CN1622453A - 压电薄膜共振器及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供压电薄膜共振器及其制造方法。在由元件基板(11)和在该元件基板(11)上所形成的包括压电膜(14)在内的多层膜(12～15)来构成、并通过在前述压电膜(14)的内部传播的体声波得到规定的共振频率的信号的压电薄膜共振器(10)中，形成为多层膜(12)的端面位于较元件基板(11)的端面更靠内侧。借此，在处置压电薄膜共振器(10)时搬运工具(16)不接触多层膜(12～15)，膜剥离等多层膜(12～15)的损伤可以防患于未然。

Description

压电薄膜共振器及其制造方法
技术领域
本发明涉及压电薄膜共振器及其制造方法，特别是涉及运用于压电薄膜共振器中的防止薄膜损坏的有效的技术。
背景技术
近年来，为了适应高速大容量通信，对小型而低损失且具有宽的通频带宽的滤波器的需要高了起来。为了适应该要求，多采用使用具有小型而低损失的特征的弹性表面波(SAW：Surface Acoustic Wave)的SAW滤波器。该SAW滤波器是使用在压电基板上交互配置具有所传播的波长的1/4左右的宽度的电极指的交错指状电极来激振·接收弹性表面波。
这里，因为进一步的对大容量通信的需求，所以持续谋求工作频率的高频化，在近年的便携式电话中使用2GHz频带，要求进一步的高频化。
但是，2GHz中的SAW滤波器的电极指宽度成为0.4μm左右，在适应进一步的高频化中，因为有必要高精度地加工0.4μm及其以下的电极指，故制造性显著降低的可能性很大。
这样的状况之中，采用了使用体声波(BAW：BulkAcoustic Wave)的压电薄膜共振器滤波器。压电薄膜共振器滤波器的工作频率取决于由输入输出电极夹住的压电层的厚度。在历来的用陶瓷或水晶的共振器滤波器中，因为高精度地把压电层加工薄是困难的，故不用于高频波的用途中。与此相反，压电薄膜共振器滤波器因为用溅射等成膜装置形成压电层，故可以高精度地形成想要的厚度的压电膜而在高频化方面具有优越性。
此外，压电薄膜共振器滤波器中使用的电极是平板电极，因为没有必要像SAW滤波器那样，使用细的电极，故处理大电力的信号成为可能。
再者，就压电薄膜共振器而言，例如公开于日本特开2002-232253号公报或特开平10-270979号公报中。
SAW滤波器可以仅用一层交错指状电极用的电极膜来构成。也就是说，在压电基板的整个面上形成交错指状电极用的电极膜，形成交错指状电极部分、配线和信号取出电极用的抗蚀剂图形后，通过施行RIE等蚀刻工序来制作。而且，由于在基板内侧形成作为器件必要的薄膜图形，所以薄膜的端面不位于压电基板的端面部分。
因此，在从晶片等集合基板切断成单片之际，因为集合基板上所形成的薄膜不接触于切割刀片，故不容易发生膜剥离。此外，在移送单片的情况下或在组件上实际安装等的情况下，即使移送臂或倒装片用的有缝夹套(collet)等搬运工具接触于基板的端面，也因为在基板端面上不存在薄膜故不容易发生膜剥离。
另一方面，压电薄膜共振器滤波器(压电薄膜共振器)，如图9中所示，因为由在元件基板11上所成膜的多个薄膜12～15来构成，所以在各自的膜形成时，在单片切断之际设置在基板端面上薄膜不存在的工序，从成本方面来说是困难的。因此，多个薄膜(这里，音响反射膜12)的端面就位于元件基板11的端面部分。
借此，在单片切断时或安装工序中用移送臂等搬运工具16拾起压电薄膜共振器时，搬运工具16与薄膜12接触而变得容易发生膜剥离，成为不良的原因之一(参照图10)。
此外，即使不发生膜剥离，损伤膜而在层间产生裂纹，产生以该裂纹为起点基于热历史等伸缩压缩作用引起的裂痕或隆起部分，长期的可靠性降低。
发明内容
因此，本发明目的在于提供一种可以防止压电薄膜共振器中的多层膜的损伤的技术。
根据本发明的一个侧面的压电薄膜共振器，由元件基板和在该元件基板上所形成的包括压电膜在内的多层膜来构成，通过在前述压电膜的内部传播的体声波得到规定的共振频率的信号的压电薄膜共振器，其特征在于，其中前述多层膜的端面位于比前述元件基板的端面更靠内侧。
在本发明的优选实施方式中，其特征在于，从前述元件基板的端面到最靠近该端面的薄膜的端面的距离为1μm及其以上。
在本发明的另一个优选方式中，其特征在于，从前述元件基板的端面到最靠近该端面的薄膜的端面的距离的RMS为10μm及其以下。
本发明的一个侧面的压电薄膜共振器是由元件基板和在该元件基板上所形成的包括压电膜在内的多层膜来构成，通过在前述压电膜的内部传播的体声波得到规定的共振频率的信号的压电薄膜共振器，其特征在于，其中斜切加工后的前述多层膜的端面中的前述元件基板侧的前端包含前述元件基板的端面、位于它们的内侧。也就是说，多层膜的端面成为越靠近元件基板越接近该元件基板的端面的斜切面，该斜切面的元件基板侧的前端沿着元件基板的端面设置。或者，该斜切面的元件基板侧的前端位于较元件基板的端面更靠内侧。
在本发明的优选实施方式中，其特征在于，其中由前述元件基板的元件形成面与前述多层膜的斜切面所成的角度的RMS为5°以内。
本发明的另一个侧面的压电薄膜共振器的制造方法，是由元件基板和在该元件基板上所形成的包括压电膜在内的多层膜来构成、通过在前述压电膜的内部传播的体声波得到规定的共振频率的信号的压电薄膜共振器的制造方法，其特征在于，在集合基板上层叠形成薄膜而制作多个压电薄膜共振器，在集合基板的切割线上用第1切割刀片进行半切断而分断前述薄膜，用厚度比前述第1切割刀片要薄的第2切割刀片，留出上述第1切断刀片的切断面并在切断线上进行全切割而分离成单片。
本发明的另一个侧面的压电薄膜共振器的制造方法，是由元件基板和在该元件基板上所形成的包括压电膜在内的多层膜来构成，通过在前述压电膜的内部传播的体声波得到规定的共振频率的信号的压电薄膜共振器的制造方法，其特征在于，在集合基板的切割线上用第1切割刀片切削规定深度形成划线，在形成有前述划线的集合基板上层叠形成薄膜而制作多个压电薄膜共振器，用厚度比前述第1切割刀片要薄的第2切割刀片与前述划线的侧面非接触地在前述切割线上切断而分离成单片。
本发明的另一个侧面的压电薄膜共振器的制造方法，是由元件基板和在该元件基板上所形成的包括压电膜在内的多层膜来构成，通过在前述压电膜的内部传播的体声波得到规定的共振频率的信号的压电薄膜共振器的制造方法，其特征在于，在切割线上进行遮蔽，用溅射法在集合基板上有选择地层叠形成薄膜而制作多个压电薄膜共振器，用切割刀片与前述薄膜非接触地在前述切割线上切断而分离成单片。
本发明的另一个侧面的压电薄膜共振器的制造方法，是由元件基板和在该元件基板上所形成的包括压电膜在内的多层膜来构成，通过在前述压电膜的内部传播的体声波得到规定的共振频率的信号的压电薄膜共振器的制造方法，其特征在于，在集合基板上层叠形成薄膜而制作多个压电薄膜共振器，用蚀刻法去除位于前述集合基板的切断线上的前述薄膜，用切割刀片与前述薄膜非接触地在前述切割线上切断而分离成单片。
附图说明
图1是表示作为本发明的一个实施方式的压电薄膜共振器与搬运工具的剖视图。
图2是表示作为本发明的另一个实施方式的压电薄膜共振器的剖视图。
图3是表示作为本发明的另一实施方式的压电薄膜共振器的剖视图。
图4是顺序表示作为本发明的实施方式的压电薄膜共振器的制造方法的说明图。
图5是顺序表示作为本发明的另一实施方式的压电薄膜共振器的制造方法的说明图。
图6是表示作为本发明的另一实施方式的压电薄膜共振器的制造方法中所用的掩模的立体图。
图7是表示使用图6的掩模的压电共振器的制造工序的一部分的说明图。
图8是表示使用与图6不同的形状的掩模的压电共振器的制造工序的一部分的说明图。
图9是表示现有的压电共振器的剖视图。
图10是表示分离成单片的现有的压电薄膜共振器与搬运工具的说明图。
具体实施方式
下面参照附图更具体地说明实施本发明的优选方式。这里，在附图中对同一构件赋予同一标号，此外，省略重复的说明。再者，因为这里的说明是实施本发明的优选的方式，所以本发明不限于该方式。
图1是表示作为本发明的一个实施方式的压电薄膜共振器与搬运工具的剖视图，图2是表示作为本发明的另一实施方式的压电薄膜共振器的剖视图，图3是表示作为本发明的另一实施方式的压电薄膜共振器的剖视图，图4是顺序表示作为本发明的实施方式的压电薄膜共振器的制造方法的说明图，图5是顺序表示作为本发明的另一个实施方式的压电薄膜共振器的制造方法的说明图，图6是表示作为本发明的另一实施方式的压电薄膜共振器的制造方法中所用的掩模的立体图，图7是表示使用图6的掩模的压电共振器的制造工序的一部分的说明图，图8是表示使用与图6不同的形状的掩模的压电共振器的制造工序的一部分的说明图。
图1中所示的压电薄膜共振器10是称为SMR(Solidly MountedResonator)型压电薄膜共振器者，例如在单晶硅组成的元件基板11之上，形成交互地形成总计四层的音响阻抗高的薄膜与低的薄膜，例如AlN膜12a与SiO2膜12b而成的音响反射膜12。在此音响反射膜12上用真空蒸镀法形成Pt膜，用平版印刷术形成图形从而形成下部电极13。
进而，在下部电极13上，用溅射法形成由ZnO组成的压电膜14。然后，在压电膜14上用溅射法形成Al膜，用平版印刷术形成图形从而形成上部电极15。再者，也可以在下部电极13与压电膜14之间，和压电膜14与上部电极15之间，形成例如AlN膜或Cr膜的贴紧层。
在由这种多层膜12～15所形成的压电薄膜共振器10中，如果在下部电极13与上部电极15上施加交流电压，则通过因压电效应而在压电膜14的内部传播的体声波可得到规定的共振频率的信号。
再者，也可以不形成音响反射膜12，在该情况下在元件基板11上直接形成下部电极13。此外，虽然在本方式中音响反射膜12是四层，但是只要是层叠音响阻抗不同的薄膜，不限于四层。进而，各薄膜的膜质也不限定于上述情况，其只不过是一个例子。
这里，如图所示，在本实施方式的压电薄膜共振器中，多层膜12～15的端面多少位于较元件基板11的端面更靠内侧。也就是说，任何薄膜的端面都不位于元件基板11的端面部分。
借此，在靠移送臂或在倒装片时所使用的有缝夹套等搬运工具16拾起压电薄膜共振器时，搬运工具16变得不接触于多层膜(这里音响反射膜12)。因而，把膜剥离等多层膜的损伤防患于未然成为可能。
像这样多层膜的端面位于较元件基板11的端面更靠内侧的部位，不一定遍及元件基板11的整个区域，也可以是一部分。例如，也可以仅位于在用搬运工具16拾起时将要接触的部位的多层膜的端面部分限定位于较元件基板11的端面更靠内侧。
再者，在本实施方式中，在用搬运工具16拾起时，为了可靠地实现与搬运工具16的不接触，从元件基板11的端面到最靠近该端面的薄膜(这里音响反射膜12)的端面的距离为1μm及其以上。
这里，在多层膜的端面被斜切加工的情况下，如图2中所示，多层膜12～15的端面不仅位于较元件基板11的端面更靠内侧，而且通过斜切面避免与搬运工具16的接触，所以如图3中所示，元件基板11侧的前端也可以位于元件基板11的端面上。也就是说，在多层膜12～15的端面成为斜切面的情况下，该斜切面的元件基板11侧的前端可以设在元件基板11的端面的内侧，此外，该斜切面的元件基板11侧的前端也可以沿着元件基板11的端面设置。
再说，就元件基板11的一边，测定该元件基板11的端面与元件基板11上所形成的薄膜(具有最靠近元件基板11的端面的端面的薄膜)的端面间距离，调查该端面间距离偏差的RMS(均方粗糙度)与膜剥离等不良情况的关系。其结果示于表1。
表1
    RMS〔μm〕     1     10     30
    判定     良好     良好     剥离
从表1可以看出，在该端面间距离的RMS为10μm及其以下的情况下不发生膜剥离等不良。因此，判明即使例如在元件基板11的端部未形成薄膜，如果在元件基板11上所形成的薄膜的端部不一样则也成为膜剥离的原因。
接下来，就多层膜的端面斜切加工后的压电薄膜共振器中的元件基板11的一边，测定由该元件基板11的基板面与元件基板11上所形成的薄膜的斜切面(端部面)所成的角度，调查该角度偏差的RMS与膜剥离等不良情况的关系。其结果示于表2。
表2
   RMS〔°〕     5     10     15
    判定     良好     良好     剥离
从表2可以看出，如果该角度的RMS为5度以内则不发生膜剥离等不良。因此，就斜切面而言也是，判定如果不形成一样的面则成为膜剥离等不良的原因。
以上说明的构成的压电薄膜共振器，通过例如以下第1～第4制造方法来制作。
也就是说，第1制造方法示于图4。在该第1制造方法中，首先，在元件基板11这个作为分离成单片前的基板的集合基板11a上层叠形成薄膜12～15，制作多个前述压电薄膜共振器10(图4的(a))。接着，用第1切断刀片17在集合基板11a的切断线上进行半切割而分断薄膜(这里为音响反射膜12)(图4的(b))。然后，用厚度比薄膜分断中用的第1切断刀片17要薄的第2切断刀片18，留出第1切断刀片17的切断面并在切断线上进行全切割而分离成单片(图4的(c))。
第2制造方法示于图5。在第2制造方法中，在薄膜的形成之前，首先，用第1切断刀片17在集合基板11a的切断线上按规定深度进行切削而形成划线19(图5的(a))。然后，在形成了划线19的集合基板11a上层叠形成薄膜12～15而制作多个压电薄膜共振器(图5的(b))。借此，在划线19上，形成与在除此之外的区域上所形成的薄膜12～15不连续的薄膜21。成膜后，用厚度比第1切断刀片17要薄的第2切断刀片18，与划线19的侧面非接触地在切断线上进行切断而分离成单片(图5的(c))。
借此，因为划线19上的薄膜21与薄膜12～15不连续，故即使元件基板11端部的膜，也就是划线19上的薄膜21剥离，剥离也不扩大到有助于元件工作的薄膜12～15。再者，因为像这样划线19上的薄膜21是与元件工作无关的薄膜，故在本说明书中，与作为靠体声波得到规定的共振频率的信号的薄膜12～15的多层膜加以区别。也就是说，所谓得到规定的共振频率的信号的多层膜12～15是指关于实际的元件工作的薄膜，不包括划线19上的薄膜21。
第3制造方法，用例如图6中所示的掩模20在切断线上遮蔽，如图7中所示，对溅射靶子22进行溅射并在集合基板11a上有选择地层叠形成薄膜12～15，制作多个压电薄膜共振器。然后，用切断刀片(未画出)与薄膜12～15非接触地在切断线上切断而分离成单片。再者，在用溅射法在薄膜12～15上形成斜切面的情况下，如图8中所示，用正交于切断线的断面成为在集合基板11a侧有顶点的三角形状的掩模20就可以了。
而且，第4制造方法，在集合基板11a上层叠形成薄膜12～15而制作多个压电薄膜共振器10(参照图4(a))，用干蚀刻法或湿蚀刻法去除位于集合基板11a的切断线上的薄膜12～15。然后，用切断刀片与薄膜12～15非接触地在切断线上进行切断而分离成单片。
再者，以上说明的四种制造方法只不过是一个例子，当然也可以用除此之外的制造方法制造前述构成的压电薄膜共振器10。
虽然在以上的说明中，就把本发明运用于SMR型压电薄膜共振器的情况下进行了说明，但是可以全面地运用于使夹在上下电极间的压电膜的上下方向成为大气开放的状态，音响上全反射的膜片型和空隙型压电薄膜共振器等使用压电膜的层叠型压电薄膜共振器中。
根据本发明，则可以收到以下的效果。也就是说，由于在处置压电薄膜共振器时搬运工具不接触多层膜，所以把膜剥离等多层膜的损伤防患于未然成为可能。

Claims (9)

1.一种压电薄膜共振器，由元件基板和在该元件基板上所形成的包括压电膜在内的多层膜来构成，通过在所述压电膜的内部传播的体声波得到规定的共振频率的信号，其特征在于，
所述多层膜的端面位于较所述元件基板的端面更靠内侧。
2.如权利要求1所述的压电薄膜共振器，其特征在于，从所述元件基板的端面到最靠近该端面的薄膜的端面的距离为大于等于1μm。
3.如权利要求1所述的压电薄膜共振器，其特征在于，从所述元件基板的端面到最靠近该端面的薄膜的端面的距离的RMS为小于等于10μm。
4.一种压电薄膜共振器，由元件基板和在该元件基板上所形成的包含压电膜在内的多层膜来构成，通过在所述压电膜的内部传播的体声波得到规定的共振频率的信号，其特征在于，
斜切加工后的所述多层膜的端面中的所述元件基板侧的前端包含所述元件基板的端面，位于较它们更靠内侧。
5.如权利要求4所述的压电薄膜共振器，其特征在于，由所述元件基板的元件形成面与所述多层膜的斜切面所成的角度的RMS为5°以内。
6.一种压电薄膜共振器的制造方法，该压电薄膜共振器是由元件基板和在该元件基板上所形成的包括压电膜在内的多层膜来构成，通过在所述压电膜的内部传播的体声波得到规定的共振频率的信号，其特征在于，
在集合基板上层叠形成薄膜而制作多个压电薄膜共振器，
在所述集合基板的切割线上用第1切割刀片进行半切断而分断所述薄膜，
用厚度比所述第1切割刀片要薄的第2切割刀片，留出所述第1切断刀片的切断面并在切断线上进行全切割而分离成单片。
7.一种压电薄膜共振器的制造方法，该压电薄膜共振器由元件基板和在该元件基板上所形成的包含压电膜在内的多层膜来构成，通过在所述压电膜的内部传播的体声波得到规定的共振频率的信号，其特征在于，
在集合基板的切割线上用第1切割刀片切削规定深度并形成划线，
在形成有所述划线的集合基板上层叠形成薄膜而制作多个压电薄膜共振器，
用厚度比所述第1切割刀片要薄的第2切割刀片与所述划线的侧面非接触地在所述切割线上切断而分离成单片。
8.一种压电薄膜共振器的制造方法，该压电薄膜共振器由元件基板和在该元件基板上所形成的包含压电膜在内的多层膜来构成，通过在所述压电膜的内部传播的体声波得到规定的共振频率的信号，其特征在于，
在切割线上进行遮蔽，用溅射法在集合基板上有选择地层叠形成薄膜而制作多个压电薄膜共振器，
用切割刀片与所述薄膜非接触地在所述切割线上切断而分离成单片。
9.一种压电薄膜共振器的制造方法，该压电薄膜共振器由元件基板和在该元件基板上所形成的包含压电膜在内的多层膜来构成，通过在所述压电膜的内部传播的体声波得到规定的共振频率的信号，其特征在于，
在集合基板上层叠形成薄膜而制作多个压电薄膜共振器，
用蚀刻法去除位位于所述集合基板的切断线上的所述薄膜，
用切割刀片与所述薄膜非接触地在所述切割线上切断而分离成单片。
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