弹性波装置以及弹性波装置的制造方法与流程

1.本公开涉及弹性波装置以及弹性波装置的制造方法。


背景技术：

2.在专利文献1，记载了弹性波装置。
3.在先技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：日本特开2012-257019号公报


技术实现要素：

6.发明要解决的问题
7.在专利文献1中，在压电层设置有与空洞部连通的贯通孔的情况下，有可能产生以贯通孔为起点的裂纹。因此，要求抑制压电层的破损。
8.本公开用于解决上述的问题，其目的在于，抑制压电层的破损。
9.用于解决问题的技术方案
10.一个方式涉及的弹性波装置具备：支承基板，在第1方向上具有厚度；压电层，设置在所述支承基板的所述第1方向上；以及idt电极，设置在所述压电层的所述第1方向上，具有多个第1电极指和多个第2电极指，所述多个第1电极指在与所述第1方向正交的第2方向上延伸，所述多个第2电极指在与所述第1方向以及所述第2方向正交的第3方向上与所述多个第1电极指中的任一个对置，并在所述第2方向上延伸，在所述支承基板的所述压电层侧，在所述第1方向上俯视时至少一部分与所述idt电极重叠的位置设置有凹部，在所述凹部的一部分设置有包含与所述支承基板的材料不同的材料的填充物。
11.一个方式涉及的弹性波装置的制造方法包含：凹部形成工序，在支承基板形成凹部；填充工序，在所述凹部形成工序中形成的所述凹部填充填充剂；一体化工序，在所述填充工序后的所述支承基板叠放压电层并使其一体化；以及热处理工序，以比所述一体化工序的处理温度高的温度进行热处理，使所述填充剂收缩，在凹部形成空洞部。
12.发明效果
13.根据本公开，能够抑制压电层的破损。
附图说明
14.图1a是示出第1实施方式的弹性波装置的立体图。
15.图1b是示出第1实施方式的电极构造的俯视图。
16.图2是图1a的沿着ii-ii线的部分的剖视图。
17.图3a是用于说明比较例的在压电层传播的拉姆波的示意性的剖视图。
18.图3b是用于说明第1实施方式的在压电层传播的厚度剪切一阶模的体波的示意性的剖视图。
19.图4是用于说明第1实施方式的在压电层传播的厚度剪切一阶模的体波的振幅方向的示意性的剖视图。
20.图5是示出第1实施方式的弹性波装置的谐振特性的例子的说明图。
21.图6是示出在第1实施方式的弹性波装置中将相邻的电极的中心间距离或中心间距离的平均距离设为p并将压电层的平均厚度设为d的情况下d/2p和作为谐振子的相对带宽的关系的说明图。
22.图7是示出在第1实施方式的弹性波装置中设置有一对电极的例子的俯视图。
23.图8是示出第1实施方式的弹性波装置的谐振特性的一个例子的参考图。
24.图9是示出第1实施方式的弹性波装置的构成了许多的弹性波谐振子的情况下的、相对带宽和作为杂散的大小的用180度进行了归一化的杂散的阻抗的相位旋转量的关系的说明图。
25.图10是示出d/2p、金属化比mr、以及相对带宽的关系的说明图。
26.图11是示出使d/p无限接近于0的情况下的相对带宽相对于linbo3的欧拉角(0
°
，θ，ψ)的映射的说明图。
27.图12是用于说明本公开的实施方式涉及的弹性波装置的部分切割立体图。
28.图13是示出第1实施方式涉及的弹性波装置的第1实施例的俯视图。
29.图14是示出图13的沿着xiv-xiv线的剖面的一个例子的图。
30.图15是示出图13的沿着xiv-xiv线的剖面的不同的例子的图。
31.图16是示出第1实施方式涉及的弹性波装置的制造方法的一个例子的流程图。
具体实施方式
32.以下，基于附图对本公开的实施方式进行详细说明。另外，本公开并不被该实施方式所限定。另外，在本公开记载的各实施方式是例示性的，能够在不同的实施方式间进行结构的部分置换或组合在变形例、第2实施方式以后，省略关于与第1实施方式共同的事项的记述，仅对不同点进行说明。特别是，对于基于同样的结构的同样的作用效果，将不在每个实施方式中逐次提及。
33.(第1实施方式)
34.图1a是示出第1实施方式的弹性波装置的立体图。图1b是示出第1实施方式的电极构造的俯视图。
35.第1实施方式的弹性波装置1具有包含linbo3的压电层2。压电层2也可以包含litao3。在第1实施方式中，linbo3、litao3的切割角为z切割。linbo3、litao3的切割角也可以是旋转y切割、x切割。优选地，优选为y传播以及x传播
±
30
°
的传播方位。
36.压电层2的厚度没有特别限定，但是为了有效地激励厚度剪切一阶模，优选为50nm以上且1000nm以下。
37.压电层2具有在z方向上相互对置的第1主面2a和第2主面2b。在第1主面2a上设置有电极指3以及电极指4。
38.在此，电极指3是“第1电极指”的一个例子，电极指4是“第2电极指”的一个例子。在图1a以及图1b中，多个电极指3是与第1汇流条5连接的多个“第1电极指”。多个电极指4是与第2汇流条6连接的多个“第2电极指”。多个电极指3以及多个电极指4彼此相互交错对插。由
此，构成具备电极指3、电极指4、第1汇流条5、以及第2汇流条6的idt(interdigital transuducer，叉指换能器)电极30。
39.电极指3以及电极指4具有矩形形状，并具有长度方向。在与该长度方向正交的方向上，电极指3和与电极指3相邻的电极指4对置。电极指3、电极指4的长度方向以及与电极指3、电极指4的长度方向正交的方向均为与压电层2的厚度方向交叉的方向。因此，也可以说，电极指3和与电极指3相邻的电极指4在与压电层2的厚度方向交叉的方向上对置。在以下的说明中，有时将压电层2的厚度方向设为z方向(或第1方向)，将电极指3、电极指4的长度方向设为y方向(或第2方向)，将电极指3、电极指4的正交的方向设为x方向(或第3方向)，从而进行说明。
40.此外，电极指3、电极指4的长度方向也可以与图1a以及图1b所示的与电极指3、电极指4的长度方向正交的方向对调。即，在图1a以及图1b中，也可以使电极指3、电极指4在第1汇流条5以及第2汇流条6延伸的方向上延伸。在该情况下，第1汇流条5以及第2汇流条6在图1a以及图1b中变得在电极指3、电极指4延伸的方向上延伸。而且，连接于一个电位的电极指3和连接于另一个电位的电极指4相邻的一对构造在与上述电极指3、电极指4的长度方向正交的方向上设置有多对。
41.在此，所谓电极指3和电极指4相邻，不是指电极指3和电极指4配置为直接接触的情况，而是指电极指3和电极指4隔开间隔配置的情况。此外，在电极指3和电极指4相邻的情况下，在电极指3与电极指4之间不配置包含其它电极指3、电极指4在内的与信号(hot)电极、接地电极连接的电极。该对数无需为整数对，也可以是1.5对、2.5对等。
42.电极指3与电极指4之间的中心间距离(即，间距)优选为1μm以上且10μm以下的范围。此外，所谓电极指3与电极指4之间的中心间距离，成为将与电极指3的长度方向正交的方向上的、电极指3的宽度尺寸的中心和与电极指4的长度方向正交的方向上的、电极指4的宽度尺寸的中心连结的距离。
43.进而，在电极指3、电极指4中的至少一者存在多根的情况(在将电极指3、电极指4设为一对电极组时存在1.5对以上的电极组的情况)下，电极指3、电极指4的中心间距离是指1.5对以上的电极指3、电极指4中的相邻的电极指3、电极指4各自的中心间距离的平均值。
44.此外，电极指3、电极指4的宽度(即，电极指3、电极指4的对置方向上的尺寸)优选为150nm以上且1000nm以下的范围。另外，所谓电极指3与电极指4之间的中心间距离，成为将与电极指3的长度方向正交的方向上的、电极指3的尺寸(宽度尺寸)的中心和与电极指4的长度方向正交的方向上的、电极指4的尺寸(宽度尺寸)的中心连结的距离。
45.此外，在第1实施方式中，使用了z切割的压电层，因此与电极指3、电极指4的长度方向正交的方向成为与压电层2的极化方向正交的方向。在作为压电层2而使用了其它切割角的压电体的情况下，并不限于此。在此，所谓“正交”，并非仅限定于严格地正交的情况，也可以是大致正交(与电极指3、电极指4的长度方向正交的方向和极化方向所成的角度例如为90
°±
10
°
)。
46.在压电层2的第2主面2b侧，隔着电介质膜7层叠有支承基板8。电介质膜7以及支承基板8具有框状的形状，且如图2所示，具有开口部7a、8a。由此，形成有空洞部(气隙)9。
47.空洞部9是为了不妨碍压电层2的激励区域c的振动而设置的。因此，上述支承基板
8在与设置有至少一对电极指3、电极指4的部分不重叠的位置隔着电介质膜7层叠于第2主面2b。另外，也可以不设置电介质膜7。因此，支承基板8能够直接或间接地层叠于压电层2的第2主面2b。
48.电介质膜7由氧化硅形成。不过，除了氧化硅以外，电介质膜7还能够由氮化硅、矾土等适当的绝缘性材料形成。在此，电介质膜7是“中间层”的一个例子。
49.支承基板8由si形成。si的压电层2侧的面中的面方位可以是(100)、(110)，也可以是(111)。优选地，最好是电阻率为4kω以上的高电阻的si。不过，对于支承基板8，也能够使用适当的绝缘性材料、半导体材料来构成。作为支承基板8的材料，例如，能够使用氧化铝、钽酸锂、铌酸锂、石英等压电体、矾土、氧化镁、蓝宝石、氮化硅、氮化铝、碳化硅、氧化锆、堇青石、莫来石、块滑石、镁橄榄石等各种陶瓷、金刚石、玻璃等电介质、氮化镓等半导体等。
50.上述多个电极指3、电极指4以及第1汇流条5、第2汇流条6包含al、alcu合金等适当的金属或合金。在第1实施方式中，电极指3、电极指4以及第1汇流条5、第2汇流条6具有在ti膜上层叠了al膜的构造。另外，也可以使用ti膜以外的密接层。
51.在进行驱动时，在多个电极指3与多个电极指4之间施加交流电压。更具体地，在第1汇流条5与第2汇流条6之间施加交流电压。由此，能够得到利用了在压电层2中激励的厚度剪切一阶模的体波的谐振特性。
52.此外，在弹性波装置1中，在将压电层2的厚度设为d并将多对电极指3、电极指4中的任意的相邻的电极指3、电极指4的中心间距离设为p的情况下，d/p设为0.5以下。因此，可有效地激励上述厚度剪切一阶模的体波，能够得到良好的谐振特性。更优选地，d/p为0.24以下，在该情况下，能够得到更加良好的谐振特性。
53.另外，在像第1实施方式那样电极指3、电极指4中的至少一者存在多根的情况下，即，在将电极指3、电极指4设为一对电极组时电极指3、电极指4存在1.5对以上的情况下，相邻的电极指3、电极指4的中心间距离p成为各相邻的电极指3、电极指4的中心间距离的平均距离。
54.在第1实施方式的弹性波装置1中，具备上述结构，因此即使欲谋求小型化而减小了电极指3、电极指4的对数，也不易产生q值的下降。这是因为，是在两侧不需要反射器的谐振器，传播损耗少。此外，之所以不需要上述反射器，是由于利用了厚度剪切一阶模的体波。
55.图3a是用于说明比较例的在压电层传播的拉姆波的示意性的剖视图。图3b是用于说明第1实施方式的在压电层传播的厚度剪切一阶模的体波的示意性的剖视图。图4是用于说明第1实施方式的在压电层传播的厚度剪切一阶模的体波的振幅方向的示意性的剖视图。
56.在图3a中，是像在专利文献1记载的那样的弹性波装置，拉姆波在压电层传播。如图3a所示，波在压电层201中如箭头所示地传播。在此，在压电层201中，具有第1主面201a和第2主面201b，将第1主面201a和第2主面201b连结的厚度方向为z方向。x方向是idt电极30的电极指3、4排列的方向。如图3a所示，如果是拉姆波，波如图所示地在x方向上传播过去。因为是板波，所以压电层201作为整体进行振动，但是波在x方向上传播，因此在两侧配置反射器而得到谐振特性。因此，产生波的传播损耗，在谋求了小型化的情况下，即，在减少了电极指3、4的对数的情况下，q值下降。
57.相对于此，如图3b所示，在第1实施方式的弹性波装置中，振动位移为厚度剪切方
向，因此波大致在将压电层2的第1主面2a和第2主面2b连结的方向(即，z方向)上传播、谐振。即，波的x方向分量与z方向分量相比显著地小。而且，因为通过该z方向上的波的传播来得到谐振特性，所以不需要反射器。因而，不产生在反射器传播时的传播损耗。因此，即使欲发展小型化而减少了包含电极指3、电极指4的电极对的对数，也不易产生q值的下降。
58.另外，如图4所示，厚度剪切一阶模的体波的振幅方向在压电层2的激励区域c(参照图1b)包含的第1区域451和激励区域c包含的第2区域452中变得相反。在图4中，示意性地示出了在电极指3与电极指4之间施加了电极指4与电极指3相比成为高电位的电压的情况下的体波。第1区域451是激励区域c中的、假想平面vp1与第1主面2a之间的区域，假想平面vp1与压电层2的厚度方向正交，并将压电层2分为两个部分。第2区域452是激励区域c中的、假想平面vp1与第2主面2b之间的区域。
59.在弹性波装置1中，配置有包含电极指3和电极指4的至少一对电极，但是并不是使波在x方向上传播，因此该包含电极指3、电极指4的电极对的对数未必一定要有多对。即，只要设置有至少一对电极即可。
60.例如，上述电极指3是与信号电位连接的电极，电极指4是与接地电位连接的电极。不过，也可以是，电极指3与接地电位连接，电极指4与信号电位连接。在第1实施方式中，如上所述，至少一对电极是与信号电位连接的电极或与接地电位连接的电极，未设置浮置电极。
61.图5是示出第1实施方式的弹性波装置的谐振特性的例子的说明图。另外，得到了图5所示的谐振特性的弹性波装置1的设计参数如下。
62.压电层2：欧拉角为(0
°
，0
°
，90
°
)的linbo363.压电层2的厚度：400nm
64.激励区域c(参照图1b)的长度：40μm
65.包含电极指3、电极指4的电极的对数：21对
66.电极指3与电极指4之间的中心间距离(间距)：3μm
67.电极指3、电极指4的宽度：500nm
68.d/p：0.133
69.电介质膜7：厚度为1μm的氧化硅膜
70.支承基板8：si
71.另外，所谓激励区域c(参照图1b)，是在与电极指3和电极指4的长度方向正交的x方向上观察时电极指3和电极指4重叠的区域。所谓激励区域c的长度，是激励区域c的沿着电极指3、电极指4的长度方向的尺寸。在此，激励区域c是“交叉区域”的一个例子。
72.在第1实施方式中，包含电极指3、电极指4的电极对的电极间距离设为在多对中全部相等。即，以等间距配置了电极指3和电极指4。
73.根据图5可明确，尽管不具有反射器，但是仍得到了相对带宽为12.5％的良好的谐振特性。
74.另外，在将上述压电层2的厚度设为d并将电极指3和电极指4的电极的中心间距离设为p的情况下，在第1实施方式中，d/p为0.5以下，更优选为0.24以下。参照图6对此进行说明。
75.与得到图5所示的谐振特性的弹性波装置同样地，不过，使d/2p变化，从而得到了
多个弹性波装置。图6是示出在第1实施方式的弹性波装置中将相邻的电极的中心间距离或中心间距离的平均距离设为p并将压电层2的平均厚度设为d的情况下d/2p和作为谐振子的相对带宽的关系的说明图。
76.如图6所示，若d/2p超过0.25，即，若d/p＞0.5，则即使调整d/p，相对带宽也不足5％。相对于此，在d/2p≤0.25的情况下，即，在d/p≤0.5的情况下，如果在该范围内使d/p变化，则能够将相对带宽设为5％以上，即，能够构成具有高的耦合系数的谐振子。此外，在d/2p为0.12以下的情况下，即，在d/p为0.24以下的情况下，能够将相对带宽提高为7％以上。除此以外，如果在该范围内调整d/p，则能够得到相对带宽更加宽的谐振子，能够实现具有更加高的耦合系数的谐振子。因此，可知通过将d/p设为0.5以下，从而能够构成利用了上述厚度剪切一阶模的体波的、具有高的耦合系数的谐振子。
77.另外，至少一对电极也可以是一对，在一对电极的情况下，上述p设为相邻的电极指3、电极指4的中心间距离。此外，在1.5对以上的电极的情况下，只要将相邻的电极指3、电极指4的中心间距离的平均距离设为p即可。
78.此外，关于压电层2的厚度d，在压电层2具有厚度偏差的情况下，也只要采用对该厚度进行了平均化的值即可。
79.图7是示出在第1实施方式的弹性波装置中设置有一对电极的例子的俯视图。在弹性波装置101中，在压电层2的第1主面2a上设置有具有电极指3和电极指4的一对电极。另外，图7中的k成为交叉宽度。如前所述，在本公开的弹性波装置中，电极的对数也可以为一对。即使在该情况下，只要上述d/p为0.5以下，就能够有效地激励厚度剪切一阶模的体波。
80.在弹性波装置1中，优选地，在多个电极指3、电极指4中，任意的相邻的电极指3、电极指4相对于激励区域c的金属化比mr最好满足mr≤1.75(d/p)+0.075，其中，激励区域c是上述相邻的电极指3、电极指4在对置的方向上观察时重叠的区域。在该情况下，能够有效地减小杂散。参照图8以及图9对此进行说明。
81.图8是示出第1实施方式的弹性波装置的谐振特性的一个例子的参考图。在谐振频率与反谐振频率之间出现了用箭头b示出的杂散。另外，设d/p＝0.08，并且设linbo3的欧拉角为(0
°
，0
°
，90
°
)。此外，设上述金属化比mr＝0.35。
82.参照图1b对金属化比mr进行说明。在图1b的电极构造中，在着眼于一对电极指3、电极指4的情况下，设仅设置有该一对电极指3、电极指4。在该情况下，被单点划线包围的部分成为激励区域c。该激励区域c是在与电极指3、电极指4的长度方向正交的方向(即，对置方向)上观察电极指3和电极指4时电极指3中的与电极指4相互重叠的区域、电极指4中的与电极指3相互重叠的区域、以及电极指3与电极指4之间的区域中的电极指3和电极指4相互重叠的区域。而且，激励区域c内的电极指3、电极指4的面积相对于该激励区域c的面积成为金属化比mr。即，金属化比mr是金属化部分的面积相对于激励区域c的面积之比。
83.另外，在设置有多对电极指3、电极指4的情况下，只要将全部激励区域c包含的金属化部分相对于激励区域c的面积的合计的比例作为mr即可。
84.图9是示出第1实施方式的弹性波装置的构成了许多的弹性波谐振子的情况下的、相对带宽和作为杂散的大小的用180度进行了归一化的杂散的阻抗的相位旋转量的关系的说明图。另外，对压电层2的膜厚、电极指3、电极指4的尺寸进行各种变更而对相对带宽进行了调整。此外，虽然图9是使用了包含z切割的linbo3的压电层2的情况下的结果，但是即使
在使用了其它切割角的压电层2的情况下，也成为同样的倾向。
85.在图9中的被椭圆j包围的区域中，杂散大至1.0。根据图9可明确，若相对带宽超过0.17，即，若相对带宽超过17％，则即便使构成相对带宽的参数变化，也会在通带内出现杂散电平为1以上的大的杂散。即，像图8所示的谐振特性那样，在带内出现用箭头b示出的大的杂散。因而，相对带宽优选为17％以下。在该情况下，通过调整压电层2的膜厚、电极指3、电极指4的尺寸等，从而能够减小杂散。
86.图10是示出d/2p、金属化比mr、以及相对带宽的关系的说明图。在第1实施方式的弹性波装置1中，构成d/2p和mr不同的各种各样的弹性波装置1，并测定了相对带宽。图10的虚线d的右侧的附上影线示出的部分是相对带宽为17％以下的区域。该附上了影线的区域和未附上影线的区域的边界可用mr＝3.5(d/2p)+0.075来表示。即，mr＝1.75(d/p)+0.075。因此，优选mr≤1.75(d/p)+0.075。在该情况下，容易将相对带宽设为17％以下。更优选为图10中的用单点划线d1示出的mr＝3.5(d/2p)+0.05的右侧的区域。即，如果mr≤1.75(d/p)+0.05，则能够可靠地使相对带宽为17％以下。
87.图11是示出使d/p无限接近于0的情况下的相对带宽相对于linbo3的欧拉角(0
°
，θ，ψ)的映射的说明图。图11的附上影线示出的部分是可得到至少5％以上的相对带宽的区域。若对区域的范围进行近似，则成为用下述的式(1)、式(2)以及式(3)表示的范围。
88.(0
°±
10
°
，0
°
～20
°
，任意的ψ)
…
式(1)
89.(0
°±
10
°
，20
°
～80
°
，0
°
～60
°
(1-(θ-50)2/900)
1/2
)或(0
°±
10
°
，20
°
～80
°
，[180
°‑
60
°
(1-(θ-50)2/900)
1/2
]～180
°
)
…
式(2)
[0090]
(0
°±
10
°
，[180
°‑
30
°
(1-(ψ-90)2/8100)
1/2
]～180
°
，任意的ψ)
…
式(3)
[0091]
因此，在上述式(1)、式(2)或式(3)的欧拉角范围的情况下，能够使相对带宽足够宽，是优选的。
[0092]
图12是用于说明本公开的实施方式涉及的弹性波装置的部分切割立体图。在图12中，用虚线示出空洞部9的外周缘。本公开的弹性波装置也可以是利用板波的弹性波装置。在该情况下，如图12所示，弹性波装置301具有反射器310、311。反射器310、311设置在压电层2的电极指3、4的弹性波传播方向两侧。在弹性波装置301中，通过在空洞部9上的电极指3、4施加交流电场，从而激励作为板波的拉姆波。此时，因为在两侧设置有反射器310、311，所以能够得到基于作为板波的拉姆波的谐振特性。
[0093]
像以上说明的那样，在弹性波装置1、101中，利用了厚度剪切一阶模的体波。此外，在弹性波装置1、101中，第1电极指3和第2电极指4是彼此相邻的电极，在将压电层2的厚度设为d并将第1电极指3和第2电极指4的中心间距离设为p的情况下，d/p设为0.5以下。由此，即使将弹性波装置小型化，也能够提高q值。
[0094]
在弹性波装置1、101中，压电层2由铌酸锂或钽酸锂形成。在压电层2的第1主面2a或第2主面2b具有在与压电层2的厚度方向交叉的方向上对置的第1电极指3以及第2电极指4，最好用保护膜覆盖在第1电极指3以及第2电极指4的上方。
[0095]
图13是示出第1实施方式涉及的弹性波装置的第1实施例的俯视图。图14是图14是示出图13的沿着xiv-xiv线的剖面的一个例子的图。另外，在图13所示的例子中，汇流条5、6与设置在压电层2的第1主面2a的布线12连接，但是这只是一个例子。
[0096]
如图13以及图14所示，在第1实施方式涉及的弹性波装置1a中，在支承基板8的z方
向上的压电层2侧的面设置有凹部8b。凹部8b设置为在z方向上俯视时至少一部分与idt电极30重叠。在图14的例子中，凹部8b成为被支承基板8和电介质膜7包围的空间。凹部8b设置有空洞部9和填充物10。
[0097]
如图13所示，在第1实施例涉及的弹性波装置1a中，在压电层2，在z方向上俯视时与凹部8b重叠的位置未设置贯通压电层2的孔(贯通孔)。由此，能够抑制压电层2产生以贯通孔为起点的裂纹。
[0098]
空洞部9是通过如下方式形成的空洞，即，在后述的弹性波装置1a的制造过程中，填充于凹部8b的填充剂由于热处理而收缩。在图14的例子中，空洞部9在凹部8b中设置在电介质膜7与填充物10之间。即，空洞部9成为被填充物10、支承基板8的开口部8a、以及电介质膜7包围的空间。由此，空洞部9能够抑制压电层2的振动被妨碍。
[0099]
填充物10通过如下方式形成，即，在后述的弹性波装置1a的制造过程中，填充于凹部8b的填充剂由于热处理而收缩。在图14的例子中，填充物10在凹部8b中设置为与电介质膜7不相接。在第1实施方式中，填充物10是硅和金属的化合物或含有铜的聚酰亚胺树脂(即，铜和聚酰亚胺树脂的混合物)。在此，在填充物10是硅和金属的化合物的情况下，金属是与硅生成化合物的金属，例如，金、锡等。
[0100]
填充物10的厚度的最大值优选大于空洞部9的厚度。所谓填充物10的厚度的最大值，是指从支承基板8的凹部8b的底面到填充物10的在空洞部9露出的面的距离的最大值。在此，所谓支承基板8的凹部8b的底面，是指支承基板8的处于凹部8b的面中的在z方向上距压电层2的第2主面2b最远的面。此外，所谓空洞部9的厚度，是指从填充物10的在空洞部9露出的面到电介质膜7的在空洞部9露出的面的距离的平均。
[0101]
在图14的例子中，弹性波装置1a在压电层2与支承基板8之间设置有电介质膜7。电介质膜7设置为在z方向上俯视时与凹部8b重叠。在此，电介质膜7的厚度优选比压电层2的厚度小。由此，能够抑制弹性波装置1a的频率特性劣化。
[0102]
图15是示出第1实施方式涉及的弹性波装置的剖面的另一个例子的图。电介质膜7不是必需的结构，也可以如图15所示，不设置电介质膜7。在未设置电介质膜7的情况下，空洞部9的厚度是指从填充物10的在空洞部9露出的面到压电层2的第2主面2b的距离的平均。
[0103]
像以上说明的那样，第1实施方式涉及的弹性波装置1a、1b具备：支承基板8，在第1方向上具有厚度；压电层2，设置在支承基板8的第1方向上；以及idt电极30，设置在压电层2的第1方向上，具有多个第1电极指3和多个第2电极指4，多个第1电极指3在与第1方向正交的第2方向上延伸，多个第2电极指4在与第1方向以及第2方向正交的第3方向上与多个第1电极指3中的任一个对置，并在第2方向上延伸，在支承基板8的压电层2侧，在第1方向上俯视时至少一部分与idt电极30重叠的位置设置有凹部8b，在凹部8b的一部分设置有包含与支承基板8的材料不同的材料的填充物10。
[0104]
通过设为该结构，从而无需设置贯通孔，因此能够抑制压电层2产生以贯通孔为起点的裂纹。由此，能够抑制压电层2的破损。
[0105]
作为优选的方式，压电层2在第1方向上俯视时与凹部8b重叠的位置未设置贯通压电层2的贯通孔。由此，能够抑制压电层2产生以贯通孔为起点的裂纹，因此能够抑制压电层2的破损。
[0106]
作为优选的方式，填充物10的材料是包含铜的聚酰亚胺。由此，能够在不设置贯通
孔的情况下形成空洞部9，因此能够抑制压电层2的破损。
[0107]
作为优选的方式，填充物10的材料是硅和金属的化合物。由此，能够在不设置贯通孔的情况下形成空洞部9，因此能够抑制压电层2的破损。
[0108]
作为优选的方式，也可以是，在支承基板8与压电层2之间设置有中间层(电介质膜7)，在第1方向上俯视时，中间层(电介质膜7)与凹部8b重叠。由此，能够提高压电层2和支承基板8的粘接性。
[0109]
作为更优选的方式，中间层(电介质膜7)的厚度小于压电层2的厚度。由此，能够抑制压电层2的频率特性劣化。
[0110]
作为优选的方式，在将凹部8b中的未设置填充物10的空洞设为空洞部9的情况下，填充物10的厚度的最大值大于空洞部9的厚度。在该情况下，也能够抑制压电层2的破损。
[0111]
作为优选的方式，在将多个第1电极指3和多个第2电极指4中的、相邻的第1电极指3与第2电极指4之间的中心间距离设为p的情况下，压电层2的厚度为2p以下。由此，能够将弹性波装置1小型化，且能够提高q值。
[0112]
作为更优选的方式，压电层2包含铌酸锂或钽酸锂。由此，能够提供可得到良好的谐振特性的弹性波装置。
[0113]
作为进一步优选的方式，构成压电层2的铌酸锂或钽酸锂的欧拉角处于以下的式(1)、式(2)或式(3)的范围。在该情况下，能够使相对带宽足够宽。
[0114]
(0
°±
10
°
，0
°
～20
°
，任意的ψ)
…
式(1)
[0115]
(0
°±
10
°
，20
°
～80
°
，0
°
～60
°
(1-(θ-50)2/900)
1/2
)或(0
°±
10
°
，20
°
～80
°
，[180
°‑
60
°
(1-(θ-50)2/900)
1/2
]～180
°
)
…
式(2)
[0116]
(0
°±
10
°
，[180
°‑
30
°
(1-(ψ-90)2/8100)
1/2
]～180
°
，任意的ψ)
…
式(3)
[0117]
作为优选的方式，弹性波装置1构成为能够利用厚度剪切模式的体波。由此，耦合系数提高，能够提供可得到良好的谐振特性的弹性波装置。
[0118]
作为更优选的方式，在将压电层2的厚度设为d并将相邻的第1电极指3和第2电极指4的中心间距离设为p的情况下，d/p≤0.5。由此，能够将弹性波装置1小型化，且能够提高q值。
[0119]
作为进一步优选的方式，d/p为0.24以下。由此，能够将弹性波装置1小型化，且能够提高q值。
[0120]
作为优选的方式，相邻的第1电极指3和第2电极指4在对置的方向上重叠的区域为激励区域c，在将多个第1电极指3以及多个第2电极指4相对于激励区域c的金属化比设为mr时，满足mr≤1.75(d/p)+0.075。在该情况下，能够可靠地使相对带宽为17％以下。
[0121]
作为优选的方式，弹性波装置301构成为能够利用板波。由此，能够提供可得到良好的谐振特性的弹性波装置。
[0122]
图16是示出第1实施方式涉及的弹性波装置的制造工序的一个例子的流程图。以下，对第1实施方式涉及的弹性波装置1a的制造工序进行说明。
[0123]
在支承基板8的z方向上的一个面形成凹部8b(步骤s10)。凹部8b的形成通过如下方式进行，即，在支承基板8的z方向上的一个面的一部分进行抗蚀剂图案化，并进行干式蚀刻。在进行抗蚀剂图案化的情况下，在干式蚀刻后，支承基板8的抗蚀剂被除去。
[0124]
在形成凹部8b后，将填充剂填充到凹部8b(步骤s20)。填充了填充剂的支承基板8
通过对填充了填充剂的一侧的面进行研磨而被平坦化。在此，作为填充剂，例如能够使用金、锡等与支承基板8的成分形成合金的金属，此外，还能够使用层叠了聚酰亚胺树脂的层和铜的层的层叠体。
[0125]
接着，将填充了填充剂的支承基板8和压电层2叠放在一起并进行一体化(步骤s30)。支承基板8和压电层2的一体化通过如下方式进行，即，通过加热使在存在填充剂的一侧的面沉积了氧化硅的支承基板8和在第2主面2b沉积了氧化硅的压电层2接合。在该情况下，作为接合层使用的氧化硅的层形成为电介质膜7。接合后，压电层2通过任意的方法研磨成所希望的厚度，从而形成第1主面2a。
[0126]
接着，在压电层2的第1主面2a形成idt电极30以及布线12(步骤s40)。idt电极30以及布线12的形成通过如下方式进行，即，通过溅射、蒸镀等形成金属膜，形成方法是任意的。
[0127]
然后，通过热处理使填充剂收缩，形成空洞部9(步骤s50)。在热处理工序中，以比一体化工序(步骤s30)时的温度高的温度进行热处理，由此填充剂由于填充剂包含的金属的熔融而收缩，生成填充物10。例如，在填充剂为金等与支承基板8的材料生成化合物的金属的情况下，由于金属熔融，从而生成金属和作为支承基板8的成分的硅的化合物，形成作为硅和金属的化合物的填充物10。此外，在填充剂为铜和聚酰亚胺树脂的层叠体的情况下，由于铜熔融，从而生成铜和聚酰亚胺树脂的混合物，形成包含铜的聚酰亚胺所构成的填充物10。像这样，若填充剂包含的金属熔融，则熔融了的金属扩散到支承基板8等，凹部8b内的填充剂的体积减少，因此生成的填充物10的体积变得比凹部8b小。由此，在电介质膜7与填充物10之间产生空隙，形成空洞部9。
[0128]
通过以上的工序，能够制造第1实施方式涉及的弹性波装置1a。另外，上述的弹性波装置1a的制造方法只是一个例子，能够适当地进行变更。例如，也可以在热处理工序之前照射紫外线，由此减弱电介质膜7和填充剂的粘接性。
[0129]
像以上说明的那样，第1实施方式涉及的弹性波装置1a的制造方法包含：凹部形成工序，在支承基板8形成凹部8b；填充工序，将填充剂填充到在凹部形成工序中形成的凹部8b；一体化工序，在填充工序后的支承基板8叠放压电层2并使其一体化；以及热处理工序，以比一体化工序的处理温度高的温度进行热处理，使填充剂收缩，在凹部8b形成空洞部9。
[0130]
由此，能够在不在压电层2设置贯通孔的情况下在支承基板8的凹部8b形成空洞部9，因此能够抑制压电层2的破损。
[0131]
作为优选的方式，在填充工序中，在凹部8b作为填充剂而填充层叠体，该层叠体包含聚酰亚胺树脂的层和铜的层。由此，在热处理工序中，填充剂收缩，因此能够在凹部8b形成空洞部9。
[0132]
作为优选的方式，在填充工序中，在凹部8b作为填充剂而填充在热处理工序中与支承基板8的材料生成化合物的金属。由此，在热处理工序中，填充剂收缩，因此能够在凹部8b形成空洞部9。
[0133]
另外，上述的实施方式用于使本公开容易理解，并非用于对本公开进行限定解释。本公开能够在不脱离其主旨的情况下进行变更/改良，并且本公开包含其等价物。
[0134]
附图标记说明
[0135]
1、1a、1b、101、301：弹性波装置；
[0136]
2：压电层；
[0137]
2a：第1主面；
[0138]
2b：第2主面；
[0139]
3：电极指(第1电极指)；
[0140]
4：电极指(第2电极指)；
[0141]
5：汇流条(第1汇流条)；
[0142]
6：汇流条(第2汇流条)；
[0143]
7：电介质膜；
[0144]
7a：开口部；
[0145]
8：支承基板；
[0146]
8a：开口部；
[0147]
8b：凹部；
[0148]
9：空洞部；
[0149]
10：填充物；
[0150]
12：布线；
[0151]
30：idt电极；
[0152]
201：压电层；
[0153]
201a：第1主面；
[0154]
201b：第2主面；
[0155]
310、311：反射器；
[0156]
451：第1区域；
[0157]
452：第2区域；
[0158]
c：激励区域；
[0159]
vp1：假想平面。

技术特征：
1.一种弹性波装置，具备：支承基板，在第1方向上具有厚度；压电层，设置在所述支承基板的所述第1方向上；以及idt电极，设置在所述压电层的所述第1方向上，具有多个第1电极指和多个第2电极指，所述多个第1电极指在与所述第1方向正交的第2方向上延伸，所述多个第2电极指在与所述第1方向以及所述第2方向正交的第3方向上与所述多个第1电极指中的任一个对置，并在所述第2方向上延伸，在所述支承基板的所述压电层侧，在所述第1方向上俯视时至少一部分与所述idt电极重叠的位置设置有凹部，在所述凹部的一部分设置有包含与所述支承基板的材料不同的材料的填充物。2.根据权利要求1所述的弹性波装置，其中，所述压电层在所述第1方向上俯视时与所述凹部重叠的位置未设置贯通所述压电层的贯通孔。3.根据权利要求1或2所述的弹性波装置，其中，所述填充物的材料是包含铜的聚酰亚胺。4.根据权利要求1或2所述的弹性波装置，其中，所述填充物的材料是硅和金属的化合物。5.根据权利要求1至4中的任一项所述的弹性波装置，其中，在所述支承基板与所述压电层之间设置有中间层，在所述第1方向上俯视时，所述中间层设置在与所述凹部重叠的位置。6.根据权利要求5所述的弹性波装置，其中，所述中间层的厚度小于所述压电层的厚度。7.根据权利要求1至6中的任一项所述的弹性波装置，其中，在将所述凹部中的未设置所述填充物的空洞设为空洞部的情况下，所述填充物的厚度的最大值大于所述空洞部的厚度。8.根据权利要求1至7中的任一项所述的弹性波装置，其中，在将所述多个第1电极指和所述多个第2电极指中的、相邻的第1电极指与第2电极指之间的中心间距离设为p的情况下，所述压电层的厚度为2p以下。9.根据权利要求1至8中的任一项所述的弹性波装置，其中，所述压电层包含铌酸锂或钽酸锂。10.根据权利要求1至权利要求9中的任一项所述的弹性波装置，其中，构成所述压电层的铌酸锂或钽酸锂的欧拉角处于以下的式(1)、式(2)或式(3)的范围，(0
°±
10
°
，0
°
～20
°
，任意的ψ)
…
式(1)(0
°±
10
°
，20
°
～80
°
，0
°
～60
°
(1-(θ-50)2/900)
1/2
)或(0
°±
10
°
，20
°
～80
°
，[180
°‑
60
°
(1-(θ-50)2/900)
1/2
]～180
°
)
…
式(2)(0
°±
10
°
，[180
°‑
30
°
(1-(ψ-90)2/8100)
1/2
]～180
°
，任意的ψ)
…
式(3)。11.根据权利要求9或10所述的弹性波装置，其中，
所述弹性波装置构成为能够利用厚度剪切模式的体波。12.根据权利要求1至11中的任一项所述的弹性波装置，其中，在将所述压电层的厚度设为d并将相邻的所述第1电极指和所述第2电极指的中心间距离设为p的情况下，d/p≤0.5。13.根据权利要求12所述的弹性波装置，其中，所述d/p为0.24以下。14.根据权利要求12或13所述的弹性波装置，其中，在所述第3方向上观察时，相邻的所述第1电极指和所述第2电极指在对置的方向上重叠的区域为激励区域，在将多个所述第1电极指以及多个所述第2电极指相对于所述激励区域的金属化比设为mr时，满足mr≤1.75(d/p)+0.075。15.根据权利要求1至7中的任一项所述的弹性波装置，其中，所述弹性波装置构成为能够利用板波。16.一种弹性波装置的制造方法，包含：凹部形成工序，在支承基板形成凹部；填充工序，在所述凹部形成工序中形成的所述凹部填充填充剂；一体化工序，在所述填充工序后的所述支承基板叠放压电层并使其一体化；以及热处理工序，以比所述一体化工序的处理温度高的温度进行热处理，使所述填充剂收缩，在凹部形成空洞部。17.根据权利要求16所述的弹性波装置的制造方法，其中，在所述填充工序中，在所述凹部作为所述填充剂而填充层叠体，所述层叠体包含聚酰亚胺树脂的层和铜的层。18.根据权利要求16所述的弹性波装置的制造方法，其中，在所述填充工序中，在所述凹部作为所述填充剂而填充在所述热处理工序中与所述支承基板的材料生成化合物的金属。

技术总结
本发明抑制压电层的破损。弹性波装置具备：支承基板，在第1方向上具有厚度；压电层，设置在所述支承基板的所述第1方向上；以及IDT电极，设置在所述压电层的所述第1方向上，具有多个第1电极指和多个第2电极指，所述多个第1电极指在与所述第1方向正交的第2方向上延伸，所述多个第2电极指在与所述第1方向以及所述第2方向正交的第3方向上与所述多个第1电极指中的任一个对置，并在所述第2方向上延伸。在所述支承基板的所述压电层侧，在所述第1方向上俯视时至少一部分与所述IDT电极重叠的位置设置有凹部，在所述凹部的一部分设置有包含与所述支承基板的材料不同的材料的填充物。支承基板的材料不同的材料的填充物。支承基板的材料不同的材料的填充物。


技术研发人员：井上和则
受保护的技术使用者：株式会社村田制作所
技术研发日：2022.02.04
技术公布日：2023/10/5