JP2002026675A - 弾性表面波装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 製造工程で発生するすだれ状電極の損傷を防
止した弾性表面波装置を提供する。 【解決手段】 表面にすだれ状電極２が形成された圧電
基板１を使用する弾性表面波装置において、すだれ状電
極２は、無機材料からなる下地保護膜４と、無機材料ま
たは有機材料からなる表面保護膜５の２層からなる保護
層６によって覆われ、かつ、下地保護膜４と圧電基板１
表面との間に、圧電基板１の任意の方向に貫通する空隙
部７が形成されていることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、弾性表面波装置及
びその製造方法に係り、特に製造工程におけるすだれ状
電極の損傷を防止し、生産性と信頼性を向上した弾性表
面波装置及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】弾性表面波装置は、ニオブ酸リチウムあ
るいはタンタル酸リチウム等の圧電基板を使用して、半
導体素子と同様の微細加工技術、組み立て実装技術によ
り製造される。しかし弾性表面波装置は、圧電基板表面
を伝播する弾性波を信号の伝達処理に使用するため、半
導体素子と異なり、表面に強固な保護膜を設けることは
できない。

【０００３】そのため、弾性表面波装置のチップ表面に
保護膜を形成したとしても、特性に影響しないような薄
膜が使用され、特に信頼性と精度が要求される高周波の
弾性表面波装置では、弾性表面波素子チップを気密性に
優れたセラミックパッケージに収納する場合が多い。

【０００４】前記のように、気密性に優れたパッケージ
に納めることで、製品状態での弾性表面波素子チップの
電極損傷を防ぐことは可能になったが、製造過程でチッ
プをパッケージに収納するまでの組み立て実装における
電極の損傷が問題である。

【０００５】図５は、従来の弾性表面波装置の製造工程
の説明図である。同図に示すＳ１１〜Ｓ１６の各工程に
より弾性表面波装置が製造されるが、前述した電極の損
傷は、非常に微細な基板破片や金属片の電極への衝突、
また治具や工具の接触が起こり易い、ウエハを切断する
ダイシング工程（Ｓ１２）、パッケージに収納するダイ
ボンディング工程（Ｓ１３）、チップとパッケージを配
線するワイヤボンディング工程（Ｓ１４）等で特に多く
発生していた。

【０００６】電極の損傷で最も問題となるのは、すだれ
状電極のショートである。例えばラインスペースが各々
１μｍのすだれ状電極では、基板片の衝突により１μｍ
程度の電極の潰れが発生しても、ショートに繋がるおそ
れがある。また、ショートが発生しなかったとしても、
圧電基板が有する焦電性により静電気が発生した場合、
前記のような電極損傷個所は正負の電極間隔が狭まり静
電破壊を生じ易くなり、放電アークにより電極材が溶融
してショートを発生することがあった。

【０００７】このような電極の損傷は、弾性表面波装置
の歩留りを低下させ、生産性を阻害するとともに、前述
のような静電破壊発生の原因ともなり、製品の信頼性を
著しく損なっていた。そこで電極損傷を避けるため、従
来から図６に示すように、電極基板１上のすだれ状電極
（アルミニウム電極）２を覆うように保護膜１１を設け
る構成がとられてきた。

【０００８】このような保護膜を使用する例としては、
特開平７−１８５４４１号公報、特開平８−１６２８８
０号公報、特開平８−２０４４９３号公報、特開平９−
４６１５６号公報、特開平１１−７４７５０号公報、特
開平１２−５９１６５号公報等がある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】前記のような製造工程
における電極の損傷を防止するには、保護膜は十分強固
であることが必要であるが、厚い保護膜を設けると、弾
性表面波の伝播に悪影響があり、電気特性を劣化させる
問題があった。

【００１０】図７は保護膜の厚さが弾性表面波装置の特
性に影響する一例を示しており、横軸が弾性表面波の波
長で規格化した保護膜の膜厚、縦軸が中心周波数で規格
化した周波数変化である。

【００１１】厚い保護膜を使用した場合、弾性表面波装
置の中心周波数が低周波側にずれる割合が大きく、か
つ、保護膜の膜厚ばらつきの影響を受けや易くなるの
で、フィルタ装置として使用する弾性表面波装置では、
所望の電気特性を得ることが難しくなり、実用的ではな
かった。このような問題を避けるには、従来は後の工程
で保護膜を除去するか薄い保護膜を使用せざるを得なか
った。

【００１２】例えば有機樹脂系の厚い保護膜を使用した
場合は、所定の工程終了後に保護膜を除去する際に問題
があった。つまり、ダイシング時に粘着シートでウエハ
を固定するため、有機溶剤が使用できず、アルカリ溶液
を使用しており、このため、アルミニウム電極が僅かな
がら溶解し、特性の変動を生じる問題があった。また、
パッケージ収納後に保護膜を除去する場合は、熱処理工
程を経ているので、保護膜が焼き付き、除去が困難であ
った。薄い保護膜の場合は、十分な保護効果が得られな
い問題があった。

【００１３】本発明の目的は、製造工程で発生するすだ
れ状電極の損傷を有効に防止した弾性表面波装置及びそ
の製造方法を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、第１の手段は、表面にすだれ状電極が形成された圧
電基板を使用する弾性表面波装置において、前記すだれ
状電極は、無機材料からなる下地保護膜と、無機材料ま
たは有機材料からなる表面保護膜の２層からなる保護層
により覆われ、かつ、下地保護膜と圧電基板表面との間
に、圧電基板の任意の方向に貫通する空隙部が形成され
ていることを特徴とするものである。

【００１５】また前記目的を達成するため、第１の手段
は、圧電基板上に電極パターンを形成する第１の工程
と、すだれ状電極を覆うように感光性樹脂パターンを形
成する第２の工程と、圧電基板表面に二酸化シリコン膜
の下地保護膜を成膜する第３の工程と、下地保護膜上に
二酸化シリコン膜またはシリコン樹脂膜またはエポキシ
樹脂膜の表面保護膜を成膜する第４の工程と、フォトリ
ソグラフィ・エッチング技術により表面保護膜と下地保
護膜を所望のパターンに形成する第５の工程と、溶剤を
使用して感光性樹脂パターンを溶解除去する第６の工程
とを有することを特徴とするものである。

【００１６】本発明の弾性表面波装置は、圧電基板の表
面にすだれ状電極を形成した後、すだれ状電極を覆うよ
うに感光性樹脂によるパターンを形成し、この感光性樹
脂パターンを形成した圧電基板の上に無機材料からなる
下地保護膜を形成し、さらに下地保護膜の上に無機材料
または有機材料からなる表面保護膜を形成することで構
成されている。

【００１７】下地保護膜は、下の感光性樹脂パターンを
溶融または溶解するようなことが無いよう数十ｎｍの非
常に薄い無機材料の膜を真空成膜装置を使用して作製す
る。また、表面保護膜は、損傷に対して十分耐性が得ら
れるように１μｍ以上の厚い膜とする。表面保護膜の成
膜に際しては、真空成膜装置を使用できる他に、下地保
護膜が形成してあるので、溶剤を使用した膜材料を回転
塗布法によって成膜することも可能である。

【００１８】これらの膜は、必要な部分を除いてフォト
リソグラフィ・エッチング技術によってパターニングさ
れ、さらに溶剤を使用して感光性樹脂パターンが除去さ
れ、すだれ状電極との間に空隙が形成される。感光性樹
脂が除去され易いように保護膜のパターニングは、圧電
基板表面に平行な任意の方向で空隙が貫通しているよう
になされる。以上の構成により、電極損傷を防止できる
だけの厚い保護膜を形成しても弾性表面波装置の特性が
劣化することがない。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図１は本発明の実施形態に係る弾性
表面波装置の断面図、図２はその弾性表面波装置の斜視
図である。

【００２０】圧電基板１としてタンタル酸リチウム単結
晶を使用し、スパッタリング法とフォトリソグラフィ技
術及びドライエッチング技術を使用して、すだれ状電極
２、ボンディングパッド３等が、２０００〜４０００Å
の膜厚のアルミニウムまたはアルミニウム合金薄膜によ
り圧電基板１の表面に形成される。

【００２１】本発明の弾性表面波装置は、すだれ状電極
２の上に空隙部７を設けて下地保護膜４と表面保護膜５
が形成され、圧電基板１の表面に平行な任意の方向に空
隙部７が貫通した構造となっている。即ち、下地保護膜
４と表面保護膜５からなる保護層６によって上方に空隙
部７を持たせて、すだれ状電極２が被覆、保護されてい
るのであるが、この空隙部７は図２に示すように、圧電
基板１の左右方向に貫通するようになっている。なお、
図２では左右方向に空隙部７が貫通しているが、この貫
通方向は任意の方向とすることができる。

【００２２】図３は本発明の製造工程の説明図、図４は
各製造工程での断面図である。通常の弾性表面波装置
は、すだれ状電極２が形成された後、次工程でダイシン
グを行うが、本発明では組み立て工程における電極の損
傷を防止するため、すだれ状電極２の上に空隙部７を設
けて、下地保護膜４と表面保護膜５が形成される。

【００２３】即ち、本発明の弾性表面波装置の製造方法
は、図３に示すように、圧電基板１上に電極パターンを
形成する第１の工程（Ｓ１）と、すだれ状電極２を覆う
ように感光性樹脂パターン８（図４参照）を形成する第
２の工程（Ｓ２）と、圧電基板１の表面に二酸化シリコ
ン膜の下地保護膜４を成膜する第３の工程（Ｓ３）と、
下地保護膜４上に二酸化シリコン膜またはシリコン樹脂
膜またはエポキシ樹脂膜の表面保護膜５を成膜する第４
の工程（Ｓ４）と、フォトリソグラフィ・エッチング技
術により表面保護膜５と下地保護膜４を所望のパターン
に形成する第５の工程（Ｓ５）と、溶剤を使用して感光
性樹脂パターン８を溶解除去する第６の工程（Ｓ６）と
を有する図４（ａ）は、圧電基板１の上にすだれ状電極
２とボンディングパッド３が形成された状態を示してい
る。この状態から図４（ｂ）に示すように、感光性樹脂
パターン８が、すだれ状電極２を覆うように厚さ約２μ
ｍで形成される。次に図４（ｃ）に示すように、下地保
護膜４が、空隙部７を形成するために設けられる感光性
樹脂パターン８を保護する目的で形成される。これは数
十ｎｍの非常に薄い膜である。成膜方法としてはスパッ
タリング法を使用し、二酸化シリコン膜を材料とした。

【００２４】下地保護膜４はウエハ全体に成膜され、こ
の上に損傷を防止するための厚い表面保護膜５が形成さ
れる。表面保護膜５の形成には、下地保護膜４と同様に
スパッタリング法を使用することもできるが、スピンオ
ンガラスを使用することで、回転塗布法によって厚い膜
を膜厚精度よく成膜することが可能である。この場合、
加熱乾燥は１２０℃程度の非常に低い温度で行うこと
で、感光性樹脂パターン８の焼き付きを防止することが
できる。このようにして下地保護膜４と表面保護膜５と
からなる保護層６が形成される。

【００２５】成膜が完了した後、フォトリソグラフィ・
エッチング技術を使用して、図４（ｄ）に示すように、
すだれ状電極２部以外の必要の無い表面保護膜５と下地
保護膜４は除去される。除去にはドライエッチングを使
用し、図２に示すように、平面で見たときのすだれ状電
極２を四角く覆う保護層６の対向する２辺が圧電基板１
面に接し、他の対向する２辺では保護層６が空間に開い
ているようにパターニングし、空隙部７が貫通するよう
に形成している。

【００２６】このような形状とすることで、図７（ｃ）
で保護層６に包み込まれていた感光性樹脂パターン８が
晒され、後の工程で溶剤を使用した感光性樹脂パターン
８の溶解除去を簡単に行うことができる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば下
地保護膜と表面保護膜の２層により保護層を形成するの
で、すだれ状電極との間に空隙部を設けて、厚い保護層
を形成することが可能である。これにより、弾性表面波
装置の組み立て実装工程で問題となっていた電極の損傷
を防止することができ、生産性と信頼性を向上すること
が可能な弾性表面波装置及びその製造方法を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態による弾性表面波装置の主
要構成を示す断面図である。

【図２】本発明の一実施形態による弾性表面波装置の主
要構成を示す斜視図である。

【図３】本発明の保護膜の形成工程の説明図である。

【図４】本発明の保護膜を形成する各工程の状態を示す
断面図である。

【図５】従来の弾性表面波装置の製造工程の説明図であ
る。

【図６】従来の弾性表面波装置の構成の一部を示す断面
図である。

【図７】従来の弾性表面波装置における保護膜膜厚と周
波数変化の関係の一例を示す特性図である。

【符号の説明】

１ 圧電基板 ２ すだれ状電極 ３ ボンディングパッド ４ 下地保護膜 ５ 表面保護膜 ６ 保護層 ７ 空隙部 ８ 感光性樹脂パターン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高柳 克典 岩手県水沢市真城字北野１番地 株式会社 日立メディアエレクトロニクス内 Ｆターム(参考） 5J097 AA24 AA26 AA32 HA02 HA03 HA04 JJ01 KK09

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面にすだれ状電極が形成された圧電基
   板を用いる弾性表面波装置において、 前記すだれ状電極は、無機材料からなる下地保護膜と、
   無機材料または有機材料からなる表面保護膜の２層から
   なる保護層によって覆われ、 かつ、前記下地保護膜と圧電基板表面との間に、圧電基
   板の任意の方向に貫通する空隙部が形成されていること
   を特徴とする弾性表面波装置。
2. 【請求項２】 圧電基板上に電極パターンを形成する第
   １の工程と、 すだれ状電極を覆うように感光性樹脂パターンを形成す
   る第２の工程と、 圧電基板表面に二酸化シリコン膜の下地保護膜を成膜す
   る第３の工程と、 下地保護膜上に二酸化シリコン膜またはシリコン樹脂膜
   またはエポキシ樹脂膜の表面保護膜を成膜する第４の工
   程と、 フォトリソグラフィ・エッチング技術により表面保護膜
   と下地保護膜を所望のパターンに形成する第５の工程
   と、 溶剤を使用して感光性樹脂パターンを溶解除去する第６
   の工程とを有することを特徴とする弾性表面波装置の製
   造方法。