JP2002280856A - 弾性表面波素子の製造方法 - Google Patents

弾性表面波素子の製造方法

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JP2002280856A
JP2002280856A JP2001081357A JP2001081357A JP2002280856A JP 2002280856 A JP2002280856 A JP 2002280856A JP 2001081357 A JP2001081357 A JP 2001081357A JP 2001081357 A JP2001081357 A JP 2001081357A JP 2002280856 A JP2002280856 A JP 2002280856A
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acoustic wave
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Tsukasa Funasaka
司 舩坂
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Abstract

(57)【要約】 【課題】高周波用弾性表面波素子の製造方法において、
硬質膜の反りの問題からあまり薄くできないという課題
があり、そのため実装した際のパッケージ高さが高くな
ってしまうという課題を解決するため、反りの問題を解
決した弾性表面波素子の製造方法を提供すること。 【解決手段】硬質膜を用いた弾性表面波素子の製造方法
によれば基板と、前記基板上に形成された硬質薄膜、少
なくとも一つの圧電薄膜およびくし歯電極を備えた弾性
表面波素子において、多数個から一括作成された基板を
一つの弾性表面波素子に分割する際に、第一に硬質膜の
除去工程、第二に基板の厚さを減らす工程を設け、第三
に一つの弾性表面波素子に分割することとなり、硬質膜
を最初に分割する事により、硬質膜の応力が全面に及ぶ
ことがなく切断され、次に基板厚みを減らす事により、
反りが防止可能となる。特にダイヤ基板において、ダイ
ヤ基板をレーザーにて切断後、エッチングや研磨で厚み
調整を行うことで、容易にパッケージに組み込みやす
く、素子を分割しやすい弾性表面波素子が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、硬質薄膜基板を用
いた高周波用弾性表面波素子に関し、特に、厚い基板上
に硬質薄膜を積層して弾性表面波を利用した弾性表面波
素子に関する。
【0002】
【従来の技術】圧電体の表面を伝播する表面弾性波を利
用する表面弾性波素子は、固有の透過帯域を有し、しか
も小型であり部品点数も少ないため、携帯電話等の通信
機器用のバンドパスフィルター等や基準クロックとして
共振子へ応用されている。典型的な表面弾性波素子は、
表面弾性波を発生させるために、圧電体の表面上に入力
出力の1対の櫛型電極(interdigital transducer)を備
える構造を有する。入力櫛型電極に印加された交流電力
は圧電体表面上で機械的エネルギーに変換されるが、電
極が櫛型であるため圧電体内に疎密が発生して弾性波と
なり、圧電体表面を伝播して出力櫛型電極へと到達す
る。そして、到達した表面弾性波は出力櫛型電極により
再び電気的エネルギーに変換され出力される。表面弾性
波素子が有する透過帯域の中心周波数f0 は、櫛型電極
の間隔λ0 と圧電体表面上の弾性波の伝搬速度Vとか
ら、f0=V/λ0で与えられる。
【0003】そのため、特に高周波用弾性表面波素子に
おいては伝搬速度Vを向上させることを目的として、シ
リコン基板上に成長したヤング率の大きい例えば窒化ア
ルミ(AlN)や酸化アルミ(Al23)など、最も音
速の早い材料としてダイヤ薄膜が知られている。また弾
性表面波を励振するための圧電膜としては酸化亜鉛(Z
nO)やAlNなどの圧電薄膜、圧電薄膜を励振するた
めのくし歯電極を設ける構成が公知となっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、高周波用弾性
波素子のシリコン基板は硬質膜の反りの問題からあまり
薄くできないという課題があり、そのため実装した際の
パッケージ高さが高くなってしまうという課題がある。
また、硬質膜が全面についた状態にてシリコン基板をエ
ッチングや機械研磨により薄くした場合には反りが大き
くなり、最悪の場合、硬質膜が剥がれてしまうという問
題があった。そこで本発明の目的は、前記公報の欠点を
補完するため、硬質膜を切断し、硬質膜の応力を開放し
た後にシリコン基板をくし歯のついていない面から全面
エッチングあるいは研磨し、薄型のパッケージに組み込
むのに適した弾性表面波素子の製造方法を提供すること
にある。
【0005】
【課題を解決するための手段】請求項1の製造方法によ
れば基板と、前記基板上に形成された硬質薄膜、少なく
とも一つの圧電薄膜およびくし歯電極を備えた弾性表面
波素子において、多数個から一括作成された基板を一つ
の弾性表面波素子に分割する際に、第一に硬質膜の除去
工程、第二に基板の厚さを減らす工程を設け、第三に一
つの弾性表面波素子に分割することとなり、硬質膜を最
初に分割する事により、硬質膜の応力が全面に及ぶこと
がなく切断され、次に基板厚みを減らす事により、反り
が防止可能となる。
【0006】請求項2の発明によれば前記基板がシリコ
ン基板であるために例えば水酸化カリウム溶液などによ
り容易に基板のエッチングが可能となる。
【0007】請求項3の発明によれば前記硬質薄膜がダ
イヤモンドであるためにシリコン基板は薄くすることが
困難であるが、ダイヤモンド薄膜を切断後に厚さを減ら
す研磨やエッチングが行えるために、応力で硬質薄膜が
剥がれることなしに厚み調整が可能となる。
【0008】請求項4の発明によれば前記硬質薄膜をレ
ーザーにて切断し、その後エッチングにより前記シリコ
ン基板を前記くし歯電極のある面とは反対の面を全面エ
ッチングし所望の厚さとするか、あるいは片面のエッチ
ングと同時にエッチングし、その後一つの弾性表面波素
子に分割するため、弾性表面波素子に応力がかからず特
性の劣化などがなく、またレーザー切断部を同時にエッ
チングするため、弾性表面波素子の分離が例えば折るだ
けで取る事が可能であるため非常に簡便になる。
【0009】請求項5の発明によれば前記硬質薄膜をレ
ーザーにて切断し、その後機械研磨により前記シリコン
基板を前記くし歯電極のある面とは反対の面を全面研磨
し所望の厚さとし、その後一つの弾性表面波素子に分割
することを特徴とするため、裏面が鏡面状態の弾性表面
波素子が得られ、また片面のみの加工であるため、基板
が薄くなっても対応できるという利点がある。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて詳細に説明する。
【0011】図1は本発明の弾性表面波素子の上面図を
示し、図2は本発明の弾性表面波素子の図1におけるA
−A面の断面図を示す。ここで用いられた基板は(10
0)のシリコン基板15である。シリコン基板15は弾
性表面波の励振には寄与せず、硬質膜の成膜用の基板と
して用いている。一般的にウェハーの反りを矯正する理
由から0.6から1.0mm程度の厚みが用いられる。
シリコン基板15上にはダイヤ膜10が成膜されてい
る。ここでは硬質膜はダイヤ膜としているが、酸化アル
ミ、窒化アルミ、窒化珪素なども良く用いられる。ダイ
ヤ膜10の膜厚は数ミクロンから数十ミクロンが一般的
に用いられ、周波数や励振する電力などの仕様により決
定される。圧電膜としてここでは一般的な酸化亜鉛(Z
nO)13がダイヤ膜15上に形成されている。櫛歯電
極(IDT)11およびIDT12が配置されており、
いわゆるトランスバーサル型のSAWフィルターを構成
している。IDT11,IDT12とZnO膜13の上
には絶縁膜として二酸化シリコン(SiO2膜)14が
形成されている。ここでは簡単のため図1のIDTはい
わゆるシングル電極としてある。
【0012】ZnO膜については、c軸配向のZnO膜
あるいはエピタキシャル配向のZnO膜であれば十分圧
電性があり、弾性表面波素子として良い。またSiO2
膜については多結晶膜でピンホールが存在しなければ、
絶縁膜、保護膜として十分機能し、信頼性の良い弾性表
面波素子として機能する。ZnO膜とSiO2膜は温度
変化に対する伝搬速度が異符号であるため、温度変化を
相殺して伝搬速度が安定する。その際、水晶はゼロ温度
係数を持つため、ほぼZnO膜とSiO2膜で考えれば
良いという利点がある。絶縁膜や電極膜、圧電膜の組み
合わせについては多種多様あるが、ここでは省略する。
【0013】図3は本発明の弾性表面波素子の製造方法
を示す図である。一枚のウエハーでは数百個から数千個
の弾性表面波素子が取ることが可能であるが、ここでは
説明の簡略のため2素子の切断についてのみ示す。図3
(a)は弾性表面波素子の切断前の断面図である。素子
31はB−B間の線の左側の素子であり、素子32はB
−B間の右側の素子である。素子31の電極33(詳細
は省略)が設けられ、素子32には電極34(詳細は省
略)が設けられている。
【0014】図3(b)において、素子31と素子32
を分離するため、まず硬質膜であるダイヤ膜10をレー
ザーで切断する。ダイヤ膜10をレーザーにて切断する
とシリコン基板15にも多少加工が及ぶ。ダイヤ膜10
を切断することにより、ダイヤ膜10から基板にかかる
応力がウェハー全面ではなくなり、シリコン基板15を
薄くしてもダイヤ膜10が剥離することはなくなる。図
3(c)において、裏面を研磨35し、元の厚さ(仮に
1mmとする)を0.4mmに研磨する。研磨した箇所
は点線にて示してある。総厚0.4mm程度であると市
販の標準セラミックパッケージに入る厚さとなる。また
ある程度のシリコン基板の厚さ15が確保されているた
め、素子の反りの問題が出ない。その後図3(d)の如
く切断をする。切断はブレーキングによる方法やダイシ
ングによる方法が考えられる。
【0015】図4は図3(c)の工程において基板を両
面からエッチングした例である。シリコン基板をエッチ
ングする溶液は様々な物があるが、例えばエッチング保
護膜42を形成した後、水酸化カリウム溶液にてエッチ
ングを行う。図3(c)と同様にエッチングを施すとレ
ーザー切断箇所41も同時にエッチングが進行する。
(100)シリコンウェハーの場合には異方性エッチン
グであるため、切断箇所41は切断幅に依存した特定の
深さにてエッチングが停止する。その後一つの弾性表面
波素子に分離するのは切断面が出ているため非常に簡便
であるという利点がある。
【0016】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
硬質膜を用いた弾性表面波素子の製造において、素子厚
みが容易に制御でき、切断が簡便な弾性表面波素子の製
造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の弾性表面波素子の上面図である。
【図2】本発明の弾性表面波素子の断面図である。
【図3】本発明の弾性表面波素子の製造方法の一例を示
す図である。
【図4】本発明の弾性表面波素子の他の製造方法を示す
図である。STカット水晶基板を用いた場合の温度特性
を示す図である。
【符号の説明】
10 水晶基板 11 くし歯電極(IDT) 12 くし歯電極(IDT) 13 ZnO膜 14 SiO2膜 15 シリコン基板 31、32 素子 33、34 素子の電極 41 レーザー切断箇所 42 エッチング保護膜

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基板と、前記基板上に形成された硬質薄
    膜、少なくとも一つの圧電薄膜およびくし歯電極を備え
    た弾性表面波素子において、多数個から一括作成された
    基板を一つの弾性表面波素子に分割する際に、第一に硬
    質膜の除去工程、第二に基板の厚さを減らす工程を設
    け、第三に一つの弾性表面波素子に分割することを特徴
    とする弾性表面波素子の製造方法。
  2. 【請求項2】前記基板がシリコン基板であることを特徴
    とする請求項1記載の弾性表面波素子の製造方法。
  3. 【請求項3】前記硬質薄膜がダイヤモンドであることを
    特徴とする請求項2記載の弾性表面波素子の製造方法。
  4. 【請求項4】前記硬質薄膜をレーザーにて切断し、その
    後エッチングにより前記シリコン基板を前記くし歯電極
    のある面とは反対の面を全面エッチングし所望の厚さと
    するか、あるいは片面のエッチングと同時に前記くし歯
    電極の前記レーザー切断部を同時にエッチングし、その
    後一つの弾性表面波素子に分割することを特徴とする請
    求項3記載の弾性表面波素子の製造方法。
  5. 【請求項5】前記硬質薄膜をレーザーにて切断し、その
    後機械研磨により前記シリコン基板を前記くし歯電極の
    ある面とは反対の面を全面研磨し所望の厚さとし、その
    後一つの弾性表面波素子に分割することを特徴とする請
    求項3記載の弾性表面波素子の製造方法。
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