JP7657516B2 - Acoustic Wave Devices, Filters, Multiplexers and Wafers - Google Patents
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Description
本発明は、弾性波デバイス、フィルタ、マルチプレクサおよびウエハに関し、一対の櫛型電極を有する弾性波デバイス、フィルタ、マルチプレクサおよびウエハに関する。 The present invention relates to an acoustic wave device, a filter, a multiplexer, and a wafer, and to an acoustic wave device, a filter, a multiplexer, and a wafer having a pair of comb electrodes.
スマートフォン等の通信機器に用いられる弾性波デバイスとして、圧電基板上に一対の櫛型電極を有するIDT(Interdigital Transducer)が設けられた弾性波デバイスが知られている。支持基板の接合面を凹凸面とすることが知られている(例えば特許文献1)。圧電層に配線を設けることが知られている(例えば特許文献2)。 As an acoustic wave device used in communication devices such as smartphones, an acoustic wave device in which an IDT (Interdigital Transducer) having a pair of comb-shaped electrodes is provided on a piezoelectric substrate is known. It is known that the bonding surface of the support substrate is made uneven (e.g., Patent Document 1). It is known that wiring is provided on the piezoelectric layer (e.g., Patent Document 2).
支持基板と圧電層との間に絶縁層を設け、支持基板と絶縁層との界面を凹凸面とすることでスプリアスを抑制できる。しかしながら、絶縁層の熱伝導率が悪い場合、放熱性が低くなる。これにより、弾性波素子の温度が上昇し特性が変動する。また、IDTの電極指が溶断する可能性がある。 By providing an insulating layer between the support substrate and the piezoelectric layer and making the interface between the support substrate and the insulating layer an uneven surface, spurious noise can be suppressed. However, if the thermal conductivity of the insulating layer is poor, heat dissipation is reduced. This causes the temperature of the acoustic wave element to rise and its characteristics to fluctuate. There is also a possibility that the electrode fingers of the IDT may melt.
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、放熱性を向上させることを目的とする。 The present invention was developed in consideration of the above problems, and aims to improve heat dissipation.
本発明は、面上に複数の凹部および複数の凸部を有する第1絶縁層と、前記面上に設けられた第2絶縁層と、前記複数の凹部の少なくとも一部と前記第2絶縁層との間に設けられ前記複数の凸部の少なくとも一部と前記第2絶縁層との間に設けられていない金属層と、前記第2絶縁層上に設けられた圧電層と、前記圧電層上に設けられた一対の櫛型電極と、を備える弾性波デバイスである。 The present invention is an acoustic wave device comprising a first insulating layer having a plurality of recesses and a plurality of protrusions on a surface thereof, a second insulating layer provided on the surface, a metal layer provided between at least some of the recesses and the second insulating layer, but not between at least some of the protrusions and the second insulating layer, a piezoelectric layer provided on the second insulating layer, and a pair of comb electrodes provided on the piezoelectric layer.
上記構成において、平面視において前記金属層は島状に設けられている構成とすることができる。 In the above configuration, the metal layer can be configured to be arranged in an island shape when viewed in a plan view.
上記構成において、前記金属層の熱伝導率は前記第1絶縁層の熱伝導率より高い構成とすることができる。 In the above configuration, the thermal conductivity of the metal layer can be higher than the thermal conductivity of the first insulating layer.
上記構成において、前記第2絶縁層の熱伝導率は前記第1絶縁層の熱伝導率より高い構成とすることができる。 In the above configuration, the thermal conductivity of the second insulating layer can be higher than the thermal conductivity of the first insulating layer.
上記構成において、前記第1絶縁層は、サファイア基板、シリコン基板または炭化シリコン基板であり、前記第2絶縁層は、酸化アルミニウムを主成分とする層、酸化シリコンを主成分とする層、または酸化アルミニウムを主成分とする層と酸化シリコンを主成分とする層の積層であり、前記金属層は、銅、金、銀およびアルミニウムの少なくとも1つを主成分とする構成とすることができる。 In the above configuration, the first insulating layer is a sapphire substrate, a silicon substrate, or a silicon carbide substrate, the second insulating layer is a layer mainly composed of aluminum oxide, a layer mainly composed of silicon oxide, or a laminate of a layer mainly composed of aluminum oxide and a layer mainly composed of silicon oxide, and the metal layer can be composed mainly of at least one of copper, gold, silver, and aluminum.
上記構成において、前記第1絶縁層下に設けられた支持基板を備える構成とすることができる。 The above configuration may include a support substrate provided under the first insulating layer.
上記構成において、前記圧電層の厚さは前記一対の櫛型電極の電極指の平均ピッチの2倍以下である構成とすることができる。 In the above configuration, the thickness of the piezoelectric layer can be configured to be less than or equal to twice the average pitch of the electrode fingers of the pair of comb-shaped electrodes.
上記構成において、前記圧電層はタンタル酸リチウム層またはニオブ酸リチウム層である構成とすることができる。 In the above configuration, the piezoelectric layer can be a lithium tantalate layer or a lithium niobate layer.
本発明は、上記弾性波デバイスを含むフィルタである。 The present invention is a filter including the above acoustic wave device.
本発明は、上記フィルタを含むマルチプレクサである。 The present invention is a multiplexer including the above filter.
本発明は、面上に複数の凹部および複数の凸部を有する第1絶縁層と、前記面上に設けられた第2絶縁層と、 前記複数の凹部の少なくとも一部と前記第2絶縁層との間に設けられ前記複数の凸部の少なくとも一部と前記第2絶縁層との間に設けられていない金属層と、前記第2絶縁層上に設けられた圧電層と、を備えるウエハである。 The present invention is a wafer comprising a first insulating layer having a plurality of recesses and a plurality of protrusions on a surface thereof, a second insulating layer provided on the surface, a metal layer provided between at least some of the recesses and the second insulating layer, but not between at least some of the protrusions and the second insulating layer, and a piezoelectric layer provided on the second insulating layer.
本発明によれば、放熱性を向上することができる。 The present invention can improve heat dissipation.
以下、図面を参照し本発明の実施例について説明する。 The following describes an embodiment of the present invention with reference to the drawings.
図1(a)は、実施例1に係る弾性波共振器の平面図、図1(b)は、図1(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層の積層方向をZ方向とする。X方向、Y方向およびZ方向は、圧電層の結晶方位のX軸方向およびY軸方向とは必ずしも対応しない。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。 Figure 1(a) is a plan view of an elastic wave resonator according to a first embodiment, and Figure 1(b) is a cross-sectional view taken along the line A-A of Figure 1(a). The arrangement direction of the electrode fingers is the X direction, the extension direction of the electrode fingers is the Y direction, and the stacking direction of the support substrate and piezoelectric layer is the Z direction. The X direction, Y direction, and Z direction do not necessarily correspond to the X-axis direction and Y-axis direction of the crystal orientation of the piezoelectric layer. When the piezoelectric layer is a rotated Y-cut X-propagation substrate, the X direction is the X-axis direction of the crystal orientation.
図1(a)および図1(b)に示すように、支持基板10上に絶縁層11が設けられ、絶縁層11上に圧電層14が設けられている。支持基板10と絶縁層11との界面30は凹凸面であり、不規則な凹凸が設けられている。界面30の一部に金属層28が設けられている。平面視において、金属層28は島状に設けられている。絶縁層11と圧電層14との間の界面は鏡面である。
As shown in Fig. 1(a) and Fig. 1(b), an
圧電層14上に弾性波共振器26が設けられている。弾性波共振器26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、圧電層14上の金属膜16により形成される。
An
IDT22は、対向する一対の櫛型電極20を備える。櫛型電極20は、複数の電極指18と、複数の電極指18が接続されたバスバー19と、を備える。一対の櫛型電極20の電極指18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20は、交差領域25の少なくとも一部において電極指18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18が励振する弾性波は、主にX方向に伝搬する。一対の櫛型電極20のうち一方の櫛型電極の電極指18のピッチがほぼ弾性波の波長λとなる。複数の電極指18のピッチ(電極指18の中心間のピッチ)をDとすると、一方の櫛型電極20の電極指18のピッチは電極指18の2本分のピッチDとなる。反射器24は、IDT22の電極指18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。
The IDT 22 includes a pair of
IDT22は主モードの弾性波(弾性表面波、例えばSH(Shear Horizontal)波)とともに主モードの弾性波より速い(すなわち周波数の高い)バルク波等の弾性波を励振する。バルク波が支持基板10と絶縁層11との界面30で反射しIDT22に戻る。これにより、スプリアスとなる。界面30を凹凸面とすることで、バルク波等の弾性波が界面30において散乱される。また、絶縁層11を厚くすることで、弾性波が絶縁層11を伝搬するときに減衰する。これにより、スプリアスを抑制できる。スプリアスを抑制するため、界面30の算術平均粗さRaは例えば0.01μm以上であり、0.1μm以上が好ましい。界面30の算術平均粗さRaは1μm以下であり0.5μm以下である。絶縁層11と圧電層14との界面のような鏡面における算術平均粗さRaは例えば0.01μmより小さく、0.005μm以下であり、0.001μm以下である。
The IDT 22 excites elastic waves such as bulk waves that are faster (i.e., have a higher frequency) than the elastic waves of the main mode, as well as elastic waves of the main mode (surface acoustic waves, for example, SH (Shear Horizontal) waves). The bulk waves are reflected at the
圧電層14は、単結晶タンタル酸リチウム(LiTaO3)基板または単結晶ニオブ酸リチウム(LiNbO3)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。36°以上かつ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波が主モードの弾性波となる。主モードの弾性波を圧電層14に閉じ込めるため、圧電層14の厚さT4は、例えば弾性波の波長λ(2D)以下が好ましく、0.8λ(1.6D)以下がより好ましく、0.6λ(1.2D)以下がより好ましい。主モードの弾性波を励振するため、厚さT4は0.1λ(0.2D)以上が好ましい。
The
支持基板10は、例えばシリコン基板、サファイア基板、アルミナ基板、スピネル基板、水晶基板、炭化シリコン基板または窒化シリコン基板である。シリコン基板は単結晶または多結晶のSi基板であり、サファイア基板は単結晶Al2O3基板であり、アルミナ基板は多結晶または非晶質Al2O3基板であり、スピネル基板は多結晶MgAl2O4基板であり、水晶基板は単結晶SiO2基板であり、炭化シリコン基板は単結晶、多結晶または非晶質SiC基板であり、窒化シリコン基板は多結晶または非晶質SiN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、弾性波共振器の周波数温度依存性を小さくできる。
The
絶縁層11は、例えば酸化シリコン層、窒化シリコン層、窒化酸化シリコン層、酸化アルミニウム層、窒化アルミニウム層もしくは窒化酸化アルミニウム層またはこれらの積層膜である。圧電層14がタンタル酸リチウム層またはニオブ酸リチウム層であり、絶縁層11が窒化シリコン層、窒化酸化シリコン層、酸化アルミニウム層、窒化アルミニウム層または窒化酸化アルミニウム層である場合、絶縁層11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速い。これにより、圧電層14内に主モードの弾性波が閉じ込められる。スプリアスを抑制する観点から絶縁層11の厚さT1は、例えば1λ(2D)以上が好ましく、2λ(4D)以上がより好ましい。製造工数を削減する観点から、厚さT1は10λ(20D)以下が好ましく、5λ(10D)以下がより好ましい。なお、厚さT1は平均の厚さである。
The insulating
金属層28は、例えば銅層、金層、銀層、またはアルミニウム層である。金属膜16は、例えばアルミニウム(Al)、銅(Cu)またはモリブデン(Mo)を主成分とする膜である。電極指18と圧電層14との間にチタン(Ti)膜またはクロム(Cr)膜等の密着膜が設けられていてもよい。密着膜は電極指18より薄い。電極指18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。
The
弾性波の波長λは例えば1μmから6μmである。2本の電極指18を1対としたときの対数は例えば20対から300対である。IDT22のデュティ比は、電極指18の太さを電極指18のピッチで除した値であり、例えば30%から70%である。IDT22の開口長は例えば10λから50λである。
The wavelength λ of the elastic wave is, for example, 1 μm to 6 μm. When two
[実施例1の製造方法]
図2(a)から図2(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2(a)に示すように、支持基板10の上面を凹凸面または粗面とする。支持基板10の上面31を不規則な粗面とする場合、支持基板10の上面31を粗い研磨剤を用い研磨することで、支持基板10の上面31を粗面とする。上面31の算術平均粗さRaは例えば0.15μmである。
[Production method of Example 1]
2(a) to 2(e) are cross-sectional views showing a method for manufacturing the acoustic wave resonator according to the first embodiment. As shown in FIG. 2(a), the upper surface of the
図2(b)に示すように、支持基板10上に金属層28を形成する。金属層28は例えばめっき法を用い形成する。金属層28は支持基板10の上面31を完全に覆うように形成する。図2(c)に示すように、金属層28の上面を例えばCMP(Chemical Mechanical Polishing)法を用い研磨する。研磨量を調整することにより、支持基板10の上面の凹部に金属層28が残存する。金属層28の残存量は、上面31の粗さおよび研磨量により調整できる。
As shown in FIG. 2(b), a
図2(d)に示すように、支持基板10および金属層28上に絶縁層11を例えばCVD(Chemical Vapor Deposition)法、スパッタリング法または真空蒸着法を用い形成する。これにより、上面31は、支持基板10と絶縁層11との界面30になる。絶縁層11の上面を例えばCMP法を用い平坦化する。図2(e)に示すように、絶縁層11の上面を圧電層14に接合する。絶縁層11と圧電層14との接合には例えば表面活性化法を用いる。圧電層14の上面を例えばCMP法を用い研磨する。これにより、ウエハ44が完成する。その後、圧電層14上に金属膜16を形成することで、圧電層14上にIDT22および反射器24を形成する。ウエハ44を個片化することで弾性波デバイスが完成する。
As shown in FIG. 2(d), the insulating
支持基板10、絶縁層11、圧電層14および金属層28に用いられる材料の熱伝導率を以下に示す。
圧電層14
タンタル酸リチウム:2W/m/K
絶縁層11
酸化シリコン:1.5W/m/K
窒化シリコン:27W/m/K
酸化アルミニウム:32W/m/K
窒化アルミニウム:150W/m/K
支持基板10
サファイア:42W/m/K
シリコン:149W/m/K
炭化シリコン:200W/m/K
スピネル:14W/m/K
金属層28
銅:398W/m/K
金:320W/m/K
銀:420W/m/K
アルミニウム:236W/m/K
The thermal conductivities of the materials used for the
Lithium tantalate: 2 W/m/K
Insulating
Silicon oxide: 1.5 W/m/K
Silicon nitride: 27 W/m/K
Aluminum oxide: 32 W/m/K
Aluminum nitride: 150 W/m/K
Sapphire: 42 W/m/K
Silicon: 149 W/m/K
Silicon carbide: 200 W/m/K
Spinel: 14 W/m/K
Copper: 398W/m/K
Gold: 320W/m/K
Silver: 420W/m/K
Aluminum: 236 W/m/K
図3(a)および図3(b)は、それぞれ比較例1および実施例1に係る弾性波デバイスの拡大断面図である。図3(a)に示すように、比較例1には金属層28は設けられていない。界面30は-Z方向に凹む凹部34と+Z方向に突出する凸部36が設けられている。界面30の凹凸は不規則であり、隣接する凹部34と凸部36の高さはばらついている。高さH2は高さH1より小さい。大きな高さH2を構成する凹部34の底における絶縁層11の厚さT1aは、凸部36における絶縁層11の厚さT1bより大きい。
Figures 3(a) and 3(b) are enlarged cross-sectional views of acoustic wave devices according to Comparative Example 1 and Example 1, respectively. As shown in Figure 3(a), Comparative Example 1 does not have a
弾性波共振器26が動作すると、圧電層14付近が発熱する。熱は絶縁層11を介し支持基板10から放出される。凸部36では矢印50bのように絶縁層11を通過する放熱経路は短く、絶縁層11を通過した熱は矢印52bのように支持基板10を介し放出される。凹部34では矢印50aのように絶縁層11の放熱経路は長く、絶縁層11を通過した熱は矢印52aのように支持基板10を介し放出される。絶縁層11および支持基板10の熱伝導率は低い。このため、放熱性が悪く圧電層14の温度が上昇してしまう。
When the
図3(b)に示すように、実施例1では、界面30の凹部34の一部が金属層28に埋め込まれている。金属層28の高さH3は高さH1より小さい。このため、図1(a)のように、平面視において金属層28は点在して設けられる。図2(c)における支持基板10の上面31の粗さおよび金属層28の研磨量により、平面視における金属層28の密度および幅Wを設定できる。高さH1のうち金属層28の高さをH3とすると、絶縁層11の厚さはT1a-H3となる。これにより、矢印50aの絶縁層11の放熱経路は比較例1より短くなる。矢印54のように、熱は金属層28内を通過し、矢印52aのように熱は支持基板10に放出される。金属層28は、絶縁層11および支持基板10に比べ熱伝導率が高いため、実施例1では比較例1に比べ放熱性が向上する。これにより、弾性波共振器26の温度上昇が抑制される。よって、弾性波共振器26の特性の変動が抑制される。また、電極指18の溶断を抑制できる。
3B, in Example 1, a part of the
例えば圧電層14をタンタル酸リチウム、絶縁層11を酸化アルミニウム、支持基板10をサファイア、金属層28を銅とする。圧電層14の熱伝導率が最も低い。しかし、圧電層14の厚さT4はλ以下と薄い。このため、圧電層14内の熱は容易に絶縁層11に放熱される。絶縁層11の熱伝導率は支持基板10の熱伝導率より低いため、比較例1のように矢印50aの放熱経路が長い場合、放熱性が悪くなる。そこで、実施例1では、界面30の凹部34に金属層28を設けることで、矢印50aの放熱経路が短くなり、短くなった分は、金属層28を介した矢印54の放熱経路となる。よって、放熱性を向上できる。
For example, the
なお、金属層28を交差領域25の全面に設けることにより放熱性を高めることができる。しかし、金属層28が全面に設けると、バルク波が金属層28の上面で反射されてしまい、スプリアスを抑制することができない。よって、金属層28は、複数の凹部34の少なくとも一部上に設けられ複数の凸部36の少なくとも一部上に設けられていない。
In addition, by providing the
スプリアスを抑制する観点から、界面30の算術平均粗さRaは例えば0.01μm以上であり、好ましくは0.1μm以上である。このとき、高さH1は例えば0.1λ~2λ(0.2D~4D)である。弾性波の波長λは1μm~6μmであり、H1は例えば0.1μm~12μmである。放熱性を高める観点から、H3/H1は、1/10以上が好ましく、1/4以上がより好ましい。スプリアスを抑制する観点から、H3/H1は例えば9/10以下が好ましく、3/4以下がより好ましい。金属層28の幅Wは例えば1μm~20μmである。放熱性を高める観点から、交差領域25の平面面積に対する交差領域25内の金属層28の合計の平面面積は、0.01以上が好ましく、0.05以上がより好ましい。スプリアスを抑制する観点から、交差領域25の平面面積に対する交差領域25内の金属層28の合計の平面面積は、0.8以下が好ましく、0.5以下がより好ましい。
From the viewpoint of suppressing spurious, the arithmetic mean roughness Ra of the
[実施例1の変形例1]
図4(a)は、実施例1の変形例1に係る弾性波共振器の平面図、図4(b)は、図4(a)のA-A断面図である。図5は、実施例1の変形例1に係る弾性波デバイスの拡大断面図である。図4(a)~図5に示すように、支持基板10と絶縁層11との界面30の凹部34および凸部36は周期的に規則的に設けられている。隣接する凹部34と凸部36との高さH1は略均一である。金属層28の幅Wは略均一である。平面視において金属層28は規則的に設けられている。
[
Fig. 4(a) is a plan view of an acoustic wave resonator according to a first modified example of the first embodiment, and Fig. 4(b) is a cross-sectional view taken along line A-A of Fig. 4(a). Fig. 5 is an enlarged cross-sectional view of an acoustic wave device according to a first modified example of the first embodiment. As shown in Figs. 4(a) to 5, the
規則的な凹凸面は、特許文献1のように支持基板10の上面に規則的な開口を有するマスク層を設けマスク層をマスクに支持基板10の上面をエッチングすることで、形成する。凹部34または凸部36の立体形状は、円錐形状、三角錐形状もしくは四角錐形状等の多角錐形状、円柱形状または多角柱形状でもよく、直線状または曲線状でもよい。スプリアスを抑制する観点から凹部34または凸部36の周期は、0.1λ(0.2D)以上が好ましく、0.5λ(1D)以上がより好ましく、5λ(10D)以下が好ましく、2λ(4D)以下がより好ましい。H1およびH3/H1の好ましい範囲は実施例1と同じである。その他の構成は実施例1と同じであり説明を省略する。
The regular uneven surface is formed by providing a mask layer having regular openings on the upper surface of the
[実施例1の変形例2]
図6(a)は、実施例1の変形例2に係る弾性波デバイスの断面図である。図6(a)に示すように、絶縁層11は支持基板10上に設けられた境界層12および境界層12上に設けられた温度補償膜13を備えている。
[Modification 2 of Example 1]
6A is a cross-sectional view of an acoustic wave device according to a second modification of the first embodiment. As shown in FIG. 6A, an insulating
温度補償膜13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、温度補償膜13の弾性定数の温度係数は正である。温度補償膜13は、酸化シリコン(SiO2)を主成分とする絶縁膜であり、例えば無添加または弗素等の添加元素を含む酸化シリコン(SiO2)膜であり、例えば多結晶または非晶質である。これにより、弾性波共振器の周波数温度係数を小さくできる。温度補償膜13が酸化シリコン膜の場合、温度補償膜13を伝搬するバルク波の音速は圧電層14を伝搬するバルクの音速より遅くなる。
The
温度補償膜13が温度補償の機能を有するためには主モードの弾性波のエネルギーが温度補償膜13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集中する範囲は弾性表面波の種類に依存するものの、典型的には弾性表面波のエネルギーは圧電層14の上面から2λ(λは弾性波の波長)の範囲に集中し、特に圧電層14の上面からλの範囲に集中する。そこで、温度補償膜1の下面から圧電層14の上面までの距離は、好ましくは2λ(4D)以下であり、より好ましくは1λ(2D)以下であり、さらに好ましくは0.6λ(1.2D)以下である。温度補償膜13の厚さT3は、0.75λ(1.5D)以下が好ましく、0.5λ(1D)以下がより好ましい。温度補償膜13の温度補償機能を発揮させる観点から、厚さT3は、0.1λ(0.2D)以上が好ましく、0.2λ(0.4D)以上がより好ましい。
In order for the
境界層12を伝搬するバルク波の音速は、温度補償膜13を伝搬するバルク波の音速より速い。これにより、圧電層14および温度補償膜13内に主モードの弾性波のエネルギーが閉じ込められる。さらに、境界層12を伝搬するバルク波の音速は、支持基板10を伝搬するバルク波の音速より遅い。境界層12は、例えば多結晶または非晶質であり、酸化アルミニウム膜、窒化シリコン膜、窒化アルミニウム膜またシリコン膜である。境界層12は異なる材料からなる複数の層が積層されていてもよい。境界層12が薄くなると主モードの弾性波が圧電層14および温度補償膜13に閉じ込められにくくなる。この観点から、境界層12の厚さT2は電極指18の平均ピッチDの2.2倍(1.1λ)以上が好ましく、3.0倍(1.5λ)以上がより好ましい。境界層12を厚くすると、製造工程が増大および製造プロセスの難易度が上昇する。この観点から、境界層12の厚さT2は電極指18の平均ピッチDの10倍(5λ)以下が好ましく、8倍(4λ)以下がより好ましい。
The sound velocity of the bulk wave propagating through the
[実施例1の変形例3]
図6(b)は、実施例1の変形例3に係る弾性波デバイスの断面図である。図6(b)に示すように、温度補償膜13と圧電層14との間の接合層15が設けられていてもよい。接合層15は、圧電層14と温度補償膜13とを表面活性化法により接合するための層である。接合層15は例えば厚さT5が1nm~20nmの酸化アルミニウム層または窒化酸化アルミニウム膜である。その他の構成は実施例1の変形例2と同じであり説明を省略する。
[
Fig. 6B is a cross-sectional view of an acoustic wave device according to the third modification of the first embodiment. As shown in Fig. 6B, a
[実施例1の変形例4]
図6(c)は、実施例1の変形例4に係る弾性波デバイスの断面図である。図6(c)に示すように、支持基板10と境界層12との間の界面は鏡面である。境界層12と温度補償膜13との界面32は凹凸面であり、界面32に金属層28が設けられている。その他の構成は実施例1の変形例2と同じであり説明を省略する。実施例1の変形例4のように、絶縁層11は積層された複数層の絶縁層を備え、金属層28は絶縁層間に設けられていてもよい。
[Fourth Modification of the First Embodiment]
Fig. 6(c) is a cross-sectional view of an acoustic wave device according to a fourth modification of the first embodiment. As shown in Fig. 6(c), the interface between the
実施例1およびその変形例1~3によれば、支持基板10(第1絶縁層)は、絶縁層11(第2絶縁層)側の面(界面30)上に複数の凹部34および複数の凸部36を有する。金属層28は、複数の凹部34の少なくとも一部と絶縁層11との間に設けられ複数の凸部36の少なくとも一部と絶縁層11との間に設けられていない。これにより、図3(b)のように、金属層28を介し放熱するため放熱性が向上する。また、金属層28が全面に設けられていないためスプリアスを抑制できる。
According to Example 1 and its
図1(a)および図4(a)のように、平面視において金属層28は島状に設けられている。これにより、放熱性が向上しかつスプリアスを抑制できる。
As shown in FIG. 1(a) and FIG. 4(a), the
金属層28の熱伝導率は絶縁層11の熱伝導率より高い。これにより、図3(b)のように、凹部34の底と絶縁層11の上面との距離(厚さT1aに相当)のうち金属層28が設けられた高さH3は熱伝導率が高くなる。よって、放熱性を向上できる。金属層28の熱伝導率は、絶縁層11の熱伝導率の2倍以上が好ましく、5倍以上がより好ましい。
The thermal conductivity of the
支持基板10の熱伝導率および金属層28の熱伝導率は絶縁層11の熱伝導率より高い。これにより、比較例1の図3(a)において、支持基板10に比べ熱伝導率の低い絶縁層11の放熱経路が長くなる凹部34の底部において、図3(b)のように熱伝導率の高い金属層28を設けることができる。よって、放熱性を向上できる。支持基板10の熱伝導率は、絶縁層11の熱伝導率の1.2倍以上が好ましく、2倍以上がより好ましい。
The thermal conductivity of the
金属層28の熱伝導率は支持基板10の熱伝導率および絶縁層11の熱伝導率より高い。これにより、絶縁層11および支持基板10を介した放熱経路に熱伝導率の高い金属層28が設けられる。よって、放熱性を向上させることができる。金属層28の熱伝導率は、支持基板10の熱伝導率の1.5倍以上が好ましく、5倍以上がより好ましい。
The thermal conductivity of the
金属層28の熱伝導率が絶縁層11および支持基板10の熱伝導率より高く、支持基板10の熱伝導率が絶縁層11の熱伝導率より高くなる材料としては、支持基板10をサファイア基板、シリコン基板または炭化シリコン基板とする。絶縁層11を、酸化アルミニウムを主成分とする層、酸化シリコンを主成分とする層、または酸化アルミニウムを主成分とする層と酸化シリコンを主成分とする層の積層とする。金属層28を、銅、金、銀およびアルミニウムの少なくとも1つを主成分とする。これにより、放熱性を向上できる。なお、ある層がある材料を主成分とするとは、ある層に意図的または意図せず不純物が添加されていることを許容する。ある層におけるある材料の濃度は例えば50原子%以上、80原子%以上、90または原子%以上である。例えば絶縁層11が酸化シリコン(または酸化アルミニウム)を主成分とする場合、絶縁層11におけるシリコン濃度(またはアルミニウム濃度)と酸素濃度との合計は例えば50原子%以上、80原子%以上、または90原子%以上である。シリコン濃度(またはアルミニウム濃度)および酸素濃度はいずれも10原子%以上または20原子%以上である。
The thermal conductivity of the
実施例1の変形例4のように、境界層12と温度補償膜13との界面32が凹凸面であり、金属層28は界面32に設けられていてもよい。すなわち、第1絶縁層が境界層12であり第2絶縁層が温度補償膜13であり、境界層12下に支持基板10が設けられていてもよい。
As in the fourth modification of the first embodiment, the
圧電層14の厚さT4は一対の櫛型電極20の電極指18の平均ピッチDの2倍以下である。圧電層14の熱伝導率は低いが、圧電層14の厚さT4を小さくすることで、絶縁層11および支持基板10を介した放熱が可能となる。厚さT4は、1.6D以下がより好ましく、1.2D以下がさらに好ましい。絶縁層11が温度補償膜13のような酸化シリコンを主成分とする絶縁層11を含む場合、酸化シリコンの熱伝導率は低いため、温度補償膜13の厚さT3は電極指18の平均ピッチDの2倍以下であることが好ましく、1.5D以下がより好ましく、1D以下がさらに好ましい。これにより、絶縁層11および支持基板10を介した放熱が可能となる。なお、電極指18の平均ピッチはIDT22のX方向の幅を電極指18の本数で除することで算出できる。
The thickness T4 of the
圧電層14が、タンタル酸リチウム層またはニオブ酸リチウム層の場合、熱伝導率が低い。よって、圧電層14を薄くすることが好ましい。
When the
図7(a)は、実施例2に係るフィルタの回路図である。図7(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およびその変形例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。 Figure 7(a) is a circuit diagram of a filter according to Example 2. As shown in Figure 7(a), one or more series resonators S1 to S3 are connected in series between the input terminal Tin and the output terminal Tout. One or more parallel resonators P1 and P2 are connected in parallel between the input terminal Tin and the output terminal Tout. The elastic wave resonators of Example 1 and its modified examples can be used for at least one of the one or more series resonators S1 to S3 and the one or more parallel resonators P1 and P2. The number of resonators of the ladder filter can be set as appropriate. The filter may be a multimode filter.
[実施例2の変形例1]
図7(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7(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。
[
7B is a circuit diagram of a duplexer according to a first modified example of the second embodiment. As shown in FIG. 7B, a
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。 Although a duplexer has been used as an example of a multiplexer, a triplexer or quadplexer may also be used.
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。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to these specific embodiments, and various modifications and variations are possible within the scope of the gist of the present invention as described in the claims.
10 支持基板
11 絶縁層
12 境界層
13 温度補償膜
14 圧電層
15 接合層
18 電極指
20 櫛型電極
22 IDT
26 弾性波共振器
28 金属層
30、32 界面
34 凹部
36 凸部
40 送信フィルタ
42 受信フィルタ
44 ウエハ
REFERENCE SIGNS
26
Claims (11)
前記面上に設けられた第2絶縁層と、
前記複数の凹部の少なくとも一部と前記第2絶縁層との間に設けられ前記複数の凸部の少なくとも一部と前記第2絶縁層との間に設けられていない金属層と、
前記第2絶縁層上に設けられた圧電層と、
前記圧電層上に設けられた一対の櫛型電極と、
を備える弾性波デバイス。 a first insulating layer having a plurality of recesses and a plurality of protrusions on a surface thereof;
A second insulating layer provided on the surface;
a metal layer provided between at least some of the recesses and the second insulating layer, but not between at least some of the protrusions and the second insulating layer;
a piezoelectric layer provided on the second insulating layer;
A pair of comb-shaped electrodes provided on the piezoelectric layer;
1. An acoustic wave device comprising:
前記第2絶縁層は、酸化アルミニウムを主成分とする層、酸化シリコンを主成分とする層、または酸化アルミニウムを主成分とする層と酸化シリコンを主成分とする層の積層であり、
前記金属層は、銅、金、銀およびアルミニウムの少なくとも1つを主成分とする請求項1または2に記載の弾性波デバイス。 the first insulating layer is a sapphire substrate, a silicon substrate, or a silicon carbide substrate;
the second insulating layer is a layer mainly made of aluminum oxide, a layer mainly made of silicon oxide, or a laminate of a layer mainly made of aluminum oxide and a layer mainly made of silicon oxide,
The acoustic wave device according to claim 1 , wherein the metal layer is mainly composed of at least one of copper, gold, silver, and aluminum.
前記面上に設けられた第2絶縁層と、
前記複数の凹部の少なくとも一部と前記第2絶縁層との間に設けられ前記複数の凸部の少なくとも一部と前記第2絶縁層との間に設けられていない金属層と、
前記第2絶縁層上に設けられた圧電層と、
を備えるウエハ。
a first insulating layer having a plurality of recesses and a plurality of protrusions on a surface thereof;
A second insulating layer provided on the surface;
a metal layer provided between at least some of the recesses and the second insulating layer, but not between at least some of the protrusions and the second insulating layer;
a piezoelectric layer provided on the second insulating layer;
A wafer comprising:
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