(57)【要約】  弾性波デバイス１０は、端面反射型の弾性波デバイスであり、圧電基板１２と支持基板１４とが接合された略直方体の複合基板１５のうちの圧電基板１２上に一対のＩＤＴ電極１６，１８が互いに入り込むように配置されたものである。圧電基板１２の側面のうち弾性波伝搬方向と直交する第１側面１２ａのチッピングサイズは、弾性波の波長λの１／１０以下である。圧電基板１２の側面のうち弾性波伝搬方向と平行な第２側面１２ｂのチッピングサイズは、第１側面１２ａのチッピングサイズより大きく、例えば波長λの１／２以上５０倍以下である。
2015001900.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持基板と圧電基板とが接合された略直方体の複合基板のうちの前記圧電基板上に一対のＩＤＴ電極が互いに入り込むように配置された端面反射型の弾性波デバイスであって、
前記圧電基板の側面のうち弾性波伝搬方向と直交する第１側面のチッピングサイズは、弾性波の波長λの１／１０以下であり、
前記圧電基板の側面のうち弾性波伝搬方向と平行な第２側面のチッピングサイズは、前記第１側面のチッピングサイズより大きく、弾性波の波長λの１／２以上５０倍以下である、
弾性波デバイス。
【請求項２】
前記第２側面のチッピングサイズは、弾性波の波長λの１２．５倍以上５０倍以下である、
請求項１に記載の弾性波デバイス。
【請求項３】
前記支持基板は、前記圧電基板よりも熱膨張係数が小さい、
請求項１又は２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、弾性波デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、弾性波デバイスとしては、基板端面での弾性波の反射を利用する端面反射型の弾性波デバイスが提案されている。端面反射型の弾性波デバイスでは、圧電基板上に形成されたＩＤＴ（Interdigital Transducer）電極によって励振された弾性波が基板の端面まで伝播し、その端面で反射する。こうした端面反射型の弾性波デバイスは、例えば以下のように製造される。すなわち、まず円盤状の圧電ウェハーとその圧電ウェハーよりも熱膨張係数の小さな支持ウェハーとを接合して円盤状の複合ウェハーを作製する。次に、その複合ウェハーの圧電ウェハー上に所定サイズの矩形領域を多数区画し、それぞれの矩形領域にＩＤＴ電極を形成する。その後、複合ウェハーをダイシングソーなどの切断装置によって矩形領域ごとに切断する。こうすることにより、圧電基板と支持基板とが接合された略直方体の複合基板と、圧電基板上に形成されたＩＤＴ電極とを備えた弾性波デバイスが得られる。なお、複合基板を用いるのは、温度が変化したときの圧電基板の大きさの変化を小さくして弾性波デバイスの温度変化に対する周波数特性の変化を抑制するためである。【０００３】
ところが、複合ウェハーを切断する際、圧電ウェハーの切断面にチッピング（欠け）が発生することがあり、それがスプリアス（共振によるピークの前後に生じる小さくて不要なピーク）の増加の原因となっていた。こうしたスプリアスを抑制するために、特許文献１，２では、以下のような製法を採用している。すなわち、特許文献１では、（１）ＩＤＴ電極を形成する前に矩形領域の周りにダイシングソーにより切断溝を設け、（２）次に圧電ウェハーの表面を研磨して切断溝の開口付近のチッピングを除去し、（３）次にＩＤＴ電極を形成し、（４）その後切断溝より幅の狭いダイシングソーを用いて弾性波デバイスを切り出す、という手順を採用している。一方、特許文献２では、（１）複合ウェハーのうちの圧電ウェハーに設けた多数の矩形領域のそれぞれにＩＤＴ電極を形成し、（２）次に支持ウェハー側からレーザ活断法により圧電ウェハーに達しない程度の深さまで矩形領域ごとに切り込みを入れ、（３）その後支持ウェハーを分断するような応力を加えることで弾性波デバイスを切り出す、という手順を採用している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２６１５５９号公報
【特許文献２】特開２００２−９５８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述の特許文献１，２には、弾性波が反射する端面すなわち弾性波伝搬方向と直交する端面のチッピングを除去することによりスプリアスを抑制する点は記載されているものの、弾性波伝搬方向と平行な端面については考慮されていない。本発明者らは、弾性波伝搬方向と平行な端面がチッピングのない滑らかな面になっている場合、この端面で不要な弾性波が反射し、スプリアスが増加する一因になっていることを突き止めた。【０００６】
本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、端面反射型の弾性波デバイスにおいてスプリアスをより確実に抑制することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の弾性波デバイスは、
支持基板と圧電基板とが接合された略直方体の複合基板のうちの前記圧電基板上に一対のＩＤＴ電極が互いに入り込むように配置された端面反射型の弾性波デバイスであって、
前記圧電基板の側面のうち弾性波伝搬方向と直交する第１側面のチッピングサイズは、弾性波の波長λの１／１０以下であり、
前記圧電基板の側面のうち弾性波伝搬方向と平行な第２側面のチッピングサイズは、前記第１側面のチッピングサイズより大きく、弾性波の波長λの１／２以上５０倍以下である、
ものである。【０００８】
この弾性波デバイスでは、所望の波長の弾性波が反射する第１側面のチッピングサイズが弾性波の波長λの１／１０以下であるため、第１側面における反射量が十分高くなる。また、第１側面の位置のずれによる弾性波の位相変化が生じにくいため、位相変化に伴うスプリアスの発生を抑制することができる。一方、第２側面のチッピングサイズが第１側面のチッピングサイズより大きく、弾性波の波長λの１／２以上５０倍以下であるため、不要な波長の弾性波が第２側面で反射しにくく、この点でもスプリアスの発生を抑制することができる。第２側面のチッピングサイズが波長λの１／２未満の場合には、不要な波長の弾性波が第２側面で反射しやすくなり、スプリアスが発生しやすくなるため好ましくない。第２側面のチッピングサイズが波長λの５０倍を超える場合には、共振器のＱ値が劣化するため好ましくない。【０００９】
本発明の弾性波デバイスにおいて、前記第２側面のチッピングサイズは、弾性波の波長λの１２．５倍以上５０倍以下であることが好ましい。こうすれば、スプリアスの発生をより抑制することができる。【００１０】
本発明の弾性波デバイスにおいて、前記支持基板は、前記圧電基板よりも熱膨張係数の小さいものが好ましい。こうすれば、温度が変化したときの圧電基板の大きさの変化を小さくして弾性波デバイスの温度変化に対する周波数特性の変化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】弾性波デバイス１０の斜視図。
【図２】弾性波デバイス１０の平面図。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図。
【図４】弾性波デバイス１０の製造フローを示す斜視図。
【図５】ダイシングの説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１及び図２は本実施形態の弾性波デバイス１０の斜視図及び平面図、図３は図２のＡ−Ａ断面図である。
【００１３】
弾性波デバイス１０は、端面反射型の弾性波デバイスであり、圧電基板１２と支持基板１４とが接合された略直方体の複合基板１５のうちの圧電基板１２上に一対のＩＤＴ電極１６，１８が互いに入り込むように配置されたものである。
【００１４】
圧電基板１２は、弾性表面波（ＳＡＷ）を伝搬可能な基板である。この圧電基板１２の材質としては、タンタル酸リチウム（ＬＴ）、ニオブ酸リチウム（ＬＮ）、ニオブ酸リチウム−タンタル酸リチウム固溶体単結晶、水晶、ホウ酸リチウム、酸化亜鉛、窒化アルミニウム、ランガサイト（ＬＧＳ）、ランガテイト（ＬＧＴ）などが挙げられる。このうち、ＬＴ又はＬＮが好ましい。ＬＴやＬＮは、ＳＡＷの伝搬速度が速く、電気機械結合係数が大きいため、高周波数且つ広帯域周波数用の弾性波デバイスとして適しているからである。圧電基板１２の厚さは、特に限定するものではないが、例えば、０．２〜５０μｍとしてもよい。この圧電基板１２は、弾性波伝搬方向（ＳＡＷ伝搬方向）と直交する第１側面１２ａと、ＳＡＷ伝搬方向と平行な第２側面１２ｂとを有している。励振されるＳＡＷの波長をλ、互いに向かい合う第１側面１２ａ同士の距離をＬ（図３参照）とすると、Ｌはλ／２の整数倍に設計されている。
【００１５】
支持基板１４は、圧電基板１２よりも熱膨張係数が小さいものであり、圧電基板１２の裏面に直接接合により接合されているか有機接着層を介して接合されている。支持基板１４を圧電基板１２よりも熱膨張係数が小さいものとすることで、温度が変化したときの圧電基板１２の大きさの変化を抑制し、複合基板１５を弾性波デバイス１０に用いた場合における周波数特性の温度変化を抑制することができる。支持基板１４の材質としては、シリコン、サファイヤ、窒化アルミニウム、アルミナ、ホウ珪酸ガラス、石英ガラスなどが挙げられるが、シリコン又はサファイヤが好ましい。また、支持基板１４の厚さは、特に限定するものではないが、例えば、２００〜１２００μｍとしてもよい。
【００１６】
複合基板１５は、圧電基板１２と支持基板１４とを接合したものである。接合は、直接接合を採用してもよいし、有機接着層を介して接合する間接接合を採用してもよい。こうした複合基板１５は、略直方体であり、そのサイズは特に限定するものではないが、例えば縦横を１ｍｍ×２ｍｍとか２ｍｍ×２．５ｍｍなどとしてもよい。
【００１７】
ＩＤＴ電極１６は、ＳＡＷ伝搬方向と平行なベース部１６ａと、ベース部１６ａからＳＡＷ伝搬方向と直交する方向に延びる幅広電極指１６ｂと、ベース部１６ａからＳＡＷ伝搬方向と直交する方向に延びＳＡＷ伝搬方向の端部に配置された幅狭電極指１６ｃとを備えている。また、ＩＤＴ電極１８も、これと同様に、ベース部１８ａと幅広電極指１８ｂと幅狭電極指１８ｃとを備えている。両ＩＤＴ電極１６，１８は、互いに接触しないように離間して配置されている。具体的には、ＩＤＴ電極１６の２つの幅広電極指１６ｂのうちの一方は、ＩＤＴ電極１８の隣合う２つの幅広電極指１８ｂの間に入り込むように配置され、もう一方は、幅広電極指１８ｂと幅狭電極指１８ｃとの間に入り込むように配置されている。ここで、励振される弾性表面波の波長をλとすると、図３に示すように、幅広電極指１６ｂ，１８ｂの幅はλ／４、隣接する電極指の隙間の幅もλ／４、幅狭電極指１６ｃ、１８ｃの幅はλ／８となっている。
【００１８】
こうした弾性波デバイス１０では、ＩＤＴ電極１６，１８によって励振された波長λのＳＡＷは圧電基板１２の第１側面１２ａまで伝搬し、第１側面１２ａで反射する。本実施形態では、第１側面１２ａのチッピングサイズは、ＳＡＷの波長λの１／１０以下であるため、第１側面１２ａにおける反射量が十分高くなる。また、第１側面１２ａの面精度が高いことから、第１側面１２ａの位置のずれによるＳＡＷの位相変化が生じにくいため、位相変化に伴うスプリアスの発生を抑制することができる。一方、第２側面１２ｂのチッピングサイズが第１側面１２ａのチッピングサイズより大きく、具体的には波長λの１／２以上５０倍以下となっている。そのため、不要な波長のＳＡＷが第２側面１２ｂで反射しにくく、この点でもスプリアスの発生を抑制することができる。
【００１９】
次に、弾性波デバイス１０を製造する方法について、図４を用いて以下に説明する。図４は、弾性波デバイス１０の製造フローを示す斜視図である。
【００２０】
まず、オリエンテーションフラット（ＯＦ）を有する円盤状の圧電ウェハー２２と、同形状の支持ウェハー２４とを用意する（図４（ａ）参照）。次に、両ウェハー２２，２４の接合面を洗浄し、該接合面に付着している汚れを除去する。次に、両ウェハー２２，２４の接合面にアルゴン等の不活性ガスのイオンビームを照射することで、残留した不純物（酸化膜や吸着物等）を除去すると共に接合面を活性化させる。その後、真空中、常温で両ウェハー２２，２４のＯＦが一致するように位置合わせをした上で両ウェハー２２，２４を貼り合わせる（図４（ｂ）参照）。次に、圧電ウェハー２２の表面を所定の厚さになるまで研磨し、複合ウェハー２５を完成させる（図４（ｃ）参照）。  次に、複合ウェハー２５のうち圧電ウェハー２２の表面に弾性波デバイス用の電極を形成する。圧電ウェハー２２の表面は、多数の弾性波デバイスが形成されるように区画されており、各弾性波デバイスに対応する位置に上述したＩＤＴ電極１６，１８をフォトリソグラフィ技術を利用して形成する。最後に、区画に沿って複合ウェハー２５をダイシングすることにより、多数の弾性波デバイス１０を得る（図４（ｄ）参照）。
【００２１】
図５はダイシングの説明図であり、（ａ）は複合ウェハー２５の平面図、（ｂ）は（ａ）の点線で囲んだ箇所の拡大図である。複合ウェハー２５をダイシングするにあたり、弾性波デバイス１０の第１側面１２ａになるカットラインＣＬａの切断面は、チッピングサイズが波長λの１／１０以下となるようにブレードを選択して切断する。また、弾性波デバイス１０の第２側面１２ｂになるカットラインＣＬｂの切断面は、チッピングサイズが波長λの１／２以上５０倍以下になるように回転数や送り速度を調整したり粗さや厚みの異なるブレードを選択したりして切断する。なお、チッピングサイズとは、切断面の凹凸の最大値をいう。
【００２２】
以上説明した本実施形態の弾性波デバイス１０によれば、所望の波長λのＳＡＷが反射する第１側面１２ａのチッピングサイズがＳＡＷの波長λの１／１０以下であるため、第１側面１２ａにおける反射量が十分高くなる。また、第１側面１２ａの位置のずれによるＳＡＷの位相変化が生じにくいため、位相変化に伴うスプリアスの発生を抑制することができる。一方、第２側面１２ｂのチッピングサイズが第１側面１２ａのチッピングサイズより大きい（具体的には波長λの１／２以上５０倍以下）ため、不要な波長のＳＡＷが第２側面１２ｂで反射しにくく、この点でもスプリアスの発生を抑制することができる。
【００２３】
なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。
【００２４】
例えば、上述した実施形態では、カットラインＣＬａとカットラインＣＬｂとをブレードを用いて切断したが、レーザ活断法を用いて切断してもよい。その場合、各カットラインＣＬａ，ＣＬｂのチッピングサイズに合うようにレーザ照射条件を設定してもよい。あるいは、両カットラインＣＬａ，ＣＬｂを滑らかな切断面となるようなレーザ照射条件により切断したあと、カットラインＣＬｂの切断面をやすりなどで荒らしてチッピングサイズを大きくしてもよい。
【００２５】
上述した実施形態では、圧電ウェハー２２と支持ウェハー２４とをイオンビームを用いる直接接合により貼り合わせたが、イオンビームを用いる方法以外に、プラズマや中性原子ビームを用いる方法を採用してもよい。
【００２６】
上述した実施形態では、圧電ウェハー２２と支持ウェハー２４とを直接接合により貼り合わせたが、有機接着層を介して接合してもよい。その場合、まず、支持基板１４の表面及び圧電基板１２の裏面の一方又は両方に有機接着剤を均一に塗布し、両者を重ね合わせた状態で有機接着剤を固化させることにより接合すればよい。
【実施例】
【００２７】
［実施例１］
圧電ウェハーとして、ＳＡＷの伝搬方向をＸとし、切り出し角が回転Ｙカット板である円盤状の４２°ＹカットＸ伝搬ＬＴ基板（厚さ２５０μｍ）を用意した。また、支持ウェハーとして、円盤状のＳｉ（１１１）基板（厚さ２３０μｍ）を用意した。両ウェハーを２×１０-6（Ｐａ）の真空チャンバーに投入し、アルゴンビームを表面に６０秒照射した。照射後、両ウェハーの照射面同士をコンタクトさせ、２０００ｋｇで加圧し、直接接合により両ウェハーを接合した。接合体を真空チャンバーから取り出し、ＬＴ面を３０μｍまで研削した。その後、ダイヤモンドスラリー（粒径１μｍ）を滴下しながら錫定盤で２５μｍまで研磨した。更に、コロイダルシリカ（粒径２０ｎｍ）を滴下しながら、ウレタンパッドで２０μｍまで研磨して、弾性波デバイス用の複合ウェハーとした。続いて、フォトリソプロセスで、複合ウェハーのＬＴ表面上の多数の矩形領域（２ｍｍ×１ｍｍ）にＩＤＴ電極を形成し、その矩形領域のサイズにダイシングして多数の弾性波デバイスを得た。ＳＡＷの波長λの設計値は、４μｍとした。ダイシングはブレードを用いて行った。ＳＡＷ伝搬方向と直交する方向（図５のカットラインＣＬａ）に沿って切断するブレードは、厚さ０．０５ｍｍ、＃２０００を用い、回転数２９０００ｒｐｍ、送り速度２０ｍｍ／ｓで切断した。ＳＡＷ伝搬方向と平行な方向（図５のカットラインＣＬｂ）に沿って切断するブレードは、厚さ０．１ｍｍ、＃５００のブレードを用い、回転数２９０００ｒｐｍ、送り速度５０ｍｍ／ｓで切断した。得られた弾性波デバイスのＳＡＷ伝搬方向と直交する第１側面のチッピングサイズは０．４μｍ（λの０．１倍）、ＳＡＷ伝搬方向と平行な第２側面のチッピングサイズは５０μｍ（λの１２．５倍）であった。実施例１に関するデータを表１にまとめた。【００２８】
［実施例２］
実施例１と同様にして、ＩＤＴ電極が形成された複合ウェハーを作製した。この複合ウェハーを、表１の実施例２に示す加工条件でダイシングを行った。得られた弾性波デバイスの第１側面のチッピングサイズは０．４μｍ（λの０．１倍）、第２側面のチッピングサイズは２μｍ（λの０．５倍）であった。【００２９】
［実施例３］
実施例１と同様にして、ＩＤＴ電極が形成された複合ウェハーを作製した。この複合ウェハーを、表１の実施例３に示す加工条件でダイシングを行った。得られた弾性波デバイスの第１側面のチッピングサイズは０．４μｍ（λの０．１倍）、第２側面のチッピングサイズは２００μｍ（λの５０倍）であった。【００３０】
［比較例１］
実施例１と同様にして、ＩＤＴ電極が形成された複合ウェハーを作製した。この複合ウェハーを、表１の比較例１に示す加工条件でダイシングを行った。得られた弾性波デバイスの第１及び第２側面のチッピングサイズは、いずれも１０μｍ以下、具体的には０．４μｍ（λの０．１倍）であった。【００３１】
［比較例２］
実施例１と同様にして、ＩＤＴ電極が形成された複合ウェハーを作製した。この複合ウェハーを、表１の比較例２に示す加工条件でダイシングを行った。得られた弾性波デバイスの第１側面のチッピングサイズは０．４μｍ（λの０．１倍）、第２側面のチッピングサイズは２４０μｍ（λの６０倍）であった。【００３２】
［比較例３］
実施例１と同様にして、ＩＤＴ電極が形成された複合ウェハーを作製した。この複合ウェハーを、表１の比較例３に示す加工条件でダイシングを行った。得られた弾性波デバイスの第１側面のチッピングサイズは２．０μｍ（λの０．５倍）、第２側面のチッピングサイズは５０μｍ（λの１２．５倍）であった。【００３３】
【表１】
2015001900.tif 000003
【００３４】
［評価］
実施例１〜３及び比較例１〜３について、１ポート共振器の特性を評価した。そうしたところ、スプリアスピークの強度は、表１に示すように、実施例１〜３では２〜２．７ｄＢであったのに対して、比較例１〜３では５〜７ｄＢであった。この結果から、第１側面のチッピングサイズを弾性波の波長λの１／１０以下、第２側面のチッピングサイズを弾性波の波長λの１／２以上５０倍以下（特に１２．５倍以上５０倍以下）とすることがスプリアスの発生を抑制するうえで好ましいことがわかった。【００３５】
本出願は、２０１３年７月２日に出願された日本国特許出願第２０１３−１３８５８８号を優先権主張の基礎としており、引用によりその内容の全てが本明細書に含まれる。【００３６】
なお、上述した実施例は本発明を何ら限定するものでないことは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明は、ＳＡＷフィルタなどの弾性波デバイスに利用可能である。
【符号の説明】
【００３８】
１０  弾性波デバイス、１２  圧電基板、１２ａ  第１側面、１２ｂ  第２側面、１４  支持基板、１５  複合基板、１６，１８  ＩＤＴ電極、１６ａ，１８ａ  ベース部、１６ｂ，１８ｂ  幅広電極指、１６ｃ，１８ｃ  幅狭電極指、２２  圧電ウェハー、２４  支持ウェハー、２５  複合ウェハー。
【図１】
2015001900.tif 000004
【図２】
2015001900.tif 000005
【図３】
2015001900.tif 000006
【図４】
2015001900.tif 000007
【図５】
2015001900.tif 000008
【国際調査報告】
2015001900.tif 000009
2015001900.tif 000010
2015001900.tif 000011
2015001900.tif 000012