(57)【要約】【課題】圧電基板へのダメージおよび／または歪等の導入を抑制すること。【解決手段】支持基板１０と、前記支持基板上に設けられた単結晶である単一の圧電基板１４と、前記圧電基板の第１面に設けられた複数の第１電極と、前記圧電基板の第２面に設けられた複数の第２電極と、前記支持基板上に接合し、前記圧電基板の少なくとも一部を挟み前記複数の第１電極と前記複数の第２電極とが対向する複数の共振領域５０における前記支持基板と前記複数の第１電極との間に設けられ、前記複数の共振領域の間の領域５４の少なくとも一部における前記支持基板と前記複数の第１電極との間に設けられておらず、前記圧電基板を伝搬する弾性波を反射する音響反射膜３０と、を備える弾性波デバイス。【選択図】図３
2019092096.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持基板と、
前記支持基板上に設けられた単結晶である単一の圧電基板と、
前記圧電基板の第１面に設けられた複数の第１電極と、
前記圧電基板の第２面に設けられた複数の第２電極と、
前記支持基板上に接合し、前記圧電基板の少なくとも一部を挟み前記複数の第１電極と前記複数の第２電極とが対向する複数の共振領域における前記支持基板と前記複数の第１電極との間に設けられ、前記複数の共振領域の間の領域の少なくとも一部における前記支持基板と前記複数の第１電極との間に設けられておらず、前記圧電基板を伝搬する弾性波を反射する音響反射膜と、
を備える弾性波デバイス。
【請求項２】
前記複数の共振領域の間の領域の少なくとも一部における前記支持基板と前記圧電基板との間に設けられた前記音響反射膜と異なる材料である絶縁体膜を備える請求項１に記載の弾性波デバイス。
【請求項３】
前記複数の共振領域の間の領域の少なくとも一部における前記支持基板と前記圧電基板との間は空隙である請求項１に記載の弾性波デバイス。
【請求項４】
前記圧電基板はタンタル酸リチウム基板またはニオブ酸リチウム基板である請求項１から３のいずれか一項に記載の弾性波デバイス。
【請求項５】
前記圧電基板は、互いに分極方向が反対であり積層された第１基板と第２基板とを備える請求項１から４のいずれか一項に記載の弾性波デバイス。
【請求項６】
前記複数の共振領域にそれぞれ対応する複数の圧電薄膜共振器を備え、前記複数の圧電薄膜共振器の間は、前記圧電基板の前記第１面に設けられた第１電極および／または前記圧電基板の前記第２面に設けられた第２電極により電気的に接続され、
前記複数の圧電薄膜共振器は、入力端子と出力端子との間に直列に接続された１または複数の直列共振器と、前記入力端子と前記出力端子との間に並列に接続された１または複数の並列共振器と、を含む請求項１から４のいずれか一項に記載の弾性波デバイス。
【請求項７】
前記１または複数の直列共振器および前記１または複数の並列共振器のうち少なくとも１つの共振器は、２つのノードの間で第１共振器および第２共振器に直列または並列に分割されており、
前記２つのノードの一方から前記第１共振器および前記第２共振器をみたとき、前記第１共振器の前記圧電基板の分極方向と前記第２共振器の前記圧電基板の分極方向とは反対である請求項６に記載の弾性波デバイス。
【請求項８】
前記１または複数の直列共振器および前記１または複数の並列共振器のうち少なくとも１つの共振器は、２つのノードの間で第１共振器および第２共振器に直列に分割されており、
前記２つのノードの一方から前記第１共振器および前記第２共振器をみたとき、前記第１共振器の前記圧電基板の分極方向と前記第２共振器の前記圧電基板の分極方向とは反対であり、
前記入力端子、前記出力端子、および前記１または複数の並列共振器に接続されたグランド端子は、全て前記第２面に設けられ、
前記圧電基板を貫通し前記複数の第１電極の少なくとも一部と前記複数の第２電極の少なくとも一部とを接続する貫通電極は設けられていない請求項６に記載の弾性波デバイス。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一項に記載の弾性波デバイスを含むフィルタ。
【請求項１０】
請求項９に記載のフィルタを含むマルチプレクサ。
【請求項１１】
単結晶である単一の圧電基板の第１面に複数の第１電極を形成する工程と、
前記圧電基板の第２面に、前記圧電基板の少なくとも一部を挟み前記複数の第１電極と複数の第２電極とが対向する複数の共振領域を形成するように前記複数の第２電極を形成する工程と、
前記複数の第１電極を覆うように前記第１面に前記圧電基板を伝搬する弾性波を反射する音響反射膜を形成する工程と、
前記複数の共振領域となる領域に前記音響反射膜を残存させ、前記複数の共振領域となる領域の間の領域の少なくとも一部における前記音響反射膜を除去する工程と、
前記音響反射膜を除去する工程の後、前記音響反射膜を支持基板に接合する工程と、
を含む弾性波デバイスの製造方法。
【請求項１２】
前記音響反射膜を前記支持基板に接合した工程の後、前記圧電基板を薄膜化する工程を含み、
前記複数の第２電極を形成する工程は、前記圧電基板を薄膜化する工程の後に行う請求項１１に記載の弾性波デバイスの製造方法。
【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その製造方法、フィルタ並びにマルチプレクサに関し、例えば圧電薄膜共振器を有する弾性波デバイスおよびその製造方法、フィルタ並びにマルチプレクサに関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電薄膜共振器を用いた弾性波デバイスは、例えば携帯電話等の無線機器のフィルタおよびマルチプレクサとして用いられている。圧電薄膜共振器の圧電層を単結晶圧電基板とすることが知られている（例えば特許文献１−４）。分極方向が反対方向の圧電層を積層することが知られている（例えば特許文献１、４、５）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１６５１３２号公報
【特許文献２】特開２０１０−１３６３１７号公報
【特許文献３】特開２０１３−２２３０２５号公報
【特許文献４】特開平１０−５１２６２号公報
【特許文献５】特開２００７−３６９１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
圧電薄膜共振器の圧電層に単結晶圧電基板を用いることで、圧電薄膜共振器の特性を向上させることができる。タンタル酸リチウムまたはニオブ酸リチウム等の単結晶圧電基板は支持基板上に成膜することが難しい。このため、特許文献１では、複数の圧電薄膜共振器を有する単一の圧電基板を支持基板に張り付ける。しかしながら、中空を形成するための製造工程が煩雑となり、複数の圧電薄膜共振器が形成された圧電基板には、ダメージおよび／または歪等が導入されやすい。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、圧電基板へのダメージおよび／または歪等の導入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、支持基板と、前記支持基板上に設けられた単結晶である単一の圧電基板と、前記圧電基板の第１面に設けられた複数の第１電極と、前記圧電基板の第２面に設けられた複数の第２電極と、前記支持基板上に接合し、前記圧電基板の少なくとも一部を挟み前記複数の第１電極と前記複数の第２電極とが対向する複数の共振領域における前記支持基板と前記複数の第１電極との間に設けられ、前記複数の共振領域の間の領域の少なくとも一部における前記支持基板と前記複数の第１電極との間に設けられておらず、前記圧電基板を伝搬する弾性波を反射する音響反射膜と、を備える弾性波デバイスである。
【０００７】
上記構成において、前記複数の共振領域の間の領域の少なくとも一部における前記支持基板と前記圧電基板との間に設けられた前記音響反射膜と異なる材料である絶縁体膜を備える構成とすることができる。
【０００８】
上記構成において、前記複数の共振領域の間の領域の少なくとも一部における前記支持基板と前記圧電基板との間は空隙である構成とすることができる。
【０００９】
上記構成において、前記圧電基板はタンタル酸リチウム基板またはニオブ酸リチウム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、前記圧電基板は、互いに分極方向が反対であり積層された第１基板と第２基板とを備える構成とすることができる。
【００１１】
上記構成において、前記複数の共振領域にそれぞれ対応する複数の圧電薄膜共振器を備え、前記複数の圧電薄膜共振器の間は、前記圧電基板の前記第１面に設けられた第１電極および／または前記圧電基板の前記第２面に設けられた第２電極により電気的に接続され、前記複数の圧電薄膜共振器は、入力端子と出力端子との間に直列に接続された１または複数の直列共振器と、前記入力端子と前記出力端子との間に並列に接続された１または複数の並列共振器と、を含む構成とすることができる。
【００１２】
上記構成において、前記１または複数の直列共振器および前記１または複数の並列共振器のうち少なくとも１つの共振器は、２つのノードの間で第１共振器および第２共振器に直列または並列に分割されており、前記２つのノードの一方から前記第１共振器および前記第２共振器をみたとき、前記第１共振器の前記圧電基板の分極方向と前記第２共振器の前記圧電基板の分極方向とは反対である構成とすることができる。
【００１３】
上記構成において、前記１または複数の直列共振器および前記１または複数の並列共振器のうち少なくとも１つの共振器は、２つのノードの間で第１共振器および第２共振器に直列に分割されており、前記２つのノードの一方から前記第１共振器および前記第２共振器をみたとき、前記第１共振器の前記圧電基板の分極方向と前記第２共振器の前記圧電基板の分極方向とは反対であり、前記入力端子、前記出力端子、および前記１または複数の並列共振器に接続されたグランド端子は、全て前記第２面に設けられ、前記圧電基板を貫通し前記複数の第１電極の少なくとも一部と前記複数の第２電極の少なくとも一部とを接続する貫通電極は設けられていない構成とすることができる。
【００１４】
本発明は、上記弾性波デバイスを含むフィルタである。
【００１５】
本発明は、上記フィルタを含むマルチプレクサである。
【００１６】
本発明は、単結晶である単一の圧電基板の第１面に複数の第１電極を形成する工程と、前記圧電基板の第２面に、前記圧電基板の少なくとも一部を挟み前記複数の第１電極と複数の第２電極とが対向する複数の共振領域を形成するように前記複数の第２電極を形成する工程と、前記複数の第１電極を覆うように前記第１面に前記圧電基板を伝搬する弾性波を反射する音響反射膜を形成する工程と、前記複数の共振領域となる領域に前記音響反射膜を残存させ、前記複数の共振領域となる領域の間の領域の少なくとも一部における前記音響反射膜を除去する工程と、前記音響反射膜を除去する工程の後、前記音響反射膜を支持基板に接合する工程と、を含む弾性波デバイスの製造方法である。
【００１７】
上記構成において、前記音響反射膜を前記支持基板に接合した工程の後、前記圧電基板を薄膜化する工程を含み、前記複数の第２電極を形成する工程は、前記圧電基板を薄膜化する工程の後に行う構成とすることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、圧電基板へのダメージおよび／または歪等の導入を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、実施例１におけるラダー型フィルタの回路図である。
【図２】図２は、実施例１に係る弾性波デバイスの平面図である。
【図３】図３（ａ）から図３（ｃ）は、それぞれ図２のＡ−Ａ断面図、Ｂ−Ｂ断面図およびＣ−Ｃ断面図である。
【図４】図４（ａ）から図４（ｄ）は、実施例１の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５】図５（ａ）および図５（ｂ）は、実施例１の弾性波デバイスの製造方法を示す断面図（その２）である。
【図６】図６（ａ）および図６（ｂ）は、実施例１の弾性波デバイスの製造方法を示す断面図（その３）である。
【図７】図７（ａ）から図７（ｃ）は、比較例１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８】図８（ａ）から図８（ｃ）は、比較例１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。
【図９】図９（ａ）から図９（ｃ）は、比較例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１０】図１０（ａ）から図１０（ｃ）は、比較例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。
【図１１】図１１（ａ）から図１１（ｃ）は、比較例３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（ｃ）は、実施例１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１３】図１３（ａ）から図１３（ｃ）は、実施例１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１４】図１４（ａ）および図１４（ｂ）は、実施例１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。
【図１５】図１５（ａ）および図１５（ｂ）は、実施例１および実施例１の変形例２の圧電基板を示す図である。
【図１６】図１６は、実施例２におけるラダー型フィルタの回路図である。
【図１７】図１７は、実施例２に係る弾性波デバイスの平面図である。
【図１８】図１８は、実施例２の変形例１におけるラダー型フィルタの回路図である。
【図１９】図１９は、実施例２の変形例１に係る弾性波デバイスの平面図である。
【図２０】図２０は、実施例３に係るデュプレクサの回路図である。
【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】
弾性波デバイスとしてラダー型フィルタを例に説明する。図１は、実施例１におけるラダー型フィルタの回路図である。図１に示すように、入力端子Ｔｉｎと出力端子Ｔｏｕｔとの間に直列に直列共振器Ｓ１からＳ４が接続され、並列に並列共振器Ｐ１からＰ３が接続されている。
【００２２】
図２は、実施例１に係る弾性波デバイスの平面図である。図３（ａ）から図３（ｃ）は、それぞれ図２のＡ−Ａ断面図、Ｂ−Ｂ断面図およびＣ−Ｃ断面図である。図３（ａ）に示すように、支持基板１０上に音響反射膜３０および絶縁膜２０が設けられている。音響反射膜３０および絶縁膜２０上に下部電極１２が設けられている。下部電極１２上に圧電基板１４が設けられている。圧電基板１４上に上部電極１６が設けられている。
【００２３】
支持基板１０は、例えばシリコン基板、アルミナ基板、石英基板、スピネル基板、ガラス基板または水晶基板等の絶縁基板である。支持基板１０の上面は例えば平坦である。音響反射膜３０は、第１膜３２ａと第２膜３２ｂとが交互に積層されている。第２膜３２ｂの音響インピーダンスは第１膜３２ａの音響インピーダンスより高い。第１膜３２ａおよび第２膜３２ｂは、例えば絶縁膜または金属膜である。第１膜３２ａは例えば酸化シリコン膜であり、第２膜３２ｂは例えばＷ（タングステン）膜、Ｒｕ（ルテニウム）膜またはＭｏ（モリブデン）膜である。圧電基板１４の縦方向に伝搬する主モードの弾性波の波長をλとすると、第１膜３２ａおよび第２膜３２ｂの膜厚は各々ほぼ１／４λである。絶縁膜２０は音響反射膜３０に比べ柔らかい（すなわちヤング率の小さな）膜であり、例えばポリイミド膜等の樹脂膜である。
【００２４】
圧電基板１４は、単結晶であり、複数の圧電薄膜共振器に対し共通に設けられている。すなわち、圧電基板１４は単一である。圧電基板１４の下面２２および上面２４は、各々平坦である。圧電基板１４としては、例えば単結晶タンタル酸リチウム基板、単結晶ニオブ酸リチウム基板、単結晶窒化アルミニウムまたは単結晶水晶基板である。タンタル酸リチウム基板またはニオブ酸リチウム基板は、例えばＸカット基板（すなわち圧電基板１４の上面の法線方向が結晶方位のＸ軸方位）である。圧電基板１４の膜厚はほぼ１／２λである。
【００２５】
圧電基板１４の下面２２に下部電極１２が設けられ、上面２４に上部電極１６が設けられている。圧電基板１４の少なくとも一部を挟み下部電極１２と上部電極１６とが対向する領域は共振領域５０である。共振領域５０は、縦方向に弾性波が共振する領域である。共振領域５０の平面形状は、例えば楕円形状、円形状または多角形状である。下部電極１２および上部電極１６は、例えばＲｕ、Ｃｒ（クロム）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｔｉ（チタン）、Ｃｕ（銅）、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ（タンタル）、Ｐｔ（白金）、Ｒｈ（ロジウム）またはＩｒ（イリジウム）等の金属膜の単層膜またはこれらの積層膜である。
【００２６】
平面視において音響反射膜３０は共振領域５０を含むように設けられている。共振領域５０の間の領域５４の少なくとも一部には音響反射膜３０は設けられていない。音響反射膜３０が設けられていない領域に絶縁膜２０が設けられている。圧電基板１４の共振領域５０内において励振された弾性波は音響反射膜３０により反射される。これにより、弾性波は圧電基板１４内に閉じ込められる。共振領域５０間に絶縁膜２０が設けられているため、共振領域５０間の干渉等を抑制できる。
【００２７】
図２に示すように、圧電薄膜共振器は、直列共振器Ｓ１からＳ４および並列共振器Ｐ１からＰ３を含む。圧電薄膜共振器の共振領域５０間は、下部電極１２および／または上部電極１６により接続されている。共振領域５０以外の下部電極１２下および／または上部電極１６上に、抵抗を低くするためのＡｕ膜またはＣｕ膜等の金属膜が設けられていてもよい。入力端子Ｔｉｎ、出力端子Ｔｏｕｔおよび並列共振器Ｐ１からＰ３に接続されたグランド端子Ｔｇｎｄは上部電極１６を含む。
【００２８】
図２および図３（ｂ）に示すように、共振領域５０および領域５４以外の領域５２において、音響反射膜３０および下部電極１２が圧電基板１４を支持してもよい。共振領域５０および領域５４以外の領域全てに音響反射膜３０は設けられていなくてもよい。
【００２９】
図２および図３（ｃ）に示すように、下部電極１２と上部電極１６とを電気的に接続する場合、圧電基板１４に貫通孔を形成する。貫通孔内に貫通電極１８を設ける。貫通電極１８は下部電極１２と上部電極１６を電気的に接続する。入力端子Ｔｉｎ、出力端子Ｔｏｕｔおよびグランド端子Ｔｇｎｄは外部と電気的に接続するための外部接続端子である。外部接続端子には、バンプまたはボンディングワイヤが上方から接触する。このため、外部接続端子は圧電基板１４の上面に形成される。そこで、下部電極１２と外部接続端子とを接続する場合、貫通電極１８を用い下部電極１２と上部電極１６とを電気的に接続する。貫通電極１８は、例えばＡｕ層またはＣｕ層等の金属層である。
【００３０】
［実施例１の製造方法］
図４（ａ）から図６（ｂ）は、実施例１の弾性波デバイスの製造方法を示す断面図である。図４（ａ）に示すように、ウエハ状の単結晶圧電基板１４を準備する。圧電基板１４の膜厚は例えば数１００μｍであり、引き上げ法等を用い製造されている。図４（ａ）から図４（ｄ）までは、圧電基板１４の上が下面２２である。図４（ｂ）に示すように、圧電基板１４の下面２２に下部電極１２を形成する。所望の形状の下部電極１２は、例えばスパッタリング法または真空蒸着法およびエッチング法またはリフトオフ法を用い形成する。
【００３１】
図４（ｃ）に示すように、圧電基板１４上に下部電極１２を覆うように音響反射膜３０を形成する。音響反射膜３０として、第１膜３２ａと第２膜３２ｂとを交互に成膜する。第１膜３２ａおよび第２膜３２ｂは、例えばスパッタリング法、真空蒸着法またはＣＶＤ法（Chemical Vapor Deposition）法を用い形成する。図４（ｄ）に示すように、音響反射膜３０の一部を例えばエッチング法を用い除去することにより音響反射膜３０を所望の形状にパターニングする。
【００３２】
図５（ａ）に示すように、支持基板１０に絶縁膜２０を形成する。絶縁膜２０は例えば塗布またはシートを張り付けることにより形成する。音響反射膜３０の圧電基板１４と反対の面３４が支持基板１０に対向するように圧電基板１４を支持基板１０の上方に配置する。このとき、圧電基板１４および支持基板１０はウエハ状である。図５（ｂ）に示すように、音響反射膜３０の面３４を支持基板１０の表面に張り付ける。一例として、絶縁膜２０として熱硬化樹脂を用いる場合、硬化前の樹脂層を支持基板１０上に形成する。その後、音響反射膜３０を樹脂層を変形させながら支持基板１０に張り付ける。その後加熱することにより、樹脂層が硬化し絶縁膜２０が形成される。支持基板１０と音響反射膜３０との間に絶縁膜２０が残存し、絶縁膜２０が支持基板１０と音響反射膜３０とを接合する接着剤として機能してもよい。別の例として、絶縁膜２０に音響反射膜３０と同程度の開口を形成する。その後、開口内に音響反射膜３０を埋め込む。音響反射膜３０と支持基板１０とは、接着剤等を介し間接的に接合されていてもよいし、直接接合されていてもよい。
【００３３】
図６（ａ）に示すように、圧電基板１４の上面を例えばＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）法を用い研磨する。これにより、圧電基板１４を所望の厚さ（例えば１μｍから１０μｍ）にする。図６（ｂ）に示すように、圧電基板１４の上面２４に上部電極１６を形成する。所望の形状の上部電極１６は、例えばスパッタリング法または真空蒸着法およびエッチング法またはリフトオフ法を用い形成する。その後、ダイシング等により支持基板１０、絶縁膜２０および圧電基板１４を切断する。以上により、実施例１に係る弾性波デバイスが完成する。
【００３４】
圧電薄膜共振器の圧電膜としては多結晶の窒化アルミニウム（ＡｌＮ）膜または酸化亜鉛（ＺｎＯ）膜が用いられる。圧電薄膜共振器に窒化アルミニウム膜を用いると、電気機械結合係数は６から７％であり、共振周波数等の周波数温度係数（ＴＣＦ：Temperature Coefficient of Frequency）は−３０ｐｐｍ／℃である。圧電薄膜共振器に酸化亜鉛を用いると、電気機械結合係数は８．５％であるが、ＴＣＦは−６０ｐｐｍ／℃である。
【００３５】
実施例１では、圧電薄膜共振器に単結晶の圧電基板１４を用いる。例えばＸカット単結晶タンタル酸リチウム基板またはＸカット単結晶ニオブ酸リチウム基板を用いると、電気機械結合係数を１８％、共振周波数のＴＣＦを数ｐｐｍ／℃とすることができる。このように、単結晶圧電基板１４を用いることで、電気機械結合係数およびＴＣＦ等の特性を改善できる。しかし、圧電層を支持基板１０の上に成膜すると、単結晶とはならない。そこで、図５（ｂ）のように、ウエハ状態で支持基板１０に圧電基板１４を接合する方法を用い、支持基板１０上に単結晶の圧電基板１４を設ける。
【００３６】
以下、支持基板１０に圧電基板１４を接合する方法を用いた特許文献１の実施例２を参考とした比較例１および２について説明する。
【００３７】
［比較例１の製造方法］
図７（ａ）から図８（ｃ）は、比較例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７（ａ）に示すように、単結晶である圧電基板１４の下面２２に所望形状の下部電極１２を形成する。支持層２１の上面に圧電基板１４の下面２２を接合する。図７（ｂ）に示すように、圧電基板１４の上面を研磨し、圧電基板１４を薄膜化する。図７（ｃ）に示すように、圧電基板１４の上面２４に上部電極１６を形成する。
【００３８】
図８（ａ）に示すように、支持層２１の下面を研磨し、支持層２１を薄膜化する。図８（ｂ）に示すように、支持層２１を貫通する孔３１ａを形成する。図８（ｃ）に示すように、支持層２１の下面を支持基板１０の上面に接合する。これにより、孔３１ａから平面視において共振領域５０を含むように空隙３１が形成される。
【００３９】
比較例１では、図８（ｂ）において、支持層２１に孔３１ａを形成するときに共振領域５０内の下部電極１２および／または圧電基板１４にダメージ等が導入されやすい。また、図８（ｃ）において、支持層２１を支持基板１０に接合するときに、共振領域５０における圧電基板と支持基板１０との間は空隙３１である。このため、支持層２１を支持基板１０に接合するときの衝撃または応力に起因し共振領域５０内の圧電基板１４等に歪等が生じやすい。また、図８（ａ）から図８（ｃ）の工程の間では、圧電基板１４および支持層２１が薄い状態でウエハを取り扱う。このため、圧電基板１４に歪等が導入されるおよび／または圧電基板１４が破損されやすくなる。
【００４０】
［比較例２の製造方法］
図９（ａ）から図１０（ｃ）は、比較例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９（ａ）に示すように、支持層２１の上面の凹部内に犠牲層３８を埋め込む。支持層２１の上面に下部電極１２が形成された圧電基板１４を接合する。図９（ｂ）に示すように、圧電基板１４を薄膜化する。図７（ｃ）に示すように、圧電基板１４の上面２４に上部電極１６を形成する。
【００４１】
図１０（ａ）に示すように、支持層２１を薄膜化する。図１０（ｂ）に示すように、犠牲層３８を除去する。これにより、支持層２１を貫通する孔３１ａを形成する。図１０（ｃ）に示すように、支持層２１の下面を支持基板１０の上面に接合する。
【００４２】
比較例２では、図１０（ｂ）のように、犠牲層３８を除去するときに共振領域５０内の下部電極１２および／または圧電基板１４にダメージ等が導入されやすい。また、比較例１と同様に、図１０（ｃ）において、支持層２１を支持基板１０に接合するときに、共振領域５０内の圧電基板１４等に歪等が生じやすい。さらに、図１０（ａ）から図１０（ｃ）の工程の間では、圧電基板１４および支持層２１が薄いため圧電基板１４に歪等が導入されるおよび／または圧電基板１４が破損されやすくなる。
【００４３】
［比較例３の製造方法］
図１１（ａ）から図１１（ｃ）は、比較例３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１４の薄膜化および上部電極１６の形成前に支持層２１の薄膜化および空隙３１を形成し、支持層２１を支持基板１０に接合する。図１１（ｂ）に示すように、圧電基板１４を薄膜化する。図１１（ｃ）に示すように、圧電基板１４の上面に上部電極１６を形成する。
【００４４】
比較例３では、圧電基板１４が厚い状態で、支持層２１を支持基板１０に接合する。このため、比較例１および２のように圧電基板１４および支持層２１が薄い状態でウエハを取り扱うことがない。よって、圧電基板１４の歪および／または破損等を抑制できる。しかしながら、図１１（ｂ）のように、空隙３１がある状態で圧電基板１４を薄膜化するため、共振領域５０における圧電基板１４への歪等の導入および／または圧電基板１４の破損が生じる可能性がある。
【００４５】
また、比較例１および２と同様に、共振領域内の支持層２１に空隙３１を形成するため、共振領域５０内の下部電極１２および／または圧電基板１４にダメージ等が導入されやすい。さらに、共振領域５０内の支持層２１に空隙３１がある状態で支持層２１を支持基板１０に接合する。このため、接合の衝撃等により共振領域５０内の圧電基板１４に歪等が導入されやすい。
【００４６】
［実施例１の効果］
実施例１の弾性波デバイスによれば、図２から図３（ｃ）のように、単結晶である単一の圧電基板１４の下面２２（第１面）に複数の下部電極１２（第１電極）が設けられ、圧電基板１４の上面２４（第２面）に複数の上部電極１６（第２電極）が設けられている。音響反射膜３０は、支持基板１０上に接合し、複数の共振領域５０における支持基板１０と複数の下部電極１２との間に設けられ、複数の共振領域５０の間の領域５４の少なくとも一部における支持基板１０と複数の下部電極１２との間に設けられていない。
【００４７】
弾性波デバイスの製造方法として、図４（ｃ）のように、複数の下部電極１２を覆うように下面２２に音響反射膜３０を形成する。図４（ｄ）のように、複数の共振領域５０となる領域に音響反射膜３０を残存させ、複数の共振領域となる領域の間の領域の少なくとも一部における音響反射膜３０を除去する。図５（ｂ）のように、その後、音響反射膜３０を支持基板１０に接合する。
【００４８】
比較例１から３に比べ、共振領域５０に空隙３１を形成しないため、製造工程が煩雑とならない。よって、共振領域５０内の下部電極１２および／または圧電基板１４にダメージ等が導入されることを抑制できる。図５（ｂ）のように、共振領域５０に音響反射膜３０が形成された状態で、音響反射膜３０を支持基板１０に接合する。このため、接合の衝撃等により共振領域５０内の圧電基板１４に歪等が導入されることを抑制できる。
【００４９】
また、図３（ｂ）のように、複数の共振領域５０の間の領域５４の少なくとも一部における支持基板１０と圧電基板１４との間に音響反射膜３０と異なる材料である絶縁膜２０が設けられている。これにより、圧電基板１４が保護される。よって、圧電基板１４への歪等の導入および／または圧電基板１４の破損をより抑制できる。
【００５０】
絶縁膜２０は、音響反射膜３０の第１膜３２ａおよび第２膜３２ｂより音響インピーダンスが小さいことが好ましい。これにより、弾性波が絶縁膜２０において減衰するため、共振領域５０間の弾性波の干渉を抑制できる。また、絶縁膜２０は、音響反射膜３０の第１膜３２ａおよび第２膜３２ｂより比誘電率が小さいことが好ましい。これにより、共振領域５０間の電気的結合を抑制できる。絶縁膜２０に樹脂層等を用いることで、安価に弾性波デバイスを製造することができる。
【００５１】
さらに、圧電基板１４はタンタル酸リチウム基板またはニオブ酸リチウム基板である。これにより、電気機械結合係数およびＴＣＦを改善できる。
【００５２】
実施例１では、圧電基板１４と支持基板１０との間に音響反射膜３０が設けられている。このため、図６（ａ）のように、音響反射膜３０を支持基板１０に接合した後、圧電基板１４を薄膜化しても、比較例３のような圧電基板１４の歪等の導入および／または破損を抑制できる。図６（ｂ）のように、圧電基板１４を薄膜化した後、圧電基板１４の上面２４に上部電極１６を形成する。これにより、比較例１および２のように、圧電基板１４および支持層２１が薄い状態で工程を行わなくてもよくなる。よって、圧電基板１４の歪および／または破損等を抑制できる。
【００５３】
複数の共振領域５０にそれぞれ対応する複数の圧電薄膜共振器の間は、下部電極１２および／または上部電極１６により電気的に接続されている。これにより、圧電薄膜共振器間を接続できる。複数の圧電薄膜共振器は、１または複数の直列共振器Ｓ１からＳ４および１または複数の並列共振器Ｐ１からＰ３を含む。これにより、ラダー型フィルタを形成できる。
【００５４】
［実施例１の変形例１］
図１２（ａ）から図１２（ｃ）は、実施例１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（ａ）に示すように、実施例１の図４（ａ）から図４（ｄ）の工程を行う。支持基板１０の上面に絶縁膜が設けられていない。図１２（ｂ）に示すように、音響反射膜３０を支持基板１０に接合する。図１２（ｃ）に示すように、実施例１の図６（ａ）および図６（ｂ）の工程を行う。これにより、複数の共振領域５０の間の領域５４の少なくとも一部における支持基板１０と圧電基板１４との間を空隙２８にできる。よって、共振領域５０間の弾性波の干渉および／または電気的な結合を抑制できる。
【００５５】
［実施例１の変形例２］
図１３（ａ）から図１４（ｂ）は、実施例１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１３（ａ）に示すように、圧電基板１４ａと１４ｂとを接合する。圧電基板１４ａと１４ｂとの接合方法は、例えば常温下での表面活性化法を用いる。圧電基板１４ａの分極方向５６ａと圧電基板１４ｂの分極方向５６ｂは反対方向である。例えば圧電基板１４ａおよび１４ｂがＸカットタンタル酸リチウム基板またはＸカットニオブ酸リチウム基板の場合、圧電基板１４ａと１４ｂとのＸ軸方位が逆方向となるようにする。図１３（ａ）では、分極方向５６ａと５６ｂが互いに向き合う方向としているが、分極方向５６ａと５６ｂは互いに離れる方向でもよい。分極方向５６ａは圧電基板１４ａの平面方向であり、分極方向５６ｂは圧電基板１４ｂの平面方向でありかつ分極方向５６ａと反対の方向でもよい。
【００５６】
図１３（ｂ）に示すように、圧電基板１４ａを薄膜化する。図１３（ｃ）に示すように、実施例１の図４（ｂ）から図５（ｂ）と同じ工程を行う。図１４（ａ）に示すように、圧電基板１４ｂを薄膜化する。これにより、圧電基板１４ａおよび１４ｂから圧電基板１４が形成される。このとき、圧電基板１４ａと１４ｂの膜厚を製造誤差程度に略同じとする。図１４（ｃ）に示すように、圧電基板１４上に上部電極１６を形成する。
【００５７】
図１５（ａ）および図１５（ｂ）は、実施例１および実施例１の変形例２の圧電基板を示す図である。図１５（ａ）に示すように、実施例１において、圧電基板１４の分極方向５６は上部電極１６から下部電極１２の方向とする。圧電基板１４の膜厚はｈである。基本波で動作する場合、圧電基板１４内の弾性波の電界分布は、例えば上部電極１６が＋のとき下部電極１２が−となる。圧電基板１４内の弾性波の変位分布は、例えば上部電極１６が＋のとき下部電極１２が−となる。このため、圧電基板１４は矢印５７ａのように伸びる（または縮む）。よって、弾性波の波長λは２ｈとなる。動作周波数は音速／膜厚ｈとなる。
【００５８】
図１５（ｂ）に示すように、実施例１の変形例２では、圧電基板１４として、膜厚が同じで同じ材料からなり互いに分極方向が反対であり積層された圧電基板１４ａ（第１基板）と圧電基板１４ｂ（第２基板）とを備える。圧電基板１４ａおよび圧電基板１４ｂの膜厚は同じであり、圧電基板１４の膜厚はｈ´である。ｈ´＝ｈとすると、圧電基板１４内の弾性波の電界分布は、図１５（ａ）と同様に、例えば上部電極１６が＋のとき下部電極１２が−となる。圧電基板１４ａと１４ｂの分極方向５６ａおよび５６ｂが逆方向であるため、圧電基板１４ａ内の弾性波の変位分布は、例えば上部電極１６側が−および下部電極１２側が＋となり、圧電基板１４ｂ内の弾性波の変位分布は、例えば上部電極１６側が＋および下部電極１２側が−となる。このため、圧電基板１４ａは矢印５７ｂのように縮み（または伸び）、圧電基板１４ｂは矢印５７ａのように伸びる（または縮む）。動作周波数は音速／膜厚ｈ´／２となる。よって、実施例２は、実施例１およびその変形例１の基本波に比べ動作周波数が２倍の２倍波として動作する。
【００５９】
実施例２において、ｈ´＝２ｈとすると、動作周波数は実施例１および変形例１と同じである。ｈ´＝ｈとした場合およびｈ´＝２ｈとした場合ともに、二次線形歪を相殺できるため、２次高調波歪を抑制できる。
【実施例２】
【００６０】
図１６は、実施例２におけるラダー型フィルタの回路図である。図１６に示すように、直列共振器Ｓ１が共振器Ｓ１ａおよびＳ１ｂに直列に分割されている。直列共振器Ｓ４が共振器Ｓ４ａおよびＳ４ｂに直列に分割されている。並列共振器Ｐ１が共振器Ｐ１ａおよびＰ１ｂに直列に分割されている。並列共振器Ｐ３が共振器Ｐ３ａおよびＰ３ｂに直列に分割されている。その他の構成は実施例１の図１と同じであり説明を省略する。
【００６１】
図１７は、実施例２に係る弾性波デバイスの平面図である。図１７に示すように、共振器Ｓ１ａとＳ１ｂと、共振器Ｓ４ａとＳ４ｂと、共振器Ｐ１ａとＰ１ｂと、および、共振器Ｐ３ａとＰ３ｂと、はそれぞれ下部電極１２により接続されている。圧電基板１４を貫通する貫通電極１８は設けられていない。その他の構成は実施例１の図２と同じであり説明を省略する。
【００６２】
実施例２のように、直列共振器Ｓ１からＳ４および並列共振器Ｐ１からＰ３のうち少なくとも１つの共振器（例えば直列共振器Ｓ１）は、２つのノードの間で第１共振器（例えば共振器Ｓ１ａ）および第２共振器（例えば共振器Ｓ１ｂ）に直列に分割されている。このように、共振器を直列に分割し、共振器Ｓ１ａとＳ１ｂとは下部電極１２または上部電極１６で接続されると、２つのノードの一方（例えば入力端子Ｔｉｎ）から共振器Ｓ１ａおよび共振器Ｓ１ｂをみたとき、共振器Ｓ１ａの圧電基板１４の分極方向５６ａと共振器Ｓ１ｂの圧電基板１４の分極方向５６ｂとは反対となる。これにより、２次高調波歪を抑制できる。
【００６３】
タンタル酸リチウム基板、ニオブ酸リチウム基板または水晶基板等の単結晶圧電基板１４に貫通孔を設けることは難しい。実施例２の変形例１では、直列に分割する共振器を適切に選択することにより、圧電基板１４を貫通し下部電極１２と上部電極１６とを接続する貫通電極１８を設けなくても、入力端子Ｔｉｎ、出力端子Ｔｏｕｔおよび１または複数の並列共振器に接続されたグランド端子Ｔｇｎｄを全て圧電基板１４の上面２４に形成できる。
【００６４】
［実施例２の変形例１］
図１８は、実施例２の変形例１におけるラダー型フィルタの回路図である。図１８に示すように、直列共振器Ｓ１が共振器Ｓ１ａとＳ１ｂに並列に分割されている。その他の構成は実施例１の図１と同じであり説明を省略する。
【００６５】
図１９は、実施例２の変形例１に係る弾性波デバイスの平面図である。図１９に示すように、共振器Ｓ１ａとＳ１ｂとの間において下部電極１２と上部電極１６とを貫通電極１８で接続させている。その他の構成は実施例１の図２と同じであり説明を省略する。
【００６６】
実施例２の変形例１では、直列共振器Ｓ１からＳ４および並列共振器Ｐ１からＰ３のうち少なくとも１つの共振器（例えば直列共振器Ｓ１）は、２つのノードの間で共振器Ｓ１ａおよびＳ１ｂに並列に分割されている。２つのノードの一方（例えば入力端子Ｔｉｎ）から共振器Ｓ１ａおよびＳ１ｂをみたとき、共振器Ｓ１ａの圧電基板１４の分極方向５６ａと共振器Ｓ１ｂの圧電基板１４の分極方向５６ｂとは反対である。これにより、２次高調波歪を抑制できる。
【００６７】
実施例２およびその変形例１において、より２次高調波歪を抑制するため、分割された共振器（例えばＳ１ａおよびＳ１ｂ）の共振領域５０の面積は、製造誤差程度に略同じであることが好ましい。また、分割された共振器（例えばＳ１ａおよびＳ１ｂ）の圧電基板１４の厚さは製造誤差程度に略同じであることが好ましい。
【００６８】
実施例１、２およびそれらの変形例において、直列共振器および並列共振器の個数は任意に設定できる。フィルタの例としてラダー型フィルタを説明したが、フィルタは、多重モードフィルタでもよい。
【実施例３】
【００６９】
図２０は、実施例３に係るデュプレクサの回路図である。図２０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１、２およびそれらの変形例のフィルタとすることができる。
【００７０】
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。
【００７１】
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】
【００７２】
１０  支持基板
１２  下部電極
１４、１４ａ、１４ｂ  圧電基板
１６  上部電極
１８  貫通電極
２０  絶縁膜
２２  下面
２４  上面
２８  空隙
３０  音響反射膜
５０  共振領域
５２、５４  領域
５６、５６ａ、５６ｂ  分極方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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