压电体波装置及其制造方法
压电体波装置及其制造方法
【专利摘要】得到利用LiTaO3的厚度切变振动模式且机电耦合系数k2高的压电体波装置。压电体波装置(1)具备：由LiTaO3构成的压电薄板(5)、和设置成与压电薄板(5)相接的第1、第2电极(6、7)，利用了由LiTaO3构成的压电薄板(5)的厚度切变振动模式，在LiTaO3的欧拉角(θ，ψ)中，为0°，θ处于54°以上且107°以下的范围内。
【专利说明】压电体波装置及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及使用了 LiTaO3的压电体波装置及其制造方法，更详细而言涉及作为体波而利用了厚度切变模式(thickness shear mode)的体波的压电体波装置及其制造方法。
【背景技术】
[0002]以往，在振荡器、滤波器等中使用压电薄膜器件。例如，在下述的专利文献I中公开了图16所示的压电薄膜器件。压电薄膜器件1001具有压电薄膜1002。记载了压电薄膜1002期望由水晶、LiTaO3^ LiNbO3等压电单晶构成。另外，在上述压电薄膜1002的上表面形成有电极1003、1004。在压电薄膜1002的下表面形成有电极1005~1007。通过使用这些电极1003~1007，从而在压电薄膜器件1001中构成了利用厚度切变模式而成的4个压电薄膜谐振器。
[0003]在先技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献I JP特开2007-228356号公报
【发明内容】
[0006]发明要解决的课题
[0007]如专利文献I所记载的那样，以往已知一种利用了 LiTaO3的厚度切变模式的压电薄膜器件。但是，在使用由LiTaOjQ成的压电薄膜来利用厚度切变振动模式的情况下，无法使厚度切变模式的机电耦合系数k2充分高。为此，难以宽频带化、或使频带宽度的调整幅度宽。
[0008]本发明的目的在于提供利用LiTaO3的厚度切变模式且机电耦合系数k2高的压电体波装置及其制造方法。
[0009]用于解决课题的手段
[0010]本发明所涉及的压电体波装置利用了由LiTaO3构成的压电薄板的厚度切变模式。本发明的压电体波装置具备:由LiTaO3构成的压电薄板；和设置成与所述压电薄板相接的第1、第2电极。在本发明中，在LiTaOJ^欧拉角(φ，θ，ψ)中，φ为0°，Θ处于54°以上且107°以下的范围内。在本发明中，优选上述欧拉角的Θ处于55°~88°的范围内，在这种情况下，能够使作为寄生模式(spurious mode)的厚度纵向振动的机电稱合系数充分小。
[0011]另外，在本发明中，更优选上述欧拉角的Θ处于62°~87°的范围内。在这种情况下，能够使频率温度系数TCF的绝对值小。
[0012]本发明所涉及的压电体波装置的制造方法是利用了由LiTaO3构成的压电薄板的厚度切变模式的压电体波装置的制造方法，具备:准备压电薄板的工序，在该压电薄板的欧拉角(φ，θ，ψ)中，φ为0°，Θ处于54°以上且107°以下的范围内；与所述压电薄板相接地形成第I电极的工序；和与所述压电薄板相接地形成第2电极的工序。[0013]在本发明的压电体波装置的制造方法的某特定的局面下，准备所述压电薄板的工序具备:从由LiTaO3构成的压电基板的一个面进行离子注入以在该一个面侧形成注入离子浓度最高的高浓度离子注入部分的工序；在所述压电基板的所述一个面侧接合支承基板的工序；对所述压电基板进行加热的同时，在所述高浓度离子注入部分将所述压电基板分离为从该压电基板的所述一个面直至所述高浓度离子注入部分的压电薄板、和剩下的压电基板部分的工序。在这种情况下，通过控制离子注入条件，从而能够容易地控制高浓度离子注入部分的位置。一般而言，离子注入装置的离子束以均匀的强度直线照射到基板，且离子束一边扫掠基板整体一边以大致相同的照射角对同一部位照射多次。因此，与由溅射、CVD、蒸镀等成膜法所引起的厚度偏差相比，在离子注入中，高浓度离子注入部分的位置在基板整个面变得均等，深度偏差变小。由此，能容易地获得在基板整个面都为正确厚度的压电薄板。
[0014]在本发明的压电体波装置的制造方法的其他特定的局面下，准备所述压电薄板的工序具有:从由LiTaO3构成的压电基板的一个面进行离子注入以在该一个面侧形成注入离子浓度最高的高浓度离子注入部分的工序；在所述压电基板的所述一个面侧粘合临时支承部件的工序；和对粘合于所述临时支承部件的压电基板进行加热的同时，在所述高浓度离子注入部分将所述压电基板分离为从该压电基板的所述一个面直至所述高浓度离子注入部分的压电薄板、和剩下的压电基板部分的工序，具有从所述压电薄板剥离所述临时支承部件的工序。
[0015]在这种情况下，在压电薄板的分离时，能抑制因热应力而在压电薄板发生不良状况的可能性。
[0016]在本发明所涉及的压电体波装置的制造方法的另一特定的局面下，在从所述压电薄板剥离所述临时支承部件之前，先实施:在所述压电薄板上形成第I电极的工序；覆盖所述第I电极地形成牺牲层的工序；和在所述牺牲层上层叠支承基板的工序。另外，在从所述压电薄板剥离了临时支承部件之后，还具备:在通过所述临时支承部件的剥离而露出的所述压电薄板的另一个面形成第2电极的工序；和使所述牺牲层消失的工序。在该情况下，能遵循本发明提供具有在压电薄板的上下形成有第1、第2电极的振动部分从支承基板浮起的构造的压电体波装置。
[0017]发明效果
[0018]在本发明所涉及的压电体波装置中，在由LiTaO3构成的压电薄板中，由于φ为0°，Θ处于54°以上且107°以下的范围内，因此能提高厚度切变模式的机电耦合系数k2。因此，可以提供频带宽度宽的压电体波装置、频带宽度的调整范围宽的压电体波装置。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1(a)以及(b)是本发明的一实施方式所涉及的压电体波装置的主视截面图以及俯视图。
[0020]图2是表示LiTaO3的欧拉角的Θ、与厚度切变模式的谐振频率Fr以及反谐振频率Fa之间的关系的图。
[0021]图3是表示LiTaO3的欧拉角的Θ、与厚度切变模式的机电耦合系数k2之间的关系的图。[0022]图4是表示LiTaO3的欧拉角的Θ、与厚度切变模式的频率温度系数TCF之间的关系的图。
[0023]图5是表示LiTaO3的欧拉角的Θ、与成为寄生的厚度纵向振动模式的机电耦合系数ksp2之间的关系的图。
[0024]图6是表示LiTaO3的欧拉角的Θ、与厚度纵向振动的谐振频率Fr以及反谐振频率Fa之间的关系的图。
[0025]图7是表示LiTaO3的欧拉角的Θ、与厚度纵向振动的机电耦合系数k2之间的关系的图。
[0026]图8是表示LiTaO3的欧拉角的Θ、与频率温度系数TCF之间的关系的图。
[0027]图9是表示使用了 LiNbO3的情况下的厚度切变振动模式下的欧拉角Θ与频率温度系数TCF之间的关系的图。
[0028]图10是表示第I实施方式的压电体波装置的阻抗特性以及相位特性的图。
[0029]图11是表示第I实施方式的压电体波装置的阻抗史密斯圆图的图。
[0030]图12(a)?⑷是用于说明本发明的一实施方式所涉及的压电体波装置的制造方法的各示意性主视截面图。
[0031]图13(a)?(C)是用于说明本发明的一实施方式所涉及的压电体波装置的制造方法的各示意性主视截面图。
[0032]图14(a)?(C)是用于说明本发明的一实施方式所涉及的压电体波装置的制造方法的各示意性主视截面图。
[0033]图15(a)?(C)是用于说明本发明的一实施方式所涉及的压电体波装置的制造方法的各示意性主视截面图。
[0034]图16是表示现有的压电薄膜器件的一例的示意性截面图。
【具体实施方式】
[0035]以下通过参照【专利附图】
【附图说明】本发明的【具体实施方式】来使本发明变得明了。
[0036]图1(a)以及(b)是本发明的一实施方式所涉及的压电体波装置的示意性主视截面图以及俯视图。
[0037]本实施方式的压电体波装置I具有支承基板2。支承基板2由适当的绝缘体或压电体构成。在本实施方式中，支承基板2由氧化铝构成。
[0038]在支承基板2上形成有绝缘层3。绝缘层3在本实施方式中由氧化硅构成，但能由LiTa03、LiNb03、蓝宝石、玻璃等适当的绝缘性材料形成。氧化铝、玻璃、LiNbO3较之LiTa03、蓝宝石，材料廉价且容易制造，因此易于获得，故优选。在绝缘层3的上表面形成有凹部3a。在设有凹部3a的部分的上方，配置有压电薄板振动部4。压电薄板振动部4具有:压电薄板5、形成于压电薄板5的上表面的第I电极6、和形成于下表面的第2电极7。
[0039]压电薄板5由LiTaO3构成。另外，所谓压电薄板5，是指例如厚度为2 μ m以下程度的薄的单晶的压电体。根据后述的制造方法，通过采用离子注入-分割法，从而能够高精度地得到这样的厚度薄的由LiTaO3构成的压电薄板。
[0040]另外，第I电极6以及第2电极7由适当的金属、或以该金属为主体的合金构成。作为这样的金属或合金，根据被请求的物性值来适当地选择即可。例如，在要求耐热性的情况下，使用W、Mo、Ta、Hf等高熔点金属即可。另外，也可以使用电阻低的Cu或Al。进而，也可以使用难以引起热扩散的Pt。另外，也可以使用与LiTaO3的密接性卓越的Ti或Ni等。第1、第2电极6、7也可以由层叠多个金属膜而成的层叠金属膜形成。
[0041]上述第1、第2电极6、7的形成方法并未特别地限定。能使用电子束蒸镀、化学蒸镀、溅射、或CVD等适当的方法。
[0042]另外，图1(a)相当于沿着图1(b)的A-A线的部分的截面图。压电薄板5在沿着凹部3a的A-A线的方向两侧具有切口(slit)5a、5b。因此，如图1 (a)所示，在凹部3a的上方，压电薄板振动部4被设为浮起的状态。在切口 5a的外侧，在绝缘层3上形成有布线电极8。布线电极8在未图示的部分而与第2电极7连接。另外，在切口 5b的外侧形成有布线电极9。布线电极9形成在压电薄板5上，在未图示的部分而与第I电极6电连接。布线电极8、9由适当的导电性材料构成。作为这样的导电性材料，能使用Cu、Al或它们的合金
坐寸ο
[0043]在布线电极9上设有金凸起10。另外，在压电薄板5设有通孔电极11以与布线电极8电连接。金凸起12接合在通孔电极11的上端。因此，通过从金凸起10、12施加交变电场，从而能够使压电薄板振动部4振动。除此之外，由于传输主电信号的布线电极8与绝缘层3和支承基板2的接合界面相间隔，因此难以受到伴随接合界面的扩散或不均匀性的半导体上的电阻变差、集肤效应的影响。因此，能以低损耗传输主电振动。
[0044]本实施方式的压电体波装置I的特征在于，在上述压电薄板振动部4中利用由LiTaO3构成的压电薄板5的厚度切变振动模式，且在LiTaO3的欧拉角的(φ，θ，ψ)中，φ为0°，Θ处于54°以上且107 °以下的范围内。由此，能够获得利用了厚度切变振动模式的良好的谐振特性。在下面更具体地对其进行说明。
[0045]通过有限要素法来对利用使用了 LiTaO3的厚度切变振动模式以及厚度纵向振动模式的体波振动器进行解析。LiTaO3的厚度设为lOOOnm。将在该LiTaO3的上下形成了由IOOnm的厚度的Al构成的电极的构造设为模型。上下的电极的重合的面积设为2000 μ m2。
[0046]在LiTaOJ^欧拉角(0°，Θ，0° )中使Θ变化，解析了厚度切变振动模式以及厚度纵向振动模式的状态。在图2~图8中示出结果。
[0047]图2是表示欧拉角的Θ、与厚度切变振动模式的谐振频率Fr以及反谐振频率Fa之间的关系的图，实线表示谐振频率，虚线表示反谐振频率。另外，图3是表示欧拉角的Θ、与厚度切变振动模式的机电耦合系数k2之间的关系的图。如从图3明确那样，所利用的厚度切变振动模式的机电耦合系数k2在Θ为80。附近成为最大，成为14.3%的值。在此，若Θ为54°以上且107°以下的范围，则机电耦合系数k2超过5%，可得到形成便携终端用滤波器的频带宽度所需要的机电耦合系数。进而，若Θ为63。以上且97°以下的范围，则机电耦合系数k2维持大到上述最大值的2/3即9.5%以上的值。机电耦合系数k2与滤波器的频带宽度成正比。因此可知，若将欧拉角的Θ设为54°以上且107°以下，则能提高机电耦合系数k2，能构成宽频带的体波滤波器。
[0048]由此可知，在本实施方式中，通过将欧拉角的Θ设为54°以上且107°以下，从而能提供宽频带的体波装置。本来根据用途不同，频带宽度也并非越宽越好。但是，若与体波谐振器并联或串联地附加静电容，则能缩窄频带宽度。因此，在机电耦合系数k2大的情况下，能提高设计的自由度。由此，根据本实施方式，由于欧拉角的Θ为54。以上且107°以下，机电耦合系数k2大，因此能容易地提供各种频带宽度的体波装置。
[0049]另一方面，如从图5所明确那样，成为寄生的厚度纵向振动模式的机电耦合系数k2在Θ为73°处几乎变为零。这也与图7的结果一致。即，图6?图8是用于说明成为寄生的厚度纵向振动模式的由欧拉角的Θ引起的变化的图。图6表示欧拉角的Θ、与厚度纵向振动的谐振频率Fr以及反谐振频率Fa之间的关系。实线表示谐振频率的结果，虚线表示反谐振频率的结果。另外，图7表示欧拉角的Θ与厚度纵向振动的机电耦合系数k2之间的关系，图8表示欧拉角的Θ与频率温度系数TCF之间的关系。如从图6?图8所明确那样，在欧拉角的Θ为73。时，成为寄生的厚度纵向振动模式的机电耦合系数k2几乎变为零，若Θ为55°以上且85°以下的范围，则如从图5所明确那样，成为寄生的厚度纵向振动模式的机电耦合系数k2非常小而小到1.5%以下。
[0050]由此，优选期望将欧拉角的Θ设为55°以上且85°以下的范围。由此，能减小成为寄生的厚度纵向振动模式的响应。因而，在构成了上述实施方式的压电体波装置的情况下，能提升滤波器的阻带中的衰减特性。
[0051]另一方面，如从图4所明确那样，厚度切变振动模式的频率温度系数TCF在Θ =75°的情况下小到21.4ppm/°C。另外，在Θ为62°以上且87°以下的范围内，TCF小到30ppm/°C以下。因此，优选期望将Θ设为62°以上且87°以下的范围。由此，压电体波装置I中的滤波器的通频带、阻带难以因环境温度的变化而移位。即，能提供相对于频率的变动而稳定的压电体波装置I。
[0052]在此，在图9中示出使用了 LiNbO3的情况下的厚度切变振动模式下的欧拉角Θ与频率温度系数TCF之间的关系。在LiNbO3中，与LiTaO3的情况相同，若确认成为寄生的厚度纵向振动模式的机电耦合系数k2变小的Θ =73°附近的TCF，则确认到96ppm/°C，可知与为21.4ppm/°C的LiTaO3相比大到将近5倍。由此可以说作为压电薄板优选使用LiTa03。
[0053]此外，在图2?图8中，以在LiTaO3的上表面以及下表面形成了由Al构成的电极的构造为模型来进行研究。但是，纵使设为将电极材料变更为其他金属，即便机电耦合系数k2的绝对值发生变化，也可确认出:通过将欧拉角的Θ设为在与上述相同的范围内，从而能够提高机电耦合系数k2，进而通过设为上述期望范围的Θ，从而能抑制寄生、或减小TCF的绝对值。
[0054]图10以及图11是表示前述的本实施方式的压电体波装置I的阻抗特性及相位特性以及阻抗史密斯圆图的图。在此，由LiTaOdQ成的压电薄板5的欧拉角设为(0°，85°，0° )，其厚度设为0.85 μ m。另外，第I电极6以及第2电极7由铝构成，其膜厚设为75nm。另外，在铝与LiTaO3之间配置薄到IOnm的Ti作为密接层。如从图10以及图11所明确那样，谐振频率为1990MHz，反谐振频率为2196MHz，可获得频带宽度宽到10.3%的谐振特性。
[0055]接下来，参照图12(a)?图15(c)来说明上述压电体波装置I的制造方法的一例。
[0056]如图12(a)所示，准备由LiTaO3构成的压电基板5A。从压电基板5A的一个面如箭头所示那样注入氢离子。所注入的离子并不限于氢，也可以使用氦等。离子注入时的能量并未特别地限定，但在本实施方式中设为150KeV、剂量8X1017、原子/cm。另外，上述离子注入条件只要根据设为目标的压电薄板的厚度进行选择即可。即，通过选择上述离子注入条件，从而能够控制注入离子高浓度部分的位置。
[0057]在进行离子注入时，在压电基板5A内于厚度方向上出现离子浓度分布。在图12中用虚线表示离子浓度最高的部分。在虚线所示的离子浓度最高的部分即注入离子高浓度部分5x，若进行加热则因应力而容易分离。通过这样的注入离子高浓度部分5x来进行分离的方法在日本特表2002-534886号公报中被公开。
[0058]接下来，如图12(b)所示，在压电基板5A的被进行离子注入的一侧的面，形成临时接合层21。临时接合层21是为了接合后述的临时支承部件22并且保护最终得到的压电薄板5而设置的。临时接合层21由能通过后述的蚀刻工序去除的材料构成。S卩，由能通过蚀刻去除、且蚀刻时不会损伤到压电薄板5的适当的材料构成。作为构成这样的临时接合层21的材料,能使用无机材料或有机材料等适当的材料。作为无机材料，能举出Zn0、Si02、AlN等绝缘性无机材料、或Cu、Al、Ti等金属材料。作为有机材料，能举出聚酰亚胺等。临时接合层21也可以是层叠由这些材料构成的多个膜而成的构成。在本实施方式中，上述临时接合层21由SiO2构成。
[0059]如图12(c)所示，在临时接合层21层叠并粘合临时支承部件22。临时支承部件22能由适当的刚性材料形成。作为这样的材料，能使用绝缘性陶瓷、压电性陶瓷等适当的材料。在此，临时支承部件由几乎不存在作用于与压电基板的界面处的热应力的材料构成，或者由在接合支承基板和压电基板时作用于临时支承部件与压电基板的界面处的热应力小于作用于支承基板与压电基板的界面处的热应力的材料构成。为此，能比以往更加抑制在压电薄板的分离时因热应力而在压电薄板发生不良状况的可能性。另一方面，由于在用于分割压电薄板的加热后在压电薄板上形成支承基板，因此作为支承基板的构成材料，能不考虑作用于支承基板与压电薄板的界面处的热应力地选定任意的线膨胀系数的材料。
[0060]因而，可提高压电薄板的构成材料和支承基板的构成材料的组合的选择性。例如，在滤波器用途的器件中，通过使支承基板的构成材料的线膨胀系数大幅小于压电薄板的线膨胀系数，从而能提升滤波器的温度-频率特性。另外，通过对支承基板选择导热性高的材料，从而能提升散热性以及耐功率性。由此，通过选择廉价的构成材料，从而可以降低器件的制造成本。
[0061]接下来，进行加热，使得在注入离子高浓度部分5x容易分割压电基板5A。关于用于使压电基板5A容易在注入离子高浓度部分5x分割的加热温度，在本实施方式中，通过维持在250°C?400°C程度的温度来进行。
[0062]在该状态下施加外力，来分割压电基板5A。即，为了剩下图6(d)所示的压电薄板5，在注入离子高浓度部分5x分离压电薄板5、和剩下的压电基板部分，并去除剩下的压电基板部分。
[0063]另外，期望在通过加热进行分割后施予适当使压电性恢复的加热处理。作为这样的加热处理，只要在400°C?500°C的温度下维持3个小时程度即可。
[0064]上述压电性恢复所需要的加热温度只要高于用于准备上述分割的加热温度即可。由此，能使压电性有效地恢复。
[0065]接下来，如图13(a)所示，通过光刻法在压电薄板5上形成包含第2电极7以及布线电极8的电极构造。进而，形成保护膜8a以覆盖布线电极8。
[0066]接下来，如图13(b)所示，形成牺牲层23以覆盖第2电极7。牺牲层23由能通过蚀刻而去除的材料构成。作为这样的牺牲层形成材料，能使用SiO2ZnO PSG(磷娃玻璃)等绝缘膜、各种有机膜、与下部电极或覆盖下部电极的钝化膜的溶解选择度高的金属等。在本实施方式中使用Cu。作为上述蚀刻时的蚀刻剂，能使用不蚀刻第2电极7而通过蚀刻仅去除该牺牲层的适当的材料。
[0067]如图13(c)所示，在整个面形成绝缘层3以覆盖牺牲层23、保护膜8a等。绝缘层3能由Si02、SiN、Ta205、AlN等适当的绝缘性陶瓷形成。另外，也可以使用玻璃、树脂等的绝缘素材。
[0068]然后，如图14(a)所示，对上述绝缘层3进行研磨，使其上表面平坦化。
[0069]接下来，如图14(b)所示，在被平坦化的绝缘层3上层叠支承基板2。
[0070]接下来，通过蚀刻来去除前述的临时接合层21，使其从压电薄板5分离。由此，能使压电薄板5从临时支承部件22剥离。如此一来，如图14(c)所示，能得到在支承基板2的下表面隔着绝缘层3而层叠有牺牲层23、第2电极7、压电薄板5的构造。接下来，如图15(a)所示，进行上下逆转，通过光刻法在压电薄板5上形成第I电极6以及布线电极9。
[0071]然后，通过蚀刻在压电薄板5形成切口 5a、5b以及通孔形成用电极孔。接下来，如图15(b)所示，形成通孔电极11。
[0072]然后，通过蚀刻来去除牺牲层23。如此一来，如图15(c)所示，形成凹部3a，压电薄板振动部4成为浮起的状态。最后，如图1(a)所示，在通孔电极11以及布线电极9上形成凸起12、10。如此一来，能得到上述实施方式的压电体波装置I。根据上述制造方法，预先对厚度厚的压电基板5A进行离子注入。因而，能够在注入离子高浓度部分5x进行分割而容易地得到压电薄板5。根据该方法，能高精度地得到厚度比较薄的压电薄板5。
[0073]此外，虽能根据以上的实施方式所示的制造方法来制造本发明的压电体波装置，但也可以根据其他方法来制造。
[0074]例如，在上述实施方式中，虽在压电基板的一个面粘合临时支承部件22后分离压电薄板、和剩下的压电基板部分，但准备压电薄板的工序也可以通过以下的工序实施。即，也可以通过实施如下工序来准备压电薄板，即:从由LiTaOjQ成的压电基板的一个面进行离子注入以形成前述的高浓度离子注入部分的工序；在压电基板的上述一个面侧接合支承基板的工序；接下来，对压电基板进行加热的同时，在高浓度离子注入部分将压电基板分离为从该压电基板的所述一个面直至所述高浓度离子注入部分的压电薄板、和剩下的压电基板部分的工序。更具体而言，准备图12(a)所示那样的通过离子注入而具有高浓度离子注入部分5x的压电基板5A。接下来，在压电基板5A的进行了离子注入的一侧的面，形成第I电极。然后，在压电基板5A的进行了离子注入的一侧的面、即形成有第I电极的面，接合支承基板2。在该状态下对压电基板5A进行加热的同时，与前述的实施方式同样地分离为压电薄板、和剩下的压电基板部分。接下来，在压电薄板的形成有第I电极的面的相反侧的面，形成第2电极即可。
[0075]另外，压电薄板的形成除了通过向由LiTaOdQ成的压电基板的离子注入和分割来实现之外，也可以通过压电基板的磨削、压电基板的蚀刻等来实现。
[0076]另外，上述压电体波装置I只是本发明的压电体波装置的一例，本发明的特征在于，将LiTaO3的欧拉角设为特定的范围，有效地利用了厚度切变振动模式所带来的谐振特性。因此，第1、第2电极的材料以及形状等并未特别地限定。另外，并不限于谐振器，也可以将压电体波装置构成为具有作为各种频带滤波器发挥功能的电极构造。
[0077]符号说明[0078]I…压电体波装置
[0079]2…支承基板
[0080]3…绝缘层
[0081]3a…凹部
[0082]4…压电薄板振动部
[0083]5…压电薄板
[0084]5A…压电基板
[0085]5a、5b …切口
[0086]5x…注入离子高浓度部分
[0087]6...第 I 电极
[0088]7…第2电极
[0089]8…布线电极
[0090]8a…保护膜
[0091]9…布线电极
`[0092]10…凸起
[0093]11…通孔电极
[0094]12…凸起
[0095]21…临时接合层
[0096]22…临时支承部件
[0097]23…牺牲层
【权利要求】
1.一种压电体波装置，具备: 由LiTaO3构成的压电薄板；和 设置成与所述压电薄板相接的第1、第2电极， 所述压电体波装置利用了由所述LiTaO3构成的压电薄板的厚度切变模式，在所述LiTaOJA欧拉角(φ，θ，ψ)中，φ为0°，Θ处于54°以上且107°以下的范围内。
2.根据权利要求1所述的压电体波装置，其中， 所述LiTaO3的欧拉角的Θ处于55°?88。的范围内。
3.根据权利要求1所述的压电体波装置，其中， 所述LiTaO3的欧拉角的Θ处于62°?87°的范围内。
4.一种压电体波装置的制造方法，该压电体波装置利用了由LiTaO3构成的压电薄板的厚度切变模式，其中，所述压电体波装置的制造方法具备: 准备压电薄板的工序，在该压电薄板的欧拉角(Φ，，θ，Ψ)中，φ为0°，Θ处于54°以上且107°以下的范围内； 与所述压电薄板相接地形成第I电极的工序；和 与所述压电薄板相接地形成第2电极的工序。
5.根据权利要求4所述的压电体波装置的制造方法，其中， 准备所述压电薄板的工序具备: 从由LiTaO3构成的压电基板的一个面进行离子注入以在该一个面侧形成注入离子浓度最高的高浓度离子注入部分的工序； 在所述压电基板的所述一个面侧接合支承基板的工序；和 对所述压电基板进行加热的同时，在所述高浓度离子注入部分将所述压电基板分离为从该压电基板的所述一个面直至所述高浓度离子注入部分的压电薄板、和剩下的压电基板部分的工序。
6.根据权利要求4所述的压电体波装置的制造方法，其中， 准备所述压电薄板的工序具有: 从由LiTaO3构成的压电基板的一个面进行离子注入以在该一个面侧形成注入离子浓度最高的高浓度离子注入部分的工序； 在所述压电基板的所述一个面侧粘合临时支承部件的工序；和对粘合于所述临时支承部件的压电基板进行加热的同时，在所述高浓度离子注入部分将所述压电基板分离为从该压电基板的所述一个面直至所述高浓度离子注入部分的压电薄板、和剩下的压电基板部分的工序， 所述压电体波装置的制造方法还具备: 从所述压电薄板剥离所述临时支承部件的工序。
7.根据权利要求6所述的压电体波装置的制造方法，其中， 在从所述压电薄板剥离所述临时支承部件之前，先实施:在所述压电薄板上形成第I电极的工序；覆盖所述第I电极地形成牺牲层的工序；和在所述牺牲层上层叠支承基板的工序， 在从所述压电薄板剥离了临时支承部件之后，还具备:在通过所述临时支承部件的剥离而露出的所述压电薄板的另一个面形成第2电极的工序；和使所述牺牲层消失的工序。
【文档编号】H03H9/02GK103765769SQ201280041628
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2012年8月28日 优先权日:2011年9月1日
【发明者】神藤始 申请人:株式会社村田制作所
【专利摘要】得到利用LiTaO3的厚度切变振动模式且机电耦合系数k2高的压电体波装置。压电体波装置(1)具备：由LiTaO3构成的压电薄板(5)、和设置成与压电薄板(5)相接的第1、第2电极(6、7)，利用了由LiTaO3构成的压电薄板(5)的厚度切变振动模式，在LiTaO3的欧拉角(θ，ψ)中，为0°，θ处于54°以上且107°以下的范围内。
【专利说明】压电体波装置及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及使用了 LiTaO3的压电体波装置及其制造方法，更详细而言涉及作为体波而利用了厚度切变模式(thickness shear mode)的体波的压电体波装置及其制造方法。
【背景技术】
[0002]以往，在振荡器、滤波器等中使用压电薄膜器件。例如，在下述的专利文献I中公开了图16所示的压电薄膜器件。压电薄膜器件1001具有压电薄膜1002。记载了压电薄膜1002期望由水晶、LiTaO3^ LiNbO3等压电单晶构成。另外，在上述压电薄膜1002的上表面形成有电极1003、1004。在压电薄膜1002的下表面形成有电极1005~1007。通过使用这些电极1003~1007，从而在压电薄膜器件1001中构成了利用厚度切变模式而成的4个压电薄膜谐振器。
[0003]在先技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献I JP特开2007-228356号公报
【发明内容】
[0006]发明要解决的课题
[0007]如专利文献I所记载的那样，以往已知一种利用了 LiTaO3的厚度切变模式的压电薄膜器件。但是，在使用由LiTaOjQ成的压电薄膜来利用厚度切变振动模式的情况下，无法使厚度切变模式的机电耦合系数k2充分高。为此，难以宽频带化、或使频带宽度的调整幅度宽。
[0008]本发明的目的在于提供利用LiTaO3的厚度切变模式且机电耦合系数k2高的压电体波装置及其制造方法。
[0009]用于解决课题的手段
[0010]本发明所涉及的压电体波装置利用了由LiTaO3构成的压电薄板的厚度切变模式。本发明的压电体波装置具备:由LiTaO3构成的压电薄板；和设置成与所述压电薄板相接的第1、第2电极。在本发明中，在LiTaOJ^欧拉角(φ，θ，ψ)中，φ为0°，Θ处于54°以上且107°以下的范围内。在本发明中，优选上述欧拉角的Θ处于55°~88°的范围内，在这种情况下，能够使作为寄生模式(spurious mode)的厚度纵向振动的机电稱合系数充分小。
[0011]另外，在本发明中，更优选上述欧拉角的Θ处于62°~87°的范围内。在这种情况下，能够使频率温度系数TCF的绝对值小。
[0012]本发明所涉及的压电体波装置的制造方法是利用了由LiTaO3构成的压电薄板的厚度切变模式的压电体波装置的制造方法，具备:准备压电薄板的工序，在该压电薄板的欧拉角(φ，θ，ψ)中，φ为0°，Θ处于54°以上且107°以下的范围内；与所述压电薄板相接地形成第I电极的工序；和与所述压电薄板相接地形成第2电极的工序。[0013]在本发明的压电体波装置的制造方法的某特定的局面下，准备所述压电薄板的工序具备:从由LiTaO3构成的压电基板的一个面进行离子注入以在该一个面侧形成注入离子浓度最高的高浓度离子注入部分的工序；在所述压电基板的所述一个面侧接合支承基板的工序；对所述压电基板进行加热的同时，在所述高浓度离子注入部分将所述压电基板分离为从该压电基板的所述一个面直至所述高浓度离子注入部分的压电薄板、和剩下的压电基板部分的工序。在这种情况下，通过控制离子注入条件，从而能够容易地控制高浓度离子注入部分的位置。一般而言，离子注入装置的离子束以均匀的强度直线照射到基板，且离子束一边扫掠基板整体一边以大致相同的照射角对同一部位照射多次。因此，与由溅射、CVD、蒸镀等成膜法所引起的厚度偏差相比，在离子注入中，高浓度离子注入部分的位置在基板整个面变得均等，深度偏差变小。由此，能容易地获得在基板整个面都为正确厚度的压电薄板。
[0014]在本发明的压电体波装置的制造方法的其他特定的局面下，准备所述压电薄板的工序具有:从由LiTaO3构成的压电基板的一个面进行离子注入以在该一个面侧形成注入离子浓度最高的高浓度离子注入部分的工序；在所述压电基板的所述一个面侧粘合临时支承部件的工序；和对粘合于所述临时支承部件的压电基板进行加热的同时，在所述高浓度离子注入部分将所述压电基板分离为从该压电基板的所述一个面直至所述高浓度离子注入部分的压电薄板、和剩下的压电基板部分的工序，具有从所述压电薄板剥离所述临时支承部件的工序。
[0015]在这种情况下，在压电薄板的分离时，能抑制因热应力而在压电薄板发生不良状况的可能性。
[0016]在本发明所涉及的压电体波装置的制造方法的另一特定的局面下，在从所述压电薄板剥离所述临时支承部件之前，先实施:在所述压电薄板上形成第I电极的工序；覆盖所述第I电极地形成牺牲层的工序；和在所述牺牲层上层叠支承基板的工序。另外，在从所述压电薄板剥离了临时支承部件之后，还具备:在通过所述临时支承部件的剥离而露出的所述压电薄板的另一个面形成第2电极的工序；和使所述牺牲层消失的工序。在该情况下，能遵循本发明提供具有在压电薄板的上下形成有第1、第2电极的振动部分从支承基板浮起的构造的压电体波装置。
[0017]发明效果
[0018]在本发明所涉及的压电体波装置中，在由LiTaO3构成的压电薄板中，由于φ为0°，Θ处于54°以上且107°以下的范围内，因此能提高厚度切变模式的机电耦合系数k2。因此，可以提供频带宽度宽的压电体波装置、频带宽度的调整范围宽的压电体波装置。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1(a)以及(b)是本发明的一实施方式所涉及的压电体波装置的主视截面图以及俯视图。
[0020]图2是表示LiTaO3的欧拉角的Θ、与厚度切变模式的谐振频率Fr以及反谐振频率Fa之间的关系的图。
[0021]图3是表示LiTaO3的欧拉角的Θ、与厚度切变模式的机电耦合系数k2之间的关系的图。[0022]图4是表示LiTaO3的欧拉角的Θ、与厚度切变模式的频率温度系数TCF之间的关系的图。
[0023]图5是表示LiTaO3的欧拉角的Θ、与成为寄生的厚度纵向振动模式的机电耦合系数ksp2之间的关系的图。
[0024]图6是表示LiTaO3的欧拉角的Θ、与厚度纵向振动的谐振频率Fr以及反谐振频率Fa之间的关系的图。
[0025]图7是表示LiTaO3的欧拉角的Θ、与厚度纵向振动的机电耦合系数k2之间的关系的图。
[0026]图8是表示LiTaO3的欧拉角的Θ、与频率温度系数TCF之间的关系的图。
[0027]图9是表示使用了 LiNbO3的情况下的厚度切变振动模式下的欧拉角Θ与频率温度系数TCF之间的关系的图。
[0028]图10是表示第I实施方式的压电体波装置的阻抗特性以及相位特性的图。
[0029]图11是表示第I实施方式的压电体波装置的阻抗史密斯圆图的图。
[0030]图12(a)?⑷是用于说明本发明的一实施方式所涉及的压电体波装置的制造方法的各示意性主视截面图。
[0031]图13(a)?(C)是用于说明本发明的一实施方式所涉及的压电体波装置的制造方法的各示意性主视截面图。
[0032]图14(a)?(C)是用于说明本发明的一实施方式所涉及的压电体波装置的制造方法的各示意性主视截面图。
[0033]图15(a)?(C)是用于说明本发明的一实施方式所涉及的压电体波装置的制造方法的各示意性主视截面图。
[0034]图16是表示现有的压电薄膜器件的一例的示意性截面图。
【具体实施方式】
[0035]以下通过参照【专利附图】
【附图说明】本发明的【具体实施方式】来使本发明变得明了。
[0036]图1(a)以及(b)是本发明的一实施方式所涉及的压电体波装置的示意性主视截面图以及俯视图。
[0037]本实施方式的压电体波装置I具有支承基板2。支承基板2由适当的绝缘体或压电体构成。在本实施方式中，支承基板2由氧化铝构成。
[0038]在支承基板2上形成有绝缘层3。绝缘层3在本实施方式中由氧化硅构成，但能由LiTa03、LiNb03、蓝宝石、玻璃等适当的绝缘性材料形成。氧化铝、玻璃、LiNbO3较之LiTa03、蓝宝石，材料廉价且容易制造，因此易于获得，故优选。在绝缘层3的上表面形成有凹部3a。在设有凹部3a的部分的上方，配置有压电薄板振动部4。压电薄板振动部4具有:压电薄板5、形成于压电薄板5的上表面的第I电极6、和形成于下表面的第2电极7。
[0039]压电薄板5由LiTaO3构成。另外，所谓压电薄板5，是指例如厚度为2 μ m以下程度的薄的单晶的压电体。根据后述的制造方法，通过采用离子注入-分割法，从而能够高精度地得到这样的厚度薄的由LiTaO3构成的压电薄板。
[0040]另外，第I电极6以及第2电极7由适当的金属、或以该金属为主体的合金构成。作为这样的金属或合金，根据被请求的物性值来适当地选择即可。例如，在要求耐热性的情况下，使用W、Mo、Ta、Hf等高熔点金属即可。另外，也可以使用电阻低的Cu或Al。进而，也可以使用难以引起热扩散的Pt。另外，也可以使用与LiTaO3的密接性卓越的Ti或Ni等。第1、第2电极6、7也可以由层叠多个金属膜而成的层叠金属膜形成。
[0041]上述第1、第2电极6、7的形成方法并未特别地限定。能使用电子束蒸镀、化学蒸镀、溅射、或CVD等适当的方法。
[0042]另外，图1(a)相当于沿着图1(b)的A-A线的部分的截面图。压电薄板5在沿着凹部3a的A-A线的方向两侧具有切口(slit)5a、5b。因此，如图1 (a)所示，在凹部3a的上方，压电薄板振动部4被设为浮起的状态。在切口 5a的外侧，在绝缘层3上形成有布线电极8。布线电极8在未图示的部分而与第2电极7连接。另外，在切口 5b的外侧形成有布线电极9。布线电极9形成在压电薄板5上，在未图示的部分而与第I电极6电连接。布线电极8、9由适当的导电性材料构成。作为这样的导电性材料，能使用Cu、Al或它们的合金
坐寸ο
[0043]在布线电极9上设有金凸起10。另外，在压电薄板5设有通孔电极11以与布线电极8电连接。金凸起12接合在通孔电极11的上端。因此，通过从金凸起10、12施加交变电场，从而能够使压电薄板振动部4振动。除此之外，由于传输主电信号的布线电极8与绝缘层3和支承基板2的接合界面相间隔，因此难以受到伴随接合界面的扩散或不均匀性的半导体上的电阻变差、集肤效应的影响。因此，能以低损耗传输主电振动。
[0044]本实施方式的压电体波装置I的特征在于，在上述压电薄板振动部4中利用由LiTaO3构成的压电薄板5的厚度切变振动模式，且在LiTaO3的欧拉角的(φ，θ，ψ)中，φ为0°，Θ处于54°以上且107 °以下的范围内。由此，能够获得利用了厚度切变振动模式的良好的谐振特性。在下面更具体地对其进行说明。
[0045]通过有限要素法来对利用使用了 LiTaO3的厚度切变振动模式以及厚度纵向振动模式的体波振动器进行解析。LiTaO3的厚度设为lOOOnm。将在该LiTaO3的上下形成了由IOOnm的厚度的Al构成的电极的构造设为模型。上下的电极的重合的面积设为2000 μ m2。
[0046]在LiTaOJ^欧拉角(0°，Θ，0° )中使Θ变化，解析了厚度切变振动模式以及厚度纵向振动模式的状态。在图2~图8中示出结果。
[0047]图2是表示欧拉角的Θ、与厚度切变振动模式的谐振频率Fr以及反谐振频率Fa之间的关系的图，实线表示谐振频率，虚线表示反谐振频率。另外，图3是表示欧拉角的Θ、与厚度切变振动模式的机电耦合系数k2之间的关系的图。如从图3明确那样，所利用的厚度切变振动模式的机电耦合系数k2在Θ为80。附近成为最大，成为14.3%的值。在此，若Θ为54°以上且107°以下的范围，则机电耦合系数k2超过5%，可得到形成便携终端用滤波器的频带宽度所需要的机电耦合系数。进而，若Θ为63。以上且97°以下的范围，则机电耦合系数k2维持大到上述最大值的2/3即9.5%以上的值。机电耦合系数k2与滤波器的频带宽度成正比。因此可知，若将欧拉角的Θ设为54°以上且107°以下，则能提高机电耦合系数k2，能构成宽频带的体波滤波器。
[0048]由此可知，在本实施方式中，通过将欧拉角的Θ设为54°以上且107°以下，从而能提供宽频带的体波装置。本来根据用途不同，频带宽度也并非越宽越好。但是，若与体波谐振器并联或串联地附加静电容，则能缩窄频带宽度。因此，在机电耦合系数k2大的情况下，能提高设计的自由度。由此，根据本实施方式，由于欧拉角的Θ为54。以上且107°以下，机电耦合系数k2大，因此能容易地提供各种频带宽度的体波装置。
[0049]另一方面，如从图5所明确那样，成为寄生的厚度纵向振动模式的机电耦合系数k2在Θ为73°处几乎变为零。这也与图7的结果一致。即，图6?图8是用于说明成为寄生的厚度纵向振动模式的由欧拉角的Θ引起的变化的图。图6表示欧拉角的Θ、与厚度纵向振动的谐振频率Fr以及反谐振频率Fa之间的关系。实线表示谐振频率的结果，虚线表示反谐振频率的结果。另外，图7表示欧拉角的Θ与厚度纵向振动的机电耦合系数k2之间的关系，图8表示欧拉角的Θ与频率温度系数TCF之间的关系。如从图6?图8所明确那样，在欧拉角的Θ为73。时，成为寄生的厚度纵向振动模式的机电耦合系数k2几乎变为零，若Θ为55°以上且85°以下的范围，则如从图5所明确那样，成为寄生的厚度纵向振动模式的机电耦合系数k2非常小而小到1.5%以下。
[0050]由此，优选期望将欧拉角的Θ设为55°以上且85°以下的范围。由此，能减小成为寄生的厚度纵向振动模式的响应。因而，在构成了上述实施方式的压电体波装置的情况下，能提升滤波器的阻带中的衰减特性。
[0051]另一方面，如从图4所明确那样，厚度切变振动模式的频率温度系数TCF在Θ =75°的情况下小到21.4ppm/°C。另外，在Θ为62°以上且87°以下的范围内，TCF小到30ppm/°C以下。因此，优选期望将Θ设为62°以上且87°以下的范围。由此，压电体波装置I中的滤波器的通频带、阻带难以因环境温度的变化而移位。即，能提供相对于频率的变动而稳定的压电体波装置I。
[0052]在此，在图9中示出使用了 LiNbO3的情况下的厚度切变振动模式下的欧拉角Θ与频率温度系数TCF之间的关系。在LiNbO3中，与LiTaO3的情况相同，若确认成为寄生的厚度纵向振动模式的机电耦合系数k2变小的Θ =73°附近的TCF，则确认到96ppm/°C，可知与为21.4ppm/°C的LiTaO3相比大到将近5倍。由此可以说作为压电薄板优选使用LiTa03。
[0053]此外，在图2?图8中，以在LiTaO3的上表面以及下表面形成了由Al构成的电极的构造为模型来进行研究。但是，纵使设为将电极材料变更为其他金属，即便机电耦合系数k2的绝对值发生变化，也可确认出:通过将欧拉角的Θ设为在与上述相同的范围内，从而能够提高机电耦合系数k2，进而通过设为上述期望范围的Θ，从而能抑制寄生、或减小TCF的绝对值。
[0054]图10以及图11是表示前述的本实施方式的压电体波装置I的阻抗特性及相位特性以及阻抗史密斯圆图的图。在此，由LiTaOdQ成的压电薄板5的欧拉角设为(0°，85°，0° )，其厚度设为0.85 μ m。另外，第I电极6以及第2电极7由铝构成，其膜厚设为75nm。另外，在铝与LiTaO3之间配置薄到IOnm的Ti作为密接层。如从图10以及图11所明确那样，谐振频率为1990MHz，反谐振频率为2196MHz，可获得频带宽度宽到10.3%的谐振特性。
[0055]接下来，参照图12(a)?图15(c)来说明上述压电体波装置I的制造方法的一例。
[0056]如图12(a)所示，准备由LiTaO3构成的压电基板5A。从压电基板5A的一个面如箭头所示那样注入氢离子。所注入的离子并不限于氢，也可以使用氦等。离子注入时的能量并未特别地限定，但在本实施方式中设为150KeV、剂量8X1017、原子/cm。另外，上述离子注入条件只要根据设为目标的压电薄板的厚度进行选择即可。即，通过选择上述离子注入条件，从而能够控制注入离子高浓度部分的位置。
[0057]在进行离子注入时，在压电基板5A内于厚度方向上出现离子浓度分布。在图12中用虚线表示离子浓度最高的部分。在虚线所示的离子浓度最高的部分即注入离子高浓度部分5x，若进行加热则因应力而容易分离。通过这样的注入离子高浓度部分5x来进行分离的方法在日本特表2002-534886号公报中被公开。
[0058]接下来，如图12(b)所示，在压电基板5A的被进行离子注入的一侧的面，形成临时接合层21。临时接合层21是为了接合后述的临时支承部件22并且保护最终得到的压电薄板5而设置的。临时接合层21由能通过后述的蚀刻工序去除的材料构成。S卩，由能通过蚀刻去除、且蚀刻时不会损伤到压电薄板5的适当的材料构成。作为构成这样的临时接合层21的材料,能使用无机材料或有机材料等适当的材料。作为无机材料，能举出Zn0、Si02、AlN等绝缘性无机材料、或Cu、Al、Ti等金属材料。作为有机材料，能举出聚酰亚胺等。临时接合层21也可以是层叠由这些材料构成的多个膜而成的构成。在本实施方式中，上述临时接合层21由SiO2构成。
[0059]如图12(c)所示，在临时接合层21层叠并粘合临时支承部件22。临时支承部件22能由适当的刚性材料形成。作为这样的材料，能使用绝缘性陶瓷、压电性陶瓷等适当的材料。在此，临时支承部件由几乎不存在作用于与压电基板的界面处的热应力的材料构成，或者由在接合支承基板和压电基板时作用于临时支承部件与压电基板的界面处的热应力小于作用于支承基板与压电基板的界面处的热应力的材料构成。为此，能比以往更加抑制在压电薄板的分离时因热应力而在压电薄板发生不良状况的可能性。另一方面，由于在用于分割压电薄板的加热后在压电薄板上形成支承基板，因此作为支承基板的构成材料，能不考虑作用于支承基板与压电薄板的界面处的热应力地选定任意的线膨胀系数的材料。
[0060]因而，可提高压电薄板的构成材料和支承基板的构成材料的组合的选择性。例如，在滤波器用途的器件中，通过使支承基板的构成材料的线膨胀系数大幅小于压电薄板的线膨胀系数，从而能提升滤波器的温度-频率特性。另外，通过对支承基板选择导热性高的材料，从而能提升散热性以及耐功率性。由此，通过选择廉价的构成材料，从而可以降低器件的制造成本。
[0061]接下来，进行加热，使得在注入离子高浓度部分5x容易分割压电基板5A。关于用于使压电基板5A容易在注入离子高浓度部分5x分割的加热温度，在本实施方式中，通过维持在250°C?400°C程度的温度来进行。
[0062]在该状态下施加外力，来分割压电基板5A。即，为了剩下图6(d)所示的压电薄板5，在注入离子高浓度部分5x分离压电薄板5、和剩下的压电基板部分，并去除剩下的压电基板部分。
[0063]另外，期望在通过加热进行分割后施予适当使压电性恢复的加热处理。作为这样的加热处理，只要在400°C?500°C的温度下维持3个小时程度即可。
[0064]上述压电性恢复所需要的加热温度只要高于用于准备上述分割的加热温度即可。由此，能使压电性有效地恢复。
[0065]接下来，如图13(a)所示，通过光刻法在压电薄板5上形成包含第2电极7以及布线电极8的电极构造。进而，形成保护膜8a以覆盖布线电极8。
[0066]接下来，如图13(b)所示，形成牺牲层23以覆盖第2电极7。牺牲层23由能通过蚀刻而去除的材料构成。作为这样的牺牲层形成材料，能使用SiO2ZnO PSG(磷娃玻璃)等绝缘膜、各种有机膜、与下部电极或覆盖下部电极的钝化膜的溶解选择度高的金属等。在本实施方式中使用Cu。作为上述蚀刻时的蚀刻剂，能使用不蚀刻第2电极7而通过蚀刻仅去除该牺牲层的适当的材料。
[0067]如图13(c)所示，在整个面形成绝缘层3以覆盖牺牲层23、保护膜8a等。绝缘层3能由Si02、SiN、Ta205、AlN等适当的绝缘性陶瓷形成。另外，也可以使用玻璃、树脂等的绝缘素材。
[0068]然后，如图14(a)所示，对上述绝缘层3进行研磨，使其上表面平坦化。
[0069]接下来，如图14(b)所示，在被平坦化的绝缘层3上层叠支承基板2。
[0070]接下来，通过蚀刻来去除前述的临时接合层21，使其从压电薄板5分离。由此，能使压电薄板5从临时支承部件22剥离。如此一来，如图14(c)所示，能得到在支承基板2的下表面隔着绝缘层3而层叠有牺牲层23、第2电极7、压电薄板5的构造。接下来，如图15(a)所示，进行上下逆转，通过光刻法在压电薄板5上形成第I电极6以及布线电极9。
[0071]然后，通过蚀刻在压电薄板5形成切口 5a、5b以及通孔形成用电极孔。接下来，如图15(b)所示，形成通孔电极11。
[0072]然后，通过蚀刻来去除牺牲层23。如此一来，如图15(c)所示，形成凹部3a，压电薄板振动部4成为浮起的状态。最后，如图1(a)所示，在通孔电极11以及布线电极9上形成凸起12、10。如此一来，能得到上述实施方式的压电体波装置I。根据上述制造方法，预先对厚度厚的压电基板5A进行离子注入。因而，能够在注入离子高浓度部分5x进行分割而容易地得到压电薄板5。根据该方法，能高精度地得到厚度比较薄的压电薄板5。
[0073]此外，虽能根据以上的实施方式所示的制造方法来制造本发明的压电体波装置，但也可以根据其他方法来制造。
[0074]例如，在上述实施方式中，虽在压电基板的一个面粘合临时支承部件22后分离压电薄板、和剩下的压电基板部分，但准备压电薄板的工序也可以通过以下的工序实施。即，也可以通过实施如下工序来准备压电薄板，即:从由LiTaOjQ成的压电基板的一个面进行离子注入以形成前述的高浓度离子注入部分的工序；在压电基板的上述一个面侧接合支承基板的工序；接下来，对压电基板进行加热的同时，在高浓度离子注入部分将压电基板分离为从该压电基板的所述一个面直至所述高浓度离子注入部分的压电薄板、和剩下的压电基板部分的工序。更具体而言，准备图12(a)所示那样的通过离子注入而具有高浓度离子注入部分5x的压电基板5A。接下来，在压电基板5A的进行了离子注入的一侧的面，形成第I电极。然后，在压电基板5A的进行了离子注入的一侧的面、即形成有第I电极的面，接合支承基板2。在该状态下对压电基板5A进行加热的同时，与前述的实施方式同样地分离为压电薄板、和剩下的压电基板部分。接下来，在压电薄板的形成有第I电极的面的相反侧的面，形成第2电极即可。
[0075]另外，压电薄板的形成除了通过向由LiTaOdQ成的压电基板的离子注入和分割来实现之外，也可以通过压电基板的磨削、压电基板的蚀刻等来实现。
[0076]另外，上述压电体波装置I只是本发明的压电体波装置的一例，本发明的特征在于，将LiTaO3的欧拉角设为特定的范围，有效地利用了厚度切变振动模式所带来的谐振特性。因此，第1、第2电极的材料以及形状等并未特别地限定。另外，并不限于谐振器，也可以将压电体波装置构成为具有作为各种频带滤波器发挥功能的电极构造。
[0077]符号说明[0078]I…压电体波装置
[0079]2…支承基板
[0080]3…绝缘层
[0081]3a…凹部
[0082]4…压电薄板振动部
[0083]5…压电薄板
[0084]5A…压电基板
[0085]5a、5b …切口
[0086]5x…注入离子高浓度部分
[0087]6...第 I 电极
[0088]7…第2电极
[0089]8…布线电极
[0090]8a…保护膜
[0091]9…布线电极
`[0092]10…凸起
[0093]11…通孔电极
[0094]12…凸起
[0095]21…临时接合层
[0096]22…临时支承部件
[0097]23…牺牲层
【权利要求】
1.一种压电体波装置，具备: 由LiTaO3构成的压电薄板；和 设置成与所述压电薄板相接的第1、第2电极， 所述压电体波装置利用了由所述LiTaO3构成的压电薄板的厚度切变模式，在所述LiTaOJA欧拉角(φ，θ，ψ)中，φ为0°，Θ处于54°以上且107°以下的范围内。
2.根据权利要求1所述的压电体波装置，其中， 所述LiTaO3的欧拉角的Θ处于55°?88。的范围内。
3.根据权利要求1所述的压电体波装置，其中， 所述LiTaO3的欧拉角的Θ处于62°?87°的范围内。
4.一种压电体波装置的制造方法，该压电体波装置利用了由LiTaO3构成的压电薄板的厚度切变模式，其中，所述压电体波装置的制造方法具备: 准备压电薄板的工序，在该压电薄板的欧拉角(Φ，，θ，Ψ)中，φ为0°，Θ处于54°以上且107°以下的范围内； 与所述压电薄板相接地形成第I电极的工序；和 与所述压电薄板相接地形成第2电极的工序。
5.根据权利要求4所述的压电体波装置的制造方法，其中， 准备所述压电薄板的工序具备: 从由LiTaO3构成的压电基板的一个面进行离子注入以在该一个面侧形成注入离子浓度最高的高浓度离子注入部分的工序； 在所述压电基板的所述一个面侧接合支承基板的工序；和 对所述压电基板进行加热的同时，在所述高浓度离子注入部分将所述压电基板分离为从该压电基板的所述一个面直至所述高浓度离子注入部分的压电薄板、和剩下的压电基板部分的工序。
6.根据权利要求4所述的压电体波装置的制造方法，其中， 准备所述压电薄板的工序具有: 从由LiTaO3构成的压电基板的一个面进行离子注入以在该一个面侧形成注入离子浓度最高的高浓度离子注入部分的工序； 在所述压电基板的所述一个面侧粘合临时支承部件的工序；和对粘合于所述临时支承部件的压电基板进行加热的同时，在所述高浓度离子注入部分将所述压电基板分离为从该压电基板的所述一个面直至所述高浓度离子注入部分的压电薄板、和剩下的压电基板部分的工序， 所述压电体波装置的制造方法还具备: 从所述压电薄板剥离所述临时支承部件的工序。
7.根据权利要求6所述的压电体波装置的制造方法，其中， 在从所述压电薄板剥离所述临时支承部件之前，先实施:在所述压电薄板上形成第I电极的工序；覆盖所述第I电极地形成牺牲层的工序；和在所述牺牲层上层叠支承基板的工序， 在从所述压电薄板剥离了临时支承部件之后，还具备:在通过所述临时支承部件的剥离而露出的所述压电薄板的另一个面形成第2电极的工序；和使所述牺牲层消失的工序。
【文档编号】H03H9/02GK103765769SQ201280041628
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2012年8月28日 优先权日:2011年9月1日
【发明者】神藤始 申请人:株式会社村田制作所
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