特開 2024-119559 弾性波デバイス、フィルタおよびマルチプレクサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024119559

(43)【公開日】2024-09-03

(54)【発明の名称】弾性波デバイス、フィルタおよびマルチプレクサ

(51)【国際特許分類】

   H03H 9/25 20060101AFI20240827BHJP

【ＦＩ】

H03H9/25 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023026551

(22)【出願日】2023-02-22

(71)【出願人】

【識別番号】000204284

【氏名又は名称】太陽誘電株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100087480

【弁理士】

【氏名又は名称】片山 修平

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 功一

(72)【発明者】

【氏名】山本 慎二

【テーマコード（参考）】

5J097

【Ｆターム（参考）】

5J097AA24

5J097BB15

5J097EE06

5J097EE08

5J097EE10

5J097FF04

5J097FF05

5J097GG03

5J097GG04

5J097GG07

5J097KK01

5J097KK05

5J097KK09

(57)【要約】

【課題】空隙を有する中間層の支持基板からの剥がれを抑制することが可能な弾性波デバイスを提供する。
【解決手段】弾性波デバイスは、支持基板１０と、支持基板上に設けられる圧電層１４と、圧電層上に設けられ、複数の電極指１８を備える少なくとも一対の櫛型電極２０と、支持基板と圧電層との間に設けられる第１中間層２８と、支持基板と第１中間層との間に設けられ、第１中間層内の空隙率より空隙率が高い第２中間層１１と、支持基板と第２中間層との間に設けられ、第２中間層の空隙率より空隙率が低い第３中間層１５とを備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

支持基板と、
前記支持基板上に設けられる圧電層と、
前記圧電層上に設けられ、複数の電極指を備える少なくとも一対の櫛型電極と、
前記支持基板と前記圧電層との間に設けられる第１中間層と、
前記支持基板と前記第１中間層との間に設けられ、前記第１中間層内の空隙率より空隙率が高い第２中間層と、
前記支持基板と前記第２中間層との間に設けられ、前記第２中間層の空隙率より空隙率が低い第３中間層と、
を備える弾性波デバイス。

【請求項2】

前記第１中間層の空隙率は３％以下であり、
前記第２中間層の空隙率は５％以上であり、
前記第３中間層の空隙率は３％以下である請求項１に記載の弾性波デバイス。

【請求項3】

支持基板と、
前記支持基板上に設けられる圧電層と、
前記圧電層上に設けられ、複数の電極指を備える少なくとも一対の櫛型電極と、
前記支持基板と前記圧電層との間に設けられる第１中間層と、
前記支持基板と前記第１中間層との間に設けられ、前記第１中間層のＱ値よりＱ値が小さい第２中間層と、
前記支持基板と前記第２中間層との間に設けられ、前記第２中間層のＱ値よりＱ値が大きい第３中間層と、
を備える弾性波デバイス。

【請求項4】

前記第２中間層と前記第３中間層とは、同じ材料からなる請求項１から３のいずれか一項に記載の弾性波デバイス。

【請求項5】

前記第３中間層の厚さは、１５ｎｍ以上かつ１５００ｎｍ以下である請求項１から３のいずれか一項に記載の弾性波デバイス。

【請求項6】

前記第３中間層は、前記第２中間層と前記第１中間層との間と、前記第２中間層の側面と、に設けられる請求項１から３のいずれか一項に記載の弾性波デバイス。

【請求項7】

前記第１中間層は、酸化シリコン膜である第４中間層と、前記酸化シリコン膜と前記第２中間層との間に設けられ、酸化アルミニウム膜、窒化アルミニウム膜、窒化酸化アルミウム膜、窒化シリコン膜または炭化シリコン膜である第５中間層と、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デバイス。

【請求項8】

前記圧電層は、単結晶タンタル酸リチウム基板または単結晶ニオブ酸リチウム基板である請求項７に記載の弾性波デバイス。

【請求項9】

前記圧電層の厚さは、前記複数の電極指の平均ピッチの２倍以下である請求項１から３のいずれか一項に記載の弾性波デバイス。

【請求項10】

請求項１から３のいずれか一項に記載の弾性波デバイスを備えるフィルタ。

【請求項11】

請求項１０に記載のフィルタを備えるマルチプレクサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、弾性波デバイス、フィルタおよび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デバイス、フィルタおよびマルチプレクサに関する。

【背景技術】

【0002】

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層を支持基板に接合することが知られている。支持基板と圧電層との間に空隙を有する減衰層を設けることが知られている（例えば特許文献１）。支持基板と圧電層との間にＱ値の低い中間層を設けることが知られている（例えば特許文献２）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特表２０２０－５１０３５４号公報

【特許文献2】特開２０２２－０２５３７４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

空隙を有する減衰層等の中間層を支持基板に接するように設けると、中間層が支持基板から剥がれることがある。

【0005】

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、空隙を有する中間層の支持基板からの剥がれを抑制することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、支持基板と、前記支持基板上に設けられる圧電層と、前記圧電層上に設けられ、複数の電極指を備える少なくとも一対の櫛型電極と、前記支持基板と前記圧電層との間に設けられる第１中間層と、前記支持基板と前記第１中間層との間に設けられ、前記第１中間層内の空隙率より空隙率が高い第２中間層と、前記支持基板と前記第２中間層との間に設けられ、前記第２中間層の空隙率より空隙率が低い第３中間層と、を備える弾性波デバイスである。

【0007】

上記構成において、前記第１中間層の空隙率は３％以下であり、前記第２中間層の空隙率は５％以上であり、前記第３中間層の空隙率は３％以下である構成とすることができる。

【0008】

本発明は、支持基板と、前記支持基板上に設けられる圧電層と、前記圧電層上に設けられ、複数の電極指を備える少なくとも一対の櫛型電極と、前記支持基板と前記圧電層との間に設けられる第１中間層と、前記支持基板と前記第１中間層との間に設けられ、前記第１中間層のＱ値よりＱ値が小さい第２中間層と、前記支持基板と前記第２中間層との間に設けられ、前記第２中間層のＱ値よりＱ値が大きい第３中間層と、を備える弾性波デバイスである。

【0009】

上記構成において、前記第２中間層と前記第３中間層とは、同じ材料からなる構成とすることができる。

【0010】

上記構成において、前記第３中間層の厚さは、１５ｎｍ以上かつ１５００ｎｍ以下である構成とすることができる。

【0011】

上記構成において、前記第３中間層は、前記第２中間層と前記第１中間層との間と、前記第２中間層の側面と、に設けられる構成とすることができる。

【0012】

上記構成において、前記第１中間層は、酸化シリコン膜である第４中間層と、前記酸化シリコン膜と前記第２中間層との間に設けられ、酸化アルミニウム膜、窒化アルミニウム膜、窒化酸化アルミウム膜、窒化シリコン膜または炭化シリコン膜である第５中間層と、を備える構成とすることができる。

【0013】

上記構成において、前記圧電層は、単結晶タンタル酸リチウム基板または単結晶ニオブ酸リチウム基板である構成とすることができる。

【0014】

上記構成において、前記圧電層の厚さは、前記複数の電極指の平均ピッチの２倍以下である構成とすることができる。

【0015】

本発明は、上記弾性波デバイスを備えるフィルタである。

【0016】

本発明は、上記フィルタを備えるマルチプレクサである。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、空隙を有する中間層の支持基板からの剥がれを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】図１（ａ）および図１（ｂ）は、実施例１における弾性波共振器の平面図および断面図である。

【図2】図２（ａ）から図２（ｄ）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3】図３は、実験１における中間層１１の断面模式図である。

【図4】図４は、実施例１における中間層１１の密度に対するスプリアス応答の反射率を示す図である。

【図5】図５（ａ）および図５（ｂ）は、実験２における厚さＴ５に対するメインΔＹおよび反射係数を示す図である。

【図6】図６（ａ）および図６（ｂ）は、それぞれ実施例１および実施例１の変形例１におけるＺに対する空隙率を示す図である。

【図7】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】図８（ａ）から図８（ｅ）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9】図９（ａ）から図９（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10】図１０（ａ）は、実施例３に係るフィルタの回路図、図１０（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。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、図面を参照し本発明の実施例について説明する。

【実施例0020】

実施例１では弾性波デバイスが弾性波共振器を有する例を説明する。図１（ａ）および図１（ｂ）は、実施例１における弾性波共振器の平面図および断面図である。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層の積層方向をＺ方向とする。Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向は、圧電層の結晶方位のＸ軸方向およびＹ軸方向とは必ずしも対応しない。圧電層が回転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。

【0021】

図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、支持基板１０上に圧電層１４が設けられている。支持基板１０と圧電層１４との間に中間層１３（第４中間層）が設けられている。中間層１３と支持基板１０との間に中間層１２（第５中間層）が設けられている。中間層１２と１３とは中間層２８（第１中間層）を形成する。中間層２８と支持基板１０との間に中間層１１（第２中間層）が設けられている。支持基板１０と中間層１１との間に中間層１５（第３中間層）が設けられている。中間層１５、１１、１２、１３および圧電層１４の厚さをそれぞれＴ５、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、およびＴ４とする。

【0022】

圧電層１４上に弾性波共振器２６が設けられている。弾性波共振器２６はＩＤＴ２２および反射器２４を有する。反射器２４はＩＤＴ２２のＸ方向の両側に設けられている。ＩＤＴ２２および反射器２４は、圧電層１４上の金属膜１６により形成される。

【0023】

ＩＤＴ２２は、対向する一対の櫛型電極２０を備える。櫛型電極２０は、複数の電極指１８と、複数の電極指１８が接続されたバスバー１９と、を備える。一対の櫛型電極２０の電極指１８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２０は、交差領域２５の少なくとも一部において電極指１８が１本ごとに交互に設けられている。交差領域２５において複数の電極指１８が主に励振する弾性波は、主にＸ方向に伝搬する。一対の櫛型電極２０のうち一方の櫛型電極２０の電極指１８のピッチがほぼ弾性波の波長λとなる。複数の電極指１８のピッチ（電極指１８の中心間のピッチ）をＤとすると、一方の櫛型電極２０の電極指１８のピッチは電極指１８の２本分のピッチＤとなる。反射器２４は、ＩＤＴ２２の電極指１８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。

【0024】

圧電層１４は、例えば単結晶タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ_３）層、単結晶ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３）層、または単結晶水晶層であり、例えば回転ＹカットＸ伝搬タンタル酸リチウム層または回転ＹカットＸ伝搬ニオブ酸リチウム層である。圧電層１４の厚さＴ４は、スプリアスおよび損失を抑制する観点から１λ以下が好ましく、０．５λ以下がより好ましい。圧電層１４が薄くなりすぎると弾性波が励振され難くなることから、厚さＴ４は、０．１λ以上が好ましい。なお、λは２×Ｄであり、ＤはＩＤＴ２２のＸ方向における平均ピッチである。平均ピッチＤは、ＩＤＴ２２のＸ方向における幅を電極指１８の本数で除することにより算出できる。

【0025】

支持基板１０は、例えばサファイア基板、アルミナ基板、シリコン基板、スピネル基板、水晶基板、石英基板または炭化シリコン基板である。サファイア基板は単結晶Ａｌ_２Ｏ_３基板であり、アルミナ基板は多結晶または非晶質Ａｌ_２Ｏ_３基板であり、シリコン基板は単結晶または多結晶のシリコン基板であり、スピネル基板は多結晶または非晶質ＭｇＡｌ_２Ｏ_４基板であり、水晶基板は単結晶ＳｉＯ_２基板であり、石英基板は多結晶または非晶質ＳｉＯ_２基板であり、炭化シリコン基板は多結晶または単結晶のＳｉＣ基板である。支持基板１０のＸ方向の線膨張係数は圧電層１４のＸ方向の線膨張係数より小さい。これにより、弾性波共振器の周波数温度依存性を小さくできる。

【0026】

中間層１３は、例えば温度補償膜であり、圧電層１４の弾性定数の温度係数の符号と反対の符号の弾性定数の温度係数を有する絶縁層である。例えば圧電層１４の弾性定数の温度係数は負であり、中間層１３の弾性定数の温度係数は正である。中間層１３は、例えば無添加またはフッ素等の添加元素を含む酸化シリコン（ＳｉＯ_２）層であり、例えば多結晶または非晶質である。これにより、弾性波共振器の周波数温度係数を小さくできる。中間層１３が酸化シリコン層の場合、中間層１３を伝搬するバルク波の音速は圧電層１４を伝搬するバルク波の音速より遅くなる。

【0027】

中間層１３が温度補償の機能を有するためにはメイン応答の弾性波のエネルギーが中間層１３内にある程度存在することが求められる。弾性表面波のエネルギーが集中する範囲は弾性表面波の種類に依存するものの、典型的には弾性表面波のエネルギーは圧電層１４の上面から２λ（λは弾性波の波長）の範囲に集中し、特に圧電層１４の上面からλの範囲に集中する。そこで、中間層１３の下面から圧電層１４の上面までの距離（厚さＴ３＋Ｔ４）は、２λ以下が好ましく、１λ以下がより好ましい。

【0028】

中間層１２を伝搬するバルク波の音速は、中間層１３および圧電層１４を伝搬するバルク波の音速より速い。これにより、圧電層１４および中間層１３内にメイン応答の弾性波のエネルギーが閉じ込められる。一方、メイン応答の周波数より高い周波数を有する高周波スプリアス応答の弾性波は、中間層１３から中間層１２に通過しやすい。中間層１２を通過するスプリアス応答の不要な弾性波は、中間層１２において減衰する。このため、支持基板１０の上面において反射されたスプリアス応答の弾性波がＩＤＴ２２に到達することにより生じるスプリアスを抑制できる。中間層１２は、例えば多結晶または非晶質であり、酸化アルミニウム層、窒化シリコン層、窒化アルミニウム層、窒化酸化アルミニウム膜または炭化シリコン層等の絶縁層である。メイン応答の弾性波を中間層１３および圧電層１４内に閉じ込める観点から、中間層１２の厚さＴ２は、中間層１３の厚さＴ３より厚く、例えば０．３λ以上が好ましく、１λ以上が好ましい。特性を向上させる観点から厚さＴ１および厚さＴ２は各々１０λ以下が好ましい。

【0029】

中間層１１は、スプリアス応答の不要な弾性波を減衰させる減衰層である。これにより、支持基板１０の上面において反射されたスプリアス応答の弾性波がＩＤＴ２２に到達することにより生じるスプリアスを抑制できる。中間層１１は孔等の空隙を有する層であり、例えば多孔質層であり、例えば密度の低い層である。これにより、中間層１１の機械振動のＱ値が低い材料となる。中間層１１は、中間層１２の材料と同じでもよいし、異なっていてもよい。中間層１１は、例えば酸化アルミニウム膜、窒化シリコン膜、窒化アルミニウム膜、窒化酸化アルミニウム膜または炭化シリコン膜等の無機絶縁体、樹脂等の有機絶縁体、または導電体である。中間層１１のバルク波の音速は、中間層１２のバルク波の音速より速くてもよいし遅くてもよい。中間層１１の厚さＴ１は、例えば０．２λ以上が好ましく、０．５λ以上がより好ましい。中間層１１の厚さＴ１は、例えば１０λ以下である。

【0030】

中間層１５は、中間層１１より緻密であり、空隙率（porosity）の小さな層である。例えば、中間層１５は、ほとんど孔等の空隙を有しておらず空隙率はほぼ０％である。中間層１５は、例えば多結晶または非晶質であり、酸化アルミニウム層、窒化シリコン層、酸化シリコン膜、窒化アルミニウム層、窒化酸化アルミニウム膜または炭化シリコン層である。

【0031】

金属膜１６は、例えばアルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）またはモリブデン（Ｍｏ）を主成分とする膜である。電極指１８と圧電層１４との間にチタン（Ｔｉ）膜、クロム（Ｃｒ）膜または窒化チタン（ＴｉＮ）膜等の密着膜が設けられていてもよい。密着膜は電極指１８より薄い。電極指１８を覆うように絶縁層が設けられていてもよい。絶縁層は保護膜または温度補償膜として機能する。

【0032】

弾性波の波長λは例えば１μｍから６μｍである。２本の電極指１８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１８の太さ）／（電極指１８のピッチ）であり、例えば３０％から７０％である。ＩＤＴ２２の開口長は例えば１０λから５０λである。

【0033】

（実施例１の製造方法）
図２（ａ）から図２（ｄ）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上に中間層１５および１１を成膜する。中間層１５および１１の成膜には、例えばスパッタリング法を用いる。中間層１５と１１とは、同じ成膜装置を用いて成膜してもよいし、異なる成膜装置を用いて成膜してもよい。中間層１５と１１とを同じ成膜装置を用い成膜する場合、中間層１５と１１とで成膜条件を異ならせることで、中間層１５には孔がほとんど形成せず、中間層１１に孔を形成することができる。例えば、中間層１５および１１が酸化アルミニウムであり、中間層１５および１１をスパッタリング法を用い形成する場合、中間層１５を成膜するときのパワー（ＤＣ（Direct Current）パワーおよび／またはＲＦ（Radio Frequency）パワー）に対し、中間層１１を成膜するときのパワーを低くすることで、中間層１５を緻密で孔のほとんどない層とし、中間層１１を、孔等を有する層とすることができる。

【0034】

図２（ｂ）に示すように、中間層１１上に中間層２８として、中間層１２および１３を成膜する。中間層１２および１３の成膜には例えばＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法を用いる。中間層１１と１２とは、同じ成膜装置を用いて成膜してもよいし、異なる成膜装置を用いて成膜してもよい。中間層１１と１２とを同じ成膜装置を用い成膜する場合、中間層１１と１２とで成膜条件を異ならせることで、中間層１１に孔を形成し、中間層１２に孔を形成しないことができる。中間層１５、１１および１２を同じ装置において成膜することで、各層成膜後に大気に暴露されないため各層の密着性を向上できる。

【0035】

図２（ｃ）に示すように、中間層２８上に圧電層１４を貼り付ける。圧電層１４の貼り付けには、例えば表面活性化法を用いる。中間層２８と圧電層１４との間には接合層が形成されていてもよい。

【0036】

図２（ｄ）のように、圧電層１４の上面を例えばＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）法を用い研磨することで、圧電層１４を薄膜化する。その後、図１（ａ）および図１（ｂ）のように、圧電層１４上に金属膜１６を用い弾性波共振器２６を形成する。

【0037】

（実験１）
中間層１１の密度を変えたサンプルを作成し高周波スプリアスを測定した。サンプルの作製条件は以下である。
波長λ（２×Ｄ）：２μｍ
金属膜１６：アルミニウム膜
圧電層１４：厚さＴ４が０．３λの４２°回転ＹカットＸ伝搬タンタル酸リチウム基板
中間層１３：厚さＴ３が０．２λの酸化シリコン層
中間層１２：厚さＴ２が３λかつ密度が３．２ｇ／ｃｍ^３の酸化アルミニウム層
中間層１１：厚さが１λの酸化アルミニウム層
中間層１５：厚さが３０ｎｍかつ密度が３．２ｇ／ｃｍ^３以上の酸化アルミニウム層
支持基板１０：密度が４．０ｇ／ｃｍ^３のサファイア基板
中間層１５、１１および１２は、同じＣＶＤ装置内において成膜した。
中間層１１と同じ成膜条件を用いて成膜した酸化アルミニウム膜を用い、中間層１１の密度を測定した。

【0038】

図３は、実験１における中間層１１の断面模式図である。図３は、中間層１１と同じ成膜条件を用い密度が２．８５ｇ／ｃｍ^３の酸化アルミニウム層を形成したときのＴＥＭ（Transmission Electron Microscope）画像を模式した図である。図３に示すように、酸化アルミニウム３０内に孔３２が設けられている、孔３２の径は数ｎｍから数１００ｎｍである。中間層１５および１２の成膜条件を用い酸化アルミニウム層を形成したときのＴＥＭ画像では、孔３２はほとんど観測されない。

【0039】

図４は、実施例１における中間層１１の密度に対するスプリアス応答の反射率を示す図である。ドットは測定点であり、直線は近似直線である。弾性波共振器の反射係数Ｓ１１をスミスチャートで表したとき、スプリアス応答が生じると、Ｓ１１がスミスチャートの外周からスミスチャートの中心の方に円を描く。縦軸の反射係数は、このスプリアス応答に起因する円の最も中心に近い点を、スミスチャートの外周の動径が１とした極座標で表したときの動径で表した指標である。図４の反射係数が１に近いことは、スプリアス応答が小さいことに対応する。

【0040】

図４に示すように、中間層１１の密度が低くなるとスプリアス応答が小さくなる。このように、中間層１１の密度は、中間層１１の空隙率に相関する。中間層１１が緻密であり、空隙率がほぼ０％のとき、酸化アルミニウムの密度は約３．２ｇ／ｃｍ^３である。中間層１１の空隙率が大きくなると、密度が小さくなる。例えば、空隙率がほぼ０％の中間層１５および１２に対し密度が１０％小さい中間層１１では、空隙率は５％から１０％程度である。

【0041】

中間層１５を設けずに、支持基板１０に直接中間層１１を成膜すると、中間層１１が支持基板１０から剥がれてしまう。発明者らの実験によれば、密度が３．０ｇ／ｃｍ^３以下の中間層１１を成膜すると、中間層１１が支持基板１０から剥がれることがある。これは、中間層１１に孔３２が設けられているため、中間層１１と支持基板１０との密着性が低下したためと考えられる。

【0042】

（実験２）
中間層１５の厚さＴ５を変えたサンプルを作成した。中間層１１の密度は２．８５ｇ／ｃｍ^３である。

【0043】

まず、中間層１５の厚さＴ５を０ｎｍ、１５ｎｍ、５０ｎｍおよび３００ｎｍとし、図２（ｂ）のように中間層１５、１１、１２および１３を成膜した後に膜剥がれが発生するか確認した。その結果、厚さＴ５が０ｎｍのサンプル（すなわち、中間層１５を成膜しないサンプル）では、膜剥がれが発生した。一方、厚さＴ５が１５ｎｍ、５０ｎｍおよび３００ｎｍのサンプルでは、膜剥がれが発生しなかった。

【0044】

次に、中間層１５の厚さＴ５を０ｎｍ、７５０ｎｍおよび１５００ｎｍとし、弾性波共振器２６を作製した。図５（ａ）および図５（ｂ）は、実験２における厚さＴ５に対するメインΔＹおよび反射係数を示す図である。メインΔＹは、共振周波数および反共振周波数におけるアドミッタンスの絶対値を任意単位（arbitrary unit）で示し、メインΔＹが大きいことはメイン応答の特性がよいことを示している。反射係数はスプリアス応答の反射率であり、図３の反射係数と同じ指標である。メインΔＹおよび反射係数は、作製したウエハ内の平均値を示している。

【0045】

図５（ａ）に示すように、厚さＴ５が０μｍに比べ厚さＴ５が７５０ｎｍおよび１５００ｎｍでは、メインΔＹが大きい。厚さＴ５が０μｍでは、メインΔＹが小さいのは、ウエハ内に中間層１１が支持基板１０から剥がれた箇所があるためと考えられる。厚さＴ５が７５０ｎｍおよび１５００ｎｍでは、メインΔＹはほぼ同じである。厚さＴ５を１５００ｎｍとしてもメインΔＹの劣化はほとんどない。

【0046】

図５（ｂ）に示すように、スプリアス応答の反射係数は、図４の密度が３．０ｇ／ｃｍ^３以下の反射係数とほぼ同じであり、中間層１５の厚さＴ５によらずほぼ一定である。厚さＴ５が大きくなると反射係数は多少改善しているようにも見える。図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように中間層１５の厚さＴ５は１５００ｎｍとしても、特性の劣化およびスプリアス応答の抑制効果の劣化はない。

【0047】

実施例１によれば、中間層１１の空隙率は中間層１２の空隙率より高い。これにより、圧電層１４から中間層２８を通過し、支持基板１０において反射し、ＩＤＴ２２に至るスプリアス応答の弾性波を減衰させることができる。しかし、中間層１１が支持基板１０に接すると、中間層１１と支持基板１０との密着性が悪化し、中間層１１が支持基板１０から剥離しやすくなる。そこで、支持基板１０と中間層１１との間に、中間層１１の空隙率より低い空隙率を有する中間層１５を設ける。これにより、中間層１１が支持基板１０から剥離しにくくなる。

【0048】

圧電層１４に近い中間層２８の空隙率が高いと、メイン応答の弾性波が減衰し、メイン応答の特性が劣化する可能性がある。よって、中間層２８の空隙率は、３％以下が好ましく、１％以下がより好ましい。中間層１５の空隙率が高いと、中間層１５が支持基板１０から剥がれやすくなる。この観点から、中間層１５の空隙率は、３％以下が好ましく、１％以下がより好ましい。スプリアス応答の弾性波を減衰する観点から、中間層１１の空隙率は、５％以上が好ましく、７％以上がより好ましく、１０％以上がさらに好ましい。中間層１１の空隙率が高すぎると、中間層１５の機械的強度が低下する。この観点から、中間層１１の減衰率は、５０％以下が好ましく、２０％以下がより好ましい。

【0049】

機械振動のＱ値が低くなると、弾性波の減衰係数が大きくなり、弾性波が減衰しやすくなる。よって、中間層１１のＱ値は中間層２８のＱ値より低く、中間層１５のＱ値は中間層１１のＱ値より高い。中間層１１のＱ値は中間層１５および１２のＱ値の０．８倍が好ましく、０．５倍以下がより好ましい。

【0050】

中間層１１と１５とを同じ材料からなる層とすることで、図２（ａ）のように、中間層１１と１５とを同じ成膜装置内において成膜できる。よって、中間層１５の表面が大気に露出しないため、中間層１１と１５との密着性を向上できる。中間層１１と１５とが同じ材料からなる場合、中間層１１の密度は中間層１５の密度の０．９５倍以下が好ましく、０．９３倍以下がより好ましく、０．８倍以上が好ましい。

【0051】

中間層１１と１２とを同じ材料からなる層とすることで、中間層１１と１２とを同じ成膜装置内において成膜できる。よって、中間層１１の表面が大気に露出しないため、中間層１１と１２との密着性を向上できる。中間層１１と１２とが同じ材料からなる場合、中間層１１の密度は中間層１２の密度の０．９５倍以下が好ましく、０．９３倍以下がより好ましく、０．８倍以上が好ましい。

【0052】

中間層１５が支持基板１０から剥がれないようにする観点から、中間層１５の厚さＴ５は、１５ｎｍ以上が好ましく、５０ｎｍ以上がより好ましい。特性を劣化させない観点から、中間層１５の厚さＴ５は、１５００ｎｍ以下が好ましく、１０００ｎｍ以下がより好ましい。

【0053】

スプリアス応答の弾性波を減衰させる観点から、中間層１１の厚さＴ１は、電極指１８の平均ピッチＤの０．４倍（０．２λ）以上が好ましく、１．０倍（０．５λ）以上がより好ましい。機械的強度の低下を抑制する観点から、中間層１１の厚さＴ１は、電極指１８の平均ピッチＤの１０倍（５λ）以下が好ましく、５倍以下（２．５λ）がより好ましい。

【0054】

中間層１３を、酸化シリコン膜とし、中間層１２を酸化アルミニウム膜、窒化アルミニウム膜、窒化酸化アルミウム膜、窒化シリコン膜または炭化シリコン膜とする。これにより、中間層１３が温度補償膜として機能し、中間層１２は、メイン応答の弾性波を圧電層１４および中間層１３に閉じ込め、かつスプリアス応答の弾性波を減衰させる境界層として機能する。なお、酸化シリコン膜は、温度補償膜として機能する膜であり、フッ素等の不純物を含んでもよい。酸化シリコン膜における酸化シリコンの含有率は５０モル％以上であり、８０モル％以上であり、９０モル％以上である。酸化アルミニウム膜、窒化アルミニウム膜、窒化酸化アルミウム膜、窒化シリコン膜および炭化シリコン膜におけるそれぞれ酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化酸化アルミウム、窒化シリコンおよび炭化シリコンの含有率は、例えば９０モル％以上である。

【0055】

圧電層１４は、単結晶タンタル酸リチウム基板または単結晶ニオブ酸リチウム基板である。この場合、特に、スプリアス応答の弾性波が問題となる。よって、中間層１１および１５を設けることが好ましい。

【0056】

メイン応答の弾性波のエネルギーを中間層１３内に存在させる観点から、圧電層１４の厚さＴ４は複数の電極指１８の平均ピッチＤの２倍以下が好ましく、１倍以下がより好ましい。圧電層１４を機能させる観点から、圧電層１４の厚さＴ４は複数の電極指１８の平均ピッチＤの０．１倍以上が好ましく、０．２倍以上がより好ましい。

【0057】

［実施例１の変形例１］
図６（ａ）および図６（ｂ）は、それぞれ実施例１および実施例１の変形例１におけるＺに対する空隙率を示す図である。ＺはＺ方向（厚さ方向）の位置を示し、空隙率は中間層１５、１１および１２の空隙率を示している。中間層１１の空隙率φは、空隙を含む全体の体積に対する空隙の体積により定義される。例えばＴＥＭ等の電子顕微鏡画像から空隙率を算出できる。

【0058】

図６（ａ）に示すように、実施例１では、中間層１５および１２の空隙率はほぼ０％である。中間層１１の空隙率φ０は、ほぼ一定であり、例えば１０％である。図６（ｂ）に示すように、実施例１の変形例１では、中間層１５と１１との間に変遷層１５ａが設けられ、中間層１１と１２との間に変遷層１５ｂが設けられている。変遷層１５ａでは、変遷層１５ａを成膜しながら成膜条件を変えることで、空隙率がほぼ０％からφ０に徐々に大きくなる。変遷層１５ｂでは、変遷層１５ｂを成膜しながら成膜条件を変えることで、空隙率がφ０からほぼ０％に徐々に小さくなる。Ｚに対する空隙率は曲線的に変化してもよい。実施例１の変形例１のように、中間層１５と１１との間の変遷層１５ａを設けてもよい。中間層１１と１２との間の変遷層１５ｂを設けてもよい。変遷層１５ａおよび１５ｂのいずれか一方を設けなくてもよい。

【実施例0059】

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に示すように、中間層１５は、支持基板１０と中間層１１との間、中間層１１と１２との間、中間層１１の側面に設けられている。その他の構成は、実施例１と同じであり説明を省略する。

【0060】

図８（ａ）から図９（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８（ａ）に示すように、支持基板１０上に中間層１５ｃを成膜する。中間層１５ｃは、例えば空隙率がほぼ０％の層であり、例えば酸化シリコン膜である。

【0061】

図８（ｂ）に示すように、中間層１５ｃ上に中間層１１を成膜する。中間層１１の材料は中間層１５ｃと同じでもよいし、異なっていてもよい。中間層１１は、空隙率が大きな層であり、例えば酸化アルミニウム層である。

【0062】

図８（ｃ）に示すように、中間層１１をパターニングする。スクライブライン４８に相当する領域の中間層１１を除去する。図８（ｄ）に示すように。中間層１１上に中間層１５ｄを成膜する。中間層１５ｄは、例えば空隙率がほぼ０％の層であり、例えば中間層１５ｃと同じ材料を材料とする層である。中間層１５ｄの材料は中間層１５ｃと異なっていてもよい。

【0063】

図８（ｅ）に示すように、中間層１５ｄの上面を平坦化する。中間層１５ｄの平坦化には例えばＣＭＰ法を用いる。これにより、中間層１５ｃと１５ｄとから中間層１５が形成される。

【0064】

図９（ａ）に示すように、実施例１の図２（ｂ）から図２（ｄ）と同じ工程を行うことで、中間層１５上に中間層１２、１３および圧電層１４を形成する。図１（ｂ）と同様に、圧電層１４上に金属膜１６からなる弾性波共振器２６を形成する。

【0065】

図９（ｂ）に示すように、スクライブライン４８における支持基板１０内にレーザ光４４を照射する。これにより、支持基板１０内に支持基板１０の変質領域４６が形成される。変質領域４６は、支持基板１０がレーザ光４４の熱により非晶質または多結晶となった領域である。

【0066】

図９（ｃ）に示すように、圧電層１４の上、または支持基板１０の下からスクライブライン４８にブレードを当てる。これにより、支持基板１０にクラック４５が形成され、弾性波共振器が個片化される。このように、支持基板１０内にレーザ光４４の照射により変質領域４６を形成し、支持基板１０をへき開することで、個片化する技術をステルスダイシング（登録商標）技術という。

【0067】

ステルスダイシング（登録商標）技術を用いるとスクライブライン４８の幅を狭くできる。しかし、中間層１１のように、空隙率の高い層はレーザ光４４が散乱されてしまうため、ステルスダイシング（登録商標）技術を用いることができないことがある。実施例２では、スクライブライン４８に中間層１１を設けない、よって、ステルスダイシング（登録商標）技術を用いることができる。

【0068】

また、緻密な中間層１５が中間層１１の側面に設けられることで、中間層１１に側面から水分等が侵入することを抑制できる。

【0069】

実施例１および２において、メイン応答の弾性波がＳＨ（Shear Horizontal）波のとき、スプリアス応答が特に問題となる。圧電層１４が３０°～６０°回転ＹカットＸ伝搬タンタル酸リチウム基板のときＳＨ波が主モードとなる。よって、圧電層１４が３０°～６０°（または３６°～５０°）回転ＹカットＸ伝搬タンタル酸リチウム基板の場合に、中間層１１および１５を設けることが好ましい。弾性波は、弾性表面波以外にＬａｍｂ波等でもよい。