CN1604467A - 制作表面声波器件的方法及表面声波器件 - Google Patents
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Abstract
一种制作表面声波器件的方法，包括以下步骤：在压电衬底上形成用来构成叉指电极、接线电极和电极焊接区的第一电极膜；在压电衬底上形成绝缘膜，以覆盖第一电极膜；将绝缘膜制成图案，除去第一电极膜要层叠第二电极膜的部分上存在的绝缘膜；在第一电极膜已除去绝缘膜的部分上形成第二电极膜；以及将凸起粘结在第二电极膜上。
Description
技术领域
本发明涉及制作以倒装芯片连接法封装之表面声波器件的方法，特别涉及一种制作表面声波器件的方法，其中，在压电衬底上设置电极，电极的一部分上层叠有多个电极层，并且，形成用来覆盖电极的绝缘层；本发明还涉及表面声波器件。
背景技术
至今已提出不同类型的用倒装芯片法安装在封装上的表面声波器件。在一些表面声波器件中，一部分电极具有多个电极层彼此层叠的结构。例如，在一些情况下，在与叉指电极接触的接线电极中，多个电极层彼此层叠，以减少电阻。另外，在有些情况下，与接线电极接触的电极焊接区具有多个电极层彼此层叠的结构，以便能缓和凸起粘接过程中对衬底的冲击。此外，在另一些情况下，叉指电极的母线具有多个电极层彼此层叠的结构。因此，禁闭效果增强，插入损失减少，通频带宽增加。
另外，在有些情况下，在这些型式的表面声波器件中，形成由SiO2、SiN等制成的绝缘膜，用以覆盖除凸起粘结部分以外的电极，以保护电极和校准频率。
日本专利No.3435639(专利文件1)描述了一种制作上述表面声波器件方法的例子。下面参考图6A、6B和6C，7A、7B和7C描述专利文件1制作表面声波器件的方法。
首先，如图6A所示，在压电衬底101上形成第一电极层102。接着如图6B所示，在第一电极层102上形成第二电极层103。在第一电极层102上表面的一部分上，而不是在它的整个上表面上形成第二电极层103。也就是说，只在要形成上述电极焊接区、接线电极和母线的区域提供第二电极层103。因此，形成接线电极104、电极焊接区105和母线106，其中使第一和第二电极层彼此层叠。电极层107是一个构成叉指电极的电极指状物的一部分。所以，构成电极指状物的部分107只由第一电极层102构成。
接下来，如图6C所示，将凸起108粘结在电极焊接区105上。
继而，如图7A所示，在其上整体地形成由SiO2制成的绝缘膜109。然后，再如图7B所示，蚀刻绝缘膜109，从而露出凸起108。另外，蚀刻绝缘膜109，使其厚度减小，如图7C所示。由此，使频率特性得以被校准。
此外，日本未审专利申请公开No.10-163789(专利文件2)披露了一种不同于专利文件1中描述的制作表面声波器件的方法。下面将参考图8A至8C和9A至9C描述专利文件2中制作表面声波器件的方法。
首先，在压电衬底201上形成第一电极层202，如图8A所示。接着在第一电极层202上形成第二电极层203，如图8B所示。
只在要形成电极焊接区、接线电极和母线的区域提供第二电极层203。
至此，形成接线电极204、电极焊接区205和母线206。电极层207与构成叉指电极的电极指状物部分相应。
然后如图8C所示，将SiO2制成的绝缘膜208层叠在整个表面上。接着如图9A所示，通过蚀刻除去电极焊接区205上存在的绝缘膜208部分。然后如图9B所示，蚀刻绝缘膜208，使其厚度减小。由此，使频率特性得以被校准。最后，使凸起209粘结在电极焊接区205上。
参照专利文件1中所述的制作方法，在形成电极焊接区105之后，立即将凸起108粘结到构成电极焊接区105的部分第二电极层103的上表面。相应地，可使电极焊接区105与凸起108之间的粘接强度显著增强。不过，在形成凸起108之后，形成绝缘膜109，从使凸起108得以被覆盖。如图7C所示，除去凸起108上存在的绝缘膜109。但问题在于，在倒装芯片粘结时，由于凸起上的绝缘膜残渣之故，可能会使凸起108与封装的电极之间的粘接强度降低。
另外，参照专利文件2所述的制作方法，在形成电极焊接区205之后，立即形成绝缘膜208。除去电极焊接区上存在的绝缘膜208。此后在电极焊接区205上形成凸起209。因此，有可能由于绝缘膜残渣的缘故，会使电极焊接区205与凸起209之间的粘接强度降低。
发明内容
为了克服上述问题，本发明的优选实施例提供一种制作表面声波器件的方法，所述表面声波器件包括凸起和绝缘膜，并用倒装芯片工艺被安装于封装上，其中，凸起与电极焊接区之间的粘接强度足够高，并防止凸起与组件上的电极之间的粘接强度降低，另外还提供一种表面声波器件。
按照本发明的第一优选实施例，提供一种制作表面声波器件的方法，其中，在压电衬底上形成的电极包括叉指电极、与叉指电极接触的接线电极和连接至接线电极的电极焊接区；至少所述电极焊接区具有多个电极层彼此层叠的结构；将凸起粘结至电极焊接区，所述方法依序包括下述步骤：在压电衬底上形成用来构成叉指电极、接线电极和电极焊接区的第一电极膜；在压电衬底上形成绝缘膜，以覆盖第一电极膜；将绝缘膜制成图案，除去部分第一电极膜上存在的绝缘膜，所述第一电极膜上将要层叠第二电极膜；在已除去绝缘膜的第一电极膜的那部分上形成第二电极膜；以及将凸起粘结在第二电极膜上。这样，凸起被直接粘结至第二电极层。因此，可使电极与凸起之间的粘接强度能显著增强。另外，在凸起形成之后，并不在凸起上形成绝缘膜。因此，避免封装上的凸起与电极间的粘接强度降低，而这种情况会因绝缘膜残渣存在的缘故而发生。
在第一电极膜上形成第二电极膜之前，除去第一电极膜上将要形成第二电极膜的部分上存在的绝缘膜。最好用薄膜形成法或其他适当的过程形成所述第一和第二电极膜。因此，虽然除去第一电极膜上的绝缘膜并在其上形成第二电极膜，但第一和第二电极膜之间的粘接强度是足够高的。
按照本发明的优选实施例，在使用凸起通过倒装芯片而被安装到封装上的表面声波器件中，凸起与电极焊接区之间的电连接强度，以及封装组件上的凸起与电极之间的粘接强度都被显著地增强。
第一电极膜上将要层叠第二电极膜的部分最好包括用来构成电极焊接区、接线电极和叉指电极的母线的各个部分。因此，当向那里粘结凸起时可避免衬底破裂。接线电极有低电阻，可将表面声波器件有效地禁闭在叉指电极的母线之间。
按照本发明的第二优选实施例，提供一种制作表面声波器件的方法，其中，在压电衬底上形成的电极包括：叉指电极、与叉指电极接触的接线电极和连接至接线电极的电极焊接区；至少所述电极焊接区具有多个电极层彼此层叠的结构；将凸起粘结至电极焊接区，所述方法依序包括下述步骤：在压电衬底上形成至少构成叉指电极和接线电极的第一电极膜；在压电衬底上形成绝缘膜，以覆盖第一电极膜；将绝缘膜制成图案，以便除去第一电极膜上将要层叠第二电极膜的部分上存在的绝缘膜；除去压电衬底上将要形成用以构成电极焊接区的第二电极膜的那部分上所存在的绝缘膜；在第一电极膜上已除去绝缘膜的部分和压电衬底上将要形成第二电极膜的那部分上形成第二电极膜；以及将凸起粘结在用来构成电极焊接区的第二电极膜上。这样，在构成电极焊接区的电极膜上形成没有残渣的绝缘膜，从而可使电极焊接区与凸起之间的粘接强度有效地增强。按照本发明的优选实施例，可由第二电极膜形成电极焊接区，与叉指电极和接线电极相反，没有第一和第二电极膜层叠的结构。
所述方法最好还包括：在绝缘膜制成图案之后，减小绝缘膜的厚度以校准频率的步骤。因此，表面声波器件有满意的频率特性。
最好使SiO2膜或SiN形成为所述的绝缘膜。由SiO2膜或SiN膜保护电极，进而可使温度特性得到改善。
作为第二电极膜的下层，最好形成粘结电极层，用来增强第一电极膜与第二电极膜之间的粘接强度，并在粘结电极层上形成第二电极膜。从而，使第一与第二电极层之间的粘接强度得到有效地增强。
作为第一电极膜的下层，最好形成底电极层，用来增强压电衬底与电极之间的粘接强度，并在底电极层上形成第一电极膜。从而，使电极与压电衬底之间的粘接强度被显著增强。
按照本发明的另一优选实施例，一种表面声波器件，包括：压电衬底；布置在压电衬底上的电极，所述电极包括叉指电极、连接至叉指电极的接线电极和电极焊接区；粘结在电极焊接区上的凸起；电极的一部分至少包括具有多个电极膜层叠结构的电极焊接区；以及安排绝缘膜，使得覆盖除具有多个电极膜层叠结构的电极部分以外的区域。因而，使叉指电极得到保护。通过调整绝缘膜的厚度可以实现频率校准。因此，可靠性高，特性的认可率大为改善。
从下面参考附图对优选实施例的详细描述，将使本发明的其它性能、要素、步骤、特点和优点更为清楚。
附图说明
图1A、1B、1C和1D是表示本发明优选实施例制作表面声波器件方法的剖视图；
图2A和2B是表示本发明优选实施例制作表面声波器件方法的前剖视图；
图3是作为表面声波器件的梯形滤波器的电路图，应用本发明优选实施例制作表面声波器件的方法制作所述表面声波器件；
图4是作为表面声波器件的梯形滤波器的平面视图，应用本发明优选实施例制作表面声波器件的方法制作所述表面声波器件；
图5是设置相同电极膜的表面声波器件改型的前剖视图；
图6A、6B和6C是表示已知制作表面声波器件方法示例的前剖视图；
图7A、7B和7C是表示图6A至6C所示制作表面声波器件方法各个步骤的前剖面图；
图8A、8B和8C是表示已知制作表面声波器件方法另一示例的前剖视图；
图9A、9B和9C是表示图8A至8C所示制作方法各步骤之后实现的表面声波器件制造步骤的前剖视图。
具体实施方式
下面，从参考附图描述本发明的优选实施例，将使本发明显得更加清楚。
现在参考图1A至1D、2A和2B描述本发明优选实施例的制作方法。
首先，如图1A所示，制备压电衬底1。在压电衬底1上形成第一电极膜2。最好用导电材料，如Al、Cu、Au、Pt或Ti制成第一电极膜2。为形成第一电极膜2，采用适当方法，如汽相淀积、喷射或电镀，或者其他合适的工艺形成金属膜，然后，采用光刻技术将金属膜制成图案。应予说明的是，当用光刻技术使金属膜制成图案并且再蚀刻时，作为蚀刻方法，可采取使用等离子体或其他合适工艺的湿式蚀刻和干式蚀刻。此外，可用移去方法形成第一电极膜2。
最好形成第一电极膜2，以便至少构成叉指电极、接线电极和电极焊接区。也就是说，安排第一电极膜2，为的是在压电衬底1上形成各个电极部分。
此后，如图1B所示，形成绝缘膜3以覆盖压电衬底1的整个上表面1a。作为绝缘膜3，可使用由各种绝缘材料，如SiO2、AIN、Al2O3、SiN等制成的绝缘膜。可用适当的方法，如喷射或其他合适的工艺制作绝缘膜3。
绝缘膜3在表面声波器件中起保护膜的作用。另外，提供绝缘膜3为的是进行本优选实施例的频率校准。
接着，如图1C所示，将绝缘膜3制成图案。实现绘制图案，以便除去部分绝缘膜3，在所述绝缘膜3中，有如下面将要描述的那样，要将第二电极膜层叠在第一电极膜2上。例如，在绝缘膜3的整个表面上提供正型抗蚀剂。然后，将具有与要除去之绝缘膜部分相应的开口掩模层叠在抗蚀剂上，随后曝光。除去抗蚀剂的曝光部分。除去绝缘膜上要形成第二电极膜的部分。此后，除去剩余的抗蚀剂。另外，在光刻技术中，通过用光网分步曝光可以除去部分绝缘膜。
在如上所述制成绝缘膜3之后，测量表面声波器件的频率特性。为校准频率，根据测量结果，通过蚀刻，减小绝缘膜的厚度(参看图1D)。与绝缘膜3蚀刻方法相同，可采取使用等离子体或其他工艺的湿式蚀刻和干式蚀刻。在无需频率校准的情况下，可以省略减小绝缘膜3厚度的处理。
随后，如图2A所示，在第一电极膜2的暴露部分形成第二电极膜4。第二电极膜4被形成于与叉指电极5的母线5a和5b、接线电极6以及电极焊接区7相应的部分第一电极膜2上。也就是说，母线5a和5b、接线电极6和电极焊接区7各具有其中第一和第二电极膜层叠的结构。
最好只由第一电极膜2形成叉指电极5的电极指状物5c。
由适当的导电材料，如Al、Cu、Ti或其他合适的材料形成第二电极膜4。形成第二电极膜4的方法不受特别的限制。可通过适当方法提供第二电极膜4，即通过在整个表面上形成金属膜，成为第二电极膜，并用湿式或干式蚀刻或用平板印刷法制成图案。
由于形成第二电极膜4，可缓解将凸起粘结至电极焊接区7时产生的冲击，并可防止由于在倒装芯片粘结处加给所述凸起的应力而使压电衬底破裂。此外，可减小接线电极6的电阻，提高叉指电极5中表面声波器件的禁闭效果。
此后，如图2B所示，凸起8被粘结至电极焊接区7。凸起8可由适当的导电材料例如Au、焊料或其他合适的材料制成。
根据本优选实施例，凸起8最好直接粘结在第二电极膜4的上表面。这样，凸起8与电极焊接区7之间的粘接强度大为增加。在上述生产的表面声波器件中，在凸起8的表面上不产生绝缘膜残渣。因此，凸起8与组件上的衬底的电极表面之间的粘接强度大为提高。
图1A至1D、2A和2B示出表面声波器件中形成一个叉指电极、与叉指电极接触的接线电极和电极焊接区的部分。根据本发明，在压电衬底上形成的电极结构不受特别的限制。本发明可用于制作各种表面声波谐振器和表面声波器件。例如，本发明可用于制作图3和图4所示的梯形滤波器。
图3示出比如优选应用本发明的梯形滤波器的电路结构。图4是它的示意平面图。如图3所示，在梯形滤波器11中，将串联臂谐振器S1和S2并入输入端子12和输出端子13彼此连接所经过的串联臂上。将并联臂谐振器P1-P3分别安排在并联臂上。
如图4所示，在梯形滤波器11中，安排各有一对端子的表面声波器件谐振器，使串联臂谐振器S1和S2以及并联谐振器P1-P3安排在压电衬底14上。
根据本发明，在梯形滤波器11中，最好形成绝缘膜和凸起，使凸起与电极焊接区之间以及凸起与封装之间的粘接强度足够高，如在上述优选
实施例中那样。
此外，根据上述优选实施例，第二电极膜4层叠在第一电极膜2的一部分上。电极可以具有包括至少彼此层叠的三个电极膜的结构。如图5所示，可在第一电极膜2的下面形成底电极层21。优选采用对压电衬底1的粘附性高于对第一电极膜2粘附性的导电材料形成底电极层21。由此能显著提高电极与压电衬底之间的粘接强度。作为能形成具有优良粘附性的底电极层的导电材料，可列举Ti、Cr、NiCr合金，或者其他材料。另外，可形成粘结电极层，作为第二电极膜4的下层。由此，使第一电极膜2与第二电极膜4之间的粘结显著增强。
关于本优选实施例制作表面声波器件生的法，有些情况下，在光刻和形成金属膜凸起的处理或其他处理中实行热处理。于是，由于压电衬底的热电效应，可能会在信号线与地线之间的小空隙中发生所不希望有的放电(热电破裂)，在叉指电极和抗蚀剂中产生故障。在这种情况下，下面的方法是有效的：当形成叉指电极时，使信号线侧的电极与地线侧的电极彼此短路，以使各条线上的电位变成彼此相等；提供小的虚设空隙，并有意在小的虚设空隙引起热电破裂；使用经缩小处理并具有体电阻率约为107Ω·cm至1013Ω·cm的压电衬底等。在使用经缩小处理的压电衬底的情况下，无需切割处理之后的短路线，而且抗热电破裂的措施也是不必要的。因此，使用经缩小处理的压电衬底可降低成本。
下面将描述本优选实施例制作方法的改型例。在这个改型例中，首先，在压电衬底上形成由比如Ti制成的底电极和Al-Cu制成的第一电极膜。在将要形成叉指电极和接线电极的区域形成底电极和第一电极膜。
然后，在压电衬底的整个表面上形成SiO2膜，作为绝缘膜。蚀刻部分SiO2膜。在这种情况下，除去将要形成叉指电极的母线和接线电极的SiO2部分，并除去直接形成在压电衬底上的以及为制造电极焊接区将要层叠的第二电极膜处的SiO2部分。这之后，在已蚀刻除去SiO2膜的部分叠置由Al-Cu制成的粘结电极层、由Ti制成的电极层，以及由Al制成的第二电极膜。于是，叉指电极的母线和接线电极具有其中第一和第二电极膜、上述底电极和粘结电极层层叠的结构。另一方面，电极焊接区具有其中第二电极膜和粘结电极层彼此层叠的结构。也就是说，电极焊接区不要求有第一和第二电极膜彼此层叠的结构。在本改型例中，使凸起直接粘接在第二电极膜上。因此，电极焊接区与凸起之间的粘接强度大为提高。
应用本发明的表面声波器件不限于梯形滤波器。也就是说，可将本发明的制作方法应用于不同类型的表面声波谐振器、纵向耦合谐振器型的表面声波滤波器、使用表面声波元件的天线共用器等。此外，可将本发明应用于没有反射器的表面声波器件的制作方法。
按照本发明的各种优选实施例，最好使用压电单晶LiTaO3、LiNbO3、石英、四硼酸锂、Langasite，或者其他合适的材料；或者使用压电陶瓷，如锆钛酸铅型陶瓷，或其他合适材料制成压电衬底。可通过在铝或其他合适材料制成的绝缘衬底上，形成ZnO或其他合适材料的压电薄膜来制作压电衬底。
应能理解，前面的描述只是为了说明本发明。在不偏离本发明的情况下，技术人员可做出各种替代和改型。因此，本发明意味着包含属于后附权利要求范围内的所有这些替代、改型和变化。
Claims (17)
1.一种制作表面声波器件的方法，其特征在于，依序包括以下步骤：
提供压电衬底；
在压电衬底上形成第一电极膜，用以构成叉指电极、接线电极和电极焊接区，所述接线电极与叉指电极接触，电极焊接区连接至接线电极，并且，至少使电极焊接区形成具有多个电极层彼此层叠的结构；
在压电衬底上形成绝缘膜，以覆盖第一电极膜；
将绝缘膜制成图案，以便除去第一电极膜上要层叠第二电极膜的部分上存在的绝缘膜；
在第一电极膜上已除去绝缘膜的部分上形成第二电极膜；以及
将凸起粘结在第二电极膜上，从而粘结至电极焊接区。
2.根据权利要求1所述的制作表面声波器件的方法，其特征在于：第一电极膜上将要层叠第二电极膜的部分包括：用来构成电极焊接区、接线电极和叉指电极的母线的部分。
3.根据权利要求1所述的制作表面声波器件的方法，其特征在于：还包括在绝缘膜制成图案之后，减小绝缘膜的厚度，以进行频率校准的步骤。
4.根据权利要求1所述的制作表面声波器件的方法，其特征在于：还包括形成SiO2膜和SiN膜之一作为绝缘膜的步骤。
5.根据权利要求1所述的制作表面声波器件的方法，其特征在于：还包括形成用于增强压电衬底与第一电极膜间粘接强度的底电极层，作为第一电极膜的下层，并在底电极层上形成第一电极膜的步骤。
6.根据权利要求1所述的制作表面声波器件的方法，其特征在于：还包括形成用与增强第一电极膜与第二电极膜之间粘接强度的粘结电极层，作为第二电极膜的下层，并在粘结电极层上形成第二电极膜的步骤。
7.一种制作表面声波器件的方法，其中，在压电衬底上形成电极，所述电极包括叉指电极、与叉指电极接触的接线电极和连接至接线电极的电极焊接区，并且，至少电极焊接区具有多个电极层彼此层叠的结构，其特征在于，所述方法以下包括以下步骤：
提供压电衬底；
在压电衬底上形成用来至少构成叉指电极和接线电极的第一电极膜；
在压电衬底上形成绝缘膜，以覆盖第一电极膜；
将绝缘膜制成图案，除去第一电极膜上将要层叠第二电极膜的部分上存在的绝缘膜，以及压电衬底上将要形成用来构成电极焊接区的第二电极膜的部分上存在的绝缘膜；
在第一电极膜已除去绝缘膜的部分上，以及压电衬底将要形成第二电极膜的部分上，形成第二电极膜；以及
将凸起粘结在用来构成电极焊接区的第二电极膜上，从而粘结至电极焊接区。
8.根据权利要求7所述的制作表面声波器件的方法，其特征在于：第一电极膜上将要层叠第二电极膜的部分，包括用来构成电极焊接区、接线电极和叉指电极的母线的各部分。
9.根据权利要求7所述的制作表面声波器件的方法，其特征在于：还包括在绝缘膜制成图案之后，减小绝缘膜的厚度，以进行频率校准的步骤。
10.根据权利要求7所述的制作表面声波器件的方法，其特征在于：还包括形成SiO2膜和SiN膜之一作为绝缘膜的步骤。
11.根据权利要求7所述的制作表面声波器件的方法，其特征在于：还包括形成用于增强压电衬底与第一电极膜间粘接强度的底电极层，作为第一电极膜的下层，并在底电极层上形成第一电极膜的步骤。
12.根据权利要求7所述的制作表面声波器件的方法，其特征在于：还包括形成用于增强第一电极膜与第二电极膜之间粘接强度的粘结电极层，作为第二电极膜的下层，并在粘结电极层上形成第二电极膜的步骤。
13.一种表面声波器件，其特征在于，包括：
压电衬底；
电极，被布置在压电衬底上，并且包括叉指电极、连接至叉指电极的接线电极和电极焊接区；
粘结在电极焊接区上的凸起；
部分电极至少包括具有多个电极膜层叠结构之电极焊接区；以及
绝缘膜，它被布置成用以覆盖除具有多个电极膜层叠结构的电极部分以外的区域。
14.根据权利要求13所述的表面声波器件，其特征在于：由SiO2膜和SiN膜之一制成所述绝缘膜。
15.根据权利要求13所述的表面声波器件，其特征在于：包括在压电衬底与电极之间的底层，用以增强压电衬底与电极之间的粘接强度。
16.根据权利要求13所述的表面声波器件，其特征在于：所述电极包括至少两个电极膜。
17.根据权利要求16所述的表面声波器件，其特征在于：还包括被布置所述在至少两个电极膜之间的粘结电极层，用以增强它们之间的粘接强度。
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