弾性波デバイス
【課題】基板の変形を抑制すること。
【解決手段】タンタル酸リチウムからなる支持基板１０と、前記支持基板の上面に配置され、下面が前記支持基板１０の上面と接合されたタンタル酸リチウムからなる素子基板１２と、前記素子基板の上面に形成された櫛型電極とを具備し、前記素子基板の弾性波における伝搬方向はＸ軸であり、前記支持基板の上面の法線方向はＸ軸であり、前記弾性波の伝搬方向は前記支持基板のＺ軸と平行ではない弾性波デバイス。
【解決手段】タンタル酸リチウムからなる支持基板１０と、前記支持基板の上面に配置され、下面が前記支持基板１０の上面と接合されたタンタル酸リチウムからなる素子基板１２と、前記素子基板の上面に形成された櫛型電極とを具備し、前記素子基板の弾性波における伝搬方向はＸ軸であり、前記支持基板の上面の法線方向はＸ軸であり、前記弾性波の伝搬方向は前記支持基板のＺ軸と平行ではない弾性波デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾性波デバイスに関し、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）からなる素子基板上に櫛型電極を備えてなる弾性波デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
弾性波を利用した弾性波デバイスの１つとして、弾性表面波デバイスが知られている。弾性表面波デバイスは、圧電基板の表面に形成された櫛型電極を備える。櫛型電極は、金属ストリップから構成され、金属ストリップは、弾性表面波を励受振、共振或いは反射する。弾性表面波デバイスは、小型軽量で且つ所定の周波数帯域外の信号に対する高減衰量を得られることから、例えば携帯電話端末などの無線機器のフィルタとして用いられている。
【０００３】
携帯電話端末などの高性能化に伴い、弾性表面波デバイスにおいても温度特性の向上が求められ、フィルタの通過帯域及び／或いは共振器の共振周波数などの周波数の温度依存性を小さくすることが求められている。しかしながらタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）のように電気機械結合係数が大きな圧電単結晶材料は、温度安定性に欠ける。
【０００４】
特許文献１には、サファイア基板からなる支持基板上に、弾性表面波素子が形成される素子基板としてタンタル酸リチウム基板を結合する技術が記載されている。
一方、特許文献２には、支持基板および素子基板をタンタル酸リチウム基板から構成し、弾性表面波素子の弾性波が伝搬する方向を素子基板のＸ軸方向とし、弾性波が伝搬する方向と平行な支持基板の軸方向をＺ軸とする技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３４３３５９号公報
【特許文献２】特開２００２−９５８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示される技術においては、サファイア基板とタンタル酸リチウム基板との界面においてバルク波の反射が生じ、スプリアス応答が発生する場合がある。これは、サファイア基板とタンタル酸リチウム基板との音響インピーダンスの相違により生ずる。音響インピーダンスは、それぞれの基板に於ける音速と基板密度に関係している。
一方、特許文献２に開示される技術においても、弾性波が伝搬する方向の支持基板と素子基板との線熱膨張係数の差が大きいため、熱応力に起因して基板が変形してしまう。その０００８段落の記載のように、ファンデルワース力により支持基板と素子基板１２とを結合させた場合、支持基板と素子基板との結合が弱い。よって、支持基板の影響により、素子基板上に形成された表面弾性波素子の温度依存性を抑制することが難しい。さらに、支持基板と素子基板との結合を強固にするために、その０００９段落に記載のように、２５０℃において熱処理すると、Ｘ軸とＺ軸の線熱膨張係数との差により、基板が大きく変形してしまう。
また、当該特許文献２のように、支持基板のＺ軸を弾性波の伝搬方向と平行とすると、線熱膨張係数の差が大きくなってしまう。このため、素子基板上に弾性表面波素子を形成する際の熱処理に起因して基板が変形し、基板に反りを生じてしまう。当該基板が変形した状態で弾性表面波素子を形成すると、基板面内の複数の弾性表面波素子の特性を均一なものとすることができない。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、製造工程中に於ける基板の変形を防止・抑制し、またスプリアスの発生を招来せず、且つ十分な周波数温度特性を有する弾性波デバイスを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）からなる支持基板と、前記支持基板の上面上に設けられ、下面が前記支持基板の上面と接合し、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）からなる素子基板と、前記素子基板の上面に形成され、弾性波を励振する櫛型電極とを具備し、前記素子基板に於ける弾性波の伝搬方向はＸ軸であり、前記支持基板の上面の法線方向はＸ軸又はＹ軸であり、前記弾性波の伝搬方向は前記支持基板のＺ軸と平行ではないことを特徴とする弾性波デバイスである。
本発明によれば、スプリアス応答の発生がなく、また基板の変形を抑制することができる。
【０００９】
上記構成において、前記支持基板の上面（被接合面）と前記素子基板の下面（被接合面）との間にはアモルファス層を具備する構成とすることができる。かかる構成によれば、当該アモルファス層により、支持基板と素子基板との結合をより強固にすることができる。よって、弾性波デバイスの周波数の温度依存性を小さくすることができる。
【００１０】
上記構成において、前記素子基板の下面が前記支持基板の上面に常温接合されている構成とすることができる。かかる構成によれば、基板の変形をより抑制することができる。
【００１１】
上記構成において、前記弾性波の伝搬方向は前記支持基板のＹ軸又はＸ軸と平行ではない構成とすることができる。かかる構成によれば、弾性波デバイスの周波数の温度依存性を小さくすることができる。
【００１２】
上記構成において、前記素子基板の上面の法線方向は、Ｘ軸を中心にＹ軸からＺ軸方向に３６°〜４８°回転した方向である構成とすることができる。
【００１３】
上記構成において、前記弾性波の伝搬方向に平行な方向の前記支持基板の線熱膨張係数を、前記組織版のＸ軸の線熱膨張係数より小さい構成とすることができる。かかる構成によれば、弾性波デバイスの周波数の温度依存性をより抑制することができる。
【００１４】
上記構成において、前記素子基板の厚さを前記支持基板の厚さよりも薄い構成とすることができる。かかる構成によれば、弾性波デバイスの周波数の温度依存性をより抑制することができる。
【００１５】
上記構成において、個片化されたチップにおいて、側壁に段差が無い構成とすることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、基板の変形を防止・抑制し、またスプリアスの発生を招来せず、且つ十分な周波数温度特性を有する弾性波デバイスを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、実施例１に係る弾性波デバイスの外観を示す斜視模式図である。
【図２】図２（ａ）および図２（ｂ）は、それぞれ素子基板１２および支持基板１０の結晶方位を示す図である。
【図３】図３（ａ）から図３（ｅ）は、実施例１に係る弾性波デバイスの製造方法を示す断面図である。
【図４】図４は、支持基板に素子基板が接合された状態を示す斜視図である。
【図５】図５（ａ）から図５（ｂ）は、支持基板と素子基板との接合方法を説明する図（その１）である。
【図６】図６（ａ）から図６（ｂ）は、支持基板と素子基板との接合方法を説明する図（その２）である。
【図７】図７は、実施例２に係る弾性波デバイスの構成を示す平面図である。
【図８】図８（ａ）は、サンプルＡの通過特性を示す図、図８（ｂ）および図８（ｃ）は、それぞれ通過帯域の高周波数端および低周波数端の周波数変化率の温度依存性を示す図である。
【図９】図９（ａ）は、サンプルＢの通過特性を示す図、図９（ｂ）および図９（ｃ）は、それぞれ通過帯域の高周波数端および低周波数端の周波数変化率の温度依存性を示す図である。
【図１０】図１０（ａ）は、サンプルＣの通過特性を示す図、図１０（ｂ）および図１０（ｃ）は、それぞれ通過帯域の高周波数端および低周波数端の周波数変化率の温度依存性を示す図である。
【図１１】図１１（ａ）は、サンプルＤの通過特性を示す図、図１１（ｂ）および図１１（ｃ）は、それぞれ通過帯域の高周波数端および低周波数端の周波数変化率の温度依存性を示す図である。
【図１２】図１２は、実施例３に於ける弾性波デバイスの構成を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照し、本発明による弾性波デバイスの構成ならびにその製造方法について、実施例をもって説明する。
【実施例１】
【００１９】
本発明による弾性波デバイスの第１の実施例を、図１に示す。当該図１に示されるように、本発明による弾性波デバイスは、膜厚Ｔ１の支持基板１０の上面上に膜厚Ｔ２の素子基板１２が配置され、素子基板１２の下面が支持基板１０の上面と接合されている。支持基板１０および素子基板１２は、共にタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）からなる。
支持基板１０の上面と素子基板１２の下面との間にアモルファス層１４が形成されている。
当該アモルファス層１４の厚さは非常に薄いため、基板の厚さＴ１およびＴ２に対して無視することができるが、当該図１にあっては、当該アモルファス層１４の厚さを含めて基板の厚さＴ１およびＴ２を表示している。
【００２０】
素子基板１２の上面には、弾性波表面素子として一端子対共振子１８が形成されている。
当該一端子対共振子１８は、素子基板１２上に形成されたアルミニウム（Ａｌ）等の金属層１６からなるＩＤＴ（Interdigital Transducer）１７ａと反射電極１７ｂとを有している。ＩＤＴ１７ａは、２つの櫛型電極から形成されている。一方、反射電極１７ｂは、ＩＤＴ１７ａの両側に配設されている。
ＩＤＴ１７ａの櫛型電極は弾性波を励振する。励振された弾性波は、反射電極１７ｂにより反射される。当該弾性波の伝搬方向は、素子基板１２のＸ軸方向である。
尚、櫛型電極を有する弾性波素子として、一端子対共振子１８を例示したが、弾性波素子は、共振子を複数含むラダー型フィルタまたは多重モード型フィルタなどが該当する。
【００２１】
前記第１の実施例に於ける弾性波デバイスに於ける素子基板１２ならびに支持基板１０の結晶方位を図２に示す。図２（ａ）に示されるように、素子基板１２において、弾性波の伝搬方向はＸ軸であり、上面の法線方向は、Ｘ軸を中心にＹ軸からＺ軸方向に角度θ２回転した方向である。これを、θ２°ＹカットＸ伝搬のタンタル酸リチウム基板という。また、図２（ｂ）に示されるように、支持基板１０において、上面の法線方向は、Ｘ軸方向であり、弾性波の伝搬方向と平行な方向は、Ｙ軸から、Ｚ軸へθ１°回転した方向である。これを、Ｘカットθ１°Ｙのタンタル酸リチウム基板という。
【００２２】
前記第１の実施例に於ける弾性波デバイスの製造方法を、図３に示す。
先ず、所謂ウエハ状を呈するタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）支持基板１０の下面に金属膜２０を、また同様にウエハ状を呈するタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）素子基板１２の上面に金属膜２２を形成する（図３（ａ）参照）。
当該金属膜２０および２２は、基板接合装置に於ける静電チャックステージに前記基板を固定する為の導電膜として用いられるものであり、例えばチタン（Ｔｉ）或いはアルミニウム（Ａｌ）が適用される。
【００２３】
次いで、支持基板１０の下面（金属膜非形成面）と素子基板１２の上面（金属膜非形成面）とを常温接合する（図３（ｂ）参照）。当該常温接合処理によって、支持基板１０と素子基板１２はアモルファス層１４を介して接合される。当該アモルファス層１４の厚さは、例えば１〜８ｎｍである。
かかる常温接合法により一体化された支持基板１０と素子基板１２との外観を、図４に示す。
【００２４】
次いで、前記素子基板１２の上面にある金属膜２２を除去し、更に素子基板１２を研磨して、当該素子基板１２を所定の厚さとする（図３（ｃ）参照）。
【００２５】
次いで、当該素子基板１２の上面に対し、スパッタリング法或いは蒸着法などの成膜技術、ならびにフォト・エッチング法などのパターニング技術を適用して、金属層１６からなるＩＤＴ１７ａ，反射１電極１７ｂを形成する（図３（ｄ）参照）。
当該金属層１６は、例えばアルミニウム（Ａｌ）を主体として形成され、例えば銅（Ｃｕ）を含んでもよい。また、ＩＤＴ１７ａ，反射電極１７ｂの形成方法として、所謂リフトオフ法を適用することも可能である。
【００２６】
しかる後、一体化されている素子基板１２および支持基板１０を、例えば所謂ダイシング法を用いて切断し、個々の弾性波デバイスに分離する（図３（ｅ）参照）。素子基板１２および支持基板１０は同じ材料なので、ダイシングは同じダイシングブレードにより１度で切断することができる。素子基板の熱膨張係数を打ち消す方向の膨張係数を有する別の材料の支持基板を接合した場合、サファイアのように支持基板の硬度が高いとダイシングを２回に分けて行う必要があり、素子側壁に段差が生じ素子面積を小さくできない問題があったが、実施例１では１度のダイシングで素子を切断しチップに個片化できるので、チップ側壁に段差がなく素子面積を小さくすることができる。
【００２７】
前記支持基板１０と素子基板１２との常温接合処理について、図を用いて説明する。
尚、当該接合処理の実施に先行して、被接合面の汚れならびにパーティクルの除去の為、前処理を行う。当該前処理として、例えばスクラブ処理（ブラシを用いた表面洗浄）およびメガソニック（超音波）洗浄が実行される。
【００２８】
前処理が行われた支持基板１０ならびに素子基板１２を、処理装置内に於いて、被接合面が対向した状態をもって、且つ相当距離離間させて配置する。(図５（ａ）参照)
尚、図に於いて、２６はそれぞれの基板を構成する材料の分子を模式的に示している。
【００２９】
かかる状態に於いて、支持基板１０の上面（被接合面）および素子基板１２の下面（被接合面）に対して、不活性ガスのイオンビームまたは中性ビーム、或いはプラズマを照射する（図５（ｂ）参照）。
尚、当該図５（ｂ）にあっては、支持基板１０に対する照射状態を示しているが、素子基板１２に対しても、同時に照射処理が実行される。
これにより、支持基板１０の上面（被接合面）および素子基板１２の下面（被接合面）に於ける表面層（酸化物層など）２４を除去し、更に当該支持基板１０の上面（被接合面）および素子基板１２の下面（被接合面）を活性化させる。
【００３０】
かかる表面活性化の手段として、一つに、前記不活性ガスとしてアルゴン（Ａｒ）を用い、当該アルゴンのイオンを支持基板１０の上面（被接合面）、および素子基板１２の下面（被接合面）に照射する。アルゴンイオンの照射条件としては、減圧された状態に於いて、例えば以下の条件が選択される。
Ａｒガス流量：２０〜３０ｓｃｃｍ
電流値： １５〜１５０ｍＡ
照射時間： ３０〜１２０秒
【００３１】
当該活性化処理により、支持基板１０の上面（被接合面）および素子基板１２の下面（被接合面）に、それぞれアモルファス層１４が生成される（図６（ａ）参照）。
当該アモルファス層１４の膜厚は数ｎｍ以下であって、その表面には未結合の結合手２８が生成される。当該未結合の結合手２８の存在により、支持基板１０の上面（被接合面）および素子基板１２の下面（被接合面）は活性化された状態となる。
【００３２】
この様にそれぞれの被接合面が活性化された状態において、支持基板１０の上面と素子基板１２の下面とを対向させて貼り合わせ、接合する（図６（ｂ）参照）。
当該貼り合わせ・接合処理は、前記不活性ガスイオンの照射処理が実施された装置内において実施される。
このとき、支持基板１０の上面（被接合面）と素子基板１２の下面（被接合面）はそれぞれ活性化されているため、支持基板１０の上面（被接合面）と素子基板１２の下面（被接合面）とに於ける未結合の結合手２８同士が結合する。即ち、支持基板１０と素子基板１２は、常温（例えば１００℃以下の温度）に於いて接合される。
接合された支持基板１０と素子基板１２との間には、前記アモルファス層１４が、一体化した状態をもって配設される。一体化されたアモルファス層１４は、例えば１〜８ｎｍの厚さを有する。
【００３３】
当該実施例１によれば、支持基板１０および素子基板１２はいずれもタンタル酸リチウム基板である。即ち、同一材料であることから、密度は同じである。また当該支持基板１０および素子基板１２中の音速もほぼ同じである。アモルファス層１４は、支持基板１０および素子基板１２と同じ材料であるタンタル酸リチウムであり、密度も同じであり、結晶構造が異なるのみであるので、実質的に支持基板１０および素子基板１２と同じ音速になっている。
前述の如く、音響インピーダンスは、音速と基板密度に関係している。従って、支持基板１０と素子基板１２との音響インピーダンスの差は殆ど無い。これによりバルク波は支持基板１０と素子基板１２との界面に於いて反射され難く、スプリアスの発生を防止・抑制することができる。
【００３４】
前記タンタル酸リチウム結晶の方位の中で、Ｘ軸の線熱膨張係数が最も大きく、Ｚ軸の線熱膨張係数が最も小さい。Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸方向の線熱膨張係数は、Ｘ軸およびＹ軸は、1６．１ｐｐｍ／℃であり、Ｚ軸は４．１ｐｐｍ／℃である。
【００３５】
前述の如く、素子基板１２に於ける弾性波の伝搬方向は、弾性表面波素子の性能の観点から、Ｘ軸が選択されている。一方、支持基板１０の上面の法線方向は、Ｘ軸又はＹ軸である。これにより、当該支持基板１０における素子基板１２のＸ軸と平行な方向は、Ｘ軸方向よりも線熱膨張係数を小さくすることが可能となる。よって、素子基板１２を支持基板１０上に接合させることにより、当該素子基板１２に形成された弾性表面波素子の温度依存性を低下せしめることができる。なお、本発明では、伝搬方向がＸ軸方向から±２〜３°程度ずれていても、実質的にＸ軸方向であると定義する。また、支持基板１０の上面の法線方向もＸ軸又はＹ軸からの多少のずれを許容し、±２〜３°程度ずれていても実質的にＸ軸又はＹ軸であると定義する。
【００３６】
そして、かかる実施例１においては、素子基板１２の弾性波の伝搬方向は支持基板１０のＺ軸と平行とされない。これにより、スプリアス応答の発生は無くなる。
また、当該素子基板１２の弾性波の伝搬方向（Ｘ軸方向）と、支持基板１０の弾性波の伝搬方向に平行な方向との線熱膨張係数の差を小さくすることができる。従って、基板の変形を抑制することができる。
【００３７】
このように、実施例１にあっては、素子基板１２の弾性波の伝搬方向と、支持基板１０の弾性波の伝搬方向に平行な方向との線熱膨張係数の差を、弾性表面波素子の温度依存性が抑制でき、かつ、熱処理に起因した基板の変形を抑制できるように設定する。これにより、弾性表面波素子の温度依存性が抑制し、かつ、熱処理に起因した基板の変形を抑制することができる。
【００３８】
また、当該実施例１にあっては、支持基板１０の上面（被接合面）と素子基板１２の下面（被接合面）のそれぞれにアモルファス層１４が形成され、当該アモルファス層が活性化されている状態において、当該支持基板１０と素子基板１２とを結合する。
かかる活性化されたアモルファス層の存在により、支持基板１０と素子基板１２とを比較的低温において、強固に結合せしめることができる。即ち、素子基板１２の下面（被接合面）と支持基板１０の上面（被接合面）とは、例えば１００℃以下の温度、所謂常温接合が実現し、これにより両基板の接合面において、熱応力が生じない、強固な接合が可能となる。
【００３９】
また、Ｙ軸方向とＸ軸方向との線熱膨張係数は同じである。よって、弾性波の伝搬方向は支持基板のＹ軸と平行ではないことが好ましい。これにより、表面弾性波素子の温度依存性を抑制することができる。
【００４０】
素子基板１２の上面の法線方向を、任意の方向とすることもできるが、弾性波デバイスの性能向上のため、素子基板１２の上面の法線方向は、Ｘ軸を中心にＹ軸からＺ軸方向に３６°〜４８°回転した方向であることが好ましい。
【００４１】
また、弾性波の伝搬方向に平行な方向の支持基板１０の線熱膨張係数は、素子基板１２のＸ軸の線熱膨張係数より小さいことが好ましい。これにより、弾性波デバイスの温度依存性をより抑制することができる。
【００４２】
さらに、素子基板１２は、支持基板１０より薄いことが好ましい。これにより、弾性波素子のＴＣＦ（動作周波数の温度依存性）を抑制することができる。
【実施例２】
【００４３】
前記実施例１に示した構造、製造方法を適用して形成した弾性波デバイスを、実施例２として、図７に示す。尚、図７に於いては、電極指（ＩＤＴ）の本数等を省略して図示している。
図７に示す弾性波デバイスにあっては、基板３０上に多重モード型の弾性波フィルタ４０が形成されている。当該断線波デバイスに於いて、フィルタ４０は、３ＩＤＴ構造を有する入力側フィルタ３２および３４と、４ＩＤＴ構造を有する出力側フィルタ３６とを具備している。
入力側フィルタ３２および３４のそれぞれの中心のＩＤＴには、それぞれ入力端子Ｉｎが設けられている。当該入力端子Ｉｎには、不平衡入力信号が入力される。フィルタ３２および３４のそれぞれの両端のＩＤＴは、出力側フィルタ３６の両端のＩＤＴに接続されている。フィルタ３２および３４の出力は平衡信号である。フィルタ３６の中央の２つのＩＤＴにはそれぞれ出力端子ＯＵＴ１およびＯＵＴ２が設けられている。当該出力端子ＯＵＴ１およびＯＵＴ２からは平衡出力信号が出力される。
なお、フィルタ３２および３４の出力を不平衡信号とし、フィルタ３６において平衡信号を生成してもよい。
【００４４】
前記図７に示す構成を有する弾性波デバイスとして、前記基板３０の構成を次のように異ならせて４つのサンプルを作製した。
即ち、サンプルＡにおいては、膜厚が３００μｍの４２°ＹカットＸ伝搬タンタル酸リチウム基板単体を基板３０とした。
また、サンプルＢ乃至Ｄにおいては、前記実施例１に於いて示したところの支持基板１０上に当該支持基板とは異なる材料からなる素子基板１２を配置してなる基板３０を用いた。
即ち、サンプルＢにおいては、支持基板１０を膜厚２７０μｍのサファイア基板とし、素子基板１２を膜厚が４０μｍの４２°ＹカットＸ伝搬のタンタル酸リチウム基板とした。
一方、サンプルＣにおいては、支持基板１０を膜厚が３００μｍのＸカット１１２°Ｙ伝搬のタンタル酸リチウム基板とし、これに接合される素子基板１２を膜厚１５μｍの４２°ＹカットＸ伝搬のタンタル酸リチウム基板とした。
更に、サンプルＤにおいては、支持基板１０を膜厚３００μｍのＸカット１１２°Ｙ伝搬のタンタル酸リチウム基板とし、これに接合される素子基板１２を膜厚２５μｍの４２°ＹカットＸ伝搬のタンタル酸リチウム基板とした。
尚、サンプルＣならびにサンプルＤを形成する際の、常温接合処理におけるアルゴン（Ａｒ）イオンの照射条件は、前記実施例において示した条件から選択している。
【００４５】
前記サンプルＡに於ける通過特性を、図８に示す。
図８（ａ）において、−２０℃のときの通過特性を破線、２５℃のときの通過特性を実線、８０℃における通過帯域を点線で示している。図８（ｂ）および図８（ｃ）においては、通過帯域の高周波数端および低周波数端は、減衰量が−２０ｄＢの周波数とした。周波数変化率は、２５℃のときを０とした。後述する図９（ａ）から図１１（ｃ）においても同様である。
図８（ａ）に示されるように、サンプルＡにあっては、通過帯域にスプリアスは観察されない。図８（ｂ）および図８（ｃ）から、高周波数端および低周波数端の温度係数は、それぞれ−３７．０ｐｐｍ／℃、−３２．２ｐｐｍ／℃である。
【００４６】
前記サンプルＢに於ける通過特性を、図９に示す。
図９（ａ）に示されるように、サンプルＢにあっても、通過帯域にスプリアスが観察される。図９（ｂ）および図９（ｃ）から、高周波数端および低周波数端の温度係数は、それぞれ−２４．５ｐｐｍ／℃、−１７．９ｐｐｍ／℃である。
【００４７】
前記サンプルＣに於ける通過特性を、図１０に示す。
図１０（ａ）に示されるように、サンプルＣにあっては、通過帯域にスプリアスは観察されない。
一方、図１０（ｂ）および図１０（ｃ）から、高周波数端および低周波数端の温度係数は、それぞれ−２６．９ｐｐｍ／℃、−２０．８ｐｐｍ／℃である。
【００４８】
前記サンプルＤに於ける通過特性を、図１１に示す。
図１１（ａ）に示されるように、サンプルＤにあっては、通過帯域にスプリアスは観察されない。
一方、図１１（ｂ）および図１１（ｃ）から、高周波数端および低周波数端の温度係数は、それぞれ−２８．６ｐｐｍ／℃、−２３．０ｐｐｍ／℃である。
【００４９】
上記サンプルＡ乃至サンプルＤの特性をまとめ、表１に示す。
【表１】
【００５０】
表１に示されるように、基板３０としてタンタル酸リチウム基板単体を用いたサンプルＡに比較して、サファイア基板上にタンタル酸リチウム基板を配設したサンプルＢは、通過帯域端の温度依存性が０（ゼロ）に近づく。しかしながら、通過帯域内に於いて、バルク波に起因したスプリアスが発生する（図９（ａ）参照）。
【００５１】
一方、サンプルＣならびにサンプルＤのように、タンタル酸リチウムからなる支持基板上にタンタル酸リチウムからなる素子基板を配設することにより、通過帯域端の温度依存性は前記サンプルＢより若干悪化するものの、通過帯域内にバルク波に起因したスプリアスの発生を招来しない。また、通過帯域端の温度係数の絶対値は、前記サンプルＡよりも小さい。
【００５２】
また、当該サンプルＣとサンプルＤとを比較すると、素子基板が薄いほど、通過帯域端の温度係数は０（ゼロ）に近づく。
【００５３】
以上のように、タンタル酸リチウムからなる支持基板上にタンタル酸リチウムからなる素子基板を配設してなるサンプルＣおよびサンプルＤによれば、バルク波に起因したスプリアスの発生を抑制し、かつ周波数の温度係数を０（ゼロ）に近づけることができる。
さらに、素子基板１２を薄くすることにより、周波数の温度係数をより０（ゼロ）に近づけることができる。
尚、素子基板１２は、その厚さを支持基板１０よりも薄くすることができ、当該素子基板１２の厚さは、支持基板１０の厚さの１／２０以上〜１／１０以下の厚さとすることができる。
【実施例３】
【００５４】
前記実施例１に示した構造、製造方法を適用して形成した弾性波デバイスを、実施例３として、図１２に示す。
尚、図１２に於いて、弾性波フィルタ４０は、３ＩＤＴ構造を有する入力側フィルタ３８と、４ＩＤＴ構造を有する出力側フィルタ３６とを備えている。入力側フィルタ３８の中心のＩＤＴには、入力端子Ｉｎが設けられている。当該入力端子Ｉｎには、不平衡入力信号が入力する。入力側フィルタ３８の両端のＩＤＴは、出力側フィルタ３６の両端のＩＤＴに接続される。出力側フィルタ３６の中央の２つのＩＤＴにはそれぞれ出力端子ＯＵＴ１およびＯＵＴ２が設けられている。当該出力端子ＯＵＴ１およびＯＵＴ２からは平衡出力信号が出力される。
【００５５】
このように、弾性波デバイスは、複数の多重モードフィルタを組み合わせたフィルタであってもよい。また、１つの多重モードフィルタであってもよい。また、ラダー型フィルタであってもよい。また、共振子であってもよい。更に、弾性表面波デバイス以外の弾性波デバイスであってもよい。
【００５６】
本発明について実施例をもって詳述したが、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】
【００５７】
１０ 支持基板
１２ 素子基板
１４ アモルファス層
１７ａ ＩＤＴ
１７ｂ 反射電極
１８ 共振子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾性波デバイスに関し、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）からなる素子基板上に櫛型電極を備えてなる弾性波デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
弾性波を利用した弾性波デバイスの１つとして、弾性表面波デバイスが知られている。弾性表面波デバイスは、圧電基板の表面に形成された櫛型電極を備える。櫛型電極は、金属ストリップから構成され、金属ストリップは、弾性表面波を励受振、共振或いは反射する。弾性表面波デバイスは、小型軽量で且つ所定の周波数帯域外の信号に対する高減衰量を得られることから、例えば携帯電話端末などの無線機器のフィルタとして用いられている。
【０００３】
携帯電話端末などの高性能化に伴い、弾性表面波デバイスにおいても温度特性の向上が求められ、フィルタの通過帯域及び／或いは共振器の共振周波数などの周波数の温度依存性を小さくすることが求められている。しかしながらタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）のように電気機械結合係数が大きな圧電単結晶材料は、温度安定性に欠ける。
【０００４】
特許文献１には、サファイア基板からなる支持基板上に、弾性表面波素子が形成される素子基板としてタンタル酸リチウム基板を結合する技術が記載されている。
一方、特許文献２には、支持基板および素子基板をタンタル酸リチウム基板から構成し、弾性表面波素子の弾性波が伝搬する方向を素子基板のＸ軸方向とし、弾性波が伝搬する方向と平行な支持基板の軸方向をＺ軸とする技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３４３３５９号公報
【特許文献２】特開２００２−９５８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示される技術においては、サファイア基板とタンタル酸リチウム基板との界面においてバルク波の反射が生じ、スプリアス応答が発生する場合がある。これは、サファイア基板とタンタル酸リチウム基板との音響インピーダンスの相違により生ずる。音響インピーダンスは、それぞれの基板に於ける音速と基板密度に関係している。
一方、特許文献２に開示される技術においても、弾性波が伝搬する方向の支持基板と素子基板との線熱膨張係数の差が大きいため、熱応力に起因して基板が変形してしまう。その０００８段落の記載のように、ファンデルワース力により支持基板と素子基板１２とを結合させた場合、支持基板と素子基板との結合が弱い。よって、支持基板の影響により、素子基板上に形成された表面弾性波素子の温度依存性を抑制することが難しい。さらに、支持基板と素子基板との結合を強固にするために、その０００９段落に記載のように、２５０℃において熱処理すると、Ｘ軸とＺ軸の線熱膨張係数との差により、基板が大きく変形してしまう。
また、当該特許文献２のように、支持基板のＺ軸を弾性波の伝搬方向と平行とすると、線熱膨張係数の差が大きくなってしまう。このため、素子基板上に弾性表面波素子を形成する際の熱処理に起因して基板が変形し、基板に反りを生じてしまう。当該基板が変形した状態で弾性表面波素子を形成すると、基板面内の複数の弾性表面波素子の特性を均一なものとすることができない。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、製造工程中に於ける基板の変形を防止・抑制し、またスプリアスの発生を招来せず、且つ十分な周波数温度特性を有する弾性波デバイスを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）からなる支持基板と、前記支持基板の上面上に設けられ、下面が前記支持基板の上面と接合し、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）からなる素子基板と、前記素子基板の上面に形成され、弾性波を励振する櫛型電極とを具備し、前記素子基板に於ける弾性波の伝搬方向はＸ軸であり、前記支持基板の上面の法線方向はＸ軸又はＹ軸であり、前記弾性波の伝搬方向は前記支持基板のＺ軸と平行ではないことを特徴とする弾性波デバイスである。
本発明によれば、スプリアス応答の発生がなく、また基板の変形を抑制することができる。
【０００９】
上記構成において、前記支持基板の上面（被接合面）と前記素子基板の下面（被接合面）との間にはアモルファス層を具備する構成とすることができる。かかる構成によれば、当該アモルファス層により、支持基板と素子基板との結合をより強固にすることができる。よって、弾性波デバイスの周波数の温度依存性を小さくすることができる。
【００１０】
上記構成において、前記素子基板の下面が前記支持基板の上面に常温接合されている構成とすることができる。かかる構成によれば、基板の変形をより抑制することができる。
【００１１】
上記構成において、前記弾性波の伝搬方向は前記支持基板のＹ軸又はＸ軸と平行ではない構成とすることができる。かかる構成によれば、弾性波デバイスの周波数の温度依存性を小さくすることができる。
【００１２】
上記構成において、前記素子基板の上面の法線方向は、Ｘ軸を中心にＹ軸からＺ軸方向に３６°〜４８°回転した方向である構成とすることができる。
【００１３】
上記構成において、前記弾性波の伝搬方向に平行な方向の前記支持基板の線熱膨張係数を、前記組織版のＸ軸の線熱膨張係数より小さい構成とすることができる。かかる構成によれば、弾性波デバイスの周波数の温度依存性をより抑制することができる。
【００１４】
上記構成において、前記素子基板の厚さを前記支持基板の厚さよりも薄い構成とすることができる。かかる構成によれば、弾性波デバイスの周波数の温度依存性をより抑制することができる。
【００１５】
上記構成において、個片化されたチップにおいて、側壁に段差が無い構成とすることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、基板の変形を防止・抑制し、またスプリアスの発生を招来せず、且つ十分な周波数温度特性を有する弾性波デバイスを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、実施例１に係る弾性波デバイスの外観を示す斜視模式図である。
【図２】図２（ａ）および図２（ｂ）は、それぞれ素子基板１２および支持基板１０の結晶方位を示す図である。
【図３】図３（ａ）から図３（ｅ）は、実施例１に係る弾性波デバイスの製造方法を示す断面図である。
【図４】図４は、支持基板に素子基板が接合された状態を示す斜視図である。
【図５】図５（ａ）から図５（ｂ）は、支持基板と素子基板との接合方法を説明する図（その１）である。
【図６】図６（ａ）から図６（ｂ）は、支持基板と素子基板との接合方法を説明する図（その２）である。
【図７】図７は、実施例２に係る弾性波デバイスの構成を示す平面図である。
【図８】図８（ａ）は、サンプルＡの通過特性を示す図、図８（ｂ）および図８（ｃ）は、それぞれ通過帯域の高周波数端および低周波数端の周波数変化率の温度依存性を示す図である。
【図９】図９（ａ）は、サンプルＢの通過特性を示す図、図９（ｂ）および図９（ｃ）は、それぞれ通過帯域の高周波数端および低周波数端の周波数変化率の温度依存性を示す図である。
【図１０】図１０（ａ）は、サンプルＣの通過特性を示す図、図１０（ｂ）および図１０（ｃ）は、それぞれ通過帯域の高周波数端および低周波数端の周波数変化率の温度依存性を示す図である。
【図１１】図１１（ａ）は、サンプルＤの通過特性を示す図、図１１（ｂ）および図１１（ｃ）は、それぞれ通過帯域の高周波数端および低周波数端の周波数変化率の温度依存性を示す図である。
【図１２】図１２は、実施例３に於ける弾性波デバイスの構成を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照し、本発明による弾性波デバイスの構成ならびにその製造方法について、実施例をもって説明する。
【実施例１】
【００１９】
本発明による弾性波デバイスの第１の実施例を、図１に示す。当該図１に示されるように、本発明による弾性波デバイスは、膜厚Ｔ１の支持基板１０の上面上に膜厚Ｔ２の素子基板１２が配置され、素子基板１２の下面が支持基板１０の上面と接合されている。支持基板１０および素子基板１２は、共にタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）からなる。
支持基板１０の上面と素子基板１２の下面との間にアモルファス層１４が形成されている。
当該アモルファス層１４の厚さは非常に薄いため、基板の厚さＴ１およびＴ２に対して無視することができるが、当該図１にあっては、当該アモルファス層１４の厚さを含めて基板の厚さＴ１およびＴ２を表示している。
【００２０】
素子基板１２の上面には、弾性波表面素子として一端子対共振子１８が形成されている。
当該一端子対共振子１８は、素子基板１２上に形成されたアルミニウム（Ａｌ）等の金属層１６からなるＩＤＴ（Interdigital Transducer）１７ａと反射電極１７ｂとを有している。ＩＤＴ１７ａは、２つの櫛型電極から形成されている。一方、反射電極１７ｂは、ＩＤＴ１７ａの両側に配設されている。
ＩＤＴ１７ａの櫛型電極は弾性波を励振する。励振された弾性波は、反射電極１７ｂにより反射される。当該弾性波の伝搬方向は、素子基板１２のＸ軸方向である。
尚、櫛型電極を有する弾性波素子として、一端子対共振子１８を例示したが、弾性波素子は、共振子を複数含むラダー型フィルタまたは多重モード型フィルタなどが該当する。
【００２１】
前記第１の実施例に於ける弾性波デバイスに於ける素子基板１２ならびに支持基板１０の結晶方位を図２に示す。図２（ａ）に示されるように、素子基板１２において、弾性波の伝搬方向はＸ軸であり、上面の法線方向は、Ｘ軸を中心にＹ軸からＺ軸方向に角度θ２回転した方向である。これを、θ２°ＹカットＸ伝搬のタンタル酸リチウム基板という。また、図２（ｂ）に示されるように、支持基板１０において、上面の法線方向は、Ｘ軸方向であり、弾性波の伝搬方向と平行な方向は、Ｙ軸から、Ｚ軸へθ１°回転した方向である。これを、Ｘカットθ１°Ｙのタンタル酸リチウム基板という。
【００２２】
前記第１の実施例に於ける弾性波デバイスの製造方法を、図３に示す。
先ず、所謂ウエハ状を呈するタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）支持基板１０の下面に金属膜２０を、また同様にウエハ状を呈するタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）素子基板１２の上面に金属膜２２を形成する（図３（ａ）参照）。
当該金属膜２０および２２は、基板接合装置に於ける静電チャックステージに前記基板を固定する為の導電膜として用いられるものであり、例えばチタン（Ｔｉ）或いはアルミニウム（Ａｌ）が適用される。
【００２３】
次いで、支持基板１０の下面（金属膜非形成面）と素子基板１２の上面（金属膜非形成面）とを常温接合する（図３（ｂ）参照）。当該常温接合処理によって、支持基板１０と素子基板１２はアモルファス層１４を介して接合される。当該アモルファス層１４の厚さは、例えば１〜８ｎｍである。
かかる常温接合法により一体化された支持基板１０と素子基板１２との外観を、図４に示す。
【００２４】
次いで、前記素子基板１２の上面にある金属膜２２を除去し、更に素子基板１２を研磨して、当該素子基板１２を所定の厚さとする（図３（ｃ）参照）。
【００２５】
次いで、当該素子基板１２の上面に対し、スパッタリング法或いは蒸着法などの成膜技術、ならびにフォト・エッチング法などのパターニング技術を適用して、金属層１６からなるＩＤＴ１７ａ，反射１電極１７ｂを形成する（図３（ｄ）参照）。
当該金属層１６は、例えばアルミニウム（Ａｌ）を主体として形成され、例えば銅（Ｃｕ）を含んでもよい。また、ＩＤＴ１７ａ，反射電極１７ｂの形成方法として、所謂リフトオフ法を適用することも可能である。
【００２６】
しかる後、一体化されている素子基板１２および支持基板１０を、例えば所謂ダイシング法を用いて切断し、個々の弾性波デバイスに分離する（図３（ｅ）参照）。素子基板１２および支持基板１０は同じ材料なので、ダイシングは同じダイシングブレードにより１度で切断することができる。素子基板の熱膨張係数を打ち消す方向の膨張係数を有する別の材料の支持基板を接合した場合、サファイアのように支持基板の硬度が高いとダイシングを２回に分けて行う必要があり、素子側壁に段差が生じ素子面積を小さくできない問題があったが、実施例１では１度のダイシングで素子を切断しチップに個片化できるので、チップ側壁に段差がなく素子面積を小さくすることができる。
【００２７】
前記支持基板１０と素子基板１２との常温接合処理について、図を用いて説明する。
尚、当該接合処理の実施に先行して、被接合面の汚れならびにパーティクルの除去の為、前処理を行う。当該前処理として、例えばスクラブ処理（ブラシを用いた表面洗浄）およびメガソニック（超音波）洗浄が実行される。
【００２８】
前処理が行われた支持基板１０ならびに素子基板１２を、処理装置内に於いて、被接合面が対向した状態をもって、且つ相当距離離間させて配置する。(図５（ａ）参照)
尚、図に於いて、２６はそれぞれの基板を構成する材料の分子を模式的に示している。
【００２９】
かかる状態に於いて、支持基板１０の上面（被接合面）および素子基板１２の下面（被接合面）に対して、不活性ガスのイオンビームまたは中性ビーム、或いはプラズマを照射する（図５（ｂ）参照）。
尚、当該図５（ｂ）にあっては、支持基板１０に対する照射状態を示しているが、素子基板１２に対しても、同時に照射処理が実行される。
これにより、支持基板１０の上面（被接合面）および素子基板１２の下面（被接合面）に於ける表面層（酸化物層など）２４を除去し、更に当該支持基板１０の上面（被接合面）および素子基板１２の下面（被接合面）を活性化させる。
【００３０】
かかる表面活性化の手段として、一つに、前記不活性ガスとしてアルゴン（Ａｒ）を用い、当該アルゴンのイオンを支持基板１０の上面（被接合面）、および素子基板１２の下面（被接合面）に照射する。アルゴンイオンの照射条件としては、減圧された状態に於いて、例えば以下の条件が選択される。
Ａｒガス流量：２０〜３０ｓｃｃｍ
電流値： １５〜１５０ｍＡ
照射時間： ３０〜１２０秒
【００３１】
当該活性化処理により、支持基板１０の上面（被接合面）および素子基板１２の下面（被接合面）に、それぞれアモルファス層１４が生成される（図６（ａ）参照）。
当該アモルファス層１４の膜厚は数ｎｍ以下であって、その表面には未結合の結合手２８が生成される。当該未結合の結合手２８の存在により、支持基板１０の上面（被接合面）および素子基板１２の下面（被接合面）は活性化された状態となる。
【００３２】
この様にそれぞれの被接合面が活性化された状態において、支持基板１０の上面と素子基板１２の下面とを対向させて貼り合わせ、接合する（図６（ｂ）参照）。
当該貼り合わせ・接合処理は、前記不活性ガスイオンの照射処理が実施された装置内において実施される。
このとき、支持基板１０の上面（被接合面）と素子基板１２の下面（被接合面）はそれぞれ活性化されているため、支持基板１０の上面（被接合面）と素子基板１２の下面（被接合面）とに於ける未結合の結合手２８同士が結合する。即ち、支持基板１０と素子基板１２は、常温（例えば１００℃以下の温度）に於いて接合される。
接合された支持基板１０と素子基板１２との間には、前記アモルファス層１４が、一体化した状態をもって配設される。一体化されたアモルファス層１４は、例えば１〜８ｎｍの厚さを有する。
【００３３】
当該実施例１によれば、支持基板１０および素子基板１２はいずれもタンタル酸リチウム基板である。即ち、同一材料であることから、密度は同じである。また当該支持基板１０および素子基板１２中の音速もほぼ同じである。アモルファス層１４は、支持基板１０および素子基板１２と同じ材料であるタンタル酸リチウムであり、密度も同じであり、結晶構造が異なるのみであるので、実質的に支持基板１０および素子基板１２と同じ音速になっている。
前述の如く、音響インピーダンスは、音速と基板密度に関係している。従って、支持基板１０と素子基板１２との音響インピーダンスの差は殆ど無い。これによりバルク波は支持基板１０と素子基板１２との界面に於いて反射され難く、スプリアスの発生を防止・抑制することができる。
【００３４】
前記タンタル酸リチウム結晶の方位の中で、Ｘ軸の線熱膨張係数が最も大きく、Ｚ軸の線熱膨張係数が最も小さい。Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸方向の線熱膨張係数は、Ｘ軸およびＹ軸は、1６．１ｐｐｍ／℃であり、Ｚ軸は４．１ｐｐｍ／℃である。
【００３５】
前述の如く、素子基板１２に於ける弾性波の伝搬方向は、弾性表面波素子の性能の観点から、Ｘ軸が選択されている。一方、支持基板１０の上面の法線方向は、Ｘ軸又はＹ軸である。これにより、当該支持基板１０における素子基板１２のＸ軸と平行な方向は、Ｘ軸方向よりも線熱膨張係数を小さくすることが可能となる。よって、素子基板１２を支持基板１０上に接合させることにより、当該素子基板１２に形成された弾性表面波素子の温度依存性を低下せしめることができる。なお、本発明では、伝搬方向がＸ軸方向から±２〜３°程度ずれていても、実質的にＸ軸方向であると定義する。また、支持基板１０の上面の法線方向もＸ軸又はＹ軸からの多少のずれを許容し、±２〜３°程度ずれていても実質的にＸ軸又はＹ軸であると定義する。
【００３６】
そして、かかる実施例１においては、素子基板１２の弾性波の伝搬方向は支持基板１０のＺ軸と平行とされない。これにより、スプリアス応答の発生は無くなる。
また、当該素子基板１２の弾性波の伝搬方向（Ｘ軸方向）と、支持基板１０の弾性波の伝搬方向に平行な方向との線熱膨張係数の差を小さくすることができる。従って、基板の変形を抑制することができる。
【００３７】
このように、実施例１にあっては、素子基板１２の弾性波の伝搬方向と、支持基板１０の弾性波の伝搬方向に平行な方向との線熱膨張係数の差を、弾性表面波素子の温度依存性が抑制でき、かつ、熱処理に起因した基板の変形を抑制できるように設定する。これにより、弾性表面波素子の温度依存性が抑制し、かつ、熱処理に起因した基板の変形を抑制することができる。
【００３８】
また、当該実施例１にあっては、支持基板１０の上面（被接合面）と素子基板１２の下面（被接合面）のそれぞれにアモルファス層１４が形成され、当該アモルファス層が活性化されている状態において、当該支持基板１０と素子基板１２とを結合する。
かかる活性化されたアモルファス層の存在により、支持基板１０と素子基板１２とを比較的低温において、強固に結合せしめることができる。即ち、素子基板１２の下面（被接合面）と支持基板１０の上面（被接合面）とは、例えば１００℃以下の温度、所謂常温接合が実現し、これにより両基板の接合面において、熱応力が生じない、強固な接合が可能となる。
【００３９】
また、Ｙ軸方向とＸ軸方向との線熱膨張係数は同じである。よって、弾性波の伝搬方向は支持基板のＹ軸と平行ではないことが好ましい。これにより、表面弾性波素子の温度依存性を抑制することができる。
【００４０】
素子基板１２の上面の法線方向を、任意の方向とすることもできるが、弾性波デバイスの性能向上のため、素子基板１２の上面の法線方向は、Ｘ軸を中心にＹ軸からＺ軸方向に３６°〜４８°回転した方向であることが好ましい。
【００４１】
また、弾性波の伝搬方向に平行な方向の支持基板１０の線熱膨張係数は、素子基板１２のＸ軸の線熱膨張係数より小さいことが好ましい。これにより、弾性波デバイスの温度依存性をより抑制することができる。
【００４２】
さらに、素子基板１２は、支持基板１０より薄いことが好ましい。これにより、弾性波素子のＴＣＦ（動作周波数の温度依存性）を抑制することができる。
【実施例２】
【００４３】
前記実施例１に示した構造、製造方法を適用して形成した弾性波デバイスを、実施例２として、図７に示す。尚、図７に於いては、電極指（ＩＤＴ）の本数等を省略して図示している。
図７に示す弾性波デバイスにあっては、基板３０上に多重モード型の弾性波フィルタ４０が形成されている。当該断線波デバイスに於いて、フィルタ４０は、３ＩＤＴ構造を有する入力側フィルタ３２および３４と、４ＩＤＴ構造を有する出力側フィルタ３６とを具備している。
入力側フィルタ３２および３４のそれぞれの中心のＩＤＴには、それぞれ入力端子Ｉｎが設けられている。当該入力端子Ｉｎには、不平衡入力信号が入力される。フィルタ３２および３４のそれぞれの両端のＩＤＴは、出力側フィルタ３６の両端のＩＤＴに接続されている。フィルタ３２および３４の出力は平衡信号である。フィルタ３６の中央の２つのＩＤＴにはそれぞれ出力端子ＯＵＴ１およびＯＵＴ２が設けられている。当該出力端子ＯＵＴ１およびＯＵＴ２からは平衡出力信号が出力される。
なお、フィルタ３２および３４の出力を不平衡信号とし、フィルタ３６において平衡信号を生成してもよい。
【００４４】
前記図７に示す構成を有する弾性波デバイスとして、前記基板３０の構成を次のように異ならせて４つのサンプルを作製した。
即ち、サンプルＡにおいては、膜厚が３００μｍの４２°ＹカットＸ伝搬タンタル酸リチウム基板単体を基板３０とした。
また、サンプルＢ乃至Ｄにおいては、前記実施例１に於いて示したところの支持基板１０上に当該支持基板とは異なる材料からなる素子基板１２を配置してなる基板３０を用いた。
即ち、サンプルＢにおいては、支持基板１０を膜厚２７０μｍのサファイア基板とし、素子基板１２を膜厚が４０μｍの４２°ＹカットＸ伝搬のタンタル酸リチウム基板とした。
一方、サンプルＣにおいては、支持基板１０を膜厚が３００μｍのＸカット１１２°Ｙ伝搬のタンタル酸リチウム基板とし、これに接合される素子基板１２を膜厚１５μｍの４２°ＹカットＸ伝搬のタンタル酸リチウム基板とした。
更に、サンプルＤにおいては、支持基板１０を膜厚３００μｍのＸカット１１２°Ｙ伝搬のタンタル酸リチウム基板とし、これに接合される素子基板１２を膜厚２５μｍの４２°ＹカットＸ伝搬のタンタル酸リチウム基板とした。
尚、サンプルＣならびにサンプルＤを形成する際の、常温接合処理におけるアルゴン（Ａｒ）イオンの照射条件は、前記実施例において示した条件から選択している。
【００４５】
前記サンプルＡに於ける通過特性を、図８に示す。
図８（ａ）において、−２０℃のときの通過特性を破線、２５℃のときの通過特性を実線、８０℃における通過帯域を点線で示している。図８（ｂ）および図８（ｃ）においては、通過帯域の高周波数端および低周波数端は、減衰量が−２０ｄＢの周波数とした。周波数変化率は、２５℃のときを０とした。後述する図９（ａ）から図１１（ｃ）においても同様である。
図８（ａ）に示されるように、サンプルＡにあっては、通過帯域にスプリアスは観察されない。図８（ｂ）および図８（ｃ）から、高周波数端および低周波数端の温度係数は、それぞれ−３７．０ｐｐｍ／℃、−３２．２ｐｐｍ／℃である。
【００４６】
前記サンプルＢに於ける通過特性を、図９に示す。
図９（ａ）に示されるように、サンプルＢにあっても、通過帯域にスプリアスが観察される。図９（ｂ）および図９（ｃ）から、高周波数端および低周波数端の温度係数は、それぞれ−２４．５ｐｐｍ／℃、−１７．９ｐｐｍ／℃である。
【００４７】
前記サンプルＣに於ける通過特性を、図１０に示す。
図１０（ａ）に示されるように、サンプルＣにあっては、通過帯域にスプリアスは観察されない。
一方、図１０（ｂ）および図１０（ｃ）から、高周波数端および低周波数端の温度係数は、それぞれ−２６．９ｐｐｍ／℃、−２０．８ｐｐｍ／℃である。
【００４８】
前記サンプルＤに於ける通過特性を、図１１に示す。
図１１（ａ）に示されるように、サンプルＤにあっては、通過帯域にスプリアスは観察されない。
一方、図１１（ｂ）および図１１（ｃ）から、高周波数端および低周波数端の温度係数は、それぞれ−２８．６ｐｐｍ／℃、−２３．０ｐｐｍ／℃である。
【００４９】
上記サンプルＡ乃至サンプルＤの特性をまとめ、表１に示す。
【表１】
【００５０】
表１に示されるように、基板３０としてタンタル酸リチウム基板単体を用いたサンプルＡに比較して、サファイア基板上にタンタル酸リチウム基板を配設したサンプルＢは、通過帯域端の温度依存性が０（ゼロ）に近づく。しかしながら、通過帯域内に於いて、バルク波に起因したスプリアスが発生する（図９（ａ）参照）。
【００５１】
一方、サンプルＣならびにサンプルＤのように、タンタル酸リチウムからなる支持基板上にタンタル酸リチウムからなる素子基板を配設することにより、通過帯域端の温度依存性は前記サンプルＢより若干悪化するものの、通過帯域内にバルク波に起因したスプリアスの発生を招来しない。また、通過帯域端の温度係数の絶対値は、前記サンプルＡよりも小さい。
【００５２】
また、当該サンプルＣとサンプルＤとを比較すると、素子基板が薄いほど、通過帯域端の温度係数は０（ゼロ）に近づく。
【００５３】
以上のように、タンタル酸リチウムからなる支持基板上にタンタル酸リチウムからなる素子基板を配設してなるサンプルＣおよびサンプルＤによれば、バルク波に起因したスプリアスの発生を抑制し、かつ周波数の温度係数を０（ゼロ）に近づけることができる。
さらに、素子基板１２を薄くすることにより、周波数の温度係数をより０（ゼロ）に近づけることができる。
尚、素子基板１２は、その厚さを支持基板１０よりも薄くすることができ、当該素子基板１２の厚さは、支持基板１０の厚さの１／２０以上〜１／１０以下の厚さとすることができる。
【実施例３】
【００５４】
前記実施例１に示した構造、製造方法を適用して形成した弾性波デバイスを、実施例３として、図１２に示す。
尚、図１２に於いて、弾性波フィルタ４０は、３ＩＤＴ構造を有する入力側フィルタ３８と、４ＩＤＴ構造を有する出力側フィルタ３６とを備えている。入力側フィルタ３８の中心のＩＤＴには、入力端子Ｉｎが設けられている。当該入力端子Ｉｎには、不平衡入力信号が入力する。入力側フィルタ３８の両端のＩＤＴは、出力側フィルタ３６の両端のＩＤＴに接続される。出力側フィルタ３６の中央の２つのＩＤＴにはそれぞれ出力端子ＯＵＴ１およびＯＵＴ２が設けられている。当該出力端子ＯＵＴ１およびＯＵＴ２からは平衡出力信号が出力される。
【００５５】
このように、弾性波デバイスは、複数の多重モードフィルタを組み合わせたフィルタであってもよい。また、１つの多重モードフィルタであってもよい。また、ラダー型フィルタであってもよい。また、共振子であってもよい。更に、弾性表面波デバイス以外の弾性波デバイスであってもよい。
【００５６】
本発明について実施例をもって詳述したが、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】
【００５７】
１０ 支持基板
１２ 素子基板
１４ アモルファス層
１７ａ ＩＤＴ
１７ｂ 反射電極
１８ 共振子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タンタル酸リチウムからなる支持基板と、
前記支持基板の上面上に配置され、下面が前記支持基板の上面と接合されたタンタル酸リチウムからなる素子基板と、
前記素子基板の上面に形成され、弾性波を励振する櫛型電極と、
を具備し、
前記素子基板の前記弾性波の伝搬方向はＸ軸であり、
前記支持基板の上面の法線方向はＸ軸又はＹ軸であり、前記弾性波の伝搬方向は前記支持基板のＺ軸と平行ではないことを特徴とする弾性波デバイス。
【請求項２】
前記支持基板の上面と前記素子基板の下面との間に形成されたアモルファス層を具備することを特徴とする請求項１記載の弾性波デバイス。
【請求項３】
前記素子基板の下面は前記支持基板の上面と常温接合されていることを特徴とする請求項１または２記載の弾性波デバイス。
【請求項４】
前記弾性波の伝搬方向は前記支持基板のＹ軸又はＸ軸と平行ではないことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載の弾性波デバイス。
【請求項５】
前記素子基板の上面の法線方向は、Ｘ軸を中心にＹ軸からＺ軸方向に３６°〜４８°回転した方向であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項記載の弾性波デバイス。
【請求項６】
前記弾性波の伝搬方向に平行な方向の前記支持基板の線熱膨張係数は、前記支持基板のＸ軸の線熱膨張係数より小さいことを特徴とする請求項1から5のいずれか一項記載の弾性波デバイス。
【請求項７】
前記素子基板は前記支持基板より薄いことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項記載の弾性波デバイス。
【請求項８】
個片化されたチップにおいて、側壁に段差が無いことを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項記載の弾性波デバイス。
【請求項１】
タンタル酸リチウムからなる支持基板と、
前記支持基板の上面上に配置され、下面が前記支持基板の上面と接合されたタンタル酸リチウムからなる素子基板と、
前記素子基板の上面に形成され、弾性波を励振する櫛型電極と、
を具備し、
前記素子基板の前記弾性波の伝搬方向はＸ軸であり、
前記支持基板の上面の法線方向はＸ軸又はＹ軸であり、前記弾性波の伝搬方向は前記支持基板のＺ軸と平行ではないことを特徴とする弾性波デバイス。
【請求項２】
前記支持基板の上面と前記素子基板の下面との間に形成されたアモルファス層を具備することを特徴とする請求項１記載の弾性波デバイス。
【請求項３】
前記素子基板の下面は前記支持基板の上面と常温接合されていることを特徴とする請求項１または２記載の弾性波デバイス。
【請求項４】
前記弾性波の伝搬方向は前記支持基板のＹ軸又はＸ軸と平行ではないことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載の弾性波デバイス。
【請求項５】
前記素子基板の上面の法線方向は、Ｘ軸を中心にＹ軸からＺ軸方向に３６°〜４８°回転した方向であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項記載の弾性波デバイス。
【請求項６】
前記弾性波の伝搬方向に平行な方向の前記支持基板の線熱膨張係数は、前記支持基板のＸ軸の線熱膨張係数より小さいことを特徴とする請求項1から5のいずれか一項記載の弾性波デバイス。
【請求項７】
前記素子基板は前記支持基板より薄いことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項記載の弾性波デバイス。
【請求項８】
個片化されたチップにおいて、側壁に段差が無いことを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項記載の弾性波デバイス。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−１０５１９１（Ｐ２０１２−１０５１９１Ａ）
【公開日】平成２４年５月３１日（２０１２．５．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２５３８６０（Ｐ２０１０−２５３８６０）
【出願日】平成２２年１１月１２日（２０１０．１１．１２）
【出願人】（０００２０４２８４）太陽誘電株式会社 (964)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月３１日（２０１２．５．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月１２日（２０１０．１１．１２）
【出願人】（０００２０４２８４）太陽誘電株式会社 (964)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]