CN117859267A - 弹性波装置以及弹性波装置的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明抑制在引出电极间流过电流。弹性波装置包含:第1基板;压电层,在俯视下与第1基板重叠,具有第1主面和相反侧的第2主面;功能电极,设置在压电层的第1主面以及压电层的第2主面中的至少一者;第2基板,具有在第1方向上与压电层的第1主面对置的第1主面和相反侧的第2主面;以及多个引出电极。多个引出电极具备:支承部,在压电层的第1主面与第2基板的第1主面之间对第2基板进行支承;贯通过孔,贯通第2基板;第1连接盘,设置在第2基板的第1主面,与贯通过孔电连接;以及第2连接盘,设置在第2基板的第2主面,与贯通过孔电连接。在至少一个引出电极中,在第2基板的第1主面与第1连接盘之间、第2基板的第2主面与第2连接盘之间、以及贯通过孔的侧壁与第2基板之间具有绝缘体。
Description
技术领域
本公开涉及弹性波装置以及弹性波装置的制造方法。
背景技术
在专利文献1记载了弹性波装置。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2012—257019号公报
发明内容
发明要解决的问题
专利文献1所示的弹性波装置有时用基板覆蔷电极的上方并进行晶片级封装化。在该情况下,有可能会在贯通基板的多个引出电极间经由基板流过电流。
本公开用于解决上述的问题,其目的在于,抑制在引出电极间流过电流。
用于解决问题的技术方案
一个方式涉及的弹性波装置包含:第1基板;压电层,在俯视下与所述第1基板重叠,具有第1主面和相反侧的第2主面;功能电极,设置在所述压电层的第1主面以及所述压电层的第2主面中的至少一者;第2基板,具有在第1方向上与所述压电层的所述第1主面对置的第1主面和相反侧的第2主面;以及多个引出电极,所述多个引出电极具备:支承部,在所述压电层的所述第1主面与所述第2基板的第1主面之间对所述第2基板进行支承;贯通过孔,贯通所述第2基板;第1连接盘,设置在所述第2基板的第1主面,与所述贯通过孔电连接;以及第2连接盘,设置在所述第2基板的第2主面,与所述贯通过孔电连接,在至少一个所述引出电极中,在所述第2基板的第1主面与第1连接盘之间、所述第2基板的第2主面与第2连接盘之间、以及所述贯通过孔的侧壁与所述第2基板之间具有绝缘体。
一个方式涉及的弹性波装置的制造方法包含:第1基板层叠工序,在第1方向上将压电层和功能电极层叠在第1基板,所述压电层具有第1主面以及与所述第1主面相反侧的第2主面,所述功能电极设置在所述压电层的所述第1主面以及所述第2主面中的至少一者;第2基板层叠工序,在具有第1主面以及与所述第1主面相反侧的第2主面的第2基板的所述第1主面,层叠绝缘体以及第1连接盘;接合工序,将所述第1基板和所述第2基板接合,使得所述压电层的所述第1主面和所述第2基板的所述第1主面对置;第1绝缘体形成工序,在所述第2基板的第2主面的至少一部分形成绝缘体;贯通孔形成工序,在俯视下与所述第1连接盘重叠的位置形成贯通所述第2基板的贯通孔;第2绝缘体形成工序,在所述第2基板的第2主面、所述贯通孔的侧壁、以及所述第1连接盘的在所述贯通孔露出的面形成绝缘体;绝缘体除去工序,将在所述第2绝缘体形成工序中形成的绝缘体的一部分除去;以及贯通电极形成工序,在所述绝缘体除去工序之后,在所述贯通孔以及所述第2基板的第2主面形成贯通过孔以及第2连接盘,在所述第2基板层叠工序中,所述第1连接盘隔着绝缘体层叠在所述第2基板的第1主面,在所述绝缘体除去工序中,使在俯视下与所述贯通孔重叠的位置的第1连接盘的第2基板侧的面的至少一部分露出,在所述贯通电极形成工序中,至少一个第2连接盘隔着绝缘体形成在所述第2基板的第2主面。
发明效果
根据本公开,能够抑制在引出电极间流过电流。
附图说明
图1A是示出第1实施方式的弹性波装置的立体图。
图1B是示出第1实施方式的电极构造的俯视图。
图2是图1A的沿着II-II线的部分的剖视图。
图3A是用于说明在比较例的压电层传播的兰姆波的示意性的剖视图。
图3B是用于说明在第1实施方式的压电层传播的厚度剪切一阶模的体波的示意性的剖视图。
图4是用于说明在第1实施方式的压电层传播的厚度剪切一阶模的体波的振幅方向的示意性的剖视图。
图5是示出第1实施方式的弹性波装置的谐振特性的例子的说明图。
图6是示出在第1实施方式的弹性波装置中将相邻的电极的中心间距离或中心间距离的平均距离设为p并将压电层的平均厚度设为d的情况下的d/2p和作为谐振子的相对带宽的关系的说明图。
图7是示出在第1实施方式的弹性波装置中设置有一对电极的例子的俯视图。
图8是示出第1实施方式的弹性波装置的谐振特性的一个例子的参考图。
图9是示出第1实施方式的弹性波装置的、构成了许多的弹性波谐振子的情况下的相对带宽和作为杂散的大小的用180度进行了归一化的杂散的阻抗的相位旋转量的关系的说明图。
图10是示出d/2p、金属化比MR、以及相对带宽的关系的说明图。
图11是示出使d/p无限接近于0的情况下的相对带宽相对于LiNbO3的欧拉角(0°,θ、ψ)的映射的说明图。
图12是用于说明本公开的实施方式涉及的弹性波装置的部分切掉立体图。
图13是示出第1实施方式涉及的弹性波装置的一部分的俯视图。
图14是沿着图13的XIV-XIV线的剖视图。
图15是沿着图13的XV-XV线的剖视图。
图16是图14的区域E的放大图。
图17是图15的区域F的放大图。
图18是说明第1实施方式涉及的第1基板层叠工序的剖视图。
图19是说明第1实施方式涉及的第1基板层叠工序的剖视图。
图20是说明第1实施方式涉及的第1基板层叠工序的剖视图。
图21是用于说明第1实施方式涉及的第2基板层叠工序的剖视图。
图22是用于说明第1实施方式涉及的接合工序的剖视图。
图23是用于说明第1实施方式涉及的第2基板薄化工序的剖视图。
图24是用于说明第1实施方式涉及的第1绝缘体形成工序的剖视图。
图25是图24的区域E1的放大图。
图26是用于说明第1实施方式涉及的贯通孔形成工序的剖视图。
图27是用于说明第1实施方式涉及的第2绝缘体形成工序的剖视图。
图28是用于说明第1实施方式涉及的绝缘体除去工序的剖视图。
图29是说明第1实施方式涉及的种子层形成工序的示意性的剖视图。
图30是用于说明第1实施方式涉及的贯通电极形成工序的剖视图。
图31是用于说明第1实施方式涉及的贯通电极形成工序的剖视图。
图32是用于说明第1实施方式涉及的贯通电极形成工序的剖视图。
图33是用于说明第1实施方式涉及的种子层除去工序的剖视图。
图34是用于说明第1实施方式涉及的第3绝缘体形成工序的剖视图。
图35是用于说明第1实施方式涉及的凸块形成工序的剖视图。
图36是用于说明第1实施方式涉及的凸块形成工序的剖视图。
图37是用于说明第1实施方式涉及的凸块形成工序的剖视图。
图38是示出第2实施方式涉及的弹性波装置的第1实施例涉及的与基准电位连接的引出电极的剖视图。
图39是示出第2实施方式涉及的弹性波装置的第2实施例涉及的与基准电位连接的引出电极的剖视图。
图40是示出第2实施方式涉及的弹性波装置的第3实施例涉及的与基准电位连接的引出电极的剖视图。
图41是示出第2实施方式涉及的弹性波装置的一个例子的电路图。
图42是用于说明第2实施方式涉及的第1绝缘体形成工序的剖视图。
图43是图42的区域F1的放大图。
图44是用于说明第2实施方式涉及的贯通孔形成工序的剖视图。
图45是用于说明第2实施方式涉及的第2绝缘体形成工序的剖视图。
图46是用于说明第2实施方式涉及的绝缘体除去工序的剖视图。
图47是说明第2实施方式涉及的种子层形成工序的示意性的剖视图。
图48是用于说明第2实施方式涉及的贯通电极形成工序的剖视图。
图49是用于说明第2实施方式涉及的贯通电极形成工序的剖视图。
图50是用于说明第2实施方式涉及的贯通电极形成工序的剖视图。
图51是用于说明第2实施方式涉及的种子层除去工序的剖视图。
图52是用于说明第2实施方式涉及的第3绝缘体形成工序的剖视图。
图53是用于说明第2实施方式涉及的凸块形成工序的剖视图。
图54是用于说明第2实施方式涉及的凸块形成工序的剖视图。
图55是用于说明第2实施方式涉及的凸块形成工序的剖视图。
具体实施方式
以下,基于附图对本公开的实施方式进行详细说明。另外,本公开并不被本实施方式所限定。另外,本公开记载的各实施方式是例示性的,在不同的实施方式间能够进行结构的部分置换或组合的变形例、第2实施方式以后,省略关于与第1实施方式共同的事项的记述,仅对不同点进行说明。特别是,关于基于同样的结构的同样的作用效果,将不在每个实施方式中逐次提及。
(第1实施方式)
图1A是示出第1实施方式的弹性波装置的立体图。图1B是示出第1实施方式的电极构造的俯视图。
第1实施方式的弹性波装置1具有包含LiNbO3的压电层2。压电层2也可以包含LiTaO3。在第1实施方式中,LiNbO3、LiTaO3的切割角为Z切割。LiNbO3、LiTaO3的切割角也可以是旋转Y切割、X切割。优选地,优选Y传播以及X传播±30°的传播方位。
压电层2的厚度没有特别限定,但是为了有效地激励厚度剪切一阶模,优选为50nm以上且1000nm以下。
压电层2具有在Z方向上相互对置的第1主面2a和第2主面2b。在第1主面2a上设置有电极指3以及电极指4。
在此,电极指3是“第1电极指”的一个例子,电极指4是“第2电极指”的一个例子。在图1A以及图1B中,多个电极指3是与第1汇流条电极5连接的多个“第1电极”。多个电极指4是与第2汇流条电极6连接的多个“第2电极”。多个电极指3和多个电极指4彼此相互交错对插。由此,构成具备电极指3、电极指4、第1汇流条电极5、以及第2汇流条电极6的IDT(Interdigital Transuducer,叉指换能器)电极。
电极指3以及电极指4具有矩形形状,并具有长度方向。在与该长度方向正交的方向上,电极指3和与电极指3相邻的电极指4对置。电极指3、4的长度方向以及与电极指3、4的长度方向正交的方向是与压电层2的厚度方向交叉的方向。因此,也可以说,电极指3和与电极指3相邻的电极指4在与压电层2的厚度方向交叉的方向上对置。在以下的说明中,有时将压电层2的厚度方向设为Z方向(或第1方向),将电极指3、电极指4的长度方向设为Y方向(或第2方向),将电极指3、电极指4的正交的方向设为X方向(或第3方向),从而进行说明。
此外,电极指3、电极指4的长度方向也可以和图1A以及图1B所示的与电极指3、电极指4的长度方向正交的方向对调。即,在图1A以及图1B中,也可以使电极指3、电极指4在第1汇流条电极5以及第2汇流条电极6延伸的方向上延伸。在该情况下,第1汇流条电极5以及第2汇流条电极6变得在图1A以及图1B中电极指3、电极指4延伸的方向上延伸。而且,连接于一个电位的电极指3和连接于另一个电位的电极指4相邻的一对构造在与上述电极指3、电极指4的长度方向正交的方向上设置有多对。
在此,所谓电极指3和电极指4相邻,不是指电极指3和电极指4配置为直接接触的情况,而是指电极指3和电极指4隔开间隔配置的情况。此外,在电极指3和电极指4相邻的情况下,在电极指3与电极指4之间未配置包含其它电极指3、电极指4在内的与信号(hot)电极、接地电极连接的电极。该对数无需为整数对,也可以是1.5对、2.5对等。
电极指3与电极指4之间的中心间距离(即,间距)优选为1μm以上且10μm以下的范围。此外,所谓电极指3与电极指4之间的中心间距离,成为将与电极指3的长度方向正交的方向上的、电极指3的宽度尺寸的中心和与电极指4的长度方向正交的方向上的、电极指4的宽度尺寸的中心连结的距离。
进而,在电极指3、电极指4中的至少一者存在多根的情况下(在将电极指3、电极指4设为一对电极组时存在1.5对以上的电极组的情况下),电极指3、电极指4的中心间距离是指1.5对以上的电极指3、电极指4之中相邻的电极指3、电极指4各自的中心间距离的平均值。
此外,电极指3、电极指4的宽度(即,电极指3、电极指4的对置方向上的尺寸)优选为150nm以上且1000nm以下的范围。另外,所谓电极指3与电极指4之间的中心间距离,成为将与电极指3的长度方向正交的方向上的、电极指3的尺寸(宽度尺寸)的中心和与电极指4的长度方向正交的方向上的、电极指4的尺寸(宽度尺寸)的中心连结的距离。
此外,在第1实施方式中,使用了Z切割的压电层,因此与电极指3、电极指4的长度方向正交的方向成为与压电层2的极化方向正交的方向。在作为压电层2而使用了其它切割角的压电体的情况下,并不限于此。在此,所谓“正交”,并非仅限于严格地正交的情况,也可以是大致正交(与电极指3、电极指4的长度方向正交的方向和极化方向所成的角度例如为90°±10°)。
在压电层2的第2主面2b侧,隔着中间层7层叠有支承基板8。中间层7以及支承基板8具有框状的形状,并如图2所示,具有开口部7a、8a。由此,形成了空间部(气隙)9。
空间部9为了不妨碍压电层2的激励区域C的振动而设置。因此,上述支承基板8在与设置有至少一对电极指3、电极指4的部分不重叠的位置隔着中间层7层叠在第2主面2b。另外,也可以不设置中间层7。因此,支承基板8能够直接或间接地层叠在压电层2的第2主面2b。
中间层7由氧化硅形成。不过,除了氧化硅以外,中间层7还能够由氮化硅、矾土等适当的绝缘性材料形成。
支承基板8由Si形成。Si的压电层2侧的面处的面方位可以是(100)、(110),也可以是(111)。优选地,最好是电阻率为4kΩ以上的高电阻的Si。不过,对于支承基板8,也能够使用适当的绝缘性材料、半导体材料来构成。作为支承基板8的材料,例如,能够使用氧化铝、钽酸锂、铌酸锂、石英等压电体、矾土、氧化镁、蓝宝石、氮化硅、氮化铝、碳化硅、氧化锆、堇青石、莫来石、块滑石、镁橄榄石等各种陶瓷、金刚石、玻璃等电介质、氮化镓等半导体等。
上述多个电极指3、电极指4以及第1汇流条电极5、第2汇流条电极6包含Al、AlCu合金等适当的金属或合金。在第1实施方式中,电极指3、电极指4以及第1汇流条电极5、第2汇流条电极6具有在Ti膜上层叠了Al膜的构造。另外,也可以使用Ti膜以外的密接层。
在驱动时,在多个电极指3与多个电极指4之间施加交流电压。更具体地,在第1汇流条电极5与第2汇流条电极6之间施加交流电压。由此,能够得到利用了在压电层2中激励的厚度剪切一阶模的体波的谐振特性。
此外,在弹性波装置1中,在将压电层2的厚度设为d并将多对电极指3、电极指4中的任意相邻的电极指3、电极指4的中心间距离设为p的情况下,使d/p为0.5以下。因此,可有效地激励上述厚度剪切一阶模的体波,能够得到良好的谐振特性。更优选地,d/p为0.24以下,在该情况下,能够得到更加良好的谐振特性。
另外,在像第1实施方式那样电极指3、电极指4中的至少一者存在多根的情况下,即,在将电极指3、电极指4设为一对电极组时电极指3、电极指4存在1.5对以上的情况下,相邻的电极指3、电极指4的中心间距离p成为各相邻的电极指3、电极指4的中心间距离的平均距离。
在第1实施方式的弹性波装置1中,具备上述结构,因此即使想要谋求小型化而减少了电极指3、电极指4的对数,也不易产生Q值的下降。这是因为,是在两侧不需要反射器的谐振器,传播损耗少。此外,之所以不需要上述反射器,是由于利用了厚度剪切一阶模的体波。
图3A是用于说明在比较例的压电层传播的兰姆波的示意性的剖视图。图3B是用于说明在第1实施方式的压电层传播的厚度剪切一阶模的体波的示意性的剖视图。图4是用于说明在第1实施方式的压电层传播的厚度剪切一阶模的体波的振幅方向的示意性的剖视图。
在图3A中,是像在专利文献1记载得那样的弹性波装置,在压电层传播兰姆波。如图3A所示,波如箭头所示地在压电层201中传播。在此,压电层201具有第1主面201a和第2主面201b,将第1主面201a和第2主面201b连结的厚度方向为Z方向。X方向是IDT电极的电极指3、4排列的方向。如图3A所示,如果是兰姆波,则波如图所示地在X方向上传播过去。因为是板波,所以尽管压电层201作为整体进行振动,但是波在X方向上传播,因此在两侧配置反射器而得到了谐振特性。因此,产生波的传播损耗,在谋求了小型化的情况下,即,在减少了电极指3、4的对数的情况下,Q值下降。
相对于此,如图3B所示,在第1实施方式的弹性波装置中,振动位移为厚度剪切方向,因此波基本上在将压电层2的第1主面2a和第2主面2b连结的方向(即,Z方向)上传播、谐振。即,波的X方向分量与Z方向分量相比显著地小。而且,因为通过该Z方向上的波的传播来得到谐振特性,所以不需要反射器。因而,不产生在反射器传播时的传播损耗。因此,即使想要发展小型化而减少了包含电极指3、电极指4的电极对的对数,也不易产生Q值的下降。
另外,如图4所示,厚度剪切一阶模的体波的振幅方向在压电层2的激励区域C(参照图1B)包含的第1区域251和激励区域C包含的第2区域252中变得相反。在图4中,示意性地示出了在电极指3与电极指4之间施加了电极指4与电极指3相比成为高电位的电压的情况下的体波。第1区域251是激励区域C中的假想平面VP1与第1主面2a之间的区域,该假想平面VP1与压电层2的厚度方向正交,并将压电层一分为二。第2区域252是激励区域C中的假想平面VP1与第2主面2b之间的区域。
在弹性波装置1中,配置有包含电极指3和电极指4的至少一对电极,因为并非是使波在X方向上传播,因此包含该电极指3、电极指4的电极对的对数未必一定要有多对。即,只要设置有至少一对电极即可。
例如,上述电极指3是与信号电位连接的电极,电极指4是与接地电位连接的电极。不过,也可以是,电极指3与接地电位连接,电极指4与信号电位连接。在第1实施方式中,如上所述,至少一对电极是与信号电位连接的电极或与接地电位连接的电极,并未设置浮置电极。
图5是示出第1实施方式的弹性波装置的谐振特性的例子的说明图。另外,得到了图5所示的谐振特性的弹性波装置1的设计参数如下。
压电层2:欧拉角为(0°,0°,90°)的LiNbO3
压电层2的厚度:400nm
激励区域C(参照图1B)的长度:40μm
包含电极指3、电极指4的电极的对数:21对
电极指3与电极指4之间的中心间距离(间距):3μm
电极指3、电极指4的宽度:500nm
d/p:0.133
中间层7:厚度为1μm的氧化硅膜
支承基板8:Si
另外,所谓激励区域C(参照图1B),是在与电极指3和电极指4的长度方向正交的X方向上观察时电极指3和电极指4重叠的区域。所谓激励区域C的长度,是激励区域C的沿着电极指3、电极指4的长度方向的尺寸。在此,所谓激励区域C,是“交叉区域”的一个例子。
在第1实施方式中,包含电极指3、电极指4的电极对的电极间距离在多对中全部设为相等。即,以等间距配置了电极指3和电极指4。
根据图5可明确,尽管没有反射器,仍得到了相对带宽为12.5%的良好的谐振特性。
此外,在将上述压电层2的厚度设为d并将电极指3和电极指4的电极的中心间距离设为p的情况下,在第1实施方式中,d/p为0.5以下,更优选为0.24以下。参照图6对此进行说明。
与得到了图5所示的谐振特性的弹性波装置同样地,不过使d/2p变化,得到了多个弹性波装置。图6是示出在第1实施方式的弹性波装置中将相邻的电极的中心间距离或中心间距离的平均距离设为p并将压电层2的平均厚度设为d的情况下的d/2p和作为谐振子的相对带宽的关系的说明图。
如图6所示,若d/2p超过0.25,即,若d/p>0.5,则即使调整d/p,相对带宽也不足5%。相对于此,在d/2p≤0.25的情况下,即,在d/p≤0.5的情况下,如果在该范围内使d/p变化,则能够使相对带宽为5%以上,即,能够构成具有高的耦合系数的谐振子。此外,在d/2p为0.12以下的情况下,即,在d/p为0.24以下的情况下,能够将相对带宽提高为7%以上。除此以外,如果在该范围内对d/p进行调整,则能够得到相对带宽更加宽的谐振子,能够实现具有更加高的耦合系数的谐振子。因此,可知通过使d/p为0.5以下,从而能够构成利用了上述厚度剪切一阶模的体波的、具有高的耦合系数的谐振子。
另外,至少一对电极也可以是一对,在一对电极的情况下,上述p设为相邻的电极指3、电极指4的中心间距离。此外,在1.5对以上的电极的情况下,只要将相邻的电极指3、电极指4的中心间距离的平均距离设为p即可。
此外,关于压电层2的厚度d,在压电层2具有厚度偏差的情况下,也只要采用将该厚度进行了平均化的值即可。
图7是示出在第1实施方式的弹性波装置中设置有一对电极的例子的俯视图。在弹性波装置101中,在压电层2的第1主面2a上设置有具有电极指3和电极指4的一对电极。另外,图7中的K成为交叉宽度。如前所述,在本公开的弹性波装置中,电极的对数也可以是一对。即使在该情况下,只要上述d/p也为0.5以下,就能够有效地激励厚度剪切一阶模的体波。
在弹性波装置1中,优选地,在多个电极指3、电极指4中,任意相邻的电极指3、电极指4相对于激励区域C的金属化比MR最好满足MR≤1.75(d/p)+0.075,其中,激励区域C是上述相邻的电极指3、电极指4在对置的方向上观察时重叠的区域。在该情况下,能够有效地减小杂散。参照图8以及图9对此进行说明。
图8是示出第1实施方式的弹性波装置的谐振特性的一个例子的参考图。在谐振频率与反谐振频率之间出现了箭头B所示的杂散。另外,设为d/p=0.08,并且将LiNbO3的欧拉角设为(0°,0°,90°)。此外,将上述金属化比设为MR=0.35。
参照图1B对金属化比MR进行说明。在图1B的电极构造中,在着眼于一对电极指3、电极指4的情况下,设仅设置有该一对电极指3、电极指4。在该情况下,被单点划线包围的部分成为激励区域C。该激励区域C,是指在与电极指3、电极指4的长度方向正交的方向(即,对置方向)上观察电极指3和电极指4时与电极指4相互重叠的电极指3的区域、与电极指3相互重叠的电极指4的区域以及电极指3和电极指4相互重叠的电极指3与电极指4之间的区域。而且,相对于该激励区域C的面积的、激励区域C内的电极指3以及电极指4的面积成为金属化比MR。即,金属化比MR是金属化部分的面积相对于激励区域C的面积之比。
另外,在设置有多对电极指3、电极指4的情况下,只要将全部激励区域C包含的金属化部分相对于激励区域C的面积的合计的比例设为MR即可。
图9是示出第1实施方式的弹性波装置的、构成了许多的弹性波谐振子的情况下的相对带宽和作为杂散的大小的用180度进行了归一化的杂散的阻抗的相位旋转量的关系的说明图。另外,关于相对带宽,对压电层2的膜厚、电极指3、电极指4的尺寸进行了各种变更、调整。此外,虽然图9是使用了包含Z切割的LiNbO3的压电层2的情况下的结果,但是即使在使用了其它切割角的压电层2的情况下,也成为同样的倾向。
在图9中的被椭圆J包围的区域中,杂散变大至1.0。根据图9可明确,若相对带宽超过0.17,即,若超过17%,则即便使构成相对带宽的参数变化,也会在通带内出现杂散等级为1以上的大的杂散。即,像图8所示的谐振特性那样,在带内出现箭头B所示的大的杂散。因而,相对带宽优选为17%以下。在该情况下,通过调整压电层2的膜厚、电极指3、电极指4的尺寸等,从而能够减小杂散。
图10是示出d/2p、金属化比MR、以及相对带宽的关系的说明图。在第1实施方式的弹性波装置1中,构成了d/2p和MR不同的各种各样的弹性波装置1,并测定了相对带宽。图10的虚线D的右侧的附上影线示出的部分是相对带宽为17%以下的区域。该附上了影线的区域和未附上影线的区域的边界可通过MR=3.5(d/2p)+0.075来表示。即,MR=1.75(d/p)+0.075。因此,优选MR≤1.75(d/p)+0.075。在该情况下,容易使相对带宽为17%以下。更优选为图10中的用单点划线D1示出的MR=3.5(d/2p)+0.05的右侧的区域。即,如果MR≤1.75(d/p)+0.05,则能够可靠地使相对带宽为17%以下。
图11是示出使d/p无限接近于0的情况下的相对带宽相对于LiNbO3的欧拉角(0°,θ、ψ)的映射的说明图。图11的附上影线示出的部分为可得到至少5%以上的相对带宽的区域。若对区域的范围进行近似,则成为通过下述的式(1)、式(2)以及式(3)表示的范围。
(0°±10°,0°~20°,任意的ψ)…式(1)
(0°±10°,20°~80°,0°~60°(1-(θ-50)2/900)1/2)或(0°±10°,20°~80°,[180°-60°(1-(θ-50)2/900)1/2]~180°)…式(2)
(0°±10°,[180°-30°(1-(ψ-90)2/8100)1/2]~180°,任意的ψ) …式(3)
因此,在上述式(1)、式(2)或式(3)的欧拉角范围的情况下,能够使相对带宽变得足够宽,是优选的。
图12是用于说明本公开的实施方式涉及的弹性波装置的部分切掉立体图。在图12中,用虚线示出空间部9的外周缘。本公开的弹性波装置也可以是利用板波的弹性波装置。在该情况下,如图12所示,弹性波装置301具有反射器310、311。反射器310、311设置在压电层2的电极指3、4的弹性波传播方向两侧。在弹性波装置301中,通过在空间部9上的电极指3、4施加交流电场,从而可激励作为板波的兰姆波。此时,因为在两侧设置有反射器310、311,所以能够得到基于作为板波的兰姆波的谐振特性。
像以上说明的那样,在弹性波装置1、101中,利用了厚度剪切一阶模的体波。此外,在弹性波装置1、101中,第1电极指3以及第2电极指4是彼此相邻的电极,在将压电层2的厚度设为d并将第1电极指3以及第2电极指4的中心间距离设为p的情况下,使d/p为0.5以下。由此,即使将弹性波装置小型化,也能够提高Q值。
在弹性波装置1、101中,压电层2由铌酸锂或钽酸锂形成。在压电层2的第1主面2a或第2主面2b,具有在与压电层2的厚度方向交叉的方向上对置的第1电极指3以及第2电极指4,优选用保护膜覆盖第1电极指3以及第2电极指4的上方。
图13是示出第1实施方式涉及的弹性波装置的一部分的俯视图。图13成为从设置覆盖构件40的一侧俯视了弹性波装置的弹性波元件基板10的图。图14是沿着图13的XIV-XIV线的剖视图。图15是沿着图13的XV-XV的剖视图。如图13至图15所示,第1实施方式涉及的弹性波装置具备弹性波元件基板10和覆盖构件40。在以下的说明中,有时将与Z方向平行的朝向中的一个朝向设为“上”而进行说明。
如图13所示,弹性波元件基板10具有多个谐振子SR1、SR2、PR1。在此,谐振子SR1是具有功能电极30A的谐振子,谐振子SR2是具有功能电极30B的谐振子,谐振子PR1是具有功能电极30C的谐振子。第1实施方式涉及的弹性波装置成为所谓的梯型滤波器,其包含串联地插入到从输入端子到输出端子的信号路径(以下第1路径)的串联臂谐振子和插入到第1路径上的节点与基准电位之间的路径(以下第2路径)的并联臂谐振子。在此,输入端子是引出电极50A,输出端子是引出电极50B,基准电位与引出电极50C连接。此外,串联臂谐振子是谐振子SR1以及谐振子SR2,并联臂谐振子是谐振子PR1。作为串联臂谐振子的谐振子SR1、SR2的一个端子与作为输入端子的引出电极50A电连接,另一个端子与作为输出端子的引出电极50B电连接。在此,谐振子SR1和谐振子SR2串联地电连接。谐振子PR1的一个端子与将谐振子SR1和谐振子SR2连结的布线12电连接,另一个端子与连接于基准电位的引出电极50C电连接。
在第1实施方式中,弹性波元件基板10具备功能电极30A~30C、支承构件、压电层2、以及第1金属层35、第2金属层14、电介质膜19。
支承构件是具备支承基板8的构件。支承基板8是“第1基板”的一个例子。支承基板8例如为硅基板。在第1实施方式中,支承构件还具备中间层7。中间层7层叠在支承基板8的上方。中间层7例如是包含氧化硅的层。另外,中间层7不是必需的结构。
如图13至图15所示,在支承构件设置有第1空间部91A~91C。第1空间部91是通过牺牲层的蚀刻而形成的空间。在Z方向上俯视,第1空间部91A~91C分别设置在与功能电极30A~30C的至少一部分重叠的位置。在第1实施方式中,第1空间部91A~91C形成在中间层7。第1空间部91A~91C是相当于图2所示的空间部9的空间。另外,第1空间部91A~91C也可以设置在支承基板8。
压电层2层叠在支承构件。如图14所示,在第1实施方式中,压电层2隔着中间层7设置在支承基板8的上方。压电层2例如包含铌酸锂或钽酸锂,但是也可以还包含不可避免的杂质。另外,在支承构件不具备中间层7的情况下,压电层2层叠在支承基板8的上方。压电层2具有第1主面2a和第2主面2b。第1主面2a是压电层2的主面中的第2基板41侧的主面。第2主面2b是与第1主面2a相反侧的主面,并且是压电层2的主面中的支承基板8侧的主面。
功能电极30A~30C是具有图1B所示的第1汇流条电极5、与第1汇流条电极5对置的第2汇流条电极6、与第1汇流条电极5连接的电极指3、以及与第2汇流条电极6连接的电极指4的IDT电极。功能电极30A~30C设置在压电层2的第1主面2a以及第2主面2b中的至少一者。在第1实施方式中,功能电极30A~30C设置在压电层2的第1主面2a。
第1金属层35以及第2金属层14是使覆盖构件40支承于弹性波元件基板10的支承部。第1金属层35设置在压电层2的上方。第2金属层14层叠在第1金属层35。第1金属层35以及第2金属层14是金或金合金和其它金属(例如,钛等)的金属层叠。如图15所示,第1金属层35以及第2金属层14包含如下的部分,即,由线状的图案形成,使得在Z方向上俯视,围绕在功能电极30A~30C的周围。第2金属层14包含与功能电极30A~30C电连接的布线12。布线12将引出电极50A~50C和谐振子SR1、SR2、PR1电连接。布线12比功能电极30A~30C厚。另外,在第1实施方式中,第1金属层35和第2金属层14由相同的材料构成,但是并不限于此,也可以设为不同的材料。
如图14所示,在第1实施方式中,电介质膜19设置在功能电极30A~30C以及设置功能电极30A~30C的压电层2的主面(第1主面2a)。电介质膜19例如包含氧化硅。
覆盖构件40是包含第2基板41的构件。如图14以及图15所示,在第1实施方式中,覆盖构件40具备第2基板41、绝缘体42、密封金属层43、以及绝缘体45。此外,在覆盖构件40设置有将第2基板41以及绝缘体42、45贯通的引出电极50A~50D。
第2基板41是处于与压电层2的第1主面2a对置的位置的基板。第2基板41是由半导体或导电体构成的基板,例如是硅基板。第2基板41具有作为弹性波元件基板10侧的主面的第1主面41a和作为与第1主面41a相反侧的主面的第2主面41b。第2基板41的第2主面41b被包含氧化硅的绝缘体45覆盖,第2基板41的第1主面41a被包含氧化硅的绝缘体42覆盖。另外,绝缘体42、45例如也可以由氧化铝、氮化铝、氮化硼、碳化硅、氧化镁、硅(高电阻硅)等适当的绝缘材料构成。
密封金属层43是使弹性波元件基板10支承于覆盖构件40的金属层。如图14以及图15中所示,密封金属层43形成在绝缘体42的一部分。如图14以及图15所示,密封金属层43由线状的图案形成,使得在Z方向上俯视,围绕在功能电极30A~30C的周围。密封金属层43与由线状的图案形成的第2金属层14粘接。由此,密封金属层43能够将处于弹性波元件基板10与覆盖构件40之间的空间密闭。由此,能够保护功能电极30A~30C。密封金属层43是金或金合金和其它金属(例如,钛等)的金属层叠。密封金属层43例如为与第2金属层14相同的材料。
引出电极50A~50D是用于将弹性波装置与外部的装置连接的电极。在Z方向上俯视,引出电极50A~50C设置在与第1金属层35重叠的位置。引出电极中的至少一个引出电极成为输入端子,至少一个引出电极成为输出端子,至少一个引出电极与基准电位连接。在第1实施方式中,引出电极50A是成为输入端子的电极,引出电极50B是成为输出端子的电极,引出电极50C与基准电位连接。引出电极50D不与谐振子电连接。另外,引出电极的数量只是一个例子,也可以具备其以上。在第1实施方式中,如图13所示,在Z方向上俯视,引出电极50A~50D在覆盖构件40的矩形的顶点附近各设置有一个,但是这只是一个例子,引出电极的位置没有特别限定。
图16是图14的区域E的放大图。图16是示出引出电极50A的剖视图。如图16所示,引出电极50A设置为贯通覆盖构件40。引出电极50A具备支承部54A、贯通过孔59A、第1连接盘55A、第2连接盘57A、种子层56A、以及凸块58A。
支承部54A在压电层2的第1主面2a与第2基板41的第1主面41a之间对第2基板41进行支承。在第1实施方式中,支承部54A层叠在后述的第1连接盘55A的压电层2的第1主面2a侧。如图14所示,支承部54A设置在被密封金属层43包围的范围。支承部54A通过与第2金属层14的布线12粘接,从而将覆盖构件40和弹性波元件基板10接合。由此,可抑制弹性波元件基板10的挠曲。
贯通过孔59A贯通第2基板41。贯通过孔59A是所谓的凸块金属,包含Cu。
第1连接盘55A设置在第2基板41的第1主面41a,并与贯通过孔59A电连接。在第1实施方式中,第1连接盘55A隔着绝缘体42层叠在第2基板41的第1主面41a,此外,隔着种子层56A层叠在贯通过孔59A。如图14所示,第1连接盘55A设置在被密封金属层43包围的范围。支承部54A通过与支承部54A粘接,从而将覆盖构件40和弹性波元件基板10接合。由此,支承部54A与布线12电连接。
第2连接盘57A设置在第2基板41的第2主面41b,并与贯通过孔59A电连接。在第1实施方式中,第2连接盘57A层叠在贯通过孔59A的、第2基板41的第2主面41b侧。第2连接盘57A是所谓的凸块金属,是在Cu层、Ni层镀敷了Au层的层叠体。
种子层56A层叠在贯通过孔59A的内侧面以及第2主面41b侧的面。种子层56A是在Ti层层叠了Cu层的层叠体。
凸块58A是层叠在第2连接盘57A的电极。凸块58A例如为BGA(Ball Grid Array,球珊阵列)凸块。由此,从凸块58A到功能电极30A被电连接。
如图16所示,在第2基板41的第2主面41b与第2连接盘57A之间存在绝缘体45A,在第2基板41的第1主面41a与第1连接盘55A之间存在绝缘体42A,在贯通过孔59A的侧壁与第2基板41之间存在绝缘体46A。即,引出电极50A与第2基板41之间全部被绝缘体覆盖。绝缘体45A、42A、46A例如包含氧化硅。由此,引出电极50A与第2基板41之间的电阻变大,因此能够抑制从引出电极50A向第2基板41产生泄漏电流。由此,能够抑制在引出电极50A~50D间流过电流。
引出电极50B设置为贯通覆盖构件40。与引出电极50A同样地,引出电极50B具备支承部、贯通过孔、第1连接盘、第2连接盘、种子层、以及凸块。在引出电极50B中,与引出电极50A同样地,在第2基板41的第1主面41a与第1连接盘之间存在绝缘体,在第2基板41的第2主面41b与第2连接盘之间存在绝缘体,在贯通过孔59C的侧壁与第2基板41之间存在绝缘体。即,引出电极50B与第2基板41之间全部被绝缘体覆盖。由此,引出电极50B与第2基板41之间的电阻变大,因此能够抑制从引出电极50B向第2基板41产生泄漏电流。由此,能够抑制在引出电极50A~50D间流过电流。
图17是图15的区域F的放大图。图17是示出引出电极50C的剖视图。如图17所示,引出电极50C设置为贯通覆盖构件40。与引出电极50A同样地,引出电极50C具备支承部54C、贯通过孔59C、第2连接盘57C、第1连接盘55C、种子层56C、以及凸块58C。如图17所示,在第2基板41的第2主面41b与第2连接盘57C之间存在绝缘体45C,在第2基板41的第1主面41a与第1连接盘55C之间存在绝缘体42C,在贯通过孔59C的侧壁与第2基板41之间存在绝缘体46C。即,引出电极50C与第2基板41之间全部被绝缘体覆盖。由此,引出电极50C与第2基板41之间的电阻变大,因此能够抑制电流从第2基板41流到引出电极50A。由此,能够抑制在引出电极50A~50D间流过电流。
引出电极50D设置为贯通覆盖构件40。在第1实施方式中,与引出电极50A同样地,引出电极50D具备支承部、贯通过孔、第1连接盘、第2连接盘、种子层、以及凸块。在引出电极50D中,与引出电极50A同样地,在第2基板41的第1主面41a与第1连接盘之间存在绝缘体,在第2基板41的第2主面41b与第2连接盘之间存在绝缘体,在贯通过孔59C的侧壁与第2基板41之间存在绝缘体。即,引出电极50D与第2基板41之间全部被绝缘体覆盖。由此,引出电极50D与第2基板41之间的电阻变大,因此能够抑制电流从第2基板41流到引出电极50D。由此,能够抑制在引出电极50A~50D间流过电流。
像以上说明的那样,在图13涉及的例子中,在全部的引出电极中,在第2基板41的第1主面41a与第1连接盘之间、第2基板41的第2主面41b与第2连接盘之间、以及贯通过孔的侧壁与第2基板41之间具有绝缘体。在该情况下,全部的引出电极50A~50D和第2基板41被绝缘,因此能够更加抑制在引出电极间流过电流。
以上,对第1实施方式涉及的弹性波装置的一个例子进行了说明,但是第1实施方式涉及的弹性波装置并不限于此。例如,在图13所示的例子中,弹性波装置具备3个谐振子SR1、SR2、PR1,但是并不限于此,也可以具备4个以上的谐振子。
像以上说明的那样,第1实施方式涉及的弹性波装置包含:第1基板(支承基板8);压电层2,在俯视下与第1基板重叠,具有第1主面2a和相反侧的第2主面2b;功能电极,设置在压电层2的第1主面2a以及压电层2的第2主面2b中的至少一者;第2基板41,具有在第1方向上与压电层2的第1主面2a对置的第1主面41a和相反侧的第2主面41b;以及多个引出电极50A~50D,多个引出电极50A~50D具备:支承部,在压电层2的第1主面2a与第2基板41的第1主面41a之间对第2基板41进行支承;贯通过孔,贯通第2基板41;第1连接盘,设置在第2基板41的第1主面41a,与贯通过孔电连接;以及第2连接盘,设置在第2基板41的第2主面41b,与贯通过孔电连接,在至少一个引出电极50A中,在第2基板41的第1主面41a与第1连接盘55A之间、第2基板41的第2主面41b与第2连接盘57A之间、以及贯通过孔59A的侧壁与第2基板41之间具有绝缘体42A、45A、46A。由此,引出电极50A与第2基板41之间的电阻变大,因此能够抑制在引出电极间流过电流。
此外,第2基板41也可以是硅基板。在该情况下,引出电极50A与第2基板41之间的电阻也变大,因此也能够抑制在引出电极间流过电流。
作为优选的方式,在全部的引出电极50A~50D中,在第2基板41的第1主面与第1连接盘之间、第2基板41的第2主面与第2连接盘之间、以及贯通过孔的侧壁与第2基板41之间具有绝缘体。由此,全部的引出电极50A~50D和第2基板41被绝缘,因此能够更加抑制在引出电极间流过电流。
作为优选的方式,功能电极30A~30C具有:一个以上的第1电极指3,在与第1方向交叉的第2方向上延伸;以及一个以上的第2电极指4,在与第2方向正交的第3方向上与一个以上的第1电极指3中的任一个对置,并在第2方向上延伸。由此,能够提供可得到良好的谐振特性的弹性波装置。
作为优选的方式,在将一个以上的第1电极指3以及一个以上的第2电极指4中的相邻的第1电极指3与第2电极指4之间的中心间距离设为p的情况下,压电层2的厚度为2p以下。由此,能够将弹性波装置1小型化,并且能够提高Q值。
作为优选的方式,压电层2包含铌酸锂或钽酸锂。由此,能够提供可得到良好的谐振特性的弹性波装置。
作为优选的方式,构成为能够利用厚度剪切模式的体波。由此,能够提供耦合系数提高、可得到良好的谐振特性的弹性波装置。
作为优选的方式,在将压电层2的厚度设为d并将一个以上的第1电极指3以及一个以上的第2电极指4中的相邻的第1电极指3和第2电极指4的中心间距离设为p的情况下,d/p≤0.5。由此,能够将弹性波装置1小型化,并且能够提高Q值。
作为进一步优选的方式,d/p为0.24以下。由此,能够将弹性波装置1小型化,并且能够提高Q值。
作为优选的方式,相邻的第1电极指3和第2电极指4在对置的方向上俯视时重叠的区域为激励区域C,在将一个以上的第1电极指3以及一个以上的第2电极指4相对于激励区域C的金属化比设为MR时,满足MR≤1.75(d/p)+0.075。在该情况下,能够可靠地使相对带宽为17%以下。
作为优选的方式,构成为能够利用板波。由此,能够提供可得到良好的谐振特性的弹性波装置。
作为优选的方式,压电层2为铌酸锂或钽酸锂,铌酸锂或钽酸锂的欧拉角(θ,ψ)处于以下的式(1)、式(2)或式(3)的范围。在该情况下,能够使相对带宽足够宽。
(0°±10°,0°~20°,任意的ψ)…式(1)
(0°±10°,20°~80°,0°~60°(1-(θ-50)2/900)1/2)或(0°±10°,20°~80°,[180°-60°(1-(θ-50)2/900)1/2]~180°)…式(2)
(0°±10°,[180°-30°(1-(ψ-90)2/8100)1/2]~180°,任意的ψ) …式(3)
第1实施方式涉及的弹性波装置的制造方法包含第1基板层叠工序、第2基板层叠工序、接合工序、第2基板薄化工序、第1绝缘体形成工序、贯通孔形成工序、第2绝缘层形成工序、绝缘体除去工序、种子层形成工序、贯通电极形成工序、种子层除去工序、第3绝缘层形成工序、以及凸块形成工序。以下,以图13的XIV-XIV线的剖视图(即,引出电极50A涉及的剖视图)为例,对第1实施方式涉及的弹性波装置的制造方法的一个例子进行说明。
图18至图20是说明第1实施方式涉及的第1基板层叠工序的剖视图。第1基板层叠工序是在第1方向上将压电层2和功能电极30A~30C层叠在支承基板8的工序。在第1实施方式涉及的第1基板层叠工序中,通过支承构件和压电层2的粘合、功能电极30A等电极的形成、以及第1空间部91A~91C的形成,形成第1实施方式涉及的弹性波元件基板10。
首先,如图18所示,在压电层2的第2主面对牺牲层91AS进行成膜,接着,对成为中间层7的第1部分7A进行成膜,使得覆盖压电层2的第2主面和牲层91AS。第1部分7A的表面被平坦化,使得由于牺牲层91AS的影响而造成的凹凸消失。接着,在支承基板8对成为中间层7的第2部分7B进行成膜。然后,将第1部分7A和第2部分7B接合,压电层2(压电基板)被支承基板8支承。
接着,如图19所示,在压电层2形成电极。具体地,在压电层2的第1主面形成第1金属层35,对功能电极30A进行图案形成。然后,在第1金属层35的上方形成第2金属层14。在此,第2金属层14的一部分成为与功能电极30A导通的布线12。然后,在第2金属层14层叠密封金属层43a以及支承部54A。在此,密封金属层43a是Au或Au合金的层。在形成电极后,功能电极30A的周围被抗蚀剂遮掩,形成电介质膜19。由此,功能电极30A被电介质膜19覆盖。
然后,如图20所示,在压电层2形成第1空间部91A。具体地,在设置于压电层的未图示的贯通孔注入蚀刻液,将牺牲层91AS溶解。由此,曾存在牺牲层91AS的空间成为第1空间部91。然后,向布线12连接测定器,并确认频率特性,然后通过离子蚀刻等对电介质膜19的膜厚进行调整。直到得到所希望的频率特性为止,重复电介质膜19的膜厚的调整。
通过以上说明的第1基板层叠工序,能够制造弹性波元件基板10。另外,以上说明的弹性波元件基板10的制造方法只是一个例子,并不限定于此。
图21是用于说明第1实施方式涉及的第2基板层叠工序的剖视图。如图21所示,第2基板层叠工序是在第2基板41的第1主面41a层叠绝缘体42、第1连接盘55A以及密封金属层43b的工序。在此,第1连接盘55A以及密封金属层43b隔着绝缘体42层叠在第2基板41的第1主面41a。
图22是用于说明第1实施方式涉及的接合工序的剖视图。如图22所示,接合工序是使压电层2的第1主面2a和第2基板41的第1主面41a对置地将弹性波元件基板10和覆盖构件40接合的工序。具体地,对弹性波元件基板10的密封金属层43a和覆盖构件40的密封金属层43b进行Au-Au接合,使密封金属层43a和密封金属层43b一体化,制作成密封金属层43。此外,对弹性波元件基板10的支承部54A和覆盖构件40的第1连接盘55A进行Au—Au接合。
图23是用于说明第1实施方式涉及的第2基板薄化工序的剖视图。如图23所示,第2基板薄化工序是对第2基板41进行磨削而使第2基板41的厚度变薄的工序。由此,形成第2基板41的第2主面41b。
图24是用于说明第1实施方式涉及的第1绝缘体形成工序的剖视图。如图24所示,第1绝缘体形成工序是在第2基板41的第2主面41b形成绝缘体45的工序。在第1实施方式中,在第2基板41的第2主面41b的整个面形成绝缘体45。
图25是图24的区域E1的放大图。即,图25是设置引出电极50A的部分的覆盖构件40的放大剖视图。以下,通过区域E1涉及的放大图对第1实施方式涉及的弹性波装置的引出电极50A的制造方法进行说明。
图26是用于说明第1实施方式涉及的贯通孔形成工序的剖视图。如图26所示,贯通孔形成工序是在第2基板41形成贯通孔40HA的工序。在第1实施方式中,通过干式蚀刻、反应性离子蚀刻等形成贯通孔40HA,使得贯通第2基板41以及绝缘体42、45。贯通孔40HA设置在俯视下与第1连接盘55A重叠的位置。由此,第1连接盘55A的第2基板41侧的主面露出。
图27是用于说明第1实施方式涉及的第2绝缘体形成工序的剖视图。如图27所示,第2绝缘体形成工序是在第2基板41的第2主面41b、贯通孔40HA的侧壁、以及第1连接盘55A的在贯通孔40HA露出的面形成绝缘体45、46A、42EA的工序。在第1实施方式中,在第2绝缘体形成工序中,通过化学气相生长法等对第2基板41的第2主面41b的绝缘体45进行追加制膜,从而在贯通孔40HA的侧壁形成绝缘体46A,在第1连接盘55A的在贯通孔40HA露出的面形成绝缘体42EA。
图28是用于说明第1实施方式涉及的绝缘体除去工序的剖视图。如图28所示,绝缘体除去工序是将在第2绝缘体形成工序中形成的绝缘体的一部分除去的工序。在第1实施方式中,通过回蚀等进行第2主面41b的绝缘体45的薄化和在第1连接盘55A的露出在贯通孔40HA的面形成的绝缘体42EA的除去。由此,第1连接盘55A的在贯通孔40HA露出的面露出。
图29是说明第1实施方式涉及的种子层形成工序的示意性的剖视图。如图29所示,种子层形成工序是在第2基板41的第2主面41b、贯通孔40HA的侧壁、以及第1连接盘55A的在贯通孔40HA露出的面形成种子层56的工序。在第1实施方式中,种子层56A通过如下方式来形成,即,通过溅射等形成Ti层,然后在Ti层的上方层叠Cu层。
图30至图32是用于说明第1实施方式涉及的贯通电极形成工序的剖视图。如图30以及图31所示,贯通电极形成工序是在贯通孔40HA以及第2基板41的第2主面41b的一部分形成贯通过孔59A以及第2连接盘57A的工序。在第1实施方式中,首先,如图30所示,在种子层56A的上方用阻镀剂50R1进行图案化。接着,如图31所示,在种子层56上通过用Cu填埋贯通孔40HA而形成贯通过孔59A,并通过镀敷依次层叠Cu层、Ni层、Au层,从而形成第2连接盘57A。然后,如图32所示,将阻镀剂50R1除去。由此,第2连接盘57A隔着绝缘体45A层叠在第2基板41的第2主面41b。
图33是用于说明第1实施方式涉及的种子层除去工序的剖视图。如图33所示,种子层除去工序是将除俯视下与第2连接盘57A重叠的部分的种子层56A以外的种子层56除去的工序。种子层56例如通过切削来除去。
图34是用于说明第1实施方式涉及的第3绝缘体形成工序的剖视图。如图34所示,第3绝缘体形成工序是在第2基板41的第2主面41b以及第2连接盘57A形成绝缘体45的工序。在第1实施方式中,在第2绝缘体形成工序中,通过化学气相生长法等对第2基板41的第2主面41b的绝缘体45进行追加制膜,从而在第2连接盘57A形成绝缘体45。
图35至图37是用于说明第1实施方式涉及的凸块形成工序的剖视图。如图35至图37所示,凸块形成工序是将在第2绝缘体形成工序中形成在第2连接盘57A的绝缘体的一部分除去而形成凸块58A的工序。在第1实施方式中,首先,如图35所示,在第2基板41的第2主面41b以及第2连接盘57A的一部分的上方用抗蚀剂50R2进行图案化。接着,如图36所示,通过蚀刻将绝缘体45的一部分除去。然后,如图37所示,将抗蚀剂50R2除去。由此,使第2连接盘57A的一部分露出。然后,在第2连接盘57A中露出的面形成凸块58A。
通过以上的工序,能够制造引出电极50A。在第1实施方式中,对于其它引出电极50B~50D,也通过同样的方法来制造。
通过以上的工序,能够制造第1实施方式涉及的弹性波装置。在弹性波装置中,引出电极50A~50D与第2基板41之间全部被绝缘层覆盖,因此引出电极50A与第2基板41之间的电阻变大,所以能够抑制在引出电极间流过电流。另外,以上说明的第1实施方式涉及的弹性波装置的制造方法只是一个例子,并不限于此。例如,也可以不进行第3绝缘体形成工序,也可以在种子除去工序之后在第2连接盘57A形成凸块58A。
像以上说明的那样,第1实施方式涉及的弹性波装置的制造方法包含:第1基板层叠工序,在第1方向上将压电层2和功能电极30A~30C层叠在第1基板(支承基板8),压电层2具有第1主面2a以及与第1主面2a相反侧的第2主面2b,功能电极30A~30C设置在压电层2的第1主面2a以及第2主面2b中的至少一者;第2基板层叠工序,在具有第1主面41a以及与第1主面41a相反侧的第2主面41b的第2基板41的第1主面41a层叠绝缘体42以及第1连接盘55A;接合工序,将第1基板和第2基板41接合,使得压电层2的第1主面2a和第2基板41的第1主面41a对置;第1绝缘体形成工序,在第2基板41的第2主面41b的至少一部分形成绝缘体45;贯通孔形成工序,在俯视下与第1连接盘55A重叠的位置形成贯通第2基板41的贯通孔40HA;第2绝缘体形成工序,在第2基板41的第2主面41b、贯通孔40HA的侧壁、以及第1连接盘55A的在贯通孔40HA露出的面形成绝缘体42EA、45A、46A;绝缘体除去工序,将在第2绝缘体形成工序中形成的绝缘体的一部分(绝缘体42EA)除去;以及贯通电极形成工序,在绝缘体除去工序之后,在贯通孔40HA以及第2基板41的第2主面41b形成贯通过孔59A以及第2连接盘57A,在第2基板层叠工序中,第1连接盘55A隔着绝缘体42层叠在第2基板41的第1主面41a,在绝缘体除去工序中,使在俯视下与贯通孔40HA重叠的位置的第1连接盘55A的第2基板41侧的面的至少一部分露出,在贯通电极形成工序中,至少一个第2连接盘57A隔着绝缘体45A形成在第2基板41的第2主面41b。由此,引出电极50A与第2基板41之间的电阻变大,因此能够抑制在引出电极间流过电流。
(第2实施方式)
图38是示出第2实施方式涉及的弹性波装置的第1实施例涉及的与基准电位连接的引出电极的剖视图。图39是示出第2实施方式涉及的弹性波装置的第2实施例涉及的与基准电位连接的引出电极的剖视图。图40是示出第2实施方式涉及的弹性波装置的第3实施例涉及的与基准电位连接的引出电极的剖视图。图38至图40成为第2实施方式涉及的弹性波装置的与图17相当的剖视图。
如图38至图40所示,第2实施方式涉及的弹性波装置与第1实施方式的不同点在于,与基准电位连接的引出电极50CA~50CC与第2基板41之间未全部被绝缘体覆盖。以下,使用附图对第2实施方式涉及的弹性波装置进行说明。另外,对于与第1实施方式涉及的弹性波装置共同的部分,标注附图标记并省略说明。
在第2实施方式中,如图38至图40所示,在与基准电位连接的引出电极50CA~50CC中,在第2基板41的第1主面41a与第1连接盘55C之间、第2基板41的第2主面41b与第2连接盘57C之间、以及贯通过孔59C的侧壁与第2基板41之间中的至少一者之间不存在绝缘体。由此,能够减小与基准电位连接的引出电极的寄生电感。
在第1实施例涉及的与基准电位连接的引出电极50CA中,如图38所示,在第2基板41的第1主面41a与第1连接盘55C之间存在绝缘体42C,在贯通过孔59C的侧壁与第2基板41之间存在绝缘体46C,但是在第2基板41的第2主面41b与第2连接盘57C之间不存在绝缘体。
在第2实施例涉及的与基准电位连接的引出电极50CB中,如图39所示,在第2基板41的第2主面41b与第2连接盘57C之间存在绝缘体45C,在贯通过孔59C的侧壁与第2基板41之间存在绝缘体46C,但是在第2基板41的第1主面41a与第1连接盘55C之问不存在绝缘体。
在第3实施例涉及的与基准电位连接的引出电极50CC中,如图40所示,在第2基板41的第2主面41b与第2连接盘57C之间存在绝缘体45C,在第2基板41的第1主面41a与第1连接盘55C之间存在绝缘体42C,但是在贯通过孔59C的侧壁与第2基板41之间不存在绝缘体。
另外,与基准电位连接的引出电极与第2基板41之间的绝缘体的有无并不限于图38至图40所示的情形。即,在与基准电位连接的引出电极与第2基板41之间也可以完全不存在绝缘体。此外,也可以是,在第2基板41的第2主面41b与第2连接盘57C之间、第2基板41的第1主面41a与第1连接盘55C之间或贯通过孔59C的侧壁与第2基板41之间中的至少一者之间,一部分未设置绝缘体。
在第2实施方式中,第2基板41的电阻率为100Ω·cm以下。第2基板41优选为硅基板。由此,能够使电阻率为1Q·cm以下。由此,在与基准电位连接的引出电极设置有多个的情况下,能够减小与多个基准电位连接的引出电极间的电阻。
图41是示出第2实施方式涉及的弹性波装置的一个例子的电路图。图41成为图38至图40中所示的弹性波装置的电路图。如图41所示,第2实施方式涉及的弹性波装置与第1实施方式同样地,成为所谓的梯型滤波器,其包含串联地插入到第1路径的串联臂谐振子和插入到第2路径的并联臂谐振子。在此,输入端子IN是引出电极50A,输出端子OUT是引出电极50B,基准电位GND与引出电极50C连接。电阻R1是作为输入端子IN的引出电极50A与第2基板41之间的电阻。电阻R2是作为输出端子OUT的引出电极50B与第2基板41之间的电阻。电感L1是与基准电位GND连接的引出电极50C的寄生电感。电感LG是第2基板41与基准电位GND间的寄生电感。
在第2实施方式涉及的弹性波装置中,作为输入端子IN的引出电极50A以及作为输出端子OUT的引出电极50B与第2基板41之间全部被绝缘体覆盖,因此能够增大电阻R1以及电阻R2。由此,能够抑制在引出电极50A、50B间流过电流。
在第2实施方式涉及的弹性波装置中,在与基准电位连接的引出电极50CA~50CC与第2基板41之间存在未被绝缘体覆盖的部分。因此,与基准电位连接的引出电极与第2基板41导通。由此,能够减小与基准电位连接的引出电极50CA~50CC的电感L1,因此能够改变衰减极,能够减小带外衰减。此外,在与基准电位连接的引出电极设置有多个的情况下,与基准电位连接的多个引出电极与第2基板41导通,因此能够减小与基准电位连接的多个引出电极的电感,所以能够更加减小带外衰减。
像以上说明的那样,在第2实施方式涉及的弹性波装置中,在与基准电位连接的引出电极50CA中,在第2基板41的第1主面41a与第1连接盘55C之间的至少一部分不具有绝缘体。由此,能够减小与基准电位连接的引出电极50CA的电感L1,能够使带外衰减下降。
此外,在第2实施方式涉及的弹性波装置中,在与基准电位连接的引出电极50CB中,在第2基板41的第2主面41b与第2连接盘57C之间的至少一部分不具有绝缘体。由此,能够减小与基准电位连接的引出电极50CB的电感L1,因此能够使带外衰减下降。
此外,在第2实施方式涉及的弹性波装置中,在与基准电位连接的引出电极50CC中,在贯通过孔59C的侧壁与第2基板41之间的至少一部分不具有绝缘体。由此,能够减小与基准电位连接的引出电极50CC的电感L1,因此能够使带外衰减下降。
第2实施方式涉及的弹性波装置的制造方法与第1实施方式的不同点在于,在贯通电极形成工序中,与基准电位连接的引出电极50CA涉及的第2连接盘57C不隔着绝缘体而形成在第2基板41的第2主面41b。在此,关于引出电极50A、50B涉及的部分,可通过与第1实施方式同样的方法来制造。以下,使用附图并以与基准电位连接的引出电极50CA涉及的剖视图为例,对第2实施方式涉及的弹性波装置的制造方法的一个例子进行说明。另外,关于与第1实施方式涉及的弹性波装置的制造方法共同的工序,省略说明。
图42是用于说明第2实施方式涉及的第1绝缘体形成工序的剖视图。如图42所示,在第2实施方式中,在第1绝缘体形成工序中,在第2基板41的第2主面41b的一部分形成绝缘体45。更详细地,在第2基板41的第2主面41b的整个面形成绝缘体45,然后通过蚀刻等将第2基板41的第2主面41b的一部分的绝缘体45除去而使其露出。在此,使第2基板41的第2主面41b露出的部分是第2基板41的第2主面41b的、设置与基准电位连接的引出电极50CA的第2连接盘57C的部分。
图43是图42的区域F1的放大图。即,图42是设置与基准电位连接的引出电极50CA的部分的覆盖构件40的放大剖视图。以下,通过区域F1涉及的放大图对第2实施方式涉及的弹性波装置的引出电极50CA的制造方法进行说明。
图44是用于说明第2实施方式涉及的贯通孔形成工序的剖视图。如图44所示,在贯通孔形成工序中,与第1实施方式同样地,形成贯通孔40HC,使得将第2基板41以及绝缘体42、45贯通。贯通孔40HC设置在俯视下与第1连接盘55C重叠的位置。由此,第1连接盘55C的第2基板41侧的主面露出。
图45是用于说明第2实施方式涉及的第2绝缘体形成工序的剖视图。如图45所示,在第2实施方式中,通过化学气相生长法等在第2基板41的第2主面41b形成绝缘体45EC,在贯通孔40HC的侧壁形成绝缘体46C,在第1连接盘55C的在贯通孔40HC露出的面形成绝缘体42EC。
图46是用于说明第2实施方式涉及的绝缘体除去工序的剖视图。如图46所示,在第2实施方式中,通过回蚀等进行第2主面41b的绝缘体45EC的除去和在第1连接盘55C的露出在贯通孔40HC的面形成的绝缘体42EC的除去。由此,第2基板41的第2主面41b以及第1连接盘55C的在贯通孔40HC露出的面露出。
图47是说明第2实施方式涉及的种子层形成工序的示意性的剖视图。如图47所示,在种子层形成工序中,与第1实施方式同样地,通过溅射等来形成种子层56C。
图48至图50是用于说明第2实施方式涉及的贯通电极形成工序的剖视图。在贯通电极形成工序中,与第1实施方式同样地,如图48所示,用阻镀剂50R1进行图案化,如图49所示,形成贯通过孔59C以及第2连接盘57A,如图50所示,将阻镀剂50R1除去。由此,第2连接盘57C不隔着绝缘体而层叠在第2基板41的第2主面41b。
图51是用于说明第2实施方式涉及的种子层除去工序的剖视图。如图51所示,在种子层除去工序中,与第1实施方式同样地,将除俯视下与第2连接盘57C重叠的部分的种子层56C以外的种子层56除去。
图52是用于说明第2实施方式涉及的第3绝缘体形成工序的剖视图。如图52所示,在第3绝缘体形成工序中,与第1实施方式同样地,通过化学气相生长法等对第2基板41的第2主面41b的绝缘体45进行追加制膜,从而在第2连接盘57C形成绝缘体45。
图53至图55是用于说明第2实施方式涉及的凸块形成工序的剖视图。如图53至图55所示,在凸块形成工序中,与第1实施方式同样地,如图53所示,用抗蚀剂50R2进行图案化,如图54所示,将绝缘体45的一部分除去,如图55所示,将抗蚀剂50R2除去。由此,使第2连接盘57C的一部分露出。然后,在露出在第2连接盘57C的面形成凸块58C。
通过以上的工序,能够制造与基准电位连接的引出电极50CA。在第2实施方式中,对于与基准电位连接的其它引出电极,也通过同样的方法来制造。
通过以上的工序,能够制造第2实施方式涉及的弹性波装置。由此,在弹性波装置中,能够仅使引出电极50CA与第2基板41的第2主面41b之间没有绝缘体,因此能够减小与基准电位连接的引出电极50CA的电感L1,能够使带外衰减下降。另外,以上说明的第2实施方式涉及的弹性波装置的制造方法只是一个例子,并不限于此。例如,也可以与第1实施方式同样地,不进行第3绝缘体形成工序,也可以在种子除去工序之后在第2连接盘57C形成凸块58C。
像以上说明的那样,在第2实施方式涉及的弹性波装置的制造方法中,在绝缘体除去工序中,在俯视下使第2基板41的第2主面41b的一部分进一步露出,在贯通电极形成工序中,至少一个第2连接盘57C不隔着绝缘体而形成在第2基板41的第2主面41b。由此,能够仅使引出电极50CA与第2基板41的第2主面41b之间没有绝缘体,因此能够减小与基准电位连接的引出电极50CA的电感L1,能够使带外衰减下降。
另外,上述的实施方式用于使本公开容易理解,并非用于对本公开进行限定解释。本公开能够在不脱离其主旨的情况下进行变更/改良,并且本公开还包含其等价物。
附图标记说明
1、101、301:弹性波装置;
2:压电层;
2a:第1主面;
2b:第2主面;
3:电极指(第1电极指);
4:电极指(第2电极指);
5:第1汇流条电极;
6:第2汇流条电极;
7:中间层;
7a:开口部;
7A:第1部分;
7B:第2部分;
8:支承基板(第1基板);
8a:开口部;
9:空间部;
10:弹性波元件基板;
12:布线;
14:第2金属层;
19:电介质膜;
30A~30C:功能电极;
35:第1金属层;
40:覆盖构件;
40HA、40HC:贯通孔;
41:第2基板;
41a:第1主面;
41b:第2主面;
42、42A,42C、42EA、42EC:绝缘体;
43、43a、43b:密封金属层;
45、45A、45C、45EC:绝缘体;
46A、46C:绝缘体;
50A~50D、50CA~50CC:引出电极;
50R1:阻镀剂;
50R2:抗蚀剂;
54A、54C:支承部;
55A、55C:第1连接盘;
56、56A、56C:种子层;
57A、57C:第2连接盘;
58A、58C:凸块;
59A、59C:贯通过孔;
91、91A~91C:第1空间部;
91AS:牺牲层;
201:压电层;
201a:第1主面;
201b:第2主面;
251:第1区域;
252:第2区域;
310、311:反射器;
C:激励区域;
VP1:假想平面;
SR1、SR2:谐振子;
PR1:谐振子;
R1、R2:电阻;
L1、LG:电感。
Claims (17)
1.一种弹性波装置,包含:
第1基板;
压电层,在俯视下与所述第1基板重叠,具有第1主面和相反侧的第2主面;
功能电极,设置在所述压电层的第1主面以及所述压电层的第2主面中的至少一者;
第2基板,具有在第1方向上与所述压电层的所述第1主面对置的第1主面和相反侧的第2主面;以及
多个引出电极,
所述多个引出电极具备:
支承部,在所述压电层的所述第1主面与所述第2基板的第1主面之间对所述第2基板进行支承;
贯通过孔,贯通所述第2基板;
第1连接盘,设置在所述第2基板的第1主面,与所述贯通过孔电连接;以及
第2连接盘,设置在所述第2基板的第2主面,与所述贯通过孔电连接,
在至少一个所述引出电极中,在所述第2基板的第1主面与第1连接盘之间、所述第2基板的第2主面与第2连接盘之间、以及所述贯通过孔的侧壁与所述第2基板之间具有绝缘体。
2.根据权利要求1所述的弹性波装置,其中,
所述第2基板为硅基板。
3.根据权利要求1或2所述的弹性波装置,其中,
在与基准电位连接的所述引出电极中,在所述第2基板的第1主面与第1连接盘之间的至少一部分不具有绝缘体。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的弹性波装置,其中,
在与基准电位连接的所述引出电极中,在所述第2基板的第2主面与第2连接盘之间的至少一部分不具有绝缘体。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的弹性波装置,其中,
在与基准电位连接的所述引出电极中,在所述贯通过孔的侧壁与所述第2基板之间的至少一部分不具有绝缘体。
6.根据权利要求1所述的弹性波装置,其中,
在全部的所述引出电极中,在所述第2基板的第1主面与第1连接盘之间、所述第2基板的第2主面与第2连接盘之间、以及所述贯通过孔的侧壁与所述第2基板之间具有绝缘体。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的弹性波装置,其中,
所述功能电极具有:
一个以上的第1电极指,在与所述第1方向交叉的第2方向上延伸;以及
一个以上的第2电极指,在与所述第2方向正交的第3方向上与所述一个以上的第1电极指中的任一个对置,并在所述第2方向上延伸。
8.根据权利要求7所述的弹性波装置,其中,
在将所述一个以上的第1电极指和所述一个以上的第2电极指中的、相邻的第1电极指与第2电极指之间的中心间距离设为p的情况下,所述压电层的厚度为2p以下。
9.根据权利要求7或8所述的弹性波装置,其中,
所述压电层包含铌酸锂或钽酸锂。
10.根据权利要求7至9中的任一项所述的弹性波装置,其中,
构成为能够利用厚度剪切模式的体波。
11.根据权利要求7至10中的任一项所述的弹性波装置,其中,
在将所述压电层的厚度设为d并将所述一个以上的第1电极指和所述一个以上的第2电极指中的、相邻的第1电极指和第2电极指的中心间距离设为p的情况下,d/p≤0.5。
12.根据权利要求11所述的弹性波装置,其中,
d/p为0.24以下。
13.根据权利要求7至12中的任一项所述的弹性波装置,其中,
相邻的第1电极指和第2电极指在对置的方向上观察时重叠的区域为激励区域,在将所述一个以上的第1电极指以及所述一个以上的第2电极指相对于所述激励区域的金属化比设为MR时,满足MR≤1.75(d/p)+0.075。
14.根据权利要求7至9中的任一项所述的弹性波装置,其中,
构成为能够利用板波。
15.根据权利要求1至14中的任一项所述的弹性波装置,其中,
所述压电层为铌酸锂或钽酸锂,所述铌酸锂或钽酸锂的欧拉角 处于以下的式(1)、式(2)或式(3)的范围,
(0°±10°,0°~20°,任意的ψ) …式(1)
(0°±10°,20°~80°,0°~60°(1-(θ-50)2/900)1/2)或(0°±10°,20°~80°,[180°-60°(1-(θ-50)2/900)1/2]~180°)…式(2)
(0°±10°,[180°-30°(1-(ψ-90)2/8100)1/2]~180°,任意的ψ)…式(3)。
16.一种弹性波装置的制造方法,包含:
第1基板层叠工序,在第1方向上将压电层和功能电极层叠在第1基板,所述压电层具有第1主面以及与所述第1主面相反侧的第2主面,所述功能电极设置在所述压电层的所述第1主面以及所述第2主面中的至少一者;
第2基板层叠工序,在具有第1主面以及与所述第1主面相反侧的第2主面的第2基板的所述第1主面,层叠绝缘体以及第1连接盘;
接合工序,将所述第1基板和所述第2基板接合,使得所述压电层的所述第1主面和所述第2基板的所述第1主面对置;
第1绝缘体形成工序,在所述第2基板的第2主面的至少一部分形成绝缘体;
贯通孔形成工序,在俯视下与所述第1连接盘重叠的位置形成贯通所述第2基板的贯通孔;
第2绝缘体形成工序,在所述第2基板的第2主面、所述贯通孔的侧壁、以及所述第1连接盘的在所述贯通孔露出的面形成绝缘体;
绝缘体除去工序,将在所述第2绝缘体形成工序中形成的绝缘体的一部分除去;以及
贯通电极形成工序,在所述绝缘体除去工序之后,在所述贯通孔以及所述第2基板的第2主面形成贯通过孔以及第2连接盘,
在所述第2基板层叠工序中,所述第1连接盘隔着绝缘体层叠在所述第2基板的第1主面,
在所述绝缘体除去工序中,使在俯视下与所述贯通孔重叠的位置的第1连接盘的第2基板侧的面的至少一部分露出,
在所述贯通电极形成工序中,至少一个第2连接盘隔着绝缘体形成在所述第2基板的第2主面。
17.根据权利要求16所述的弹性波装置的制造方法,其中,
在所述绝缘体除去工序中,在俯视下使所述第2基板的所述第2主面的一部分进一步露出,
在所述贯通电极形成工序中,至少一个第2连接盘不隔着绝缘体而形成在所述第2基板的第2主面。
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