(57)【要約】【課題】周波数のばらつきが小さいラム波装置を提供する。【解決手段】ラム波装置１０２は、圧電体薄膜１０６と、圧電体薄膜１０６の主面に設けられたＩＤＴ電極１０８と、ＩＤＴ電極１０８及び圧電体薄膜１０６の積層体１０４を支持し、積層体１０４を離隔させるキャビティ１８０が形成された支持構造体１２２とを備える。圧電体薄膜１０６の膜厚ｈ及びＩＤＴ電極１０８のフィンガー１１０のピッチｐは、圧電体薄膜１０６の膜厚ｈに対する音速ｖの分散性が小さくなるラム波が目的の周波数において励振されるように選択される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラム波装置であって、
圧電体薄膜と、
前記圧電体薄膜の主面に設けられたＩＤＴ電極と、
前記圧電体薄膜及び前記ＩＤＴ電極の積層体を支持する支持構造体と、
を備え、
波長λに対する前記圧電体薄膜の膜厚ｈの比ｈ／λについての音速ｖの変化係数Δｖ／Δ（ｈ／λ）の絶対値が２０００ｍ／ｓ以下となるラム波が目的の周波数において励振されるように前記圧電体薄膜の膜厚ｈ及び前記ＩＤＴ電極のフィンガーのピッチｐが選択されるラム波装置。
【請求項２】
請求項１に記載のラム波装置において、
ラム波の振動モードがＳ0モードであるラム波装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のラム波装置において、
前記支持構造体が、
支持基板と、
前記支持基板と前記積層体とを接合するとともに前記積層体の励振部を支持基板から離隔させるキャビティが形成された支持膜と、
を備え、
前記圧電体薄膜の前記支持構造体の側にある主面のフッ化水素を含む溶液又はフッ化水素を含むガスに対する６５℃におけるエッチングレートが前記支持膜の前記支持基板の側にある主面の１／２以下となるように前記圧電体薄膜の方位が選択されるラム波装置。
【請求項４】
請求項３に記載のラム波装置において、
前記圧電体薄膜の前記支持構造体の側にある主面のフッ化水素を含む溶液又はフッ化水素を含むガスに対する６５℃におけるエッチングレートが前記支持膜の前記支持基板の側にある主面の１／２０以下となるように前記圧電体薄膜の方位が選択されるラム波装置。
【請求項５】
請求項１又は請求項２に記載のラム波装置において、
前記支持構造体が、
支持基板、
を備え、
前記圧電体薄膜の前記支持構造体の側にある主面のフッ化水素を含む溶液又はフッ化水素を含むガスに対する６５℃におけるエッチングレートが前記支持基板の前記圧電体薄膜の側とは反対の側にある主面の１／２以下となるように前記圧電体薄膜の方位が選択されるラム波装置。
【請求項６】
請求項５に記載のラム波装置において、
前記圧電体薄膜の前記支持構造体の側にある主面のフッ化水素を含む溶液又はフッ化水素を含むガスに対するに対する６５℃におけるエッチングレートが前記支持基板の前記圧電体薄膜の側とは反対の側にある主面の１／２０以下となるように前記圧電体薄膜の方位が選択されるラム波装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電体薄膜にラム波を励振するラム波装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、圧電体基板を除去加工して得られた圧電体薄膜に厚み縦振動又は厚み滑り振動を励振するバルク弾性波装置を開示している。このバルク弾性波装置では、圧電体薄膜の膜厚に周波数が反比例するため、周波数を高くするためには圧電体薄膜の膜厚を薄くしなければならない。例えば、周波数を数ＧＨｚにするためには、圧電体薄膜を構成する圧電材料にもよるが、圧電体薄膜の膜厚を概ね数μｍにしなければならない。
【０００３】
しかし、圧電体薄膜の膜厚が数μｍにまで薄くなると、加工ばらつきによって生じる膜厚のばらつきが大きな周波数のばらつきの原因となるという問題を生じる。
【０００４】
一方、特許文献２は、圧電体薄膜にラム波を励振するラム波装置を開示している。このラム波装置では、膜厚のばらつきが共振周波数のばらつきに与える影響は、先述のバルク弾性波装置の場合よりも小さくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２２８３１９号公報
【特許文献２】国際公開第２００７−０４６２３６号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献２のラム波装置においても、膜厚のばらつきが共振周波数のばらつきに与える影響は、無視することができる程度にはならない。これは、ラム波の音速が圧電体薄膜の膜厚に対する分散性を有しているからである。本発明は、この問題を解決するためになされたもので、周波数のばらつきが小さいラム波装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、請求項１のラム波装置は、圧電体薄膜と、前記圧電体薄膜の主面に設けられたＩＤＴ電極と、前記圧電体薄膜及び前記ＩＤＴ電極の積層体を支持する支持構造体と、を備え、波長λに対する前記圧電体薄膜の膜厚ｈの比ｈ／λについての音速ｖの変化係数Δｖ／Δ（ｈ／λ）の絶対値が２０００ｍ／ｓ以下となるラム波が目的の周波数において励振されるように前記圧電体薄膜の膜厚ｈ及び前記ＩＤＴ電極のフィンガーのピッチｐが選択される。
【０００８】
請求項２のラム波装置は、請求項１のラム波装置において、ラム波の振動モードがＳ0モードである。
【０００９】
請求項３のラム波装置は、請求項１又は請求項２のラム波装置において、前記支持構造体が、支持基板と、前記支持基板と前記積層体とを接合するとともに前記積層体の励振部を支持基板から離隔させるキャビティが形成された支持膜と、を備え、前記圧電体薄膜の前記支持構造体の側にある面のフッ化水素を含む溶液又はフッ化水素を含むガスに対する６５℃におけるエッチングレートが前記支持膜の前記支持基板の側にある主面の１／２以下となるように前記圧電体薄膜の方位が選択される。
【００１０】
請求項４のラム波装置は、請求項３に記載のラム波装置において、前記圧電体薄膜の前記支持構造体の側にある主面のフッ化水素を含む溶液又はフッ化水素を含むガスに対する６５℃におけるエッチングレートが前記支持膜の前記支持基板の側にある主面の１／２０以下となるように前記圧電体薄膜の方位が選択される。
【００１１】
請求項５のラム波装置は、請求項１又は請求項２に記載のラム波装置において、前記支持構造体が、支持基板、を備え前記圧電体薄膜の前記支持構造体の側にある主面のフッ化水素を含む溶液又はフッ化水素を含むガスに対する６５℃におけるエッチングレートが前記支持基板の前記圧電体薄膜の側とは反対の側にある主面の１／２以下となるように前記圧電体薄膜の方位が選択される。
【００１２】
請求項６のラム波装置は、請求項５に記載のラム波装置において、前記圧電体薄膜の前記支持構造体の側にある主面のフッ化水素を含む溶液又はフッ化水素を含むガスに対するに対する６５℃におけるエッチングレートが前記支持基板の前記圧電体薄膜の側とは反対の側にある主面の１／２０以下となるように前記圧電体薄膜の方位が選択される。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１ないし請求項６の発明によれば、ラム波の音速に対する圧電体薄膜の膜厚の影響が小さくなるので、周波数のばらつきが小さくなる。
【００１４】
請求項３ないし請求項６の発明によれば、支持構造体にキャビティを形成するときに圧電体薄膜がエッチングされることが抑制されるので、共振周波数のばらつきがさらに小さくなる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１実施形態のラム波装置の分解斜視図である。
【図２】第１実施形態のラム波装置の断面図である。
【図３】圧電材料がニオブ酸リチウムである場合のＳ0モードの分散曲線である。
【図４】圧電材料がニオブ酸リチウムである場合のＳ0モードの分散曲線である。
【図５】圧電材料がニオブ酸リチウムである場合のＡ1モードの分散曲線である。
【図６】圧電材料がニオブ酸リチウムである場合のＡ0モードの分散曲線である。
【図７】圧電材料がタンタル酸リチウムである場合のＳ0モードの分散曲線である。
【図８】対称モードにおける圧電体薄膜の振動姿態を説明する断面図である。
【図９】反対称モードにおける圧電体薄膜の振動姿態を説明する断面図である。
【図１０】比ｈ／λ及び振動モードが周波数ばらつきに与える影響を説明する図である。
【図１１】第１実施形態に係るラム波装置の製造方法を説明する断面図である。
【図１２】第１実施形態に係るラム波装置の製造方法を説明する断面図である。
【図１３】第１実施形態に係るラム波装置の製造方法を説明する断面図である。
【図１４】エッチングレート比と周波数ばらつきとの関係を示す図である。
【図１５】第２実施形態のラム波装置の断面図である。
【図１６】第２実施形態に係るラム波装置の製造方法を説明する断面図である。
【図１７】第２実施形態に係るラム波装置の製造方法を説明する断面図である。
【図１８】第２実施形態に係るラム波装置の製造方法を説明する断面図である。
【図１９】第３実施形態の積層体の断面図である。
【図２０】第４実施形態の積層体の断面図である。
【図２１】第５実施形態のラム波装置の断面図である。
【図２２】第５実施形態のラム波装置の製造方法を説明する断面図である。
【図２３】第５実施形態のラム波装置の製造方法を説明する断面図である。
【図２４】第５実施形態のラム波装置の製造方法を説明する断面図である。
【図２５】エッチングレート比と周波数ばらつきとの関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
＜１  第１実施形態＞
＜１−１  ラム波装置１０２の構成＞
図１及び図２は、第１実施形態のラム波装置１０２の模式図である。図１は、ラム波装置１０２の分解斜視図、図２は、ラム波装置１０２の断面図となっている。
【００１７】
図１及び図２に示すように、ラム波装置１０２は、積層体１０４を支持構造体１２２で支持した構造を有する。積層体１０４は、圧電体薄膜１０６と、圧電体薄膜１０６にラム波を励振するＩＤＴ電極１０８とを備える。支持構造体１２２は、支持基板１２４と、支持基板１２４と積層体１０４とを接合する支持膜１２６とを備える。支持膜１２６には、積層体１０４の励振部を支持基板１２４から離隔させるキャビティ１８０が形成されている。ＩＤＴ電極１０８は、キャビティ１８０が形成された領域（以下では、「キャビティ領域」という）の内部に設けられている。
【００１８】
｛圧電体薄膜１０６の膜厚ｈ及びＩＤＴ電極１０８のフィンガー１１０のピッチｐ｝
圧電体薄膜１０６の膜厚ｈ及びＩＤＴ電極１０８のフィンガー１１０のピッチｐは、圧電体薄膜１０６の膜厚ｈに対する音速ｖの分散性が小さくなるラム波が目的の周波数において励振されるように選択されることが望ましく、波長λに対する圧電体薄膜１０６の膜厚ｈの比ｈ／λについての音速ｖの変化係数Δｖ／Δ（ｈ／λ）の絶対値、すなわち、ｘ＝ｈ／λとしたときのｘについての音速ｖ（ｘ）の微分係数ｄｖ／ｄｘの絶対値が２０００ｍ／ｓ以下となるラム波が目的の周波数において励振されるように選択されることが特に望ましい。これにより、ラム波の音速ｖに対する圧電体薄膜１０６の膜厚ｈの影響が小さくなるので、周波数のばらつきが小さくなる。
【００１９】
変化係数Δｖ／Δ（ｈ／λ）を小さくするためには、ＩＤＴ電極１０８のフィンガー１１０のピッチｐによって決まるラム波の波長λよりも圧電体薄膜１０６の膜厚ｈを十分に薄くすればよい。
【００２０】
このことを、図３〜図７の分散曲線を参照しながら説明する。図３〜図６は、圧電体薄膜１０６を構成する圧電材料がニオブ酸リチウム（ＬＮ）である場合の分散曲線であり、図７は、圧電体薄膜１０６を構成する圧電材料がタンタル酸リチウムである場合の分散曲線である。図３は、９０°Ｙ板を薄膜化した場合のＳ0モードの分散曲線、図４は、０°Ｙ板を薄膜化した場合のＳ0モードの分散曲線、図５は、９０°Ｙ板を薄膜化した場合のＡ1モードの分散曲線、図６は、９０°Ｙ板を薄膜化した場合のＡ0モードの分散曲線である。図７は、９０°Ｙ板を薄膜化した場合のＳ0モードの分散曲線である。図３〜図７の実線は、横軸を比ｈ／λ、縦軸（左側）を音速ｖにとって、比ｈ／λに対する音速ｖの分散性を表している。図３〜図７の点線は、横軸を比ｈ／λ、縦軸（右側）を変化係数Δｖ／Δ（ｈ／λ）にとって、比ｈ／λによる変化係数Δｖ／Δ（ｈ／λ）の変化を表している。振動モードがＳ0モードである場合は、図３、図４及び図７に示すように、Ｓ0モード（０次対称モード）とＡ0モード（０次反対称モード）との縮退が解消されラム波の励振が可能になるｈ／λ≦１の範囲においては、比ｈ／λが小さくなるにつれて音速ｖが速くなるが、その上昇は次第に緩慢になる。そして、比ｈ／λが０．４以下の範囲においては、変化係数Δｖ／Δ（ｈ／λ）の絶対値は２０００ｍ／ｓ以下となる。したがって、圧電体薄膜１０６を構成する圧電材料がニオブ酸リチウム又はタンタル酸リチウムの単結晶である場合、比ｈ／λが０．４以下となるように圧電体薄膜１０６の膜厚ｈ及びＩＤＴ電極１０８のフィンガー１１０のピッチｐを選択し、目的の周波数ｆ＝ｖ／λにおいてＳ0モードが最も強く励振されるようにすればよい。もちろん、この「０．４以下」という具体的な範囲は圧電体薄膜１０６を構成する圧電材料によって異なるが、比ｈ／λが閾値以下となるように圧電体薄膜１０６の膜厚ｈ及びＩＤＴ電極１０８のフィンガー１１０のピッチｐを選択し、目的の周波数ｆ＝ｖ／λにおいてＳ0モードが励振されるようにすればよいことは圧電体薄膜１０６を他の圧電材料で構成した場合も同様である。これに対して、振動モードがＳ0モード以外である場合は、図５及び図６に示すように、比ｈ／λが小さくなるにつれて音速ｖが速く又は遅くなるが、その上昇又は下降は次第に緩慢にはならない。
【００２１】
図８及び図９は、それぞれ、対称モード及び反対称モードにおける圧電体薄膜１０６の振動姿態を説明する図である。図８及び図９は、圧電体薄膜１０６の断面図となっている。図８に示すように、対称モードにおいては、圧電体薄膜１０６の厚さ方向の中心１０６８に対して、矢印で示す変位が対称になっている。一方、図９に示すように、反対称モードにおいては、圧電体薄膜１０６の厚さ方向の中心１０６８に対して、矢印で示す変位が反対称になっている。このような対称モード及び反対称モードの最低次の振動モードが、それぞれ、Ｓ0モード及びＡ0モードである。
【００２２】
図１０は、圧電体薄膜１０６を構成する圧電材料がニオブ酸リチウムの単結晶であり圧電体薄膜１０６が９０°Ｙ板を薄膜化したものである場合に比ｈ／λ及び振動モードが周波数ばらつきに与える影響を説明する図である。図１０は、振動モードがＳ0モードであってｈ／λ＝０．２０の場合と、振動モードがＳ0モードであってｈ／λ＝０．４３の場合と、振動モードがＡ１モードであってｈ／λ＝０．２の場合について、周波数変化の膜厚変化への依存性を示すグラフとなっている。図１０に示すように、振動モードがＳ0モードであってｈ／λ＝０．２０の場合は、音速ｖの分散性が小さいので、膜厚変化が大きくなっても周波数変化はそれほど大きくならないが、振動モードがＳ0モードであってｈ／λ＝０．４３の場合や振動モードがＡ１モードであってｈ／λ＝０．２０の場合は、音速ｖの分散性が大きいので、膜厚変化が大きくなると周波数変化もかなり大きくなる。
【００２３】
｛圧電体薄膜１０６｝
圧電体薄膜１０６を構成する圧電材料は、特に制限されないが、水晶(SiO2)・ニオブ酸リチウム(LiNbO3)・タンタル酸リチウム（LiTaO3）・四ホウ酸リチウム(Li2B4O7)・酸化亜鉛(ZnO)・ニオブ酸カリウム(KNbO3)・ランガサイト(La3Ga3SiO14)・窒化アルミニウム(AlN)・窒化ガリウム(GaN)等の単結晶から選択することが望ましい。圧電材料を単結晶から選択すれば、圧電体薄膜１０６の電気機械結合係数や機械的品質係数を向上することができるからである。
【００２４】
圧電体薄膜１０６の結晶方位は、圧電体薄膜１０６の支持構造体１２２の側にある下面１０６２のフッ酸に対するエッチングレートが、支持膜１２６の支持基板１２４の側にある下面１２６２よりも十分に遅くなるように選択することが望ましく、フッ酸に対する６５℃におけるエッチングレートが１／２以下となるように選択することがさらに望ましく、フッ酸に対する６５℃におけるエッチングレートが１／２０以下となるように選択することが特に望ましい。なお、フッ酸以外、例えば、バッファードフッ酸・フッ硝酸等のフッ化水素を含む溶液でエッチングをする場合も同様のことが言える。また、フッ化水素を含むガスでドライエッチングをする場合も同様のことが言える。これにより、キャビティ１８０を形成するときに最終的に圧電体薄膜１０６となる圧電体基板（後述）がほとんどエッチングされないので、圧電体薄膜１０６の膜厚のばらつきが減少し、共振周波数のばらつきが小さくなる。例えば、圧電体薄膜１０６がニオブ酸リチウムのθ°Ｙ板を薄膜化したものであれば、θ＝０〜４５又は１２８〜１８０であることが望ましい。
【００２５】
圧電体薄膜１０６は、支持基板１２４の全面を覆っている。
【００２６】
｛ＩＤＴ電極１０８｝
ＩＤＴ電極１０８を構成する導電材料は、特に制限されないが、アルミニウム(Al)・モリブデン(Mo)・タングステン(W)・金(Au)・白金(Pt)・銀(Ag)・銅(Cu)・チタン(Ti)・クロム(Cr)・ルテニウム(Ru)・バナジウム(V)・ニオブ(Nb)・タンタル(Ta)・ロジウム(Rh)・イリジウム(Ir)・ジルコニウム(Zr)・ハフニウム(Hf)・パラジウム(Pd)又はこれらを主成分とする合金から選択することが望ましく、アルミニウム又はアルミニウムを主成分とする合金から選択することが特に望ましい。
【００２７】
ＩＤＴ電極１０８は、圧電体薄膜１０６の上面に設けられている。なお、ＩＤＴ電極１０８を圧電体薄膜１０６の下面に設けてもよい。
【００２８】
ＩＤＴ電極１０８は、圧電体薄膜１０６に電界を印加するとともに圧電体薄膜１０６の表面に生成した表面電荷を収集するフィンガー１１０とフィンガー１１０を接続するバスバー１１６とを備える。フィンガー１１０は、ラム波の伝播方向と垂直な方向に延在し、ラム波の伝播方向に等間隔で配列されている。バスバー１１６は、ラム波の伝播方向に延在している。フィンガー１１０には、一方の側の端部において第１のバスバー１１８に接続された第１のフィンガー１１２と他方の側の端部において第２のバスバー１２０に接続された第２のフィンガー１１４とがあり、第１のフィンガー１１２と第２のフィンガー１１４とは交互に配列されている。これにより、ＩＤＴ電極１０８は、第１のバスバー１１６と第２のバスバー１１６との間に入力された信号に応じたラム波を送信するとともに、受信したラム波に応じた信号を第１のバスバー１１６と第２のバスバー１１６との間に出力する。
【００２９】
交互に配列された第１のフィンガー１１２と第２のフィンガー１１４とが異なる相となっている２相型のＩＤＴ電極１０８は、フィンガー１１０のピッチｐの２倍の波長λのラム波を最も強く励振する。したがって、２相型のＩＤＴ電極１０８でラム波を励振する場合、先述の「比ｈ／λが０．４以下」は「ピッチｐに対する膜厚ｈの比ｈ／ｐが０．８以下」であることを意味する。
【００３０】
ＩＤＴ電極１０８によって励振されたラム波は、キャビティ領域の端面で反射され、ラム波装置１０２は、圧電共振子として機能する。なお、ＩＤＴ電極１０８をラム波の伝播方向の両側から反射器電極で挟んでもよい。また、ラム波装置１０２を複数の圧電共振子を組み合わせたフィルタ・デュプレクサ等として構成してもよいし、センサ等としてラム波装置１０２を構成してもよい。一般的に言って、「ラム波装置」とは、圧電体薄膜にラム波を励振し、当該ラム波による電気的な応答を利用する電子部品の全般を意味する。「ラム波」とは、伝播面内に変位成分をもつ縦波（L波：Longitudinai波）と横波（SV波：Shear Virtical波）の両者によって構成され、上面及び下面の境界条件により縦波と横波とが結合しながら伝播する波である。
【００３１】
｛支持基板１２４｝
支持基板１２４を構成する絶縁材料は、特に制限されないが、シリコン(Si)・ゲルマニウム(Ge)等のIV元素の単体、サファイア(Al2O3)・酸化マグネシウム(MgO)・酸化亜鉛(ZnO)・二酸化シリコン(SiO2)等の単純酸化物、ホウ化ジルコニウム(ZrB2)等のホウ化物、タンタル酸リチウム(LiTaO3)・ニオブ酸リチウム(LiNbO3)・アルミン酸リチウム(LiAlO2)・ガリウム酸リチウム(LiGaO2)・スピネル(MgAl2O4)・アルミン酸タンタル酸ランタンストロンチウムリチウム((LaSr)(AlTa)O3)・ガリウム酸ネオジウム(NdGaO3)等の複合酸化物、シリコンゲルマニウム(SiG)等のIV-IV族化合物、ガリウム砒素GaAs)・窒化アルミニウム(AlN)・窒化ガリウム(GaN)・窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)等のIII-IV族化合物等を選択することが望ましい。
【００３２】
｛支持膜１２６｝
支持膜１２６を構成する絶縁材料は、特に制限されないが、二酸化シリコンを選択することが望ましい。支持膜１２６は、概ね、キャビティ領域の外側に設けられ、その下面は支持基板１２４の上面に接し、その上面は圧電体薄膜１０６の下面１０６２に接している。支持膜１２６は、キャビティ領域において支持基板１２４から積層体１０４を離隔させるスペーサの役割を果たしている。
【００３３】
＜１−２  ラム波装置１０２の製造方法＞
図１１〜図１３は、ラム波装置１０２の製造方法を説明する模式図である。図１１〜図１３は、製造の途上の仕掛品の断面図となっている。
【００３４】
｛板状構造体１３０の作製｝
ラム波装置１０２の製造にあたっては、まず、図１１に示すように、圧電体基板１３２の下面に支持膜１２６が形成された板状構造体１３０を作製する。支持膜１２６の形成は、支持膜１２６を構成する絶縁材料の膜を圧電体基板１３２の下面の全面に形成し、当該膜の不要部分をフッ酸によるエッチングで除去することにより行う。このとき、最終的に圧電体薄膜１０６となる圧電体基板１３２のフッ酸に対するエッチングレートが支持膜１２６よりも十分に遅ければ、フッ酸でキャビティ１８０を形成するときに圧電体基板１３２はほとんどエッチングされない。
【００３５】
図１４は、後に圧電体薄膜１０６となる圧電体基板１３２のエッチングレートの支持膜１２６のエッチングレートに対する比（以下では、「エッチングレート比」という。）と周波数ばらつきとの関係を示す図である。図１４は、支持膜１２６を構成する絶縁材料及び圧電体基板１３２を構成する圧電材料（圧電体薄膜１０６を構成する圧電材料）も示している。図１４に示す「ＬＮ３６」「ＬＮ４５」及び「ＬＮ９０」は、それぞれ、ニオブ酸リチウム（ＬＮ）の単結晶の３６°Ｙ板、４５°Ｙ板及び９０°Ｙ板を意味する。図１４は、圧電体基板１３２の−Ｚ面に支持膜１２６を形成した場合の関係を示している。エッチングは、温度を６５℃に調整したフッ化水素濃度が５０％のフッ酸に支持膜１２６を構成する絶縁材料の膜を圧電体基板１３２の下面の全面に形成した仕掛品を浸漬することにより行った。フッ酸の温度の調整は、フッ素樹脂製のビーカに入れたフッ酸を恒温水槽の内部で加熱することより行った。フッ酸への仕掛品の浸漬は、フッ酸の温度が安定した後に行った。キャビティの深さは、接触式段差計で測定した。なお、エッチングが行われる温度は、一定に維持されていれば必ずしも「６５℃」である必要はないが、「６５℃」であれば、エッチングレートが早くなりエッチングに要する時間が短くなる。図１４に示すように、エッチングレート比が小さくなるほど周波数ばらつきが小さくなり、支持膜１２６を構成する絶縁材料が二酸化シリコンで圧電体基板１３２（圧電体薄膜１０６）を構成する圧電材料がニオブ酸リチウムの単結晶の３６°Ｙ板である場合に周波数ばらつきが最も小さくなった。
【００３６】
｛板状構造体１３０と支持基板１２４との接合｝
板状構造体１３０を作製した後に、図１２に示すように、板状構造体１３０の下面と支持基板１２４の上面とを接合する。板状構造体１３０と支持基板１２４との接合は、特に制限されないが、例えば、表面活性化接合・接着剤接合・熱圧着接合・陽極接合・共晶結合等により行う。
【００３７】
｛圧電体基板１３２の除去加工｝
板状構造体１３０と支持基板１２４とを接合した後に、図１３に示すように、板状構造体１３０と支持基板１２４とを接合した状態を維持したまま圧電体基板１３２を除去加工し、単独で自重に耐えることができる板厚（例えば、５０μｍ以上）を有する圧電体基板１３２を単独で自重に耐えることができない膜厚（例えば、１０μｍ以下）まで薄くする。これにより、支持基板１２４の上面の全面を覆う圧電体薄膜１０６が形成される。
【００３８】
圧電体基板１３２の除去加工は、切削、研削、研磨等の機械加工やエッチング等の化学加工により行う。ここで、複数の除去加工方法を組み合わせ、加工速度が速い除去加工方法から、加工対象に生じる加工変質が小さい除去加工方法へと除去加工方法を切り替えながら圧電体基板１３２を除去加工すれば、高い生産性を維持しながら、圧電体薄膜１０６の品質を向上し、ラム波装置１０２の特性を向上することができる。例えば、圧電体基板１３２を固定砥粒に接触させて削る研削及び圧電体基板１３２を遊離砥粒に接触させて削る研磨を順次行った後に、当該研磨によって圧電体基板１３２に生じた加工変質層を仕上げ研磨によって除去することが望ましい。
【００３９】
｛ＩＤＴ電極１０８の形成｝
圧電体基板１３２を除去加工した後に、圧電体薄膜１０６の上面にＩＤＴ電極１０８を形成し、図１及び図２に示すラム波装置１０２を完成する。ＩＤＴ電極１０８の形成は、圧電体薄膜１０６の上面の全面を覆う導電材料膜を形成し、当該導電材料膜の不要部分をエッチングで除去することにより行う。
【００４０】
このラム波装置１０２の製造方法によれば、圧電体薄膜１０６をスパッタリング等により成膜した場合と異なり、圧電体薄膜１０６を構成する圧電材料や圧電体薄膜１０６の結晶方位が下地の制約を受けないので、圧電体薄膜１０６を構成する圧電材料や圧電体薄膜１０６における結晶方位の選択の自由度が高くなっている。したがって、ラム波装置１０２では、所望の特性を実現することが容易になっている。
【００４１】
｛その他｝
ＩＤＴ電極を圧電体薄膜１０６の下面に設ける場合は、支持膜１２６の形成に先立って圧電体基板１３２の下面にＩＤＴ電極を形成すればよい。
【００４２】
＜２  第２実施形態＞
＜２−１  ラム波装置２０２の構成＞
第２実施形態は、第１実施形態の支持構造体１２２に代えて支持構造体２２２で第１実施形態と同様に圧電体薄膜２０６及びＩＤＴ電極２０８を備える積層体２０４を支持したラム波装置２０２に関する。図１５は、第２実施形態のラム波装置２０２の模式図である。図１５は、ラム波装置２０２の断面図となっている。
【００４３】
図１５に示すように、支持構造体２２２は、支持基板２２４を備えるが、支持膜を備えていない。支持基板２２４には、支持基板２２４から積層体２０４の励振部を離隔させるキャビティ２８０が形成されている。
【００４４】
＜２−２  ラム波装置２０２の製造方法＞
図１６〜図１８は、ラム波装置２０２の製造方法を説明する模式図である。図１６〜図１８は、製造の途上の仕掛品の断面図となっている。
【００４５】
｛支持基板２２４の作製｝
ラム波装置２０２の製造にあたっては、まず、図１６に示すように、素材基板の上面をエッチングしてキャビティ２８０を形成された支持基板２２４を作製する。
【００４６】
｛圧電体基板２３２と支持基板２２４との接合｝
支持基板を作製した後に、図１７に示すように、圧電体基板２３２の下面と支持基板２２４の上面とを接合する。圧電体基板２３２と支持基板２２４との接合は、第１実施形態の場合と同様に行う。
【００４７】
｛圧電体基板２３２の除去加工｝
圧電体基板２３２と支持基板２２４とを接合した後に、図１８に示すように、圧電体基板２３２と支持基板２２４とを接合した状態を維持したまま圧電体基板２３２を除去加工し、圧電体薄膜２０６を得る。圧電体基板２３２の除去加工は、第１実施形態の場合と同様に行う。
【００４８】
｛ＩＤＴ電極２０８の形成｝
圧電体基板２３２を除去加工した後に、圧電体薄膜２０６の上面にＩＤＴ電極２０８を形成し、図１５に示すラム波装置２０２を完成する。ＩＤＴ電極２０８の形成は、第１実施形態の場合と同様に行う。
【００４９】
このラム波装置２０２の製造方法によれば、圧電体薄膜２０６をスパッタリング等により成膜した場合と異なり、圧電体薄膜２０６を構成する圧電材料や圧電体薄膜２０６の結晶方位が下地の制約を受けないので、圧電体薄膜２０６を構成する圧電材料や圧電体薄膜２０６の結晶方位の選択の自由度が高くなっている。したがって、ラム波装置２０２では、所望の特性を実現することが容易になっている。
【００５０】
｛その他｝
ＩＤＴ電極を圧電体薄膜２０６の下面に設ける場合は、圧電体基板２３２と支持基板２２４との接合に先立って圧電体基板２３２の下面にＩＤＴ電極を形成すればよい。
【００５１】
＜３  第３実施形態＞
第３実施形態は、第１実施形態の積層体１０４、第２実施形態の積層体２０４及び第５実施形態の積層体５０４に代えて採用することができる積層体３０４に関する。図１９は、第３実施形態の積層体３０４の模式図である。図１９は、積層体３０４の断面図となっている。
【００５２】
図１９に示すように、積層体３０４は、第１実施形態の圧電体薄膜１０６及びＩＤＴ電極１０８と同様の圧電体薄膜３０６及びＩＤＴ電極３０８に加えて、ＩＤＴ電極３０９を備える。ＩＤＴ電極３０９は、圧電体薄膜３０６の下面に設けられている。ＩＤＴ電極３０９は、ＩＤＴ電極３０８と同様の平面形状を有し、ＩＤＴ電極３０８と対向する位置に設けられている。対向するＩＤＴ電極３０８のフィンガー３１０とＩＤＴ電極３０９のフィンガー３１１は同相となっている。
【００５３】
このようなＩＤＴ電極３０８，３０９を採用した場合も、フィンガー３１０，３１１のピッチｐの２倍の波長λのラム波が最も強く励振される。したがって、先述の「比ｈ／λが０．４以下」は「ピッチｐに対する膜厚ｈの比ｈ／ｐが０．８以下」であることを意味する。
【００５４】
＜４  第４実施形態＞
第３実施形態は、第１実施形態の積層体１０４、第２実施形態の積層体２０４及び第５実施形態の積層体５０４に代えて採用することができる積層体４０４に関する。図２０は、第４実施形態の積層体４０４の模式図である。
【００５５】
図２０に示すように、積層体４０４は、第１実施形態の圧電体薄膜１０６及びＩＤＴ電極１０８と同様の圧電体薄膜４０６及びＩＤＴ電極４０８に加えて、面電極４０９を備える。面電極４０９は、圧電体薄膜４０６の下面に設けられている。面電極４０９は、ＩＤＴ電極４０８と対向する位置に設けられている。面電極４０９は、接地されていてもよいし、どこにも接続されずに電気的に浮いていてもよい。
【００５６】
このようなＩＤＴ電極４０８を採用した場合も、フィンガー４１０のピッチｐの２倍の波長λのラム波を最も強く励振される。したがって、先述の「規格化膜厚ｈ／λが０．４以下」は「ピッチｐに対する膜厚ｈの比ｈ／ｐが０．８以下」であることを意味する。
【００５７】
＜５  第５実施形態＞
＜５−１  ラム波装置５０２の構成＞
第５実施形態は、第１実施形態の支持構造体１２２に代えて支持構造体５２２で第１実施形態と同様に圧電体薄膜５０６及びＩＤＴ電極５０８を備える積層体５０４を支持したラム波装置５０２に関する。図２１は、第２実施形態のラム波装置５０２の模式図である。図２１は、ラム波装置５０２の断面図となっている。
【００５８】
図２１に示すように、支持構造体５２２は、支持基板５２４を備えるが、支持膜を備えていない。支持基板５２４には、支持基板５２４から積層体５０４の励振部を離隔させるキャビティ５８０が形成されている。ラム波装置５０２のキャビティ５８０は、ラム波装置２０２のキャビティ２８０と異なり、支持基板５２４の上面と下面とを貫通している。
【００５９】
圧電体薄膜５０６の結晶方位は、圧電体薄膜５０６の支持構造体５２２の側にある下面５０６２のフッ酸に対するエッチングレートが、支持基板５２４の圧電体薄膜５０６の側とは反対の下面５２４２よりも十分に遅くなるように選択することが望ましく、フッ酸に対する６５℃におけるエッチングレートが１／２以下となるように選択することがさらに望ましく、フッ酸に対する６５℃におけるエッチングレートが１／２０以下となるように選択することが特に望ましい。なお、フッ酸以外、例えば、バッファードフッ酸・フッ硝酸等のフッ化水素を含む溶液でエッチングをする場合も同様のことが言える。また、フッ化水素を含むガスでドライエッチングをする場合も同様のことが言える。これにより、キャビティ５８０を形成するときに圧電体薄膜５０６がほとんどエッチングされないので、圧電体薄膜５０６の膜厚のばらつきが減少し、共振周波数のばらつきが小さくなる。例えば、圧電体薄膜５０６がニオブ酸リチウムのθ°Ｙ板を薄膜化したものであれば、θ＝０〜４５又は１２８〜１８０であることが望ましい。
【００６０】
支持基板５２４の材質は、貫通孔のキャビティ５８０を形成するため、フッ化水素を含む溶液又はフッ化水素を含むガスによりエッチングされやすいタンタル酸リチウム(LiTaO3)・ニオブ酸リチウム(LiNbO3)・二酸化シリコン(SiO2)・シリコン(Si)等であることが望ましい。
【００６１】
＜５−２  ラム波装置５０２の製造方法＞
図２２〜図２４は、ラム波装置２０２の製造方法を説明する模式図である。図２２〜図２４は、製造の途上の仕掛品の断面図となっている。
【００６２】
｛圧電体基板５３２と素材基板５３０との接合｝
ラム波装置５０２の製造にあたっては、まず、図２２に示すように、圧電体基板５３２の下面と最終的に支持基板５２４となる素材基板５３０の上面とを接合する。圧電体基板５３２と素材基板５３０との接合は、第１実施形態の場合と同様に行う。
【００６３】
｛圧電体基板５３２の除去加工｝
圧電体基板５３２と素材基板５３０とを接合した後に、図２３に示すように、圧電体基板５３２と素材基板５３０とを接合した状態を維持したまま圧電体基板５３２を除去加工し、圧電体薄膜５０６を得る。圧電体基板５３２の除去加工は、第１実施形態の場合と同様に行う。
【００６４】
｛支持基板５２４の作製｝
圧電体基板５３２を除去加工した後に、図２４に示すように、素材基板５３０を下面の側からエッチングしてキャビティ５８０を形成された支持基板５２４を作製する。圧電体薄膜５０６のフッ酸に対するエッチングレートが素材基板５３０よりも十分に遅ければ、フッ酸でキャビティ５８０を形成するときに圧電体薄膜５０６はほとんどエッチングされない。なお、ＩＤＴ電極５０８の形成した後にキャビティ５８０を形成してもよい。
【００６５】
図２５は、後に支持基板５２４となる素材基板５３０のエッチングレートに対する圧電体薄膜５０６のエッチングレートの比（以下では、「エッチングレート比」という。）と周波数ばらつきとの関係を示す図である。図２５は、支持基板５２４を構成する絶縁材料（素材基板５３０を構成する絶縁材料）及び圧電体薄膜５０６を構成する圧電材料も示している。図２５に示す「ＬＮ３６」は、ニオブ酸リチウム（ＬＮ）の単結晶の３６°Ｙ板を意味し、「ＬＴ３６」「ＬＴ４０」及び「ＬＴ４２」は、それぞれ、タンタル酸リチウム（ＬＴ）の単結晶の３６°Ｙ板、４０°Ｙ板及び４２°Ｙ板を意味する。図１４は、圧電体薄膜５０６の−Ｚ面と素材基板５３０の＋Ｚ面とが接合された場合の関係を示している。エッチングの手順及び条件は、第１実施形態の場合と同様である。図２５に示すように、エッチングレート比が小さくなるほど周波数ばらつきが小さくなり、圧電体薄膜５０６を構成する圧電材料がニオブ酸リチウムの単結晶の３６°Ｙ板である場合に周波数ばらつきが最も小さくなった。
【００６６】
｛ＩＤＴ電極５０８の形成｝
支持基板５２４を作製した後に、圧電体薄膜５０６の上面にＩＤＴ電極５０８を形成し、図２１に示すラム波装置５０２を完成する。ＩＤＴ電極５０８の形成は、第１実施形態の場合と同様に行う。
【００６７】
このラム波装置５０２の製造方法によれば、圧電体薄膜５０６をスパッタリング等により成膜した場合と異なり、圧電体薄膜５０６を構成する圧電材料や圧電体薄膜５０６の結晶方位が下地の制約を受けないので、圧電体薄膜５０６を構成する圧電材料や圧電体薄膜５０６の結晶方位の選択の自由度が高くなっている。したがって、ラム波装置５０２では、所望の特性を実現することが容易になっている。
【００６８】
＜６  その他＞
この発明は詳細に説明されたが、上述の説明は、すべての局面において例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。特に、第１実施形態〜第５実施形態において説明したことを組み合わせることは当然に予定されている。
【符号の説明】
【００６９】
１０２，２０２，３０２，４０２，５０２  ラム波装置
１０４，２０４，３０４，４０４，５０４  積層体
１０６，２０６，３０６，４０６，５０６  圧電体薄膜
１０８，２０８，３０８，３０９，４０８，５０８  ＩＤＴ電極
１１０，３１０，４１０  フィンガー
１１６  バスバー
１２２，２２２，５２２  支持構造体
１２４，２２４，５２４  支持基板
１８０，２８０，５８０  キャビティ
【図１】
2010154505.tif 000003
【図２】
2010154505.tif 000004
【図３】
2010154505.tif 000005
【図４】
2010154505.tif 000006
【図５】
2010154505.tif 000007
【図６】
2010154505.tif 000008
【図７】
2010154505.tif 000009
【図８】
2010154505.tif 000010
【図９】
2010154505.tif 000011
【図１０】
2010154505.tif 000012
【図１１】
2010154505.tif 000013
【図１２】
2010154505.tif 000014
【図１３】
2010154505.tif 000015
【図１４】
2010154505.tif 000016
【図１５】
2010154505.tif 000017
【図１６】
2010154505.tif 000018
【図１７】
2010154505.tif 000019
【図１８】
2010154505.tif 000020
【図１９】
2010154505.tif 000021
【図２０】
2010154505.tif 000022
【図２１】
2010154505.tif 000023
【図２２】
2010154505.tif 000024
【図２３】
2010154505.tif 000025
【図２４】
2010154505.tif 000026
【図２５】
2010154505.tif 000027