特開 2024-3636 弾性波デバイス、フィルタ、マルチプレクサおよびウエハ

(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】P2024003636

(43)【公開日】2024-01-15

(54)【発明の名称】弾性波デバイス、フィルタ、マルチプレクサおよびウエハ

(51)【国際特許分類】

   H03H 9/25 20060101AFI20240105BHJP

   H03H 9/64 20060101ALI20240105BHJP

   H03H 9/72 20060101ALI20240105BHJP

【ＦＩ】

H03H9/25 C

H03H9/64 Z

H03H9/72

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022102914

(22)【出願日】2022-06-27

(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】小宮山 凌平

【テーマコード（参考）】

5J097

【Ｆターム（参考）】

5J097AA21

5J097BB02

5J097BB11

5J097EE08

5J097EE09

5J097EE10

5J097FF04

5J097FF05

5J097GG03

5J097GG04

5J097GG07

5J097HA03

5J097HA04

5J097KK09

(57)【要約】

【課題】共振周波数と反共振周波数とのＴＣＦの差を小さく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１０上に設けられ、配列方向に配列する複数の電極指１８を備える少なくとも一対の櫛型電極２０と、支持基板１０上に設けられ、上面に一対の櫛型電極２０が設けられ、配列方向における線膨張係数が支持基板１０の線膨張係数より大きく、ヤング率が支持基板１０のヤング率以下である圧電層１４と、支持基板１０と圧電層１４との間に設けられ、支持基板１０の線膨張係数より３ｐｐｍ／℃以上大きい線膨張係数を有する中間層とを備える。
【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、配列方向に配列する複数の電極指を備える少なくとも一対の櫛型電極と、
前記支持基板上に設けられ、上面に前記一対の櫛型電極が設けられ、前記配列方向における線膨張係数が前記支持基板の線膨張係数より大きく、ヤング率が前記支持基板のヤング率以下である圧電層と、
前記支持基板と前記圧電層との間に設けられ、前記支持基板の線膨張係数より３ｐｐｍ／℃以上大きい線膨張係数を有する中間層と、
を備える弾性波デバイス。

【請求項2】

前記中間層の線膨張係数は前記圧電層の前記配列方向における線膨張係数より小さい請求項１に記載の弾性波デバイス。

【請求項3】

前記支持基板は、サファイア基板、炭化シリコン基板またはスピネル基板であり、
前記圧電層は、単結晶回転ＹカットＸ伝搬タンタル酸リチウム基板または単結晶回転ＹカットＸ伝搬ニオブ酸リチウム基板である請求項１または２に記載の弾性波デバイス。

【請求項4】

前記中間層は金属層である請求項１または２に記載の弾性波デバイス。

【請求項5】

サファイア基板、炭化シリコン基板またはスピネル基板である支持基板と、
単結晶回転ＹカットＸ伝搬タンタル酸リチウム基板または単結晶回転ＹカットＸ伝搬ニオブ酸リチウム基板であり、前記支持基板上に設けられた圧電層と、
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、銅、ニッケル、鉄、金、コバルト、パラジウムの少なくとも１つを主成分とする中間層と、
を備える弾性波デバイス。

【請求項6】

前記中間層の厚さは前記支持基板の厚さの０．０５倍以上かつ１倍以下である請求項１、２および５のいずれか一項に記載の弾性波デバイス。

【請求項7】

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、２および５のいずれか一項に記載の弾性波デバイス。

【請求項8】

前記中間層と前記圧電層との間に絶縁層を備える請求項１、２および５のいずれか一項に記載の弾性波デバイス。

【請求項9】

請求項１、２および５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10】

請求項９に記載のフィルタを備えるマルチプレクサ。

【請求項11】

支持基板と、
前記支持基板上に設けられ、線膨張係数が前記支持基板の線膨張係数より大きく、ヤング率が前記支持基板のヤング率以下である圧電層と、
前記支持基板と前記圧電層との間に設けられ、前記支持基板の線膨張係数より３ｐｐｍ／℃以上大きい線膨張係数を有する中間層と、
を備えるウエハ。

【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、マルチプレクサおよびウエハに関する。

【背景技術】

【0002】

スマートフォン等の通信機器に弾性表面波共振器等の弾性波素子が用いられている。弾性波素子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（例えば特許文献１）。弾性表面波共振器において共振周波数と反共振周波数の周波数温度係数（ＴＣＦ：Temperature Coefficients of Frequency）が異なることが知られている（例えば特許文献２）。圧電層と支持基板との線膨張係数の差に起因した圧電層の上面の応力が大きくなると、共振周波数のＴＣＦと反共振周波数のＴＣＦとの差が大きくなることが知られている（例えば非特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００５－２５２５５０号公報

【特許文献2】特開２０１７－１５２８６８号公報

【非特許文献】

【0004】

【非特許文献1】S. Inoue and M. Solal, "Layered SAW Resonators with Near-Zero TCF at Both Resonance and Anti-resonance," 2019 IEEE International Ultrasonics Symposium (IUS), 2019, pp. 2079-2082, doi: 10.1109/ULTSYM.2019.8925592.

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

共振周波数と反共振周波数とのＴＣＦの差を小さくすることが求められている。

【0006】

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、共振周波数と反共振周波数とのＴＣＦの差を小さくすることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、支持基板と、前記支持基板上に設けられ、配列方向に配列する複数の電極指を備える少なくとも一対の櫛型電極と、前記支持基板上に設けられ、上面に前記一対の櫛型電極が設けられ、前記配列方向における線膨張係数が前記支持基板の線膨張係数より大きく、ヤング率が前記支持基板のヤング率以下である圧電層と、前記支持基板と前記圧電層との間に設けられ、前記支持基板の線膨張係数より３ｐｐｍ／℃以上大きい線膨張係数を有する中間層と、を備える弾性波デバイスである。

【0008】

上記構成において、前記中間層の線膨張係数は前記圧電層の前記配列方向における線膨張係数より小さい構成とすることができる。

【0009】

上記構成において、前記支持基板は、サファイア基板、炭化シリコン基板またはスピネル基板であり、前記圧電層は、単結晶回転ＹカットＸ伝搬タンタル酸リチウム基板または単結晶回転ＹカットＸ伝搬ニオブ酸リチウム基板である構成とすることができる。

【0010】

上記構成において、前記中間層は金属層である構成とすることができる。

【0011】

本発明は、サファイア基板、炭化シリコン基板またはスピネル基板である支持基板と、単結晶回転ＹカットＸ伝搬タンタル酸リチウム基板または単結晶回転ＹカットＸ伝搬ニオブ酸リチウム基板であり、前記支持基板上に設けられた圧電層と、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、銅、ニッケル、鉄、金、コバルト、パラジウムの少なくとも１つを主成分とする中間層と、を備える弾性波デバイスである。

【0012】

上記構成において、前記中間層の厚さは前記支持基板の厚さの０．０５倍以上かつ１倍以下であ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。

【0014】

上記構成において、前記中間層と前記圧電層との間に絶縁層を備え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。

【0017】

本発明は、支持基板と、前記支持基板上に設けられ、線膨張係数が前記支持基板の線膨張係数より大きく、ヤング率が前記支持基板のヤング率以下である圧電層と、前記支持基板と前記圧電層との間に設けられ、前記支持基板の線膨張係数より３ｐｐｍ／℃以上大きい線膨張係数を有する中間層と、を備えるウエハである。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、共振周波数と反共振周波数とのＴＣＦの差を小さくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】図１（ａ）は、実施例１に係る弾性波デバイスの平面図、図１（ｂ）は、実施例１に係る弾性波デバイスの断面図である。

【図2】図２は、比較例１に係る弾性波デバイスの断面図である。

【図3】図３は、実験１におけるＴ４／Ｔ０に対するΔＴＣＦを示す図である。

【図4】図４は、シミュレーション１における支持基板のヤング率Ｅ０に対する圧電層の上面の規格化応力を示す図である。

【図5】図５（ａ）は、シミュレーション２における厚さ比Ｔ２／Ｔ０に対する圧電層の上面の規格化応力を示す図、および図５（ｂ）は、厚さ比Ｔ２／Ｔ０に対する支持基板の反りを示す図である。

【図6】図６（ａ）および図６（ｂ）は、それぞれ実施例１の変形例１および２に係る弾性波デバイスの断面図である。

【図7】図７（ａ）および図７（ｂ）は、それぞれ実施例１の変形例３および４に係る弾性波デバイスの断面図である。

【図8】図８は、実施例１の変形例５に係る弾性波デバイスの断面図である。

【図9】図９（ａ）および図９（ｂ）は、実施例１の変形例６に係るウエハを示す平面図および断面図である。

【図10】図１０（ａ）は、実施例２に係るフィルタの回路図、図１０（ｂ）は、実施例２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】

【0020】

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0021】

図１（ａ）は、実施例１に係る弾性波デバイスの平面図、図１（ｂ）は、実施例１に係る弾性波デバイスの断面図である。電極指の配列方向をＸ方向、電極指の延伸方向をＹ方向、支持基板及び圧電層の積層方向をＺ方向とする。Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向は、圧電層の結晶方位のＸ軸方向及び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。

【0022】

図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、実施例１の弾性波デバイスでは、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の間に応力緩和層１２が設けられている。支持基板１０、応力緩和層１２および圧電層１４の厚さはそれぞれＴ０、Ｔ２およびＴ４である。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上に設けられた金属膜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。Ｘ方向からみて一対の櫛型電極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本毎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）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。一対の櫛型電極２０が主に励振する弾性波がＳＨ（Shear Horizontal）波であるとき、圧電層１４は、３６°以上かつ５０°以下回転ＹカットＸ伝搬タンタル酸リチウム基板である。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にくくなることから、厚さＴ４は、０．１λ以上が好ましい。

【0025】

支持基板１０は、例えばサファイア基板、スピネル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、スピネル基板は多結晶または非晶質ＭｇＡｌ_２Ｏ_４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ＴＣＦを小さくできる。また、支持基板１０のヤング率は圧電層１４のヤング率より大きい。これにより、支持基板１０は、圧電層１４を支持する基板として機能し、強度を大きくできる。

【0026】

応力緩和層１２は、例えば銅層、ニッケル層、鉄層、金層、コバルト層またはパラジウム層等の金属層である。応力緩和層１２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く、支持基板１０の線膨張係数より大きい。これにより、共振周波数のＴＣＦと反共振周波数のＴＣＦの差を小さくできる。

【0027】

［比較例１］
図２は、比較例１に係る弾性波デバイスの断面図である。図２に示すように、比較例１では、支持基板１０と圧電層１４との間に応力緩和層１２が設けられていない。その他の構成は実施例１と同じである。

【0028】

［実験］
比較例１における共振周波数ｆｒのＴＣＦ＠ｆｒと反共振周波数ｆａのＴＣＦ＠ｆａとの差ΔＴＣＦと圧電層１４の厚さとの関係を調べた。実験条件は以下である。
支持基板１０：厚さＴ０が１２５μｍ～１４８．７μｍの単結晶サファイア基板
圧電層１４：厚さＴ４が１．３μｍ～２５μｍの４２°回転ＹカットＸ伝搬タンタル酸リチウム基板
電極指１８のピッチの２倍λ：略４μｍ
Ｔ０＋Ｔ４は１５０μｍで一定である。

【0029】

図３は、実験１におけるＴ４／Ｔ０に対するΔＴＣＦを示す図である。ドットは測定点を示し、直線は近似直線を示す。図３に示すように、支持基板１０の厚さＴ０に対する圧電層１４の厚さＴ４の比Ｔ４／Ｔ０が大きくなるとΔＴＣＦが小さくなる。これは、非特許文献１に記載されているように、厚さＴ４が大きくなると、支持基板１０と圧電層１４との線膨張係数に起因した圧電層１４の上面における応力が小さくなるためと考えられる。

【0030】

［シミュレーション１］
比較例１において、支持基板１０のヤング率を変え、圧電層１４の上面における熱応力を、２次元有限要素法を用いシミュレーションした。シミュレーション条件は以下である。
支持基板１０
厚さＴ０：１００μｍ
線膨張係数α０：７ｐｐｍ／℃
ヤング率：Ｅ０
圧電層１４：
材料：４２°回転ＹカットＸ伝搬タンタル酸リチウム基板
厚さＴ４：３μｍ
Ｘ軸方向線膨張係数α４ｘ：１６．１ｐｐｍ／℃
Ｚ軸方向線膨張係数α４ｚ：１０．７ｐｐｍ／℃
ヤング率Ｅ４：２３０ＧＰａ
電極指１８は設けられていない
幅：１０００μｍ
温度差：６０℃

【0031】

図４は、シミュレーション１における支持基板１０のヤング率Ｅ０に対する圧電層１４の上面の規格化応力を示す図である。ドットは測定点を示す。縦軸は、Ｅ０＝４７０ＧＰａのときの圧電層１４の上面の応力で規格化した規格化応力である。応力は負になっている。これは応力が圧縮応力であることを示している。図４に示すように、支持基板１０のヤング率Ｅ０が２００ＧＰａ以上では圧電層１４の上面における応力はほとんど変わらず－１である。ヤング率Ｅ０が２００ＧＰａより小さくなると応力の絶対値は小さくなる。以上のように、支持基板１０のヤング率Ｅ０が大きい場合、圧電層１４の表面の応力が大きくなりΔＴＣＦが大きくなる。

【0032】

以上の比較例１の問題点をまとめる。圧電層１４のＸ方向（電極指１８の配列方向）の線膨張係数α４ｘより小さい線膨張係数を有する支持基板１０を設けることで、温度が変化したときの、圧電層１４の上面における線膨張を小さくできる。これによりＴＣＦを小さくできる。しかし、圧電層１４の厚さＴ４が小さくなると、圧電層１４の上面における熱応力は大きくなる。これにより、ΔＴＣＦが大きくなる。ΔＴＣＦが大きくなると、共振周波数におけるＴＣＦ＠Ｔｒと反共振周波数におけるＴＣＦ＠ｆａとの両方を小さくすることが難しくなる。支持基板１０は、圧電層１４を支持する機能から圧電層１４のヤング率以上のヤング率を有する。このため、図４のように、圧電層１４の上面における応力が大きくなる。よって、ΔＴＣＦが大きくなる。例えばラダー型フィルタでは、通過帯域の高周波端は直列共振器の反共振周波数により形成され、通過帯域の低周波端は並列共振器の共振周波数により形成される。このため、ΔＴＣＦが大きいと通過帯域の温度特性が悪くなる。よって、ΔＴＣＦの小さな弾性波デバイスが求められる。

【0033】

［シミュレーション２］
そこで、実施例１において、支持基板１０の厚さＴ０に対する応力緩和層１２の厚さＴ２の比Ｔ２／Ｔ０と、応力緩和層１２の線膨張係数α２と支持基板１０の線膨張係数α０の差Δα＝α２－α０と、を変えて、圧電層１４の上面における応力と、支持基板１０の反りと、を２次元有限要素法を用いシミュレーションした。シミュレーション条件は以下である。
支持基板１０
厚さＴ０：１００μｍ
線膨張係数α０：７ｐｐｍ／℃
ヤング率Ｅ０：４７０ＧＰａ
応力緩和層１２
厚さＴ２：０μｍ～５０μｍ
線膨張係数α２：２ｐｐｍ／℃～２２ｐｐｍ／℃
ヤング率Ｅ２：２００ＧＰａ
圧電層１４：
材料：４２°回転ＹカットＸ伝搬タンタル酸リチウム基板
厚さＴ４：０．５μｍ
Ｘ軸方向における線膨張係数α４ｘ：１６．１ｐｐｍ／℃
Ｚ軸方向における線膨張係数α４ｚ：１０．７ｐｐｍ／℃
ヤング率Ｅ４：２３０ＧＰａ
電極指１８は設けられていない
幅：１０００μｍ
温度差：６０℃
α０を７ｐｐｍ／℃に固定し、α２を変化させている。

【0034】

図５（ａ）は、シミュレーション２における厚さ比Ｔ２／Ｔ０に対する圧電層の上面の規格化応力を示す図、図５（ｂ）は、厚さ比Ｔ２／Ｔ０に対する支持基板の反りを示す図である。Δαはα２－α０である。規格化応力は、圧電層１４の上面における応力を、応力緩和層１２を設けないときの応力で規格化している。規格化応力は負になっている。これは圧縮応力であることを示している。反りは、幅１０００μｍのチップの最小二乗平面を基準とした最大値と最小値との差である。

【0035】

図５（ａ）に示すように、Δα＝０のときは、厚さ比Ｔ２／Ｔ０が変わっても規格化応力は－１であり変わらない。Δαが正のとき、厚さ比Ｔ２／Ｔ０が大きくなると規格化応力は－１から正側に変化する。Δα＝＋１５ｐｐｍ／℃では厚さ比Ｔ２／Ｔ０が０．４３付近で規格化応力が０となる。Δαが＋１０ｐｐｍ／℃のとき規格化応力はαが＋１５ｐｐｍ/℃のときより負側となる。Δαが＋５ｐｐｍ／℃のとき規格化応力はΔαが＋１０ｐｐｍ/℃のときと０のときとの間となる。Δαが負になると、規格化応力の絶対値は大きくなる。以上より、規格化応力を０に近づけるためには、Δαを正に大きくし、厚さ比Ｔ２／Ｔ０を大きくすることが好ましい。

【0036】

図５（ｂ）に示すように、Δα＝０のときは、厚さ比Ｔ２／Ｔ０が変わっても反りは０であり変わらない。Δαが正のとき、厚さ比Ｔ２／Ｔ０が大きくなると反りは大きくなる。Δαが大きくなると、同じ厚さ比Ｔ２／Ｔ０における反りが大きくなる。Δαが負のとき、厚さ比Ｔ２／Ｔ０が大きくなると反りは大きくなる。Δα＝＋５ｐｐｍ／℃とΔα＝－５ｐｐｍ／℃のときとで反りは同程度である。以上より、Δαの絶対値を大きくし、厚さ比Ｔ２／Ｔ０を大きくすると反りが大きくなる。反りが大きくなると、例えば製造装置においてウエハが吸着できないなどの問題が生じる。反りの観点からはΔαの絶対値は小さく、厚さ比Ｔ２／Ｔ０は小さいことが好ましい。

【0037】

実施例１によれば、支持基板１０の線膨張係数α０を圧電層１４のＸ方向（電極指１８が配列する配列方法）における線膨張係数α４ｘより小さくする。これにより、圧電層１４の上面における電極指１８のピッチＤの温度依存性が小さくなり、ＴＣＦの絶対値が小さくなる。また、支持基板１０のヤング率Ｅ０を圧電層１４のヤング率Ｅ４以上にする。これにより、支持基板１０は圧電層１４を支持する機能をより発揮できる。例えば、支持基板１０のヤング率が小さい場合、支持基板１０と圧電層１４との熱応力に起因した支持基板１０の反りが大きくなってしまう。ヤング率Ｅ０をＥ４以上とすることで、熱応力に起因する支持基板１０の反りを抑制できる。しかし、圧電層１４の上面において、支持基板１０と圧電層１４との線膨張係数の差に起因する熱応力が大きくなる。特に、支持基板１０のヤング率が圧電層１４のヤング率以上の場合には、図４のように、圧電層１４の上面における熱応力が大きい。このため、ΔＴＣＦが大きくなる。そこで、支持基板１０と圧電層１４との間に応力緩和層１２（中間層）を設ける。応力緩和層１２の線膨張係数α２を支持基板１０の線膨張係数α０より３ｐｐｍ／℃以上大きくする。すなわち、線膨張係数α２はα０より大きく、α２とα０との差は３ｐｐｍ／℃以上である。これにより、図５（ａ）のように、圧電層１４の上面における熱応力が小さくなる。よって、ΔＴＣＦを小さくできる。

【0038】

ＴＣＦの絶対値を小さくする観点から支持基板１０の線膨張係数α０は、圧電層１４のＸ方向における線膨張係数α４ｘの２／３以下が好ましく、１／２以下がより好ましい。線膨張係数α０とα４ｘとの差は５ｐｐｍ／℃以上が好ましく、１０ｐｐｍ／℃以上がより好ましい。支持基板１０が圧電層１４を支持する観点から支持基板１０のヤング率Ｅ０は圧電層１４のヤング率Ｅ４の１．２倍以上が好ましく、１．５倍以上がより好ましい。ヤング率Ｅ０とＥ４との差は５０ＧＰａ以上が好ましく、１００ＧＰａ以上がより好ましい。ヤング率Ｅ０は２００ＧＰａ以上が好ましく、３００ＧＰａ以上がより好ましく、４００ＧＰａ以上がさらに好ましい。

【0039】

圧電層１４の上面における応力を小さくする観点から、応力緩和層１２の線膨張係数α２は支持基板１０の線膨張係数α０より５ｐｐｍ／℃以上大きくすることが好ましい。また、応力緩和層１２の線膨張係数α２は支持基板１０の線膨張係数α０の１．２倍以上が好ましく、１．５倍以上がより好ましく、２倍以上がさらに好ましい。応力緩和層１２の線膨張係数α２が大きすぎると、圧電層１４の上面における電極指１８のピッチＤの温度依存性が大きくなり、ＴＣＦの絶対値が大きくなる。この観点から、応力緩和層１２の線膨張係数α２は圧電層１４のＸ方向における線膨張係数α４ｘより小さいことが好ましい。線膨張係数α２はα４ｘの０．９倍以下がより好ましい。線膨張係数α２は、α４より１ｐｐｍ／℃以上小さいことが好ましく、２ｐｐｍ／℃以上小さいことがより好ましい。

【0040】

図５（ａ）のように、圧電層１４の上面の応力を小さくするためには、応力緩和層１２の厚さＴ２は支持基板１０の厚さＴ０の０．０５倍以上が好ましく、０．１倍以上がより好ましい。図５（ｂ）のように、支持基板１０の反りを小さくする観点から、応力緩和層１２の厚さＴ２は支持基板１０の厚さＴ０の０．５倍以下が好ましく、０．３倍以下がより好ましい。支持基板１０の厚さＴ０は例えば５０μｍ～２００μｍであり、応力緩和層１２の厚さＴ２は例えば０．５μｍ～１００μｍである。

【0041】

スプリアスおよび損失を抑制するために、圧電層１４の厚さＴ４を複数の電極指１８の平均ピッチＤの２倍以下とする。この場合、図３のようにΔＴＣＦが大きくなる。よって、応力緩和層１２を設けることが好ましい。圧電層１４の厚さＴ４は複数の電極指１８の平均ピッチＤの１．６倍以下がより好ましく、１．２倍以下がさらに好ましい。弾性表面波が圧電層１４に励振する観点から、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。電極指１８の平均ピッチＤは、交差領域２５のＸ方向における長さを電極指１８の本数で除することにより算出できる。

【0042】

表１は、各部材の例を示す表である。

【表1】

【0043】

表１のように、圧電層１４として単結晶回転ＹカットＸ伝搬タンタル酸リチウム基板または単結晶回転ＹカットＸ伝搬ニオブ酸リチウム基板を用いると、圧電層１４の電極指１８の配列するＸ方向の線膨張係数は１６．１ｐｐｍ／℃または１５．４ｐｐｍ／℃である。圧電層１４より線膨張係数の小さい支持基板１０の材料としては、サファイア基板、炭化シリコン基板、スピネル基板、石英基板、アルミナ基板またはシリコン基板がある。圧電層１４よりヤング率の高い支持基板１０としては、サファイア基板、炭化シリコン基板またはスピネル基板である。

【0044】

サファイア基板、炭化シリコン基板またはスピネル基板より線膨張係数が３ｐｐｍ／℃以上大きく、かつ回転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より線膨張係数が小さい材料を、応力緩和層１２として用いる場合、応力緩和層１２は例えば銅層、ニッケル層、鉄層、金層、コバルト層またはパラジウム層であり、銅、ニッケル、鉄、金、コバルトおよびパラジウムの少なくとも１つの金属元素を主成分とする合金である。なお、ある層がある元素を主成分とするとは、意図的または意図せず不純物を含むことを許容し、ある層内のある元素の濃度は例えば５０原子％以上であり、８０原子％以上であり、９０原子％以上である。応力緩和層１２としては、タンタル酸リチウムまたはニオブ酸リチウムを用いてもよい。例えば、タンタル酸リチウムまたはニオブ酸リチウムの結晶方位を適宜選択し、応力緩和層１２のＸ方向における線膨張係数α２が、支持基板１０のＸ方向における線膨張係数α０より３ｐｐｍ／℃以上大きく、かつ圧電層１４のＸ方向における線膨張係数α４ｘより小さくなるようにしてもよい。

【0045】

［実施例１の変形例１］
図６（ａ）は、実施例１の変形例１に係る弾性波デバイスの断面図である。図６（ａ）に示すように、実施例１の変形例１では、応力緩和層１２と圧電層１４との間に絶縁層１３が設けられている。絶縁層１３は、例えば酸化シリコン層、窒化アルミニウム層、酸化アルミニウム層もしくは窒化アルミニウム層または、これらの積層である。その他の構成は実施例１と同じであり説明を省略する。

【0046】

応力緩和層１２が金属層の場合、絶縁層１３を設けることで、応力緩和層１２を介して電流リークを抑制できる。また、応力緩和層１２が誘電率の高い誘電体（例えばタンタル酸リチウムまたはニオブ酸リチウムとし、Ｘ方向をＸ軸方向以外とする）の場合、絶縁層１３の誘電率を応力緩和層１２の誘電率より小さくすることで、寄生容量を抑制し、誘電損を抑制できる。

【0047】

絶縁層１３は、例えば温度補償膜である。この場合、絶縁層１３の弾性定数の温度係数の符号は圧電層１４の弾性定数の符号と反対である。温度補償膜として絶縁層１３を設けることで、ＴＣＦを抑制できる。絶縁層１３を温度補償膜とする場合、絶縁層１３は酸化シリコンを主成分とする酸化シリコン層またはフッ素等を含有する酸化シリコン層である。圧電層１４と絶縁層１３の厚さの合計Ｔ３＋Ｔ４は、例えば電極指１８の平均ピッチＤの４倍以下であり、３倍以下である。

【0048】

絶縁層１３は、例えば高音速膜である。この場合、絶縁層１３のバルクの音速は圧電層１４のバルクの音速より速い。これにより、弾性波を圧電層１４内に閉じ込めることができる。また、応力緩和層１２のバルクの音速が圧電層１４のバルクの音速より遅い場合、弾性波が応力緩和層１２に伝搬しやすくなる。そこで、高音速膜として絶縁層１３を設けることで、弾性波を圧電層１４に閉じ込めることができる。絶縁層１３を高音速膜とする場合、絶縁層１３は例えば酸化アルミニウ膜または窒化酸化アルミニウム膜である。

【0049】

［実施例１の変形例２］
図６（ｂ）は、実施例１の変形例２に係る弾性波デバイスの断面図である。図６（ｂ）に示すように、実施例１の変形例２では、絶縁層１３として、応力緩和層１２上に絶縁層１３ａが設けられ、絶縁層１３ａ上に絶縁層１３ｂが設けられている。絶縁層１３ａは、例えば高音速膜であり、酸化アルミニウ膜または窒化酸化アルミニウム膜である。絶縁層１３ｂは、例えば温度補償膜であり、酸化シリコン膜である。その他の構成は実施例１の変形例１と同じであり説明を省略する。

【0050】

実施例１の変形例１および２のように、応力緩和層１２と圧電層１４との間に絶縁層１３が設けられていてもよい。絶縁層１３の厚さＴ３が大きいと、応力緩和層１２が圧電層１４の上面の応力を緩和させる機能が低下する。この観点から、絶縁層１３の厚さＴ３は、例えば応力緩和層１２の厚さＴ２以下が好ましく、厚さＴ２の１／２倍以下がより好ましく、１／１０以下がさらに好ましい。

【0051】

［実施例１の変形例３］
図７（ａ）は、実施例１の変形例３に係る弾性波デバイスの断面図である。図７（ａ）に示すように、実施例１の変形例３では、支持基板１０と応力緩和層１２との界面３０が粗面である。その他の構成は実施例１と同じであり説明を省略する。

【0052】

［実施例１の変形例４］
図７（ｂ）は、実施例１の変形例４に係る弾性波デバイスの断面図である。図７（ｂ）に示すように、実施例１の変形例４では、応力緩和層１２と絶縁層１３との界面３２が粗面である。その他の構成は実施例１の変形例１と同じであり説明を省略する。

【0053】

［実施例１の変形例５］
図８は、実施例１の変形例５に係る弾性波デバイスの断面図である。図８に示すように、実施例１の変形例５では、絶縁層１３は絶縁層１３ａと１３ｂとを備えている。支持基板１０と応力緩和層１２との界面３０と、応力緩和層１２と絶縁層１３との界面３２はいずれも粗面である。その他の構成は実施例１の変形例２と同じであり説明を省略する。

【0054】

実施例１の変形例３から５のように、支持基板１０と応力緩和層１２との界面３０、および／または応力緩和層１２と絶縁層１３との界面３２は粗面でもよい。これにより、不要波が界面３０および３２において散乱されるため、不要波に起因したスプリアスを抑制できる。実施例１およびその変形例１、２のように、界面３０および／または３２は平坦面でもよい。界面３０および３２が粗面の場合、界面３０および３２の算術平均粗さＲａは例えば０．１μｍ以上である。界面３０および３２が平坦面の場合、界面３０および３２の算術平均粗さＲａは例えば０．０１μｍ以下である。

【0055】

弾性波デバイスとして、主に弾性表面波（ＳＡＷ：Surface Acoustic Wave） デバイスを例に説明したが、弾性波デバイスはＢＡＷ（Bulk Acoustic Wave）デバイスまたはラム（Lamb Wave）波デバイスでもよい。

【0056】

［実施例１の変形例６］
図９（ａ）および図９（ｂ）は、実施例１の変形例６に係るウエハを示す平面図および断面図である。図９（ａ）に示すように、ウエハ３５の平面形状は略円形状であり、結晶方位を示すオリエンテーション・フラットが設けられている。図９（ｂ）に示すように、ウエハの断面は、圧電層１４上に弾性波共振器が設けられていない以外は実施例１の図１（ｂ）と同じである。実施例１の変形例６のウエハの圧電層１４上にＩＤＴ２２および反射器２４等の金属膜１６を形成することで、ウエハ３５上に弾性波共振器を形成する。その後、ウエハ３５を切断することで実施例１の弾性波デバイスが製造できる。その他の構成は実施例１と同じであり説明を省略する。ウエハは、実施例１の変形例１から５に対応するウエハでもよい。

【実施例0057】

図１０（ａ）は、実施例２に係るフィルタの回路図である。図１０（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およびその変形例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、一対の櫛型電極を２対以上有する多重モード型フィルタでもよい。

【0058】

ラダー型フィルタでは、通過帯域の高周波端は主に直列共振器Ｓ１からＳ３の反共振周波数により形成され、通過帯域の低周波端は主に並列共振器Ｐ１およびＰ２により形成される。よって、直列共振器Ｓ１からＳ３、並列共振器Ｐ１およびＰ２を実施例１およびその変形例の弾性波共振器とすることで、温度変化による通過帯域の特性変化を抑制できる。

【0059】

［実施例２の変形例１］
図１０（ｂ）は、実施例２の変形例１に係るデュプレクサの回路図である。図１０（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２のフィルタとすることができる。

【0060】

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。

【0061】

以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施形態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。