JP6642499B2 - 弾性波装置 - Google Patents

Description

本発明は、通過帯域が異なる複数の弾性波フィルタを有する、弾性波装置に関する。

従来、弾性波装置が携帯電話機などに広く用いられている。下記の特許文献１に記載の弾性波装置では、圧電基板におけるＩＤＴ電極形成面に段差が設けられている。この弾性波装置は、ＩＤＴ電極形成面において、圧電基板の厚みが厚い部分に設けられたＩＤＴ電極と、段差を隔てて厚みが薄い部分に設けられたＩＤＴ電極とを有する。これにより、同一のチップ内において、電気機械結合係数が異なる複数の弾性波フィルタが構成されている。ここで、同一のチップ内において構成されているとは、同一の圧電基板において構成されていることをいう。

特開２０１２−１６９７０７号公報

特許文献１に記載の弾性波装置においては、例えば、圧電基板の厚みが厚い部分と、段差を隔てて厚みが薄い部分とに、それぞれ同時にフォトリソグラフィ法によりＩＤＴ電極を形成する場合には、上記段差に起因して露光が均質ではなくなる傾向がある。そのため、圧電基板の厚みが厚い部分に設けられたＩＤＴ電極と、段差を隔てて厚みが薄い部分に設けられたＩＤＴ電極とが、同質の電極にならないことがある。

従って、圧電基板の厚みが厚い部分と、段差を隔てて厚みが薄い部分とに同質のＩＤＴ電極を形成するためには、それぞれのＩＤＴ電極を、同時ではなく、それぞれ別々の工程で形成する必要があり、製造プロセスが煩雑となっていた。同一のチップ内において、通過帯域が異なる複数の弾性波フィルタを製造する場合においても、特許文献１の弾性波装置と同様に、製造プロセスは煩雑となる。

本発明の目的は、同一のチップ内において、通過帯域が異なる複数の弾性波フィルタを容易に製造することができる、弾性波装置を提供することにある。

本発明に係る弾性波装置のある広い局面では、支持基板と、直接的または間接的に前記支持基板上に設けられている中間層と、前記中間層上に設けられている圧電薄膜とを有する圧電積層体と、前記圧電積層体における前記圧電薄膜上に設けられており、かつ同一平面上に設けられている第１の励振電極及び第２の励振電極とを備え、前記圧電積層体において、前記第１の励振電極が設けられている部分の厚みと、前記第２の励振電極が設けられている部分の厚みとが異なる。

本発明に係る弾性波装置のある特定の局面では、前記圧電積層体における前記圧電薄膜において、前記第１の励振電極が設けられている部分の厚みと、前記第２の励振電極が設けられている部分の厚みとが異なる。

本発明に係る弾性波装置の他の特定の局面では、前記圧電積層体における前記中間層において、前記第１の励振電極が設けられている部分の厚みと、前記第２の励振電極が設けられている部分の厚みとが異なる。

本発明に係る弾性波装置の他の広い局面では、支持基板と、直接的または間接的に前記支持基板上に設けられている中間層と、前記中間層上に設けられている圧電薄膜とを有する圧電積層体と、前記圧電積層体における前記圧電薄膜上に設けられており、かつ同一平面上に設けられている第１の励振電極及び第２の励振電極とを備え、前記圧電積層体において、前記第１の励振電極が設けられている部分の厚みと、前記第２の励振電極が設けられている部分の厚みとが同じ厚みであり、前記圧電薄膜及び前記中間層において、前記第１の励振電極が設けられている部分の厚みと、前記第２の励振電極が設けられている部分の厚みとが、それぞれ異なる。

本発明に係る弾性波装置のさらに他の特定の局面では、前記中間層が、前記圧電薄膜の前記第１，第２の励振電極側とは反対側の面に設けられており、かつバルク波が伝搬する音速が前記圧電薄膜を伝搬する弾性波の音速よりも低速である低音速膜を有し、前記支持基板が、バルク波が伝搬する音速が前記圧電薄膜を伝搬する弾性波の音速よりも高速である高音速基板であり、前記支持基板が、前記低音速膜上に設けられている。この場合には、弾性波のエネルギーを効果的に閉じ込めることができる。

本発明に係る弾性波装置の別の特定の局面では、前記中間層が、前記圧電薄膜の前記第１，第２の励振電極側とは反対側の面に設けられており、かつバルク波が伝搬する音速が前記圧電薄膜を伝搬する弾性波の音速よりも低速である低音速膜と、前記低音速膜上に設けられており、かつバルク波が伝搬する音速が前記圧電薄膜を伝搬する弾性波の音速よりも高速である高音速膜とを有する。この場合には、弾性波のエネルギーを効果的に閉じ込めることができる。

本発明に係る弾性波装置のさらに別の特定の局面では、前記中間層が、相対的に音響インピーダンスが低い、少なくとも１層の低音響インピーダンス層と、相対的に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する、音響反射層である。この場合には、弾性波のエネルギーを効果的に閉じ込めることができる。

本発明に係る弾性波装置のさらに別の特定の局面では、前記音響反射層の積層数が２層以上である。この場合には、音響反射層の反射性能が良好となるため、圧電積層体の厚みを変化させるだけで、弾性波の特性を変化させることが可能となる。すなわち、弾性波装置の特性を容易に調整することができる。

本発明に係る弾性波装置のさらに別の特定の局面では、前記支持基板上に設けられており、前記支持基板と前記中間層との間に設けられた部分を有する、支持層がさらに備えられている。

本発明に係る弾性波装置のさらに別の特定の局面では、前記支持層が、平面視において前記圧電薄膜を囲んでいる。この場合には、製造工程におけるダイシングに際し、圧電薄膜の割れなどが生じ難く、かつ圧電薄膜と中間層との剥離が生じ難い。

本発明に係る弾性波装置のさらに別の特定の局面では、前記第１，第２の励振電極が、第１，第２のＩＤＴ電極である。

本発明によれば、同一のチップ内において、通過帯域が異なる複数の弾性波フィルタを容易に製造することができる、弾性波装置を提供することができる。

本発明の第１の実施形態に係る弾性波装置の正面断面図である。 （ａ）〜（ｄ）は、第１の実施形態に係る弾性波装置の製造方法の一例を説明するための正面断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、第１の実施形態に係る弾性波装置の製造方法の一例を説明するための正面断面図である。 本発明の第１の実施形態の変形例に係る弾性波装置の正面断面図である。 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。 音響反射層の積層数が４層の弾性波フィルタ及び音響反射層の積層数が６層の弾性波フィルタのインピーダンス特性を示す図である。 音響反射層の積層数が４層の弾性波フィルタ及び音響反射層の積層数が６層の弾性波フィルタのＳ１１リターンロスを示す図である。 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である。 （ａ）〜（ｄ）は、第３の実施形態に係る弾性波装置の製造方法の一例を説明するための正面断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、第３の実施形態に係る弾性波装置の製造方法の一例を説明するための正面断面図である。 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。 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。

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は、本発明の第１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１０は、互いに通過帯域が異なる第１，第２の弾性波フィルタ１Ａ，１Ｂを有する。第１，第２の弾性波フィルタ１Ａ，１Ｂは、同一のチップ内において構成されている。なお、本明細書では、同一のチップ内において構成されているとは、同一の圧電薄膜において構成されていることをいう。

より具体的には、弾性波装置１０は、支持基板６を有する。支持基板６は、特に限定されないが、例えば、ケイ素などからなる。支持基板６上には、支持層５が設けられている。支持層５上には、圧電積層体４が設けられている。このように、弾性波装置１０においては、間接的に支持基板６上に圧電積層体４が設けられている。

圧電積層体４は、支持層５上に設けられている中間層と、中間層上に設けられている圧電薄膜２とを有する。詳細は後述するが、本実施形態では、中間層は第１〜第３の音響反射層３Ａ〜３Ｃである。

圧電薄膜２は、第１〜第３の音響反射層３Ａ〜３Ｃ側とは反対側に位置する主面２ａを有する。ここで、図１における上下方向を、弾性波装置１０の上下方向とする。このとき、圧電薄膜２は、下面側に設けられた第１，第２の凹部２ｃ，２ｄを有する。本実施形態では、第１の凹部２ｃの上方における圧電薄膜２の厚みは、第２の凹部２ｄの上方における圧電薄膜２の厚みよりも薄い。圧電薄膜２は、ＬｉＮｂＯ_３やＬｉＴａＯ_３などの圧電単結晶からなる。なお、圧電薄膜２の材料は、特に限定されない。圧電薄膜２は、例えば、圧電セラミックスなどからなっていてもよい。

第１，第２の凹部２ｃ，２ｄの上方における圧電薄膜２の厚みは、１００ｎｍ以上、２０００ｎｍ以下である。なお、圧電薄膜２の厚みは特に限定されない。

圧電薄膜２の主面２ａ上には、第１，第２の励振電極としての、第１，第２のＩＤＴ電極７Ａ，７Ｂが設けられている。第１，第２のＩＤＴ電極７Ａ，７Ｂに電圧を印加することにより、弾性波が励振される。第１のＩＤＴ電極７Ａが、第１の弾性波フィルタ１Ａの通過帯域を構成するＩＤＴ電極である。第２のＩＤＴ電極７Ｂが、第２の弾性波フィルタ１Ｂの通過帯域を構成するＩＤＴ電極である。

ここで、弾性波装置１０においては、各種弾性波を用いることができる。各種弾性波としては、例えば、板波やバルク波などが挙げられる。板波とは、励振される板波の波長を１λとした場合に、厚み１λ以下の圧電薄膜２に励振される種々の波を総称したものである。また、板波とは、エネルギーが圧電薄膜２や圧電薄膜２の近傍に集中している波である。

従って、本実施形態においては、後述するように、圧電薄膜２の直下に板波を反射させる中間層を有するので、板波を励振することが可能となる。

図１に示す第１のＩＤＴ電極７Ａは、平面視において、第１の凹部２ｃに重なる部分に設けられている。第２のＩＤＴ電極７Ｂは、平面視において、第２の凹部２ｄに重なる部分に設けられている。よって、圧電薄膜２において、第１のＩＤＴ電極７Ａが設けられている部分の厚みと、第２のＩＤＴ電極７Ｂが設けられている部分の厚みとは異なる。

圧電薄膜２の主面２ａ上には、第１のＩＤＴ電極７Ａに電気的に接続されている配線８Ａａ，８Ａｂが設けられている。主面２ａ上には、第２のＩＤＴ電極７Ｂに電気的に接続されている配線８Ｂａ，８Ｂｂも設けられている。第１，第２のＩＤＴ電極７Ａ，７Ｂ及び配線８Ａａ，８Ａｂ，８Ｂａ，８Ｂｂは、同一平面上に設けられている。なお、本明細書において、同一平面上とは、弾性波装置の特性に影響を与えない程度に実質的に同一の平面上であることを示す。

第１，第２のＩＤＴ電極７Ａ，７Ｂは、Ｔｉ層と、Ａｌ９９重量％及びＣｕ１重量％により構成されているＡｌＣｕ層とが積層された積層金属膜からなる。圧電薄膜２の主面２ａ上にＴｉ層が積層されており、Ｔｉ層上にＡｌＣｕ層が積層されている。なお、第１，第２のＩＤＴ電極７Ａ，７Ｂは、単層からなっていてもよく、積層金属膜であってもよい。第１，第２のＩＤＴ電極７Ａ，７Ｂの材料は、特に限定されない。

配線８Ａａ，８Ａｂ，８Ｂａ，８Ｂｂは、Ｔｉ層とＡｌ層とが積層された積層金属膜からなる。圧電薄膜２の主面２ａ上にＴｉ層が積層されており、Ｔｉ層上にＡｌ層が積層されている。なお、配線８Ａａ，８Ａｂ，８Ｂａ，８Ｂｂは、単層からなっていてもよく、積層金属膜であってもよい。配線８Ａａ，８Ａｂ，８Ｂａ，８Ｂｂの材料は、特に限定されない。

本実施形態の第１，第２のＩＤＴ電極７Ａ，７Ｂの厚みは、１０ｎｍ以上、１０００ｎｍ以下である。配線８Ａａ，８Ａｂ，８Ｂａ，８Ｂｂの厚みは、１００ｎｍ以上、１０００ｎｍ以下である。なお、第１，第２のＩＤＴ電極７Ａ，７Ｂ及び配線８Ａａ，８Ａｂ，８Ｂａ，８Ｂｂの厚みは、特に限定されない。

圧電薄膜２の主面２ａとは反対側には、第１〜第３の音響反射層３Ａ〜３Ｃが設けられている。なお、第３の音響反射層３Ｃは複数設けられている。より具体的には、第１の音響反射層３Ａは、圧電薄膜２の第１の凹部２ｃ内に設けられている。第２の音響反射層３Ｂは第２の凹部２ｄ内に設けられている。複数の第３の音響反射層３Ｃは、第１，第２の凹部２ｃ，２ｄ以外の部分にそれぞれ設けられている。なお、第１，第２の音響反射層３Ａ，３Ｂは、第１，第２の凹部２ｃ，２ｄの外側に至っていてもよく、第３の音響反射層３Ｃに連なっていてもよい。本実施形態では、第１〜第３の音響反射層３Ａ〜３Ｃの厚みは同じ厚みである。なお、本明細書において、同じ厚みとは、弾性波装置の特性に影響を与えない程度に実質的に同じ厚みであることをいう。

上述したように、圧電薄膜２の厚みは、第１のＩＤＴ電極７Ａが設けられている部分と、第２のＩＤＴ電極７Ｂが設けられている部分とにおいて異なる。そのため、圧電薄膜２及び第１〜第３の音響反射層３Ａ〜３Ｃからなる圧電積層体４の厚みも、第１のＩＤＴ電極７Ａが設けられている部分と、第２のＩＤＴ電極７Ｂが設けられている部分とにおいて異なる。

図１に示すように、第１の音響反射層３Ａは、低音響インピーダンス層３Ａ１，３Ａ３及び高音響インピーダンス層３Ａ２，３Ａ４を有する積層膜である。低音響インピーダンス層３Ａ１，３Ａ３と高音響インピーダンス層３Ａ２，３Ａ４とは交互に積層されており、低音響インピーダンス層３Ａ１が、最も圧電薄膜２側に位置している。低音響インピーダンス層３Ａ１，３Ａ３は、相対的に音響インピーダンスが低い。高音響インピーダンス層３Ａ２，３Ａ４は、相対的に音響インピーダンスが高い。

第１の音響反射層３Ａは、圧電薄膜２から伝搬してきた弾性波を圧電薄膜２側に反射する。それによって、弾性波のエネルギーを圧電薄膜２側に閉じ込めることができ、エネルギー効率を高めることができる。

低音響インピーダンス層３Ａ１，３Ａ３は、例えば、音響インピーダンスが相対的に低い酸化ケイ素からなる。あるいは、低音響インピーダンス層３Ａ１，３Ａ３は、酸化ケイ素を主たる成分とする材料からなっていてもよく、酸化ケイ素以外の誘電体材料や金属材料からなっていてもよい。高音響インピーダンス層３Ａ２，３Ａ４は、例えば、音響インピーダンスが相対的に高いＰｔや他の誘電体材料、金属材料からなる。高音響インピーダンス層３Ａ２，３Ａ４はＰｔ以外の、例えば、ＭｏやＴａ、Ｗなどの金属からなっていてもよい。あるいは、高音響インピーダンス層３Ａ２，３Ａ４は金属層ではなく、例えば、ＡｌＮやＳｉＮなどのセラミックス、またはＬｉＮｂＯ_３やＬｉＴａＯ_３などの圧電単結晶からなる層であってもよい。低音響インピーダンス層３Ａ１，３Ａ３及び高音響インピーダンス層３Ａ２，３Ａ４の材料は特に限定されず、音響インピーダンスが互いに異なる適宜の材料からなっていればよい。

本実施形態では、第１の音響反射層３Ａの積層数は、特に限定されないが、４層である。第２，第３の音響反射層３Ｂ，３Ｃも、第１の音響反射層３Ａと同様に構成されている。なお、第３の音響反射層３Ｃは設けられていなくともよい。

本実施形態では、低音響インピーダンス層３Ａ１，３Ａ３及び高音響インピーダンス層３Ａ２，３Ａ４のそれぞれの厚みは、１００ｎｍ以上、１０００ｎｍ以下である。なお、低音響インピーダンス層３Ａ１，３Ａ３及び高音響インピーダンス層３Ａ２，３Ａ４のそれぞれの厚みは、上記に限定されない。

上記支持層５は、第１〜第３の音響反射層３Ａ〜３Ｃの圧電薄膜２側とは反対側に配置されている。支持層５における第１〜第３の音響反射層３Ａ〜３Ｃ側の面は、凹凸形状となっている。該凹凸形状は、圧電薄膜２の第１〜第３の音響反射層３Ａ〜３Ｃ側の面における凹凸形状に対応した形状である。他方、支持層５における第１〜第３の音響反射層３Ａ〜３Ｃ側とは反対側の面は、平坦な形状である。すなわち、支持層５は、第１のＩＤＴ電極７Ａに対応する圧電薄膜２の厚みと、第２のＩＤＴ電極７Ｂに対応する圧電薄膜２の厚みとの差を調整している。一方、中間層はフィルタ特性などに影響を与えるため、第１のＩＤＴ電極７Ａに対応する圧電薄膜２の厚みと、第２のＩＤＴ電極７Ｂに対応する圧電薄膜２の厚みとの差を中間層で調整しようとすると、フィルタ特性などが悪化してしまう場合がある。しかしながら、本実施の形態では圧電薄膜２における厚みの差を支持層５で調整しているため、共振子特性やフィルタ特性が悪化してしまうことを防止することができる。

なお、支持層５は、特に限定されないが、酸化ケイ素などからなる。

ここで、本実施形態の特徴は、以下の構成にある。１）圧電積層体４において、第１のＩＤＴ電極７Ａが設けられている部分の厚みと、第２のＩＤＴ電極７Ｂが設けられている部分の厚みとが異なる。２）第１，第２のＩＤＴ電極７Ａ，７Ｂが同一平面上に設けられている。それによって、同一の圧電積層体４における、第１のＩＤＴ電極７Ａが設けられている部分において伝搬する弾性波の音速と、第２のＩＤＴ電極７Ｂが設けられている部分において伝搬する弾性波の音速とを容易に異ならせることができる。よって、同一のチップ内において、通過帯域が異なる第１，第２の弾性波フィルタ１Ａ，１Ｂを容易に製造することができる。この詳細を、以下において、本実施形態に係る弾性波装置１０の製造方法と共に説明する。

図２（ａ）〜（ｄ）は、第１の実施形態に係る弾性波装置の製造方法の一例を説明するための正面断面図である。図３（ａ）〜（ｃ）は、第１の実施形態に係る弾性波装置の製造方法の一例を説明するための正面断面図である。

図２（ａ）に示すように、圧電体からなるマザー基板２Ａを用意する。次に、マザー基板２Ａの一方の主面に、反応性イオンエッチング法などにより、図２（ｂ）に示すように、第１，第２の凹部２Ａｃ，２Ａｄを形成する。このとき、第１の凹部２Ａｃが第２の凹部２Ａｄよりも深くなるように、第１，第２の凹部２Ａｃ，２Ａｄを形成する。ここで、図２（ｂ）における上下方向を、マザー基板２Ａの上下方向とする。上記のように第１，第２の凹部２Ａｃ，２Ａｄを形成することにより、第１の凹部２Ａｃの上方におけるマザー基板２Ａの厚みを、第２の凹部２Ａｄの上方におけるマザー基板２Ａの厚みよりも薄くする。

次に、図２（ｃ）に示すように、マザー基板２Ａの第１，第２の凹部２Ａｃ，２Ａｄが設けられている側に、低音響インピーダンス層を形成する。このとき、第１の凹部２Ａｃ内に低音響インピーダンス層３Ａ１を形成する。第２の凹部２Ａｄ内及び第１，第２の凹部２Ａｃ，２Ａｄが設けられていない部分にも、低音響インピーダンス層を形成する。次に、低音響インピーダンス層上に高音響インピーダンス層を積層する。同様に、低音響インピーダンス層及び高音響インピーダンス層を交互に積層することにより、中間層としての第１〜第３の音響反射層３Ａ〜３Ｃを形成する。低音響インピーダンス層及び高音響インピーダンス層は、例えば、スパッタリング法や蒸着法などにより形成することができる。

次に、図２（ｄ）に示すように、第１〜第３の音響反射層３Ａ〜３Ｃのマザー基板２Ａ側とは反対側に、スパッタリング法などにより、支持層５Ａを積層する。次に、図３（ａ）に示すように、支持層５Ａの第１〜第３の音響反射層３Ａ〜３Ｃ側とは反対側の面を、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）法などにより平坦化する。

次に、支持層５Ａの第１〜第３の音響反射層３Ａ〜３Ｃ側とは反対側の面に、支持基板６Ａを接合する。支持層５Ａと支持基板６Ａとの接合には、樹脂接着剤を用いることができる。もっとも、支持層５Ａと支持基板６Ａとの接合の方法は特に限定されず、例えば、表面活性化接合、原子拡散接合や金属接合などを用いてもよい。

次に、図３（ｂ）に示すように、マザー基板２Ａの薄板化を行う。これにより、マザー基板２Ａの厚みを、弾性波を効率的に励振し得る厚みとする。薄板化は、例えば、マザー基板２Ａの第１〜第３の音響反射層３Ａ〜３Ｃ側とは反対側の面を研磨することにより行うことができる。あるいは、薄板化においては、マザー基板２Ａにイオンを注入して剥離するスマートカット法などを用いてもよい。これにより、マザー基板２Ａの第１〜第３の音響反射層３Ａ〜３Ｃ側とは反対側に、平坦な主面２Ａａを形成する。

次に、図３（ｃ）に示すように、マザー基板２Ａの主面２Ａａ上に、第１，第２のＩＤＴ電極７Ａ，７Ｂ及び配線８Ａａ，８Ａｂ，８Ｂａ，８Ｂｂを形成する。第１のＩＤＴ電極７Ａは、平面視において、第１の音響反射層３Ａが設けられている領域に形成する。第２のＩＤＴ電極７Ｂは、平面視において、第２の音響反射層３Ｂが設けられている領域に形成する。第１，第２のＩＤＴ電極７Ａ，７Ｂ及び配線８Ａａ，８Ａｂ，８Ｂａ，８Ｂｂは、例えば、スパッタリング法や蒸着法などにより形成することができる。これにより、第１，第２の弾性波フィルタ１Ａ，１Ｂが製造される。

本実施形態では、同一平面上に第１，第２のＩＤＴ電極７Ａ，７Ｂ及び配線８Ａａ，８Ａｂ，８Ｂａ，８Ｂｂを形成することができる。よって、マザー基板２Ａの厚みが第１，第２の凹部２Ａｃ，２Ａｄにおいて異なるにも関わらず、煩雑な工程を要しない。このように、通過帯域が異なる第１，第２の弾性波フィルタ１Ａ，１Ｂを容易に製造することができる。

さらに、本実施形態では、第１〜第３の音響反射層３Ａ〜３Ｃの積層数が同じであるため、第１，第２の弾性波フィルタ１Ａ，１Ｂをより一層容易に製造することができる。

次に、図３（ｃ）中のダイシングラインＩ−Ｉ，ＩＩ−ＩＩに沿ってダイシングする。それによって、図１に示す、個々の弾性波装置１０を得ることができる。

なお、本実施形態では、圧電薄膜２の第１，第２の凹部２ｃ，２ｄ以外の部分の厚みを厚くしても、励振効率などに大きい影響は生じ難い。また、例えば、ダイシングラインＩ−Ｉ，ＩＩ−ＩＩに位置する部分に第３の音響反射層３Ｃを形成せず、支持層５Ａがマザー基板２Ａに接触している構造としてもよい。それによって、ダイシングラインＩ−Ｉ，ＩＩ−ＩＩに位置する薄膜の界面の数を低減することができ、ダイシングによる剥離などを生じ難くすることができる。

図１に戻り、第１〜第３の音響反射層３Ａ〜３Ｃは、積層数を２層以上とすることが好ましい。この場合には、音響反射層の反射性能が良好となるため、圧電積層体４の厚みを変化させるだけで、弾性波の特性を変化させることが可能となる。すなわち、弾性波装置１０の特性を容易に調整することができる。

圧電薄膜２には、第１，第２の凹部２ｃ，２ｄが設けられている。なお、第１，第２のＩＤＴ電極７Ａ，７Ｂが設けられている部分において、圧電薄膜２の厚みが異なっていればよく、第１，第２の凹部２ｃ，２ｄは必ずしも設けられていなくともよい。

弾性波装置１０は、支持基板６により補強されているため、弾性波装置１０の強度を高めることができる。なお、支持基板６は設けられていなくともよい。

図４は、第１の実施形態の変形例に係る弾性波装置の正面断面図である。

弾性波装置６０においては、第１の音響反射層３Ａの厚みと第２の音響反射層６３Ｂの厚みとが異なり、かつ圧電薄膜２において、第１のＩＤＴ電極７Ａが設けられている部分の厚みと、第２のＩＤＴ電極７Ｂが設けられている部分の厚みとが異なる。これにより、圧電積層体６４において、第１のＩＤＴ電極７Ａが設けられている部分の厚みと、第２のＩＤＴ電極７Ｂが設けられている部分の厚みとが同じ厚みとされている。弾性波装置６０は、上記の点以外においては、第１の実施形態の弾性波装置１０と同様の構成を有する。

第１の音響反射層３Ａの厚みは第２の音響反射層６３Ｂの厚みよりも厚い。例えば、層数を異ならせることにより、第１の音響反射層３Ａと第２の音響反射層６３Ｂとの厚みを異ならせてもよい。本実施形態では、第１の音響反射層３Ａの積層数は４層であり、第２の音響反射層６３Ｂの積層数は２層である。

図４に示す変形例においては、圧電薄膜２における第１のＩＤＴ電極７Ａが構成されている部分及び第２のＩＤＴ電極７Ｂが構成されている部分において、最適な第１，第２の音響反射層３Ａ，６３Ｂの積層数及び厚みとすることができる。従って、第１，第２の弾性波フィルタ１Ａ，１Ｂのフィルタ特性を効果的に改善することができる。

さらに、第１の実施形態と同様に、同一のチップ内において、通過帯域が異なる第１，第２の弾性波フィルタ１Ａ，１Ｂを容易に製造することができる。

図５は、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２０は、圧電薄膜２２における第１のＩＤＴ電極７Ａが設けられている部分の厚みと、第２のＩＤＴ電極７Ｂが設けられている部分の厚みとが同じ厚みである点で、第１の実施形態と異なる。弾性波装置２０は、第１の音響反射層３Ａの厚みと第２の音響反射層２３Ｂの厚みとが異なる点でも、第１の実施形態と異なる。上記の点以外においては、弾性波装置２０は、第１の実施形態の弾性波装置１０と同様の構成を有する。

第２の音響反射層２３Ｂの厚みは第１の音響反射層３Ａの厚みよりも厚い。図４に示した第１の実施形態の変形例と同様に、例えば、層数を異ならせることにより、第１の音響反射層３Ａと第２の音響反射層２３Ｂとの厚みを異ならせてもよい。本実施形態では、第１の音響反射層３Ａの積層数は４層であり、第２の音響反射層２３Ｂの積層数は６層である。このように、中間層としての第１，第２の音響反射層３Ａ，２３Ｂの厚みを異ならせることにより、圧電積層体２４における第１，第２のＩＤＴ電極７Ａ，７Ｂが設けられている部分の厚みを異ならせてもよい。

ここで、音響反射層の積層数を異ならせ、音響反射層の厚みを異ならせた以外においては、同様の構成を有する複数の弾性波フィルタを作製し、インピーダンス特性及びリターンロスを比較した。なお、音響反射層の積層数が４層の弾性波フィルタと、音響反射層の積層数が６層の弾性波フィルタとを比較した。

図６は、音響反射層の積層数が４層の弾性波フィルタ及び音響反射層の積層数が６層の弾性波フィルタのインピーダンス特性を示す図である。図７は、音響反射層の積層数が４層の弾性波フィルタ及び音響反射層の積層数が６層の弾性波フィルタのＳ１１リターンロスを示す図である。図６及び図７において、実線は音響反射層の積層数が６層の弾性波フィルタの結果を示し、破線は音響反射層の積層数が４層の弾性波フィルタの結果を示す。

図６及び図７に示すように、圧電薄膜の厚みが同じであっても、音響反射層の厚みを異ならせることにより、インピーダンス特性及びリターンロスを異ならせ得ることがわかる。ここで、用いる弾性波の波長をλとする。例えば、圧電薄膜の厚みが１λであり、通過帯域における特定の周波数が１ＧＨｚである場合、圧電薄膜の厚みを０．５λとすることにより、通過帯域における特定の周波数を２ＧＨｚとし得る。これに対して、圧電薄膜の厚みを異ならせず、１λとした場合においても、上記のように音響反射層の厚みを異ならせることによって、通過帯域おける特定の周波数を１ＧＨｚからずれた値とし得る。

図５に示す本実施形態においても、同一のチップ内において、通過帯域が異なる第１，第２の弾性波フィルタ２１Ａ，２２Ｂを容易に製造することができる。

さらに、上述したように、圧電薄膜２２においては、第１のＩＤＴ電極７Ａが設けられている部分の厚みと、第２のＩＤＴ電極７Ｂが設けられている部分の厚みとが同じ厚みである。よって、圧電薄膜２２を容易に作製することができる。

図８は、第３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３０は、圧電薄膜３２及び支持層３５の構成及び第３の音響反射層を有しない点で、第１の実施形態と異なる。上記の点以外においては、弾性波装置３０は、第１の実施形態の弾性波装置１０と同様の構成を有する。

より具体的には、支持層３５は、中間層としての第１，第２の音響反射層３Ａ，３Ｂ及び圧電薄膜３２と支持基板６との間に設けられた部分を有し、かつ平面視において圧電薄膜３２を囲んでいる部分を有する。

圧電薄膜３２は、第１の凹部３２ｃを有するが、第２の凹部を有しない。なお、圧電薄膜３２の、第１のＩＤＴ電極７Ａが設けられている部分の厚みと、第２のＩＤＴ電極７Ｂとが設けられている部分の厚みとは異なる。第１，第２のＩＤＴ電極７Ａ，７Ｂは同一平面上に設けられている。よって、第１の実施形態と同様に、同一のチップ内において、通過帯域が異なる第１，第２の弾性波フィルタ３１Ａ，３１Ｂを容易に製造することができる。

配線８Ａａ，８Ｂｂのように、配線は、支持層３５上に設けられた部分を有していてもよい。

第１の音響反射層３Ａは、平面視において第１のＩＤＴ電極７Ａに重なっていればよく、第１の凹部３２ｃ内の一部に設けられていてもよい。本実施形態のように、第２の音響反射層３Ｂは、圧電薄膜３２の凹部以外の部分に配置されていてもよい。

弾性波装置３０においては、製造工程におけるダイシングに際し、圧電薄膜３２の割れなどが生じ難く、かつ圧電薄膜３２と第１，第２の音響反射層３Ａ，３Ｂとの剥離が生じ難い。これを、以下において、弾性波装置３０の製造方法と共に説明する。

図９（ａ）〜（ｄ）は、第３の実施形態に係る弾性波装置の製造方法の一例を説明するための正面断面図である。図１０（ａ）〜（ｃ）は、第３の実施形態に係る弾性波装置の製造方法の一例を説明するための正面断面図である。

図９（ａ）に示すように、圧電体からなるマザー基板３２Ａを用意する。次に、マザー基板３２Ａの一方の主面に、反応性イオンエッチング法などにより、図９（ｂ）に示すように、第１，第３の凹部３２Ａｃ，３２Ａｅを形成する。このとき、マザー基板３２Ａにおける第３の凹部３２Ａｅが位置する部分の厚みが、第１の凹部３２Ａｃが位置する部分の厚みよりも薄くなるように、第１，第３の凹部３２Ａｃ，３２Ａｅを形成する。

次に、図９（ｃ）に示すように、マザー基板３２Ａの第１，第３の凹部３２Ａｃ，３２Ａｅが設けられている側に、中間層としての第１，第２の音響反射層３Ａ，３Ｂを形成する。第１の凹部３２Ａｃ内に第１の音響反射層３Ａを形成する。第１，第３の凹部３２Ａｃ，３２Ａｅ以外の部分に第２の音響反射層３Ｂを形成する。

次に、第１の実施形態の弾性波装置１０の製造方法と同様に、図９（ｄ）及び図１０（ａ）に示すように、支持層３５Ａ及び支持基板６Ａを設ける。

次に、マザー基板３２Ａの薄板化を行う。このとき、マザー基板３２Ａの第１，第２の音響反射層３Ａ，３Ｂ側とは反対側の面の研磨などを行い、図１０（ｂ）に示すように、支持層３５Ａを露出させる。これにより、圧電薄膜３２を得る。

次に、図１０（ｃ）に示すように、圧電薄膜３２の主面３２ａ上に、第１，第２のＩＤＴ電極７Ａ，７Ｂ及び配線８Ａｂ，８Ｂａを形成する。主面３２ａ上及び支持層３５Ａ上に配線８Ａａを形成し、支持層３５Ａ上に配線８Ｂｂを形成する。

本実施形態においても、同一平面上に第１，第２のＩＤＴ電極７Ａ，７Ｂ及び配線８Ａａ，８Ａｂ，８Ｂａ，８Ｂｂを形成することができる。よって、通過帯域が異なる第１，第２の弾性波フィルタ３１Ａ，３１Ｂを容易に製造することができる。

次に、図１０（ｃ）中のダイシングラインＩ−Ｉ，ＩＩ−ＩＩに沿ってダイシングする。このとき、ダイシングラインＩ−Ｉ，ＩＩ−ＩＩ上には、圧電薄膜３２及び第１，第２の音響反射層３Ａ，３Ｂが位置していない。よって、支持層３５Ａにおいて、圧電薄膜３２と第１，第２の音響反射層３Ａ，３Ｂとの界面並びに、第１，第２の音響反射層３Ａ，３Ｂにおける各層間の界面が位置しない部分をダイシングすることができる。従って、圧電薄膜３２の割れなどが生じ難く、かつ圧電薄膜３２と第１，第２の音響反射層３Ａ，３Ｂとの剥離及び第１，第２の音響反射層３Ａ，３Ｂの各層間の剥離が生じ難い。

図１１は、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４０は、中間層が低音速膜４５及び高音速膜４６を有する点、支持層を有しない点、並びに圧電薄膜４２が第２の凹部を有しない点で、第１の実施形態と異なる。上記の点以外においては、弾性波装置４０は、第１の実施形態の弾性波装置１０と同様の構成を有する。なお、弾性波装置４０においては、直接的に支持基板６上に圧電積層体４４が設けられている。

圧電薄膜４２においては、第１の凹部４２ｃが設けられているため、第１，第２のＩＤＴ電極７Ａ，７Ｂが設けられている部分の厚みが異なる。本実施形態では、圧電積層体４４の厚みは、第１，第２のＩＤＴ電極７Ａ，７Ｂが設けられている部分において同じ厚みである。なお、圧電積層体４４の厚みは、第１，第２のＩＤＴ電極７Ａ，７Ｂが設けられている部分において異なっていてもよい。

低音速膜４５は、圧電薄膜４２の第１，第２のＩＤＴ電極７Ａ，７Ｂ側とは反対側の面に設けられている。低音速膜４５上に高音速膜４６が設けられている。高音速膜４６上に支持基板６が設けられている。なお、高音速膜４６と支持基板６との間に、支持層が設けられていてもよい。この場合には、中間層としての低音速膜４５及び高音速膜４６と、支持基板６との密着強度を好適に高めることができる。

ここで、低音速膜４５は、バルク波が伝搬する音速が圧電薄膜４２を伝搬する弾性波の音速よりも低速な膜である。低音速膜４５は、相対的に低音速な材料であればよく、例えば、ガラス、酸化ケイ素、酸窒化ケイ素、酸化タンタルまたは酸化ケイ素にフッ素、炭素やホウ素を加えた化合物を主成分とする材料などからなる。

高音速膜４６は、バルク波が伝搬する音速が圧電薄膜４２を伝搬する弾性波の音速よりも高速な膜である。高音速膜４６は、相対的に高音速な材料であればよく、例えば、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、ケイ素、炭化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、ＤＬＣ膜またはダイヤモンドを主成分とする材料などからなる。

弾性波装置４０は、圧電薄膜４２、低音速膜４５及び高音速膜４６を含む圧電積層体４４を有するため、弾性波のエネルギーを効果的に閉じ込めることができる。

本実施形態においても、第１の実施形態と同様に、同一のチップ内において、通過帯域が異なる第１，第２の弾性波フィルタ４１Ａ，４１Ｂを容易に製造することができる。さらに、１層以上の低音響インピーダンス層及び１層以上の高音響インピーダンス層からなる音響反射層を設ける必要がないため、第１，第２の弾性波フィルタ４１Ａ，４１Ｂを容易に製造することができる。

図１２は、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５０は、中間層が低音速膜４５からなり、支持基板が高音速基板５６である点で、第４の実施形態と異なる。上記の点以外においては、弾性波装置５０は、第４の実施形態の弾性波装置４０と同様の構成を有する。

高音速基板５６は、低音速膜４５上に設けられている。高音速基板５６は、バルク波が伝搬する音速が圧電薄膜４２を伝搬する弾性波の音速よりも高速な基板である。高音速基板５６には、第４の実施形態における高音速膜４６と同様の材料を用いることができる。

本実施形態においても、第４の実施形態と同様に、弾性波のエネルギーを効果的に閉じ込めることができる。加えて、同一のチップ内において、通過帯域が異なる第１，第２の弾性波フィルタ５１Ａ，５１Ｂを容易に製造することができる。さらに、圧電積層体５４は圧電薄膜４２及び低音速膜４５からなるため、積層数を少なくすることができる。よって、第１，第２の弾性波フィルタ５１Ａ，５１Ｂをより一層容易に製造することができる。

加えて、圧電積層体５４においては、薄膜の界面を少なくすることができる。従って、製造工程に際し、ダイシングによる剥離が生じ難い。

第１〜第５の実施形態では、２つの弾性波フィルタを有する弾性波装置の例を示したが、本発明は、互いに通過帯域が異なる３つ以上の弾性波フィルタを有する弾性波装置にも好適に適用することができる。

他方、第１〜第５の実施形態では、励振電極がＩＤＴ電極である例を示したが、本発明は、バルク波を利用する複数の弾性波フィルタを有する弾性境界波装置にも、好適に適用することができる。

１Ａ，１Ｂ…第１，第２の弾性波フィルタ
２…圧電薄膜
２ａ…主面
２ｃ，２ｄ…第１，第２の凹部
２Ａ…マザー基板
２Ａａ…主面
２Ａｃ，２Ａｄ…第１，第２の凹部
３Ａ…第１の音響反射層
３Ａ１，３Ａ３…低音響インピーダンス層
３Ａ２，３Ａ４…高音響インピーダンス層
３Ｂ，３Ｃ…第２，第３の音響反射層
４…圧電積層体
５，５Ａ…支持層
６，６Ａ…支持基板
７Ａ，７Ｂ…第１，第２のＩＤＴ電極
８Ａａ，８Ａｂ，８Ｂａ，８Ｂｂ…配線
１０…弾性波装置
２０…弾性波装置
２１Ａ，２１Ｂ…第１，第２の弾性波フィルタ
２２…圧電薄膜
２２ｃ，２２ｄ…第１，第２の凹部
２３Ｂ…第２の音響反射層
２４…圧電積層体
３０…弾性波装置
３１Ａ，３１Ｂ…第１，第２の弾性波フィルタ
３２…圧電薄膜
３２ａ…主面
３２ｃ…第１の凹部
３２Ａ…マザー基板
３２Ａｃ，３２Ａｅ…第１，第３の凹部
３５，３５Ａ…支持層
４０…弾性波装置
４１Ａ，４１Ｂ…第１，第２の弾性波フィルタ
４２…圧電薄膜
４２ｃ…第１の凹部
４４…圧電積層体
４５…低音速膜
４６…高音速膜
５０…弾性波装置
５１Ａ，５１Ｂ…第１，第２の弾性波フィルタ
５４…圧電積層体
５６…高音速基板
６０…弾性波装置
６３Ｂ…第２の音響反射層
６４…圧電積層体

Claims (10)

1. 支持基板と、
   直接的または間接的に前記支持基板上に設けられている中間層と、前記中間層上に設けられている圧電薄膜と、を有する圧電積層体と、
   前記圧電積層体における前記圧電薄膜上に設けられており、かつ同一平面上に設けられている第１の励振電極及び第２の励振電極と、
   を備え、
   前記第１の励振電極及び前記第２の励振電極が互いに通過帯域が異なる弾性波フィルタの一部を構成しており、前記第１の励振電極が板波を励振する第１のＩＤＴ電極であり、前記第２の励振電極が板波を励振する第２のＩＤＴ電極であり、
   前記圧電積層体において、前記第１の励振電極が設けられている部分の前記圧電積層体の厚みと、前記第２の励振電極が設けられている部分の前記圧電積層体の厚みとが異なる、弾性波装置。
2. 前記圧電積層体における前記圧電薄膜において、前記第１の励振電極が設けられている部分の厚みと、前記第２の励振電極が設けられている部分の厚みとが異なる、請求項１に記載の弾性波装置。
3. 前記圧電積層体における前記中間層において、前記第１の励振電極が設けられている部分の厚みと、前記第２の励振電極が設けられている部分の厚みとが異なる、請求項１に記載の弾性波装置。
4. 支持基板と、
   直接的または間接的に前記支持基板上に設けられている中間層と、前記中間層上に設けられている圧電薄膜と、を有する圧電積層体と、
   前記圧電積層体における前記圧電薄膜上に設けられており、かつ同一平面上に設けられている第１の励振電極及び第２の励振電極と、
   を備え、
   前記第１の励振電極及び前記第２の励振電極が互いに通過帯域が異なる弾性波フィルタの一部を構成しており、前記第１の励振電極が板波を励振する第１のＩＤＴ電極であり、前記第２の励振電極が板波を励振する第２のＩＤＴ電極であり、
   前記中間層が第１の音響反射層及び第２の音響反射層であり、
   平面視において、前記第１のＩＤＴ電極及び前記第１の音響反射層が重なっており、前記第２のＩＤＴ電極及び前記第２のＩＤＴ電極が重なっており、
   前記圧電積層体において、前記第１のＩＤＴ電極が設けられている部分の厚みと、前記第２のＩＤＴ電極が設けられている部分の厚みとが同じ厚みであり、
   前記圧電薄膜において、前記第１のＩＤＴ電極が設けられている部分の厚みと、前記第２のＩＤＴ電極が設けられている部分の厚みとが異なり、かつ前記第１の音響反射層の厚みと、前記第２の音響反射層の厚みとが異なり、
   前記第１の音響反射層及び前記第２の音響反射層が、それぞれ、相対的に音響インピーダンスが低い、少なくとも１層の低音響インピーダンス層と、相対的に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、を有する、弾性波装置。
5. 前記中間層が、前記圧電薄膜の前記第１，第２の励振電極側とは反対側の面に設けられており、かつバルク波が伝搬する音速が前記圧電薄膜を伝搬する弾性波の音速よりも低速である低音速膜を有し、
   前記支持基板が、バルク波が伝搬する音速が前記圧電薄膜を伝搬する弾性波の音速よりも高速である高音速基板であり、
   前記支持基板が、前記低音速膜上に設けられている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の弾性波装置。
6. 前記中間層が、前記圧電薄膜の前記第１，第２の励振電極側とは反対側の面に設けられており、かつバルク波が伝搬する音速が前記圧電薄膜を伝搬する弾性波の音速よりも低速である低音速膜と、前記低音速膜上に設けられており、かつバルク波が伝搬する音速が前記圧電薄膜を伝搬する弾性波の音速よりも高速である高音速膜と、を有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の弾性波装置。
7. 前記中間層が、相対的に音響インピーダンスが低い、少なくとも１層の低音響インピーダンス層と、相対的に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、を有する、音響反射層である、請求項１〜４のいずれかの１項に記載の弾性波装置。
8. 前記音響反射層の積層数が２層以上である、請求項７に記載の弾性波装置。
9. 前記支持基板上に設けられており、前記支持基板と前記中間層との間に設けられた部分を有する、支持層をさらに備える、請求項１〜８のいずれか１項に記載の弾性波装置。
10. 前記支持層が、平面視において前記圧電薄膜を囲んでいる部分を有する、請求項９に記載の弾性波装置。

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