WO2022230288A1 - 弾性波装置 - Google Patents

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正志 大村
勝己 鈴木
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Definitions

  • the present invention relates to an acoustic wave device having a structure in which a cavity is provided below a piezoelectric film.
  • An object of the present invention is to provide an elastic wave device whose characteristics are less likely to deteriorate.
  • An elastic wave device includes a first layer including a support substrate, provided on the first layer, a second layer including a piezoelectric film, and provided on the second layer. and an excitation electrode, wherein a cavity is provided between the first layer and the second layer, and the excitation electrode is arranged in the stacking direction of the first layer and the second layer. At least part of the electrode overlaps with the cavity, and the surface roughness of the main surface of the first layer facing the cavity is the same as that of the second layer facing the cavity. It is different from the surface roughness of the main surface.
  • 1(a) and 1(b) are a plan view and a front cross-sectional view of an elastic wave device according to a first embodiment of the present invention.
  • 2(a) to 2(d) are front cross-sectional views for explaining the method of manufacturing the elastic wave device according to the first embodiment of the present invention.
  • 3(a) to 3(c) are front cross-sectional views for explaining the method of manufacturing the elastic wave device according to the first embodiment of the present invention.
  • 4A to 4C are front cross-sectional views for explaining the method of manufacturing the elastic wave device according to the first embodiment of the present invention.
  • 5(a) to 5(c) are front cross-sectional views for explaining the method of manufacturing the acoustic wave device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a front cross-sectional view of an elastic wave device according to a second embodiment of the invention.
  • 7(a) and 7(b) are schematic plan views showing a front cross-sectional view and an electrode structure of an elastic wave device according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a front cross-sectional view of an elastic wave device according to a fourth embodiment of the invention.
  • FIG. 9 is a front cross-sectional view of an elastic wave device according to a fifth embodiment of the invention.
  • 10(a) and 10(b) are a front cross-sectional view and a plan view of an elastic wave device according to a modification of the fifth embodiment.
  • FIG. 11 is a front cross-sectional view of an acoustic wave device according to a sixth embodiment of the invention.
  • FIG. 12 is a front cross-sectional view of an elastic wave device according to a seventh embodiment of the invention.
  • 1(a) and 1(b) are a plan view of an elastic wave device according to a first embodiment of the present invention and a front cross-sectional view taken along line BB in FIG. 1(a).
  • the second layer 12 including the piezoelectric film 3 is laminated on the first layer 11 including the support substrate 2 .
  • the first excitation electrode 4, ie the top electrode is provided on the second layer 12.
  • the support substrate 2 is made of silicon. However, the material forming the support substrate 2 is not particularly limited. Various insulating and semiconducting materials can be used.
  • the piezoelectric film 3 is made of piezoelectric single crystal. Lithium tantalate, lithium niobate, crystal, or the like can be used as such a piezoelectric single crystal. In this embodiment, the piezoelectric film 3 is made of lithium tantalate. The piezoelectric film 3 only needs to contain a piezoelectric material, and does not necessarily need to be made of a piezoelectric single crystal.
  • the piezoelectric film 3 has a first main surface 3a and a second main surface 3b located on the support substrate 2 side.
  • a second excitation electrode 5, ie, a lower electrode is provided on the second main surface 3b.
  • the first excitation electrode 4 and the second excitation electrode 5 have overlapping portions with the piezoelectric film 3 interposed therebetween. This overlapping portion becomes an excitation region.
  • the first excitation electrode 4 has a lead portion 4a.
  • the lead-out portion 4a is led out toward the edge 3d on the first main surface 3a.
  • the width of the lead portion 4a is, for example, narrower than the width of the first excitation electrode 4 in the excitation region.
  • a second layer wiring 8 is laminated on the lead portion 4a.
  • the second excitation electrode 5 has a lead portion 5a.
  • the lead-out portion 5a extends from the excitation region toward the edge 3c.
  • the edge 3c is an edge opposite to the edge 3d.
  • the width of the lead-out portion 5a is narrower than the width of the second excitation electrode 5 in the excitation region.
  • a through hole 13, which will be described later, is positioned in the middle of the drawer portion 5a.
  • a second layer wiring 9 is laminated on the lead portion 5a.
  • a through-hole electrode 10a passing through the piezoelectric film 3 is connected to the lead portion 5a.
  • a terminal electrode 10b is provided on the first main surface 3a so as to be connected to the through-hole electrode 10a.
  • An AC voltage can be applied from the outside by the second layer wiring 8 and the terminal electrode 10b. Thereby, the excitation region is excited in the piezoelectric film 3 .
  • the first and second excitation electrodes 4 and 5, the second layer wirings 8 and 9, the through-hole electrodes 10a and the terminal electrodes 10b are made of appropriate metals or alloys. Such materials include Al, Pt, Cu, W, Mo, or alloys containing these metals. Also, these electrodes and wiring may be composed of a laminate of a plurality of metal films.
  • the intermediate layer 6 is provided between the support substrate 2 and the piezoelectric film 3 .
  • the intermediate layer 6 can be made of an appropriate insulating material. Silicon oxide, silicon oxynitride, alumina, or the like can be used as such an insulating material. In this embodiment, the intermediate layer 6 is made of silicon oxide.
  • a hollow portion 7 is provided in the intermediate layer 6 .
  • the cavity 7 is provided so as to overlap the first excitation electrode 4 in the stacking direction of the first layer 11 and the second layer 12, as shown in FIG. 1(b).
  • the rectangular first excitation electrode 4 it is preferable that the rectangular first excitation electrode 4 entirely overlaps the hollow portion 7 indicated by the dashed-dotted line. If the entire first excitation electrode 4 and lead-out portion 4a are considered to be the excitation electrode, part of the excitation electrode may overlap the hollow portion 7 .
  • a through hole 13 is connected to the hollow portion 7 .
  • the through-hole 13 extends from the first main surface 3 a of the piezoelectric film 3 toward the first layer 11 side and reaches the hollow portion 7 . Note that the through hole 13 may not be provided.
  • the through hole 13 may or may not penetrate the drawer portion 5a.
  • the through hole 13 may be provided in a region where the lead portion 5a is not provided.
  • the through-hole 13 acts on excitation, and can improve the confinement efficiency of waves and spurious.
  • the intermediate layer 6 includes a first intermediate layer 11a forming part of the first layer 11, a second intermediate layer 12a forming part of the second layer 12, and a first It has an intermediate layer 11a and a third intermediate layer 14 positioned between the second intermediate layer 12a.
  • a cavity 7 is provided in the third intermediate layer 14 . Therefore, the cavity 7 is provided between the first layer 11 and the second layer 12 .
  • the first intermediate layer 11a is provided on the main surface 6a of the support substrate 2 on the side of the cavity 7.
  • the second intermediate layer 12a is provided on the main surface 3b of the piezoelectric film 3 on the cavity 7 side.
  • the first intermediate layer 11a, the second intermediate layer 12a, and the third intermediate layer 14 are integrally formed of silicon oxide.
  • the first to third intermediate layers 11a, 12a, 14 may be made of the same material or may be made of different materials.
  • the surface roughness Ra of the main surface 6a of the first layer 11 facing the cavity 7 is made larger than the surface roughness Ra of the main surface 6b of the second layer 12 facing the cavity 7. ing.
  • the surface roughness Ra is the arithmetic mean roughness Ra specified in JIS B0601.
  • the value of the surface roughness Ra of the main surface 6a is made larger than the value of the surface roughness Ra of the main surface 6b.
  • the surface roughness Ra can be calculated by surface morphology measurement using SPM (Scanning Probe Microscope) or SEM (Scanning Electron Microscope).
  • the surface roughness Ra of the first main surface 6a may be different from the surface roughness Ra of the second main surface 6b.
  • the main surface 6b may be a smooth surface instead of a rough surface. good too.
  • both the main surface 6a and the main surface 6b have the surface roughness Ra of the main surface of the second layer 12 on which the first excitation electrode 4 is provided. It is larger than the surface roughness Ra of the first main surface 3a. In that case, as will be described later, unwanted waves can be scattered more effectively, and deterioration of characteristics is less likely to occur.
  • the surface roughness Ra of the main surface 6a is larger than the surface roughness Ra of the main surface 6b. Therefore, unwanted waves can be effectively scattered. Thereby, deterioration of the characteristics of the elastic wave device 1 can be suppressed.
  • the surface roughness Ra of the main surfaces 6a and 6b is 0.5 nm or more. More preferably, the surface roughness Ra of the main surfaces 6a and 6b is 1 nm or more. Thereby, unwanted waves can be suppressed more effectively.
  • the upper limit of the surface roughness Ra is set so as not to exceed the film thickness of the first intermediate layer 11a and the second intermediate layer 12a. Otherwise, the support substrate 2 and the second excitation electrodes 5 may be damaged.
  • both the principal surfaces 6 a and 6 b are principal surfaces of the intermediate layer 6 , but the principal surface 6 b may be the principal surface of the piezoelectric film 3 and the principal surface 6 a may be the principal surface of the support substrate 2 .
  • the main surface 6 b is the main surface of the intermediate layer 6
  • the chemical solution used during the process of manufacturing the elastic wave device 1 is applied to the piezoelectric film 3 .
  • the piezoelectric film 3 and the supporting substrate 2 are more likely to be separated from each other. The effect of eliminating the need for alignment when bonding the substrates 2 is likely to be achieved.
  • the method of roughening the main surfaces 6a and 6b is not particularly limited. Etching methods such as reactive ion etching (RIE) and dry etching, polishing with laser, and the like can be used.
  • RIE reactive ion etching
  • dry etching polishing with laser, and the like
  • a second excitation electrode 5 and lead portions 5a are formed on one surface of a piezoelectric substrate 3A made of a piezoelectric single crystal.
  • the second layer wiring 9 is formed on the lead portion 5a.
  • the method of forming the second excitation electrode 5 and the second layer wiring 9 is not particularly limited, they can be formed by a lift-off method or the like using photolithography. Also, the second excitation electrode 5 and the lead-out portion 5a may be formed by sputtering or the like.
  • the second intermediate layer 12a is formed by depositing silicon oxide. Protruding portions of the second intermediate layer 12a overlapping the second excitation electrode 5 and the second layer wiring 9 are removed by etching, polishing, or the like. In this manner, the lower surface of the second intermediate layer 12a is flattened and roughened as shown in FIG. 2(d). By controlling the etching conditions, it is possible to control the surface roughness of the lower surface of the second intermediate layer 12a, that is, the main surface 6b, which will be described later.
  • a sacrificial layer 15 is laminated on the lower surface of the second intermediate layer 12a.
  • the sacrificial layer 15 is made of a material that can be removed by an etchant, which will be described later. Although such a material is not particularly limited, it is made of ZnO in this embodiment.
  • the sacrificial layer 15 can be formed by an appropriate thin film formation method such as sputtering.
  • a sacrificial layer 15 is provided as shown in FIG. Next, the lower surface of the sacrificial layer 15 is roughened by etching or the like. By controlling the etching conditions, the surface roughness of the lower surface of the sacrificial layer 15 can be made different from the surface roughness of the upper surface of the sacrificial layer 15, that is, the lower surface of the second intermediate layer 12a.
  • a film of silicon oxide is further continuously formed.
  • the intermediate layer 6 is thereby formed. Therefore, the third intermediate layer 14 and the first intermediate layer 11a are laminated integrally with the second intermediate layer 12a.
  • the silicon oxide film protrudes downward by the thickness of the sacrificial layer 15 .
  • the projecting portion is removed and flattened. This planarization can be performed by etching, CMP polishing, or the like.
  • the surface roughness of the lower surface of the sacrificial layer 15 is made larger than the surface roughness of the upper surface.
  • the surface roughness of the lower surface of the sacrificial layer 15 finally corresponds to the surface roughness of the main surface 6a facing the cavity 7.
  • the surface roughness of the upper surface of the sacrificial layer 15 corresponds to the surface roughness of the main surface 6b.
  • the support substrate 2 is bonded to the intermediate layer 6 as shown in FIG. 4(a).
  • the piezoelectric substrate 3A is ground using CMP polishing or a grinder. As a result, a thin piezoelectric film 3 is formed as shown in FIG. 4(b).
  • the first excitation electrode 4 and the lead portion 4a are provided.
  • the first excitation electrode 4 and the lead-out portion 4a can be formed in the same manner as the method for forming the second excitation electrode 5 and the like.
  • a through hole 3e is provided in the piezoelectric film 3 as shown in FIG. 5(a). After that, as shown in FIG. 5B, a through-hole electrode 10a is formed to fill the through-hole 3e, and a terminal electrode 10b is formed. Also, a second layer wiring 8 is formed.
  • an etchant for removing the sacrificial layer 15 from the through hole 13 is injected. Then, the material forming the sacrificial layer 15 is dissolved and removed. In this manner, the elastic wave device 1 shown in FIG. 1(b) can be obtained.
  • the surface roughness of the main surface 6a is larger than the surface roughness of the main surface 6b, the time required for removing the sacrificial layer 15 with the etching solution is shortened. It's easy to do. Therefore, the damage caused by the etchant to the main surface 6b is reduced, and the effect of being able to suppress the characteristic deterioration is also exhibited.
  • FIG. 6 is a front cross-sectional view of an elastic wave device according to a second embodiment of the invention.
  • the material forming the third intermediate layer 14A is different from the material forming the first intermediate layer 11a and the second intermediate layer 12a. That is, a third intermediate layer 14A made of a different material is provided between the first intermediate layer 11a and the second intermediate layer 12a.
  • the materials of the first intermediate layer 11a, the second intermediate layer 12a, and the third intermediate layer 14A may be different.
  • the first intermediate layer 11a and the second intermediate layer 12a may be made of different materials.
  • the surface roughness of the main surfaces 6a and 6b facing the hollow portion 7 is the same as that of the elastic wave device 1. Therefore, unnecessary waves can be scattered, and deterioration of characteristics can be suppressed.
  • FIG. 7(a) and 7(b) are schematic plan views showing a front cross-sectional view and an electrode structure of an acoustic wave device according to a third embodiment of the present invention.
  • the first excitation electrode 4A is provided on the piezoelectric film 3.
  • the first excitation electrode 4A is an IDT electrode having a first comb-teeth electrode 4A1 and a second comb-teeth electrode 4A2.
  • the first comb-teeth electrode 4A1 has a first bus bar 4A1a and a plurality of first electrode fingers 4A1b having base ends connected to the first bus bar 4A1a.
  • the second comb-shaped electrode 4A2 has a second bus bar 4A2a facing the first bus bar 4A1a, and a plurality of second electrode fingers 4A2b having base ends connected to the second bus bar 4A2a. is doing.
  • the plurality of first electrode fingers 4A1b and the plurality of second electrode fingers 4A2b are interposed with each other.
  • the excitation electrodes provided on the piezoelectric film 3 may be IDT electrodes.
  • the surface roughness of the main surfaces 6a and 6b facing the hollow portion 7 is the same as that of the elastic wave device 1 of the first embodiment. Therefore, it is possible to scatter unwanted waves and effectively suppress deterioration of characteristics.
  • FIG. 8 is a front cross-sectional view of an elastic wave device according to a fourth embodiment of the invention.
  • the surface roughnesses of the main surfaces 6a and 6b facing the cavity 7 are different from each other. Therefore, it is possible to scatter unwanted waves and effectively suppress deterioration of characteristics.
  • the main surface 6a is provided with a plurality of protrusions that protrude from the main surface 6a toward the hollow portion 7 .
  • the plurality of projections provided on the main surface 6a include projections having different heights (sizes in the stacking direction of the support substrate 2 and the piezoelectric film 3). This makes it easier to prevent the piezoelectric film 3 from bending toward the cavity 7 and sticking to the main surface 6a.
  • the plurality of projections provided on the main surface 6a have a tapered shape in which the width becomes narrower toward the hollow portion 7 side. Specifically, when viewed from above in the stacking direction of the support substrate 2 and the piezoelectric film 3, the plurality of convex portions are arranged in dots. The plurality of projections provided on the main surface 6a have sharp ends on the hollow portion 7 side. In other words, even if the piezoelectric film 3 bends and sticks to the main surface 6a, the vibration of the piezoelectric film 3 is less likely to be disturbed, and the characteristic deterioration of the acoustic wave device 41 can be suppressed.
  • the total area of the overlapping area of the ends of the plurality of convex portions on the side of the hollow portion 7 and the piezoelectric film 3 is equal to the area of the support substrate 2 and the piezoelectric film 3. It may be less than 5% of the area of the piezoelectric film 3 that overlaps with the cavity 7 when viewed in plan in the stacking direction with the film 3 . In this case, it becomes easier to suppress deterioration of the characteristics of the elastic wave device 41 more reliably.
  • FIG. 9 is a front cross-sectional view of an elastic wave device according to a fifth embodiment of the invention.
  • the surface roughnesses of the main surfaces 6a and 6b facing the cavity 7 are different from each other. Therefore, it is possible to scatter unwanted waves and effectively suppress deterioration of characteristics.
  • adjacent convex portions among the plurality of convex portions provided on the main surface 6a may be provided with a predetermined distance therebetween. This makes it easier to prevent the piezoelectric film 3 from bending toward the cavity 7 and sticking to the main surface 6a.
  • the flexible portions of the piezoelectric film 3 and the regions between the adjacent convex portions are provided so as to overlap each other in a plan view in the stacking direction of the support substrate 2 and the piezoelectric film 3 .
  • the piezoelectric film 3 is less likely to stick to the main surface 6a of the support substrate 2 even when the piezoelectric film 3 is bent.
  • the portion of the piezoelectric film 3 that is likely to bend is sandwiched between the projections when viewed from above in the lamination direction of the support substrate 2 and the piezoelectric film 3 . Therefore, the piezoelectric film 3 becomes more difficult to bend.
  • a convex portion is not provided in a portion that overlaps the intersection region of the IDT electrode 52 (the region where the first and second electrode fingers of the IDT electrode 52 overlap each other when viewed in the direction in which the electrode fingers are arranged), and a portion that does not overlap the intersection region is provided. may be provided with a convex portion.
  • a portion of the piezoelectric film 3 that overlaps the intersection region when viewed from above in the stacking direction of the support substrate 2 and the piezoelectric film 3 is more likely to bend than other portions. Therefore, by not providing the protrusions in the portions overlapping with the intersection regions and providing the protrusions in the other portions, it becomes easier to suppress sticking of the piezoelectric film 3 to the main surface 6a.
  • FIG. 11 is a front cross-sectional view of an elastic wave device according to a sixth embodiment of the invention.
  • the main surfaces 6a and 6b facing the cavity 7 have different surface roughnesses Ra.
  • the surface roughness Ra of the main surface 6a is rougher than the surface roughness Ra of the main surface 6b.
  • an intermediate layer 62 is provided between the supporting substrate 2A and the piezoelectric film 3.
  • the intermediate layer 62 is provided with a recess opening toward the piezoelectric film 3 , thereby forming a cavity 7 .
  • the main surface 6 a is the main surface of the material forming the intermediate layer 62 facing the hollow portion 7 .
  • the principal surface 6 b is the principal surface facing the hollow portion 7 of the piezoelectric film 3 , that is, the second principal surface 3 b of the piezoelectric film 3 . Therefore, as in the first embodiment, the portion between the main surface 62b of the intermediate layer 62 on the support substrate 2A side and the main surface 6a corresponding to the lower surface of the cavity 7 becomes the first intermediate layer 11a.
  • a portion between the main surface 62 a of the intermediate layer 62 on the side of the piezoelectric film 3 and the main surface 6 a that is the lower surface of the hollow portion 7 is the third intermediate layer 14 .
  • the material of the intermediate layer 62 is not particularly limited, a bonding material made of an inorganic material, a synthetic resin, or the like can be used as in the above-described embodiments.
  • FIG. 12 is a front cross-sectional view of an elastic wave device according to a seventh embodiment of the invention.
  • the second support substrate layer 2B is laminated on the third support substrate layer 2C with the support substrate intermediate layer 73 interposed therebetween.
  • An intermediate layer 72 is provided between the support substrate 2 and the piezoelectric film 3 .
  • the cavity 7 is provided so as to penetrate the intermediate layer 72 and the second support substrate layer 2B. Therefore, the main surface 6 a facing the cavity 7 is the upper surface of the support substrate intermediate layer 73 .
  • the main surface 6b facing the cavity 7 is the second main surface 3b of the piezoelectric film 3. As shown in FIG.
  • the surface roughness Ra of the main surface 6a and the surface roughness Ra of the main surface 6b are different. More specifically, the surface roughness Ra of the main surface 6a is larger than the surface roughness Ra of the main surface 6b.
  • the support substrate 2 may have a structure in which the second support substrate layer 2B is laminated on the third support substrate layer 2C with the support substrate intermediate layer 73 interposed therebetween.
  • the support substrate intermediate layer 73 is made of an appropriate material such as a synthetic resin or an inorganic material.

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Abstract

特性の劣化が生じ難い、弾性波装置を提供する。　支持基板２を含む第１の層１１と、第１の層１１上に設けられており、圧電膜３を含む第２の層１２と、第２の層１２上に設けられた励振電極４と、備え、第１の層１１と第２の層１２との間に空洞部７が設けられており、第１の層１１と第２の層１２との積層方向において、励振電極４の少なくとも一部が空洞部７と重なっており、空洞部７に面している第１の層１１の主面６ａの表面粗さが、空洞部７に面している第２の層１２の主面６ｂの表面粗さと異なっている、弾性波装置１。

Description

弾性波装置
　本発明は、圧電膜の下方に空洞部が設けられている構造を有する弾性波装置に関する。
　従来、圧電膜の下方に空洞部が設けられている弾性波装置が知られている。例えば下記の特許文献１では、圧電膜の上面及び下面に駆動電極が設けられている。そして、この圧電膜の下方に空洞部が設けられている。それによって、メンブレン構造を有する弾性波装置が構成されている。
国際公開第２０１１／０５２５５１号
　圧電膜の下方に空洞部が設けられているメンブレン構造を有する弾性波装置では、不要波の励振による特性の劣化が生じることがあった。
　本発明の目的は、特性の劣化が生じ難い、弾性波装置を提供する。
　本発明に係る弾性波装置は、支持基板を含む第１の層と、前記第１の層上に設けられており、圧電膜を含む第２の層と、前記第２の層上に設けられた励振電極と、を備え、前記第１の層と前記第２の層との間に空洞部が設けられており、前記第１の層と前記第２の層との積層方向において、前記励振電極の少なくとも一部が前記空洞部と重なっており、前記空洞部に面している前記第１の層の主面の表面粗さが、前記空洞部に面している前記第２の層の主面の表面粗さと異なっている。
　本発明によれば、特性の劣化が生じ難い、弾性波装置を提供することができる。
図１（ａ）及び図１（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係る弾性波装置の平面図及び正面断面図である。 図２（ａ）～図２（ｄ）は、本発明の第１の実施形態に係る弾性波装置の製造方法を説明するための各正面断面図である。 図３（ａ）～図３（ｃ）は、本発明の第１の実施形態の弾性波装置の製造方法を説明するための各正面断面図である。 図４（ａ）～図４（ｃ）は、本発明の第１の実施形態の弾性波装置の製造方法を説明するための各正面断面図である。 図５（ａ）～図５（ｃ）は、本発明の第１の実施形態の弾性波装置の製造方法を説明するための各正面断面図である。 図６は、本発明の第２の実施形態に係る弾性波装置の正面断面図である。 図７（ａ）及び図７（ｂ）は、本発明の第３の実施形態に係る弾性波装置の正面断面図及び電極構造を示す模式的平面図である。 図８は、本発明の第４の実施形態に係る弾性波装置の正面断面図である。 図９は、本発明の第５の実施形態に係る弾性波装置の正面断面図である。 図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、第５の実施形態の変形例に係る弾性波装置の正面断面図及び平面図である。 図１１は、本発明の第６の実施形態に係る弾性波装置の正面断面図である。 図１２は、本発明の第７の実施形態に係る弾性波装置の正面断面図である。
　以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。
　なお、本明細書に記載の各実施形態は、例示的なものであり、異なる実施形態間において、構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることを指摘しておく。
　図１（ａ）及び図１（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係る弾性波装置の平面図及び図１（ａ）中のＢ－Ｂ線に沿う正面断面図である。
　弾性波装置１では、支持基板２を含む第１の層１１上に、圧電膜３を含む第２の層１２が積層されている。第２の層１２上に、第１の励振電極４、すなわち上部電極が設けられている。
　支持基板２は、シリコンからなる。もっとも、支持基板２を構成する材料は特に限定されない。様々な絶縁性材料や半導体材料を用いることができる。
　圧電膜３は、圧電単結晶からなる。このような圧電単結晶としては、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウムまたは水晶などを用いることができる。本実施形態では、圧電膜３は、タンタル酸リチウムからなる。なお、圧電膜３は、圧電性の材料を含んでいればよく、必ずしも圧電単結晶からなる必要性はない。
　圧電膜３は、第１の主面３ａと、支持基板２側に位置している第２の主面３ｂとを有する。第２の主面３ｂに、第２の励振電極５、すなわち下部電極が設けられている。第１の励振電極４と第２の励振電極５とは、圧電膜３を介して重なり合っている部分を有する。この重なり合っている部分が、励振領域となる。
　第１の励振電極４は、引き出し部４ａを有する。引き出し部４ａは、第１の主面３ａ上において、端縁３ｄに向かって引き出されている。この引き出し部４ａの幅は、例えば、励振領域における第１の励振電極４の幅より細くされている。そして、引き出し部４ａ上に、２層目配線８が積層されている。
　第２の励振電極５は、引き出し部５ａを有する。引き出し部５ａは、励振領域から、端縁３ｃ側に向かって延ばされている。端縁３ｃは、端縁３ｄとは反対側の端縁である。
　引き出し部５ａの幅は、励振領域における第２の励振電極５の幅よりも細くされている。引き出し部５ａの途中には、後述する貫通孔１３が位置している。引き出し部５ａに、２層目配線９が積層されている。
　上記引き出し部５ａに、圧電膜３を貫通しているスルーホール電極１０ａが接続されている。スルーホール電極１０ａに接続されるように、第１の主面３ａ上に、端子電極１０ｂが設けられている。２層目配線８と、端子電極１０ｂとにより、外部から交流電圧を印加することができる。それによって、圧電膜３において、励振領域が励振される。
　上記第１，第２の励振電極４，５、２層目配線８，９、スルーホール電極１０ａ及び端子電極１０ｂは、適宜の金属もしくは合金からなる。このような材料としては、Ａｌ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ｗ、Ｍｏまたはこれらの金属を含む合金などが挙げられる。また、これらの電極や配線は、複数の金属膜の積層体からなるものであってもよい。
　支持基板２と、圧電膜３との間には、中間層６が設けられている。中間層６は、適宜の絶縁性材料により形成することができる。このような絶縁性材料としては、酸化ケイ素、酸窒化ケイ素、アルミナなどを用いることができる。本実施形態では、中間層６は、酸化ケイ素からなる。
　中間層６には、空洞部７が設けられている。空洞部７は、図１（ｂ）に示すように、第１の層１１及び第２の層１２の積層方向において、第１の励振電極４と重なるように設けられている。なお、図１（ａ）に示すように、一点鎖線で示す空洞部７上に、矩形の第１の励振電極４の全体が重なっていることが好ましい。第１の励振電極４と引き出し部４ａの全体を励振電極と考えた場合には、励振電極の一部が空洞部７に重なっておればよい。
　空洞部７には、貫通孔１３が連なっている。貫通孔１３は、圧電膜３の第１の主面３ａから第１の層１１側に向かって延び、空洞部７に至っている。なお、貫通孔１３は設けられていなくてもよい。
　この貫通孔１３は、前述したように、引き出し部５ａを貫いていても良いし、貫いていなくても良い。言い換えれば、引き出し部５ａが設けられていない領域に貫通孔１３が設けられていても良い。なお、貫通孔１３が引き出し部５ａを貫く場合は、励振に作用し、波の閉じ込め効率や、スプリアスを改善できる。
　中間層６は、第１の層１１の一部を構成している第１の中間層１１ａと、第２の層１２の一部を構成している第２の中間層１２ａと、第１の中間層１１ａと、第２の中間層１２ａとの間に位置している第３の中間層１４とを有する。第３の中間層１４において、空洞部７が設けられている。従って、空洞部７は、第１の層１１と、第２の層１２との間に設けられていることになる。また、第１の中間層１１ａは、支持基板２の空洞部７側の主面６ａ上に設けられている。第２の中間層１２ａは、圧電膜３の空洞部７側の主面３ｂに設けられている。
　本実施形態では、第１の中間層１１ａ、第２の中間層１２ａ及び第３の中間層１４が、酸化ケイ素により一体に構成されている。なお、第１～第３の中間層１１ａ，１２ａ，１４は、同じ材料で形成されていてもよく、異なる材料で形成されていてもよい。空洞部７に面している第１の層１１の主面６ａの表面粗さＲａは、空洞部７に面している第２の層１２の主面６ｂの表面粗さＲａよりも大きくされている。ここで、表面粗さＲａとは、ＪＩＳ　Ｂ０６０１に規定されている算術平均粗さＲａである。本実施形態では、主面６ａの表面粗さＲａの値が、主面６ｂにおける表面粗さＲａの値よりも大きくされている。なお、表面粗さＲａは、ＳＰＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ　Ｐｒｏｂｅ　Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）やＳＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ　Ｅｌｅｔｒｏｎ　Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）などを使用した表面モフォロジー測定で算出できる。
　なお、第１の主面６ａの表面粗さＲａは、第２の主面６ｂの表面粗さＲａと異なっていればよく、例えば、主面６ｂは、粗面でなく平滑な面であってもよい。
　好ましくは、本実施形態のように、主面６ａ及び主面６ｂの表面粗さＲａが、いずれも、第２の層１２の第１の励振電極４が設けられている側の主面である第１の主面３ａの表面粗さＲａよりも大きい。その場合には、後述するように、不要波をより効果的に散乱させることができ、特性の劣化が生じ難い。
　弾性波装置１では、主面６ａの表面粗さＲａが主面６ｂの表面粗さＲａよりも大きい。そのため、不要波を効果的に散乱させることができる。それによって、弾性波装置１の特性の劣化を抑制することができる。
　好ましくは、主面６ａ及び主面６ｂの表面粗さＲａは、０．５ｎｍ以上とされる。さらに好ましくは、主面６ａ及び主面６ｂの表面粗さＲａは、１ｎｍ以上とされる。それによって、不要波をより効果的に抑制することができる。なお、表面粗さＲａの上限は、第１の中間層１１ａや第２の中間層１２ａの膜厚を超えない程度とされる。さもないと、支持基板２や第２の励振電極５が損傷するおそれがある。
　なお、弾性波装置１では主面６ａ，主面６ｂはいずれも中間層６の主面であるが、主面６ｂは圧電膜３の主面でもよく、主面６ａは支持基板２の主面であってもよい。主面６ｂが中間層６の主面である場合には、主面６ｂが圧電膜３の主面である場合に比べて、弾性波装置１を製造するプロセス中に用いる薬液による圧電膜３へのダメージを低減できるという効果が奏されやすい。また、主面６ａが中間層６の主面である場合には、主面６ａが支持基板２の主面である場合に比べて、弾性波装置１を製造するプロセスにおいて、圧電膜３と支持基板２を接合する際にアライメントが不要になるという効果が奏されやすい。
　主面６ａ，６ｂを粗面とする方法は特に限定されない。反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）、ドライエッチングなどのエッチング方法やレーザーによる研磨などを用いることができる。
　次に、弾性波装置１の製造方法を、図２（ａ）～図２（ｄ）、図３（ａ）～図３（ｃ）、図４（ａ）～図４（ｃ）及び図５（ａ）～図５（ｃ）を参照して説明する。
　図２（ａ）に示すように、圧電単結晶からなる圧電基板３Ａの一方面に第２の励振電極５及び引き出し部５ａを形成する。次に、２層目配線９を引き出し部５ａ上に形成する。この第２の励振電極５及び２層目配線９の形成方法は特に限定されないが、フォトリソグラフィを用いてリフトオフ法などにより形成することができる。また、第２の励振電極５及び引き出し部５ａは、スパッタリングなどにより形成されてもよい。
　次に、図２（ｃ）に示すように、酸化ケイ素を成膜することにより、第２の中間層１２ａを形成する。第２の中間層１２ａの第２の励振電極５及び２層目配線９に重なり合っている部分における突出部をエッチングや研磨などにより除去する。このようにして、図２（ｄ）に示すように、第２の中間層１２ａの下面を平坦化すると共に、下面を粗面にする。エッチングに際しての条件を制御することにより、第２の中間層１２ａの下面、すなわち後述する主面６ｂの表面粗さをコントロールすることができる。
　次に、図３（ａ）に示すように、犠牲層１５を第２の中間層１２ａの下面に積層する。犠牲層１５は、後述のエッチャントにより除去し得る材料からなる。このような材料としては特に限定されないが、本実施形態では、ＺｎＯからなる。犠牲層１５は、スパッタリングなどの適宜の薄膜形成方法により形成することができる。
　図３（ａ）に示すように、犠牲層１５を設ける。次に、犠牲層１５の下面をエッチングなどにより粗面とする。このエッチングの条件をコントロールすることにより、犠牲層１５の下面の表面粗さと、犠牲層１５の上面すなわち第２の中間層１２ａの下面の表面粗さを異ならせることができる。
　次に、図３（ｂ）に示すように、酸化ケイ素をさらに連続的に成膜する。それによって、中間層６を形成する。よって、第２の中間層１２ａに一体に、第３の中間層１４及び第１の中間層１１ａが積層されることになる。なお、犠牲層１５が設けられていた部分の下方では、酸化ケイ素膜が犠牲層１５の厚みの分だけ下方に突出している。図３（ｃ）に示すように、上記突出している部分を除去し平坦化する。この平坦化は、エッチングやＣＭＰ研磨などにより行い得る。
　本実施形態では、図３（ｂ）に示すように、犠牲層１５の下面の表面粗さが、上面の表面粗さよりも大きくされている。この犠牲層１５の下面の表面粗さが、最終的に空洞部７に臨む主面６ａの表面粗さに対応する。また、犠牲層１５の上面の表面粗さが、主面６ｂの表面粗さに対応することとなる。
　次に、図４（ａ）に示すように、支持基板２を中間層６に接合する。
　次に、圧電基板３ＡをＣＭＰ研磨やグラインダーを用いて研削する。それによって、図４（ｂ）に示すように、厚みの薄い圧電膜３を形成する。
　次に、図４（ｃ）に示すように、第１の励振電極４及び引き出し部４ａを設ける。この第１の励振電極４及び引き出し部４ａは、第２の励振電極５などの形成方法と同様にして形成することができる。
　図５（ａ）に示すように、スルーホール３ｅを圧電膜３に設ける。しかる後、図５（ｂ）に示すように、スルーホール３ｅを埋めるように、スルーホール電極１０ａを形成し、さらに端子電極１０ｂを形成する。また、２層目配線８を形成する。
　次に、図５（ｃ）に示すように、貫通孔１３を設ける。
　次に、貫通孔１３から犠牲層１５を除去するためのエッチング液を注入する。そして、犠牲層１５を構成している材料を溶解し、除去する。このようにして、図１（ｂ）に示した弾性波装置１を得ることができる。
　なお、第１の実施形態に係る弾性波装置１においては、主面６ａの表面粗さが主面６ｂの表面粗さよりも大きいため、前述のエッチング液による犠牲層１５の除去にかかる時間を短くしやすい。そのため、主面６ｂへエッチング液が与えるダメージが低減され、特性劣化を抑制できるという効果も奏される。
　図６は、本発明の第２の実施形態に係る弾性波装置の正面断面図である。弾性波装置２１では、中間層６において、第３の中間層１４Ａを構成する材料が、第１の中間層１１ａ及び第２の中間層１２ａを構成する材料と異なっている。すなわち、第１の中間層１１ａと、第２の中間層１２ａとの間に異種の材料からなる第３の中間層１４Ａが設けられている。このように、中間層６において、第１の中間層１１ａ、第２の中間層１２ａ及び第３の中間層１４Ａの材料が異なっていてもよい。また、第１の中間層１１ａと、第２の中間層１２ａが異なる材料で構成されていてもよい。
　弾性波装置２１においても、空洞部７に臨む主面６ａ，６ｂの表面粗さは弾性波装置１と同様とされている。従って、不要波を散乱させることができ、特性の劣化を抑制することができる。
　図７（ａ）及び図７（ｂ）は、本発明の第３の実施形態に係る弾性波装置の正面断面図及び電極構造を示す模式的平面図である。弾性波装置３１では、圧電膜３上に、第１の励振電極４Ａが設けられている。第１の励振電極４Ａは、図７（ｂ）に示すように、第１の櫛歯電極４Ａ１と第２の櫛歯電極４Ａ２とを有するＩＤＴ電極である。具体的には、第１の櫛歯電極４Ａ１は、第１のバスバー４Ａ１ａと、第１のバスバー４Ａ１ａに基端が接続された複数の第１の電極指４Ａ１ｂとを有している。また、第２の櫛歯状電極４Ａ２は、第１のバスバー４Ａ１ａと対向する第２のバスバー４Ａ２ａと、第２のバスバー４Ａ２ａに基端が接続された複数の第２の電極指４Ａ２ｂとを有している。複数の第１の電極指４Ａ１ｂと複数の第２の電極指４Ａ２ｂとは互いに間挿しあっている。弾性波装置３１のように、本発明においては、圧電膜３上に設けられた励振電極はＩＤＴ電極であってもよい。
　弾性波装置３１においても、空洞部７に臨む主面６ａ，６ｂの表面粗さは第１の実施形態の弾性波装置１と同様とされている。従って、不要波を散乱させ、特性の劣化を効果的に抑制することができる。
　図８は、本発明の第４の実施形態に係る弾性波装置の正面断面図である。弾性波装置４１においても、空洞部７に臨む主面６ａ，６ｂの表面粗さは互いに異なっている。したがって、不要波を散乱させ、特性の劣化を効果的に抑制することができる。具体的には、主面６ａには、主面６ａから空洞部７に向かって凸となる複数の凸部が設けられている。ここで、弾性波装置４１では、主面６ａに設けられた複数の凸部は、互いに高さ（支持基板２と圧電膜３との積層方向における大きさ）の異なる凸部を含む。これにより、圧電膜３が空洞部７側にたわんで主面６ａに張り付くことを抑制しやすくなる。
　さらに、主面６ａに設けられた複数の凸部は、空洞部７側に向かうにつれて幅が細くなるテーパー形状となっている。具体的には、支持基板２と圧電膜３との積層方向に平面視して、複数の凸部はドット上に並んでいる。主面６ａに設けられた複数の凸部はその空洞部７側の端部がとがっている。言い換えれば、これにより、仮に、圧電膜３がたわんで主面６ａに張り付いた場合においても、圧電膜３の振動が阻害されにくくなり、弾性波装置４１の特性劣化を抑制できる。
　なお、支持基板２と圧電膜３との積層方向に平面視して、複数の凸部の空洞部７側の端部と、圧電膜３とが重なる面積の総面積は、支持基板２と圧電膜３との積層方向に平面視して空洞部７と重なる圧電膜３の面積に対して５％未満であってもよい。この場合、より確実に、弾性波装置４１の特性劣化を抑制しやすくなる。
　図９は、本発明の第５の実施形態に係る弾性波装置の正面断面図である。弾性波装置５１においても、空洞部７に臨む主面６ａ，６ｂの表面粗さは互いに異なっている。したがって、不要波を散乱させ、特性の劣化を効果的に抑制することができる。弾性波装置５１では、主面６ａに設けられた複数の凸部のうち隣り合う凸部同士を所定の距離を空けて設けてもよい。これにより、圧電膜３が空洞部７側にたわんで主面６ａに張り付くことを抑制しやすくなる。具体的には、例えば、圧電膜３のうちたわみやすい箇所と、隣り合う凸部同士の間の領域とを、支持基板２と圧電膜３との積層方向に平面視して重なるように設ければ、圧電膜３がたわんだ場合でも圧電膜３が支持基板２の主面６ａに張り付きにくくなる。また、その場合、圧電膜３のうちたわみやすい箇所が、支持基板２と圧電膜３との積層方向に平面視して凸部により挟まれることになる。よって、圧電膜３がよりたわみにくくなる。このように、隣り合う凸部同士を所定の距離を空けて設けるに際し、凸部の位置を調整することにより、圧電膜３が主面６ａに張り付くことを抑制しやすくなる。なお、図９に示すように、隣り合う凸部同士の間の距離が異なる箇所があってもよい。
　また、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示す弾性波装置５１Ａのように、機能電極がＩＤＴ電極５２である場合、支持基板２と圧電膜３との積層方向に平面視して、ＩＤＴ電極５２の交差領域（ＩＤＴ電極５２の第１，第２電極指同士が、電極指が並ぶ方向に見て重なる領域）と重なる箇所には凸部を設けず、交差領域と重ならない箇所には凸部を設けてもよい。圧電膜３のうち、支持基板２と圧電膜３との積層方向に平面視して交差領域と重なる箇所は、その他の箇所に比べてたわみやすくなっている。したがって、交差領域と重なる箇所には凸部を設けず、その他の箇所には凸部を設けることにより、圧電膜３が主面６ａに張り付くことをより抑制しやすくなる。
　図１１は、本発明の第６の実施形態に係る弾性波装置の正面断面図である。弾性波装置６１においても、空洞部７に臨む主面６ａ，６ｂの表面粗さＲａは異なっている。ここでは、主面６ａの表面粗さＲａが主面６ｂの表面粗さＲａよりも粗くなっている。
　弾性波装置６１では、支持基板２Ａと、圧電膜３との間に中間層６２が設けられている。この中間層６２に、圧電膜３側に開いた凹部が設けられており、それによって空洞部７が形成されている。主面６ａは、中間層６２を構成している材料において、空洞部７に臨む主面である。主面６ｂは、圧電膜３の空洞部７に臨む主面、すなわち、圧電膜３の第２の主面３ｂである。従って、第１の実施形態と同様に、中間層６２の支持基板２Ａ側の主面６２ｂと空洞部７の下面に相当する主面６ａとの間が第１の中間層１１ａとなる。また、中間層６２の圧電膜３側の主面６２ａと空洞部７の下面である主面６ａとの間の部分が第３の中間層１４となる。
　中間層６２の材料は特に限定されてないが、上述した各実施形態と同様に、無機材料からなる接合材料や合成樹脂などを用いることができる。
　図１２は、本発明の第７の実施形態に係る弾性波装置の正面断面図である。弾性波装置７１の支持基板２においては、第３の支持基板層２Ｃ上に、支持基板中間層７３を介して、第２の支持基板層２Ｂが積層されている。支持基板２と、圧電膜３との間に中間層７２が設けられている。空洞部７は、中間層７２及び第２の支持基板層２Ｂを貫くように設けられている。従って、空洞部７に面している主面６ａは、支持基板中間層７３の上面となる。他方、空洞部７に面している主面６ｂは、圧電膜３の第２の主面３ｂとなる。
　本実施形態においても、主面６ａの表面粗さＲａと、主面６ｂの表面粗さＲａが異なっている。より具体的には、主面６ａの表面粗さＲａが主面６ｂの表面粗さＲａよりも大きくなっている。
　このように、支持基板２は、第３の支持基板層２Ｃ上に、支持基板中間層７３を介して第２の支持基板層２Ｂを積層した構造を有していてもよい。なお、支持基板中間層７３は、合成樹脂や無機材料など適宜の材料からなる。
１…弾性波装置
２，２Ａ…支持基板
２Ｂ…第２の支持基板層
２Ｃ…第３の支持基板層
３…圧電膜
３Ａ…圧電基板
３ａ，３ｂ…第１，第２の主面
３ｃ，３ｄ…端縁
３ｅ…スルーホール
４，４Ａ…第１の励振電極
４ａ，５ａ…引き出し部
４Ａ１，４Ａ２…第１，第２の櫛歯電極
４Ａ１ａ，４Ａ２ａ…第１，第２のバスバー
４Ａ１ｂ，４Ａ２ｂ…第１，第２の電極指
５…第２の励振電極
６…中間層
６ａ，６ｂ…主面
７…空洞部
８，９…２層目配線
１０…端子電極
１０ａ…スルーホール電極
１０ｂ…端子電極
１１，１２…第１，第２の層
１１ａ，１２ａ…第１，第２の中間層
１３…貫通孔
１４，１４Ａ…第３の中間層
１５…犠牲層
２１，３１，４１，５１，５１Ａ，６１，７１…弾性波装置
５２…ＩＤＴ電極
６２…中間層
６２ａ，６２ｂ…主面
７２…中間層
７３…支持基板中間層

Claims (14)

  1. 　支持基板を含む第１の層と、
    　前記第１の層上に設けられており、圧電膜を含む第２の層と、
    　前記第２の層上に設けられた励振電極と、
    を備え、
    　前記第１の層と前記第２の層との間に空洞部が設けられており、前記第１の層と前記第２の層との積層方向において、前記励振電極の少なくとも一部が前記空洞部と重なっており、
    　前記空洞部に面している前記第１の層の主面の表面粗さが、前記空洞部に面している前記第２の層の主面の表面粗さと異なっている、弾性波装置。
  2. 　前記空洞部に面している前記第１の層の主面の表面粗さが、前記空洞部に面している前記第２の層の主面の表面粗さよりも大きい、請求項１に記載の弾性波装置。
  3. 　前記第２の層において、前記第２の層を貫通し、前記空洞部に至っている貫通孔が設けられている、請求項１または２に記載の弾性波装置。
  4. 　前記空洞部に面している前記第１の層の主面の表面粗さ及び前記空洞部に面している前記第２の層の主面の表面粗さが、いずれも、前記第２の層の前記励振電極が設けられている主面の表面粗さよりも大きい、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２の層が、前記圧電膜の前記空洞部側の主面に設けられた第２の中間層をさらに含む、請求項１～４のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  6. 　前記第１の層は、前記支持基板の前記空洞部側の主面に設けられた第１の中間層をさらに含む、請求項５に記載の弾性波装置。
  7. 　前記第１の中間層と前記第２の中間層とが一体化されている、請求項６に記載の弾性波装置。
  8. 　前記第１の中間層と前記第２の中間層とが同じ材料を含む、請求項６または７に記載の弾性波装置。
  9. 　前記励振電極がＩＤＴ電極である、請求項１～８のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  10. 　前記励振電極が、上部電極であり、前記圧電膜の前記励振電極が設けられた主面とは反対側の主面に下部電極が設けられている、請求項１～８のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  11. 　前記第１の層の主面には、前記第１の層の前記主面から前記空洞部に向かって凸となる複数の凸部が設けられており、
    　前記複数の凸部は、高さが異なる凸部を含む、請求項１～１０のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  12. 　前記第１の層の主面には、前記第１の層の前記主面から前記空洞部に向かって凸となる複数の凸部が設けられており、
    　前記複数の凸部のうち隣り合う凸部同士が所定の距離を空けて設けられている、請求項１～１１のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  13. 　前記第１の層の主面には、前記第１の層の前記主面から前記空洞部に向かって凸となる複数の凸部が設けられており、
    　前記複数の凸部の前記空洞部側の端部はとがっている、請求項１～１２のいずれか１項に記載の弾性波装置。
  14. 　前記第１の層の主面には、前記第１の層の前記主面から前記空洞部に向かって凸となる複数の凸部が設けられており、
    　前記ＩＤＴ電極は、
    　互いに対向する第１，第２のバスバーと、
    　前記第１のバスバーに基端が接続された複数の第１の電極指と、
    　前記第２のバスバーに基端が接続された複数の第２の電極指と、
    を有し、
    　前記複数の第１の電極指と前記複数の第２の電極指とが並ぶ方向に見て、前記複数の第１の電極指と前記複数の第２の電極指とが重なり合う領域を交差領域とした場合、
    　前記支持基板と前記圧電膜との積層方向に平面視して、前記交差領域と重なる箇所には前記複数の凸部が設けられておらず、前記交差領域と重ならない箇所には前記複数の凸部が設けられている、請求項９に記載の弾性波装置。
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