JP6464735B2 - Elastic wave device and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、弾性波装置及びその製造方法に関する。 The present invention relates to an acoustic wave device and a method for manufacturing the same.
従来、表面波、バルク波、板波などのさまざまな弾性波を用いた弾性波装置が提案されている。例えば、下記の特許文献1には、板波を利用した弾性波装置が開示されている。 Conventionally, elastic wave devices using various elastic waves such as surface waves, bulk waves, and plate waves have been proposed. For example, Patent Document 1 below discloses an elastic wave device using a plate wave.
特許文献1には、圧電基板が支持体により支持された弾性波装置が記載されている。特許文献1では、上記圧電基板の支持体側に空間が形成されており、その空間に臨むようにIDT電極が設けられている。 Patent Document 1 describes an acoustic wave device in which a piezoelectric substrate is supported by a support. In Patent Document 1, a space is formed on the support side of the piezoelectric substrate, and an IDT electrode is provided so as to face the space.
しかしながら、特許文献1のような弾性波装置では、通常、圧電基板自体が負の周波数温度特性を示すため、何もケアをしないと、十分な周波数温度特性を得ることができない。 However, in the acoustic wave device as disclosed in Patent Document 1, the piezoelectric substrate itself usually exhibits a negative frequency temperature characteristic, and therefore sufficient frequency temperature characteristics cannot be obtained unless care is taken.
一方で、周波数温度特性をケアするべく安易な方法を採用すると、板波のエネルギーを圧電基板内に効率よく閉じ込めることができなくなる、といった問題がある。 On the other hand, if an easy method is used to care for the frequency temperature characteristic, there is a problem that the energy of the plate wave cannot be efficiently confined in the piezoelectric substrate.
本発明の目的は、板波のエネルギーを圧電基板内に効率よく閉じ込めることができ、かつ周波数温度特性に優れる、弾性波装置及び該弾性波装置の製造方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an elastic wave device and a method of manufacturing the elastic wave device that can efficiently confine plate wave energy in a piezoelectric substrate and have excellent frequency-temperature characteristics.
本発明に係る弾性波装置は、上面に凹部が設けられている支持基板と、第1の主面と、該第1の主面と対向している第2の主面とを有し、前記第1の主面側が前記支持基板上に配置されている、圧電基板と、前記第1の主面上に設けられた、IDT電極と、前記第2の主面上に設けられた、音響反射層とを備える。 The acoustic wave device according to the present invention includes a support substrate having a recess provided on an upper surface, a first main surface, and a second main surface facing the first main surface, The first main surface side is disposed on the support substrate, the piezoelectric substrate, the IDT electrode provided on the first main surface, and the acoustic reflection provided on the second main surface. And a layer.
前記凹部は、前記支持基板と前記第1の主面とで囲まれた空洞を形成し、前記IDT電極が、前記空洞に臨むように配置されており、前記音響反射層が、複数の音響インピーダンス層を有し、前記複数の音響インピーダンス層が、少なくとも1層の低音響インピーダンス層と、該低音響インピーダンス層よりも音響インピーダンスが高い、少なくとも1層の高音響インピーダンス層とを有しており、前記複数の音響インピーダンス層のうち少なくとも1層の周波数温度係数が、前記圧電基板の周波数温度係数と逆の極性であり、又は、前記複数の音響インピーダンス層のうち少なくとも1層の周波数温度係数が、前記圧電基板の周波数温度係数と同じ極性であり、かつ、前記複数の音響インピーダンス層のうち少なくとも1層の周波数温度係数の絶対値が、前記圧電基板の周波数温度係数の絶対値より小さい。 The recess forms a cavity surrounded by the support substrate and the first main surface, the IDT electrode is disposed so as to face the cavity, and the acoustic reflection layer includes a plurality of acoustic impedances. A plurality of acoustic impedance layers, at least one low acoustic impedance layer, and at least one high acoustic impedance layer having an acoustic impedance higher than the low acoustic impedance layer, The frequency temperature coefficient of at least one of the plurality of acoustic impedance layers has a polarity opposite to the frequency temperature coefficient of the piezoelectric substrate, or the frequency temperature coefficient of at least one of the plurality of acoustic impedance layers is The frequency temperature coefficient of the piezoelectric substrate has the same polarity as that of the piezoelectric substrate, and at least one of the plurality of acoustic impedance layers The absolute value is smaller than the absolute value of the temperature coefficient of frequency of the piezoelectric substrate.
本発明に係る弾性波装置のある特定の局面では、前記弾性波装置は、さらに、パッケージング材を備えており、前記音響反射層が、対向し合う一対の主面を有しており、前記パッケージング材が、前記音響反射層の前記圧電基板側とは反対側の前記主面上に、直接、設けられている。この場合には、弾性波装置のより一層小型化を図ることができる。前記パッケージング材は、樹脂により構成されていることが好ましい。この場合には、より一層容易に製造することができる。 In a specific aspect of the acoustic wave device according to the present invention, the acoustic wave device further includes a packaging material, and the acoustic reflection layer has a pair of opposing main surfaces, A packaging material is provided directly on the main surface of the acoustic reflection layer opposite to the piezoelectric substrate side. In this case, the acoustic wave device can be further reduced in size. The packaging material is preferably made of a resin. In this case, it can be manufactured more easily.
本発明に係る弾性波装置の別の特定の局面では、前記低音響インピーダンス層のうち少なくとも1層が、前記高音響インピーダンス層のうち少なくとも1層より、前記圧電基板側に設けられている。この場合には、板波のエネルギーの閉じ込め効率をより一層高めることができる。 In another specific aspect of the acoustic wave device according to the present invention, at least one of the low acoustic impedance layers is provided closer to the piezoelectric substrate than at least one of the high acoustic impedance layers. In this case, the confinement efficiency of the plate wave energy can be further increased.
本発明に係る弾性波装置の他の特定の局面では、前記複数の音響インピーダンス層の各層の厚みが、それぞれ、前記圧電基板の厚みの1/3〜3倍である。この場合には、板波のエネルギーの閉じ込め効率をより一層高めることができる。 In another specific aspect of the acoustic wave device according to the present invention, the thickness of each of the plurality of acoustic impedance layers is 1/3 to 3 times the thickness of the piezoelectric substrate. In this case, the confinement efficiency of the plate wave energy can be further increased.
本発明に係る弾性波装置の製造方法は、圧電基板の第1の主面上にIDT電極を設ける工程と、前記IDT電極を覆うように、前記第1の主面上に犠牲層を設ける工程と、前記犠牲層を覆うように、上面に凹部を有する支持基板を形成する工程と、前記圧電基板における前記第1の主面と対向する第2の主面上に、音響反射層を積層する工程と、前記圧電基板及び前記音響反射層に、前記音響反射層の圧電基板側とは反対側の主面から前記犠牲層に至る貫通孔を形成する工程と、前記貫通孔を利用して、エッチングにより前記犠牲層を除去し、前記犠牲層が設けられている部分を空洞とする工程とを備え、前記音響反射層が、複数の音響インピーダンス層を有し、前記複数の音響インピーダンス層が、少なくとも1層の低音響インピーダンス層と、該低音響インピーダンス層よりも音響インピーダンスが高い、少なくとも1層の高音響インピーダンス層とを有しており、前記複数の音響インピーダンス層のうち少なくとも1層の周波数温度係数が、前記圧電基板の周波数温度係数と逆の極性であり、又は、前記複数の音響インピーダンス層のうち少なくとも1層の周波数温度係数が、前記圧電基板の周波数温度係数と同じ極性であり、かつ、前記複数の音響インピーダンス層のうち少なくとも1層の周波数温度係数の絶対値が、前記圧電基板の周波数温度係数の絶対値より小さい、ことを特徴とする。 The method for manufacturing an acoustic wave device according to the present invention includes a step of providing an IDT electrode on a first main surface of a piezoelectric substrate and a step of providing a sacrificial layer on the first main surface so as to cover the IDT electrode. And a step of forming a support substrate having a recess on an upper surface so as to cover the sacrificial layer, and an acoustic reflection layer is laminated on the second main surface of the piezoelectric substrate facing the first main surface. Forming a through hole from the main surface opposite to the piezoelectric substrate side of the acoustic reflection layer to the sacrificial layer in the piezoelectric substrate and the acoustic reflection layer, and using the through hole, Removing the sacrificial layer by etching, and making the portion provided with the sacrificial layer a cavity, the acoustic reflection layer has a plurality of acoustic impedance layers, and the plurality of acoustic impedance layers, At least one layer of low acoustic impedance And at least one high acoustic impedance layer having an acoustic impedance higher than that of the low acoustic impedance layer, and at least one of the plurality of acoustic impedance layers has a frequency temperature coefficient of the piezoelectric substrate The polarity is opposite to the frequency temperature coefficient, or at least one of the plurality of acoustic impedance layers has the same polarity as the frequency temperature coefficient of the piezoelectric substrate, and the plurality of acoustic impedance layers The absolute value of the frequency temperature coefficient of at least one layer is smaller than the absolute value of the frequency temperature coefficient of the piezoelectric substrate.
本発明に係る弾性波装置では、上記のように、圧電基板の第1の主面側に、支持基板と、圧電基板の第1の主面とで囲まれた空洞が形成されており、第2の主面側に、音響反射層が設けられている。従って、本発明に係る弾性波装置は、板波のエネルギーを圧電基板内に効率よく閉じ込めることができる。 In the acoustic wave device according to the present invention, as described above, a cavity surrounded by the support substrate and the first main surface of the piezoelectric substrate is formed on the first main surface side of the piezoelectric substrate. An acoustic reflection layer is provided on the main surface side of 2. Therefore, the elastic wave device according to the present invention can efficiently confine the energy of the plate wave in the piezoelectric substrate.
また、本発明に係る弾性波装置では、複数の音響インピーダンス層のうち少なくとも1層の周波数温度係数が、圧電基板の周波数温度係数と逆の極性であり、又は、上記複数の音響インピーダンス層のうち少なくとも1層の周波数温度係数が、上記圧電基板の周波数温度係数と同じ極性であり、かつ、上記複数の音響インピーダンス層のうち少なくとも1層の周波数温度係数の絶対値が、上記圧電基板の周波数温度係数の絶対値より小さい。そのため、本発明に係る弾性波装置は、周波数温度特性にも優れている。 In the acoustic wave device according to the present invention, the frequency temperature coefficient of at least one of the plurality of acoustic impedance layers has a polarity opposite to the frequency temperature coefficient of the piezoelectric substrate, or of the plurality of acoustic impedance layers. The frequency temperature coefficient of at least one layer has the same polarity as the frequency temperature coefficient of the piezoelectric substrate, and the absolute value of the frequency temperature coefficient of at least one of the plurality of acoustic impedance layers is the frequency temperature of the piezoelectric substrate. Less than the absolute value of the coefficient. Therefore, the elastic wave device according to the present invention is also excellent in frequency temperature characteristics.
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。 Hereinafter, the present invention will be clarified by describing specific embodiments of the present invention with reference to the drawings.
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。 It should be pointed out that each embodiment described in this specification is an exemplification, and a partial replacement or combination of configurations is possible between different embodiments.
(第1の実施形態)
図1(a)は、本発明の第1の実施形態に係る弾性波装置の模式的断面図である。また、図1(b)は、本発明の第1の実施形態に係る弾性波装置の電極構造を示す模式的平面図である。
(First embodiment)
FIG. 1A is a schematic cross-sectional view of an acoustic wave device according to the first embodiment of the present invention. FIG. 1B is a schematic plan view showing the electrode structure of the acoustic wave device according to the first embodiment of the present invention.
弾性波装置1は、伝搬する弾性波として板波を利用した弾性波装置である。弾性波装置1は、支持基板2を有する。支持基板2は、上面2a及び下面2bを有する。支持基板2の上面2aに、上面2aに向かって開いた凹部2cが設けられている。
The elastic wave device 1 is an elastic wave device using plate waves as propagating elastic waves. The acoustic wave device 1 has a
支持基板2の下面2bには、補強基板3が積層されている。もっとも、補強基板3は、支持基板2の強度が十分に高ければ、設けなくともよい。従って、補強基板3は必須の構成要素ではない。
On the
支持基板2及び補強基板3は、酸化ケイ素、酸化アルミニウム又は窒化アルミニウムなどの適宜の誘電体、あるいはSiなどの半導体などの材料より構成することができる。なお、これらの材料は、単独で用いてもよく、複数を併用してもよい。また、支持基板2及び補強基板3は、同じ材料により構成されていてもよいし、他の材料により構成されていてもよい。
The
支持基板2の上面2a上には、圧電基板4が積層されている。圧電基板4は、薄く、例えば、厚み1000μm以下の薄膜状である。それによって、板波をより一層励振させることが可能とされている。
A
圧電基板4は、LiTaO3からなる基板である。もっとも、圧電基板4としては、LiNbO3などの他の圧電単結晶からなる基板を用いてもよいし、圧電セラミックスからなる基板を用いてもよい。
The
圧電基板4は、対向し合う第1の主面4a及び第2の主面4bを有する。圧電基板4は、第1の主面4aを下にして、支持基板2の上面2a上に積層されている。すなわち、圧電基板4の第1の主面4a側が、支持基板2の上面2a上に配置されている。
The
従って、圧電基板4は、支持基板2の凹部2cを閉成するように設けられている。それによって、凹部2cが、支持基板2と、圧電基板4の第1の主面4aとで囲まれた空洞9を構成している。
Therefore, the
圧電基板4の第1の主面4a上において、空洞9に臨むようにIDT電極5が設けられている。よって、IDT電極5に交換電圧を印加すると、IDT電極5が形成されている圧電基板4部分が励振される。弾性波装置1は、上記のようにIDT電極5が励振されることによって発生した弾性波として板波を利用している。
An
図1(a)では略図的に示しているが、より具体的には、圧電基板4上に、図1(b)に示す電極構造が形成されている。すなわち、IDT電極5と、IDT電極5の弾性表面波伝搬方向両側に配置された反射器15,16が形成されている。それによって、1ポート型弾性表面波共振子が構成されている。なお、反射器15,16はなくてもよい。
Although shown schematically in FIG. 1A, more specifically, the electrode structure shown in FIG. 1B is formed on the
図1(b)に示すように、IDT電極5は、第1,第2のバスバーと、複数本の第1,第2の電極指とを有する。複数本の第1の電極指と、複数本の第2の電極指とは、互いに間挿し合っている。また、複数本の第1の電極指は、第1のバスバーに接続されており、複数本の第2の電極指は、第2のバスバーに接続されている。
As shown in FIG. 1B, the
本実施形態においては、図示を省略しているが、本発明においては、IDT電極を覆うように、温度調整膜としてのSiO2膜を設けてもよい。 Although not shown in the present embodiment, in the present invention, a SiO 2 film as a temperature adjustment film may be provided so as to cover the IDT electrode.
圧電基板4の第1の主面4a上には、電極ランド6,7が形成されている。電極ランド6,7は、IDT電極5に電気的に接続されるように設けられている。
Electrode lands 6 and 7 are formed on the first
IDT電極5及び電極ランド6,7は適宜の金属または合金からなる。また、IDT電極5及び電極ランド6,7は、複数の金属膜を積層してなる積層金属膜により構成されていてもよい。
The
圧電基板4の第2の主面4b上には、対向し合う一対の主面を有する音響反射層8が設けられている。音響反射層8は、複数の音響インピーダンス層を有する。本実施形態においては、音響反射層8は、低音響インピーダンス層8a,8c,8e,8gと、高音響インピーダンス層8b,8d,8fとを有する。
On the second
高音響インピーダンス層8b,8d,8fの音響インピーダンスは、低音響インピーダンス層8a,8c,8e,8gの音響インピーダンスよりも高い。
The acoustic impedances of the high
本実施形態では、圧電基板4の第2の主面4b上には、低音響インピーダンス層8aが設けられている。その上には、高音響インピーダンス層8b,8d,8fと、低音響インピーダンス層8c,8e,8gとが、積層方向において交互に配置されている。音響反射層8は、IDT電極5と反射器15,16が存在する領域から電極ランド6,7が存在する領域にわたって形成されていてもよいし、IDT電極5と反射器15,16が存在する領域のみに形成されていてもよい。少なくともIDT電極5が存在する領域には音響反射層8が形成されていることが好ましい。
In the present embodiment, a low
そのため、圧電基板4から伝搬してきた板波が、低音響インピーダンス層8a,8c,8e,8gの上方表面である、低音響インピーダンス層8a,8c,8e,8g及び高音響インピーダンス層8b,8d,8fの界面で反射されることになる。それによって、板波のエネルギーを圧電基板4内に、より一層効率的に閉じ込めることができる。
Therefore, the plate waves propagating from the
なお、本発明においては、低音響インピーダンス層と、高音響インピーダンス層とは、積層方向において交互に配置されていなくともよい。もっとも、圧電基板4内における板波の閉じ込め効率をより一層高める観点からは、低音響インピーダンス層のうち少なくとも1層が、高音響インピーダンス層のうち少なくとも1層より、圧電基板4側に設けられていることが好ましい。
In the present invention, the low acoustic impedance layer and the high acoustic impedance layer may not be alternately arranged in the stacking direction. However, from the viewpoint of further enhancing the confinement efficiency of the plate wave in the
本実施形態においては、音響反射層8を構成する上記複数の音響インピーダンス層のうち少なくとも1層の周波数温度係数が圧電基板4と逆の極性である。そのため、圧電基板4の周波数温度特性を改善することができる。従って、本実施形態に係る弾性波装置1は、周波数温度特性に優れている。
In the present embodiment, the frequency temperature coefficient of at least one of the plurality of acoustic impedance layers constituting the
もっとも、本発明においては、音響反射層を構成する上記複数の音響インピーダンス層のうち少なくとも1層の周波数温度係数が、圧電基板4の周波数温度係数と同じ極性であり、かつ、複数の音響インピーダンス層のうち少なくとも1層の周波数温度係数の絶対値は、圧電基板の周波数温度係数の絶対値より小さくてもよい。その場合においても、圧電基板4の周波数温度特性を改善することができ、弾性波装置の周波数温度特性を改善することができる。
However, in the present invention, the frequency temperature coefficient of at least one of the plurality of acoustic impedance layers constituting the acoustic reflection layer has the same polarity as the frequency temperature coefficient of the
低音響インピーダンス層8a,8c,8e,8gは、SiO2により構成されている。もっとも、低音響インピーダンス層8a,8c,8e,8gは、Al、Tiなどにより構成されていてもよい。
Low
高音響インピーダンス層8b,8d,8fは、AlNにより構成されている。もっとも、高音響インピーダンス層8b,8d,8fは、W、LiTaO3、Al2O3、LiNbO3、SiN、又は、ZnOなどにより構成されていてもよい。これらの高音響インピーダンス層8b,8d,8fを構成する材料は、単独で用いてもよく、複数を併用してもよい。
The high
板波のエネルギーをより一層効率よく閉じ込める観点から、音響反射層8を構成する複数の音響インピーダンス層の各層の厚みは、それぞれ、圧電基板4の厚みの1/3〜3倍程度の範囲であることが好ましい。もっとも、複数の音響インピーダンス層の各層の厚みは、圧電基板4の厚みと異なっていてもよい。
From the viewpoint of more efficiently confining the energy of the plate wave, the thickness of each of the plurality of acoustic impedance layers constituting the
また、弾性波装置1において、音響反射層8は、7層の音響インピーダンス層により構成されている。音響インピーダンス層の積層数は特に限定されないが、本実施形態のように4層以上、20層以下とすることが好ましい。音響インピーダンス層の積層数を上記範囲内とすることにより、板波のエネルギーをより一層効率よく閉じ込めることができる。
In the acoustic wave device 1, the
圧電基板4及び音響反射層8には、第1の貫通孔11,12が設けられている。第1の貫通孔11,12は、音響反射層8の圧電基板4側とは反対側の主面8Aから、空洞9に向かって貫通している。第1の貫通孔11,12は、後述する製造工程においてエッチングホールとして利用される。第1の貫通孔11,12は、凹部2cにより形成される空洞9と外気とを接続している。
The
なお、圧電基板4及び音響反射層8には、凹部2cが設けられている領域の外側において、2層目配線10a,10bが設けられている。より詳細には、2層目配線10a,10bは、音響反射層8及び圧電基板4内に埋め込まれており、電極ランド6,7と電気的に接続されている。従って、この2層目配線10a,10b上には、金属バンプ等を接合してもよい。2層目配線10a,10bは、圧電基板4内に埋め込まれており、電極ランド6,7と電気的に接続されていてもよい。
The
2層目配線10a,10bは、Cu、Ni、Al−Cu合金、Ti、Al、Ptなどの適宜の金属もしくは合金により構成することができる。2層目配線10a,10bは、複数の金属膜を積層してなる積層金属膜により構成されていてもよい。
The
弾性波装置1においては、上述したように、圧電基板4の第1の主面4a側に、支持基板2と圧電基板4とで囲まれた空洞9が設けられている。従って、弾性波装置1では、支持基板2側に板波のエネルギーが漏洩し難い。また、圧電基板4の第2の主面4b側には、音響反射層8が設けられている。そのため、圧電基板4の周囲は、空洞9及び音響反射層8により覆われることとなる。これにより、弾性波装置1では、板波のエネルギーが圧電基板4内に効率よく閉じ込められている。
In the acoustic wave device 1, as described above, the
音響反射層8を構成する複数の音響インピーダンス層のうち少なくとも1層の周波数温度係数は、圧電基板4の周波数温度係数と逆の極性である。あるいは、複数の音響インピーダンス層のうち少なくとも1層の周波数温度係数は、圧電基板4の周波数温度係数と同じ極性であり、かつ、複数の音響インピーダンス層のうち少なくとも1層の周波数温度係数の絶対値が、圧電基板4の周波数温度係数の絶対値より小さい。そのため、弾性波装置1は、周波数温度特性にも優れている。
The frequency temperature coefficient of at least one layer among the plurality of acoustic impedance layers constituting the
(製造方法)
弾性波装置1の製造方法は、特に限定されないが、一例を図2〜図4を参照して説明する。
(Production method)
Although the manufacturing method of the elastic wave apparatus 1 is not specifically limited, An example is demonstrated with reference to FIGS.
まず、図2(a)に示すように、圧電基板4を得るための圧電板4Aを用意する。圧電板4Aの一方側主面に、IDT電極5及び電極ランド6,7を形成する。
First, as shown in FIG. 2A, a
圧電板4としては、LiTaO3からなる板が用いられる。もっとも、圧電板4としては、LiNbO3などの他の圧電単結晶からなる板を用いてもよいし、圧電セラミックスからなる板を用いてもよい。
As the
IDT電極5は、例えば、蒸着リフトオフ法により形成することができる。IDT電極5の厚みは、特に限定されないが、10〜1000nmとすることが好ましい。
The
本実施形態においてIDT電極5は、Ti、Al及びTiをこの順に積層した積層金属膜により形成されている。IDT電極5は、Ti、Cu、Al、Pt、AlCu合金、NiCr、Niなどの適宜の金属もしくは合金により構成することができる。
In this embodiment, the
IDT電極5の形成後に温度調整膜としてのSiO2膜を、圧電板4AのIDT電極5が設けられる側の主面に設けてもよい。温度調整膜としてのSiO2膜は、IDT電極5の形成前に設けてもよい。
After the
次に、図2(b)に示すように、IDT電極5を覆うように犠牲層17を形成する。なお、上記温度調整膜を設ける場合は、温度調整膜上に犠牲層17を形成する。犠牲層17は、後述するエッチングにより除去され得る適宜の材料からなる。このような材料としては、ZnO、Cuなどを挙げることができる。
Next, as shown in FIG. 2B, a
犠牲層17は、例えば、以下の方法により形成することができる。まず、スパッタリング法により、膜厚がおよそ1μm以上、3μm以下の膜を形成する。その後、レジスト塗布、露光及び現像をこの順に行う。次に、酢酸、リン酸及び水の混合液(酢酸:リン酸:水=1:1:10)を用いて、ウエットエッチングを行い犠牲層17のパターンを形成し、レジストを剥離する。なお、犠牲層17は、他の方法により形成してもよい。
The
次に、図2(c)に示すように、犠牲層17を覆うように、支持基板2を得るための平坦化用膜2Aを形成する。本実施形態では、平坦化用膜2Aとして、SiO2膜を形成した。平坦化用膜2Aは、例えば、スパッタリング法により形成することができる。平坦化用膜2Aの膜厚としては、2μm以上、8μm以下とすることが好ましい。
Next, as shown in FIG. 2C, a
次に、図2(d)に示すように、CMP(Chemical Mechanical Polishing)により、平坦化用膜2Aに平坦化研磨を行った。それによって、凹部を有する支持基板2を得た。
Next, as shown in FIG. 2D, planarization polishing was performed on the
次に、図3(a)に示すように、支持基板2の下面に補強基板3を接合する。支持基板2及び補強基板3の接合は、例えば、樹脂接着剤により接合することができる。なお、補強基板3は設けられなくともよい。もっとも、補強基板3を設けることにより、圧電板4Aの平滑化処理を容易に行なうことができる。
Next, as shown in FIG. 3A, the reinforcing substrate 3 is bonded to the lower surface of the
次に、圧電板4Aの薄板化を行った。それによって、図3(b)に示す積層体を得た。上記積層体は、補強基板3と、上面に凹部を有する支持基板2と、凹部に充填されている犠牲層17と、第1の主面4aにIDT電極5が設けられている圧電基板4とを備える。また、圧電基板4は、第1の主面4a側から、支持基板2の上面2aに積層されている。
Next, the
圧電板4Aの薄板化は、イオン注入による剥離法や研磨などで行うことができる。圧電板4Aの薄板化により得られた圧電基板4の厚みは、100nm以上、1000nm以下とすることが好ましい。板波の励振効率をより一層効果的に高める観点からは、圧電基板4の厚みは、100nm以上、500nm以下とすることがより好ましい。
The
次に、図3(c)に示すように、圧電基板4の第2の主面4b上に音響反射層8を形成する。より具体的には、圧電基板4の第2の主面4b上に、スパッタリングにより、SiO2からなる低音響インピーダンス層8aから形成する。続いて、スパッタリングによりAlNからなる高音響インピーダンス層8b,8d,8fの3層と、低音響インピーダンス層8c,8e,8gの3層とを、交互に積層する。それによって、圧電基板4の第2の主面4b上に合計7層の音響インピーダンス層を有する音響反射層8を形成する(SiO2/AlN/SiO2/AlN/SiO2/AlN/SiO2/圧電基板4)。
Next, as shown in FIG. 3C, the
低音響インピーダンス層8a,8c,8e,8g及び高音響インピーダンス層8b,8d,8fの各層の厚みは、特に限定されないが、それぞれ、圧電基板4の厚みの1/3〜3倍とすることが好ましい。この場合、板波のエネルギーの圧電基板4内における閉じ込め効率をより一層高めることができる。
The thickness of each of the low
次に、図3(d)に示すように、音響反射層8及び圧電基板4に、第1の貫通孔11,12及び第2の貫通孔13,14を形成する。なお、第1の貫通孔11,12は、犠牲層17に至るように設ける。また、第2の貫通孔13,14は、電極ランド6,7に至るように設ける。第1の貫通孔11,12及び第2の貫通孔13,14は、例えば、ドライエッチング法(ICP−RIE(Inductive Coupled Plasma−Reactive Ion Etching))により形成することができる。
Next, as shown in FIG. 3D, the first through
次に、図4(a)に示すように、電極ランド6,7に臨んでいる第2の貫通孔13,14内において、めっき膜を成長させる。このようにして、2層目配線10a,10bを形成する。2層目配線10a,10bは、蒸着リフト法により形成することもできる。2層目配線10a,10bの厚みは、100nm以上、2000nm以下とすることが好ましい。
Next, as shown in FIG. 4A, a plating film is grown in the second through
本実施形態において、2層目配線10a,10bは、Ti及びAlをこの順に積層した積層金属膜により構成されている。なお、2層目配線10a,10bは、他の適宜の金属もしくは合金により形成されていてもよい。
In the present embodiment, the second-
最後に、第1の貫通孔11,12を利用して、犠牲層17を除去し、図4(b)に示す弾性波装置1(犠牲層型のメンブレン板波共振器)を得る。犠牲層17は、例えば、酢酸、リン酸及び水の混合液(酢酸:リン酸:水=1:1:10)を用い、ウエットエッチングにより除去することができる。
Finally, the
上記のようにして得られた弾性波装置1は、低音響インピーダンス層8a,8c,8e,8gがSiO2により形成されているため、周波数温度特性に優れている。さらに、弾性波装置1では、最上層のSiO2層(低音響インピーダンス層8g)を、RIEなどでエッチングすることにより、周波数温度特性を微調整することができる。
Acoustic wave device 1 obtained as described above, since the low
(第2の実施形態)
図5は、本発明の第2の実施形態に係る弾性波装置の模式的正面断面図である。弾性波装置21においては、補強基板3、支持基板2、圧電基板4及び音響反射層8を覆うようにパッケージング材18が設けられている。
(Second Embodiment)
FIG. 5 is a schematic front sectional view of an acoustic wave device according to a second embodiment of the present invention. In the
なお、パッケージング材18は、図5の上辺、すなわち音響反射層8および圧電基板4直上の領域のみに設けてもよい。また、パッケージング材18は、2層目配線10a,10b上には設けられていない。また、パッケージング材18は、樹脂により構成されている。その他の点は、第1の実施形態と同様である。
Note that the
弾性波装置21においても、圧電基板4の周囲は、空洞9及び音響反射層8により覆われており、それによって板波のエネルギーが、圧電基板4内に効率よく閉じ込められている。そのため、パッケージング材18を音響反射層8の主面8A上に直接積層させた場合においても、板波のエネルギーは圧電基板4および音響反射層8内に効率よく閉じ込められる。また、音響反射層8を構成する上記複数の音響インピーダンス層のうち少なくとも1層の周波数温度係数が圧電基板4と逆の極性であるか、又は、圧電基板4と同じ極性でありかつ周波数温度係数の絶対値が小さい。そのため、パッケージング材18を音響反射層8の主面8A上に直接積層させた場合においても、圧電基板4の周波数温度特性は劣化し難い。
Also in the
そして、さらに、パッケージング材18を音響反射層8の主面8A上に直接積層させることができるので、パッケージング処理が容易となる。これは、例えば、板波のエネルギーを圧電基板4内に閉じ込めるために、圧電基板4の両面を空洞と接するようなパッケージング処理を実施する必要がないためである。
Furthermore, since the
また、パッケージング材18を音響反射層8の主面8A上に直接積層することができるので、弾性波装置21の小型化も図ることができる。
Further, since the
また、パッケージング材18が樹脂により構成されている場合、塗布及び硬化のみによって、パッケージング材18を形成することができる。そのため、弾性波装置21の製造がより一層容易となる。なお、パッケージング材18は、ポリイミドや感光性ポリイミドなどにより構成されていてもよい。
Moreover, when the
(製造方法)
弾性波装置21の製造方法については、第1の実施形態の弾性波装置1に、パッケージング材18が設けられている点を除いては、弾性波装置1の製造方法(図2(a)〜図4(b))と同様である。
(Production method)
The method for manufacturing the
弾性波装置21の製造方法は、弾性波装置1の製造方法(図2(a)〜図4(b))の後に、図5のように、パッケージング材18を音響反射層8の主面8A上に直接積層させる。積層させる方法としては、例えば、感光性ポリイミドを音響反射層8の主面8Aに塗布し、熱による硬化、露光、現像を経ると、必要な領域にのみパッケージング材18が形成される。
The manufacturing method of the
このような構成にすることで、板波のエネルギーを圧電基板4内に閉じ込めるために、圧電基板4を空間で挟む必要がなくなる。したがって、製造プロセスが容易になる。
With such a configuration, it is not necessary to sandwich the
(第3の実施形態)
図6は、本発明の第3の実施形態に係る弾性波装置の模式的正面断面図である。第3の実施形態は、第2の実施形態の変形例である。第2の実施形態との違いは、2層目配線10a,10b,電極ランド6,7が明記されていないことである。これは、弾性波装置31が外部と接続するための配線はどのような形態でもよく、必ずしも、第2の実施形態に限らないからである。例えば、パッケージング材18を音響反射層8の主面8A上に直接積層した後に、外部と接続するための配線を形成してもよい。その他の点については第2の実施形態と同様である。
(Third embodiment)
FIG. 6 is a schematic front sectional view of an acoustic wave device according to a third embodiment of the present invention. The third embodiment is a modification of the second embodiment. The difference from the second embodiment is that the second-
なお、パッケージング材18は、図6の上辺、すなわち音響反射層8および圧電基板4直上の領域のみに設けてもよい。
Note that the
(製造方法)
弾性波装置31の製造方法については、2層目配線10a,10b,電極ランド6,7に関する部分を除き、第2の実施形態の弾性波装置21と同様である(図2(a)〜図4(b))。
(Production method)
The manufacturing method of the
例えば、パッケージング材18を音響反射層8の主面8A上に直接積層した後に、弾性波装置31に、外部と接続するための配線を形成する場合は、図2(a)、図2(b)、図2(c)、図2(d)、図3(a)、図3(b)、図3(c)の処理、図6のパッケージング材18の形成の順番に処理をしていく。そして、パッケージング材18が形成された状態(図6)で、図3(d)、図4(a)、図4(b)の処理を行うことになる。
For example, when the
本発明の弾性波装置は、様々な電子機器や通信機器に広く用いられる。電子機器としては、例えば、センサーがある。通信機器としては、例えば、本発明の弾性波装置を含むデュプレクサ、本発明の弾性波装置とPA(Power Amplifier)及び/またはLNA(Low Noise Amplifier)及び/又はSW(Switch)を含む通信モジュール機器、その通信モジュール機器を含む移動体通信機器やヘルスケア通信機器等がある。移動体通信機器としては、携帯電話、スマートフォン、カーナビ等がある。ヘルスケア通信機器としては、体重計や体脂肪計等がある。ヘルスケア通信機器や移動体通信機器は、アンテナ、RFモジュール、LSI、ディスプレイ、入力部、電源等を備えている。 The elastic wave device of the present invention is widely used in various electronic devices and communication devices. Examples of the electronic device include a sensor. As the communication device, for example, a duplexer including the elastic wave device of the present invention, a communication module device including the elastic wave device of the present invention and PA (Power Amplifier) and / or LNA (Low Noise Amplifier) and / or SW (Switch). There are mobile communication devices and healthcare communication devices including the communication module devices. Examples of mobile communication devices include mobile phones, smartphones, car navigation systems, and the like. Examples of health care communication devices include a weight scale and a body fat scale. Health care communication devices and mobile communication devices include an antenna, an RF module, an LSI, a display, an input unit, a power source, and the like.
1,21,31…弾性波装置
2…支持基板
2a…上面
2b…下面
2c…凹部
2A…平坦化用膜
3…補強基板
4…圧電基板
4a,4b…第1,第2の主面
4A…圧電板
5…IDT電極
6,7…電極ランド
8…音響反射層
8a,8c,8e,8g…低音響インピーダンス層
8b,8d,8f…高音響インピーダンス層
8A…主面
9…空洞
10a,10b…2層目配線
11,12…第1の貫通孔
13,14…第2の貫通孔
15,16…反射器
17…犠牲層
18…パッケージング材
DESCRIPTION OF
Claims (6)
第1の主面と、該第1の主面と対向している第2の主面とを有し、前記第1の主面側が前記支持基板上に配置されている、圧電基板と、
前記第1の主面上に設けられた、IDT電極と、
前記第2の主面上に設けられた、音響反射層と、
前記支持基板、前記圧電基板及び前記音響反射層を覆うように設けられたパッケージング材と、
を備え、
前記凹部が、前記支持基板と前記第1の主面とで囲まれた空洞を形成し、前記IDT電極が、前記空洞に臨むように配置されており、
前記音響反射層が、複数の音響インピーダンス層を有し、
前記複数の音響インピーダンス層が、少なくとも1層の低音響インピーダンス層と、該低音響インピーダンス層よりも音響インピーダンスが高い、少なくとも1層の高音響インピーダンス層とを有しており、
前記複数の音響インピーダンス層のうち少なくとも1層の周波数温度係数が、前記圧電基板の周波数温度係数と逆の極性であり、又は、
前記複数の音響インピーダンス層のうち少なくとも1層の周波数温度係数が、前記圧電基板の周波数温度係数と同じ極性であり、かつ、前記複数の音響インピーダンス層のうち少なくとも1層の周波数温度係数の絶対値が、前記圧電基板の周波数温度係数の絶対値より小さく、
前記圧電基板及び前記音響反射層には、前記圧電基板及び前記音響反射層を貫通し前記空洞と繋がる貫通孔が設けられており、
前記パッケージング材が前記貫通孔を覆っている、弾性波装置。 A support substrate having a recess on the upper surface;
A piezoelectric substrate having a first main surface and a second main surface facing the first main surface, the first main surface side being disposed on the support substrate;
An IDT electrode provided on the first main surface;
Provided in the second on the main surface, and the acoustic reflection layer,
A packaging material provided to cover the support substrate, the piezoelectric substrate and the acoustic reflection layer;
With
The concave portion forms a cavity surrounded by the support substrate and the first main surface, and the IDT electrode is disposed so as to face the cavity;
The acoustic reflection layer has a plurality of acoustic impedance layers,
The plurality of acoustic impedance layers includes at least one low acoustic impedance layer and at least one high acoustic impedance layer having an acoustic impedance higher than that of the low acoustic impedance layer;
The frequency temperature coefficient of at least one of the plurality of acoustic impedance layers has a polarity opposite to the frequency temperature coefficient of the piezoelectric substrate, or
The frequency temperature coefficient of at least one of the plurality of acoustic impedance layers has the same polarity as the frequency temperature coefficient of the piezoelectric substrate, and the absolute value of the frequency temperature coefficient of at least one of the plurality of acoustic impedance layers but rather smaller than the absolute value of the temperature coefficient of frequency of the piezoelectric substrate,
The piezoelectric substrate and the acoustic reflection layer are provided with through holes that penetrate the piezoelectric substrate and the acoustic reflection layer and connect to the cavity.
An elastic wave device in which the packaging material covers the through hole .
前記パッケージング材が、前記音響反射層の前記圧電基板側とは反対側の前記主面上に、直接、設けられている、請求項1に記載の弾性波装置。 Before Symbol acoustic reflection layer has a pair of main surfaces facing each other,
The acoustic wave device according to claim 1, wherein the packaging material is provided directly on the main surface of the acoustic reflection layer opposite to the piezoelectric substrate side.
前記IDT電極を覆うように、前記第1の主面上に犠牲層を設ける工程と、
前記犠牲層を覆うように、上面に凹部を有する支持基板を形成する工程と、
前記圧電基板における前記第1の主面と対向する第2の主面上に、音響反射層を積層する工程と、
前記圧電基板及び前記音響反射層に、前記音響反射層の圧電基板側とは反対側の主面から前記犠牲層に至る貫通孔を形成する工程と、
前記貫通孔を利用して、エッチングにより前記犠牲層を除去し、前記犠牲層が設けられている部分を空洞とする工程と、
前記支持基板、前記圧電基板及び前記音響反射層を覆うようにパッケージング材を設ける工程と、
を備え、
前記音響反射層が、複数の音響インピーダンス層を有し、
前記複数の音響インピーダンス層が、少なくとも1層の低音響インピーダンス層と、該低音響インピーダンス層よりも音響インピーダンスが高い、少なくとも1層の高音響インピーダンス層とを有しており、
前記複数の音響インピーダンス層のうち少なくとも1層の周波数温度係数が、前記圧電基板の周波数温度係数と逆の極性であり、又は、
前記複数の音響インピーダンス層のうち少なくとも1層の周波数温度係数が、前記圧電基板の周波数温度係数と同じ極性であり、かつ、前記複数の音響インピーダンス層のうち少なくとも1層の周波数温度係数の絶対値が、前記圧電基板の周波数温度係数の絶対値より小さく、
前記パッケージング材を設ける工程において、前記貫通孔を前記パッケージング材で覆う、
ことを特徴とする、弾性波装置の製造方法。 Providing an IDT electrode on the first main surface of the piezoelectric substrate;
Providing a sacrificial layer on the first main surface so as to cover the IDT electrode;
Forming a support substrate having a recess on an upper surface so as to cover the sacrificial layer;
Laminating an acoustic reflection layer on a second main surface opposite to the first main surface of the piezoelectric substrate;
Forming a through-hole in the piezoelectric substrate and the acoustic reflection layer from the main surface opposite to the piezoelectric substrate side of the acoustic reflection layer to the sacrificial layer;
Removing the sacrificial layer by etching using the through-hole, and forming a cavity in a portion where the sacrificial layer is provided ;
Providing a packaging material to cover the support substrate, the piezoelectric substrate and the acoustic reflection layer;
With
The acoustic reflection layer has a plurality of acoustic impedance layers,
The plurality of acoustic impedance layers includes at least one low acoustic impedance layer and at least one high acoustic impedance layer having an acoustic impedance higher than that of the low acoustic impedance layer;
The frequency temperature coefficient of at least one of the plurality of acoustic impedance layers has a polarity opposite to the frequency temperature coefficient of the piezoelectric substrate, or
The frequency temperature coefficient of at least one of the plurality of acoustic impedance layers has the same polarity as the frequency temperature coefficient of the piezoelectric substrate, and the absolute value of the frequency temperature coefficient of at least one of the plurality of acoustic impedance layers but rather smaller than the absolute value of the temperature coefficient of frequency of the piezoelectric substrate,
In the step of providing the packaging material, the through hole is covered with the packaging material .
A method of manufacturing an acoustic wave device.
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