特許 7527912 弾性波デバイス、ウエハ、及びウエハの製造方法

(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】2024-07-26

(45)【発行日】2024-08-05

(54)【発明の名称】弾性波デバイス、ウエハ、及びウエハの製造方法

(51)【国際特許分類】

   H03H 9/25 20060101AFI20240729BHJP

   H03H 3/08 20060101ALI20240729BHJP

【ＦＩ】

H03H9/25 C

H03H3/08

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2020158550

(22)【出願日】2020-09-23

(65)【公開番号】P2022052275

(43)【公開日】2022-04-04

【審査請求日】2023-07-03

(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】110004370

【氏名又は名称】弁理士法人片山特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】山本 慎二

(72)【発明者】

【氏名】三浦 道雄

【審査官】石田 昌敏

(56)【参考文献】

【文献】特表２０２０－５１０３５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１３６７８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－０６３５００（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０６１２２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０２－００１６０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／００６３３３０（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０３Ｈ ９／１４５－９７６

Ｈ０３Ｈ ３／０８ー ３／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

凹凸面を有する支持基板と、
前記支持基板の前記凹凸面上に設けられる圧電層と、
前記圧電層に弾性波を励振する電極と、
前記支持基板の前記凹凸面と前記圧電層との間に設けられ、前記凹凸面の凹み部分に位置する空隙を有する絶縁層と、を備える弾性波デバイス。

【請求項2】

前記空隙の高さは、前記凹凸面の凹凸の平均高さの０．２倍以上である、請求項１に記載の弾性波デバイス。

【請求項3】

前記空隙を前記凹凸面の上方から見たときの短手方向の最大の長さである前記空隙の幅は、前記凹凸面の凹凸の平均周期の０．０１倍以上０．２倍以下である、請求項１または２に記載の弾性波デバイス。

【請求項4】

前記凹凸面は、複数の凸部が規則的に配置され、
複数の前記空隙を有し、前記複数の空隙の周期は前記複数の凸部の周期と略同じである、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5】

前記凹凸面は、複数の凹部が規則的に配置され、
複数の前記空隙を有し、前記複数の空隙の周期は前記複数の凹部の周期と略同じである、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】

前記絶縁層は、酸化シリコンを主材料とする第１の絶縁膜と、前記第１の絶縁膜と前記支持基板の前記凹凸面との間に設けられ、前記第１の絶縁膜とはバルク波が伝搬する音速が異なる材料である第２の絶縁膜と、を含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の弾性波デバイス。

【請求項7】

前記空隙は、前記第２の絶縁膜にわたり設けられ、前記第１の絶縁膜のうちの一部のみに延在している、請求項６に記載の弾性波デバイス。

【請求項8】

前記空隙は、前記第１の絶縁膜と前記第２の絶縁膜のうち前記第２の絶縁膜にのみ設けられている、請求項６に記載の弾性波デバイス。

【請求項9】

前記空隙は、前記第２の絶縁膜の厚さ方向において前記第２の絶縁膜の厚さの０．５倍以上の長さで前記第２の絶縁膜に設けられている、請求項８に記載の弾性波デバイス。

【請求項10】

前記電極は、前記圧電層上に設けられ、複数の電極指を備える一対の櫛型電極である、請求項１から９のいずれか一項に記載の弾性波デバイス。

【請求項11】

凹凸面を有する支持基板と、
前記支持基板の前記凹凸面上に設けられる圧電層と、
前記支持基板の前記凹凸面と前記圧電層との間に設けられ、前記凹凸面の凹み部分に位置する空隙を有する絶縁層と、を備えるウエハ。

【請求項12】

凹凸面を有する支持基板の前記凹凸面上に絶縁層を成膜することによって前記凹凸面の凹み部分に位置する空隙が前記絶縁層に形成されるように、前記支持基板の前記凹凸面上に前記絶縁層を形成する工程と、
前記絶縁層上に圧電層を形成する工程と、を備えるウエハの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、弾性波デバイス、ウエハ、及びウエハの製造方法に関する。

【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貼り付けることが知られている。支持基板の上面を粗面とすることが知られている（例えば特許文献１）。支持基板と圧電層の間に空洞を有する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】

【文献】特開２０１８－６１２５８号公報

【文献】特表２０２０－５１０３５４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

支持基板の上面を粗面にすることによりスプリアスを低減することができる。また、支持基板と圧電層の間に空洞を有する層を設けることによってもスプリアスを低減することができる。しかしながら、メイン応答の劣化を抑制しつつ、スプリアスを低減する点において改善の余地が残されている。

【0005】

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、メイン応答の劣化を抑制しつつ、スプリアスを低減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、凹凸面を有する支持基板と、前記支持基板の前記凹凸面上に設けられる圧電層と、前記圧電層に弾性波を励振する電極と、前記支持基板の前記凹凸面と前記圧電層との間に設けられ、前記凹凸面の凹み部分に位置する空隙を有する絶縁層と、を備える弾性波デバイスである。

【0007】

上記構成において、前記空隙の高さは、前記凹凸面の凹凸の平均高さの０．２倍以上である構成とすることができる。

【0008】

上記構成において、前記空隙を前記凹凸面の上方から見たときの短手方向の最大の長さである前記空隙の幅は、前記凹凸面の凹凸の平均周期の０．０１倍以上０．２倍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、前記凹凸面は、複数の凸部が規則的に配置され、複数の前記空隙を有し、前記複数の空隙の周期は前記複数の凸部の周期と略同じである構成とすることができる。

【0010】

上記構成において、前記凹凸面は、複数の凹部が規則的に配置され、複数の前記空隙を有し、前記複数の空隙の周期は前記複数の凹部の周期と略同じである構成とすることができる。

【0011】

上記構成において、前記絶縁層は、酸化シリコンを主材料とする第１の絶縁膜と、前記第１の絶縁膜と前記支持基板の前記凹凸面との間に設けられ、前記第１の絶縁膜とはバルク波が伝搬する音速が異なる材料である第２の絶縁膜と、を含む構成とすることができる。

【0012】

上記構成において、前記空隙は、前記第２の絶縁膜にわたり設けられ、前記第１の絶縁膜のうちの一部のみに延在している構成とすることができる。

【0013】

上記構成において、前記空隙は、前記第１の絶縁膜と前記第２の絶縁膜のうち前記第２の絶縁膜にのみ設けられている構成とすることができる。

【0014】

上記構成において、前記空隙は、前記第２の絶縁膜の厚さ方向において前記第２の絶縁膜の厚さの０．５倍以上の長さで前記第２の絶縁膜に設けられている構成とすることができる。

【0015】

上記構成において、前記電極は、前記圧電層上に設けられ、複数の電極指を備える一対の櫛型電極である構成とすることができる。

【0016】

本発明は、凹凸面を有する支持基板と、前記支持基板の前記凹凸面上に設けられる圧電層と、前記支持基板の前記凹凸面と前記圧電層との間に設けられ、前記凹凸面の凹み部分に位置する空隙を有する絶縁層と、を備えるウエハである。

【0017】

本発明は、凹凸面を有する支持基板の前記凹凸面上に絶縁層を成膜することによって前記凹凸面の凹み部分に位置する空隙が前記絶縁層に形成されるように、前記支持基板の前記凹凸面上に前記絶縁層を形成する工程と、前記絶縁層上に圧電層を形成する工程と、を備えるウエハの製造方法である。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、メイン応答の劣化を抑制しつつ、スプリアスを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】図１は、実施例１に係る弾性波デバイスの平面図である。

【図2】図２は、実施例１に係る弾性波デバイスの断面図である。

【図3】図３（ａ）から図３（ｄ）は、実施例１に係る弾性波デバイスの製造方法を示す断面図（その１）である。

【図4】図４（ａ）から図４（ｃ）は、実施例１に係る弾性波デバイスの製造方法を示す断面図（その２）である。

【図5】図５は、比較例に係る弾性波デバイスの断面図である。

【図6】図６は、実施例１に係る弾性波デバイス及び比較例に係る弾性波デバイスにおける周波数に対するアドミッタンス｜Ｙ｜を示す図である。

【図7】図７（ａ）は、実施例１における支持基板の凸部の第１配置例を示す平面図、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＡ－Ａ断面図である。

【図8】図８（ａ）は、実施例１における支持基板の凸部の第２配置例を示す平面図、図８（ｂ）は、図８（ａ）のＡ－Ａ断面図である。

【図9】図９（ａ）は、実施例１における支持基板の凹部の第１配置例を示す平面図、図９（ｂ）は、図９（ａ）のＡ－Ａ断面図である。

【図10】図１０（ａ）は、実施例１における支持基板の凹部の第２配置例を示す平面図、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のＡ－Ａ断面図である。

【図11】図１１（ａ）から図１１（ｐ）は、実施例１における支持基板の凸部及び凹部の立体形状の例を示す図である。

【図12】図１２は、実施例２に係る弾性波デバイスの断面図である。

【図13】図１３は、実施例２に係る弾性波デバイスにおける周波数に対するアドミッタンス｜Ｙ｜を示す図である。

【図14】図１４は、実施例３に係る弾性波デバイスの断面図である。

【図15】図１５は、実施例４に係るフィルタの回路図である。

【図16】図１６は、実施例５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に係る弾性波デバイスの平面図である。図２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及び図２に示すように、実施例１の弾性波デバイス１００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の間に絶縁層１５が設けられている。絶縁層１５は、支持基板１０と温度補償層１２の間に設けられた境界層１１と、境界層１１と圧電層１４の間に設けられた温度補償層１２と、を含む。温度補償層１２と圧電層１４の間に接合層１３が設けられているが、接合層１３は設けられていない場合でもよい。支持基板１０の境界層１１側の面を面３０とする。境界層１１の温度補償層１２側の面を面３１とする。温度補償層１２の圧電層１４側の面を面３２とする。

【0023】

支持基板１０の面３０は、支持基板１０と境界層１１との界面に相当し、凹凸面である。境界層１１の面３１は、境界層１１と温度補償層１２との界面に相当し、凹凸面である。温度補償層１２の面３２は、温度補償層１２と接合層１３又は圧電層１４との界面に相当し、平坦面である。面３０の凹凸と面３１の凹凸とは対応している。面３０は平面４０に複数の凸部４１が設けられることで凹凸面となっている。凸部４１は規則的に配置されている。同様に、面３１は平面４５に複数の凸部４７が設けられることで凹凸面となっている。凸部４７は凸部４１に対応して規則的に配置されている。

【0024】

凸部４１の間であって凹凸面の凹み部分を起点とした空隙（スリット）１６が絶縁層１５内に設けられている。空隙１６は境界層１１から温度補償層１２の一部にかけてＺ方向に延びている。空隙１６は、断面視において長方形状をしている場合に限られず、温度補償層１２側の先端に向かって先細りした形状をしている場合もある。

【0025】

空隙１６の高さをＨａ、空隙１６の幅をＷａ、空隙１６の周期をＤａとする。空隙１６の幅Ｗａは、空隙１６を平面視したときの短手方向における最大の長さである。凸部４１の周期をＤ１、凸部４７の周期をＤ２とする。面３０の凹凸の高さをＨ１、面３１の凹凸の高さをＨ２とする。凸部４１の間隔をＷ１、凸部４７の間隔をＷ２とする。

【0026】

空隙１６の高さＨａは、例えば支持基板１０の面３０の凹凸の平均高さの０．２倍以上であり、例えば０．１λから１．０λである。面３０の凹凸の平均高さは、全ての凸部４１の高さＨ１の平均値としてもよいが、凸部４１の総数のうち１／４又は１／６の凸部４１の高さＨ１の平均値としてもよい。平均値は相加平均で求めてもよい。また、弾性波デバイスの断面を観察したとき、空隙１６の横に位置する数個（例えば５個程度）の凸部４１の高さＨ１を測定し、その相加平均を面３０の平均高さとしてもよい。空隙１６の幅Ｗａは、例えば凸部４１の周期Ｄ１の０．０１倍以上且つ０．２倍以下であり、例えば０．００５λから０．２λである。面３０の凹凸の平均周期は、全ての凸部４１の周期Ｄ１の平均値としてもよいが、凸部４１の総数のうち１／２又は１／３の凸部４１の周期Ｄ１の平均値としてもよい。平均値は相加平均で求めてもよい。また、弾性波デバイスの断面を観察したとき、空隙１６の横に位置する数個（例えば５個程度）の凸部４１の周期Ｄ１を測定し、その相加平均を面３０の凹凸の平均周期としてもよい。

【0027】

凸部４１の周期Ｄ１と凸部４７の周期Ｄ２は略同じであり、空隙１６の周期Ｄａは凸部４１の周期Ｄ１及び凸部４７の周期Ｄ２と略同じである。面３０の凹凸の高さＨ１と面３１の凹凸の高さＨ２は略同じである。凸部４１の位置と凸部４７の位置は略同じであり、面３０の凹凸の位相と面３１の凹凸の位相は略同じとなっている。略同じとは、製造誤差程度の誤差を許容し、例えば１０％以下又は例えば１％以下の誤差を許容する（以下においても同じ）。境界層１１、温度補償層１２、接合層１３、及び圧電層１４の厚さをそれぞれＴ１、Ｔ２、Ｔ３、及びＴ４とする。なお、境界層１１及び温度補償層１２の厚さは均一でないため平均の厚さを厚さＴ１及び厚さＴ２とする。

【0028】

圧電層１４上に弾性波素子２０が設けられている。弾性波素子２０は、例えば弾性表面波共振器であり、ＩＤＴ２１と反射器２５を有する。反射器２５は、ＩＤＴ２１のＸ方向の両側に設けられている。ＩＤＴ２１及び反射器２５は、圧電層１４上の金属膜２６により形成される。

【0029】

ＩＤＴ２１は、対向する一対の櫛型電極２２を備える。櫛型電極２２は、複数の電極指２３と、複数の電極指２３が接続されたバスバー２４と、を備える。一対の櫛型電極２２は、少なくとも一部において電極指２３がほぼ互い違いとなるように、対向して設けられている。複数の電極指２３が圧電層１４内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２２のうち一方の櫛型電極２２の電極指２３のピッチがほぼ弾性波の波長λとなる。複数の電極指２３のピッチをＰとすると、一方の櫛型電極２２の電極指２３のピッチは電極指２３の２本分のピッチＰとなる。反射器２５は、電極指２３が励振した弾性波（弾性表面波）を反射する。

【0030】

圧電層１４は、例えば単結晶タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ_３）層又は単結晶ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３）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又は回転ＹカットＸ伝搬ニオブ酸リチウム層である。

【0031】

支持基板１０は、例えばサファイア基板、シリコン基板、スピネル基板、石英基板、水晶基板、アルミナ基板、又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、シリコン基板は単結晶又は多結晶のシリコン基板であり、スピネル基板は多結晶ＭｇＡｌ_２Ｏ_４基板であり、石英基板はアモルファスＳｉＯ_２基板であり、水晶基板は単結晶ＳｉＯ_２基板であり、炭化シリコン基板は単結晶又は多結晶の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、弾性波素子の周波数温度依存性を小さくできる。

【0032】

温度補償層１２は、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。例えば圧電層１４の弾性定数の温度係数は負であり、温度補償層１２の弾性定数の温度係数は正である。温度補償層１２は、例えば無添加又は弗素等の添加元素を含む酸化シリコン（ＳｉＯ_２）層であり、例えばアモルファス層である。これにより、弾性波素子の周波数温度係数を小さくできる。温度補償層１２が酸化シリコン層の場合、温度補償層１２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。

【0033】

温度補償層１２が温度補償の機能を有するためには、ＩＤＴ２１によって圧電層１４内に励振された主モードの弾性表面波のエネルギーが温度補償層１２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存在する範囲は、弾性表面波の種類に依存するものの、典型的には圧電層１４の上面から２λ程度の深さまでである。特に、弾性表面波のエネルギーは、圧電層１４の上面からλまでの範囲に集中する。そこで、圧電層１４の厚さＴ４はλ以下であることが好ましい。

【0034】

ＩＤＴ２１は、主モードの弾性表面波を励振するときに、バルク波も励振する。バルク波は圧電層１４の上面から１０λ以上まで存在する。バルク波が下方に伝搬していくと、ＩＤＴ２１によって励振される弾性波のエネルギーが漏洩し、損失が大きくなる。一方、支持基板１０までの界面でバルク波が反射しＩＤＴ２１に戻るとスプリアスの原因となる。

【0035】

境界層１１を伝搬するバルク波の音速と温度補償層１２を伝搬するバルク波の音速とは異なり、支持基板１０を伝搬するバルク波の音速と境界層１１を伝搬するバルク波の音速とは異なる。これにより、面３０及び３１の凹凸によってバルク波を散乱させることができ、スプリアスを低減できる。境界層１１と温度補償層１２とでバルク波の音速は１．２倍以上異なる場合が好ましく、支持基板１０と境界層１１とでバルク波の音速は１．２倍以上異なる場合が好ましい。

【0036】

境界層１１を伝搬するバルク波の音速は、温度補償層１２を伝搬するバルク波の音速よりも速い場合が好ましい。これにより、圧電層１４及び温度補償層１２内に弾性波が閉じ込められ易くなる。境界層１１を伝搬するバルク波の音速は、温度補償層１２を伝搬するバルク波の音速よりも１．１倍以上速い場合が好ましく、１．２倍以上速い場合がより好ましい。境界層１１を伝搬するバルク波の音速が速すぎると、境界層１１と温度補償層１２との界面でバルク波が反射され易くなってスプリアスが大きくなる恐れがある。したがって、境界層１１を伝搬するバルク波の音速は、温度補償層１２を伝搬するバルク波の音速の２．０倍以下が好ましく、１．５倍以下がより好ましい。境界層１１は、例えば多結晶又は非晶質であり、例えば酸化アルミニウム層、シリコン層、窒化アルミニウム層、窒化シリコン層、又は炭化シリコン層である。境界層１１として材料の異なる複数の層が設けられていてもよい。境界層１１の厚さＴ１は、例えば面３０の凹凸の平均高さの０．５倍以上２．０倍以下である。

【0037】

支持基板１０を伝搬するバルク波の音速は、境界層１１を伝搬するバルク波の音速よりも速い場合が好ましく、境界層１１を伝搬するバルク波の音速の１．１倍以上速い場合が好ましく、１．２倍以上速い場合がより好ましい。支持基板１０を伝搬するバルク波の音速は、境界層１１を伝搬するバルク波の音速の２．０倍以下が好ましい。

【0038】

温度補償層１２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も速くてもよいが、弾性波が温度補償層１２内に存在し易くなるために、圧電層１４を伝搬するバルク波の音速より遅い場合が好ましい。温度補償層１２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の０．９９倍以下が好ましい。温度補償層１２を伝搬するバルク波の音速が遅すぎると、圧電層１４内に弾性波が存在し難くなる。よって、温度補償層１２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の０．９倍以上が好ましい。

【0039】

接合層１３を伝搬するバルク波の音速は、温度補償層１２を伝搬するバルク波の音速よりも速い場合が好ましい。接合層１３は、例えば多結晶又は非晶質であり、例えば酸化アルミニウム層、シリコン層、窒化アルミニウム層、窒化シリコン層、ダイヤモンドライクカーボン層、又は炭化シリコン層である。また、境界層１１及び接合層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も速い場合が好ましい。

【0040】

金属膜２６は、例えばアルミニウム、銅、又はモリブデンを主成分とする膜である。電極指２３と圧電層１４との間にチタン膜又は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２３よりも薄い。電極指２３を覆うように絶縁膜が設けられていてもよい。絶縁膜は保護膜及び／又は温度補償膜として機能する。

【0041】

弾性波の波長λは例えば１μｍから６μｍである。２本の電極指２３を１対としたときの対数は例えば２０対から３００対である。ＩＤＴ２１のデュティ比は、電極指２３の太さ／電極指２３のピッチであり、例えば３０％から７０％である。ＩＤＴ２１の開口長は例えば１０λから５０λである。

【0042】

［製造方法］
図３（ａ）から図４（ｃ）は、実施例１に係る弾性波デバイスの製造方法を示す断面図である。図３（ａ）から図４（ｃ）に示す製造方法はウエハ状態で行われ、最後にウエハを個片化することで実施例１の弾性波デバイスが形成される。ウエハには複数の弾性波デバイスが形成されるが、図３（ａ）から図４（ｃ）では、１つの弾性波デバイスのみを図示している。

【0043】

図３（ａ）に示すように、表面が平坦なウエハ状の支持基板１０を準備する。支持基板１０の表面の算術平均粗さＲａは例えば１ｎｍ以下である。

【0044】

図３（ｂ）に示すように、支持基板１０上に、開口を有するマスク層７０を形成する。マスク層７０は、例えばフォトレジストである。

【0045】

図３（ｃ）に示すように、マスク層７０をマスクに支持基板１０の上部を除去する。これにより、支持基板１０の面３０は、平面４０に複数の凸部４１が設けられた凹凸面となる。支持基板１０の上部の除去には、例えばエッチング法又はサンドブラスト法を用いる。例えば支持基板１０がサファイア基板の場合、支持基板１０の除去には塩素系ガスを用いたドライエッチング法を用いる。支持基板１０の材料によりエッチング液及びエッチングガスを適宜選択する。

【0046】

図３（ｄ）に示すように、支持基板１０の面３０上に境界層１１をスパッタリング法により形成する。スパッタリング法による成膜は、凹凸面に対する被覆性が良好ではない。このため、スパッタリング法の成膜条件を適切に設定することで、凸部４１の間の凹み部分を起点とした空隙１６が境界層１１に形成される。また、境界層１１の面３１は、支持基板１０の面３０の凹凸が反映され、平面４５に複数の凸部４７が設けられた凹凸面となる。なお、境界層１１は、スパッタリング法によって形成される場合に限られず、凸部４１の間の凹み部分に位置する空隙１６が形成されれば、その他の方法によって形成されてもよい。

【0047】

図４（ａ）に示すように、境界層１１の面３１上に温度補償層１２をＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により形成する。ＣＶＤ法による成膜は、スパッタリング法による成膜に比べて、凹凸面に対する被覆性が良い。このため、温度補償層１２は、凸部４７の間の凹み部分に埋め込まれ易い。

【0048】

図４（ｂ）に示すように、温度補償層１２の上面を例えばＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）法を用い平坦化する。その後、接合層１３を介し温度補償層１２の上面に圧電基板１７を接合する。接合層１３を介さずに温度補償層１２と圧電基板１７とを接合してもよい。接合には例えば表面活性化法を用いる。

【0049】

図４（ｃ）に示すように、圧電基板１７の上面を例えばＣＭＰ法を用いて平坦化し、薄層化した圧電層１４とする。その後、図２に示すように、圧電層１４の上面に金属膜２６からなる弾性波素子２０を形成する。最後にウエハを個片化することで、実施例１に係る弾性波デバイス１００が形成される。

【0050】

［実験及びシミュレーション］
実施例１に係る弾性波デバイスに対してスプリアスを評価する実験を行った。また、比較例に係る弾性波デバイスに対してスプリアスを評価するシミュレーションを行った。

【0051】

図５は、比較例に係る弾性波デバイスの断面図である。図５に示すように、比較例の弾性波デバイス１０００では、絶縁層１５内に空隙１６が設けられていない。その他の構成は実施例１と同じであるため説明を省略する。

【0052】

実験条件及びシミュレーション条件は以下である。
弾性波の波長λ：５μｍ
支持基板１０：サファイア基板
境界層１１：厚さＴ１が０．３λの酸化アルミニウム層
温度補償層１２：厚さＴ２が０．４λの酸化シリコン層
接合層１３：なし
圧電層１４：厚さＴ４が０．４λの回転ＹカットＸ伝搬タンタル酸リチウム層
金属膜２６：厚さが０．１λのアルミニウム膜
凹凸の高さＨ１及びＨ２：０．５λ
凸部４１の周期Ｄ１及び凸部４７の周期Ｄ２：０．８λ
凸部４１の間隔Ｗ１及び凸部４７の間隔Ｗ２：０．０２λ
空隙１６の高さＨａ：０．４λ
空隙１６の幅Ｗａ：０．０１５λ
空隙１６の周期Ｄａ：０．８λ

【0053】

図６は、実施例１に係る弾性波デバイス及び比較例に係る弾性波デバイスにおける周波数に対するアドミッタンス｜Ｙ｜を示す図である。図６に示すように、主モードの弾性表面波によるメイン応答は実施例１及び比較例でほとんど変わらない。一方、実施例１のスプリアス応答の大きさは比較例に比べて小さくなっている。

【0054】

実施例１においてスプリアスが小さくなったのは以下の理由によるものと考えられる。実施例１では、絶縁層１５に空隙１６が設けられている。絶縁層１５を伝搬するバルク波は、空隙１６によって伝搬が抑制されるようになると考えられる。したがって、支持基板１０の面３０及び境界層１１の面３１の凹凸によってバルク波が散乱してスプリアス抑制効果が得られることに加え、凹凸だけでは散乱しきれないバルク波の伝搬が空隙１６によって抑制されることで、スプリアス抑制効果が高められると考えられる。このような理由から、実施例１においてスプリアスは小さくなったと考えられる。

【0055】

また、空隙１６は、凸部４１の間の凹み部分に位置して設けられている。例えば、空隙１６が凸部４１に位置して設けられる場合、空隙１６は圧電層１４の近くに位置することになり、主モードの弾性表面波に悪影響を及ぼすことが考えられる。これに対し、空隙１６が凸部４１の間の凹み部分に位置して設けられることで、空隙１６が圧電層１４から離れて設けられ、主モードの弾性表面波への影響が抑えられると考えられる。よって、このような理由から、実施例１のメイン応答は比較例とほとんど変わらない結果になったと考えられる。

【0056】

実施例１によれば、図２のように、支持基板１０の面３０（凹凸面）と圧電層１４との間に、面３０の凹凸の凹み部分に位置する空隙１６を有する絶縁層１５が設けられている。絶縁層１５に空隙１６が設けられることで、面３０の凹凸によってバルク波が散乱することに加えて、空隙１６によって散乱しきれないバルク波の伝搬が抑制される。このため、図６のように、スプリアスを低減することができる。空隙１６が凹凸の凹み部分に設けられることで、主モードの弾性表面波への影響が抑えられるため、図６のように、メイン応答の劣化を抑制することができる。

【0057】

図４（ｃ）のように、支持基板１０の面３０（凹凸面）と圧電層１４との間に、面３０の凹凸の凹み部分に位置する空隙１６を有する絶縁層１５が設けられたウエハを用いる。このような弾性波デバイス用のウエハを用いて弾性波デバイスを製造することで、メイン応答の劣化が抑制されつつ、スプリアスが低減された弾性波デバイスが得られる。

【0058】

図３（ｄ）及び図４（ａ）のように、支持基板１０の面３０（凹凸面）上に絶縁層１５を成膜することによって面３０の凹凸の凹み部分に位置する空隙１６が絶縁層１５に形成されるように、支持基板１０の面３０上に絶縁層１５を形成する。図４（ｃ）のように、絶縁層１５上に圧電層１４を形成する。このような弾性波デバイス用のウエハを用いて弾性波デバイスを製造することで、メイン応答の劣化が抑制されつつ、スプリアスが低減された弾性波デバイスが得られる。また、絶縁層１５の成膜方法及び／又は成膜条件を適切に選択することで、面３０の凹凸の凹み部分に空隙１６を容易に形成することができる。

【0059】

バルク波の伝搬を抑制する点から、空隙１６の高さＨａは面３０の凹凸の平均高さの０．２倍以上が好ましく、０．５倍以上がより好ましく、０．７５倍以上が更に好ましく、１倍以上がより更に好ましい。

【0060】

空隙１６の幅Ｗａが大きくなり過ぎると、面３０の凹凸によってバルク波を散乱させる効果が小さくなってしまう。よって、空隙１６の幅Ｗａは、面３０の凹凸の平均周期の０．２倍以下が好ましく、０．１５倍以下がより好ましく、０．１倍以下が更に好ましい。一方、空隙１６の幅Ｗａが小さくなり過ぎると、空隙１６によってバルク波の伝搬を抑制する効果が小さくなってしまう。よって、空隙１６の幅Ｗａは、面３０の凹凸の平均周期の０．０１倍以上が好ましく、０．０３倍以上がより好ましく、０．０５倍以上が更に好ましい。

【0061】

図２のように、支持基板１０の面３０は複数の凸部４１が規則的に配置され、空隙１６の周期Ｄａは複数の凸部４１の周期Ｄ１と略同じである。これにより、バルク波の波長に応じてバルク波を散乱させるのに適した周期に凸部４１の周期Ｄ１を設定した場合に、空隙１６の周期Ｄａもバルク波の波長に応じた適切な周期となる。このため、凸部４１による凹凸によって散乱しきれなかったバルク波の伝搬を空隙１６によって効果的に抑制でき、スプリアスを効果的に低減できる。

【0062】

絶縁層１５は、酸化シリコンを主材料とする温度補償層１２（第１の絶縁膜）と、温度補償層１２と支持基板１０の面３０との間に設けられ、温度補償層１２とはバルク波が伝搬する音速が異なる材料である境界層１１（第２の絶縁膜）と、を含む。これにより、温度補償層１２の温度補償機能によって弾性波素子２０の周波数温度係数を小さくでき、且つ、境界層１１と支持基板１０の界面である面３０の凹凸及び空隙１６によってスプリアスを低減できる。

【0063】

図２のように、空隙１６は、境界層１１にわたり設けられ、温度補償層１２のうちの一部のみに延在している場合が好ましい。周波数温度係数を小さくするために、主モードの弾性表面波は温度補償層１２内を伝搬する。このため、空隙１６が温度補償層１２のうちの一部にのみ設けられることで、主モードの弾性表面波に及ぼす影響を低減でき、メイン応答の劣化を抑制できる。空隙１６は、凸部４７の先端よりも境界層１１側に位置することが好ましい。

【0064】

弾性表面波のエネルギーが圧電層１４の表面から２λまでの範囲にほとんど存在する場合には、主モードの弾性波のエネルギーを圧電層１４及び温度補償層１２内に閉じ込める点から、温度補償層１２の支持基板１０側の面と圧電層１４の櫛型電極２２側の面との距離（Ｔ２＋Ｔ３＋Ｔ４）は、電極指２３のピッチＰの平均値の４倍（２λ）以下が好ましく、３倍（１．５λ）以下がより好ましい。複数の電極指２３のピッチＰの平均値（平均ピッチ）は、ＩＤＴ２１のＸ方向の幅を電極指２３の本数で除することで算出できる。

【0065】

主モードの弾性表面波のエネルギーを温度補償層１２内に存在させる点から、圧電層１４の厚さＴ４は、電極指２３のピッチＰの平均値の２倍（λ）以下が好ましく、１倍（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、圧電層１４の厚さＴ４は、電極指２３のピッチＰの平均値の０．２倍（０．１λ）以上が好ましく、０．４倍（０．２λ）以上がより好ましい。

【0066】

バルク波を境界層１１に通過させる点から、温度補償層１２の厚さＴ２は、電極指２３のピッチＰの平均値の１．５倍（０．７５λ）以下が好ましく、１倍（０．５λ）以下がより好ましい。温度補償層１２の温度補償機能を発揮させる点から、温度補償層１２の厚さＴ２は、電極指２３のピッチＰの平均値の０．２倍（０．１λ）以上が好ましく、０．４倍（０．２λ）以上がより好ましい。

【0067】

境界層１１の厚さＴ１が薄いと、スプリアスが大きくなってしまう。したがって、境界層１１の厚さＴ１は、電極指２３のピッチＰの平均値の０．６倍（０．３λ）以上が好ましく、１．４倍（０．７λ）以上がより好ましく、２倍（λ）以上が更に好ましく、４倍（２λ）以上が更に好ましい。

【0068】

バルク波を散乱させてスプリアスを抑制する点から、支持基板１０の面３０の凹凸の高さＨ１及び境界層１１の面３１の凹凸の高さＨ２は、電極指２３のピッチＰの平均値の０．２倍（０．１λ）以上が好ましく、０．６倍（０．３λ）以上がより好ましく、１倍（０．５λ）以上が更に好ましい。高さＨ１及びＨ２の上限は例えば２λである。温度補償層１２の面３２においてバルク波を散乱させないために、面３２の算術平均粗さＲａは例えば１０ｎｍ以下が好ましく、１ｎｍ以下がより好ましい。

【0069】

スプリアスを抑制する点から、面３０の凹凸の周期（凸部４１の周期Ｄ１）及び面３１の凹凸の周期（凸部４７の周期Ｄ２）は、電極指２３のピッチＰの平均値の１．６倍（０．８λ）以上が好ましく、２．０倍（１．０λ）以上がより好ましい。メイン応答を大きくする点から、面３０及び３１の凹凸の周期は、電極指２３のピッチＰの平均値の４．８倍（２．４λ）以下が好ましく、３．２倍（１．６λ）以下がより好ましい。

【0070】

一対の櫛型電極２２が主に励振する弾性波がＳＨ（Shear Horizontal）波であるとき、バルク波が励振され易い。圧電層１４が３６°以上且つ４８°以下回転ＹカットＸ伝搬タンタル酸リチウム層のとき、ＳＨ波が励振される。よって、このとき、絶縁層１５内に空隙１６を設けることが好ましい。

【0071】

実施例１において、支持基板１０の面３０と境界層１１の面３１とで位相が異なっていてもよい。凸部４１の周期Ｄ１と凸部４７の周期Ｄ２とは異なっていてもよい。面３０の凹凸の高さＨ１と面３１の凹凸の高さＨ２とは異なっていてもよい。境界層１１の面３１の凹凸は不規則であってもよい。

【0072】

［支持基板の凸部及び凹部の配置例］
図７（ａ）は、実施例１における支持基板の凸部の第１配置例を示す平面図、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＡ－Ａ断面図である。図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、支持基板１０の面３０において、複数の凸部４１が周期的に配列されている。凸部４１の立体形状は円錐形状である。点４２ａは円錐形状の頂点である。凸部４１は平面４０に設けられている。凸部４１の周期のうち最も小さい周期の方向は方向５０ａ、５０ｂ、５０ｃの３方向である。各方向５０ａから５０ｃのなす角度は約６０°である。方向５０ａはＸ方向と略平行である。凸部４１の周期Ｄ１は略均一であり、凸部４１の方向５０ａから５０ｃにおける間隔Ｗ１は略均一であり、凸部４１の高さＨ１は略均一である。凸部４１の間は平面４０でない場合でもよい。空隙１６は、隣接する凸部４１の間の凹み部分であって凸部４１の間隔の狭い箇所に設けられている。空隙１６は、平面視において、隣接する凸部４１が向かい合う第１方向を短手方向、第１方向に直交する第２方向を長手方向とする略長方形状をしている。方向５０ａから５０ｃにおける空隙１６の周期Ｄａは、略均一であり、方向５０ａから５０ｃにおける凸部４１の周期Ｄ１と略同じである。空隙１６は、平面視において、略楕円形状等の他の形状をしていてもよい。

【0073】

図８（ａ）は、実施例１における支持基板の凸部の第２配置例を示す平面図、図８（ｂ）は、図８（ａ）のＡ－Ａ断面図である。図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、支持基板１０の面３０において、複数の凸部４１が周期的に配列されている。凸部４１は平面４０に設けられている。凸部４１は、線状又はストライプ状であり、断面形状が三角形状である。線４２ｃは、凸部４１における三角形の頂点をつなぐ線である。凸部４１の周期のうち最も小さい周期の方向は方向５０でありＸ方向と略平行である。凸部４１の周期Ｄ１は略均一であり、凸部４１の方向５０における間隔Ｗ１は略均一であり、凸部４１の高さＨ１は略均一である。線４２ｃは、直線でもよいし曲線でもよい。凸部４１の間は平面４０でない場合でもよい。空隙１６は、Ｘ方向で隣接する凸部４１の間に設けられ、平面視においてＹ方向に延びた略長方形状をしている。方向５０における空隙１６の周期Ｄａは、略均一であり、方向５０における凸部４１の周期Ｄ１と略同じである。空隙１６は、平面視において、略楕円形状等の他の形状をしていてもよい。

【0074】

図７（ａ）及び図８（ａ）のように、空隙１６は平面視において長手方向と短手方向を有する細長形状である場合が好ましい。これにより、バルク波の伝搬が空隙１６によって抑制され易くなり、スプリアスを効果的に低減できる。空隙１６の短手方向の長さに対する長手方向の長さの割合（長手方向の長さ／短手方向の長さ）は、５以上である場合が好ましく、７以上である場合がより好ましく、１０以上である場合が更に好ましい。また、バルク波の伝搬を抑制する点から、空隙１６は、平面視においてＸ方向に交差する方向（例えば直交する方向）に細長形状である場合が好ましい。

【0075】

図７（ａ）から図８（ｂ）では、支持基板１０の面３０は、複数の凸部４１が形成されることで凹凸面となる場合を例に示したが、複数の凹部が形成されることで凹凸面となる場合でもよい。図９（ａ）は、実施例１における支持基板の凹部の第１配置例を示す平面図、図９（ｂ）は、図９（ａ）のＡ－Ａ断面図である。図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すように、支持基板１０の面３０において、複数の凹部４３が周期的に配列されている。凹部４３の立体形状は円錐形状である。点４４ａは円錐形状の頂点である。凹部４３は平面４０に設けられている。凹部４３の周期のうち最も小さい周期の方向は方向５０ａ、５０ｂ、５０ｃの３方向である。各方向５０ａから５０ｃのなす角度は約６０°である。方向５０ａはＸ方向と略平行である。凹部４３の周期Ｄ３は略均一であり、凹部４３の方向５０ａから５０ｃにおける間隔Ｗ３は略均一であり、凹部４３の深さＨ３は略均一である。凹部４３の間は平面４０でない場合でもよい。空隙１６は、凹部４３に点在し、平面視において略円形状をしている。方向５０ａから５０ｃにおける空隙１６の周期Ｄａは、略均一であり、方向５０ａから５０ｃにおける凹部４３の周期Ｄ３と略同じである。空隙１６は、平面視において、略正方形状等の他の形状をしていてもよい。

【0076】

図１０（ａ）は、実施例１における支持基板の凹部の第２配置例を示す平面図、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のＡ－Ａ断面図である。図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示すように、支持基板１０の面３０において、複数の凹部４３が周期的に配列されている。凹部４３は平面４０に設けられている。凹部４３は、線状又はストライプ状であり、断面形状が三角形状である。線４４ｃは、凹部４３における三角形の頂点をつなぐ線である。凹部４３の周期のうち最も小さい周期の方向は方向５０でありＸ方向と略平行である。凹部４３の周期Ｄ３は略均一であり、凹部４３の方向５０における間隔Ｗ３は略均一であり、凹部４３の深さＨ３は略均一である。線４４ｃは、直線でもよいし曲線でもよい。凹部４３の間は平面４０でない場合でもよい。空隙１６は、凹部４３に設けられ、平面視においてＹ方向に延びた略長方形状をしている。方向５０における空隙１６の周期Ｄａは、略均一であり、方向５０における凹部４３の周期Ｄ３と略同じである。空隙１６は、平面視において、略楕円形状等の他の形状をしていてもよい。

【0077】

面３０が複数の凹部４３によって凹凸面となっている場合、面３０の凹凸の平均高さは、全ての凹部４３の深さＨ３の平均値としてもよいが、凹部４３の総数のうち１／４又は１／６の凹部４３の深さＨ３の平均値としてもよい。平均値は相加平均で求めてもよい。また、弾性波デバイスの断面を観察したとき、空隙１６の横に位置する数個（例えば５個程度）の凹部４３の深さＨ３を測定し、その相加平均を面３０の平均高さとしてもよい。面３０の凹凸の平均周期は、全ての凹部４３の周期Ｄ３の平均値としてもよいが、凹部４３の総数のうち１／２又は１／３の凹部４３の周期Ｄ３の平均値としてもよい。平均値は相加平均で求めてもよい。また、弾性波デバイスの断面を観察したとき、空隙１６の横に位置する数個（例えば５個程度）の凹部４３の周期Ｄ３を測定し、その平均を面３０の凹凸の平均周期としてもよい。

【0078】

図９（ａ）から図１０（ｂ）のように、支持基板１０の面３０は複数の凹部４３が規則的に配置され、空隙１６の周期Ｄａは複数の凹部４３の周期Ｄ３と略同じであってもよい。これにより、バルク波の波長に応じてバルク波を散乱させるのに適した周期に凹部４３の周期Ｄ３を設定した場合に、空隙１６の周期Ｄａもバルク波の波長に応じた適切な周期となる。このため、凹部４３による凹凸によって散乱しきれなかったバルク波の伝搬を空隙１６によって効果的に抑制でき、スプリアスを効果的に低減できる。

【0079】

支持基板１０の面３０に複数の凸部４１及び／又は複数の凹部４３が規則的に配置されることで、スプリアスの大きさ等の特性の均一性を向上させることができる。

【0080】

［支持基板の凸部及び凹部の立体的形状］
図１１（ａ）から図１１（ｐ）は、実施例１における支持基板の凸部及び凹部の立体形状の例を示す図である。図１１（ａ）から図１１（ｋ）及び図１１（ｎ）から図１１（ｐ）は斜視図であり、凸部４１のときは矢印５１ａのように上方向が＋Ｚ方向である。凹部４３のときは矢印５１ｂのように上方向が－Ｚ方向である。図１１（ｌ）及び図１１（ｍ）は平面図及び断面図である。図１１（ａ）から図１１（ｍ）では、凸部４１及び凹部４３は島状又はドット状である。図１１（ｎ）から図１１（ｐ）では、凸部４１及び凹部４３は線状又はストライプ状である。

【0081】

図１１（ａ）に示すように、凸部４１及び凹部４３は、頂点４２ａ及び４４ａを有する円錐形状であってもよい。図１１（ｂ）に示すように、凸部４１は上面４２ｂを有する円錐台形状であってもよいし、凹部４３は下面４４ｂを有する円錐台形状であってもよい。図１１（ｃ）に示すように、凸部４１及び凹部４３は円柱形状であってもよい。

【0082】

図１１（ｄ）に示すように、凸部４１及び凹部４３は、頂点４２ａ及び４４ａを有する三角錐形状であってもよい。図１１（ｅ）に示すように、凸部４１は上面４２ｂを有する三角錐台形状であってもよいし、凹部４３は下面４４ｂを有する三角錐台形状であってもよい。図１１（ｆ）に示すように、凸部４１及び凹部４３は、三角柱形状であってもよい。

【0083】

図１１（ｇ）に示すように、凸部４１及び凹部４３は、頂点４２ａ及び４４ａを有する四角錐形状であってもよい。図１１（ｈ）に示すように、凸部４１は上面４２ｂを有する四角錐台形状であってもよいし、凹部４３は下面４４ｂを有する四角錐台形状であってもよい。図１１（ｉ）に示すように、凸部４１及び凹部４３は、四角柱形状であってもよい。以上のように、凸部４１及び凹部４３の立体形状は、錐形状、錐台形状、又は柱体形状であってもよい。

【0084】

図１１（ｊ）に示すように、凸部４１及び凹部４３は、半球形状であってもよい。図１１（ｋ）に示すように、凸部４１は半球形状の上を上面４２ｂで切り取った形状であってもよいし、凹部４３は半球形状の下を下面４４ｂで切り取った形状であってもよい。このように、凸部４１及び凹部４３の立体形状は、球形状の一部でもよい。

【0085】

図１１（ｌ）及び図１１（ｍ）に示すように、凸部４１及び凹部４３は、ドーナツ形状の一部であってもよい。

【0086】

図１１（ｎ）に示すように、凸部４１及び凹部４３は、断面形状が三角形状の線状であってもよい。図１１（ｏ）に示すように、凸部４１及び凹部４３は、断面形状が半円形状の線状であってもよい。図１１（ｐ）に示すように、凸部４１及び凹部４３は、断面形状が四角形状の線状であってもよい。凸部４１及び凹部４３は、直線状に延びていてもよいし、曲線状に延びていてもよい。

【実施例2】

【0087】

図１２は、実施例２に係る弾性波デバイスの断面図である。図１２に示すように、実施例２の弾性波デバイス２００では、支持基板１０ａの面３０ａは規則的に配置された凸部４１と凹部４３によって凹凸面になっている。支持基板１０ａの面３０ａ上に設けられた境界層１１ａは、実施例１における境界層１１よりも厚い。境界層１１ａの厚さは、例えば面３０ａの凹凸の平均高さの１０倍以上６０倍以下であり、例えば５μｍから３０μｍであり、例えば３λから２０λである。境界層１１ａの厚さは、例えば面３０ａの凹凸の平均高さの３０倍以下でもよい。境界層１１ａの面３１ａは平坦面である。空隙１６ａは、境界層１１ａ内にＺ方向に延びて設けられ、温度補償層１２までは延びていない。空隙１６ａの高さＨａ´は、例えば３λから１０λである。その他の構成は実施例１と同じであるため説明を省略する。

【0088】

［実験］
実施例２に係る弾性波デバイス２００に対してスプリアスを評価する実験を行った。実験条件は以下である。なお、実験では、実施例１と同様に、凸部４１の間に間隔Ｗ１が形成された試料を用いた。
弾性波の波長λ：２μｍ
支持基板１０：サファイア基板
境界層１１ａ：厚さＴ１が６．０λの酸化アルミニウム層
温度補償層１２：厚さＴ２が０．２λの酸化シリコン層
接合層１３：なし
圧電層１４：厚さＴ４が０．４λの回転ＹカットＸ伝搬タンタル酸リチウム層
金属膜２６：厚さが０．１λのアルミニウム膜
凹凸の高さＨ１：０．３５λ
凸部４１の周期Ｄ１：０．８λ
凸部４１の間隔Ｗ１：０．０５λ
空隙１６ａの高さＨａ´：６．２５λ
空隙１６の幅Ｗａ：０．０２５λ
空隙１６の周期Ｄａ：０．８λ

【0089】

図１３は、実施例２に係る弾性波デバイスにおける周波数に対するアドミッタンス｜Ｙ｜を示す図である。図１３に示すように、実施例２の弾性波デバイス２００は、主モードの弾性表面波によるメイン応答の劣化が抑制されながら、スプリアス応答が小さくなっている。

【0090】

実施例２によれば、境界層１１ａの面３１ａは平坦面である。このような場合でも、絶縁層１５内に凹部４３に位置して空隙１６ａが設けられることで、メイン応答の劣化を抑制しつつ、スプリアスを低減することができる。

【0091】

実施例２のように、空隙１６ａは、温度補償層１２及び境界層１１ａのうち境界層１１ａにのみ設けられ、温度補償層１２までは延びていない場合が好ましい。周波数温度係数を小さくするために、主モードの弾性表面波は温度補償層１２内を伝搬する。このため、温度補償層１２に空隙１６ａが形成されないことで、主モードの弾性表面波に及ぼす影響を低減でき、メイン応答の劣化を抑制できる。

【0092】

境界層１１ａ内のバルク波の伝搬を空隙１６ａによって抑制する点から、空隙１６ａは、境界層１１ａの厚さ方向において境界層１１ａの厚さＴ１の０．５倍以上の長さで境界層１１ａに設けられている場合が好ましく、０．６倍以上の長さで設けられている場合がより好ましく、０．７倍以上の長さで設けられている場合が更に好ましく、０．８倍以上の長さで設けられている場合がより更に好ましい。

【実施例3】

【0093】

図１４は、実施例３に係る弾性波デバイスの断面図である。図１４に示すように、実施例３の弾性波デバイス３００では、支持基板１０ｂの面３０ｂは、凸部４１ａと凹部４３ａが不規則に配置されていて、不規則な凹凸を有する凹凸面である。面３０ｂの凹凸は、例えばラッピング加工によって形成される。面３０ｂの算術平均粗さＲａは例えば０．１μｍ以上であり、例えば０．１μｍから０．５μｍである。面３０ｂが不規則な凹凸面である場合、面３０ｂの凹凸の平均高さは算術平均粗さＲａとすることができ、面３０ｂの凹凸の平均周期は５個又は１０個の隣接する凸部４１ａ又は隣接する凹部４３ａの間隔の平均値（相加平均）とすることができる。支持基板１０ｂの面３０ｂ上に設けられた境界層１１ｂは、実施例１における境界層１１よりも厚い。境界層１１ｂの厚さは、例えば５μｍから３０μｍであり、例えば３λから２０λである。境界層１１ｂの面３１ｂは平坦面である。空隙１６ｂは、境界層１１ｂ内にＺ方向に延びて設けられ、温度補償層１２までは延びていない。空隙１６ｂの高さＨａ´´は、例えば０．５λから２０λである。その他の構成は実施例１と同じであるため説明を省略する。

【0094】

実施例３によれば、支持基板１０ｂの面３０ｂは不規則な凹凸を有する凹凸面である。このような場合でも、絶縁層１５内に凹部４３ａに位置して空隙１６ｂが設けられることで、メイン応答の劣化を抑制しつつ、スプリアスを低減することができる。

【0095】

実施例３においても、実施例２と同様に、空隙１６ｂは境界層１１ｂにのみ設けられているため、空隙１６ｂが主モードの弾性表面波に及ぼす影響を低減でき、メイン応答の劣化を抑制できる。

【0096】

実施例１から実施例３において、支持基板１０～１０ｂの面３０～３０ｂに設けられた凹凸は、面３０～３０ｂの全面に設けられていてもよいし、面３０～３０ｂの弾性波素子２０と重なる領域にのみ設けられていてもよい。弾性波素子２０と重なる領域にのみ凹凸が設けられている場合、製造工程の最後にウエハを個片化する際のダイシングや劈開において凹凸の影響を受けなくて済む。

【0097】

実施例１から実施例３において、一対の櫛型電極２２が励振する弾性波は、弾性表面波の場合に限られず、ラブ波の場合でもよいし、弾性境界波の場合でもよい。また、弾性波素子２０は、圧電薄膜共振器の場合でもよい。

【実施例4】

【0098】

図１５は、実施例４に係るフィルタの回路図である。図１５に示すように、フィルタ４００は、入力端子Ｔｉｎと出力端子Ｔｏｕｔとの間に、１又は複数の直列共振器Ｓ１からＳ３が直列に接続され、１又は複数の並列共振器Ｐ１及びＰ２が並列に接続されている。１又は複数の直列共振器Ｓ１からＳ３及び１又は複数の並列共振器Ｐ１及びＰ２の少なくとも１つに実施例１から実施例３の弾性波デバイス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。

【実施例5】

【0099】

図１６は、実施例５に係るデュプレクサの回路図である。図１６に示すように、デュプレクサ５００は、共通端子Ａｎｔと送信端子Ｔｘとの間に送信フィルタ６０が接続され、共通端子Ａｎｔと受信端子Ｒｘとの間に受信フィルタ６１が接続されている。送信フィルタ６０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６１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６０及び受信フィルタ６１の少なくとも一方を実施例４のフィルタとすることができる。

【0100】

マルチプレクサとしてデュプレクサを例に示したが、トリプレクサ又はクワッドプレクサでもよい。

【0101】

以上、本願発明の実施形態について詳述したが、本願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願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】

【0102】

１０、１０ａ、１０ｂ 支持基板
１１、１１ａ、１１ｂ 境界層
１２ 温度補償層
１３ 接合層
１４ 圧電層
１５ 絶縁層
１６、１６ａ、１６ｂ 空隙
２０ 弾性波素子
２１ ＩＤＴ
２２ 櫛型電極
２３ 電極指
２４ バスバー
２５ 反射器
２６ 金属膜
３０、３０ａ、３０ｂ、３１、３１ａ、３１ｂ、３２ 面
４０ 平面
４１、４１ａ 凸部
４３、４３ａ 凹部
４５ 平面
４７ 凸部
６０ 送信フィルタ
６１ 受信フィルタ
１００、２００、３００、１０００ 弾性波デバイス
４００ フィルタ
５００ デュプレクサ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】