate 8 . As a result, cracks are less likely to occur in the piezoelectric layer 2 . Moreover, it is desirable that the angle formed by the side wall of the end portion of the piezoelectric layer 2 and the intermediate layer 7 is less than 90°. For example, the side walls of the outer edge of the piezoelectric layer 2 are tapered. This makes it easier to scatter unwanted waves at the ends of the piezoelectric layer 2 and suppress characteristic deterioration.
  • FIG. 34 is a schematic cross-sectional view for explaining a bonding process for forming a support member for an acoustic wave device substrate.
  • a sacrificial layer 7 ⁇ /b>S is deposited on the second main surface of the piezoelectric layer 2 .
  • the first portion 7A which will be the intermediate layer 7
  • the second portion 7B is formed so as to cover the second main surface of the piezoelectric layer 2 and the sacrificial layer 7S.
  • the surface of the first portion 7A is flattened so that unevenness due to the influence of the sacrificial layer 7S is eliminated.
  • the second portion 7B to be the intermediate layer 7 is formed on the first main surface of the support substrate 8.
  • the first portion 7A and the second portion 7B are joined, and the piezoelectric layer 2 (piezoelectric substrate) is supported by the support substrate 8.
  • FIG. 34 is a schematic cross-sectional view for explaining a bonding process for forming a support member for an acoustic wave
  • FIG. 35 is a schematic cross-sectional view for explaining the electrode forming process for forming the functional electrodes of the acoustic wave device substrate.
  • the first metal layer 35 is formed on the first main surface of the piezoelectric layer 2 so that the functional electrode 30 and part of the wiring are patterned.
  • a second metal layer 14 is formed on the first metal layer 35 , and a part of the second metal layer 14 becomes the wiring 12 that conducts to the functional electrode 30 .
  • a seal metal layer 44 a is laminated on part of the second metal layer 14 and the wiring 12 .
  • the seal metal layer 44a is Au or Au alloy.
  • FIG. 36 is a schematic cross-sectional view for explaining a protective film forming process for forming a protective film that covers the functional electrodes of the acoustic wave device substrate.
  • a dielectric film 19 is formed by masking the periphery of the functional electrode 30 with a resist. Thereby, the functional electrode 30 is covered with the dielectric film 19 .
  • FIG. 37 is a schematic cross-sectional view for explaining the first cavity forming step for forming the first cavity of the acoustic wave device substrate.
  • through holes 2H are formed in the piezoelectric layer 2 .
  • a through hole 2H is formed in the piezoelectric layer 2 at a position overlapping the sacrificial layer 7S.
  • an etchant is injected from the through hole 2H to dissolve the sacrificial layer 7S. As a result, the space where the sacrificial layer 7S was located becomes the first cavity portion 91.
  • FIG. 37 first, through holes 2H are formed in the piezoelectric layer 2 .
  • a through hole 2H is formed in the piezoelectric layer 2 at a position overlapping the sacrificial layer 7S.
  • an etchant is injected from the through hole 2H to dissolve the sacrificial layer 7S.
  • the space where the sacrificial layer 7S was located becomes the first cavity portion 91.
  • the film thickness of the dielectric film 19 is adjusted by ion etching or the like.
  • the film thickness of the dielectric film 19 is adjusted until desired frequency characteristics are obtained. Ion etching is repeated until the desired frequency characteristics are obtained.
  • FIG. 38 is a schematic cross-sectional view for explaining the lid substrate forming process for forming the first cover member.
  • the insulating layer 42 is formed on the second main surface of the lid substrate 41 .
  • a seal metal layer 43 b and a seal metal layer 44 b are formed on the insulating layer 42 .
  • the seal metal layer 43b and the seal metal layer 44b are Au or Au alloy layers.
  • FIG. 39 is a schematic cross-sectional view for explaining a second cavity forming step of joining the acoustic wave element substrate and the first cover member to form the second cavity.
  • the first cover member 40 is opposed to and bonded to the acoustic wave device substrate 10 .
  • the seal metal layer 43a of the acoustic wave element substrate 10 and the seal metal layer 43b of the first cover member 40 are Au--Au bonded, and the seal metal layer 43a and the seal metal layer 43b are bonded together. integrate into.
  • the seal metal layer 44a of the acoustic wave element substrate 10 and the seal metal layer 44b of the first cover member 40 are Au—Au bonded to integrate the seal metal layer 44a and the seal metal layer 44b into the seal metal layer 44.
  • FIG. 40 is a schematic cross-sectional view for explaining the thinning process for thinning the second substrate. As shown in FIG. 40, in the thinning step, the first main surface of the lid substrate 41 is ground by a grinding tool DF to reduce the thickness of the lid substrate 41 .
  • FIG. 41 is a schematic cross-sectional view for explaining a through-via forming step for forming through-vias in the second substrate. As shown in FIG. 41, through vias 57H are formed by dry etching or reactive ion etching.
  • FIG. 42 is a schematic cross-sectional view for explaining a terminal electrode forming process for forming terminal electrodes on the second substrate.
  • seed layer 56 is formed to cover through via 51H shown in FIG.
  • the seed layer 56 is formed by forming a Ti layer and then laminating a Cu layer on the Ti layer.
  • a Cu layer, a Ni layer, and an Au layer are laminated in this order on the seed layer 56 by plating. is formed.
  • FIG. 43 is a schematic cross-sectional view for explaining the insulating film forming process for insulating the periphery of the terminal electrode.
  • the plating resist 57M is removed and the seed layer 56 around the terminal electrode 57 is removed.
  • an insulating layer 45 for insulating the periphery of the terminal electrode 57 is additionally formed.
  • the support substrate 8 may be ground with a grinding tool to adjust the thickness of the support substrate 8 to be thin. For example, the thickness of the support substrate 8 can be made thinner than the thickness of the intermediate layer 7 .
  • each acoustic wave device is singulated by dicing.
  • the side wall of the outer edge of the piezoelectric layer 2 may be processed to have a tapered portion.
  • the method for manufacturing the acoustic wave device includes the bonding process, the electrode forming process, the first cavity forming process, the cover member forming process, and the second cavity forming process. and including.
  • the support substrate 8 and the piezoelectric layer 2 having the first main surface and the second main surface are prepared, and the intermediate layer 7 having the sacrificial layer 7S embedded therein is attached to the piezoelectric layer 2 as the second main surface. It is laminated on the main surface, and the piezoelectric layer 2 and the support substrate 8 are bonded together with the intermediate layer 7 interposed therebetween.
  • At least the functional electrode 30 and the first portion 46 of the supporting portion are formed after the bonding process.
  • a through hole 2H is formed in the sacrificial layer 7S at a position where the support substrate 8 and the piezoelectric layer 2 overlap each other in the stacking direction when viewed from above.
  • An etchant is introduced into the sacrificial layer 7S through 2H, and the sacrificial layer 7S is removed to form the first cavity 91.
  • the lid substrate 41 is prepared, and the second portion 47 of the supporting portion is formed on the lid substrate 41 .
  • the first portion 46 and the second portion 47 of the supporting portion are joined to form a gap between the functional electrode 30 and the lid substrate 41 .
  • a second cavity 92 is formed in the .
  • the support substrate 8 or the lid substrate 41 is thin, the support substrate 8 and the lid substrate 41 are bonded to each other. Deterioration of strength is suppressed. As a result, even if the elastic wave device is reduced in height, deterioration in mechanical strength is suppressed.

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Abstract

弾性波装置は、第１方向に厚みを有する支持基板と、支持基板の第１方向に設けられた圧電層と、圧電層の上に設けられた機能電極と、を備えている。支持基板と圧電層との間には、第１方向に平面視して、機能電極と少なくとも一部が重なる位置に空間部が設けられている。圧電層には、圧電層を貫通する少なくとも１つの貫通孔があり、貫通孔が空間部に連通しており、第１方向に平面視して、空間部の外縁の内側に貫通孔を有する。

Description

弾性波装置及び弾性波装置の製造方法
　本開示は、弾性波装置及び弾性波装置の製造方法に関する。
　特許文献１には、弾性波装置が記載されている。
特開２０１２－２５７０１９号公報
　特許文献１において、空洞部と連通する貫通孔が設けられ、貫通孔を介して空洞部となる部分の犠牲層をエッチングすることがある。貫通孔を起点として圧電層にクラックが発生する可能性がある。
　本開示は、上述した課題を解決するものであり、圧電層の貫通孔を起点とするクラックが抑制されることを目的とする。
　一態様に係る弾性波装置は、第１方向に厚みを有する支持基板と、前記支持基板の前記第１方向に設けられた圧電層と、前記圧電層に設けられた機能電極と、を備え、前記支持基板と前記圧電層との間には、前記第１方向に平面視して、前記機能電極と少なくとも一部が重なる位置に空間部が設けられており、前記圧電層を貫通する少なくとも１つの貫通孔があり、前記貫通孔が前記空間部に連通しており、前記第１方向に平面視して、前記空間部の外縁の内側に前記貫通孔を有する。
　一態様に係る弾性波装置の製造法は、支持基板と、第１主面と、前記第１主面と反対側の第２主面とを有する圧電層とを準備し、犠牲層を埋め込んである中間層を前記圧電層の前記第２主面に積層し、前記圧電層と前記支持基板とを前記中間層を挟んで貼り合わせる、貼り合わせ工程と、前記貼り合わせ工程の後で、少なくとも機能電極と、支持部の第１部分とを形成する電極形成工程と、前記電極形成工程の後、前記犠牲層に前記支持基板と前記圧電層との積層方向に平面視して重なる位置の圧電層に貫通孔を形成し、前記貫通孔を介して前記犠牲層にエッチング液を侵入させ、前記犠牲層を除去して第１空洞部を形成する第１空洞部形成工程と、蓋基板を準備し、前記蓋基板に支持部の第２部分を形成する蓋基板形成工程と、前記第１空洞部形成工程及び前記蓋基板形成工程の後、前記支持部の第１部分と前記支持部の第２部分とを接合して、前記機能電極と前記蓋基板との間に第２空洞部を形成する第２空洞部形成工程と、を含む。
　本開示によれば、圧電層の貫通孔を起点とするクラックが抑制される。
図１Ａは、本実施形態の弾性波装置を示す斜視図である。 図１Ｂは、本実施形態の電極構造を示す平面図である。 図２は、図１ＡのＩＩ－ＩＩ線に沿う部分の断面図である。 図３Ａは、比較例の圧電層を伝播するラム波を説明するための模式的な断面図である。 図３Ｂは、本実施形態の圧電層を伝播する厚み滑り１次モードのバルク波を説明するための模式的な断面図である。 図４は、本実施形態の圧電層を伝播する厚み滑り１次モードのバルク波の振幅方向を説明するための模式的な断面図である。 図５は、本実施形態の弾性波装置の共振特性の例を示す説明図である。 図６は、本実施形態の弾性波装置において、隣り合う電極の中心間距離または中心間距離の平均距離をｐ、圧電層の平均厚みをｄとした場合、ｄ／２ｐと、共振子としての比帯域との関係を示す説明図である。 図７は、本実施形態の弾性波装置において、１対の電極が設けられている例を示す平面図である。 図８は、本実施形態の弾性波装置の共振特性の一例を示す参考図である。 図９は、本実施形態の弾性波装置の、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説明図である。 図１０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説明図である。 図１１は、ｄ／ｐを限りなく０に近づけた場合のＬｉＮｂＯ３のオイラー角（０°、θ、ψ）に対する比帯域のマップを示す説明図である。 図１２は、本実施形態に係る弾性波装置を説明するための部分切り欠き斜視図である。 図１３は、第１実施形態に係る弾性波装置の平面図である。 図１４は、図１３のＸＩＶ－ＸＩＶ線に沿った断面を示す図である。 図１５は、第１実施形態の貫通孔の周囲の部分拡大断面図である。 図１６は、比較例の貫通孔の周囲の部分拡大断面図である。 図１７は、第１実施形態の変形例の貫通孔の周囲の部分拡大断面図である。 図１８は、第２実施形態に係る弾性波装置の平面図である。 図１９は、第２実施形態の変形例１に係る弾性波装置の平面図である。 図２０は、第２実施形態の変形例２に係る弾性波装置の平面図である。 図２１は、第２実施形態の変形例３に係る弾性波装置の平面図である。 図２２は、第２実施形態の変形例４に係る弾性波装置の平面図である。 図２３は、第２実施形態の変形例５に係る弾性波装置の平面図である。 図２４は、第２実施形態の変形例６に係る弾性波装置の平面図である。 図２５は、第２実施形態の変形例７に係る弾性波装置の平面図である。 図２６は、第３実施形態に係る弾性波装置の平面図である。 図２７は、図２６のＸＩＶ－ＸＩＶ線に沿った断面を示す図である。 図２８は、空間部の外縁と、最大ミーゼス応力との関係を示す説明図である。 図２９は、貫通孔の外縁から空間部の外縁までの距離と、最大ミーゼス応力との関係を示す説明図である。 図３０は、第４実施形態に係る弾性波装置の第１基板の第１主面側の平面図である。 図３１は、第４実施形態に係る弾性波装置の断面図である。 図３２は、第４実施形態に係る弾性波装置の第２基板の第１主面側の平面図である。 図３３は、第４実施形態に係る弾性波装置の第２基板の第２主面側の平面図である。 図３４は、弾性波素子基板の支持部材を形成する、貼り合わせ工程を説明するための模式的な断面図である。 図３５は、弾性波素子基板の機能電極を形成する電極形成工程を説明するための模式的な断面図である。 図３６は、弾性波素子基板の機能電極を覆う保護膜を形成する保護膜形成工程を説明するための模式的な断面図である。 図３７は、弾性波素子基板の第１空洞部を形成する第１空洞部形成工程を説明するための模式的な断面図である。 図３８は、第１カバー部材を形成する蓋基板形成工程を説明するための模式的な断面図である。 図３９は、弾性波素子基板と第１カバー部材とを接合して第２空洞部を形成する第２空洞部形成工程を説明するための模式的な断面図である。 図４０は、第２基板を薄くする薄化工程を説明するための模式的な断面図である。 図４１は、第２基板に貫通ビアを形成する貫通ビア形成工程を説明するための模式的な断面図である。 図４２は、第２基板に端子電極を形成する端子電極形成工程を説明するための模式的な断面図である。 図４３は、端子電極の周りを絶縁する絶縁膜形成工程を説明するための模式的な断面図である。
　以下に、本開示の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態により本開示が限定されるものではない。なお、本開示に記載の各実施形態は、例示的なものであり、異なる実施形態間において、構成の部分的な置換または組み合わせが可能である変形例や第２実施の形態以降では第１実施形態と共通の事柄についての記述を省略し、異なる点についてのみ説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については実施形態毎には逐次言及しない。
　図１Ａは、本実施形態の弾性波装置を示す斜視図である。図１Ｂは、本実施形態の電極構造を示す平面図である。
　本実施形態の弾性波装置１は、ＬｉＮｂＯ３からなる圧電層２を有する。圧電層２は、ＬｉＴａＯ３からなるものであってもよい。ＬｉＮｂＯ３やＬｉＴａＯ３のカット角は、本実施形態では、Ｚカットである。ＬｉＮｂＯ３やＬｉＴａＯ３のカット角は、回転Ｙカットや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１次モードを効果的に励振するには、５０ｎｍ以上、１０００ｎｍ以下が好ましい。
　圧電層２は、Ｚ方向に対向し合う第１の主面２ａと、第２の主面２ｂとを有する。第１の主面２ａ上に、電極指３及び電極指４が設けられている。
　ここで電極指３が「第１電極指」の一例であり、電極指４が「第２電極指」の一例である。図１Ａ及び図１Ｂでは、複数の電極指３は、第１のバスバー電極５に接続されている複数の「第１電極指」である。複数の電極指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電極指」である。複数の電極指３及び複数の電極指４は、互いに間挿し合っている。これにより、電極指３と、電極指４と、第１のバスバー電極５と、第２のバスバー電極６と、を備える機能電極３０が構成される。このような機能電極３０は、ＩＤＴ（Ｉｎｔｅｒｄｉｇｉｔａｌ　Ｔｒａｎｓｕｄｕｃｅｒ）電極ともいう。
　電極指３及び電極指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、電極指３と、電極指３と隣接する電極指４とが対向している。電極指３、電極指４の長さ方向、及び、電極指３、電極指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、電極指３と、電極指３と隣接する電極指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。以下の説明では、圧電層２の厚み方向をＺ方向（または第１方向）とし、電極指３、電極指４の長さ方向をＹ方向（または第２方向）とし、電極指３、電極指４の直交する方向をＸ方向（または第３方向）として、説明することがある。
　また、電極指３、電極指４の長さ方向が図１Ａ及び図１Ｂに示す電極指３、電極指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１Ａ及び図１Ｂ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指３、電極指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１Ａ及び図１Ｂにおいて電極指３、電極指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指３と、他方電位に接続される電極指４とが隣り合う１対の構造が、上記電極指３、電極指４の長さ方向と直交する方向に、複数対設けられている。
　ここで電極指３と電極指４とが隣り合うとは、電極指３と電極指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、電極指３と電極指４とが間隔を介して配置されている場合を指す。また、電極指３と電極指４とが隣り合う場合、電極指３と電極指４との間には、他の電極指３、電極指４を含む、ホット電極やグラウ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対や２．５対などであってもよい。
　電極指３と電極指４との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。また、電極指３と電極指４との間の中心間距離とは、電極指３の長さ方向と直交する方向における電極指３の幅寸法の中心と、電極指４の長さ方向と直交する方向における電極指４の幅寸法の中心とを結んだ距離となる。
　さらに、電極指３、電極指４の少なくとも一方が複数本ある場合（電極指３、電極指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）、電極指３、電極指４の中心間距離は、１．５対以上の電極指３、電極指４のうち隣り合う電極指３、電極指４それぞれの中心間距離の平均値を指す。
　また、電極指３、電極指４の幅、すなわち電極指３、電極指４の対向方向の寸法は、１５０ｎｍ以上、１０００ｎｍ以下の範囲が好ましい。なお、電極指３と電極指４との間の中心間距離とは、電極指３の長さ方向と直交する方向における電極指３の寸法（幅寸法）の中心と、電極指４の長さ方向と直交する方向における電極指４の寸法（幅寸法）の中心とを結んだ距離となる。
　また、本実施形態では、Ｚカットの圧電層を用いているため、電極指３、電極指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（電極指３、電極指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、中間層７を介して支持基板８が積層されている。中間層７及び支持基板８は、枠状の形状を有し、図２に示すように、開口部７ａ、８ａを有する。それによって、空洞部（エアギャップ）９が形成されている。
　空洞部９は、圧電層２の励振領域Ｃの振動を妨げないために設けられている。従って、上記支持基板８は、少なくとも１対の電極指３、電極指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に中間層７を介して積層されている。なお、中間層７は設けられずともよい。従って、支持基板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。
　中間層７は、酸化ケイ素で形成されている。もっとも、中間層７は、酸化ケイ素の他、窒化ケイ素、アルミナなどの適宜の絶縁性材料で形成することができる。ここで、中間層７は「中間層」の一例である。
　支持基板８は、Ｓｉにより形成されている。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、支持基板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。支持基板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。
　上記複数の電極指３、電極指４及び第１のバスバー電極５、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、電極指３、電極指４及び第１のバスバー電極５、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、密着層には、Ｔｉ膜以外を用いてもよい。
　駆動に際しては、複数の電極指３と、複数の電極指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１次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、複数対の電極指３、電極指４のうちいずれかの隣り合う電極指３、電極指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１次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指３、電極指４の少なくとも一方が複数本ある場合、すなわち、電極指３、電極指４を１対の電極組とした場合に電極指３、電極指４が１．５対以上ある場合、隣り合う電極指３、電極指４の中心間距離ｐは、各隣り合う電極指３、電極指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、電極指３、電極指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１次モードのバルク波を利用していることによる。
　図３Ａは、比較例の圧電層を伝播するラム波を説明するための模式的な断面図である。図３Ｂは、本実施形態の圧電層を伝播する厚み滑り１次モードのバルク波を説明するための模式的な断面図である。図４は、本実施形態の圧電層を伝播する厚み滑り１次モードのバルク波の振幅方向を説明するための模式的な断面図である。
　図３Ａでは、特許文献１に記載のような弾性波装置であり、圧電層をラム波が伝搬する。図３Ａに示すように、圧電層２０１中を矢印で示すように波が伝搬する。ここで、圧電層２０１には、第１の主面２０１ａと、第２の主面２０１ｂとがあり、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、機能電極３０の電極指３、４が並んでいる方向である。図３Ａ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、圧電層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３、４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３Ｂに示すように、本実施形態の弾性波装置では、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、電極指３、電極指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。
　なお、厚み滑り１次モードのバルク波の振幅方向は、図４に示すように、圧電層２の励振領域Ｃ（図１Ｂ参照）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４では、電極指３と電極指４との間に、電極指４が電極指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。
　弾性波装置１では、電極指３と電極指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、この電極指３、電極指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、上記電極指３がホット電位に接続される電極であり、電極指４がグラウンド電位に接続される電極である。もっとも、電極指３がグラウンド電位に、電極指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ウ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５は、本実施形態の弾性波装置の共振特性の例を示す説明図である。なお、図５に示す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ＬｉＮｂＯ３
　圧電層２の厚み：４００ｎｍ
　励振領域Ｃ（図１Ｂ参照）の長さ：４０μｍ
　電極指３、電極指４からなる電極の対数：２１対
　電極指３と電極指４との間の中心間距離（ピッチ）：３μｍ
　電極指３、電極指４の幅：５００ｎｍ
　ｄ／ｐ：０．１３３
　中間層７：１μｍの厚みの酸化ケイ素膜
　支持基板８：Ｓｉ
　なお、励振領域Ｃ（図１Ｂ参照）とは、電極指３と電極指４の長さ方向と直交するＸ方向に視たときに、電極指３と電極指４とが重なっている領域である。励振領域Ｃの長さとは、励振領域Ｃの電極指３、電極指４の長さ方向に沿う寸法である。ここで、励振領域Ｃとは、「交差領域」の一例である。
　本実施形態では、電極指３、電極指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、電極指３と電極指４とを等ピッチで配置した。
　図５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、電極指３と電極指４との電極の中心間距離をｐとした場合、本実施形態では、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６を参照して説明する。
　図５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６は、本実施形態の弾性波装置において、隣り合う電極の中心間距離または中心間距離の平均距離をｐ、圧電層２の平均厚みをｄとした場合、ｄ／２ｐと、共振子としての比帯域との関係を示す説明図である。
　図６に示すように、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１次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、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、隣り合う電極指３、電極指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、隣り合う電極指３、電極指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２の厚みｄについても、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７は、本実施形態の弾性波装置において、１対の電極が設けられている例を示す平面図である。弾性波装置１０１では、圧電層２の第１の主面２ａ上において、電極指３と電極指４とを有する１対の電極が設けられている。なお、図７中のＫが交差幅となる。前述したように、本開示の弾性波装置では、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１次モードのバルク波を効果的に励振することができる。
　弾性波装置１では、好ましくは、複数の電極指３、電極指４において、いずれかの隣り合う電極指３、電極指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Ｃに対する、上記隣り合う電極指３、電極指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８及び図９を参照して説明する。
　図８は、本実施形態の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ＬｉＮｂＯ３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１Ｂを参照して説明する。図１Ｂの電極構造において、１対の電極指３、電極指４に着目した場合、この１対の電極指３、電極指４のみが設けられるとする。この場合、一点鎖線で囲まれた部分が励振領域Ｃとなる。この励振領域Ｃとは、電極指３と電極指４とを、電極指３、電極指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指３における電極指４と重なり合っている領域、電極指４における電極指３と重なり合っている領域、及び、電極指３と電極指４との間の領域における電極指３と電極指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Ｃの面積に対する、励振領域Ｃ内の電極指３、電極指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Ｃの面積に対する比である。
　なお、複数対の電極指３、電極指４が設けられている場合、励振領域Ｃの面積の合計に対する全励振領域Ｃ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９は、本実施形態の弾性波装置の、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説明図である。なお、比帯域については、圧電層２の膜厚や電極指３、電極指４の寸法を種々変更し、調整した。また、図９は、ＺカットのＬｉＮｂＯ３からなる圧電層２を用いた場合の結果であるが、他のカット角の圧電層２を用いた場合においても、同様の傾向となる。
　図９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９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８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の膜厚や電極指３、電極指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１０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説明図である。本実施形態の弾性波装置１において、ｄ／２ｐと、ＭＲが異なる様々な弾性波装置１を構成し、比帯域を測定した。図１０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１０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１１は、ｄ／ｐを限りなく０に近づけた場合のＬｉＮｂＯ３のオイラー角（０°、θ、ψ）に対する比帯域のマップを示す説明図である。図１１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る。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）２／９００）１／２）または（０°±１０°、２０°～８０°、［１８０°－６０°（１－（θ－５０）２／９００）１／２］～１８０°）　　…式（２）
　（０°±１０°、［１８０°－３０°（１－（ψ－９０）２／８１００）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、好ましい。
　図１２は、本実施形態に係る弾性波装置を説明するための部分切り欠き斜視図である。図１２において、空洞部９の外周縁を破線で示す。本開示の弾性波装置は、板波を利用するものであってもよい。この場合、図１２に示すように、弾性波装置３０１は、反射器３１０、３１１を有する。反射器３１０、３１１は、圧電層２の電極指３、４の弾性波伝搬方向両側に設けられる。弾性波装置３０１では、空洞部９上の電極指３、４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。このとき、反射器３１０、３１１が両側に設けられているため、板波としてのラム波による共振特性を得ることができる。
　以上説明したように、弾性波装置１、１０１では、厚み滑り１次モードのバルク波が利用されている。また、弾性波装置１、１０１では、電極指３及び電極指４は隣り合う電極同士であり、圧電層２の厚みをｄ、電極指３及び電極指４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。これにより、弾性波装置が小型化しても、Ｑ値を高めることができる。
　弾性波装置１、１０１では、圧電層２がニオブ酸リチウムまたはタンタル酸リチウムで形成されている。圧電層２の第１の主面２ａまたは第２の主面２ｂには、圧電層２の厚み方向に交差する方向において対向する電極指３及び電極指４があり、電極指３及び電極指４の上を保護膜で覆うことが望ましい。
（第１実施形態）
　図１３は、第１実施形態に係る弾性波装置の平面図である。図１４は、図１３のＸＩＶ－ＸＩＶ線に沿った断面を示す図である。図１５は、第１実施形態の貫通孔の周囲の部分拡大断面図である。なお、図１３に示す例では、第１のバスバー電極５、第２のバスバー電極６は、圧電層２の第１の主面２ａに設けられた配線１２と接続されているが、この構成は単なる一例である。
　図１３及び図１４に示すように、第１実施形態に係る弾性波装置１Ａでは、支持基板８の、Ｚ方向の圧電層２側の面に、空洞部９が設けられている。空洞部９は、Ｚ方向に平面視して、機能電極３０と少なくとも一部が重なるように設けられる。図１４に示すように、空洞部９は、中間層７の一部に設けられ、圧電層２と、中間層７とに囲まれた空間部となっている。空洞部９は、圧電層２と、支持基板８と、中間層７とに囲まれた空間となっていてもよい。支持基板８は、例えばシリコン基板である。中間層７は、例えば酸化ケイ素である。支持基板８と、中間層７とは、支持部材となる。また、圧電層は例えば、ニオブ酸リチウムまたはタンタル酸リチウムを含む。圧電層２が、ニオブ酸リチウムまたはタンタル酸リチウムと、不可避不純物とを含んでいてもよい。機能電極３０は、ここでは対向する第１のバスバー電極５、第２のバスバー電極６と、第１のバスバー電極５に接続される電極指３と、第２のバスバー電極６に接続される電極指４と、を有するＩＤＴ電極である。
　図１３に示すように、第１実施形態に係る弾性波装置１Ａにおいて、圧電層２には、Ｚ方向に平面視して空洞部９と重なる位置に、圧電層２を貫通する貫通孔２Ｈが設けられている。貫通孔２Ｈは、空洞部９となる部分に埋め込まれた犠牲層をエッチングするためのエッチングホールである。エッチング液は、圧電層２の第１の主面２ａから注入される。
　図１５は、第１実施形態の貫通孔の周囲の部分拡大断面図である。図１６は、比較例の貫通孔の周囲の部分拡大断面図である。図１５に示すように、空洞部９は、引き出し通路９Ａと接続されている。空洞部９と、引き出し通路９Ａとは、犠牲層のエッチングにより形成されている空間部である。Ｚ方向に平面視した場合、貫通孔２Ｈの外縁は、引き出し通路９Ａの外縁の内側に設けられている。これに対し、図１６に示すように、比較例の貫通孔２Ｈは、Ｚ方向に平面視した場合、貫通孔２Ｈの外縁は、空洞部９の縁に重なって設けられている。
　比較例において、貫通孔２Ｈの外縁に応力集中が生じる可能性があり、貫通孔２Ｈを起点とする圧電層２のクラックが生じる可能性がある。これに対し、第１実施形態の貫通孔２Ｈの外縁の少なくとも一部は曲線状となっている。これにより、圧電層２のクラックが抑制される。第１実施形態では、貫通孔２Ｈは円形である。引き出し通路９Ａの外縁も曲線状となっており、端部付近において、引き出し通路９Ａの外縁と貫通孔２Ｈの外縁との間の距離が同じ個所が連続的に設けられている。これにより、圧電層２へ加わる応力分布において、応力集中が生じにくくなる。ここで、引き出し通路９Ａの外縁と貫通孔２Ｈの外縁との間の距離が同じとは、±１μｍから±５μｍ程度の誤差も含むものとする。なお、空間部の外縁と貫通孔との外縁との間の距離が同じ個所は、貫通孔の外縁の３０％以上であることが、圧電層２へ加わる応力分布において、応力集中を抑制する点で望ましい。
　図１７は、第１実施形態の変形例の貫通孔の周囲の部分拡大断面図である。Ｚ方向に平面視した場合、貫通孔２Ｈの外縁は、引き出し通路９Ａの外縁の内側に設けられている。図１７に示すように、引き出し通路９Ａの外縁には、第１曲線部７１と、直線部７２と、第２曲線部７３とを含む。例えば、第１曲線部７１の曲率が貫通孔２Ｈの曲率と同等になることで、圧電層２へ加わる応力分布において、応力集中が抑制され、圧電層２の貫通孔２Ｈを起点とするクラックが抑制される。
　以上説明したように、第１実施形態に係る弾性波装置１Ａは、第１方向に厚みを有する支持基板８と、支持基板８の第１方向に設けられた圧電層２と、圧電層２の第１方向に設けられ、機能電極３０と、を備える。機能電極３０は、第１方向に直交する第２方向に延びる複数の電極指３と、第１方向及び第２方向に直交する第３方向について複数の電極指３のいずれかと対向し、第２方向に延びる複数の電極指４と、を有する。支持基板８と圧電層２との間には、第１方向に平面視して、機能電極３０と少なくとも一部が重なる位置に空洞部（空間部）９が設けられている。圧電層２を貫通する少なくとも１つの貫通孔２Ｈがあり、貫通孔２Ｈが引き出し通路９Ａを介して空洞部９に連通している。Ｚ方向にみて、引き出し通路９Ａの外縁の内側に貫通孔２Ｈがある。
　これにより、圧電層２へ加わる応力分布において、応力集中が生じにくくなる。その結果、貫通孔２Ｈを起点として圧電層２に生じるクラックが抑制される。
　望ましい態様として、複数の電極指３と複数の電極指４のうち、隣り合う電極指３と電極指４との間の中心間距離をｐとした場合、圧電層２の厚みは、２ｐ以下である。これにより、弾性波装置１を小型化でき、かつＱ値を高めることができる。
　より望ましい態様として、圧電層２は、ニオブ酸リチウムまたはタンタル酸リチウムを含む。これにより、良好な共振特性が得られる弾性波装置を提供することができる。
　さらに望ましい態様として、圧電層２を構成しているニオブ酸リチウムまた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）または式（３）の範囲にある。この場合、比帯域を十分に広くすることができる。
　（０°±１０°、０°～２０°、任意のψ）　　…式（１）
　（０°±１０°、２０°～８０°、０°～６０°（１－（θ－５０）２／９００）１／２）　または　（０°±１０°、２０°～８０°、［１８０°－６０°（１－（θ－５０）２／９００）１／２］～１８０°）　　…式（２）
　（０°±１０°、［１８０°－３０°（１－（ψ－９０）２／８１００）１／２］～１８０°、任意のψ）　　…式（３）
　望ましい態様として、弾性波装置１は、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。これにより、結合係数が高まり、良好な共振特性が得られる弾性波装置を提供することができる。
　より望ましい態様として、圧電層２の厚みをｄ、隣り合う電極指３と電極指４との中心間距離をｐとした場合、ｄ／ｐ≦０．５である。これにより、弾性波装置１を小型化でき、かつＱ値を高めることができる。
　さらに望ましい態様として、ｄ／ｐが０．２４以下である。これにより、弾性波装置１を小型化でき、かつＱ値を高めることができる。
　望ましい態様として、隣り合う電極指３及び電極指４が対向している方向において重なっている領域が励振領域Ｃであり、励振領域Ｃに対する、複数の電極指３及び複数の電極指４のメタライゼーション比をＭＲとしたときに、ＭＲ≦１．７５（ｄ／ｐ）＋０．０７５を満たす。この場合、比帯域を確実に１７％以下にすることができる。
　望ましい態様として、弾性波装置３０１は、板波を利用可能に構成されていてもよい。これにより、良好な共振特性が得られる弾性波装置を提供することができる。
（第２実施形態）
　図１８は、第２実施形態に係る弾性波装置の平面図である。第２実施形態では、第１実施形態と比較して、引き出し通路９Ａの形状が異なっている。
　第２実施形態の引き出し通路９Ａでは、貫通孔２Ｈの周りのＹ方向長さが、貫通孔２Ｈと空洞部９との間におけるＹ方向長さよりも大きい。これにより、貫通孔２Ｈの周りの形状の曲線部分を大きくすることができる。その結果、引き出し通路９Ａの外縁と貫通孔２Ｈとの外縁との間の距離が同じ個所は、貫通孔２Ｈの外縁の５０％より大きくすることができる。
　このため、圧電層２へ加わる応力分布において、応力集中がより抑制されるので、貫通孔２Ｈを起点として圧電層２に生じるクラックが抑制される。
　図１９は、第２実施形態の変形例１に係る弾性波装置の平面図である。第２実施形態の変形例１では、貫通孔２Ｈの周りの中間層７の空間が部分的に、Ｚ方向にみて半円状に空洞部９から突出している。貫通孔２Ｈの外縁は、円状に空洞部９から突出している空間部の外縁の内側に設けられている。
　図２０は、第２実施形態の変形例２に係る弾性波装置の平面図である。第２実施形態の変形例２では、貫通孔２Ｈの周りの中間層７の空間が部分的に、Ｚ方向にみて空洞部９から突出している。貫通孔２Ｈの外縁は、例えば、円周の２／３から３／４程度が空洞部９から突出している空間部の外縁の内側に設けられている。
　図２１は、第２実施形態の変形例３に係る弾性波装置の平面図である。第２実施形態の変形例３では、貫通孔２Ｈが矩形である。また、貫通孔２Ｈの周りの中間層７の空間が部分的に、Ｚ方向にみて空洞部９から突出している。貫通孔２Ｈの外縁は、例えば、矩形が空洞部９から突出している空間部の外縁の内側に設けられている。
　図２２は、第２実施形態の変形例４に係る弾性波装置の平面図である。第２実施形態の変形例４では、貫通孔２Ｈが三角形状である。また、貫通孔２Ｈの周りの中間層７の空間が部分的に、Ｚ方向にみて空洞部９から突出している。貫通孔２Ｈの外縁は、例えば、三角形が空洞部９から突出している空間部の外縁の内側に設けられている。
　図２３は、第２実施形態の変形例５に係る弾性波装置の平面図である。第２実施形態の変形例５では、貫通孔２Ｈが曲線と角部との組み合わせで構成されている。また、貫通孔２Ｈの周りの中間層７の空間が部分的に、Ｚ方向にみて空洞部９から突出している。貫通孔２Ｈの外縁は、貫通孔２Ｈの形状と相似であり、かつ空洞部９から突出している空間部の外縁の内側に設けられている。
　図２４は、第２実施形態の変形例６に係る弾性波装置の平面図である。第２実施形態の変形例５では、貫通孔２Ｈが円形である。貫通孔２Ｈの外縁は、空洞部９の外縁の内側に設けられている。
　図２５は、第２実施形態の変形例７に係る弾性波装置の平面図である。第２実施形態の変形例７では、貫通孔２Ｈが円形である。貫通孔２Ｈの周りの中間層７の空間が部分的に、Ｚ方向にみて空洞部９から突出している。貫通孔２Ｈは、必ずしも中間層７の空間の端部になくてもよい。
（第３実施形態）
　図２６は、第３実施形態に係る弾性波装置の平面図である。図２７は、図２６のＸＩＶ－ＸＩＶ線に沿った断面を示す図である。第３実施形態の機能電極３０は、上部電極３１及び下部電極３２を有する。上部電極３１と下部電極３２とは、圧電層２を厚み方向に挟む。第３実施形態の弾性波装置は、ＢＡＷ素子（Ｂｕｌｋ　Ａｃｏｕｓｔｉｃ　Ｗａｖｅ　素子）とよばれることもある。
　貫通孔２Ｈは、空洞部９となる部分に埋め込まれた犠牲層をエッチングするためのエッチングホールである。貫通孔２Ｈが円形である。貫通孔２Ｈの外縁は、空洞部９の外縁の内側に設けられている。
　このため、圧電層２へ加わる応力分布において、応力集中がより抑制されるので、貫通孔２Ｈを起点として圧電層２に生じるクラックが抑制される。
　（評価例）
　図１６に示す比較例のように、平面視したとき、貫通孔の外縁の一部が空間部の外縁の外側にあるモデルを作成し比較例とした。
　図１５に示すような平面視したとき、貫通孔の外縁が空間部の外縁内側にあるモデルを作成し、実施例１とした。
　図１８に示すような平面視したとき、貫通孔の外縁が空間部の外縁内側にあるモデルを作成し、実施例２とした。
　シミュレーションの評価結果を表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１に示すように、実施例１は、比較例１よりも最大ミーゼス応力が小さくなる。貫通孔の外縁が空間部の外縁内側にあるため、圧電層２に加わる応力が低減される。
　表１に示すように、実施例２は、実施例１よりも最大ミーゼス応力が小さくなる。Ｚ方向に平面視して、空間部の外縁と貫通孔２Ｈの外縁との間の距離が同じ領域が大きくなると、圧電層２に加わる応力が低減される。
　次に、図１８に示すような平面視したとき、貫通孔の外縁が空間部の外縁内側にあるモデルを作成し、貫通孔２Ｈの外縁の大きさを１４μｍで固定し、空間部の外縁の大きさを変えたシミュレーションを行った。
　図２８は、空間部の外縁と、最大ミーゼス応力との関係を示す説明図である。貫通孔２Ｈと相似な曲線部分の曲率半径から擬似的な空間部の外縁の直径を求め、空間部の外縁の直径を変化させている。図２８に示すように、空間部の外縁の直径が大きくなると、最大ミーゼス応力が大きくなる。
　図２９は、貫通孔の外縁から空間部の外縁までの距離と、最大ミーゼス応力との関係を示す説明図である。図２９は、図２８の評価結果が、貫通孔の外縁から空間部の外縁までの距離と、最大ミーゼス応力との関係に置き換えられたものである。貫通孔の外縁から空間部の外縁までの距離は、近い方が最大ミーゼス応力が小さくなる。
（第４実施形態）
　図３０は、第４実施形態に係る弾性波装置の第１基板の第１主面側の平面図である。図３１は、第４実施形態に係る弾性波装置の断面図である。図３２は、第４実施形態に係る弾性波装置の第２基板の第１主面側の平面図である。図３３は、第４実施形態に係る弾性波装置の第２基板の第２主面側の平面図である。
　図３０から図３３に示すように、第４実施形態に係る弾性波装置では、弾性波素子基板１０が、第１カバー部材４０で覆われている。図３０に示す機能電極３０は、図１Ｂに示す、対向する第１のバスバー電極５、第２のバスバー電極６と、第１のバスバー電極５に接続される電極指３と、第２のバスバー電極６に接続される電極指４と、を有するＩＤＴ電極である。
　図３１、図３２及び図３３に示すように、第１カバー部材４０は、蓋基板４１と、蓋基板４１の第１主面を覆う絶縁層４５と、蓋基板４１の第２主面を覆う絶縁層４２と、絶縁層４２上に形成されたシール金属層４３及びシール金属層４４を含む。蓋基板４１は、例えば、シリコン基板である。絶縁層４２及び絶縁層４５は、酸化ケイ素である。
　蓋基板４１の第１主面から第２主面まで貫通する貫通ビアには、シード層５６を介して、端子電極５７が設けられる。シード層５６は、Ｔｉ層の上にＣｕ層を積層した積層体である。端子電極５７は、Ｃｕ層、Ｎｉ層の上にＡｕ層をめっきした積層体である。端子電極５７は、アンダーバンプメタルともよばれ、例えば、端子電極５７には、不図示のＢＧＡ（ｂａｌｌ　ｇｒｉｄ　ａｒｒａｙ）バンプが積層される。
　シール金属層４３及びシール金属層４４は、金、又は、金合金と他の金属、例えば、チタンとの金属積層であり、弾性波素子基板１０を第１カバー部材４０に支持させる第１支持部である。シール金属層４３は、Ｚ方向に平面視して、図３３に示すように、機能電極３０の周りを囲むように線状のパターンで形成されている。シール金属層４３は、図３１に示す第２空洞部９２を密閉できる。
　シール金属層４３で囲まれる範囲において、シール金属層４４が設けられている。シール金属層４４は、シール金属層４３と同じ材料で形成されており、第１カバー部材４０と、弾性波素子基板１０とを接合する。これにより、弾性波素子基板１０の撓みが抑制される。
　弾性波素子基板１０は、少なくとも１つの機能電極３０を有しており、第４実施形態では、２つの機能電極３０を含む。弾性波素子基板１０は、支持基板８と、支持基板８の第１主面８Ａ側に積層された圧電層２を含む。圧電層２は、例えば、ニオブ酸リチウムまたはタンタル酸リチウムを含む。圧電層２が、ニオブ酸リチウムまたはタンタル酸リチウムと、不可避不純物とを含んでいてもよい。第４実施形態では、圧電層２は、中間層７を介して支持基板８に積層されている。なお、中間層７はなくてもよい。第４実施形態では、支持基板８及び中間層７を一体として、支持部材と呼ぶことがある。機能電極３０は、図１Ｂで示した構成と同様であるので詳細な説明を省略する。
　機能電極３０は、配線１２と電気的に接続しており、配線１２は、電極指３及び電極指４よりも厚い。
　図３１に示す第１空洞部９１は、Ｚ方向にみて、機能電極３０の少なくとも一部と重なる位置に、中間層７を凹ませて、第１支持部材の空間により形成されている。このように、第１空洞部９１は、図２に示す空洞部９に相当し、引き出し通路９Ａと接続されている（図３０参照）。第１空洞部９１と、引き出し通路９Ａとは、犠牲層のエッチングにより形成されている空間部である。図３０に示すように、Ｚ方向に平面視した場合、貫通孔２Ｈの外縁は、引き出し通路９Ａの外縁の内側に設けられている。これにより、圧電層２へ加わる応力分布において、応力集中が生じにくくなる。その結果、貫通孔２Ｈを起点として圧電層２に生じるクラックが抑制される。
　図３１に示す第２空洞部９２は、弾性波素子基板１０と、第１カバー部材４０との間の空間であり、シール金属層４３に囲まれる。
　以上説明したように、第４実施形態に係る弾性波装置は、弾性波素子基板１０と、弾性波素子基板１０に接合される第１カバー部材４０と、を備える。弾性波素子基板１０は、支持基板８と、支持基板８の第１方向に積層された中間層７と、中間層７に設けられた第１空洞部９１と、中間層７に積層され、第１の主面と、第２の主面とを有する圧電層２と、圧電層２の第１の主面に設けられた機能電極３０と、を備える。第１カバー部材４０は、圧電層２の第１主面と対向する蓋基板４１と、圧電層２の第１主面と蓋基板４１との間で蓋基板４１を支持する支持部と、を備える。支持基板８と圧電層２との積層方向に平面視して、機能電極３０の少なくとも一部は第１空洞部９１と重なっており、機能電極３０と蓋基板４１との間には、第２空洞部９２がある。第１空洞部９１には、支持基板８が露出していない。
　第１空洞部９１は、中間層７にのみ設けられており、支持基板８には設けられていない。これにより、支持基板８を研削しやすくなるため、弾性波装置全体の低背化がしやすくなる。また、圧電層２と支持基板８との間に常に中間層７が挟まれる構成となるため、寄生容量による特性劣化を抑制しやすくなる。
　なお、中間層７の厚みは圧電層２より厚い。これにより、より第１空洞部９１を中間層７内のみに設けやすくなり、より低背化しやすくなる。
　支持基板８の厚みが、中間層７の厚みより薄くてもよい。このような態様とすると、より低背化しやすくなる。
　さらに、圧電層２を貫通し、第１空洞部９１に至る貫通孔２Ｈが設けられている。これにより、エッチング法を用いて第１空洞部９１を形成できるため、より容易に低背化できる。
　なお、圧電層２の外側端部は、支持基板８の外側端部より内側に設けられている。これにより、圧電層２にクラックが生じにくくなる。また、圧電層２の端部の側壁と中間層７とのなす角度が９０°未満となっていることが望ましい。例えば、圧電層２の外側端部の側壁は、テーパ部分となる。これにより、圧電層２の端部で不要波を散乱させて、特性劣化を抑制しやすくなる。
　図３４は、弾性波素子基板の支持部材を形成する、貼り合わせ工程を説明するための模式的な断面図である。圧電層２の第２の主面に犠牲層７Ｓを成膜する。次に、圧電層２の第２の主面と、犠牲層７Ｓとを覆うように、中間層７となる第１部分７Ａを成膜する。第１部分７Ａは、犠牲層７Ｓの影響による凹凸がなくなるように、表面が平坦化されている。次に、支持基板８の第１主面に、中間層７となる第２部分７Ｂを成膜する。そして、第１部分７Ａと第２部分７Ｂとを接合し、圧電層２（圧電基板）が支持基板８に支持される。
　図３５は、弾性波素子基板の機能電極を形成する電極形成工程を説明するための模式的な断面図である。図３５に示すように、圧電層２の第１の主面には、第１金属層３５により、機能電極３０及び配線の一部がパターン形成される。第１金属層３５の上には、第２金属層１４が形成され、第２金属層１４の一部が、機能電極３０へ導通する配線１２となる。第２金属層１４及び配線１２の一部には、シール金属層４４ａが積層される。シール金属層４４ａは、Ａｕ又はＡｕ合金である。
　図３６は、弾性波素子基板の機能電極を覆う保護膜を形成する保護膜形成工程を説明するための模式的な断面図である。機能電極３０の周りをレジストでマスクして、誘電体膜１９が形成される。これにより、機能電極３０が誘電体膜１９で覆われる。
　図３７は、弾性波素子基板の第１空洞部を形成する第１空洞部形成工程を説明するための模式的な断面図である。図３７に示すように、まず、圧電層２に貫通孔２Ｈを形成する。貫通孔２Ｈは、犠牲層７Ｓに重なる位置の圧電層２にあけられる。次にエッチング液が貫通孔２Ｈから注入され、犠牲層７Ｓが溶解される。これにより、犠牲層７Ｓのあった空間が第１空洞部９１になる。その後、配線１２へ測定器を接続し、周波数特性を確認後、イオンエッチングなどにより誘電体膜１９の膜厚を調整する。所望の周波数特性を得られるまで、誘電体膜１９の膜厚が調整される。イオンエッチングは、所望の周波数特性が得られるまで繰り返される。
　図３８は、第１カバー部材を形成する蓋基板形成工程を説明するための模式的な断面図である。図３８に示すように、蓋基板形成工程では、蓋基板４１の第２主面に、絶縁層４２が形成される。絶縁層４２にシール金属層４３ｂ及びシール金属層４４ｂが形成される。シール金属層４３ｂ及びシール金属層４４ｂは、Ａｕ又はＡｕ合金の層である。
　図３９は、弾性波素子基板と第１カバー部材とを接合して第２空洞部を形成する第２空洞部形成工程を説明するための模式的な断面図である。図３９に示すように、弾性波素子基板１０に、第１カバー部材４０を対向させて、接合する。具体的には、弾性波素子基板１０のシール金属層４３ａと、第１カバー部材４０のシール金属層４３ｂとをＡｕ－Ａｕ接合し、シール金属層４３ａとシール金属層４３ｂとをシール金属層４３に一体化させる。弾性波素子基板１０のシール金属層４４ａと、第１カバー部材４０のシール金属層４４ｂとをＡｕ－Ａｕ接合し、シール金属層４４ａとシール金属層４４ｂとをシール金属層４４に一体化させる。
　図４０は、第２基板を薄くする薄化工程を説明するための模式的な断面図である。図４０に示すように、薄化工程では、蓋基板４１の第１主面を研削ツールＤＦにより研削し、蓋基板４１の厚みを薄くする。
　図４１は、第２基板に貫通ビアを形成する貫通ビア形成工程を説明するための模式的な断面図である。図４１に示すように、ドライエッチングや反応性イオンエッチングにより、貫通ビア５７Ｈが形成される。
　図４２は、第２基板に端子電極を形成する端子電極形成工程を説明するための模式的な断面図である。図４２に示すように、図４１に示す貫通ビア５１Ｈを覆うように、シード層５６が形成される。シード層５６は、Ｔｉ層を形成した後、Ｔｉ層の上にＣｕ層を積層する。
　図４２に示すように、端子電極を形成したい範囲の周囲に、めっきレジスト５７Ｍをパターニングした後、めっきにより、シード層５６上に、Ｃｕ層、Ｎｉ層、Ａｕ層が順に積層され、端子電極５７が形成される。
　図４３は、端子電極の周りを絶縁する絶縁膜形成工程を説明するための模式的な断面図である。図４３に示すように、めっきレジスト５７Ｍが剥離され、かつ端子電極５７の周りのシード層５６を除去する。次に、端子電極５７の周りを絶縁する絶縁層４５を追加成膜する。必要に応じて、支持基板８の研削ツールにより研削し、支持基板８の厚みが薄くなるように調整されてもよい。例えば、支持基板８の厚みが、中間層７の厚みより薄くすることもできる。そして、弾性波装置毎に、ダイシングにより個片化する。なお、圧電層２の外側端部の側壁は、テーパ部分となるように加工してもよい。
　以上説明したように、第４実施形態に係る弾性波装置の製造方法は、貼り合わせ工程と、電極形成工程と、第１空洞部形成工程と、カバー部材形成工程と、第２空洞部形成工程と、を含む。
　貼り合わせ工程では、支持基板８と、第１の主面及び第２の主面とを有する圧電層２とを準備し、犠牲層７Ｓを埋め込んである中間層７を圧電層２の第２の主面に積層し、圧電層２と支持基板８とを中間層７を挟んで貼り合わせる。
　電極形成工程では、貼り合わせ工程の後で、少なくとも機能電極３０と、支持部の第１部分４６とを形成する。
　第１空洞部形成工程では、電極形成工程の後、犠牲層７Ｓに支持基板８と圧電層２との積層方向に平面視して重なる位置の圧電層２に貫通孔２Ｈを形成し、貫通孔２Ｈを介して犠牲層７Ｓにエッチング液を侵入させ、犠牲層７Ｓを除去して第１空洞部９１を形成する。
　蓋基板形成工程では、蓋基板４１を準備し、蓋基板４１に支持部の第２部分４７を形成する。
　第２空洞部形成工程では、第１空洞部形成工程及び蓋基板形成工程の後、支持部の第１部分４６と第２部分４７とを接合して、機能電極３０と蓋基板４１との間に第２空洞部９２を形成する。
　以上の弾性波装置の製造方法によれば、支持基板８又は蓋基板４１を薄くしても、支持基板８と蓋基板４１とが接合されているので、支持基板８又は蓋基板４１の機械的強度の劣化が抑制される。その結果、弾性波装置は、低背化しても機械的強度の劣化が抑制される。
　なお、上記した実施の形態は、本開示の理解を容易にするためのものであり、本開示を限定して解釈するためのものではない。本開示は、その趣旨を逸脱することなく、変更／改良され得るとともに、本開示にはその等価物も含まれる。
１、１Ａ、１０１、３０１　弾性波装置
２　圧電層
２ａ　第１の主面
２ｂ　第２の主面
２Ｈ　貫通孔
３　電極指（第１の電極指）
４　電極指（第２の電極指）
５　第１のバスバー電極
６　第２のバスバー電極
７　中間層
８　支持基板
９　空洞部
１２　配線
３０　機能電極
２０１　圧電層

Claims (17)

  1. 　第１方向に厚みを有する支持基板と、
    　前記支持基板の前記第１方向に設けられた圧電層と、
    　前記圧電層に設けられた機能電極と、
    　を備え、
    　前記支持基板と前記圧電層との間には、前記第１方向に平面視して、前記機能電極と少なくとも一部が重なる位置に空間部が設けられており、
    　前記圧電層を貫通する少なくとも１つの貫通孔があり、前記貫通孔が前記空間部に連通しており、
    　前記第１方向に平面視して、前記空間部の外縁の内側に前記貫通孔を有する、弾性波装置。
  2. 　前記第１方向に平面視して、前記貫通孔の外縁の少なくとも一部は、曲線である、請求項１に記載の弾性波装置。
  3. 　前記第１方向に平面視して、前記空間部の外縁の少なくとも一部は、曲線である、請求項１に記載の弾性波装置。
  4. 　前記第１方向に平面視して、前記貫通孔の外縁の少なくとも一部は、前記空間部の外縁に沿っており、かつ前記空間部の外縁との間の距離が同一の区間がある、請求項１に記載の弾性波装置。
  5. 　前記第１方向に平面視して、前記貫通孔の外縁の形状は、円形である、請求項１に記載の弾性波装置。
  6. 　前記第１方向に平面視して、前記空間部には、前記機能電極と重なる領域よりも面積が小さい引き出し通路があり、前記引き出し通路の外縁の内側に前記貫通孔を有する、請求項１に記載の弾性波装置。
  7. 　前記支持基板の上に設けられた中間層をさらに備え、前記中間層の一部には、前記空間部がある、請求項１に記載の弾性波装置。
  8. 　前記機能電極は、前記第１方向に交差する第２方向に延びる１つ以上の第１電極指と、前記第２方向に直交する第３方向に前記１つ以上の第１電極指のいずれかと対向し、前記第２方向に延びる１つ以上の第２電極指と、を有する、請求項１から７のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  9. 　前記圧電層の厚みは、前記１つ以上の第１電極指と前記１つ以上の第２電極指のうち、隣り合う第１電極指と第２電極指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８に記載の弾性波装置。
  10. 　前記圧電層が、ニオブ酸リチウムまたはタンタル酸リチウムを含む、請求項８に記載の弾性波装置。
  11. 　厚み滑り１次モードのバルク波を利用可能に構成されている、請求項８に記載の弾性波装置。
  12. 　前記機能電極は、前記第１方向に交差する第２方向に延びる１つ以上の第１電極指と、前記第２方向に直交する第３方向に前記１つ以上の第１電極指のいずれかと対向し、前記第２方向に延びる１つ以上の第２電極指と、を有し、
    　前記圧電層の厚みをｄ、前記１つ以上の第１電極指と前記１つ以上の第２電極指のうち、隣り合う第１電極指と第２電極指との中心間距離をｐとした場合、ｄ／ｐ≦０．５である、請求項１から７のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  13. 　ｄ／ｐが０．２４以下である、請求項１２に記載の弾性波装置。
  14. 　前記機能電極は、前記第１方向に交差する第２方向に延びる１つ以上の第１電極指と、前記第２方向に直交する第３方向に前記１つ以上の第１電極指のいずれかと対向し、前記第２方向に延びる複数の第２電極指と、を有し、隣り合う前記第１電極指と前記第２電極指とが対向している方向に視たときに重なっている領域が励振領域であり、前記励振領域に対する、前記１つ以上の第１電極指及び前記１つ以上の第２電極指のメタライゼーション比をＭＲとしたときに、ＭＲ≦１．７５（ｄ／ｐ）＋０．０７５を満たす、請求項１から７のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  15. 　板波を利用可能に構成されている、請求項１から７のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  16. 　前記圧電層が、ニオブ酸リチウムまたはタンタル酸リチウムを含み、
    　前記ニオブ酸リチウムまたは前記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）または式（３）の範囲にある、請求項１から７のいずれか１項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）２／９００）１／２）　または　（０°±１０°、２０°～８０°、［１８０°－６０°（１－（θ－５０）２／９００）１／２］～１８０°）　　…式（２）
    　（０°±１０°、［１８０°－３０°（１－（ψ－９０）２／８１００）１／２］～１８０°、任意のψ）　　…式（３）
  17. 　支持基板と、第１主面と、前記第１主面と反対側の第２主面とを有する圧電層とを準備し、犠牲層を埋め込んである中間層を前記圧電層の前記第２主面に積層し、前記圧電層と前記支持基板とを前記中間層を挟んで貼り合わせる、貼り合わせ工程と、
    　前記貼り合わせ工程の後で、少なくとも機能電極と、支持部の第１部分とを形成する電極形成工程と、
    　前記電極形成工程の後、前記犠牲層に前記支持基板と前記圧電層との積層方向に平面視して重なる位置の圧電層に貫通孔を形成し、前記貫通孔を介して前記犠牲層にエッチング液を侵入させ、前記犠牲層を除去して第１空洞部を形成する第１空洞部形成工程と、
    　蓋基板を準備し、前記蓋基板に支持部の第２部分を形成する蓋基板形成工程と、
    　前記第１空洞部形成工程及び前記蓋基板形成工程の後、前記支持部の第１部分と前記支持部の第２部分とを接合して、前記機能電極と前記蓋基板との間に第２空洞部を形成する第２空洞部形成工程と、
    　を含む、
    　弾性波装置の製造方法。
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