用于表面声波器件的复合基板及其制造方法技术

提供了一种具有小损耗的用于SAW器件的压电复合基板。根据本发明专利技术的一个实施方式的用于表面声波器件的复合基板具有：压电单晶薄膜，支撑基板，以及在压电单晶薄膜和支撑基板之间的第一中间层。在所述复合基板中，第一中间层与压电单晶薄膜接触，并且第一中间层中的横波的声速比压电单晶薄膜中的快横波的声速快。的声速比压电单晶薄膜中的快横波的声速快。的声速比压电单晶薄膜中的快横波的声速快。

【技术实现步骤摘要】
用于表面声波器件的复合基板及其制造方法
相关申请的交叉引用
[0001]该非临时申请根据35 U.S.C.
§
119(a)要求2020年5月15日提交的日本专利申请No.2020
‑
086299的优先权，其全部内容以引用的方式并入本文。


[0002]本专利技术涉及用于表面声波器件的复合基板及其制造方法，其中，压电单晶基板与支撑基板粘合。

技术介绍

[0003]近年来，在以智能手机为代表的移动通信市场中，数据通信量迅速增加。为了应对这一点，必须增加通信频段的数量，并且必不可少的是使各种器件(例如，表面声波器件)小型化并实现器件的高性能。
[0004]压电材料(例如，钽酸锂(LT)和铌酸锂(LN))广泛用作用于表面声波(SAW)器件(例如表面声波滤波器)的材料。尽管这些材料具有较大的机电耦合系数并且可以扩大器件的带宽，但是存在的问题是材料的温度稳定性低，因此适用频率随温度变化而偏移。这是因为钽酸锂或铌酸锂具有非常高的热膨胀系数。
[0005]为了解决该问题，已经提出了一种复合基板，该复合基板是通过将热膨胀系数小的材料粘合到钽酸锂或铌酸锂以及将压电材料的一侧减薄至数μm至数十μm的厚度而得到的。在该复合基板中，通过粘合热膨胀系数小的材料(例如，蓝宝石或硅)而抑制压电材料的热膨胀，因此，提高了温度特性(非专利文献1和2)。另外，专利文献1公开了一种具有压电膜的声波器件。该声波器件包括：支撑基板；形成在支撑基板上并具有比通过压电膜传播的声速更高的体声速的高声速膜；层叠在高声速膜上并具有比通过压电膜传播的体声速更慢的体声速的低声速膜，层叠在低声速膜上的压电膜，以及形成在压电膜的一个表面上的IDT电极。
[0006]此外，专利文献2公开了一种声波器件，其包括：支撑基板；层叠在支撑基板上的介质层；层叠在用于传播体波的介质层上的压电体；以及形成在压电体的一个表面上的IDT电极。在该器件中，介质层包括低速介质和高速介质，在低速介质中，作为声波的主要组成的体波的传播速度比在压电体内传播的声波的声速慢；在高速介质中，作为声波的主要组成的体波的传播速度比在压电体内传播的声波的声速快。当介质层由高速介质形成时的主振动模式的声速为VH且介质层由低速介质形成时的主振动模式的声速为VL时，介质层形成为使得在具有介质层的声波器件中的主振动模式的声速为VL＜主振动模式的声速＜VH，并且当IDT的周期为λ时，介质层的厚度为1λ以上。
[0007]此外，专利文献3公开了一种用于表面声波器件的复合基板，其包括压电单晶薄膜和支撑基板。在该器件中，在压电单晶薄膜与支撑基板之间的粘合界面处，压电单晶基板与支撑基板中的至少一者具有凹凸结构，且凹凸结构的横截面曲线中的单元的平均长度RSm与当用作表面声波器件时的表面声波的波长λ的比率为0.2以上且7.0以下。
现有技术参考文献专利文献
[0008]专利文献1：日本专利No.5713025专利文献2：日本专利No.5861789专利文献3：日本专利No.6250856非专利文献
[0009]非专利文献1：Temperature Compensation Technology for SAW
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Duplexer Used in RF Front End of Smartphone,Dempa Shimbun High Technology，2012年11月8日非专利文献2：A study on Temperature
‑
Compensated Hybrid Substrates for Surface Acoustic Wave Filters",2010IEEE International Ultrasonic Symposium Proceedings，第637
‑
640页。

技术实现思路

本专利技术要解决的问题
[0010]然而，在使用专利文献1或专利文献2的复合基板来制造表面声波滤波器的情况下，存在如下问题：在表面声波滤波器的通带内或在更高的频率下生成所谓的杂波或波纹的噪声，这是因为声波的能量从压电材料泄漏到低速介质。该噪声是由于在压电晶体膜与支撑基板之间的粘合界面处的反射以及在压电晶体膜与支撑基板之间的中间层中声波的捕获而产生的。该噪声不是合意的，因为它使表面声波滤波器的频率特性变差并且导致损耗增加。
[0011]在专利文献3中描述的用于表面声波器件的复合基板中，压电单晶薄膜或支撑基板均具有凹凸结构，这是期望的，因为凹凸结构散射不需要的波，从而抑制反射波的影响。
[0012]然而，专利技术人仔细研究了当经历专利文献3所述的制造用于表面声波器件的复合基板的晶圆工艺及使用该复合基板的器件工艺的热处理时，单晶压电膜的电阻率和其热电性增加的可能性。发现其原因在于该工艺期间的温度变化导致在复合基板的压电单晶的凹凸区域中将生成超过矫顽电场的电场，这在极端情况下导致单晶压电膜的极化受到干扰的问题。
[0013]有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种具有小损耗的用于SAW器件的压电复合基板。用于解决问题的方案
[0014]根据本专利技术的一个实施方式的用于表面声波器件的复合基板具有：压电单晶薄膜，支撑基板，以及在压电单晶薄膜和支撑基板之间的第一中间层。在所述复合基板中，第一中间层与压电单晶薄膜接触，以及第一中间层的横波的声速比压电单晶薄膜中的快横波的声速快。优选的是，复合基板的体积电阻率为1
×
10
12
Ω
·
cm以下。
[0015]以压电单晶薄膜为LiTaO3(LT)的情况为例来说明本专利技术。中间层设置在作为压电单晶薄膜的LT与支撑基板之间。如果中间层的体波(横波)的速度比LT的体波(快横波)慢，则声波容易在中间层中被捕获。因此，如果使中间层的横波的声速比复合基板中的压电单晶薄膜的慢横波的声速快，则可以改善使用这样的复合基板1获得的表面声波滤波器的通带的损失。在下文中，将描述细节。
[0016]在通过在复合基板上形成周期性电极结构所获得的表面声波滤波器中，例如，在
其中旋转46
°
的Y轴切割的LT和Si接合并且LT厚度为1个以上波长以及LT厚度排除频散曲线的奇点的复合基板中，当电极是电开路时，表面声波的主模式的声速为4060m/s(作为声速的倒数的慢度为2.46
×
10
‑3s/m)，以及当电极是电短路时为3910m/s(作为声速的倒数的慢度为2.56
×
10
‑3s/m)。
[0017]因此，从电极开始的沿着LT表面传播的表面声波(或漏波或SH波)可以与能够在LT基板内部传播的LT中的特定体波耦合。也就是说，如图1所示的旋转46
°
的Y轴切割的LT的慢度表面(计算值)中所示，可以将复合基板结构(其中，如上文所解释的，上述旋转46
°
的Y轴切割的LT和Si粘合)的主模式与能够从X轴本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于表面声波器件的复合基板，包括：压电单晶薄膜，支撑基板，以及在所述压电单晶薄膜和所述支撑基板之间的第一中间层，其中：所述第一中间层与所述压电单晶薄膜接触；并且所述第一中间层的横波的声速比所述压电单晶薄膜的快横波的声速快。2.根据权利要求1所述的复合基板，其中，所述第一中间层的水蒸气透过率为10
‑3(g/m2/天)以下。3.根据权利要求1所述的复合基板，其中，所述第一中间层是氮氧化硅、氮化硅、非晶氮化铝或氧化铝中的任一种。4.根据权利要求1所述的复合基板，其中：在所述第一中间层和所述支撑基板之间设置有第二中间层；并且所述第二中间层的横波的声速比所述压电单晶薄膜的快横波的声速慢。5.根据权利要求4所述的复合基板，其中，所述第二中间层包含二氧化硅、二氧化钛、五氧化钽、五氧化铌和二氧化锆中的任一种。6.根据权利要求1所述的复合基板，其中，所述第一中间层和与所述第一中间层相邻的至少一个层之间的粘合界面具有凹凸结构，并且所述凹凸结构的横截面曲线中的单元的平均长度RSm与当用作所述表面声波器件时的表面声波的波长λ的比率为0.2以上且5.0以下。7.根据权利要求1所述的复合基板，其中，所述复合基板的体积电阻率为1
×
10
12
Ω
...

【专利技术属性】
技术研发人员：丹野雅行，秋山昌次，
申请(专利权)人：信越化学工业株式会社，
类型：发明
国别省市：