JP2020129726A

JP2020129726A - 弾性波共振器およびその製造方法、フィルタ並びにマルチプレクサ

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Publication number: JP2020129726A
Application number: JP2019020811A
Authority: JP
Inventors: 今須　誠士; Seishi Imasu; 誠士今須; 匡郁岩城; Masafumi Iwaki
Original assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Current assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Priority date: 2019-02-07
Filing date: 2019-02-07
Publication date: 2020-08-27
Anticipated expiration: 2039-02-07
Also published as: JP7312562B2

Abstract

【課題】温度特性および強度を向上させること。【解決手段】石英よりヤング率が大きい単結晶または多結晶である支持基板と、前記支持基板上に設けられたアモルファスである石英基板と、前記石英基板上に設けられたタンタル酸リチウムまたはニオブ酸リチウムを主成分とする単結晶である圧電基板と、前記支持基板と前記石英基板との間に設けられ、前記支持基板と接し前記支持基板の構成元素を主成分とする第１アモルファス層と、前記石英基板と前記圧電基板との間に設けられ、前記圧電基板と接し前記圧電基板の構成元素を主成分とする第２アモルファス層と、前記圧電基板上に設けられた一対の櫛型電極と、を備える弾性波共振器。【選択図】図１

Description

本発明は、弾性波共振器およびその製造方法、フィルタ並びにマルチプレクサに関し、例えば一対の櫛型電極を有する弾性波共振器およびその製造方法、フィルタ並びにマルチプレクサに関する。

スマートフォン等の通信機器に用いられる弾性波共振器として、弾性表面波共振器が知られている。弾性表面波共振器を形成する圧電基板を支持基板に接合することが知られている。圧電基板と支持基板との間に酸化シリコン膜を設けることが知られている（例えば特許文献１および２）。

特開２０１５−１１５８７０号公報国際公開第２０１７／０４３４２７号

特許文献１および２において、圧電基板と支持基板との間の設けられた酸化シリコン膜は支持基板上にＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法、スパッタリング法または真空蒸着法により形成された膜である。このような酸化シリコン膜は結晶構造が不安定であり、弾性波共振器の温度特性を向上させる効果は十分ではない。また、支持基板の強度を高めることが求められる。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、温度特性および強度を向上させることを目的とする。

本発明は、石英よりヤング率が大きい単結晶または多結晶である支持基板と、前記支持基板上に設けられたアモルファスである石英基板と、前記石英基板上に設けられたタンタル酸リチウムまたはニオブ酸リチウムを主成分とする単結晶である圧電基板と、前記支持基板と前記石英基板との間に設けられ、前記支持基板と接し前記支持基板の構成元素を主成分とする第１アモルファス層と、前記石英基板と前記圧電基板との間に設けられ、前記圧電基板と接し前記圧電基板の構成元素を主成分とする第２アモルファス層と、前記圧電基板上に設けられた一対の櫛型電極と、を備える弾性波共振器である。

上記構成において、前記支持基板は、サファイア基板、アルミナ基板、シリコン基板または炭化シリコン基板である構成とすることができる。

上記構成において、前記石英基板は前記圧電基板より厚く、前記支持基板は前記石英基板より厚い構成とすることができる。

上記構成において、前記石英基板と前記第２アモルファス層との間に設けられ、前記石英基板と接し、前記石英基板より薄い酸化アルミニウム層を備える構成とすることができる。

上記構成において、前記酸化アルミニウム層の厚さは１００ｎｍ以下である構成とすることができる。

上記構成において、前記酸化アルミニウム層と前記第２アモルファス層との間に設けられ、前記酸化アルミニウム層および前記第２アモルファス層とに接し、アルミニウムと酸素を主成分とする第３アモルファス層を含む構成とすることができる。

上記構成において、前記第１アモルファス層の厚さおよび前記第２アモルファス層の厚さは１０ｎｍ以下である構成とすることができる。

本発明は、石英よりヤング率が大きい単結晶または多結晶である支持基板上にアモルファスである石英基板を接合する工程と、前記石英基板の前記支持基板と反対の面にタンタル酸リチウムまたはニオブ酸リチウムを主成分とする単結晶である圧電基板を接合する工程と、前記圧電基板の前記石英基板と反対の面に一対の櫛型電極を形成する工程と、を含む弾性波共振器の製造方法である。

上記構成において、前記石英基板の前記支持基板と反対の面に前記石英基板より薄い酸化アルミニウム層を形成する工程を含み、前記圧電基板を接合する工程は、前記酸化アルミニウム層の前記石英基板と反対の面に前記圧電基板を接合する工程を含む構成とすることができる。

上記構成において、前記酸化アルミニウム層の前記石英基板と反対の面に前記圧電基板を接合する工程は、前記酸化アルミニウム層および前記圧電基板の表面を活性化させ、前記活性化した前記酸化アルミニウム層および前記圧電基板の表面を常温接合する工程を含む構成とすることができる。

本発明は、上記弾性波共振器を含むフィルタである。

本発明は、上記フィルタを含むマルチプレクサである。

本発明によれば、温度特性および強度を向上させることができる。

図１（ａ）は、実施例１における弾性波共振器の平面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ断面図である。図２（ａ）から図２（ｃ）は、実施例１に係る弾性波共振器の製造方法を示す断面図（その１）である。図３（ａ）から図３（ｃ）は、実施例１に係る弾性波共振器の製造方法を示す断面図（その２）である。図４（ａ）から図４（ｄ）は、実施例１における基板の接合方法を示す模式図である。図５は、実施例１に係る弾性波共振器の断面図である。図６（ａ）から図６（ｃ）は、実施例２に係る弾性波共振器の製造方法を示す断面図である。図７は、実施例２に係る弾性波共振器の断面図である。図８は、酸化アルミニウム層の厚さＴ３に対する接合強度を示す図である。図９（ａ）は、実施例３に係るフィルタの回路図、図９（ｂ）は、実施例３の変形例１に係るデュプレクサの回路図である。

以下、図面を参照し本発明の実施例について説明する。

図１（ａ）は、実施例１における弾性波共振器の平面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ断面図である。電極指の配列方向をＸ方向、電極指の延伸方向をＹ方向、支持基板および圧電基板の積層方向をＺ方向とする。Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向は、圧電基板の結晶方位のＸ軸方向およびＹ軸方向とは必ずしも対応しない。圧電基板が回転ＹカットＸ伝搬基板の場合、Ｘ方向は結晶方位のＸ軸方向となる。

図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、圧電基板１２の下に石英基板１１が設けられている。石英基板１１の下に支持基板１０が設けられている。支持基板１０、石英基板１１および圧電基板１２の厚さをそれぞれＴ０、Ｔ１およびＴ２とする。

圧電基板１２上に弾性波共振器２０が設けられている。弾性波共振器２０はＩＤＴ２２および反射器２４を有する。反射器２４はＩＤＴ（Inter Digital Transducer）２２のＸ方向の両側に設けられている。ＩＤＴ２２および反射器２４は、圧電基板１２上の金属膜１４により形成される。

ＩＤＴ２２は、対向する一対の櫛型電極１８を備える。櫛型電極１８は、複数の電極指１５と、複数の電極指１５が接続されたバスバー１６と、を備える。一対の櫛型電極１８の電極指１５が交差する領域が交差領域２５である。交差領域２５の長さが開口長である。一対の櫛型電極１８は、交差領域２５の少なくとも一部において電極指１５がほぼ互い違いとなるように、対向して設けられている。交差領域２５において複数の電極指１５が励振する弾性波は、主にＸ方向に伝搬する。一対の櫛型電極１８のうち一方の櫛型電極の電極指１５のピッチがほぼ弾性波の波長λとなる。弾性波の波長λはほぼ電極指１５の２本分のピッチとなる。反射器２４は、ＩＤＴ２２の電極指１５が励振した弾性波（弾性表面波）を反射する。これにより弾性波はＩＤＴ２２の交差領域２５内に閉じ込められる。

圧電基板１２は、単結晶タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ_３）基板または単結晶ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３）基板であり、例えば回転ＹカットＸ伝搬タンタル酸リチウム基板または回転ＹカットＸ伝搬ニオブ酸リチウム基板である。石英基板１１は、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）を主成分とするアモルファス酸化シリコン基板である。

支持基板１０は、石英基板１１よりヤング率および熱伝導率が大きな基板である、例えばサファイア基板、アルミナ基板、シリコン基板および炭化シリコン基板である。サファイア基板は単結晶酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）基板である。アルミナ基板は多結晶酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）基板である。シリコン基板は単結晶または多結晶シリコン（Ｓｉ）基板である。炭化シリコン基板は単結晶または多結晶炭化シリコン（ＳｉＣ）基板である。

金属膜１４は、例えばＡｌ（アルミニウム）、Ｃｕ（銅）またはＭｏ（モリブデン）を主成分とする膜であり、例えばＡｌ膜、Ｃｕ膜またはＭｏ膜である。電極指１５と圧電基板１２との間にＴｉ（チタン）膜またはＣｒ（クロム）膜等の密着膜が設けられていてもよい。密着膜は電極指１５より薄い。電極指１５を覆うように絶縁膜が設けられていてもよい。絶縁膜は保護膜または温度補償層として機能する。

厚さＴ０は例えば５０μｍから５００μｍである。厚さＴ１は、例えば１μｍから１００μｍである。厚さＴ２は例えば０．５μｍから２０μｍであり、例えば弾性波の波長λ以下である。弾性波の波長λは例えば１μｍから６μｍである。２本の電極指１５を１対としたときの対数は例えば２０対から３００対である。ＩＤＴ２２のデュティ比は、電極指１５の太さ／電極指１５のピッチであり、例えば３０％から８０％である。ＩＤＴ２２の開口長は例えば１０λから５０λである。

［実施例１の製造方法］
図２（ａ）から図３（ｃ）は、実施例１に係る弾性波共振器の製造方法を示す断面図である。図２（ａ）に示すように、支持基板１０の上面および石英基板１１の下面にイオン５４を照射する。これにより、支持基板１０の上面および石英基板１１の下面が活性化する。

図２（ｂ）に示すように、支持基板１０の上面と石英基板１１の下面とを常温にて接合する。図２（ｃ）に示すように、石英基板１１の上面を例えばＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）法を用い平坦化する。これにより、石英基板１１の厚さがＴ１となる。

図３（ａ）に示すように、石英基板１１の上面および圧電基板１２の下面にイオン５４を照射する。これにより、石英基板１１の上面および圧電基板１２の下面が活性化する。

図３（ｂ）に示すように、石英基板１１の上面と圧電基板１２の下面とを常温にて接合する。図３（ｃ）に示すように、圧電基板１２の上面を例えばＣＭＰ法を用い平坦化する。これにより、圧電基板１２の厚さがＴ２となる。その後、圧電基板１２上に金属膜１４を形成することで、図１（ａ）および図１（ｂ）の弾性波共振器が製造できる。石英基板１１の上面と圧電基板１２の下面を常温接合し、石英基板１１を薄膜化した後、支持基板１０の上面と石英基板１１の下面とを常温接合してもよい。

図２（ａ）および図２（ｂ）並びに図３（ａ）および図３（ｂ）の常温接合について、石英基板１１上に圧電基板１２を接合する場合を例に説明する。図４（ａ）から図４（ｄ）は、実施例１における基板の接合方法を示す模式図である。

図４（ａ）に示すように、石英基板１１はアモルファスであり、原子５０ａを有する。石英基板１１の上面に自然酸化膜１１ｃが形成されている。自然酸化膜１１ｃは原子５０ａと酸素とから構成される。

図４（ｂ）に示すように、圧電基板１２は単結晶基板であり、圧電基板１２を構成する元素の原子５２ａが規則的に配列されている。圧電基板１２の下面に自然酸化膜１２ｃが形成されている。自然酸化膜１２ｃは原子５２ａと酸素とから構成される。

図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、真空中において、石英基板１１の上面および圧電基板１２の下面にイオン５４等を照射する。イオン５４は例えばＡｒ（アルゴン）イオン等の不活性元素（例えば希ガス元素）のイオンである。イオン５４等をイオンビーム、中性化したビームまたはプラズマとして、照射する。これにより、石英基板１１の上面および圧電基板１２の下面が活性化される。Ａｒイオンを用いる場合、例えばＡｒイオンの電流を２５ｍＡから２００ｍＡとし、Ａｒイオンの照射時間を３０秒から１２０秒程度とする。

図４（ｃ）に示すように、石英基板１１の上面にアモルファス層１１ｂが形成される。アモルファス層１１ｂは石英基板１１の構成元素の原子５０ａとイオン５４とを含む。圧電基板１２の下面にアモルファス層１２ａが形成される。アモルファス層１２ａは圧電基板１２の構成元素の原子５２ａとイオン５４とを含む。アモルファス層１１ｂおよび１２ａの表面には未結合の結合手が形成される（すなわち活性化される）。

図４（ｄ）に示すように、真空を維持した状態で、アモルファス層１１ｂと１２ａとを張り合わせると、未結合手同士が結合し、強固な結合となる。これにより、石英基板１１と圧電基板１２が接合される。このような接合は常温（例えば１００℃以下かつ−２０℃以上、好ましくは８０℃以下かつ０℃以上）で行われるため熱応力を抑制できる。常温で接合されたか否かは、残留応力の温度依存性により確かめることができる。すなわち、接合された温度において、残留応力が最も小さくなる。

石英基板１１と圧電基板１２とを接合すると、石英基板１１と圧電基板１２との間にアモルファス層１１ｂと１２ａからなるアモルファス層３２が形成される。

図５は、実施例１に係る弾性波共振器の断面図である。図５では常温接合において形成されるアモルファス層を図示している。図５に示すように、支持基板１０と石英基板１１との間にアモルファス層３０が設けられている。アモルファス層３０は支持基板１０に接するアモルファス層１０ａと石英基板１１に接するアモルファス層１１ａを備えている。アモルファス層１０ａと１１ａとは接している。石英基板１１と圧電基板１２との間にアモルファス層３２が設けられている。アモルファス層３２は石英基板１１に接するアモルファス層１１ｂと圧電基板１２に接するアモルファス層１２ａを備えている。アモルファス層１１ｂと１２ａとは接している。

アモルファス層３０において、アモルファス層１０ａは、支持基板１０の構成元素を主成分とし、表面活性化のための元素（例えばＡｒ）を含む。支持基板１０がサファイア基板のとき、アモルファス層１０ａはＡｌ（アルミニウム）およびＯ（酸素）を主成分とし、表面活性化のための元素を含む。アモルファス層１１ａは、ＳｉおよびＯを主成分とし、表面活性化のための元素を含む。アモルファス層１０ａは、支持基板１０の構成元素のうち石英基板１１の構成元素以外の元素をほとんど含まない。例えばアモルファス層１０ａはＳｉをほとんど含まない。アモルファス層１１ａは、支持基板１０の構成元素のうち石英基板１１の構成元素以外の元素をほとんど含まない。例えばアモルファス層１１ａはＡｌをほとんど含まない。

アモルファス層３２において、アモルファス層１１ｂは、ＳｉおよびＯを主成分とし、表面活性化のための元素を含む。アモルファス層１２ａは、圧電基板１２の構成元素を主成分とし、表面活性化のための元素を含む。圧電基板１２がタンタル酸リチウム基板のとき、アモルファス層１２ａは、Ｔａ（タンタル）、Ｌｉ（リチウム）および酸素を主成分とし、表面活性化のための元素を含む。アモルファス層１１ｂは、石英基板１１の構成元素のうち圧電基板１２の構成元素以外の元素をほとんど含まない。例えばアモルファス層１１ｂはＴａおよびＬｉをほとんど含まない。アモルファス層１２ａは、圧電基板１２の構成元素のうち石英基板１１の構成元素以外の元素をほとんど含まない。例えばアモルファス層１２ａはＳｉをほとんど含まない。

アモルファス層１０ａ、１１ａ、１１ｂおよび１２ａの厚さは、０ｎｍより大きいことが好ましく、０．５ｎｍ以上がより好ましい。これにより、支持基板１０と石英基板１１との接合性および石英基板１１と圧電基板１２との接合性を向上させることができる。アモルファス層１０ａ、１１ａ、１１ｂおよび１２ａの厚さは、１０ｎｍ以下が好ましく、５ｎｍ以下がより好ましく、３ｎｍ以下がより好ましい。これにより、弾性波共振器の特性の劣化を抑制できる。

支持基板１０、石英基板１１、圧電基板１２、アモルファス層１０ａ、１１ａ、１１ｂおよび１２ａは、ＴＥＭ（Transmission Electron Microscope）法を用い観察することができる。アモルファス層１１ａおよび１１ｂは石英基板１１と同じ構成元素でかつアモルファスなため、ＴＥＭにより観察が難しい場合もある。

圧電基板１２をタンタル酸リチウムまたはニオブ酸リチウムを主成分とする単結晶基板とすると、線膨張係数が大きい。これにより、温度により電極指１５のピッチが変化し、共振周波数等の温度係数が大きくなる。そこで、圧電基板１２を線膨張係数が小さい基板に接合する。

表１は、タンタル酸リチウム基板と各種基板の線膨張係数、熱伝導率およびヤング率を示す表である。

表１に示すように、タンタル酸リチウム基板のＸ軸方向の線膨張係数は１６．１ｐｐｍ／℃である。タンタル酸リチウム基板を接合する基板の線膨張係数は０に近い方がよい。この観点から石英基板が好ましい。しかし、石英基板は熱伝導率およびヤング率が小さい。このため、放熱性が悪くなる。また、強度が低く、熱応力等により変形する可能性または割れる可能性がある。一方、サファイア基板、アルミナ基板、シリコン基板および炭化シリコン基板は熱伝導率およびヤング率が高く、放熱性および強度が高い。しかしながら、線膨張係数が石英基板より大きく、共振周波数の温度係数が大きくなる。

そこで、圧電基板１２を石英基板１１上に接合し、石英基板１１をヤング率の大きい支持基板１０に接合する。

石英基板１１は、石英または水晶を溶融させた後固化して形成する。このような石英ガラス基板はアモルファス（非晶質）であり、表１のように線膨張係数が小さい。一方、ＣＶＤ法、スパッタリング法または真空蒸着法を用い支持基板１０の上面または圧電基板１２の下面に成膜した酸化シリコン膜は表１のような理想的な石英とはならない。例えば、このように成膜した酸化シリコン膜はアモルファスと多結晶とを含む膜となる場合がある。また、酸素とシンリコンとの組成比が２：１からずれる場合もある。さらに、意図しない元素が含まれる場合もある。さらに、酸化シリコン膜を圧電基板１２の線膨張係数を補償するほど厚く形成することが難しい。

実施例１によれば、図２（ｂ）のように石英よりヤング率が大きい単結晶または多結晶である支持基板１０上にアモルファスである石英基板１１を接合する。図３（ｂ）のように、石英基板１１の支持基板１０と反対の面にタンタル酸リチウムまたはニオブ酸リチウムを主成分とする単結晶である圧電基板１２を接合する。図１（ｂ）のように圧電基板１２の石英基板１１と反対の面に一対の櫛型電極１８を形成する。これにより、弾性波共振器の周波数温度係数を小さくし、かつ基板の強度を高くすることができる。

支持基板１０の熱伝導率を石英の熱伝導率より大きくすることで、放熱性を向上させることができる。支持基板１０として、サファイア基板、アルミナ基板、シリコン基板または炭化シリコン基板を用いると、基板の強度および放熱性を向上させることができる。

支持基板１０と石英基板１１とを表面を活性化させ常温接合すると、図５のように支持基板１０と石英基板１１との間に支持基板１０および石英基板１１と接するアモルファス層３０が形成される。アモルファス層３０は支持基板１０と接し支持基板１０の構成元素を主成分とするアモルファス層１０ａ（第１アモルファス層）を含む。石英基板１１と圧電基板１２とを表面を活性化させ常温接合すると、石英基板１１と圧電基板１２との間に圧電基板１２と接するアモルファス層３２が形成される。アモルファス層３２は、圧電基板１２と接し圧電基板１２の構成元素を主成分とするアモルファス層１２ａ（第２アモルファス層）を含む。

なお、主成分とするとは、実施例１および２の効果を奏する程度に含むことを意味し、意図的または意図せずに添加される不純物を含み、例えば構成元素の５０原子％または８０原子％以上含むことである。

圧電基板１２の線膨張係数を補償するため、石英基板１１の厚さＴ１は圧電基板１２の厚さＴ２より厚いことが好ましく、Ｔ２の２倍以上がより好ましい。また、厚さＴ１は１μｍ以上が好ましく、１０μｍ以上がより好ましい。石英基板１１が厚くなると強度および放熱性が低下する。よって、石英基板１１の厚さＴ１は圧電基板１２の厚さＴ２の１０倍以下が好ましく５倍以下がより好ましい。厚さＴ１は１００μｍ以下が好ましく、５０μｍ以下がより好ましい。

基板の強度および放熱性の向上の観点から支持基板１０の厚さＴ０は石英基板１１の厚さＴ１より厚いことが好ましくＴ１の２倍以上がより好ましい。また、厚さＴ０は５０μｍ以上が好ましく、１００μｍ以上がより好ましい。スプリアスおよび損失を抑制するため、圧電基板１２の厚さＴ２は、弾性波の波長λの１０倍以下が好ましく、λ以下が好ましい。

図６（ａ）から図６（ｃ）は、実施例２に係る弾性波共振器の製造方法を示す断面図である。図６（ａ）に示すように、実施例１の図２（ｃ）の後に、石英基板１１の上面に酸化アルミニウム層１３を形成する。酸化アルミニウム層１３は例えばスパッタリング法、真空蒸着法またはＣＶＤ法を用い形成する。このように形成された酸化アルミニウム層１３は多結晶および／またはアモルファスである。図６（ｂ）に示すように、酸化アルミニウム層１３の上面および圧電基板１２の下面にイオン５４を照射する。これにより、酸化アルミニウム層１３の上面および圧電基板１２の下面が活性化する。

図６（ｃ）に示すように、酸化アルミニウム層１３の上面と圧電基板１２の下面とを常温にて接合する。圧電基板１２の上面を例えばＣＭＰ法を用い平坦化する。圧電基板１２上に金属膜１４からなるＩＤＴ２２および反射器２４を形成する。酸化アルミニウム層１３の厚さはＴ３である。その他の製造方法は実施例１と同じであり説明を省略する。

図７は、実施例２に係る弾性波共振器の断面図である。図７では常温接合において形成されるアモルファス層を図示している。図７に示すように、酸化アルミニウム層１３と圧電基板１２との間にアモルファス層３４が設けられている。アモルファス層３４は酸化アルミニウム層１３に接するアモルファス層１３ａと圧電基板１２に接するアモルファス層１２ａを備えている。アモルファス層１３ａと１２ａとは接している。

アモルファス層３４において、アモルファス層１３ａは、ＡｌおよびＯを主成分とし、表面活性化のための元素を含む。アモルファス層１２ａは、圧電基板１２の構成元素を主成分とし、Ａｒを含む。圧電基板１２がタンタル酸リチウム基板のとき、アモルファス層１２ａは、Ｔａ、Ｌｉおよび酸素を主成分とし、表面活性化のための元素を含む。アモルファス層１３ａは、酸化アルミニウム層１３の構成元素のうち圧電基板１２の構成元素以外の元素をほとんど含まない。例えばアモルファス層１３ａはＴａおよびＬｉをほとんど含まない。アモルファス層１２ａは、圧電基板１２の構成元素のうち酸化アルミニウム層１３の構成元素以外の元素をほとんど含まない。例えばアモルファス層１２ａはＡｌをほとんど含まない。アモルファス層３０の構成は実施例１と同じである。

アモルファス層１０ａ、１１ａ、１３ａおよび１２ａの厚さは、０ｎｍより大きいことが好ましく、０．５ｎｍ以上がより好ましい。これにより、支持基板１０と石英基板１１との接合性および酸化アルミニウム層１３と圧電基板１２との接合性を向上させることができる。アモルファス層１０ａ、１１ａ、１３ａおよび１２ａの厚さは、１０ｎｍ以下が好ましく、５ｎｍ以下がより好ましく、３ｎｍ以下がより好ましい。これにより、弾性波共振器の特性の劣化を抑制できる。

石英基板１１上に圧電基板１２（４２°回転ＹカットＸ伝搬タンタル酸リチウム基板）を接合し、石英基板１１と圧電基板１２との間の接合強度を測定した。実施例１のように、石英基板１１上に圧電基板１２を直接接合するサンプルと、石英基板１１上に酸化アルミニウム層１３をスパッタリング法を用い形成し、酸化アルミニウム層１３と圧電基板１２とを接合するサンプルを作製した。接合方法は図４（ａ）から図４（ｄ）において説明した方法である。

図８は、酸化アルミニウム層の厚さＴ３に対する接合強度を示す図である。図８に示すように、酸化アルミニウム層１３を設けずに石英基板１１と圧電基板１２とを常温接合すると接合強度は約０．５Ｊ／ｍ^２である。石英基板１１上の酸化アルミニウム層１３を形成した後、酸化アルミニウム層１３と圧電基板１２とを常温接合すると接合強度は１Ｊ／ｍ^２以上となる。酸化アルミニウム層１３の厚さＴ３が厚くなると接合強度が小さくなる。これは、酸化アルミニウム層１３が厚くなると、酸化アルミニウム層１３の上面の平坦性が悪くなるためと考えられる。

実施例２によれば、石英基板１１の支持基板１０と反対の面に石英基板１１より薄い酸化アルミニウム層１３を形成する。酸化アルミニウム層１３の石英基板１１と反対の面に圧電基板１２を接合する。これにより、接合強度を向上できる。酸化アルミニウム層１３と圧電基板１２を接合する工程は、酸化アルミニウム層１３および圧電基板１２の表面を活性化させ、活性化した酸化アルミニウム層１３および圧電基板１２の表面を常温接合する工程を含む。これにより、接合強度を向上できる。

酸化アルミニウム層１３と圧電基板１２とを常温接合すると、アモルファス層３４はアルミニウムと酸素を主成分とするアモルファス層１３ａ（第３アモルファス層）を含む。アモルファス層１３ａは、酸化アルミニウム層１３とアモルファス層１２ａとの間に設けられ、酸化アルミニウム層１３およびアモルファス層１２ａと接する。

酸化アルミニウム層１３の厚さＴ３は１００ｎｍ以下が好ましく、５０ｎｍ以下がより好ましい。酸化アルミニウム層１３の厚さＴ３は１ｎｍ以上が好ましく５ｎｍ以上がより好ましい。これにより、接合強度を向上できる。

図９（ａ）は、実施例３に係るフィルタの回路図である。図９（ａ）に示すように、入力端子Ｔｉｎと出力端子Ｔｏｕｔとの間に、１または複数の直列共振器Ｓ１からＳ３が直列に接続されている。入力端子Ｔｉｎと出力端子Ｔｏｕｔとの間に、１または複数の並列共振器Ｐ１およびＰ２が並列に接続されている。１または複数の直列共振器Ｓ１からＳ３および１または複数の並列共振器Ｐ１およびＰ２の少なくとも１つに実施例１または２の弾性波共振器を用いることができる。ラダー型フィルタの共振器の個数等は適宜設定できる。フィルタは、多重モード型フィルタでもよい。

［実施例３の変形例１］
図９（ｂ）は、実施例３の変形例１に係るデュプレクサの回路図である。図９（ｂ）に示すように、共通端子Ａｎｔと送信端子Ｔｘとの間に送信フィルタ４０が接続されている。共通端子Ａｎｔと受信端子Ｒｘとの間に受信フィルタ４２が接続されている。送信フィルタ４０は、送信端子Ｔｘから入力された高周波信号のうち送信帯域の信号を送信信号として共通端子Ａｎｔに通過させ、他の周波数の信号を抑圧する。受信フィルタ４２は、共通端子Ａｎｔから入力された高周波信号のうち受信帯域の信号を受信信号として受信端子Ｒｘに通過させ、他の周波数の信号を抑圧する。送信フィルタ４０および受信フィルタ４２の少なくとも一方を実施例３のフィルタとすることができる。

マルチプレクサとしてデュプレクサを例に説明したがトリプレクサまたはクワッドプレクサでもよい。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１０支持基板
１０ａ、１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１３ａアモルファス層
１１石英基板
１２圧電基板
１３酸化アルミニウム層
１５電極指
１８櫛型電極
２０弾性波共振器
２２ＩＤＴ

Claims

石英よりヤング率が大きい単結晶または多結晶である支持基板と、
前記支持基板上に設けられたアモルファスである石英基板と、
前記石英基板上に設けられたタンタル酸リチウムまたはニオブ酸リチウムを主成分とする単結晶である圧電基板と、
前記支持基板と前記石英基板との間に設けられ、前記支持基板と接し前記支持基板の構成元素を主成分とする第１アモルファス層と、
前記石英基板と前記圧電基板との間に設けられ、前記圧電基板と接し前記圧電基板の構成元素を主成分とする第２アモルファス層と、
前記圧電基板上に設けられた一対の櫛型電極と、
を備える弾性波共振器。
前記支持基板は、サファイア基板、アルミナ基板、シリコン基板または炭化シリコン基板である請求項１に記載の弾性波共振器。
前記石英基板は前記圧電基板より厚く、前記支持基板は前記石英基板より厚い請求項１または２に記載の弾性波共振器。
前記石英基板と前記第２アモルファス層との間に設けられ、前記石英基板と接し、前記石英基板より薄い酸化アルミニウム層を備える請求項１から３のいずれか一項に記載の弾性波共振器。
前記酸化アルミニウム層の厚さは１００ｎｍ以下である請求項４に記載の弾性波共振器。
前記酸化アルミニウム層と前記第２アモルファス層との間に設けられ、前記酸化アルミニウム層および前記第２アモルファス層とに接し、アルミニウムと酸素を主成分とする第３アモルファス層を含む請求項４または５に記載の弾性波共振器。
前記第１アモルファス層の厚さおよび前記第２アモルファス層の厚さは１０ｎｍ以下である請求項１から６のいずれか一項に記載の弾性波共振器。
石英よりヤング率が大きい単結晶または多結晶である支持基板上にアモルファスである石英基板を接合する工程と、
前記石英基板の前記支持基板と反対の面にタンタル酸リチウムまたはニオブ酸リチウムを主成分とする単結晶である圧電基板を接合する工程と、
前記圧電基板の前記石英基板と反対の面に一対の櫛型電極を形成する工程と、
を含む弾性波共振器の製造方法。
前記石英基板の前記支持基板と反対の面に前記石英基板より薄い酸化アルミニウム層を形成する工程を含み、
前記圧電基板を接合する工程は、前記酸化アルミニウム層の前記石英基板と反対の面に前記圧電基板を接合する工程を含む請求項８に記載の弾性波共振器の製造方法。
前記酸化アルミニウム層の前記石英基板と反対の面に前記圧電基板を接合する工程は、前記酸化アルミニウム層および前記圧電基板の表面を活性化させ、前記活性化した前記酸化アルミニウム層および前記圧電基板の表面を常温接合する工程を含む請求項９に記載の弾性波共振器の製造方法。
請求項１から７のいずれか一項に記載の弾性波共振器を含むフィルタ。
請求項１１に記載のフィルタを含むマルチプレクサ。