特許 7458700 弾性波共振器、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】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-03-22

(45)【発行日】2024-04-01

(54)【発明の名称】弾性波共振器、フィルタおよびマルチプレクサ

(51)【国際特許分類】

   H03H 9/25 20060101AFI20240325BHJP

【ＦＩ】

H03H9/25 C

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2018167552

(22)【出願日】2018-09-07

(65)【公開番号】P2020043403

(43)【公開日】2020-03-19

【審査請求日】2021-03-02

【審判番号】

【審判請求日】2023-04-20

(73)【特許権者】

【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】川原 尚由

(72)【発明者】

【氏名】柿田 直輝

【合議体】

【審判長】土居 仁士

【審判官】千葉 輝久

【審判官】丸山 高政

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－０１４６０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／１５１１４７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１８－０７４４３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０３４３６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１７／１６３７２２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１７－１３９７２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特許第５５８３８７６（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】登録実用新案第３１８７２３１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２００５－２５２５５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／００３２９７（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

H03H3/007-3/10

H03H9/00-9/76

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

単結晶タンタル酸リチウム基板である圧電基板と、
前記圧電基板上に設けられ、複数の電極指を各々備える一対の櫛型電極と、
前記圧電基板の前記一対の櫛型電極が設けられた面と反対の面に接して設けられ、酸化シリコン層である第１層と、
前記第１層の前記圧電基板と反対の面に設けられ、単結晶サファイア基板である第２層と、
前記第１層と前記第２層との間に前記第２層と接して設けられ、前記第２層の構成元素を主成分とし不活性元素を含む第１アモルファス層と、
を備え、
前記圧電基板の厚さは、前記一対の櫛型電極の一方の櫛型電極の電極指の平均ピッチの０．２倍以上かつ０．６倍以下であり、
前記第１層の厚さは、前記圧電基板の厚さより小さくかつ前記圧電基板の厚さの０．１倍以上であり、かつ前記一対の櫛型電極の一方の櫛型電極の電極指の平均ピッチの０．２倍以上かつ０．６倍以下であり、
前記圧電基板と前記第１層との間には意図的に形成されたアモルファス層は設けられていない弾性波共振器。

【請求項2】

前記第１層と前記第１アモルファス層との間に前記第１層および前記第１アモルファス層と接して設けられ、前記第１アモルファス層より薄く前記第１層の構成元素を主成分とし不活性元素を含む第２アモルファス層を備える請求項１に記載の弾性波共振器。

【請求項3】

前記第１アモルファス層の厚さは０．５ｎｍ以上かつ１０ｎｍ以下であり、前記第２アモルファス層の厚さは０．１ｎｍ以上かつ３ｎｍ以下である請求項２に記載の弾性波共振器。

【請求項4】

前記第２アモルファス層の厚さは前記第１アモルファス層の厚さの０．９倍以下である請求項２または３に記載の弾性波共振器。

【請求項5】

前記第１層と前記第１アモルファス層とは接する請求項１に記載の弾性波共振器。

【請求項6】

前記第１アモルファス層の厚さは０．５ｎｍ以上かつ１０ｎｍ以下である請求項５に記載の弾性波共振器。

【請求項7】

前記圧電基板の厚さは、前記一対の櫛型電極の一方の櫛型電極の電極指の平均ピッチの０．１倍以上かつ０．９倍以下である請求項１から６のいずれか一項に記載の弾性波共振器。

【請求項8】

請求項１から７のいずれか一項に記載の弾性波共振器を含むフィルタ。

【請求項9】

請求項８に記載のフィルタを含むマルチプレクサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、弾性波共振器、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共振器、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基板を支持基板に張り付けることが知られている。圧電基板と支持基板の表面にアモルファス層を形成し、常温において圧電基板と支持基板とを接合することが知られている（例えば特許文献１）。常温接合した圧電基板の厚さを弾性表面波の波長以下とすることが知られている（例えば特許文献２）。圧電基板と支持基板との間に高音速膜と低音速膜を設けることが知られている（例えば特許文献３）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００５－２５２５５０号公報

【文献】特開２０１７－０３４３６３号公報

【文献】特開２０１５－７３３３１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

圧電基板を支持基板に接合することにより、弾性表面波共振器の温度特性が向上する。さらに、圧電基板の厚さを弾性表面波の波長以下とすることにより、スプリアスが抑制できる。しかしながら、支持基板と圧電基板との間にアモルファス層が形成されると、損失が大きくなる。

【0005】

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、弾性波共振器の特性を向上させ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、単結晶タンタル酸リチウム基板である圧電基板と、前記圧電基板上に設けられ、複数の電極指を各々備える一対の櫛型電極と、前記圧電基板の前記一対の櫛型電極が設けられた面と反対の面に接して設けられ、酸化シリコン層である第１層と、前記第１層の前記圧電基板と反対の面に設けられ、単結晶サファイア基板である第２層と、前記第１層と前記第２層との間に前記第２層と接して設けられ、前記第２層の構成元素を主成分とし不活性元素を含む第１アモルファス層と、を備え、前記圧電基板の厚さは、前記一対の櫛型電極の一方の櫛型電極の電極指の平均ピッチの０．２倍以上かつ０．６倍以下であり、前記第１層の厚さは、前記圧電基板の厚さより小さくかつ前記圧電基板の厚さの０．１倍以上であり、かつ前記一対の櫛型電極の一方の櫛型電極の電極指の平均ピッチの０．２倍以上かつ０．６倍以下であり、前記圧電基板と前記第１層との間には意図的に形成されたアモルファス層は設けられていないである。

【0007】

上記構成において、前記第１層と前記第１アモルファス層との間に前記第１層および前記第１アモルファス層と接して設けられ、前記第１アモルファス層より薄く前記第１層の構成元素を主成分とし不活性元素を含む第２アモルファス層を備える構成とすることができる。

【0008】

上記構成において、前記第１アモルファス層の厚さは０．５ｎｍ以上かつ１０ｎｍ以下であり、前記第２アモルファス層の厚さは０．１ｎｍ以上かつ３ｎｍ以下である構成とすることができる。

【0009】

上記構成において、前記第２アモルファス層の厚さは前記第１アモルファス層の厚さの０．９倍以下である構成とすることができる。

【0010】

上記構成において、前記第１層と前記第１アモルファス層とは接する構成とすることができる。

【0011】

上記構成において、前記第１アモルファス層の厚さは０．５ｎｍ以上かつ１０ｎｍ以下である構成とすることができる。

【0012】

上記構成において、前記圧電基板の厚さは、前記一対の櫛型電極の一方の櫛型電極の電極指の平均ピッチの０．１倍以上かつ０．９倍以下である構成とすることができる。

【0016】

本発明は、上記弾性波共振器を含むフィルタである。

【0017】

本発明は、上記フィルタを含むマルチプレクサである。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、弾性波共振器の特性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】図１は、実施例１に係る弾性波共振器の斜視図である。

【図2】図２（ａ）は、実施例１における弾性波共振器の平面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ－Ａ断面図である。

【図3】図３（ａ）から図３（ｅ）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4】図４（ａ）から図４（ｄ）は、実施例１における支持基板と圧電基板との接合方法を示す模式図である。

【図5】図５は、比較例１に係る弾性波共振器の断面図である。

【図6】図６は、実験１における厚さＴ２ａに対する損失を示す図である。

【図7】図７は、実験２における厚さＴ２に対する損失を示す図である。

【図8】図８は、実験３における中間層の厚さに対する反り量を示す図である。

【図9】図９は、実施例１の変形例１に係る弾性波共振器の断面図である。

【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1】

【0021】

図１は、実施例１に係る弾性波共振器の斜視図、図２（ａ）は、実施例１における弾性波共振器の平面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ－Ａ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基板の積層方向をＺ方向とする。Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向は、圧電基板の結晶方位のＸ軸方向およびＹ軸方向とは必ずしも対応しない。

【0022】

図１、図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、圧電基板１２の下面に中間層１３が設けられている。支持基板１０の上面と中間層１３の下面とが接合されている。支持基板１０と中間層１３との間にはアモルファス層１１が設けられている。アモルファス層１１はアモルファス層１０ａおよび１３ａを備える。アモルファス層１３ａは非常に薄いまたは設けられていなくてもよい。アモルファス層１０ａは支持基板１０上に設けられ支持基板１０の構成元素を主成分とする。アモルファス層１３ａは中間層１３の下面に設けられ中間層１３の構成元素を主成分とする。支持基板１０、アモルファス層１０ａ、１３ａ、中間層１３および圧電基板１２の厚さをそれぞれＴ１、Ｔ１ａ、Ｔ３ａ、Ｔ３およびＴ２とする。

【0023】

圧電基板１２上に弾性波共振器２０が設けられている。弾性波共振器２０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、圧電基板１２上の金属膜１４により形成される。

【0024】

ＩＤＴ２２は、対向する一対の櫛型電極１８を備える。櫛型電極１８は、複数の電極指１５と、複数の電極指１５が接続されたバスバー１６と、を備える。一対の櫛型電極１８の電極指１５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１８は、交差領域２５の少なくとも一部において電極指１５がほぼ互い違いとなるように、対向して設けられている。交差領域２５において複数の電極指１５が励振する弾性波は、主にＸ方向に伝搬する。同じ櫛型電極１８の電極指１５のピッチがほぼ弾性波の波長λとなる。ピッチは電極指１５の２本分のピッチとなる。反射器２４は、ＩＤＴ２２の電極指１５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。

【0025】

圧電基板１２としては、例えば、単結晶タンタル酸リチウム（ＴａＬｉＯ_３）基板または単結晶ニオブ酸リチウム（ＮｂＬｉＯ_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。支持基板１０は、例えばサファイア基板、スピネル基板、シリコン基板、水晶基板、石英基板またはアルミナ基板である。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ＭｇＡｌ_２Ｏ_３基板であり、シリコン基板は単結晶Ｓｉ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ＳｉＯ_２基板であり、アルミナ基板はＡｌ_２Ｏ_３の焼結体（焼結セラミックス）基板である。支持基板１０のＸ方向の線膨張係数は圧電基板１２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、例えば酸化シリコン層、シリコン層、酸化アルミニウム層または窒化アルミニウム層であり、多結晶である。金属膜１４は、例えばＡｌ（アルミニウム）またはＣｕ（銅）を主成分とする膜であり、例えばＡｌ膜またはＣｕ膜である。電極指１５と圧電基板１２との間にＴｉ（チタン）膜またはＣｒ（クロム）膜等の密着膜が設けられていてもよい。密着膜は電極指１５より薄い。電極指１５を覆うように絶縁膜が設けられていてもよい。絶縁膜は保護膜または温度補償膜として機能する。

【0027】

厚さＴ１は例えば５０μｍから５００μｍである。厚さＴ２は例えば０．５μｍから５μｍであり、例えば弾性波の波長λ以下である。厚さＴ３は例えば１０ｎｍから１μｍである。厚さＴ１ａおよびＴ３ａは例えば各々０．１ｎｍから１０ｎｍであり例えばＴ３ａ＜Ｔ１ａである。

【0028】

［実施例１の製造方法］
図３（ａ）から図３（ｅ）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（ａ）に示すように、圧電基板１２上に中間層１３を成膜する。中間層１３の成膜には、例えばスパッタリング法、真空蒸着法またはＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法を用いる。

【0029】

図３（ｂ）に示すように、中間層１３の下面（図では上面）にイオン５４を照射する。これにより、中間層１３の下面にアモルファス層１３ａが形成される。図３（ｃ）に示すように、支持基板１０の上面にイオン５４を照射する。これにより、支持基板１０の上面にアモルファス層１０ａが形成される。

【0030】

図３（ｄ）に示すように、支持基板１０の上面と中間層１３の下面とを常温にて接合する。これにより、アモルファス層１０ａと１３ａとが接合する。図３（ｅ）に示すように、圧電基板１２の上面を平坦化することにより、圧電基板１２を所望の厚さとする。その後、金属膜１４等を形成する。

【0031】

図３（ｂ）から図３（ｄ）の支持基板１０上面に中間層１３の下面を貼り付ける方法について詳細に説明する。図４（ａ）から図４（ｄ）は、実施例１における支持基板と圧電基板との接合方法を示す模式図である。図４（ａ）に示すように、支持基板１０では、支持基板１０を構成する元素の原子５０ａが規則的に配列されている。支持基板１０の上面に自然酸化膜１０ｂが形成されている。自然酸化膜１０ｂは原子５０ａと酸素とから構成される。図４（ｂ）に示すように、中間層１３では、中間層１３を構成する元素の原子５２ａが規則的に配列されている。中間層１３の下面に自然酸化膜１３ｅが形成されている。自然酸化膜１３ｅは原子５２ａと酸素とから構成される。

【0032】

図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、真空中において、支持基板１０の上面および中間層１３の下面にイオン５４等を照射する。イオン５４は例えばＡｒ（アルゴン）イオン等の不活性元素（例えば希ガス元素）のイオンである。イオン５４等をイオンビーム、中性化したビームまたはプラズマとして、照射する。これにより、支持基板１０の上面および中間層１３の下面が活性化される。Ａｒイオンを用いる場合、例えばＡｒイオンの電流を２５ｍＡから２００ｍＡとし、Ａｒイオンの照射時間を３０秒から１２０秒程度とする。

【0033】

図４（ｃ）に示すように、支持基板１０の上面および中間層１３の下面に、それぞれアモルファス層１０ａおよび１３ａが形成される。アモルファス層１０ａは支持基板１０の構成元素の原子５０ａとイオン５４とを含む。アモルファス層１３ａは中間層１３の構成元素の原子５２ａとイオン５４とを含む。アモルファス層１０ａおよび１３ａの表面には未結合の結合手が形成される（すなわち活性化される）。

【0034】

図４（ｄ）に示すように、真空を維持した状態で、アモルファス層１０ａと１３ａとを張り合わせると、未結合手同士が結合し、強固な結合となる。これにより、支持基板１０と中間層１３がアモルファス層１１を介し接合される。このような接合は常温（例えば１００℃以下かつ－２０℃以上、好ましくは８０℃以下かつ０℃以上）で行われるため熱応力を抑制できる。常温で接合されたか否かは、残留応力の温度依存性により確かめることができる。すなわち、接合された温度において、残留応力が最も小さくなる。

【0035】

このように、支持基板１０と中間層１３とを接合すると、中間層１３が酸化シリコン膜のとき、アモルファス層１３ａは、Ｓｉ（シリコン）およびＯ（酸素）を主成分とし、Ａｒを含む。中間層１３がシリコン膜のとき、アモルファス層１３ａは、Ｓｉを主成分とし、Ａｒを含む。中間層１３が酸化アルミニウム膜のとき、アモルファス層１３ａは、Ａｌ（アルミニウム）およびＯを主成分とし、Ａｒを含む。中間層１３が窒化アルミニウム膜のとき、アモルファス層１３ａは、ＡｌおよびＮ（窒素）を主成分とし、Ａｒを含む。アモルファス層１３ａは、支持基板１０の構成元素のうち中間層１３の構成元素以外の元素をほとんど含まない。

【0036】

支持基板１０がサファイア基板またはアルミナ基板のとき、アモルファス層１０ａは、ＡｌおよびＯを主成分とし、Ａｒを含む。支持基板１０がスピネル基板のとき、アモルファス層１０ａは、Ｍｇ（マグネシウム）、ＡｌおよびＯを主成分とし、Ａｒを含む。支持基板１０がシリコン基板のとき、アモルファス層１０ａはＳｉ（シリコン）を主成分とし、Ａｒを含む。支持基板１０が水晶基板および石英基板のとき、アモルファス層１０ａは、ＳｉおよびＯを主成分とし、Ａｒを含む。アモルファス層１０ａは、中間層１３の構成元素のうち支持基板１０の構成元素以外の元素をほとんど含まない。

【0037】

ＴＥＭ（Transmission Electron Microscope）観察では、中間層１３とアモルファス層１３ａとで濃淡が異なる。支持基板１０とアモルファス層１０ａとで濃淡が異なる。これにより、アモルファス層１０ａおよび１３ａの厚さを測定できる。中間層１３を酸化シリコン膜とした場合、ＴＥＭ法ではアモルファス層１３ａを観察できなかった。これは、ＣＶＤ法またはスパッタリング法を用い形成された酸化シリコン膜は、アモルファスまたは粒径の小さい多結晶となるためと考えられる。中間層１３がＣＶＤ法またはスパッタリング法を用い形成された酸化シリコン膜の場合、アモルファス層１３ａが非常に薄い、または、アモルファス層１３ａは存在するがＴＥＭでアモルファス層１３ａを観察できない、のいずれかと考えられる。

【0038】

上記において例示した酸化シリコン膜以外の材料では、中間層１３とアモルファス層１３ａとの境界、および支持基板１０とアモルファス層１３ａとの境界をＴＥＭ法観察で同定できる。例えば、中間層１３をスパッタリング法で形成した酸化アルミニウム膜とした場合、および支持基板１０をサファイア基板またはスピネル基板とした場合には、アモルファス層１３ａまたは１０ａをＴＥＭ観察できた。

【0039】

［比較例１］
比較例１における実験１を行った。図５は、比較例１に係る弾性波共振器の断面図である。支持基板１０の上面に圧電基板１２の下面が接合されている。支持基板１０の上面にアモルファス層１０ａが形成され、圧電基板１２の下面にアモルファス層１２ａが形成されている。アモルファス層１０ａ、１２ａおよび圧電基板１２の厚さをそれぞれＴ１ａ、Ｔ２ａおよびＴ２とする。その他の構成は実施例１と同じであり説明を省略する。

【0040】

比較例１においては、ＩＤＴ２２が弾性表面波を励振するときに、圧電基板１２内にバルク波が励振される。バルク波はアモルファス層１１において反射されるとスプリアスの原因となる。また、バルク波の発生によりエネルギーの損失が生じる。そこで、特許文献２に記載されているように、圧電基板１２の厚さＴ２を弾性波の波長λより小さくする。これにより、バルク波の圧電基板１２の厚さ方向の伝搬が抑制されるものと考えられる。よって、スプリアスが抑制されかつ損失が抑制される。

【0041】

［実験１］
比較例１に係る弾性波共振器の作製条件は以下である。
支持基板１０：単結晶サファイア基板
圧電基板１２：Ｔ２＝３．５μｍの４２°回転ＹカットＸ伝搬タンタル酸リチウム基板
アモルファス層１０ａ：Ｔ１ａ＝１．０ｎｍ～１．８ｎｍ
圧電基板１２の下面に照射するＡｒイオンの電流および時間を変えることにより、アモルファス層１２ａの厚さＴ２ａを変化させた。

【0042】

比較例１の弾性波共振器を用いラダー型フィルタを作製した。ラダー型フィルタの作製条件は以下である。
ラダー型フィルタ：ＬＴＥ（Long Term Evolution）バンド２６（受信帯域：８１４から８４９ＭＨｚ）の送信フィルタ、６段（直列共振器が６個および並列共振器が５個）
電極指１５のデュティ比：５０％

【0043】

図６は、実験１における厚さＴ２ａに対する損失を示す図である。ドットは測定点であり、直線は近似直線である。図６に示すように、アモルファス層１２ａを厚くすると損失が劣化する。近似直線をＴ２ａ＝０に外挿すると損失は－０．２ｄＢとなる。このようにアモルファス層１２ａの厚さＴ２ａが損失に影響する理由は明確ではないが、例えば以下のように考えられる。圧電基板１２が薄くなると、弾性表面波はアモルファス層１２ａまで達する。アモルファス層１２ａの厚さＴ２ａが大きいと、支持基板１０との界面付近における圧電基板１２の圧電性が低下する。これにより、弾性表面波がアモルファス層１２ａの影響を受け損失が低下するものと考えられる。

【0044】

以上の考察から、圧電基板１２にアモルファス層１２ａを設けないことが考えられる。しかし、アモルファス層１２ａを設けないと圧電基板１２を支持基板１０に接合することが難しい。また、アモルファス層１２ａに弾性表面波が達しないように圧電基板１２を厚くすることが考えられる。しかしながら、圧電基板１２を厚くすると、バルク波に起因した損失およびスプリアスが増加する。

【0045】

実施例１では、圧電基板１２と支持基板１０との間に中間層１３を設ける。支持基板１０と中間層１３とを常温接合する。これにより、圧電基板１２内に意図的にアモルファス層１２ａを形成しない。これにより、損失を抑制できる。

【0046】

［実験２］
実施例１において、厚さＴ２および厚さＴ３を変えて弾性波共振器の損失を測定した。弾性波共振器の作製条件は以下である。
支持基板１０：単結晶サファイア基板
圧電基板１２：４２°回転ＹカットＸ伝搬タンタル酸リチウム基板
中間層１３：ＣＶＤ法を用い成膜した酸化シリコン膜
アモルファス層１０ａの厚さＴ１ａ：１．０ｎｍ～１．８ｎｍ
電極指ピッチλ：約５．０μｍ
共振周波数ｆｒ：約８００ＭＨｚ
ＴＥＭ法ではアモルファス層１３ａを観察できなかった。

【0047】

図７は、実験２における厚さＴ２に対する損失を示す図である。損失は弾性波共振器の共振周波数における損失であり、実験１と単純に比較はできない。厚さＴ１およびＴ３を０．２λ、０．４λおよび０．６λとした。ドットは測定点であり、曲線は近似曲線である。図７に示すように、圧電基板１２の厚さＴ２および中間層１３の厚さＴ３が大きくなると損失は小さくなる。これは、アモルファス層１０ａと圧電基板１２の表面との距離が大きくなると、アモルファス層１０ａに達する弾性波のエネルギーが小さくなるためと考えられる。

【0048】

［実験３］
図３（ａ）において圧電基板１２に中間層１３を形成したときの圧電基板１２の反りを測定した。圧電基板１２の反りが大きいと、図３（ｄ）において、支持基板１０に圧電基板１２を接合することが難しくなる。実験条件は以下である。
圧電基板１２：４２°回転ＹカットＸ伝搬タンタル酸リチウム基板
圧電基板１２の厚さＴ１：５００μｍ
圧電基板１２のウエハの大きさ：４インチ
中間層１３：ＣＶＤ法を用い成膜した酸化シリコン膜
反り量は、圧電基板１２のウエハの外周に対する中心の凹み量であり、中心が凹んでいる場合を正とした。

【0049】

図８は、実験３における中間層の厚さに対する反り量を示す図である。ドットは測定点であり、直線はドットをつなぐ直線である。図８に示すように、厚さＴ３が大きくなると反り量が大きくなる。点線のように外挿すると、反り量が約０となるのは厚さＴ３が約０．２μｍのときである。

【0050】

[実施例１の変形例１]
図９は、実施例１の変形例１に係る弾性波共振器の断面図である。図９に示すように、支持基板１０と中間層１３との間に中間層１３ｂが設けられている。中間層１３ｂとアモルファス層１３ａとの間にアモルファス層１３ｃが設けられている。アモルファス層１３ｃは中間層１３ｂの構成元素を主成分とする。中間層１３ｂの厚さＴ３ｂは例えば１０ｎｍから１μｍである。アモルファス層１３ｃの厚さＴ３ｃは例えば各々０．１ｎｍから１０ｎｍであり例えばＴ３ｂ＜Ｔ３ｃ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。

【0051】

実施例１の変形例１の製造方法は以下である。図３（ｃ）の代わりに、支持基板１０の上面に中間層１３ｂを中間層１３と同様の方法で成膜する。中間層１３ｂの上面にイオン５４を照射することでアモルファス層１３ｃを形成する。図３（ｄ）の代わりに、アモルファス層１３ｃの上面とアモルファス層１３ａの下面とを接合する。その他の製造方法は実施例１と同じである。

【0052】

実施例１において、支持基板１０と中間層１３との接合性が悪い場合、実施例１の変形例１のように、中間層１３ｂを設けることで、支持基板１０と圧電基板１２とを良好に接合することができる。

【0053】

実施例１およびその変形例によれば、中間層１３（第１層）は、圧電基板１２の一対の櫛型電極１８が設けられた面と反対の面に接して設けられ、圧電基板１２と異なる材料を主成分とする。実施例１の支持基板１０および実施例１の変形例１の中間層１３ｂ（第２層）は、中間層１３の圧電基板１２と反対の面に設けられ、圧電基板１２と異なる材料を主成分とする。実施例１のアモルファス層１０ａおよび実施例１の変形例１のアモルファス層１３ｃ（第１アモルファス層）は、中間層１３と支持基板１０または中間層１３ｂとの間に支持基板１０または中間層１３ｂと接して設けられ支持基板１０または中間層１３ｂの構成元素を主成分とする。

【0054】

このように、支持基板１０の上面に中間層１３を常温接合することで、圧電基板１２内に比較例１のようなアモルファス層１２ａがほとんど形成されない。よって、中間層１３の界面付近の圧電基板１２の圧電性は比較例１のようには低下しない。これにより、弾性表面波が圧電基板１２の下面に達してもアモルファス層１２ａの影響を受け損失が低下することを抑制できる。

【0055】

アモルファス層１３ａ（第２アモルファス層）は、中間層１３と実施例１のアモルファス層１０ａおよび実施例１の変形例１のアモルファス層１３ｃとの間に中間層１３およびアモルファス層１０ａまたは１３ｃと接して設けられ、中間層１３の構成元素を主成分とする。これにより、支持基板１０と中間層１３とを常温にて接合できる。

【0056】

中間層１３が酸化シリコン膜のように、ＴＥＭ観察でアモルファス層１３ａが同定できない場合であっても、アモルファス層１３ａが非常に薄い、または中間層１３の構成元素を主成分とするアモルファス層１３ａが設けられている。すなわち、中間層１３とアモルファス層１０ａとの間に中間層１３の構成元素以外の層を主成分とする層は設けられていない。アモルファス層１３ａが非常に薄い場合、中間層１３とアモルファス層１０ａとは実質的に接している。

【0057】

ここで、主成分とは、図４（ａ）および図４（ｂ）において活性化のために用いた元素（例えばＡｒ）および意図しない不純物を除く成分である。例えば、アモルファス層１０ａは支持基板１０の構成元素（例えばスピネル基板の場合Ａｌ、ＭｇおよびＯ）を合計で５０原子％以上含み、アモルファス層１３ａは中間層１３（例えば酸化アルミニウム膜の場合ＡｌおよびＯ）を合計で５０原子％以上含む。

【0058】

圧電基板１２と中間層１３との間にはアモルファス層が実質的に設けられていないことが好ましい。これにより、比較例１のような損失の低下を抑制できる。ここで、アモルファス層が実質的に設けられていないとは、圧電基板１２の下面の活性化処理のような意図的に形成されたアモルファス層が設けられていないとの意味である。

【0059】

アモルファス層１３ａを観察できる場合、アモルファス層１３ａの厚さＴ３ａはアモルファス層１０ａの厚さＴ１ａ（またはＴ３ａ）より小さいことが好ましく、Ｔ１ａまたはＴ３ｃの０．９倍以下が好ましく、０．８倍以下がより好ましく、０．７倍以下がさらに好ましい。これにより、損失をより抑制できる。アモルファス層１３ａが薄すぎると、中間層１３の下面は活性がされない。このことから、アモルファス層１３ａの厚さＴ３ａはＴ１ａまたはＴ３ｃの０．１倍以上が好ましい。

【0060】

アモルファス層１３ａの厚さＴ３ａが大きいと損失が悪化することから厚さＴ３ａは、３ｎｍ以下が好ましく、２ｎｍ以下がより好ましく、１ｎｍ以下がさらに好ましい。中間層１３の下面を活性するため、厚さＴ３ａは０．１ｎｍ以上が好ましく、０．２ｎｍ以上がより好ましい。

【0061】

支持基板１０または中間層１３ｂと中間層１３との接合強度の観点から、厚さＴ１ａまたはＴ３ｃは、０．５ｎｍ以上が好ましく、１ｎｍ以上がより好ましく、２ｎｍ以上がさらに好ましい。厚さＴ１１ａまたはＴ３ｃは１０ｎｍ以下が好ましく、５ｎｍ以下がより好ましい。

【0062】

圧電基板１２の厚さＴ１を一方の櫛型電極１８の電極指１５の平均ピッチ（すなわち波長λ）より小さくする。これにより、バルク波に起因するスプリアスおよび／または損失を抑制できる。圧電基板１２の厚さＴ２は電極指１５の平均ピッチの０．９倍以下が好ましく、０．８倍以下がより好ましく、０．７倍以下がさらに好ましい。図７のように、損失を抑制するため、厚さＴ２は電極指１５の平均ピッチの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１５の平均ピッチは、弾性波共振器２０のＸ方向の長さを電極指１５の対数（電極指１５の本数の１／２）で除することにより算出できる。例えば波長λを５μｍとすると、圧電基板１２の厚さＴ２は例えば０．５μｍから５μｍである。

【0063】

図８のように、支持基板１０の反り量を抑制するため、中間層１３の厚さＴ３は、圧電基板１２の厚さＴ２より小さいことが好ましく、厚さＴ２の０．８倍以下がより好ましく、０．５倍以下がさらに好ましい。図７のように、損失を抑制するため、厚さＴ３は厚さＴ２の０．１倍以上が好ましく、０．２倍以上がより好ましい。

【0064】

実施例１のように、中間層１３が接合する第２層は支持基板１０であり、支持基板１０のＸ方向（電極指１５の配列方向）の線膨張係数は圧電基板１２のＸ方向の線膨張係数より低い。これにより、弾性表面波共振器の温度特性が向上する。

【0065】

実施例１の変形例１のように、中間層１３ｂ（第２層）の圧電基板１２と反対の面に設けられた支持基板１０を備えている。このように、中間層１３ｂを設けることで、支持基板１０と中間層１３とを接合することができる。また、支持基板１０のＸ方向の線膨張係数は圧電基板１２のＸ方向の線膨張係数より低い。これにより、弾性表面波共振器の温度特性が向上する。

【0066】

中間層１３と１３ｂの主成分を同じとする。これにより、中間層１３と１３ｂとを強固に接合できる。よって、支持基板１０と圧電基板１２とを強固に結合できる。なお、中間層１３と１３ｂを酸化シリコン膜とすると、アモルファス層１３ａおよび１３ｃがともに非常に薄くなる場合がある。この場合常温接合ができない場合がある。このため、中間層１３と１３ｂとを同じ材料とする場合、中間層１３および１３ｂは、シリコン膜、酸化アルミニウム膜または窒化アルミニウム膜であることが好ましい。

【0067】

圧電基板１２は、単結晶基板であり、タンタル酸リチウム基板またはニオブ酸リチウム基板を用いることができる。中間層１３および１３ｂは、多結晶層であり、酸化シリコン層、シリコン層、酸化アルミニウム層または窒化アルミニウム層とすることができる。支持基板１０は、単結晶、多結晶または焼結体であり、例えば、サファイア基板、スピネル基板、シリコン基板、水晶基板、石英基板、またはアルミナ基板とすることができる。

【0068】

アモルファス層１０ａまたは１３ｃにおける、支持基板１０の構成元素のうち酸素以外の元素の原子濃度は、中間層１３の構成元素のうち酸素以外の元素の原子濃度より高い。アモルファス層１３ａにおける、中間層１３の構成元素のうち酸素以外の元素の原子濃度は、支持基板１０または中間層１３ｂの構成元素のうち酸素以外の元素の原子濃度より高い。これにより、損失等の特性を改善できる。

【0069】

ＩＤＴ２２がＳＨ（Shear Horizontal）波を励振する場合、ＩＤＴ２２はバルク波を励振しやすい。よって、ＩＤＴ２２はＳＨ波を励振することが好ましい。このため、圧電基板１２は、２０°から４８°回転ＹカットＸ伝搬タンタル酸リチウム基板であることが好ましい。圧電基板１２が回転ＹカットＸ伝搬タンタル酸リチウム基板の場合、Ｘ方向は結晶方位のＸ軸方向となる。

【実施例2】

【0070】

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、多重モード型フィルタでもよい。

【0071】

［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。

【0072】

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。

【0073】

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例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。

【符号の説明】

【0074】

１０ 支持基板
１０ａ、１１、１２ａ、１３ａ、１３ｃ アモルファス層
１２ 圧電基板
１３、１３ｂ 中間層
１５ 電極指
１８ 櫛型電極
２０ 弾性波共振器
２２ ＩＤＴ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】