JP2002232254A - Surface acoustic wave device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、携帯電話等の移動
体通信機器に用いられる弾性表面波フィルタ(以下SA
Wフィルタと称す)等の弾性表面波装置に関し、特に1
対の櫛歯状電極から成るIDT電極を複数備えて形成さ
れる弾性表面波装置の電極構造に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a surface acoustic wave filter (hereinafter referred to as SA) for use in mobile communication equipment such as a portable telephone.
Surface acoustic wave device such as a W filter).
The present invention relates to an electrode structure of a surface acoustic wave device formed by providing a plurality of IDT electrodes formed of a pair of comb-shaped electrodes.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、電波を利用する電子機器のフィル
タ,遅延線,発振器等の構成素子として多くの弾性表面
波装置が用いられている。特に小型・軽量でかつフィル
タとしての急峻遮断性能が高いSAWフィルタは、移動
体通信分野において、携帯端末装置のRF段及びIF段
のフィルタとして多用されるようになって来ており、低
損失かつ通過帯域外の遮断特性として、高い減衰特性
と、広い帯域幅が要求されている。2. Description of the Related Art In recent years, many surface acoustic wave devices have been used as components such as filters, delay lines, and oscillators of electronic devices utilizing radio waves. In particular, a SAW filter which is small and lightweight and has a high sharp cutoff performance as a filter has been widely used in the mobile communication field as a filter of an RF stage and an IF stage of a portable terminal device, and has a low loss and a low loss. As the cutoff characteristics outside the pass band, high attenuation characteristics and a wide bandwidth are required.
【0003】携帯電話等のRF段に用いるフィルタの1
種に、同一圧電基板上に複数個の一端子対弾性表面波共
振子(以下、SAW共振子と称す)を配設し、SAW共
振子を直並列に梯子状に接続した、所謂ラダー型SAW
フィルタがある。このラダー型SAWフィルタは小型で
あると共に低損失であり、急峻な減衰特性のフィルタが
実現できるため、携帯電話等のRFフィルタとして広く
使用されている。One of the filters used in the RF stage of a mobile phone or the like
A so-called ladder-type SAW in which a plurality of one-port surface acoustic wave resonators (hereinafter, referred to as SAW resonators) are arranged on the same piezoelectric substrate, and the SAW resonators are connected in series and in a ladder shape.
There is a filter. The ladder-type SAW filter is small in size and low in loss, and can realize a filter having a steep attenuation characteristic. Therefore, the ladder-type SAW filter is widely used as an RF filter for a mobile phone or the like.
【0004】上記のラダー型SAWフィルタに用いられ
る圧電基板として、タンタル酸リチウムが広く用いられ
ている。この理由の1つは、タンタル酸リチウムの電気
機械結合係数が、各国の携帯電話のRF段フィルタに要
求される帯域幅を実現する上でよく適合しているからで
ある。さらに、この圧電基板は、RF段によく用いられ
る圧電材料として知られるニオブ酸リチウムに比べて周
波数温度係数も小さく、周囲温度変化による中心周波数
の変動も小さい。As a piezoelectric substrate used in the ladder type SAW filter, lithium tantalate is widely used. One reason for this is that the electromechanical coupling coefficient of lithium tantalate is well adapted to achieve the required bandwidth for RF stage filters in mobile phones in different countries. Further, the piezoelectric substrate has a smaller frequency temperature coefficient and a smaller change in center frequency due to a change in ambient temperature than lithium niobate, which is known as a piezoelectric material often used in an RF stage.
【0005】しかし、タンタル酸リチウムは焦電性の大
きな材料であるため、急激な温度変化により焦電効果で
電荷が発生し、この電荷の分布の差、即ち電位差により
基板表面上に形成した電極パターン間で放電破壊を起こ
し、特にIDT電極の櫛歯状電極指のような微細なパタ
ーンを破損する不具合がしばしば発生している。However, since lithium tantalate is a material having a large pyroelectric property, charges are generated by a pyroelectric effect due to a rapid temperature change, and an electrode formed on the substrate surface due to a difference in distribution of the charges, that is, a potential difference. Discharge breakdown occurs between the patterns, and a problem often occurs in which a fine pattern such as a comb-like electrode finger of an IDT electrode is broken.
【0006】この電荷による放電破壊防止対策は、今ま
でに多くの提案がなされているが、その中の1つとして
図10に示すような手段が知られている。図10に、図
2に示すウェハ1上に、フォトリソグラフィ技術用いて
格子状に多数形成されたラダー型SAWフィルタ素子を
拡大している。図2において6はダイシング線、8はダ
イシング前のSAWフィルタ素子、9はAlベタの部分
である。図10に示すラダー型SAWフィルタ素子は、
圧電基板14上に表面波の伝搬方向に沿って、IDT電
極とその両側に配置したグレーティング反射器からなる
各SAW共振子13を互いに影響を及ぼさない間隔を空
けて併置し、それらを並列、直列、並列、・・と順次梯
子型(ラダ−型)構造になるように配線電極5を用いて
接続したものである。ここで、2は入力電極、3は出力
電極、4は接地電極、6はダイシング線、7は焦電効果
によって発生する静電気による放電破壊を防止するため
に配設した細線であり、2、3,4を全てダイシング線
6に接続している。Many measures have been proposed to prevent the discharge breakdown due to the electric charge. One of the measures has been known as shown in FIG. FIG. 10 is an enlarged view of a ladder-type SAW filter element formed in a large number on the wafer 1 shown in FIG. In FIG. 2, 6 is a dicing line, 8 is a SAW filter element before dicing, and 9 is an Al solid portion. The ladder-type SAW filter element shown in FIG.
IDT electrodes and SAW resonators 13 composed of grating reflectors arranged on both sides of the IDT electrodes are arranged side by side on the piezoelectric substrate 14 at intervals that do not affect each other, and they are arranged in parallel and in series. , Parallel,... Are sequentially connected using the wiring electrode 5 so as to form a ladder type (ladder type) structure. Here, 2 is an input electrode, 3 is an output electrode, 4 is a ground electrode, 6 is a dicing wire, 7 is a thin wire provided to prevent discharge breakdown due to static electricity generated by the pyroelectric effect, , 4 are all connected to a dicing line 6.
【0007】そして、各ラダー型SAWフィルタ素子の
周囲のダイシング線6同士も互いに電気的に導通が図ら
れている。このように構成することにより、図2のウエ
ハ1が急激な温度変化にさらされて、焦電効果によりウ
エハ1の表面上に電荷が発生しても、放電破壊防止用の
細線7とダイシング線6とを通して電荷が瞬時に移動
し、各電極間に過大の電位差が生じることはないので、
電荷の放電破壊による櫛歯状電極指の破損を大幅に減少
させることが可能となった。The dicing lines 6 around each ladder type SAW filter element are also electrically connected to each other. With this configuration, even if the wafer 1 shown in FIG. 2 is exposed to a rapid temperature change and charges are generated on the surface of the wafer 1 due to the pyroelectric effect, the thin wire 7 for preventing discharge breakdown and the dicing wire 6 and the electric charge moves instantaneously, and there is no excessive potential difference between the electrodes.
It has become possible to greatly reduce damage to the comb-shaped electrode fingers due to electric discharge breakdown.
【0008】また、各SAWフィルタ素子の周囲を取り
囲むように形成されたダイシング線6は、ダイシングに
てウェハを個片に切断する場合の目印として用いられ、
該ダイシング線6に沿って素子を個片に切り分けると同
時にダイシング線6は削り取られるので、個片に切り分
けられた後には素子として所望の動作が得られることに
なる。A dicing line 6 formed so as to surround the periphery of each SAW filter element is used as a mark when the wafer is cut into individual pieces by dicing.
Since the element is cut into individual pieces along the dicing line 6 and the dicing line 6 is cut off at the same time, a desired operation as an element is obtained after being cut into individual pieces.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
SAWフィルタにおいては、ウェハ表面上に形成された
多数のSAWフィルタ素子が電気的に短絡されているた
め、各SAWフィルタ素子の周波数・挿入損失といった
周波数特性を測定しようとして、SAWフィルタ素子の
入出力電極パッドに高周波プローブを接触しても、所望
のSAWフィルタ素子以外に多数の弾性表面波デバイス
素子が前記高周波プローブに電気的に接続されていた状
態となるので、所望のSAWフィルタ素子固有の特性を
測定することができないという問題があった。However, in the above-described SAW filter, since a large number of SAW filter elements formed on the wafer surface are electrically short-circuited, the SAW filter elements such as the frequency and insertion loss of each SAW filter element. Even if the high frequency probe is brought into contact with the input / output electrode pad of the SAW filter element to measure the frequency characteristics, a large number of surface acoustic wave device elements other than the desired SAW filter element are electrically connected to the high frequency probe. As a result, there is a problem in that it is not possible to measure desired characteristics unique to the SAW filter element.
【0010】また、従来例として、図示していないが、
導電性薄膜を用いた図10の細線7をミアンダライン状
に形成すれば、該細線が直流的には低抵抗であり、交流
的には高インピーダンスとなるので、高周波プローブを
用いて測定する場合に、ウェハ1上のラダー型SAWフ
ィルタ素子の通過域特性を、より完成品の通過特性に近
づけることができた。As a conventional example, not shown,
When the thin wire 7 of FIG. 10 using a conductive thin film is formed in a meandering line shape, the thin wire has low resistance in DC and high impedance in AC. In addition, the pass band characteristics of the ladder-type SAW filter element on the wafer 1 could be made closer to the pass characteristics of the finished product.
【0011】ところが、細線の直流抵抗を必要以上に高
くすると、放電破壊防止対策に支障をきたすことがある
ので、導電性薄膜の細線7の幅、ライン長、膜厚は適宜
設定しなければならず、また圧電基板上に導電性薄膜の
細線7をミアンダライン状に引き回すため、チップサイ
ズが必要以上に大きくなるという問題があった(特開2
000−40932号公報を参照)。However, if the DC resistance of the thin wire is unnecessarily high, it may hinder the measures against discharge breakdown. Therefore, the width, line length, and film thickness of the conductive thin wire 7 must be appropriately set. In addition, since the conductive thin wires 7 are arranged in a meandering line on the piezoelectric substrate, there is a problem that the chip size becomes unnecessarily large (Japanese Patent Laid-Open No.
000-40932).
【0012】本発明は上記問題を解決するためになされ
たものであって、放電破壊防止対策を施すと共にウェハ
の状態で各SAWフィルタ素子の周波数特性チェックを
可能としたSAWフィルタとその製造方法を提供するこ
とを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a SAW filter and a method of manufacturing the SAW filter which are capable of performing a discharge breakdown prevention measure and capable of checking the frequency characteristics of each SAW filter element in a wafer state. The purpose is to provide.
【0013】[0013]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の弾性表面波装置は、配線電極及びこれに接
続された櫛歯状電極の形成領域の総面積と、前記IDT
電極の電極指間距離との関係が下記式を満足すること
で、チップサイズの大型化を招くことなく、圧電基板の
焦電効果によりIDT電極の櫛歯状微細電極が放電破壊
することを防止する。In order to solve the above-mentioned problems, a surface acoustic wave device according to the present invention comprises: a wiring electrode;
When the relationship between the electrode and the electrode finger distance satisfies the following expression, it is possible to prevent the comb-shaped fine electrode of the IDT electrode from being destroyed by electric discharge due to the pyroelectric effect of the piezoelectric substrate without increasing the chip size. I do.
【0014】 S≦1.49×105×√(Lidt−0.4) (ただし、√(Lidt−0.4)=(Lidt−0.
4)1/2、 S:配線電極及びこれに接続された櫛歯状電極の総面積
(μm2)、 Lidt:IDT電極の電極指間距離(μm)) また、配線電極及び該配線電極に接続された櫛歯状電極
の形成領域の総面積を制御するために、配線電極及び該
配線電極に接続された櫛歯状電極の形成領域に、抜きパ
ターンを使用することを特徴とする。なお、抜きパター
ンとは配線電極及びこれに接続された櫛歯状電極の形成
領域において、例えば網目状や島状などに、部分的に成
膜されていないパターンをいうものとする。S ≦ 1.49 × 10 5 × (Lidt−0.4) (However, Δ (Lidt−0.4) = (Lidt−0.
4) 1/2 , S: total area (μm 2 ) of the wiring electrode and the comb-like electrode connected to it, Lidt: distance between the electrode fingers of the IDT electrode (μm)) In order to control the total area of the connected region of the comb-shaped electrode, a cutout pattern is used in the formation region of the wiring electrode and the comb-shaped electrode connected to the wiring electrode. Note that a blank pattern refers to a pattern in which a film is not partially formed, for example, in a mesh shape or an island shape, in a formation region of a wiring electrode and a comb-like electrode connected thereto.
【0015】[0015]
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る弾性表面波装
置の実施形態を模式的に図示した図面を用いて詳細に説
明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of a surface acoustic wave device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
【0016】図1は本発明のSAWフィルタの構造を表
す図である。図中の1は圧電基板(またはウエハ)であ
り、この表面に薄膜の2〜7、12〜13で示す、Al
やAl−Cu等の金属電極を配置する。2は入力電極で
あり、IDT電極の半分の櫛歯状微細電極と接続されて
いる。3は出力電極であり、同様に櫛歯状電極の半分に
接続されている。4は接地電極であり、SAWフィルタ
素子の外周を取り巻くダイシングに使用するダイシング
線6に、細線7によって接続される。ここで、5は接地
されたIDT電極と微細電極にて対向して配置された電
極群であり、図中では黒色で示している。FIG. 1 is a diagram showing the structure of a SAW filter according to the present invention. In the drawing, reference numeral 1 denotes a piezoelectric substrate (or wafer), on which a thin film 2-7, 12-13, Al
And a metal electrode such as Al-Cu. Reference numeral 2 denotes an input electrode, which is connected to a half of the IDT electrode. Reference numeral 3 denotes an output electrode, which is similarly connected to half of the comb-shaped electrode. Reference numeral 4 denotes a ground electrode, which is connected to a dicing wire 6 used for dicing around the outer periphery of the SAW filter element by a thin wire 7. Here, reference numeral 5 denotes an electrode group arranged opposite the grounded IDT electrode and the fine electrode, and is shown in black in the figure.
【0017】次に、図2はタンタル酸リチウムウエハ上
にパターニングしたSAWフィルタを示している。SA
Wフィルタ素子8はダイシング線6にてウエハ外周部9
に接続されている。9はベタの金属領域で、SAWフィ
ルタの電極作製工程中は常に接地されている。ここで、
電極作製工程中での昇降温により発生した静電気の大部
分は、ダイシング線6によって接地電極に逃げるが、浮
き電極となっている図1における5および2,3に発生
した静電気は逃げ場がない。このため、浮き電極と接地
されたIDT電極の櫛歯状電極との間に電位差が発生
し、放電破壊が起こる。Next, FIG. 2 shows a SAW filter patterned on a lithium tantalate wafer. SA
The W filter element 8 is connected to the outer peripheral portion 9 of the wafer by the dicing line 6.
It is connected to the. Reference numeral 9 denotes a solid metal region, which is always grounded during the electrode manufacturing process of the SAW filter. here,
Most of the static electricity generated by the temperature rise and fall during the electrode manufacturing process escapes to the ground electrode by the dicing wire 6, but the static electricity generated in the floating electrodes 5 and 2 and 3 in FIG. 1 has no place to escape. For this reason, a potential difference occurs between the floating electrode and the comb-shaped electrode of the grounded IDT electrode, and discharge breakdown occurs.
【0018】この原理をもう少し詳しく説明すると、図
3に示すIDT電極には、急激な温度変化による焦電効
果によって静電気が左右の櫛歯に均等に発生する。この
ままでは放電破壊が起こらないが、図3の接地電極4は
接地されているため電位が0であり、これに対向するI
DT電極(対向電極)5との間には、数kVに及ぶ電位
差が発生する。このため、微細な櫛歯状電極の電極指間
距離が放電ギャップとなり放電破壊が発生する。The principle will be described in more detail. In the IDT electrode shown in FIG. 3, static electricity is uniformly generated on the left and right comb teeth due to a pyroelectric effect due to a rapid temperature change. Although no discharge breakdown occurs in this state, the ground electrode 4 in FIG. 3 has a potential of 0 because it is grounded.
A potential difference of several kV occurs between the DT electrode (counter electrode) 5. For this reason, the distance between the electrode fingers of the fine comb-shaped electrode becomes a discharge gap, and discharge breakdown occurs.
【0019】図4には、場合分けした放電破壊のメカニ
ズムを示す。(A)は接地電極4と対向電極5との間隔
が比較的広い場合で、電位差は大きいが、電極間距離が
大きいため、電界強度はそれほど大きくならず放電破壊
には至らない。(B)は接地電極4と対向電極5との間
隔が狭い場合で、電極指間では高電界が発生し放電破壊
が発生する。(C)は対向電極の面積が大きい場合で、
5に帯電する電荷量10が多く、接地電極4と対向電極
5との距離がある程度大きい場合でも、接地電極4との
間には大きな電界が生じるため、放電破壊が起こる。FIG. 4 shows the mechanism of discharge breakdown in different cases. (A) is a case where the distance between the ground electrode 4 and the counter electrode 5 is relatively large, and the potential difference is large, but the electric field intensity is not so large and does not lead to discharge breakdown because the distance between the electrodes is large. (B) shows a case where the distance between the ground electrode 4 and the counter electrode 5 is small, and a high electric field is generated between the electrode fingers and discharge breakdown occurs. (C) shows a case where the area of the counter electrode is large.
Even when the amount of electric charge 10 charged in 5 is large and the distance between ground electrode 4 and counter electrode 5 is large to some extent, a large electric field is generated between ground electrode 4 and discharge breakdown occurs.
【0020】以上のように、櫛歯状電極部で放電破壊を
起こさないようにするためには、(A)のように電極指
間距離が大きいか、(B)と逆に接地電位と対向する櫛
歯状電極およびこれらを接続する配線の面積を小さくす
れば良い。As described above, in order to prevent the discharge breakdown in the comb-teeth-shaped electrode portion, the distance between the electrode fingers is large as shown in FIG. What is necessary is just to reduce the area of the comb-shaped electrodes to be formed and the wiring connecting these.
【0021】これを実証するために次の実験を行なっ
た。図5は、タンタル酸リチウムウエハに、32℃から
360℃/Hrのレートで温度勾配を与えて120℃ま
で昇温し、その後、120℃から自然冷却によって36
℃まで降温した場合の、ウエハ表面の電圧をプロットし
たものである。測定は非接触の帯電電圧測定機を用いて
行なった。50〜60℃近辺で不連続点があるものの、
常温〜120℃程度の温度サイクルでも、約−1〜2k
Vもの電圧が発生した。The following experiment was performed to verify this. FIG. 5 shows that a temperature gradient is applied to a lithium tantalate wafer from 32 ° C. to a rate of 360 ° C./Hr to 120 ° C., and then the temperature is reduced from 120 ° C. to 36 ° C. by natural cooling.
FIG. 6 is a plot of the voltage on the wafer surface when the temperature is lowered to ° C. FIG. The measurement was performed using a non-contact charging voltage measuring device. Although there are discontinuities around 50-60 ° C,
Even in a temperature cycle from room temperature to about 120 ° C, about -1 to 2k
As much as V voltage was generated.
【0022】図6はIDT電極の電極間距離=0.5μ
mの場合、SAWフィルタの配線電極及び配線電極に接
続された櫛歯状電極の形成領域の総面積とIDT電極の
放電破壊確率の関係をプロットしたグラフである。実験
では6種類のSAWフィルタを用意し、各SAWフィル
タで急激な温度勾配を与えた時の放電破壊による不良率
を調べた。その結果、総面積22μm2と36μm2と4
5μm2の3フィルタにおいて不良率0%を達成した。
それ以外の総面積が大きい3フィルタは全て放電破壊に
よる不良が発生していた。(ただし、各サンプル数=2
0) さらに、放電破壊の発生しない、電極総面積の電極指間
距離との依存性を調べた。条件は0.3μmから1.0
μmまでを0.1μm刻みで行なったところ、放電破壊
が起こらない電極総面積は、図7に示すような曲線の内
側の領域であることが判明した。FIG. 6 shows the distance between the IDT electrodes = 0.5 μm.
In the case of m, it is a graph plotting the relationship between the total area of the wiring electrode of the SAW filter and the formation area of the comb-shaped electrode connected to the wiring electrode and the discharge breakdown probability of the IDT electrode. In the experiment, six types of SAW filters were prepared, and the failure rate due to discharge breakdown when a steep temperature gradient was applied to each SAW filter was examined. As a result, the total area was 22 μm 2 and 36 μm 2 and 4
A defect rate of 0% was achieved with three filters of 5 μm 2 .
All the other three filters having a large total area were defective due to discharge breakdown. (However, each sample number = 2
0) Further, the dependence of the total electrode area on the distance between the electrode fingers without causing discharge breakdown was examined. Conditions are from 0.3 μm to 1.0
When the process up to μm was performed in increments of 0.1 μm, it was found that the total electrode area where no discharge breakdown occurred was a region inside the curve as shown in FIG.
【0023】すなわち、配線電極及び配線電極に接続さ
れた櫛歯状電極の電極総面積をS(μm2)、IDT電
極の電極指間距離(任意の電極指と隣の電極指とのスペ
ース)をLidt(μm)とした場合に、S≦1.49
×105×√(Lidt−0.4)の領域であれば、放
電破壊が全く起こらないことが判明した。That is, the total electrode area of the wiring electrode and the comb-like electrode connected to the wiring electrode is S (μm 2 ), the distance between the electrode fingers of the IDT electrode (the space between an arbitrary electrode finger and an adjacent electrode finger). Where S ≦ 1.49
It was found that discharge breakdown did not occur at all in the region of × 10 5 × √ (Lidt-0.4).
【0024】図1において、配線電極及び該配線電極に
接続された櫛歯状電極の形成領域の総面積を減らす方法
としては、IDT電極を接続する配線5の太さを減らす
方法だけでなく、図8で示すように、網目状もしくは縞
状配線12の抜きパターンとしてもよい。これは配線の
外形形状のデザインを変えることなく、LT基板とAl
ベタ部分の面積比率を自由に変えることができるので、
より周波数特性の変化を小さく押さえることができる。In FIG. 1, as a method of reducing the total area of the wiring electrode and the formation area of the comb-shaped electrode connected to the wiring electrode, not only the method of reducing the thickness of the wiring 5 connecting the IDT electrode, As shown in FIG. 8, a pattern for removing the mesh-like or striped wiring 12 may be used. This means that the LT board and the Al
Since the area ratio of the solid part can be changed freely,
The change in the frequency characteristic can be kept smaller.
【0025】ここで、図9(A)は白抜き部が正方形の
場合、(B)は平行四辺形、(C)は直角二等辺三角
形、(D)は円形、(E)は菱形、そして(F)は従来
のAlベタを示している。抜きパターンには部分的な電
流密度の集中による挿入損失の増加を避けるために、よ
り好適には、できるだけ曲線によって構成された形状
(例えば(D)の円形)を含むほうが良い。Here, FIG. 9 (A) shows a case where the white portion is square, (B) is a parallelogram, (C) is a right-angled isosceles triangle, (D) is a circle, (E) is a rhombus, and (F) shows a conventional Al solid. In order to avoid an increase in insertion loss due to partial concentration of current density, it is more preferable that the blanking pattern includes a shape (for example, a circle (D)) constituted by a curve as much as possible.
【0026】次に、本発明に係るラダ−型SAWフィル
タを試作した実施例を説明する。42°YカットLiT
aO3基板上にAl(98wt%)−Cu(2wt%)
による電極パターンを形成した。パターン作製には、縮
小投影露光機(ステッパー)、およびRIE(Reac
tive Ion Etching)装置によりフォト
リソグラフィを行なった。まず、基板材料であるタンタ
ル酸リチウムウエハをアセトン・IPA等の有機溶剤に
よって超音波洗浄し、有機成分を洗浄した。次にクリー
ンオーブンによって充分に基板乾燥を行なった後、電極
の成膜を行なった。電極成膜には、スパッタリング装置
を使用し、Al−Cuの合金材料を成膜した。電極膜厚
は約0.2μmとした。次にフォトレジストを約0.5
μm厚みにスピンコートし、縮小投影露光装置(ステッ
パー)により、所望のパターニングを行なった。次に、
現像装置にて不要部分のレジストをアルカリ系現像液で
溶解させ、所望パターンを表出させた。ここまでの工程
では、フォトレジストのスピンコート時および現像時の
2回で常温から約100℃までの温度サイクルが数回あ
る。Next, a description will be given of an embodiment in which a ladder-type SAW filter according to the present invention is experimentally manufactured. 42 ° Y-cut LiT
Al (98wt%)-Cu (2wt%) on aO3 substrate
To form an electrode pattern. For pattern production, a reduction projection exposure machine (stepper) and RIE (Reac
Photolithography was performed using a five ion etching apparatus. First, a lithium tantalate wafer as a substrate material was ultrasonically cleaned with an organic solvent such as acetone and IPA to wash organic components. Next, after the substrate was sufficiently dried by a clean oven, an electrode was formed. For electrode formation, a sputtering apparatus was used to form an Al-Cu alloy material. The electrode film thickness was about 0.2 μm. Next, apply photoresist for about 0.5
Spin coating was performed to a thickness of μm, and desired patterning was performed using a reduction projection exposure apparatus (stepper). next,
Unnecessary portions of the resist were dissolved with an alkaline developing solution in a developing device to expose a desired pattern. In the steps up to this point, there are several temperature cycles from room temperature to about 100 ° C. twice during the spin coating and development of the photoresist.
【0027】次に、RIE装置により、Al−Cu電極
の露出した部分のエッチングを行ない、電極のパターン
ニングを終了した。この後、保護膜の作製工程に移る。
SiO2をCVD(Chemical Vapor D
eposition)装置にて成膜し、その後、再度フ
ォトリソグラフィによってレジストのパターニングを行
ない、RIE装置等でワイヤーボンディング用パッド部
のSiO2エッチングを行ない、保護膜パターンを完成
した。RIE装置内では約100℃、CVD装置内では
約300℃の温度がそれぞれウエハにかかっている。Next, the exposed portion of the Al-Cu electrode was etched by the RIE apparatus, and the patterning of the electrode was completed. Thereafter, the process proceeds to a process of forming a protective film.
SiO2 is deposited by CVD (Chemical Vapor D)
The resist was patterned by photolithography again, and the pad portion for wire bonding was subjected to SiO2 etching with an RIE device or the like, thereby completing a protective film pattern. A temperature of about 100 ° C. is applied to the wafer in the RIE apparatus and about 300 ° C. in the CVD apparatus.
【0028】そして、圧電基板をダイシング線に沿って
切断し、SAWフィルタ素子ごとに分割した。そして、
各SAWフィルタ素子をダイボンド装置にてピックアッ
プし、Si樹脂を主成分とする樹脂でSMDパッケージ
内にダイボンドした。この後、200℃の温度でSi樹
脂を乾燥・硬化した。SMDパッケージは、図11に示
す3mm角の積層タイプを用いた。次に、図11の30
μmφAuワイヤー15をSMDパッケージ16のパッ
ド部とSAWフィルタ素子上のAlパッド上にボールボ
ンディングした後、リッドをパッケージにかぶせ、封止
機にて溶接封止して完成した。Then, the piezoelectric substrate was cut along the dicing line and divided for each SAW filter element. And
Each SAW filter element was picked up by a die bonding device and die-bonded in a SMD package with a resin containing Si resin as a main component. Thereafter, the Si resin was dried and cured at a temperature of 200 ° C. As the SMD package, a 3 mm square laminated type shown in FIG. 11 was used. Next, 30 in FIG.
After the μmφAu wire 15 was ball-bonded on the pad portion of the SMD package 16 and the Al pad on the SAW filter element, the lid was put on the package, and the package was welded and sealed with a sealing machine to complete the process.
【0029】なお、SAWフィルタ素子上の接地用電極
パターンは各々分離して配線し、Auボールボンディン
グにてパッケージ上のグランドパッドに電気的に導通を
とった。このワイヤーボンディング工程でも圧電基板に
約150℃の温度がかかっている。また、封止はシーム
溶接で行なうが、その際アニールのために200℃の温
度をかけた。The ground electrode patterns on the SAW filter element were separately wired and electrically connected to the ground pads on the package by Au ball bonding. In this wire bonding step, the temperature of about 150 ° C. is applied to the piezoelectric substrate. In addition, sealing is performed by seam welding, in which case a temperature of 200 ° C. was applied for annealing.
【0030】ここまでの工程で、特に圧電基板が高温に
さらされる保護膜作製工程・ダイボンド工程・ワイヤー
ボンディング工程・アニール工程にて、従来は櫛歯状電
極の放電破壊が起こりやすく、多くの不良を発生させて
いた。しかしながら、本発明のように配線電極の面積を
変更したところ、放電破壊による不良の発生は皆無とな
った。In the steps so far, particularly in the protective film forming step, the die bonding step, the wire bonding step, and the annealing step in which the piezoelectric substrate is exposed to a high temperature, the discharge breakdown of the comb-shaped electrode is liable to occur conventionally, and many defects are caused. Was occurring. However, when the area of the wiring electrode was changed as in the present invention, no failure occurred due to discharge breakdown.
【0031】なお、ラダー型SAWフィルタを構成する
SAW共振子は、IDT電極の対数(本数の1/2)が
40〜120対、交差幅が10〜30λ(λは弾性表面
波の波長)で、弾性表面波の波長λは直列と並列で違え
てあるが、概略2μmとした。ここで、反射電極本数は
直列共振子、並列共振子とも20本である。フィルタ構
成の例は図1に示す通りである。図1では直列共振子が
3個、並列共振子が2個で構成される2.5段T型の例
である。The SAW resonator constituting the ladder-type SAW filter has 40 to 120 pairs of IDT electrodes (1/2 of the number of IDT electrodes) and a cross width of 10 to 30λ (λ is the wavelength of a surface acoustic wave). Although the wavelength λ of the surface acoustic wave differs between the series and the parallel, it is approximately 2 μm. Here, the number of reflective electrodes is 20 for both the series resonator and the parallel resonator. An example of the filter configuration is as shown in FIG. FIG. 1 shows an example of a 2.5-stage T-type having three series resonators and two parallel resonators.
【0032】[0032]
【発明の効果】本発明の弾性表面波装置は、配線電極及
びこれに接続された櫛歯状電極の総面積と、記IDT電
極の電極指間距離との関係を最適にしたので、作製工程
における急激な温度変動によって、IDT電極の櫛歯状
電極指が焦電効果で放電破壊するのを防ぎつつ、ウェハ
上に形成された弾性表面波装置の周波数特性を高周波プ
ローブによって測定・良品選別することができる。これ
により、ウェハ段階で合否判定精度を高くでき、信頼性
の優れた安価な弾性表面波装置を提供できる。According to the surface acoustic wave device of the present invention, the relationship between the total area of the wiring electrodes and the comb-shaped electrodes connected to the wiring electrodes and the distance between the electrode fingers of the IDT electrode is optimized. The frequency characteristics of the surface acoustic wave device formed on the wafer are measured and selected using a high-frequency probe while preventing the comb-shaped electrode fingers of the IDT electrode from being destroyed by the pyroelectric effect due to the rapid temperature fluctuation in. be able to. As a result, the pass / fail judgment accuracy can be increased at the wafer stage, and an inexpensive surface acoustic wave device with excellent reliability can be provided.
【0033】さらに、配線電極及び該配線電極に接続さ
れた櫛歯状電極の形成領域の総面積を減らすために抜き
パターンとし、抜き領域の形状を曲線によって構成する
ことで、静電破壊を極力防止し、周波数特性の変化を低
減する優れた弾性表面波装置を提供できる。Further, in order to reduce the total area of the formation area of the wiring electrode and the comb-shaped electrode connected to the wiring electrode, a cutout pattern is formed, and the shape of the cutout area is formed by a curve, so that electrostatic breakdown is minimized. It is possible to provide an excellent surface acoustic wave device that prevents the change in frequency characteristics and prevents the change.
【図1】本発明に係るSAWフィルタの構造例を模式的
に示す平面図である。FIG. 1 is a plan view schematically showing a structural example of a SAW filter according to the present invention.
【図2】タンタル酸リチウム単結晶ウエハ上にパターニ
ングされたSAWフィルタチップの配列を模式的に示す
平面図である。FIG. 2 is a plan view schematically showing an arrangement of SAW filter chips patterned on a lithium tantalate single crystal wafer.
【図3】IDT電極の構造の模式図である。FIG. 3 is a schematic view of the structure of an IDT electrode.
【図4】(A)〜(C)は、それぞれ焦電効果によって
発生する放電破壊を説明する模式図である。FIGS. 4A to 4C are schematic diagrams illustrating discharge breakdown caused by a pyroelectric effect.
【図5】急激な昇降温によって発生する帯電電圧の量を
説明するグラフである。FIG. 5 is a graph illustrating an amount of a charging voltage generated by rapid temperature rise and fall.
【図6】本発明の配線電極及び配線電極に接続されたI
DT電極の形成領域の総面積とIDT電極の放電破壊確
率の関係を説明するグラフである。FIG. 6 shows a wiring electrode of the present invention and I connected to the wiring electrode.
5 is a graph illustrating a relationship between a total area of a formation region of a DT electrode and a discharge breakdown probability of an IDT electrode.
【図7】本発明の放電破壊が発生しない配線電極及び配
線電極に接続されたIDT電極の形成領域の総面積と、
IDT電極の電極指間距離との関係を示すグラフであ
る。FIG. 7 shows a total area of a wiring electrode and a formation area of an IDT electrode connected to the wiring electrode where no discharge breakdown occurs according to the present invention;
5 is a graph showing a relationship between an IDT electrode and a distance between electrode fingers.
【図8】本発明のSAWフィルタの別の実施形態を模式
的に示す平面図である。FIG. 8 is a plan view schematically showing another embodiment of the SAW filter of the present invention.
【図9】本発明の配線電極及び配線電極に接続されたI
DT電極の形成領域の総面積を低減させる例を模式的に
示す部分拡大図であり、(A)は抜きパターンが正方形
の場合、(B)は抜きパターンが平行四辺形の場合、
(C)は抜きパターンが直角二等辺三角形の場合、
(D)は抜きパターンが円形の場合、(E)は抜きパタ
ーンが菱形の場合、(F)は従来のベタパターンの場合
である。FIG. 9 shows a wiring electrode according to the present invention and I connected to the wiring electrode.
It is a partial enlarged view which shows typically the example which reduces the total area of the formation area | region of a DT electrode, (A) is a case where a blank pattern is a square, (B) is a case where a blank pattern is a parallelogram,
(C) shows a case where the blank pattern is a right-angled isosceles triangle.
(D) shows the case where the cut pattern is circular, (E) shows the case where the cut pattern is rhombic, and (F) shows the case where the conventional solid pattern is used.
【図10】従来の放電破壊を生じさせないSAWフィル
タの構造を示す平面図である。FIG. 10 is a plan view showing the structure of a conventional SAW filter that does not cause discharge breakdown.
【図11】本発明の放電破壊を生じさせないSAWフィ
ルタのパッケージ内に実装された構造を模式的に示す平
面図である。FIG. 11 is a plan view schematically showing a structure of a SAW filter according to the present invention which does not cause discharge breakdown, which is mounted in a package.
1:ウエハ(圧電基板) 2:入力用電極 3:出力用電極 4:接地電極 5:配線電極 6:ダイシング線 7:細線 8:SAWフィルタチップ 9:Alベタ部分 10:焦電効果によって発生した電荷 11:放電破壊 12:抜きパターン 13:SAW共振子 14:圧電基板 15:ワイヤーボンディング線 16:パッケージ 1: Wafer (piezoelectric substrate) 2: Input electrode 3: Output electrode 4: Ground electrode 5: Wiring electrode 6: Dicing wire 7: Fine wire 8: SAW filter chip 9: Al solid portion 10: Generated by pyroelectric effect Charge 11: Discharge breakdown 12: Drain pattern 13: SAW resonator 14: Piezoelectric substrate 15: Wire bonding wire 16: Package
Claims (2)
基板上に、1対の櫛歯状電極から成るIDT電極の複数
と、これらIDT電極の櫛歯状電極どうしを接続する配
線電極とを備えた弾性表面波装置であって、前記配線電
極及びこれに接続された櫛歯状電極の総面積と、前記I
DT電極の電極指間距離との関係が下記式を満足するこ
とを特徴とする弾性表面波装置。 S≦1.49×105×√(Lidt−0.4) (ただし、S:配線電極及びこれに接続された櫛歯状電
極の総面積(μm2)、 Lidt:IDT電極の電極指間距離(μm))1. A piezoelectric substrate comprising a lithium tantalate single crystal is provided with a plurality of IDT electrodes comprising a pair of comb-like electrodes and wiring electrodes for connecting the comb-like electrodes of the IDT electrodes to each other. A surface acoustic wave device, wherein a total area of the wiring electrode and a comb-like electrode connected to the wiring electrode;
A surface acoustic wave device characterized in that the relationship between the DT electrode and the electrode finger distance satisfies the following expression. S ≦ 1.49 × 10 5 × √ (Lidt−0.4) (where, S: total area (μm 2 ) of the wiring electrode and the comb-like electrode connected thereto, Litt: between the electrode fingers of the IDT electrode Distance (μm)
状電極が抜きパターンに形成されていることを特徴とす
る請求項1に記載の弾性表面波装置。2. The surface acoustic wave device according to claim 1, wherein the wiring electrode and a comb-like electrode connected to the wiring electrode are formed in a cut pattern.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001023841A JP2002232254A (en) | 2001-01-31 | 2001-01-31 | Surface acoustic wave device |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10622965B2 (en) | 2015-02-03 | 2020-04-14 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Surface acoustic wave device assembly |
CN116073780A (en) * | 2022-12-30 | 2023-05-05 | 锐石创芯(重庆)科技有限公司 | Elastic wave device manufacturing method, resonator and filter |
-
2001
- 2001-01-31 JP JP2001023841A patent/JP2002232254A/en active Pending
Cited By (3)
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US10622965B2 (en) | 2015-02-03 | 2020-04-14 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Surface acoustic wave device assembly |
CN116073780A (en) * | 2022-12-30 | 2023-05-05 | 锐石创芯(重庆)科技有限公司 | Elastic wave device manufacturing method, resonator and filter |
CN116073780B (en) * | 2022-12-30 | 2023-08-22 | 锐石创芯(重庆)科技有限公司 | Elastic wave device manufacturing method, resonator and filter |
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