弹性波装置制造方法

弹性波装置制造方法
【专利摘要】提供利用板波、并且IDT电极的膜厚的变化所引起的特性的变化非常小的弹性波装置。弹性波装置(1)具备：压电基板(6)；和在该压电基板(6)的压电振动部贯通压电基板(6)而设的IDT电极(7)。
【专利说明】弹性波装置

【技术领域】
[0001] 本发明涉及利用具有传播的弹性波的波长以下的厚度的压电基板的弹性波装置。

【背景技术】
[0002] 以往提出各种利用了兰姆波等的板波的弹性波装置。即，通过在小的厚度的压电 基板上设置IDT电极，能利用板波来得到各种弹性波特性。例如，在下述的专利文献1中， 利用A1模能得到音速10000m/秒以上的高音速的弹性波特性。
[0003] 另外，在下述的专利文献2中，公开了利用板波的SH模的弹性波装置。在专利文 献2中，通过利用SH模，能得到宽频带的特性。
[0004] 先行技术文献
[0005] 专利文献
[0006] 专利文献1 :JP特许第4613960号
[0007] 专利文献2 :JP特开2002-152007号公报 [0008] 发明的概要
[0009] 发明要解决的课题
[0010] 但是，在现有的利用板波的弹性波装置中，有由于压电基板厚度或电极膜厚的变 化而特性发生较大变化的问题。更具体地，在压电基板厚度或电极膜厚发生变化时，机电耦 合系数即频带宽度、音速以及阻带往往会发生较大变化。即，难以稳定地制作所期望的特性 的弹性波装置。
[0011] 另外，为了得到宽频带，需要使IDT电极中的占空比和电极膜厚较小。这种情况 下，在GHz带等的高频下，电极的电阻损耗的影响变大。因此，还有在构成谐振器的情况下， 谐振电阻变大，在构成滤波器的情况下，损耗变大这样的问题。


【发明内容】

[0012] 本发明的目的在于提供不易产生压电基板厚度或电极膜厚所引起的特性的变化 的弹性波装置。
[0013] 用于解决课题的手段
[0014] 本发明所涉及的弹性波装置具备：具有传播的弹性波的波长以下的厚度的压电基 板；和IDT电极。贯通压电基板地设置上述IDT电极。
[0015] 在本发明所涉及的弹性波装置的某特定的方面下，压电基板由LiNb03构成。在这 种情况下，能使相对带宽较大。
[0016] 在本发明所涉及的弹性波装置的其它特定的方面下，LiNb03的欧拉角的Θ处于 100°?140°的范围。在这种情况下，能进一步增大作为板波的SH波的相对带宽。
[0017] 在本发明所涉及的弹性波装置的其它特定的方面下，IDT电极的占空比为0. 5以 下。在这种情况下，能进一步增大作为板波的SH波的相对带宽。
[0018] 在本发明所涉及的弹性波装置的再另外的特定的方面下，IDT电极以从由Al、Cu、 W、Au、Pt、Ta、Mo以及Ni构成的群中选择的1种金属为主体。由于这些金属电阻较低，因此 能减少弹性波装置的谐振电阻或损耗。
[0019] 发明的效果
[0020] 在本发明所涉及的弹性波装置中，IDT电极贯通压电基板而设。因此，即使使压电 基板以及电极厚度发生变化，相对带宽和音速的变化也显著较小。因而，能容易地制造所期 望的特性的弹性波装置。

【专利附图】

【附图说明】
[0021] 图1是本发明的第1实施方式所涉及的弹性波装置的主视截面图。
[0022] 图2是表示由欧拉角的Θ为120°的LiNb03构成的压电基板以及电极的膜厚、和 相对带宽和占空比的关系的图。
[0023] 图3是表示由欧拉角的Θ为120°的LiNb03构成的压电基板以及电极的膜厚、音 速和占空比的关系的图。
[0024] 图4是表示由欧拉角的Θ为120°的LiNb03构成的压电基板以及电极的膜厚、阻 带（stop band)和占空比的关系的图。
[0025] 图5是表示IDT电极的占空比为0.3的情况下的由欧拉角的Θ为120°的LiNb03 构成的压电基板以及电极膜的厚度和相对带宽的关系的图。
[0026] 图6是表示IDT电极的占空比为0.3的情况下的由欧拉角的Θ为120°的LiNb03 构成的压电基板以及电极膜的厚度和音速的关系的图。
[0027] 图7是表示IDT电极的占空比为0.3的情况下的由欧拉角的Θ为120°的LiNb03 构成的压电基板以及电极膜的厚度和阻带的关系的图。
[0028] 图8是表示比较例的弹性波装置中的电极膜厚和占空比、和相对带宽的关系的 图。
[0029] 图9是表示比较例的弹性波装置中的电极膜厚和占空比、和音速的关系的图。
[0030] 图10是表示比较例的弹性波装置中的电极膜厚和占空比、和阻带的关系的图。
[0031] 图11是表示第1实施方式中的LiNb03的欧拉角的Θ、占空比、和相对带宽的关系 的图。
[0032] 图12是表示在本发明的一个实施方式中，IDT电极由Cu构成的情况下的电极膜 厚以及压电基板厚度、占空比、和相对带宽的关系的图。
[0033] 图13是表示在本发明的一个实施方式中，IDT电极由Cu构成的情况下的电极膜 厚以及压电基板厚度、占空比、和音速的关系的图。
[0034] 图14是表示IDT电极由Cu构成的情况下的LiNb03的欧拉角的Θ、占空比、和相 对带宽的关系的图。
[0035] 图15是表示在本发明的一个实施方式中，IDT电极由W构成的情况下的电极膜厚 以及压电基板厚度、占空比、和相对带宽的关系的图。
[0036] 图16是表示在本发明的一个实施方式中，IDT电极由W构成的情况下的电极膜厚 以及压电基板厚度、占空比、和音速的关系的图。
[0037] 图17是表示IDT电极由W构成的情况下的LiNb03的欧拉角的Θ、占空比、和相对 带宽的关系的图。
[0038] 图18是表不在本发明的一个实施方式中IDT电极由Ta构成的情况下的电极膜厚 以及压电基板厚度、占空比、和相对带宽的关系的图。
[0039] 图19是表示在本发明的一个实施方式中，IDT电极由Ta构成的情况下的电极膜 厚以及压电基板厚度、占空比、和音速的关系的图。
[0040] 图20是IDT电极由Ta构成的情况下的LiNb03的欧拉角的Θ、占空比、和相对带 宽的关系的图。
[0041] 图21是表示在本发明的一个实施方式中，IDT电极由Mo构成的情况下的电极膜 厚以及压电基板厚度、占空比、和相对带宽的关系的图。
[0042] 图22是表示在本发明的一个实施方式中，IDT电极由Mo构成的情况下的电极膜 厚以及压电基板厚度、占空比、和音速的关系的图。
[0043] 图23是表示IDT电极由Mo构成的情况下的LiNb03的欧拉角的Θ、占空比、和相 对带宽的关系的图。
[0044] 图24是表示在本发明的一个实施方式中，IDT电极由Ni构成的情况下的电极膜 厚以及压电基板厚度、占空比、和相对带宽的关系的图。
[0045] 图25是表示在本发明的一个实施方式中，IDT电极由Ni构成的情况下的电极膜 厚以及压电基板厚度、占空比、和音速的关系的图。
[0046] 图26是表示IDT电极由Ni构成的情况下的LiNb03的欧拉角的Θ、占空比、和相 对带宽的关系的图。
[0047] 图27是表示在本发明的一个实施方式中，IDT电极由Au构成的情况下的电极膜 厚以及压电基板厚度、占空比、和相对带宽的关系的图。
[0048] 图28是表示在本发明的一个实施方式中，IDT电极由Au构成的情况下的电极膜 厚以及压电基板厚度、占空比、和音速的关系的图。
[0049] 图29是表示在本发明的一个实施方式中，IDT电极由Pt构成的情况下的电极膜 厚以及压电基板厚度、占空比、和相对带宽的关系的图。
[0050] 图30是表示在本发明的一个实施方式中IDT电极由Pt构成的情况下的电极膜厚 以及压电基板厚度、占空比、和音速的关系的图。
[0051] 图31 (a)?图31(c)是用于说明本发明的一个实施方式的弹性波装置的制造方法 的各概略主视截面图。
[0052] 图32(a)?图32(c)是用于说明本发明的一个实施方式的弹性波装置的制造方法 的各概略主视截面图。
[0053] 图33(a)?图33(c)是用于说明本发明的一个实施方式的弹性波装置的制造方法 的各概略主视截面图。
[0054] 图34是表示IDT电极向压电基板的上表面突出的结构和突出量的示意截面图。
[0055] 图35是表示IDT电极的突出量、相对带宽、和占空比的关系的图。
[0056] 图36是表示IDT电极的厚度d/ λ薄于压电基板的厚度h/ λ的结构的示意截面 图。
[0057] 图37是表示在图36的结构中d/λ为10 %的情况下的占空比、IDT电极的厚度h/ λ (%)、和相对带宽（％)的关系的图。

【具体实施方式】
[0058] 以下，通过参考【专利附图】

【附图说明】本发明的具体的实施方式来使本发明明朗。
[0059] 图1是本发明的一个实施方式所涉及的弹性波装置的截面图。
[0060] 弹性波装置1具有支承基板2。支承基板2具有：基底基板3、设置在基底基板3 上的粘合剂层4、和层叠在粘合剂层4上的支承层5。在支承层5的上表面具有凹部5a。面 对该凹部5a地在支承基板2上层叠压电基板6。压电基板6具有从上表面贯通到下表面的 多个贯通口 6a。贯通口 6a内填充金属材料来形成IDT电极7。即，IDT电极7的厚度与压 电基板6的厚度相等。
[0061] 关于构成压电基板6的材料，能使用能激发板波的适宜的压电材料。作为这样的 压电材料，能使用LiNb0 3、LiTa03、水晶等。在本实施方式中，压电基板6由LiNb03构成。另 夕卜，在本发明中，压电基板6也可以是压电薄板或通过成膜而得到的压电薄膜。
[0062] IDT电极76由适宜的金属材料构成。最优选使用从由Al、Cu、W、Au、Pt、Ta、Mo以 及Ni构成的群中选择的1种金属。或者，也可以是这些金属的层叠体。这些金属电阻较小。 因此，能谋求弹性波装置1的低损耗化。
[0063] 在弹性波装置1中，由于上述IDT电极7贯通压电基板6而设，因此通过激发IDT 电极7,能激发板波。如后述那样，在本实施方式的弹性波装置1中，由于IDT电极7贯通压 电基板6而设，因此不易因电极膜厚的变动而引起相对带宽（fractional bandwidth)、音 速以及阻带等的特性发生变动。另外，在本实施方式中，IDT电极7的膜厚h与压电基板6 的月吴厚d大致相等。
[0064] 上述压电基板6的形成IDT电极7的部分构成压电振动部。该压电振动部相对于 支承基板2在声学上分离。更具体地，由于形成前述的凹部5a，因此压电振动部从支承基板 2浮起。
[0065] 用以下的要领作成本实施方式的弹性波装置1，使上述IDT电极7的膜厚h、压电 基板6的膜厚d进行各种变化来评价弹性波装置1的特性。
[0066] 另外，以下，所谓IDT电极7的膜厚h是指以波长λ标准化的标准化膜厚h/λ。 同样地，关于压电基板6的膜厚d，也设为以波长λ标准化而成的标准化膜厚d/λ。另外， 在图2以后，以百分率表示d/ λ以及h/ λ。
[0067] 在以下的实验例中所准备的弹性波装置1中，构成单端口型的利用板波的弹性波 谐振器。所谓相对带宽是指以谐振频率将单端口型弹性波谐振器中的谐振频率与反谐振频 率间的频段标准化的值。如周知那样，相对带宽与机电耦合系数相关，相对带宽较大意味着 机电耦合系数较大。
[0068] 另外，以下的所谓音速，是指相当于单端口型弹性波谐振器的谐振频率的相位速 度（m/秒）。
[0069] 另外，所谓阻带，是指单端口型弹性波谐振器的电极指所形成的阻带。如周知那 样，阻带与每1根电极指1的反射系数相关，阻带越大意味着反射系数越大。
[0070] 作为弹性波装置1，使用欧拉角为（0°，120°，0° )的LiNb03。作为构成IDT电 极7的材料而使用A1。将IDT电极7的电极指的对数设为50对。
[0071] 在上述弹性波装置1中，使压电基板6的厚度d/ λ = IDT电极7的膜厚h/ λ进 行各种变化，且使IDT电极7的占空比（duty)变化，制作多种弹性波装置1。图2?图4是 表示上述那样准备的多个弹性波装置中的压电基板6的膜厚d/λ以及IDT电极7的膜厚 h/λ、占空比、和相对带宽、音速、以及阻带的关系的各图。
[0072] 如从图2?图4所明确的那样，可知在使用由Α1构成的IDT电极7的情况下，不 管占空比如何，即使使压电基板6的膜厚d/ λ以及IDT电极7的膜厚h/ λ在50%以下的 范围内变化，相对带宽、音速以及阻带也几乎不变化。
[0073] 另外，在图2?图4中，看起来即使压电基板6的膜厚d/λ以及IDT电极7的膜厚 h/λ发生变化，相对带宽、音速以及阻带也不变化。但是，实际还是稍微发生变化。图5? 图7是放大纵轴的比例尺来表示图2?图4中的占空比=0. 3的情况下的特性的各图。如 从图5?图7明确的那样可知，若压电基板6的膜厚d/λ以及IDT电极7的膜厚h/λ高 到50%，则相对带宽略微有减少的倾向。反之可知，关于音速，随着膜厚d/λ =h/λ变大 而略微变高。进而，关于阻带也可知，若d/λ =h/λ增加则变宽，特别在d/λ =h/λ超 过30%时变宽。可知在d/λ =h/λ为30%以下时，即使d/λ =h/λ发生变化，阻带的 宽度也几乎不变化。
[0074] 总之，图5?图7是放大表示图2?图4的占空比为0. 3的情况的图。在现实中， 如图2?图4所示那样，即使d/λ =h/A发生变化，相对带宽、音速以及阻带也几乎不变 化。
[0075] 因而可知，在制造时，即使d/ λ = h/ λ有若干偏差，也能制造稳定的特性的弹性 波装置1。换言之，能扩展制造时的容许误差。
[0076] 图8?图10是表示为了比较而准备的现有的弹性波装置的压电基板的膜厚的变 化所引起的相对带宽、音速以及阻带的变化的图。在此，在压电基板上形成由Α1构成的厚 度0. 06 λ (6 % )的IDT电极。其它构成与上述实施方式相同。
[0077] 如从图8?图10所明确那样，可知，在压电基板的膜厚d/λ发生变化时，相对带 宽、音速以及阻带在占空比为〇. 1?〇. 9的任意情况下都较大地发生变动。
[0078] 接下来，研究使上述实施方式的弹性波装置1中的LiNb03的欧拉角（

【权利要求】
1. 一种弹性波装置，具备： 具有传播的弹性波的波长以下的厚度的压电基板；和 贯通所述压电基板而设的IDT电极。
2. 根据权利要求1所述的弹性波装置，其中， 所述压电基板由LiNb03构成。
3. 根据权利要求2所述的弹性波装置，其中， 所述LiNb03的欧拉角的Θ处于1〇〇°?140°的范围。
4. 根据权利要求1?3中任一项所述的弹性波装置，其中， 所述IDT电极的占空比为0. 5以下。
5. 根据权利要求1?4中任一项所述的弹性波装置，其中， 所述IDT电极以从Al、Cu、W、Au、Pt、Ta、Mo以及Ni构成的群中选择的1种金属为主 体。
【文档编号】H01L41/09GK104303417SQ201380025420
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2013年5月13日 优先权日:2012年5月15日
【发明者】木村哲也, 门田道雄 申请人:株式会社村田制作所