(57)【要約】【課題】応力に起因したダメージを抑制すること。【解決手段】主面に平行な第１方向の第１線膨張係数が前記主面に平行でかつ前記第１方向に交差する第２方向の第２線膨張係数より大きい第１基板と、前記第１基板の主面と反対の面に接合され、前記第２線膨張係数より小さい第３線膨張係数を有する第２基板と、前記第１基板および前記第２基板を貫通し、前記主面を平面視して、前記第１方向における最大の幅は、前記第２方向における最大の幅より小さい形状の貫通電極と、を備える複合基板。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主面に平行な第１方向の第１線膨張係数が前記主面に平行でかつ前記第１方向に交差する第２方向の第２線膨張係数より大きい第１基板と、
前記第１基板の主面と反対の面に接合され、前記第２線膨張係数より小さい第３線膨張係数を有する第２基板と、
前記第１基板および前記第２基板を貫通し、前記主面を平面視して、前記第１方向における最大の幅は、前記第２方向における最大の幅より小さい形状の貫通電極と、
を備える複合基板。
【請求項２】
前記第１方向は、前記第１基板の前記主面に平行な方向のうち最も線膨張係数が大きい方向であり、前記第２方向は前記第１方向に直交する方向である請求項１に記載の複合基板。
【請求項３】
前記第１基板は回転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り、前記第１方向は前記第１基板の結晶方位のＸ軸方位である請求項１に記載の複合基板。
【請求項４】
前記第２基板は、サファイア基板、シリコン基板、スピネル基板、石英基板、アルミナ基板または水晶基板である請求項１から３のいずれか一項に記載の複合基板。
【請求項５】
前記主面を平面視して、前記貫通電極の形状は前記第１方向を短軸とする楕円形状である請求項１から４のいずれか一項に記載の複合基板。
【請求項６】
前記主面を平面視して、前記貫通電極の形状は、前記第１方向における最大の幅に重なる線分を軸として線対称であり、外周がなめらかな線でありかつ外側に凸状の形状である請求項１から４のいずれか一項に記載の複合基板。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載の複合基板と、
前記主面に設けられ、前記貫通電極に電気的に接続された弾性波素子と、
を備える弾性波デバイス。
【請求項８】
主面に平行な第１方向の第１線膨張係数が前記主面に平行でかつ前記第１方向に交差する第２方向の第２線膨張係数より大きい基板と、
前記基板の主面に設けられた弾性波素子と、
前記基板の主面と反対の面に設けられた端子と、
前記基板内に設けられ、第３線膨張係数を有し、前記第１線膨張係数と前記第３線膨張係数との差は前記第２線膨張係数と前記第３線膨張係数との差より小さく、前記弾性波素子と前記端子とを電気的に接続し、前記主面を平面視して、前記第１方向における最大の幅は、前記第２方向における最大の幅より大きく、前記基板を貫通し、前記弾性波素子と前記端子とを電気的に接続する貫通電極と、
を備える弾性波デバイス。
【請求項９】
前記基板は回転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り、前記第１方向は前記基板の結晶方位のＸ軸方位である請求項８に記載の弾性波デバイス。
【請求項１０】
前記貫通電極は、銅、金、銀およびニッケルの少なくとも１つを主成分とする請求項８または９に記載の弾性波デバイス。
【請求項１１】
前記主面を平面視して、前記貫通電極の形状は前記第１方向を長軸とする楕円形状である請求項８から１０のいずれか一項に記載の弾性波デバイス。
【請求項１２】
前記主面を平面視して、前記貫通電極の形状は前記第１方向における最大の幅に重なる線分を軸として線対称であり、外周がなめらかな線でありかつ外側に凸状の形状である請求項８から１０のいずれか一項に記載の弾性波デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾性波デバイスおよび複合基板に関し、例えば線膨張係数の方向依存性のある基板を有する弾性波デバイスおよび複合基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
弾性波デバイスにおいて、支持基板上に圧電基板を接合し、支持基板および圧電基板に貫通電極を設けることが知られている（例えば特許文献１）。基板に平面形状が楕円状の貫通電極を形成す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】
【特許文献１】特開２０１７−１５７９２２号公報
【特許文献２】特開２０１６−２２５３６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
基板を貫通する貫通電極を設ける場合、基板と貫通電極との熱応力により、基板および／または貫通電極にクラックが形成される等のダメージが生じることがある。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、応力に起因したダメージを抑制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、主面に平行な第１方向の第１線膨張係数が前記主面に平行でかつ前記第１方向に交差する第２方向の第２線膨張係数より大きい第１基板と、前記第１基板の主面と反対の面に接合され、前記第２線膨張係数より小さい第３線膨張係数を有する第２基板と、前記第１基板および前記第２基板を貫通し、前記主面を平面視して、前記第１方向における最大の幅は、前記第２方向における最大の幅より小さい形状の貫通電極と、を備える複合基板である。
【０００７】
上記構成において、前記第１方向は、前記第１基板の前記主面に平行な方向のうち最も線膨張係数が大きい方向であり、前記第２方向は前記第１方向に直交する方向である構成とすることができる。
【０００８】
上記構成において、前記第１基板は回転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り、前記第１方向は前記第１基板の結晶方位のＸ軸方位である構成とすることができる。
【０００９】
上記構成において、前記第２基板は、サファイア基板、シリコン基板、スピネル基板、石英基板、アルミナ基板または水晶基板である構成とすることができる。
【００１０】
上記構成において、前記主面を平面視して、前記貫通電極の形状は前記第１方向を短軸とする楕円形状である構成とすることができる。
【００１１】
上記構成において、前記主面を平面視して、前記貫通電極の形状は、前記第１方向における最大の幅に重なる線分を軸として線対称であり、外周がなめらかな線でありかつ外側に凸状の形状である構成とすることができる。
【００１２】
本発明は、上記複合基板と、前記主面に設けられ、前記貫通電極に電気的に接続された弾性波素子と、を備える弾性波デバイスである。
【００１３】
本発明は、主面に平行な第１方向の第１線膨張係数が前記主面に平行でかつ前記第１方向に交差する第２方向の第２線膨張係数より大きい基板と、前記基板の主面に設けられた弾性波素子と、前記基板の主面と反対の面に設けられた端子と、前記基板内に設けられ、第３線膨張係数を有し、前記第１線膨張係数と前記第３線膨張係数との差は前記第２線膨張係数と前記第３線膨張係数との差より小さく、前記弾性波素子と前記端子とを電気的に接続し、前記主面を平面視して、前記第１方向における最大の幅は、前記第２方向における最大の幅より大きく、前記基板を貫通し、前記弾性波素子と前記端子とを電気的に接続する貫通電極と、を備える弾性波デバイスである。
【００１４】
上記構成において、前記基板は回転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り、前記第１方向は前記基板の結晶方位のＸ軸方位である構成とすることができる。
【００１５】
上記構成において、前記貫通電極は、銅、金、銀およびニッケルの少なくとも１つを主成分とする構成とすることができる。
【００１６】
上記構成において、前記主面を平面視して、前記貫通電極の形状は前記第１方向を長軸とする楕円形状である構成とすることができる。
【００１７】
上記構成において、前記主面を平面視して、前記貫通電極の形状は前記第１方向における最大の幅に重なる線分を軸として線対称であり、外周がなめらかな線でありかつ外側に凸状の形状である構成とすることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、応力に起因したダメージを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１（ａ）は、実施例１に係る弾性波デバイスの平面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図２】図２（ａ）および図２（ｂ）は、実施例１における貫通電極の断面図である。
【図３】図３（ａ）は、比較例１における貫通電極の平面図、図３（ｂ）は、実施例１における貫通電極の平面図である。
【図４】図４（ａ）は、実施例２に係る弾性波デバイスの平面図、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図５】図５（ａ）および図５（ｂ）は、実施例２における貫通電極の断面図である。
【図６】図６（ａ）から図６（ｃ）は、反りのシミュレーション結果を示す図である。
【図７】図７（ａ）は、比較例２における貫通電極の平面図、図７（ｂ）は、実施例２における貫通電極の平面図である。
【図８】図８は、実施例３に係る弾性波デバイスの断面図である。
【図９】図９は、実施例３における圧電基板の平面図である。
【図１０】図１０（ａ）から図１０（ｄ）は、実施例４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１１】図１１（ａ）から図１１（ｄ）は、実施例４の変形例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１２】図１２（ａ）から図１２（ｄ）は、実施例４の変形例２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１３】図１３（ａ）および図１３（ｂ）は、実施例４の変形例２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。
【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（ａ）は、実施例１に係る弾性波デバイスの平面図、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、圧電基板の厚さ方向をＺ方向とする。Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向は、圧電基板の結晶方位のＸ軸方位およびＹ軸方位とは必ずしも対応しない。
【００２２】
図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、圧電基板１０上に弾性波共振器２０およびパッド２４が設けられている。圧電基板１０は、単結晶基板であり、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等のＸ方向とＹ方向とで線膨張係数が異なる基板である。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は、Ｘ方向はＸ軸方位となる。圧電基板１０の厚さは、例えば５０μｍから２００μｍである。弾性波共振器２０はＩＤＴ（Interdigital Transducer）１８および反射器１９を有する。反射器１９はＩＤＴ１８のＸ方向の両側に設けられている。ＩＤＴ１８および反射器１９は、圧電基板１０上の金属膜１２により形成される。
【００２３】
ＩＤＴ１８は、対向する一対の櫛型電極１６を備える。櫛型電極１６は、複数の電極指１４と、複数の電極指１４が接続されたバスバー１５と、を備える。一対の櫛型電極１６の電極指１４が交差する領域が交差領域である。交差領域の長さが開口長である。一対の櫛型電極１６は、交差領域の少なくとも一部において電極指１４がほぼ互い違いとなるように、対向して設けられている。交差領域において複数の電極指１４が励振する弾性波は、主にＸ方向に伝搬する。同じ櫛型電極１６の電極指１４のピッチがほぼ弾性波の波長λとなる。ピッチは電極指１４の２本分のピッチとなる。反射器１９は、ＩＤＴ１８の電極指１４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ＩＤＴ１６の交差領域内に閉じ込められる。
【００２４】
金属膜１２は、例えばアルミニウムまたは銅を主成分とする膜である。電極指１４と圧電基板１０との間にチタン膜また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１４より薄い。電極指１４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。
【００２５】
パッド２４は少なくとも一部に金属膜１２を含む金属層である。パッド２４はバスバー１５に接続されている。パッド２４の下の圧電基板１０に貫通電極２２が設けられている。
【００２６】
図２（ａ）および図２（ｂ）は、実施例１における貫通電極の断面図であり、図１（ａ）のＢ−Ｂ断面図およびＣ−Ｃ断面図である。図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、圧電基板１０の下面に端子２５が設けられている。端子２５は、銅または金等の金属層である。貫通電極２２は圧電基板１０を貫通しパッド２４と端子２５とを電気的に接続する。貫通電極２２の平面形状は略楕円形状である。楕円形状の長軸はＸ方向であり、短軸はＹ方向である。貫通電極２２の大きさは例えば１０μｍから１００μｍである。長軸に対する短軸の比は例えば０．９から０．１である。
【００２７】
表１は、圧電基板１０の線膨張係数αｘ（Ｘ方向）およびαｙ（Ｙ方向）を示す表である。
【表１】
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【００２８】
表１のように、タンタル酸リチウム（ＬＴ）基板およびニオブ酸リチウム（ＬＮ）基板の線膨張係数は結晶方位に依存する。Ｘ軸方位の線膨張係数が最も大きくなる。圧電基板１０として３６°ＹカットＸ伝搬タンタル酸リチウム基板を用いると、Ｘ方向はＸ軸方位となる。このとき、Ｘ方向およびＹ方向の線膨張係数αｘおよびαｙはそれぞれ１５．４ｐｐｍ／℃および８．２ｐｐｍ／℃となる。４２°ＹカットＸ伝搬タンタル酸リチウム基板では、Ｘ方向およびＹ方向の線膨張係数αｘおよびαｙはそれぞれ１６．１ｐｐｍ／℃および１１．０ｐｐｍ／℃となる。４１°ＹカットＸ伝搬ニオブ酸リチウム基板では、Ｘ方向およびＹ方向の線膨張係数αｘおよびαｙはそれぞれ１５．４ｐｐｍ／℃および１０．９ｐｐｍ／℃となる。
【００２９】
表２は、貫通電極２２に用いられる金属の線膨張係数を示す表である。
【表２】
2020065158.tif 000004
【００３０】
表２のように、銀、銅、金およびニッケルの線膨張係数αｍは、それぞれ１９．３ｐｐｍ／℃、１６．６ｐｐｍ／℃、１４．２ｐｐｍ／℃および１３．４ｐｐｍ／℃である。これらの金属の線膨張係数は、表１のＸ方向の線膨張係数とほぼ同じであり、Ｙ方向の線膨張係数より大きくなる。
【００３１】
図３（ａ）は、比較例１における貫通電極の平面図、図３（ｂ）は、実施例１における貫通電極の平面図である。図３（ａ）に示すように、比較例１では貫通電極２２の平面形状は直径がＬ０の円形状である。圧電基板１０の温度を高くすると、圧電基板１０および貫通電極２２が膨張する。Ｘ方向においては、圧電基板１０の線膨張係数に起因する応力Ｘ１０と貫通電極２２の線膨張係数に起因するＸ２２はほぼ同じである。よって、Ｘ方向に圧電基板１０と貫通電極２２が接する境界では応力の集中は生じない。Ｙ方向においては、圧電基板１０の線膨張係数に起因する応力Ｙ１０より貫通電極２２の線膨張係数に起因するＹ２２が大きい。よって、Ｙ方向に圧電基板１０と貫通電極２２が接する境界では応力が集中しやすくなる。これにより、圧電基板１０にクラック等のダメージが生じ易くなる。応力の集中を抑制するため、貫通電極２２の直径Ｌ０を大きくすると、チップサイズが大きくなり、弾性波デバイスが大型化する。
【００３２】
図３（ｂ）に示すように、実施例１では貫通電極２２の平面形状は長軸がＬ１および短軸がＬ２の楕円形状である。圧電基板１０の温度を高くすると、圧電基板１０および貫通電極２２が膨張する。Ｙ方向においては、応力Ｙ１０はＹ２２より小さいものの、Ｙ方向における圧電基板１０と貫通電極２２との境界の面積が比較例１より大きくなる。これにより、応力が分散される。さらに、貫通電極２２のＹ方向の幅は小さいため貫通電極２２がＹ方向に加える応力自体も比較例１より小さくなる。よって、圧電基板１０へのクラック等のダメージの導入を抑制できる。Ｘ方向においては、Ｘ１０とＸ２２が同程度であり、応力の集中は生じない。また、図３（ａ）において、直径Ｌ０を大きくする場合に比べチップサイズを小さくでき、弾性波デバイスを小型化できる。
【００３３】
実施例１によれば、圧電基板１０（基板)では、主面に平行なＸ方向（第１方向）の線膨張係数αｘ（第１線膨張係数）は、Ｙ方向（主面に平行でかつ第１方向に交差する第２方向）の線膨張係数αｙ（第２線膨張係数）より大きい。貫通電極２２の線膨張係数（第３線膨張係数）をαｍとすると、αｘとαｍとの差はαｙとαｍとの差より小さい。このとき、主面を平面視して、Ｘ方向における貫通電極２２の最大の幅はＹ方向における貫通電極２２の最大の幅より大きい。例えば、Ｘ方向からみた貫通電極２２の断面積は、Ｙ方向からみた貫通電極２２の断面積より小さい。これにより、圧電基板１０および／または貫通電極２２にクラックが形成される等のダメージが生じることを抑制できる。また、チップサイズを小さくできる。
【００３４】
αｘとαｙとの差はαｙの０．１倍以上が好ましく、０．２倍以上がより好ましく、０．４倍以上がさらに好ましい。αｙとαｍとの差はαｘとαｍとの差の１．５倍以上が好ましく、２倍以上がより好ましく、３倍以上がさらに好ましい。Ｘ方向における貫通電極２２の最大幅は、Ｙ方向における貫通電極２２の最大幅の１．１倍以上が好ましく、１．２倍以上がより好ましく、１．４倍以上がさらに好ましい。これらにより、応力に起因したダメージ等をより抑制できる。
【００３５】
Ｘ方向は、主面に平行な方向のうち最も線膨張係数が大きい方向であり、Ｙ方向はＸ方向に直交する方向である。これにより、応力に起因したダメージ等をより抑制できる。
【００３６】
圧電基板１０が回転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のとき、Ｘ軸方位の線膨張係数が最も大きい。そこで、第１方向は圧電基板１０の結晶方位のＸ軸方位であることが好ましい。これにより、応力に起因したダメージ等をより抑制できる。
【００３７】
貫通電極２２は、銅、金、銀およびニッケルの少なくとも１つを主成分とする。これにより、αｘとαｍとの差はαｙとαｍとの差より小さくできる。
【００３８】
貫通電極２２の平面形状はオーバル形状であり、オーバル形状の長軸方向をＸ方向とする。これにより、応力を分散させることができ、ダメージ等をより抑制できる。オーバル形状は、外周がなめらかな線（すなわち微分可能な線）でありかつ外側に凸状の線であり、例えば楕円形状、長円形状または卵形状である。貫通電極２２の平面形状は、中心を通りＸ方向および／またはＹ方向を延伸する直線に線対称であることが好ましい。すなわち、主面を平面視して、貫通電極２２の形状は、Ｘ方向における最大の幅に重なる線分を軸として線対称であり、外周がなめらかな線でありかつ外側に凸状の線である形状である。
【００３９】
特に、主面を平面視して、貫通電極２２の形状はＸ方向に長軸を有する楕円形状であることが好ましい。これにより、応力をより分散できる。長軸に対する短軸の比はαｘに対するαｙの比に略等しいことが好ましい。
【００４０】
圧電基板１０の主面に設けられ、貫通電極２２に電気的に接続された弾性波共振器２０（弾性波素子）を備える弾性波デバイスを例に説明したが、基板は、圧電基板１０以外でもよい。また、基板の主面には弾性波素子以外の電子素子が設けられてもよい。
【実施例２】
【００４１】
実施例２は、支持基板上に圧電基板が接合された複合基板の例である。図４（ａ）は、実施例２に係る弾性波デバイスの平面図、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＡ−Ａ断面図である。図５（ａ）および図５（ｂ）は、実施例２における貫通電極の断面図であり、図４（ａ）のＢ−Ｂ断面図およびＣ−Ｃ断面図である。
【００４２】
図４（ａ）から図５（ｂ）に示すように、圧電基板１０は支持基板１１上に接合されている。接合方法には例えば表面活性化法を用いる。表面活性化法では、支持基板１１の上面および圧電基板１０の下面をイオンビーム、中性化したビームまたはプラズマを用い活性化する。その後、支持基板１１の上面と圧電基板１０の下面とを接合する。これにより、支持基板１１と圧電基板１０とが直接接合する。なお、支持基板１１と圧電基板１０との間には１０ｎｍ以下のアモルファス層が形成される。接合には接着剤等を用いてもよい。支持基板１１は、例えば、サファイア基板、スピネル基板、シリコン基板、水晶基板、石英基板またはアルミナ基板である。支持基板１１は、単結晶基板、多結晶基板または焼結体基板である。圧電基板１０の厚さは例えば１μｍから２０μｍであり、支持基板１１の厚さは例えば５０μｍから２００μｍである。
【００４３】
支持基板１１の線膨張係数αｓは、圧電基板１０のＸ方向の線膨張係数αｘより小さい。例えばサファイアおよびアルミナの線膨張係数αｓは７ｐｐｍ／℃、シリコンの線膨張係数αｓは２．３ｐｐｍ／℃、スピネルの線膨張係数αｓは７．５ｐｐｍ／℃、石英および水晶の線膨張係数αｓは１ｐｐｍ／℃以下である。これにより、弾性表面波共振器の周波数温度係数を抑制できる。
【００４４】
貫通電極２２の平面形状は略楕円形状である。楕円形状の長軸はＹ方向であり、短軸はＸ方向である。貫通電極２２の大きさは例えば１０μｍから１００μｍである。長軸および短軸の長さは例えばそれぞれ５８μｍおよび２７μｍである。長軸に対する短軸の比は例えば０．９から０．１である。
【００４５】
支持基板１１としてサファイア、圧電基板１０として４２°回転ＹカットＸ伝搬タンタル酸リチウム基板を用いた複合基板を２５℃から２６０℃に加熱したときの複合基板の反りをシミュレーションした。
【００４６】
図６（ａ）から図６（ｃ）は、反りのシミュレーション結果を示す図である。図６（ａ）ではＺ方向の変位量を誇張して図示している。図６（ａ）に示すように、支持基板１１上に圧電基板１０が接合されており、支持基板１１および圧電基板１０を貫通する貫通電極２２が設けられている。領域５０ａから５０ｅはＺ方向の変位量の分布を示す。領域５０ａにおける変位が最も大きく、領域５０ｂから５０ｅに行くに従い変位量は小さくなる。圧電基板１０の中央部が最も変位量が大きくなる。
【００４７】
図６（ｂ）は、圧電基板１０の−Ｘ側に位置する貫通電極２２を圧電基板１０の外側（−Ｘ側）からみた図であり、図６（ｃ）は、圧電基板１０の内側（＋Ｘ側）からみた図である。図６（ｂ）および図６（ｃ）のように、圧電基板１０の＋Ｘ側の変位量が最も大きい。これにより、−Ｘ側の圧電基板１０と貫通電極２２との境界の応力が最も大きくなると考えられる。
【００４８】
図７（ａ）は、比較例２における貫通電極の平面図、図７（ｂ）は、実施例２における貫通電極の平面図である。図７（ａ）に示すように、比較例２では貫通電極２２の平面形状は直径がＬ０の円形状である。圧電基板１０および支持基板１１の温度を高くすると、Ｘ方向では、圧電基板１０と支持基板１１との線膨張係数の差が大きいため、貫通電極２２と圧電基板１０との境界には大きな応力Ｘ１０が加わる。Ｙ方向では、圧電基板１０と支持基板１１との線膨張係数の差が小さいため、貫通電極２２と圧電基板１０との境界に加わる応力Ｙ１０は小さい。Ｘ方向に圧電基板１０と貫通電極２２が接する境界では応力の集中は生じやすくなる。これにより、圧電基板１０にクラック等のダメージが生じ易くなる。応力の集中を抑制するため、貫通電極２２の直径Ｌ０を大きくすると、チップサイズが大きくなり、弾性波デバイスが大型化する。
【００４９】
図７（ｂ）に示すように、実施例２では貫通電極２２の平面形状は長軸がＬ１および短軸がＬ２の楕円形状である。圧電基板１０の温度を高くすると、圧電基板１０および貫通電極２２が膨張する。応力Ｘ１０はＹ１０より大きいものの、Ｘ方向における圧電基板１０と貫通電極２２との境界の面積が比較例２より大きくなる。これにより、応力が分散される。よって、圧電基板１０へのクラック等のダメージの導入を抑制できる。また、図７（ａ）において、直径Ｌ０を大きくする場合に比べチップサイズを小さくでき、弾性波デバイスを小型化できる。
【００５０】
実施例２によれば、圧電基板１０（第１基板）では、主面に平行なＸ方向（第１方向）の線膨張係数αｘ（第１線膨張係数）は、Ｙ方向（主面に平行でかつ第１方向に交差する第２方向）の線膨張係数αｙ（第２線膨張係数）より大きい。支持基板１１（第２基板）は、圧電基板１０に接合され、αｙより小さい線膨張係数αｓ（第３線膨張係数）を有する。貫通電極２２は、圧電基板１０および支持基板１１を貫通する。このとき、主面を平面視して、Ｘ方向における貫通電極２２の最大の幅は、Ｙ方向における貫通電極２２の最大の幅より小さい。例えば、Ｘ方向からみた貫通電極２２の断面積は、Ｙ方向からみた貫通電極２２の断面積より大きい。これにより、圧電基板１０および／または貫通電極２２にクラックが形成される等のダメージが生じることを抑制できる。また、チップサイズを小さくできる。
【００５１】
αｘとαｙとの差はαｙの０．１倍以上が好ましく、０．２倍以上がより好ましく、０．４倍以上がさらに好ましい。αｓはαｙの０．９倍以下が好ましく、０．８倍以下がより好ましい。Ｘ方向における貫通電極２２の最大幅は、Ｙ方向における貫通電極２２の最大幅の０．９倍以下が好ましく、０．８倍以下がより好ましく、０．６倍以下がさらに好ましい。これらにより、応力に起因したダメージ等をより抑制できる。
【００５２】
Ｘ方向は、主面に平行な方向のうち最も線膨張係数が大きい方向であり、Ｙ方向はＸ方向に直交する方向である。これにより、応力に起因したダメージ等をより抑制できる。
【００５３】
圧電基板１０が回転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のとき、Ｘ軸方位の線膨張係数が最も大きい。そこで、第１方向は圧電基板１０の結晶方位のＸ軸方位であることが好ましい。これにより、応力に起因したダメージ等をより抑制できる。
【００５４】
支持基板１１は、サファイア基板、シリコン基板、スピネル基板、石英基板、アルミナ基板または水晶基板である。これにより、αｓをαｙより小さくできる。
【００５５】
貫通電極２２の平面形状はオーバル形状であり、オーバル形状の短軸方向をＸ方向とする。これにより、応力を分散させることができる。貫通電極２２の平面形状は、中心を通りＸ方向および／またはＹ方向を延伸する直線に線対称であることが好ましい。すなわち、主面を平面視して、貫通電極２２の形状は、Ｘ方向における最大の幅に重なる線分を軸として線対称であり、外周がなめらかな線でありかつ外側に凸状の線である形状である。
【００５６】
特に、主面を平面視して、貫通電極２２の形状はＸ方向に短軸を有する楕円形状であることが好ましい。これにより、応力をより分散できる。また、応力が加わる圧電基板１０の内側半分がオーバル形状でもよい。
【００５７】
圧電基板１０の支持基板１１の圧電基板１０に接合された面と反対の面に設けられ、貫通電極２２に電気的に接続された弾性波共振器２０（弾性波素子）を備える弾性波デバイスを例に説明したが、第１基板は、圧電基板１０以外の基板でもよい。また、第１基板の主面には弾性波素子以外の電子素子が設けられてもよい。
【実施例３】
【００５８】
実施例３は、実施例１および２を用いた弾性波デバイスの例である。以下では実施例２の支持基板１１および圧電基板１０を有する例を説明するが、実施例１の圧電基板１０を用いてもよい。
【００５９】
図８は、実施例３に係る弾性波デバイスの断面図である。図８に示すように、圧電基板１０および支持基板１１上に基板３０が搭載されている。基板３０の下面に弾性波素子３２およびパッド３４が設けられている。弾性波素子３２は例えば弾性表面波共振器または圧電薄膜共振器である。パッド３４は、例えば銅層、金層またはアルミニウム層等の金属層である。基板３０はバンプ２８を介し圧電基板１０にフリップチップ実装されている。バンプ２８は、例えば金バンプ、半田バンプまたは銅バンプ等の金属バンプである。バンプ２８はパッド２４と３４とを接合する。
【００６０】
圧電基板１０上に弾性波共振器２０を囲むように環状金属層４６が設けられている。基板３０を囲むように封止部４０が設けられている。封止部４０は環状金属層４６に接合されている。封止部４０は、例えば半田等の金属材料または樹脂等の絶縁材料である。基板３０の上面および封止部４０の上面に平板状のリッド４２が設けられている。リッド４２は例えば金属板または絶縁板である。リッド４２および封止部４０を覆うように保護膜４４が設けられている。保護膜４４は金属膜または絶縁膜である。
【００６１】
弾性波共振器２０および弾性波素子３２は空隙３５を介し対向している。空隙３５は、封止部４０、圧電基板１０、基板３０およびリッド４２により封止される。端子２５は貫通電極２２およびパッド２４を介し弾性波共振器２０と電気的に接続されている。また、端子２５は、貫通電極２２、パッド２４、バンプ２８およびパッド３４を介し弾性波素子３２と電気的に接続されている。
【００６２】
図９は、実施例３における圧電基板１０の平面図である。図９に示すように、圧電基板１０上に複数の弾性波共振器２０、配線２３、パッド２４および環状金属層４６が設けられている。弾性波共振器２０は、直列共振器Ｓ１およびＳ２と並列共振器Ｐ１およびＰ２を有する。パッド２４上にバンプ２８が設けられている。圧電基板１０内にパッド２４に接続する貫通電極２２が形成されている。破線は基板３０が実装される領域である。貫通電極２２は入力端子Ｔｉｎ、出力端子Ｔｏｕｔおよびグランド端子Ｔｇに接続されている。入力端子Ｔｉｎと出力端子Ｔｏｕｔとの間に直列共振器Ｓ１およびＳ２が配線２３を介し直列に接続され，並列共振器Ｐ１およびＰ２が配線２３を介し並列に接続されている。並列共振器Ｐ１およびＰ２の一端は配線２３を介しグランド端子Ｔｇに接続されている。このように、圧電基板１０上にラダー型フィルタが設けられている。圧電基板１０上に多重モード型フィルタが設けられていてもよい。
【実施例４】
【００６３】
実施例４は、実施例２における貫通電極２２の形成方法の例である。図１０（ａ）から図１０（ｄ）は、実施例４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１０（ａ）に示すように、サファイア基板等の支持基板１１上にタンタル酸リチウム基板またはニオブ酸リチウム基板等の圧電基板１０を接合する。圧電基板１０および支持基板１１に穴６０を形成する。穴６０の形成は例えばレーザ光を照射することにより行う。このとき、穴６０の内面および穴６０の周辺の圧電基板１０の上面にレーザ光による加工により生じたデブリ６５ａが形成される。また、穴６０の内面の圧電基板１０にクラック６５ｂが形成されることがある。さらに、穴６０の内面の圧電基板１０と支持基板１１の界面に剥離６５ｃが生じることがある。
【００６４】
図１０（ｂ）に示すように、デブリ６５ａを除去した後、穴６０内に貫通電極２２を形成する。貫通電極２２は例えばめっき法を用い形成する。図１０（ｃ）に示すように、圧電基板１０上に弾性波共振器２０およびパッド２４を形成する。図１０（ｄ）に示すように、支持基板１１の下面を研削または研磨する。これにより、貫通電極２２が支持基板１１の下面に露出する。支持基板１１の下面に貫通電極２２に接続する端子２５を形成する。
【００６５】
実施例４では、図１０（ａ）において形成されるクラック６５ｂおよび／または剥離６５ｃは弾性波デバイスの信頼性に影響する可能性がある。
【００６６】
［実施例４の変形例１］
図１１（ａ）から図１１（ｄ）は、実施例４の変形例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１１（ａ）に示すように、圧電基板１０上に開口６１を有するマスク層６２を形成する。マスク層６２は例えばフォトレジストである。
【００６７】
図１１（ｂ）に示すように、開口６１内に穴６０をレーザ光を照射し形成する。図１０（ａ）と同様に、デブリ６５ａ、クラック６５ｂおよび剥離６５ｃが形成される。
【００６８】
図１１（ｃ）に示すように、マスク層６２をマスクに開口６１内の圧電基板１０をエッチングし圧電基板１０の開口６４を形成する。エッチングには例えばＳＦ６、ＣＨＦ３またはＣＦ４等のフッ素系ガスを用いたドライエッチングを用いる。これにより、クラック６５ｂと剥離６５ｃが除去される。圧電基板１０の開口６４の側面に再デポジション物６４ａが付着する。
【００６９】
図１１（ｄ）に示すように、マスク層６２を剥離する。デブリ６５ａおよび再デポジション物６４ａを例えば強酸を用い除去する。穴６０および開口６４内を洗浄する。これにより、支持基板１１内の穴６０の側面は２段に傾斜する。例えば、穴６０の支持基板１１内の上部の側面の傾斜角は開口６４の側面の傾斜角とほぼ同じとなる。
【００７０】
実施例４の変形例１では、穴６０の形成後に、マスク層６２をマスクに圧電基板１０をエッチングする。これにより、クラック６５ｂおよび剥離６５ｃを除去できる。
【００７１】
［実施例４の変形例２］
図１２（ａ）から図１３（ｂ）は、実施例４の変形例２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１２（ａ）に示すように、支持基板１１に穴６０をレーザ光を照射し形成する。穴６０の内面および支持基板１１の上面にデブリ６５ａが形成される。
【００７２】
図１２（ｂ）に示すように、デブリ６５ａを例えば強酸を用い除去する。穴６０内を洗浄する。図１２（ｃ）に示すように、支持基板１１の上面に圧電基板１０を接合する。図１２（ｄ）に示すように、圧電基板１０上に開口６１を有するマスク層６２を形成する。マスク層６２は例えばフォトレジストである。
【００７３】
図１３（ａ）に示すように、図１１（ｃ）と同様に、マスク層６２をマスクに開口６１内の圧電基板１０をエッチングし圧電基板１０の開口６４を形成する。開口６４の側面および穴６０の側面にそれぞれ再デポジション物６４ａおよび６４ｂが付着する。
【００７４】
図１３（ｂ）に示すように、マスク層６２を剥離する。再デポジション物６４ａおよび６４ｂを例えば強酸を用い除去する。穴６０および開口６４内を洗浄する。これにより、支持基板１１内の穴６０の側面は２段に傾斜する。例えば、穴６０の支持基板１１内の上部の側面の傾斜角は開口６４の側面の傾斜角とほぼ同じとなる。
【００７５】
実施例４の変形例２では、支持基板１１に穴６０の形成後に、支持基板１１の上面に圧電基板１０を接合し、その後、圧電基板１０に開口を設ける。これにより、クラック６５ｂおよび剥離６５ｃが形成されずに穴６０を形成できる。
【００７６】
実施例４およびその変形例は、実施例２のように平面形状が楕円形状の貫通電極２２の形成に用いることができる。貫通電極２２の平面形状は円形状でもよい。
【００７７】
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。
【符号の説明】
【００７８】
１０  圧電基板
１１  支持基板
２０  弾性波共振器
２２  貫通電極
【図１】
2020065158.tif 000005
【図２】
2020065158.tif 000006
【図３】
2020065158.tif 000007
【図４】
2020065158.tif 000008
【図５】
2020065158.tif 000009
【図６】
2020065158.tif 000010
【図７】
2020065158.tif 000011
【図８】
2020065158.tif 000012
【図９】
2020065158.tif 000013
【図１０】
2020065158.tif 000014
【図１１】
2020065158.tif 000015
【図１２】
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【図１３】
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