(57)【要約】【課題】様々な音速のＳ０モードやＳＨ０モードを利用した弾性波装置を提供する。【解決手段】支持部材の上方に凹部３ａが設けられており、凹部３ａを覆うように、圧電薄膜４が設けられており、圧電薄膜４の上面にＩＤＴ電極５が設けられている、弾性波装置１。Ｓ０モードまたはＳＨ０モードの板波を利用している。圧電薄膜４の中空空間Ａ上に位置している部分において、圧電薄膜４の上面または下面に複数本の溝４ｂが設けられている。【選択図】図１
2017224890.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に凹部が設けられている支持部材と、
上面及び下面を有し、前記支持部材の凹部を覆うように前記支持部材上に設けられており、前記支持部材の凹部からなる中空空間上に位置している部分を有する、圧電薄膜と、
前記圧電薄膜の前記上面に設けられており、複数本の電極指を有するＩＤＴ電極と、
を備え、
Ｓ０モードまたはＳＨ０モードの板波を利用しており、
前記圧電薄膜の前記中空空間上に位置している部分において、前記圧電薄膜の前記上面または前記下面に設けられており、前記ＩＤＴ電極の前記電極指が延びる方向に延びている複数本の溝が設けられている、弾性波装置。
【請求項２】
音響インピーダンスが相対的に低い低音響インピーダンス膜と、音響インピーダンスが相対的に高い高音響インピーダンス膜とを有する音響多層膜と、
上面及び下面を有し、前記音響多層膜上に積層された圧電薄膜と、
前記圧電薄膜上に設けられており、複数本の電極指を有するＩＤＴ電極と、
を備え、
Ｓ０モードまたはＳＨ０モードの板波を利用しており、
前記圧電薄膜の前記上面または前記下面において、前記ＩＤＴ電極の前記電極指が延びる方向に延びている複数本の溝が形成されている、弾性波装置。
【請求項３】
隣り合う前記溝間の形状が、前記ＩＤＴ電極の前記電極指が延びる方向に延びる凸部である、請求項１または２に記載の弾性波装置。
【請求項４】
前記複数本の溝が、前記圧電薄膜の前記下面に設けられており、
前記各溝が、前記ＩＤＴ電極の前記電極指の下方に位置しており、
前記凸部が、前記電極指間の領域の下方に位置している、請求項３に記載の弾性波装置。
【請求項５】
前記圧電薄膜の前記下面に設けられた前記溝が、前記電極指の直下だけでなく、隣り合う前記電極指間の領域の下方部分にも至っている、請求項４に記載の弾性波装置。
【請求項６】
前記複数本の溝が、前記圧電薄膜の前記上面に設けられており、
前記複数本の溝が、前記ＩＤＴ電極の前記電極指間に位置しており、
前記電極指が、前記凸部上に設けられている、請求項３に記載の弾性波装置。
【請求項７】
前記ＳＨ０モードを利用しており、
前記凸部の幅が、前記ＩＤＴ電極の前記電極指の幅の２５％以上、７３％以下の範囲内にある、請求項４または５に記載の弾性波装置。
【請求項８】
前記凸部の幅が、前記ＩＤＴ電極の前記電極指の幅の２９．８％以上、４９％以下の範囲内にある、請求項７に記載の弾性波装置。
【請求項９】
前記凸部の高さが、前記圧電薄膜の厚みの８５．７％以下である、請求項７に記載の弾性波装置。
【請求項１０】
前記Ｓ０モードを利用しており、
前記凸部の幅が、前記ＩＤＴ電極の前記電極指の幅の２５％以上、７３％以下の範囲内にあり、
前記凸部の高さが、前記圧電薄膜の厚みの４０％以上である、請求項４または５に記載の弾性波装置。
【請求項１１】
前記Ｓ０モードを利用しており、
前記凸部の幅及び高さが下記表１の条件パターン１〜５のいずれかを満たす、請求項４または５に記載の弾性波装置。
【表１】
2017224890.tif 000005
【請求項１２】
前記Ｓ０モードを利用しており、
前記溝の深さが、前記圧電薄膜の厚みの８０．０％以下である、請求項１に記載の弾性波装置。
【請求項１３】
前記ＳＨ０モードを利用しており、
前記溝の深さが、前記圧電薄膜の厚みの８５．７％以下である、請求項１に記載の弾性波装置。
【請求項１４】
前記Ｓ０モードを利用しており、
前記溝の深さが、前記圧電薄膜の厚みの９０．０％以下である、請求項２に記載の弾性波装置。
【請求項１５】
前記ＳＨ０モードを利用しており、
前記溝の深さが、前記圧電薄膜の厚みの８５．７％以下である、請求項２に記載の弾性波装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電薄膜を伝搬する板波を利用した弾性波装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
板波を利用した弾性波装置が知られている。例えば下記の特許文献１には、板波のラム波を利用した弾性波装置が開示されている。特許文献１に記載の弾性波装置では、支持基板上に、枠状の支持膜が積層されている。この支持膜上に圧電薄膜が積層されている。圧電薄膜の上面にＩＤＴ電極が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１５４５０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
弾性波装置において、様々な周波数帯域に対応するためには、音速を変化させて周波数を調整する必要があるが、音速を変化させるには、圧電薄膜の厚みを変化させる必要がある。しかしながら、Ｓ０モードやＳＨ０モードのような板波では、圧電薄膜の膜厚を変化させても、音速はさほど変化しない。
【０００５】
従って、Ｓ０モードやＳＨ０モードのような板波では、様々な周波数帯域に対応することができる弾性波装置を提供することが困難であった。
【０００６】
本発明の目的は、様々な音速のＳ０モードまたはＳＨ０モードを利用した弾性波装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願の第１の発明は、上面に凹部が設けられている支持部材と、上面及び下面を有し、前記支持部材の凹部を覆うように前記支持部材上に設けられており、前記支持部材の凹部からなる中空空間上に位置している部分を有する、圧電薄膜と、前記圧電薄膜の前記上面に設けられており、複数本の電極指を有するＩＤＴ電極と、を備え、Ｓ０モードまたはＳＨ０モードの板波を利用しており、前記圧電薄膜の前記中空空間上に位置している部分において、前記圧電薄膜の前記上面または前記下面に設けられており、前記ＩＤＴ電極の前記電極指が延びる方向に延びている複数本の溝が設けられている、弾性波装置である。
【０００８】
本願の第２の発明は、音響インピーダンスが相対的に低い低音響インピーダンス膜と、音響インピーダンスが相対的に高い高音響インピーダンス膜とを有する音響多層膜と、上面及び下面を有し、前記音響多層膜上に積層された圧電薄膜と、前記圧電薄膜上に設けられており、複数本の電極指を有するＩＤＴ電極と、を備え、Ｓ０モードまたはＳＨ０モードの板波を利用しており、前記圧電薄膜の前記上面または前記下面において、前記ＩＤＴ電極の前記電極指が延びる方向に延びている複数本の溝が形成されている、弾性波装置である。
【０００９】
以下、第１及び第２の発明を総称して本発明とする。
【００１０】
本発明に係る弾性波装置のある特定の局面では、隣り合う前記溝間の形状が、前記ＩＤＴ電極の前記電極指が延びる方向に延びる凸部であることを特徴としている。
【００１１】
本発明に係る弾性波装置の他の局面では、前記複数本の溝が、前記圧電薄膜の前記下面に設けられており、前記各溝が、前記ＩＤＴ電極の前記電極指の下方に位置しており、前記凸部が、前記電極指間の領域の下方に位置している。この場合には、凸部の高さを調整することにより、ＳＨ０モードやＳ０モードの音速を容易に変化させることができる。
【００１２】
本発明に係る弾性波装置においては、前記圧電薄膜の前記下面に設けられた前記溝が、前記電極指の直下だけでなく、隣り合う前記電極指間の領域の下方部分にも至っていてもよい。
【００１３】
本発明に係る弾性波装置の他の特定の局面では、前記複数本の溝が、前記圧電薄膜の前記上面に設けられており、前記複数本の溝が、前記ＩＤＴ電極の前記電極指間に位置しており、前記電極指が、前記凸部上に設けられている。この場合には、溝の深さを調整することにより、ＳＨ０モードやＳ０モードの音速を容易に変化させることができる。
【００１４】
本発明に係る弾性波装置のさらに他の特定の局面では、前記ＳＨ０モードを利用しており、前記凸部の幅が、前記ＩＤＴ電極の前記電極指の幅の２５％以上、７３％以下の範囲内にある。この場合には、凸部の高さを変化させて、音速を大きく変化させることができる。従って、様々な音速の弾性波装置を容易に提供することができる。より好ましくは、前記凸部の幅が、前記ＩＤＴ電極の前記電極指の幅の２９．８％以上、４９％以下の範囲内にあることが望ましい。
【００１５】
本発明に係る弾性波装置のさらに他の特定の局面では、前記ＳＨ０モードを利用しており、前記凸部の高さが、前記圧電薄膜の厚みの８５．７％以下である。この場合には、ＳＨ０モードの音速を高めることができる。
【００１６】
本発明に係る弾性波装置のさらに他の特定の局面では、前記Ｓ０モードを利用しており、前記凸部の幅が、前記ＩＤＴ電極の前記電極指の幅の２５％以上、７３％以下の範囲内にあり、前記凸部の高さが、前記圧電薄膜の厚みの４０％以上である。この場合には、Ｓ０モードの音速をより効果的に変化させることができる。
【００１７】
本発明に係る弾性波装置のさらに別の特定の局面では、、前記Ｓ０モードを利用しており、前記凸部の幅及び高さが下記の表１の条件パターン１〜５のいずれかを満たす。
【００１８】
【表１】
2017224890.tif 000003
【００１９】
本発明に係る弾性波装置の別の特定の局面では、前記Ｓ０モードを利用しており、前記溝の深さが、前記圧電薄膜の厚みの８０．０％以下である。この場合には、中空構造を有する弾性波装置において、Ｓ０モードの音速をより効果的に変化させることができる。
【００２０】
本発明に係る弾性波装置のさらに他の特定の局面では、前記ＳＨ０モードを利用しており、前記溝の深さが前記圧電薄膜の厚みの８５．７％以下である。この場合には、中空構造を有する弾性波装置において、ＳＨ０モードの音速をより効果的に変化させることができる。
【００２１】
本発明に係る弾性波装置の別の特定の局面では、前記Ｓ０モードを利用しており、前記溝の深さが、前記圧電薄膜の厚みの９０．０％以下である。この場合には、音響多層膜を有する弾性波装置において、Ｓ０モードの音速をより効果的に変化させることができる。
【００２２】
本発明に係る弾性波装置のさらに他の特定の局面では、前記ＳＨ０モードを利用しており、前記溝の深さが前記圧電薄膜の厚みの８５．７％以下である。この場合には、音響多層膜を有する弾性波装置において、ＳＨ０モードの音速をより効果的に変化させることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、Ｓ０モードまたはＳＨ０モードを利用しており、様々な音速の弾性波装置を容易に提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る弾性波装置の正面断面図である。
【図２】第１の実施形態において、凸部の高さ及び幅と、ＳＨ０モードの音速との関係を示す図である。
【図３】第１の実施形態において、凸部の高さ及び幅と、ＳＨ０モードの音速との関係を示す図である。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は、第１の実施形態の弾性波装置の製造方法を説明するための各正面断面図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は、第１の実施形態の弾性波装置の製造方法を説明するための各正面断面図である。
【図６】（ａ）及び（ｂ）は、第１の実施形態の弾性波装置の製造方法を説明するための各正面断面図である。
【図７】第２の実施形態の弾性波装置における、凸部の高さ及び幅と、Ｓ０モードの音速との関係を示す図である。
【図８】本発明の第３の実施形態に係る弾性波装置の正面断面図である。
【図９】第３の実施形態における溝深さと、Ｓ０モードの音速との関係を示す図である。
【図１０】（ａ）〜（ｄ）は、第３の実施形態に係る弾性波装置の製造方法を説明するための各正面断面図である。
【図１１】（ａ）〜（ｃ）は、第３の実施形態の弾性波装置の製造方法を説明するための各正面断面図である。
【図１２】第４の実施形態における溝深さと、ＳＨ０モードの音速との関係を示す図である。
【図１３】本発明の第５の実施形態に係る弾性波装置の正面断面図である。
【図１４】第５の実施形態における溝深さと、Ｓ０モードの音速との関係を示す図である。
【図１５】第６の実施形態における溝深さと、ＳＨ０モードの音速との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。
【００２６】
なお、本明細書に記載の各実施形態は、例示的なものであり、異なる実施形態間において、構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることを指摘しておく。
【００２７】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る弾性波装置の正面断面図である。
【００２８】
弾性波装置１は、支持基板２と支持層３とを含む支持部材を有する。支持基板２上に、支持層３が設けられている。支持層３の上面には凹部３ａが設けられている。また、支持層３上に、凹部３ａを覆うように、圧電薄膜４が積層されている。それによって、凹部３ａ内が中空空間Ａとされている。圧電薄膜４のうち、中空空間Ａ上に位置している部分が、励振部分となる。
【００２９】
励振部分においては、圧電薄膜４の上面４ａ上に、ＩＤＴ電極５が設けられている。ＩＤＴ電極５は、複数本の電極指５ａを有する。
【００３０】
圧電薄膜４上には、中空空間Ａの外側の領域において、配線６，７が設けられている。配線６，７はＩＤＴ電極５に電気的に接続されている。
【００３１】
圧電薄膜４の下面には、複数本の溝４ｂが設けられている。溝４ｂは、ＩＤＴ電極５の電極指５ａが延びる方向に延ばされている。隣り合う溝４ｂ，４ｂ間が、下方に突出している凸部４ｃとなっている。凸部４ｃも、電極指５ａが延びる方向に延ばされている。上記のように、電極指５ａ、溝４ｂ及び凸部４ｃがそれぞれ延びる方向がそれぞれの長さ方向であり、この長さ方向に直交する方向すなわち弾性波伝搬方向に沿う寸法を幅とする。
【００３２】
なお、支持層３の凹部３ａの底面には、凸部３ｂが設けられている。この凸部３ｂは、製造工程において、上記溝４ｂと対応する凸部となるように形成される。もっとも、凸部３ｂは設けられずともよい。
【００３３】
配線６，７を覆うように、２層目配線８，９が積層されている。
【００３４】
圧電薄膜４は、ＬｉＮｂＯ３やＬｉＴａＯ３などの圧電単結晶からなる。ＩＤＴ電極５の電極指ピッチで定まる波長をλとする。圧電薄膜４の厚みは、０．０５λ以上、３．５λ以下であることが望ましい。このような薄い圧電薄膜４を用いているため、後述するように、Ｓ０モードやＳＨ０モードの板波を効果的に励振させることができる。
【００３５】
なお、後述する、上面に溝がある場合、または下面に溝がある場合のいずれの場合であったとしても、圧電薄膜４の厚みとは、圧電薄膜４ｂにおいて溝４ｂが存在しない部分の厚みである。
【００３６】
ＩＤＴ電極５、配線６，７及び２層目配線８，９は、適宜の金属もしくは合金からなる。好ましくは、ＩＤＴ電極５は、複数の金属膜を積層した積層金属膜からなる。ＩＤＴ電極５、配線６，７及び２層目配線８，９を構成するための金属としては、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｗ、Ｍｏ、ＮｉＣｒ、Ｔｉなどの適宜の金属もしくは合金を挙げることができる。
【００３７】
支持基板２及び支持層３の材料は特に限定されない。適宜の絶縁性材料を好適に用いることができる。また、支持部材は、支持層３のみを有していてもよい。
【００３８】
弾性波装置１の特徴は、圧電薄膜４の下面に複数本の溝４ｂが設けられており、隣り合う溝４ｂ，４ｂ間に凸部４ｃが位置していることにある。ここで、溝４ｂは、電極指５ａと、圧電薄膜４の厚み方向において対向するように設けられている。本実施形態では、溝４ｂの幅及び電極指５ａの幅が等しくされている。従って、凸部４ｃの幅は、電極指５ａ，５ａ間の領域の幅と等しくなっている。もっとも、本発明において、溝４ｂの幅は、電極指５ａの幅と等しい必要は必ずしもない。溝４ｂは、電極指５ａ，５ａ間の領域の下方に至っていてもよい。また、凸部４ｃの幅についても、電極指５ａ，５ａ間の領域の幅と等しい必要は必ずしもない。凸部４ｃの幅は上記領域の幅より広くてもよく、電極指５ａの下方部分に凸部４ｃが至っていてもよい。
【００３９】
弾性波装置１では、複数本の溝４ｂが設けられており、隣り合う溝４ｂ，４ｂ間が凸部４ｃとされているため、ＳＨ０モードの板波を利用した場合、その音速を容易に変化させることができる。すなわち、上記凸部４ｃの高さや幅を変化させることにより、様々な音速の弾性波装置１を提供することができる。これを、図２及び図３を参照して説明する。
【００４０】
図２，３は、第１の実施形態の弾性波装置１における、凸部４ｃの高さ、凸部４ｃの幅と、ＳＨ０モードの音速との関係を示す図である。なお、本明細書において、音速は、１ポート型弾性波共振子の共振周波数に基づき求めた値である。
【００４１】
なお、凸部４ｃの高さ（％）とは、圧電薄膜４の凸部４ｃが設けられている部分における厚みに対する、凸部４ｃの溝４ｂの底面からの突出量の割合（％）をいうものとする。また、凸部４ｃの幅（％）とは、ＩＤＴ電極５の電極指５ａの幅に対する、凸部４ｃの幅の割合（％）をいうものとする。
【００４２】
ここでは、圧電薄膜４は、厚み０．０７λのＬｉＮｂＯ３膜を用いた。また、ＩＤＴ電極５として、厚み０．０７λのＡｌ膜を用いた。ＬｉＮｂＯ３膜のオイラー角は（０°，１２０°，０°）とした。
【００４３】
図２，３から明らかなように、凸部４ｃの高さを高くしていくことにより、音速を高めるように、音速を大きく変化させることができる。また、凸部４ｃの幅を変化させることによっても、音速を大きく変化させることができる。すなわち、図２より、凸部の高さが０％より大きく、１００％未満の範囲内で、凸部の高さを高くすることにより、音速を高める方向に大きく変化させることができる。また、凸部４ｃの幅を、２５％以上、７３％以下の範囲内で変化させることにより、ＳＨ０モードの音速を大きく変化させ得ることがわかる。特に、凸部の幅を、２９．８％以上、４９％以下とした場合、音速をより一層効果的に高め得ることがわかる。
【００４４】
さらに、図３から明らかなように、凸部４ｃの高さが、６０％を超え、１００％未満の範囲では、凸部の幅を２５％以上、３２．２％以下の狭い範囲内で変化させても、音速を大きく変化させ得ることがわかる。従って、凸部の高さが６０％以上、１００％未満の範囲内で、幅を２５％以上、３２．２％以下とすることにより、わずかな形状の変更で、音速を効果的に変化させることができる。
【００４５】
また、凸部の高さが、圧電薄膜の厚みの８５．７％以下とすることにより、音速を効果的に高めることができる。
【００４６】
なお、厚みが０．０５λ〜３．５λ程度の圧電薄膜を前提とした、ＳＨ０モードの板波を利用する弾性波装置においては、従来、音速を高めることは技術的に困難であった。本願発明者が、厚みが０．０５λ〜３．５λ程度の薄い圧電薄膜の下面に溝を形成することにより、ＳＨ０モードの板波を利用する弾性波装置においても、音速を高めることができることを発見したことも、本願発明の重要な特徴の１つである。
【００４７】
音速を高めることができるメリットとしては、ＩＤＴ電極のピッチが固定された状況下であっても、周波数を高めることができること等がある。
【００４８】
弾性波装置１の製造方法を、図４〜図６を参照して説明する。
【００４９】
まず、図４（ａ）に示すように、ＬｉＮｂＯ３からなる圧電基板４Ａを用意する。この圧電基板４Ａの片面に、反応性イオンエッチングなどにより、複数本の溝４ｂ及び溝４ｂ，４ｂ間の凸部４ｃを形成する。
【００５０】
なお、図４（ａ）において、一点鎖線Ｂは、最終的な圧電薄膜４の上面の位置に相当する。
【００５１】
次に、図４（ｂ）に示すように、溝４ｂ及び凸部４ｃを覆うように、犠牲層１０を形成する。犠牲層１０の材料としては、後述する混合溶液により溶出させ得る材料を用いることができる。本実施形態では、ＺｎＯが用いられている。
【００５２】
次に、図４（ｃ）に示すように、犠牲層１０を覆うように支持層３Ａを積層する。支持層３Ａとしては、ＳｉＯ２膜を堆積法により成膜する。次に、図４（ｄ）に示すように、支持層３Ａの下面をＣＭＰなどを行うことにより、下面を平坦化する。その結果、支持層３が形成される。
【００５３】
次に、図５（ａ）に示すように、支持層３に、支持基板２を接合する。しかる後、圧電基板４Ａをスマートカットし、図５（ａ）の一点鎖線部分Ｂまでの厚みとする。それによって図５（ｂ）に示すように、圧電薄膜４を得る。
【００５４】
次に、蒸着及びリフトオフ法により、図５（ｃ）に示すＩＤＴ電極５、配線６，７を形成する。
【００５５】
しかる後、図６（ａ）に示すように、２層目配線８，９を、蒸着及びリフトオフ法により形成する。次に、図６（ｂ）に示すように、エッチング用孔４ｄ，４ｄを圧電薄膜４に形成する。エッチング用孔４ｄ，４ｄは、ドライエッチング等により形成することができる。
【００５６】
しかる後、ウェットエッチングにより、犠牲層１０を除去する。このウェットエッチングに際しては、犠牲層１０を溶出し得る適宜の混合溶液を用いる。例えば、酢酸と、リン酸と、水とを、重量比で１：１：１０の割合で含む混合溶液を用いることができる。
【００５７】
このようにして、エッチング用孔４ｄ，４ｄから犠牲層１０の材料を溶出させる。それによって、図１に示した弾性波装置１を得ることができる。
【００５８】
（第２の実施形態）
第２の実施形態は、板波としてのＳ０モードを利用していることを除いては、第１の実施形態の弾性波装置１と同様に構成されている。もっとも、Ｓ０モードを効果的に励振するために、圧電薄膜４として、オイラー角（９０°，９０°，４０°）のＬｉＮｂＯ３基板を用いた。また、ＬｉＮｂＯ３からなる圧電薄膜４の厚みを０．１λとし、ＩＤＴ電極５として、０．０７λの厚みのＡｌ膜を用いた。この場合の、凸部４ｃの高さ（％）と、凸部４ｃの幅（％）と、Ｓ０モードの音速との関係を図７に示す。
【００５９】
図７における凸部の高さ（％）は、図２と同様に、圧電薄膜４の厚みに対する凸部４ｃの高さをいうものとする。すなわち凸部４ｃが位置している部分における圧電薄膜４の厚みに対する、凸部４ｃの高さの割合（％）である。また、凸部４ｃの幅（％）は、凸部４ｃの幅のＩＤＴ電極５の電極指５ａの幅に対する割合（％）である。
【００６０】
図７から明らかなように、Ｓ０モードを利用した場合においても、凸部４ｃの高さと、幅とが変化すると、Ｓ０モードの音速が大きく変化することがわかる。すなわち、凸部４ｃの高さが、０％より大きくなり、１００％未満の範囲で、大きく変化している。また、凸部４ｃの幅が、２５％以上、７３％以下の範囲内において、凸部４ｃの幅が変化した場合に、音速が大きく変化することもわかる。好ましくは、凸部４ｃの高さを４０％以上、より好ましくは、４０％以上かつ９０％以下、さらに好ましくは５０％以上かつ９０％以下の場合に、凸部４ｃの幅を変化させた場合に、Ｓ０モードの音速をより効果的に変化させ得ることがわかる。さらに、凸部４ｃの幅は、３３％以上、７３％以下の場合に、Ｓ０モードの音速が大きく変化することがわかる。
【００６１】
また、図７から明らかなように、Ｓ０モードを利用した場合において、凸部４ｃの幅が３３％以上、かつ、凸部４ｃの高さが４０％以下の場合、凸部４ｃの幅が４１％以上、かつ、凸部４ｃの高さが５０％以下の場合、凸部４ｃの幅が４９％以上、かつ、凸部４ｃの高さが６０％以下の場合、凸部４ｃの幅が５７％以上、かつ、凸部４ｃの高さが７０％以下の場合、または、凸部４ｃの幅が６５％以上、かつ、凸部４ｃの高さが８０％以下の場合には、音速を効果的に高めることができていることがわかる。
【００６２】
よって、凸部の幅及び高さが下記の表２中のパターン１〜５のいずれかを満たすことが望ましい。
【００６３】
【表２】
2017224890.tif 000004
【００６４】
なお、厚みが０．０５λ〜３．５λ程度の圧電薄膜を前提とした、Ｓ０モードの板波を利用する弾性波装置においては、従来、音速を高めることは技術的に困難であった。本願発明者が、厚みが０．０５λ〜３．５λ程度の薄い圧電薄膜の下面に溝を形成することで、Ｓ０モードの板波を利用する弾性波装置においても、音速を高めることができることを発見したことも、本願発明の重要な特徴の１つである。
【００６５】
音速を高めることができるメリットとしては、ＩＤＴ電極のピッチが固定された状況下であっても、周波数を高めることができること等がある。
【００６６】
よって、Ｓ０モードを利用した場合においても、凸部４ｃの高さ及び幅を変化させることにより、Ｓ０モードの音速を効果的に変化させ得る。従って、凸部４ｃの高さ及び幅をコントロールすることにより、様々な音速の弾性波装置を提供することができる。
【００６７】
（第３の実施形態）
図８は、第３の実施形態に係る弾性波装置の正面断面図である。
【００６８】
弾性波装置２１は、圧電薄膜４の上面４ａにおいて、複数本の溝４ｅが設けられている。そして、隣り合う溝４ｅ，４ｅ間が、凸部４ｆとされている。この凸部４ｆ上に、ＩＤＴ電極５の電極指５ａが位置している。他方、圧電薄膜４の下面には、溝や凸部は設けられていない。また、支持層３の中空空間Ａに臨む底面は平坦とされている。その他の点は、弾性波装置２１は、弾性波装置１と同様に形成されている。
【００６９】
上記複数本の溝４ｅは、ＩＤＴ電極５の電極指５ａ，５ａ間の領域に設けられている。他方、凸部４ｆは、電極指５ａの直下に設けられている。本実施形態では、溝４ｅは、隣り合う電極指５ａ，５ａ間の領域と同じ幅とするように設けられている。また、凸部４ｆの幅は、ＩＤＴ電極５の電極指５ａの幅と等しくされている。もっとも、凸部４ｆは、電極指５ａの幅よりも広くともよい。すなわち、凸部４ｆが、隣り合う電極指５ａ，５ａ間の領域に至っていてもよい。この場合には、溝４ｅの幅は、電極指５ａ，５ａ間の領域の幅よりも小さくなる。
【００７０】
弾性波装置２１では、上記のように、圧電薄膜４の上面４ａに複数本の溝４ｅ及び複数の凸部４ｆが設けられているため、Ｓ０モードの音速が多様な弾性波装置２１を得ることができる。これを、図９を参照して説明する。
【００７１】
図９は、第３の実施形態の溝４ｅの深さ（％）を変化させた場合の、Ｓ０モードの音速の変化を示す図である。ここでは、ＬｉＮｂＯ３からなる圧電薄膜４のオイラー角は（９０°，９０°，４０°）であり、その膜厚は０．１λとした。また、ＩＤＴ電極５は、０．０７λのＡｌ膜からなる。なお、図９及び後述の図１２，１４及び１５において、溝４ｅの深さ（％）とは、圧電薄膜の溝のない部分での厚みに対する、溝の深さの割合（％）をいう。
【００７２】
図９から明らかなように、ＩＤＴ電極５の電極指ピッチで定まる波長をλとしたときに、溝４ｅの深さが変化すると、Ｓ０モードの音速が大きく変化している。
【００７３】
また、図９より明らかなように、溝４ｅが存在していれば、音速が変化しているのがわかる。そして、より好ましくは、溝４ｅの深さを、圧電薄膜の厚みの８０．０％以下にすれば、Ｓ０モードの音速を大幅に変化させることができる。従って、音速が多様な弾性波装置２１を容易に得ることができる。
【００７４】
次に、弾性波装置２１の製造方法を、図１０及び図１１を参照して説明する。まず、図１０（ａ）に示すように、ＬｉＮｂＯ３からなる圧電基板４Ａの片面に、犠牲層１０Ａを設ける。犠牲層１０Ａは、前述した犠牲層１０と同様の材料で形成することができる。
【００７５】
次に、図１０（ｂ）に示すように、犠牲層１０Ａを覆うように、支持層３Ｂを形成する。
【００７６】
しかる後、図１０（ｃ）に示すように、ＣＰＭ研磨などにより、支持層３Ｂを研磨し、下面が平坦な支持層３を得る。
【００７７】
次に、図１０（ｄ）に示すように、支持基板２を支持層３に接合する。
【００７８】
次に、スマートカットにより、圧電基板４Ａを一点鎖線Ｂの位置まで薄くする。それによって、図１１（ａ）に示すように、圧電薄膜４を得る。
【００７９】
次に、図１１（ｂ）に示すように、圧電薄膜４上に、ＩＤＴ電極５、配線６，７及び２層目配線８，９を、蒸着リフトオフ法などにより設ける。
【００８０】
次に、図１１（ｃ）に示すように、ドライエッチングにより、エッチング用孔４ｄ，４ｄを設ける。しかる後、ウェットエッチングにより、弾性波装置１の場合と同様に、犠牲層１０Ａを溶出させる。このようにして、弾性波装置２１を得ることができる。
【００８１】
（第４の実施形態）
第４の実施形態の弾性波装置は、ＳＨ０モードを利用していることを除いては、弾性波装置２１と同様である。従って、弾性波装置２１の説明を援用することとする。
【００８２】
図１２は、第４の実施形態におけるＳＨ０モードの板波を利用した場合の、溝４ｅの深さと、音速との関係を示す図である。ここでは、ＬｉＮｂＯ３からなる圧電薄膜４のオイラー角は（０°，１２０°，０°）とし、その膜厚は０．０７λとした。また、ＩＤＴ電極５は、０．０７λの厚みのＡｌ膜とした。
【００８３】
図１２から明らかなように、溝４ｅが存在していれば、音速が変化しているのがわかる。そして、より好ましくは、溝４ｅの深さを、圧電薄膜の厚みの８５．７％以下にすると、ＳＨ０モードの音速が、大きく変化している。従って、溝４ｅの溝深さをコントロールすることにより、様々な音速の弾性波装置２１を得ることができる。
【００８４】
（第５の実施形態）
図１３は、本発明の第５の実施形態に係る弾性波装置の正面断面図である。
【００８５】
第５の実施形態の弾性波装置３１では、支持基板３２上に、音響多層膜３３が積層されている。音響多層膜３３上に、圧電薄膜４が積層されている。圧電薄膜４の上面４ａ上に、ＩＤＴ電極５が設けられている。ＩＤＴ電極５は、複数本の電極指５ａを有する。
【００８６】
弾性波装置３１が弾性波装置２１と異なるところは、支持層３が設けられておらず、音響多層膜３３が設けられていることにある。その他の構造は、弾性波装置３１は、弾性波装置２１と同様であるため、相当の部分については相当の参照番号を付することにより、その説明を省略する。
【００８７】
従って、圧電薄膜４の上面４ａには、複数本の溝４ｅが設けられている。隣り合う溝４ｅ，４ｅ間が、凸部４ｆとされている。
【００８８】
ところで、音響多層膜３３は、低音響インピーダンス膜３３ａ，３３ｃ，３３ｅと、高音響インピーダンス膜３３ｂ，３３ｄとを交互に積層した構造を有する。低音響インピーダンス膜３３ａ，３３ｃ，３３ｅは、高音響インピーダンス膜３３ｂ，３３ｄよりも音響インピーダンスが相対的に高い材料からなる。従って、例えば、低音響インピーダンス膜３３ａ，３３ｃ，３３ｅの材料としてＳｉＯ２を用い、高音響インピーダンス膜３３ｂ，３３ｄの材料としてＳｉＮやＰｔなどを用いることができる。低音響インピーダンス膜３３ａ，３３ｃ，３３ｅの材料及び高音響インピーダンス膜３３ｂ，３３ｄの材料は、上記音響インピーダンス関係を満たす限り、特に限定されない。
【００８９】
また、低音響インピーダンス膜及び高音響インピーダンス膜の積層数も特に限定されない。
【００９０】
上記音響多層膜３３上に圧電薄膜４が積層されているため、圧電薄膜４内に、板波などの弾性波を効果的に閉じ込めることができる。従って、弾性波装置１において用いられていた中空空間Ａを設けずともよい。
【００９１】
弾性波装置３１の製造に際しては、支持基板３２上に、上記音響多層膜３３を、堆積法により成膜する。そして、圧電基板を音響多層膜３３上に接合した後、ＣＭＰなどにより、圧電基板を薄くする。このようにして圧電薄膜４を得た後に、ＩＤＴ電極５を蒸着リフト法などにより形成する。しかる後、エッチングにより、溝４ｅを設ければよい。
【００９２】
なお、低音響インピーダンス膜３３ａ，３３ｃ，３３ｅ及び高音響インピーダンス膜３３ｂ，３３ｄの膜厚は、特に限定されないが、１００ｎｍ〜１０００ｎｍ程度とすればよい。
【００９３】
いま、弾性波装置３１において、溝４ｅの深さを変化させた場合、Ｓ０モードの板波の音速が変化することを、図１４を参照して説明する。
【００９４】
ＬｉＮｂＯ３からなる圧電薄膜４のオイラー角は（９０°，９０°，４０°）とし、膜厚は０．２λとした。ＩＤＴ電極５は、０．０４７λの厚みのＡｌ膜とした。また、音響多層膜３３は、５層とし、圧電薄膜４側から順に、ＳｉＯ２膜（厚み０．１４λ）、Ｐｔ膜（厚み０．０９λ）、ＳｉＯ２膜（厚み０．１４λ）、Ｐｔ膜（厚み０．０９λ）及びＳｉＯ２膜（厚み０．１４λ）の積層体とした。支持基板３２はＳｉ基板とした。
【００９５】
図１４は、溝４ｅの溝深さと、Ｓ０モードの音速との関係を示す図である。図１４から明らかなように、溝４ｅが存在していれば、音速が変化しているのがわかる。そして、より好ましくは、溝４ｅの深さを、圧電薄膜４の厚みの９０．０％以下にすると、Ｓ０モードの音速が大きく変化していることがわかる。
【００９６】
（第６の実施形態）
第６の実施形態は、第５の実施形態の弾性波装置３１と同様の構造を有する。ただし、板波としてＳＨ０モードを利用している。弾性波装置３１においても、ＬｉＮｂＯ３からなる圧電薄膜４のオイラー角を調整することにより、ＳＨ０モードを効果的に利用することができる。図１５は、溝深さ（％）と、ＳＨ０モードの音速との関係を示す図である。ＬｉＮｂＯ３からなる圧電薄膜４として、オイラー角（０°，１２０°，０°）、厚み０．０７λのＬｉＮｂＯ３膜を用いた。また、ＩＤＴ電極５は０．０８λのＡｌ膜とした。音響多層膜３３は、圧電薄膜４側から順に、ＳｉＯ２膜（厚み０．２０λ）、Ｐｔ膜（厚み０．１８λ）、ＳｉＯ２膜（厚み０．２０λ）、Ｐｔ膜（厚み０．１８λ）及びＳｉＯ２膜（厚み０．２０λ）の積層体を用いた。支持基板２はＳｉ基板とした。
【００９７】
図１５に示すように、溝４ｅが存在していれば、音速が変化しているのがわかる。そして、より好ましくは、溝４ｅの深さを、圧電薄膜の厚みの８５．７％以下にすると、ＳＨ０モードの音速が大きく低下している。従って、溝４ｅの溝深さをコントロールすることにより、ＳＨ０モードの音速が多様な弾性波装置３１を提供することができる。
【００９８】
図１５から明らかなように、ＳＨ０モードを利用した場合においても、弾性波装置３１として、様々な音速の弾性波装置を提供することができる。
【００９９】
なお、本発明は、圧電薄膜を伝搬するＳ０モードまたはＳＨ０モードを利用した構造において、上記圧電薄膜の一方面に溝及び凸部を設けたことに特徴を有する。従って、ＩＤＴ電極の構成や、ＩＤＴ電極の数等については特に限定されない。従って、弾性波共振子に限らず、弾性波フィルタ等にも本発明を広く適用することができる。
【符号の説明】
【０１００】
１…弾性波装置
２…支持基板
３，３Ａ，３Ｂ…支持層
３ａ…凹部
３ｂ…凸部
４…圧電薄膜
４Ａ…圧電基板
４ａ…上面
４ｂ，４ｅ…溝
４ｃ，４ｆ…凸部
４ｄ…エッチング用孔
５…ＩＤＴ電極
５ａ…電極指
６，７…配線
８，９…２層目配線
１０，１０Ａ…犠牲層
２１，３１…弾性波装置
３２…支持基板
３３…音響多層膜
３３ａ，３３ｃ，３３ｆ…低音響インピーダンス膜
３３ｂ，３３ｅ…高音響インピーダンス膜
【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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