JP2009182407A

JP2009182407A - 弾性波デバイス及びその製造方法

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Publication number: JP2009182407A
Application number: JP2008017583A
Authority: JP
Inventors: Satoru Ono; 悟小野; Keiji Tsuda; 慶二津田
Original assignee: Fujitsu Media Devices Ltd
Current assignee: Fujitsu Media Devices Ltd
Priority date: 2008-01-29
Filing date: 2008-01-29
Publication date: 2009-08-13
Anticipated expiration: 2028-01-29
Also published as: JP5166053B2

Abstract

【課題】小型化可能かつ性能の高い弾性波デバイスを提供する。
【解決手段】圧電基板２と、圧電基板２上に設けられたＩＤＴ２２、２４、２６、２８と、圧電基板２上に設けられた第１配線８、第２配線１０及び第３配線１２であって、少なくとも一つがＩＤＴを構成する櫛型電極に接続され、第１配線８と第３配線１２との間に第２配線１０が位置している、第１配線８、第２配線１０及び第３配線１２と、圧電基板２の上、第１配線８の第２配線側１０の領域の上、第２配線１０の上、及び第３配線１２の第２配線１０側の領域の上に設けられた絶縁層１４と、第１配線８の絶縁層１４が設けられていない領域と、第３配線１２の絶縁層１４が設けられていない領域とを通じて、第１配線８及び第３配線１２と接続されるように、第１配線８の上、第３配線１２の上、及び絶縁層１４の上に設けられた第４配線１６と、を具備する弾性波デバイス。
【選択図】図２

Description

本発明は、弾性波デバイス及びその製造方法に関し、特に立体配線を有した弾性波デバイス及びその製造方法に関する。

基板上に弾性波素子を設けた弾性波デバイスは、移動体通信機器のデュプレクサや、フィルタとして広く用いられている。

弾性波を利用した弾性波デバイスの１つとして、圧電基板の表面に、櫛型電極からなるＩＤＴ（ＩｎｔｅｒｄｉｇｉｔａｌＴｒａｎｓｄｕｃｅｒ）と、反射器とで弾性波素子を形成し、この弾性波素子に電力を印加することで励振した弾性波を用いる弾性表面波デバイスがある。近年、移動体通信機器の発展に伴い、弾性波デバイスに小型化と性能の向上を同時に達成することが求められている。

特許文献１には、配線を立体交差させることでデバイスの小型化を図り、同時に立体交差した複数の配線間に設けられた絶縁層が２つ以上の傾斜部を備えたテーパー部を有することで、配線に断線が発生することを抑制し、弾性波デバイスの性能向上をも図る技術が開示されている。また特許文献２には、立体交差した配線間に絶縁層を設けることで、配線間の容量を利用し、減衰特性に優れた弾性表面波デバイスを提供する技術が開示されている。
特開２００５−２１０４７５号公報特開２００７−２５９０２３号公報

特許文献１の発明及び特許文献２の発明は、ともに弾性波デバイスの小型化が可能であるが、圧電基板と配線との段差により、配線の厚さが薄くなる。このため、配線に断線が発生する恐れがある。また、配線の抵抗が増大し、挿入損失の増大及び帯域外減衰量の劣化を招く可能性がある。このことは、弾性波デバイスの性能低下の原因となり得る。

本発明は、上記課題に鑑み、小型化可能かつ性能の高い弾性波デバイスの提供を目的とする。

本発明は、圧電基板と、前記圧電基板上に設けられた櫛型電極と、前記圧電基板上に設けられた第１配線、第２配線及び第３配線であって、少なくとも一つが前記櫛型電極に接続され、前記第１配線と前記第３配線との間に前記第２配線が位置している、前記第１配線、前記第２配線及び前記第３配線と、前記圧電基板の上、前記第１配線の前記第２配線側の領域の上、前記第２配線の上、及び前記第３配線の前記第２配線側の領域の上に設けられた絶縁層と、前記第１配線の前記絶縁層が設けられていない領域と、前記第３配線の前記絶縁層が設けられていない領域とを通じて、前記第１配線及び前記第３配線と接続されるように、前記第１配線の上、前記第３配線の上、及び前記絶縁層の上に設けられた第４配線と、を具備することを特徴とする弾性波デバイスである。本発明によれば、第１配線、第２配線及び第３配線と第４配線とが、立体交差しているため、弾性波デバイスの小型化が可能となる。また、絶縁層が第１配線及び第３配線の上に設けられるため、断線の発生を抑制することができ、弾性波デバイスの性能が向上する。

上記構成において、前記絶縁層は、端部にテーパー部を有している構成とすることができる。この構成によれば、第４配線の厚さを確保することができるため、断線の発生を抑制でき、弾性波デバイスの性能が向上する。

上記構成において、前記第１配線、前記第２配線及び前記第３配線は、前記櫛型電極と同じ金属層で形成されている構成とすることができる。

上記構成において、前記絶縁層は感光性樹脂で形成されている構成とすることができる。この構成によれば、絶縁層を精度良く形成することができる。

上記構成において、前記感光性樹脂はポジ型感光性ポリイミドである構成とすることができる。この構成によれば、絶縁層の端部に形成されたテーパー部の傾斜角を制御することができる。

上記構成において、前記第１配線、前記第２配線及び前記第３配線の各々は、異なる複数の前記櫛型電極の各々と接続されている構成とすることができる。

上記構成において、前記第１配線及び前記第３配線は、接地されている構成とすることができる。

本発明は、圧電基板上に櫛型電極を設ける工程と、前記圧電基板上に第１配線、第２配線及び第３配線を設ける工程であって、少なくとも一つが前記櫛型電極に接続され、前記第１配線と前記第３配線との間に前記第２配線が位置するように、前記圧電基板上に前記第１配線、前記第２配線及び前記第３配線を設ける工程と、前記圧電基板の上、前記第１配線の前記第２配線側の領域の上、前記第２配線の上、及び前記第３配線の前記第２配線側の領域の上に絶縁層を設ける工程と、前記第１配線の前記絶縁層が設けられていない領域と、前記第３配線の前記絶縁層が設けられていない領域とを通じて、前記第１配線及び前記第３配線と接続されるように、前記第１配線の上、前記第３配線の上、及び前記絶縁層の上に第４配線を設ける工程と、を有することを特徴とする弾性波デバイスの製造方法である。本発明によれば、第１配線、第２配線及び第３配線と第４配線とが、立体交差しているため、弾性波デバイスの小型化が可能となる。また、絶縁層が第１配線及び第３配線の上に設けられるため、断線の発生を抑制することができ、弾性波デバイスの性能が向上する。

上記構成において、前記絶縁層を設ける工程は、前記絶縁層の端部にテーパー部を有するように、前記絶縁層を設ける工程とすることができる。この構成によれば、第４配線の厚さを確保することができるため、断線の発生を抑制でき、弾性波デバイスの性能が向上する。

上記構成において、前記櫛型電極を設ける工程と、前記第１配線、前記第２配線及び前記第３配線を設ける工程とは同時に行われ、同じ金属層から前記櫛型電極、前記第１配線、前記第２配線及び前記第３配線を設ける工程とすることができる。

上記構成において、前記絶縁層を設ける工程は、感光性樹脂をフォトリソグラフィ法により形成する工程と、前記形成された感光性樹脂を加熱して硬化する工程とを含む構成とすることができる。この構成によれば、絶縁層の形成を精度良く行うことができ、また絶縁層に形成されるテーパー部の傾斜角を制御することができる。

上記構成において、前記硬化する工程において、前記圧電基板の前記櫛型電極が設けられた面と、前記櫛型電極が設けられていない面との両面から加熱する構成とすることができる。この構成によれば、工程を効率よく行うことができる。また、絶縁層に形成されるテーパー部の傾斜角を制御することができ、断線の発生を抑制することができるため、弾性波デバイスの性能が向上する。

本発明によれば、小型化可能かつ性能の高い弾性波デバイスを提供することができる。

図面を用い、本発明が解決する課題について説明する。

図１（ａ）は比較例に係る弾性表面波デバイスの上面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ１に沿った断面図、図１（ｃ）は断線が発生した場合の断面図である。

図１（ａ）に示すように、例えばＬｉＴａＯ_３やＬｉＮｂＯ_３等の圧電体からなる圧電基板２上に、反射器４、入力端子１８、出力端子２０、及びＩＤＴ２２、２４、２６、２８が設けられている。各ＩＤＴは、例えばＡｌ等の金属からなる櫛型電極により形成されている。

第１配線８は、ＩＤＴ２２を構成する一方の櫛型電極２２ａ、及びＩＤＴ２６を構成する一方の櫛型電極２６ａに接続されている。また、第１配線８は接地されている。第２配線１０は、ＩＤＴ２２を構成する他方の櫛型電極２２ｂ、及びＩＤＴ２６を構成する他方の櫛型電極２６ｂに接続されている。第３配線１２は、ＩＤＴ２４を構成する一方の櫛型電極２４ｂに接続されている。第３配線１２は、第２配線１０と立体交差した第４配線１６と接続され、第４配線１６を介して第１配線と接続される。従って、第３配線１２も接地される。第１配線８、第２配線１０、第３配線１２、ＩＤＴ２２、２４、２６、２８、反射器４、入力端子１８及び出力端子２０は、同じ金属層から形成されている。このため図１（ａ）においては、これらの境界を点線で図示した（図２（ａ）においても同様）。第４配線１６は例えば下にＴｉ層、上にＡｕ層を配置したＴｉ−Ａｕ等の金属からなる。第１配線８、第２配線１０、第３配線１２及び第４配線の厚さは、例えば０．３５μｍである。

図１（ｂ）に示すように、第１配線８と第３配線１２との間に第２配線１０が位置している。第１配線８の一部は、例えばＳｉＯ_２からなる保護膜６で覆われている。第４配線１６は保護膜６の上、第１配線８の上、及び第３配線１２の上に設けられている。また、例えばポジ型感光性ポリイミド等の感光性樹脂からなり、端部にテーパー部１４ａを有した絶縁層１４が圧電基板２の上及び第２配線１０の上に設けられている。

比較例１に係る弾性表面波デバイスにより、入力端子１８から電気信号が入力され、入力端子１８に接続されたＩＤＴ２４により弾性波が励振される。弾性波はＩＤＴ２２により電気信号に変換され、第２配線１０を通じて、ＩＤＴ２６へと送信される。電気信号が入力されると、ＩＤＴ２６により弾性波が励起される。弾性波はＩＤＴ２８により電気信号に変換され、出力端子２０へと出力される（図１（ａ）参照）。また、図１（ｂ）に示すように、第４配線１６が第１配線８、第２配線１０及び第３配線１２と立体交差しているため、弾性表面波デバイスの小型化が可能となる。

しかしながら、図１（ｃ）に示すように、圧電基板２と第１配線８、及び圧電基板２と第３配線１２との間には段差Ｈ１がある。また、第４配線１６は、圧電基板２の上面から絶縁層１４の最上部までの高さＨ２を跨いで設けられる。このため、第１配線８の端部付近の領域及び第３配線１２の端部付近の領域においては第４配線１６の厚さが薄くなり、第４配線１６が断線する可能性がある。また、第４配線１６厚さが薄くなることで、抵抗が増大し、挿入損失の増大及び帯域外減衰量の劣化を招く可能性がある。このことは、弾性表面波デバイスの性能低下の原因となり得る。

以下、図面を用い、上記課題を解決するための実施例について説明する。

図２（ａ）は実施例１に係る弾性表面波デバイスの上面図であり、図２（ｂ）はＢ−Ｂ１に沿った断面図である。

図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、絶縁層１４が圧電基板２の上、第２配線１０の上、第１配線８の第２配線１０側の領域８ａの上、及び第３配線１２の第２配線１０側の領域１２ａの上に設けられている。絶縁層１４の端部はテーパー部１４ａを有している。第４配線１６は、保護膜６の上、第１配線８の上、第３配線１２の上、及び絶縁層１４の上に設けられており、第１配線８の絶縁層１４が設けられていない領域８ｂと、第３配線１２の絶縁層１４が設けられていない領域１２ｂとに接続されている。

次に、実施例１に係る弾性表面波デバイスの製造方法について説明する。図３は製造工程を示したフローチャートである。図４（ａ）から図４（ｄ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ１に沿った断面から見た、弾性表面波デバイスの製造方法を示した断面図である。図５（ａ）から図５（ｆ）は、図２（ａ）のＢ−Ｂ１に沿った断面から見た、弾性表面波デバイスの製造方法を示した断面図である。なお、図面の簡略化のため、図４（ｂ）から図４（ｄ）においては、ＩＤＴ２６、２８及び反射器４を区別せず、全てＩＤＴ３０として表記する。また、ＩＤＴの電極指の本数を省略して図示している。

図３のフローチャートに沿い、弾性表面波デバイスの製造方法について説明する。

図４（ａ）及び図５（ａ）に示すように圧電基板２を準備する。図３のステップＳ１０のスパッタリング工程において、例えばＡｌ等の金属からなるＩＤＴ２２、２４、２６、２８、反射器４、第１配線８、第２配線１０、第３配線１２、入力端子１８及び出力端子２０を圧電基板２上に設ける。さらに、例えばＳｉＯ_２からなる保護膜６を、各ＩＤＴ２２、２４、２６、２８、反射器４、及び第１配線８の一部の上に設ける。図４（ｂ）に示すように、Ａ−Ａ１の領域においては、ＩＤＴ３０、及び第１配線８が形成される。第１配線８及びＩＤＴ３０上には、例えばＳｉＯ_２からなる保護膜６が設けられる。図５（ｂ）に示すように、Ｂ−Ｂ１の領域においては、第１配線８、第２配線１０及び第３配線１２が形成される。また、第１配線８の上の一部には保護膜６が設けられる。

図３のステップＳ１１のスピンコート工程において、例えばポジ型感光性ポリイミド等の感光性樹脂からなる、例えば厚さ１．０μｍの絶縁層１４を塗布する。図４（ｃ）に示すように、Ａ−Ａ１の領域においては、圧電基板２及び保護膜６上に、絶縁層１４に塗布する。図５（ｃ）に示すように、Ｂ−Ｂ１の領域においては圧電基板２、保護膜６、第１配線８、第２配線１０及び第３配線１２上に、絶縁層１４に塗布する。

図３のステップＳ１２のフォトリソグラフィ工程において、絶縁層１４を形成する。図４（ｄ）に示すように、Ａ−Ａ１の領域においては、絶縁層１４は全て除去される。図５（ｄ）に示すように、Ｂ−Ｂ１の領域においては、絶縁層１４が、圧電基板２の上、第２配線１０の上、第１配線８の第２配線１０側の領域８ａの上、及び第３配線１２の第２配線１０側の領域１２ａの上に残存する。また、絶縁層１４の端部には、テーパー部１４ａが形成される。

以降のステップＳ１３、Ｓ１４の工程においては、図４（ｄ）に示した状態から変化しないため、説明を省略する。

図３のステップＳ１３の硬化工程において、図５（ｅ）に示すように、形成された絶縁層１４を、例えば２５０℃に加熱することによって硬化させる。このとき、例えばオーブンを使用し、圧電基板２の櫛型電極や配線が設けられた面２ａと、櫛型電極や配線が設けられていない面２ｂとの両面から加熱する。

図３のステップＳ１４の蒸着及びリフトオフ工程において、図５（ｆ）に示すように、圧電基板２の上、保護膜６の上、第１配線８の上、第３配線１２の上、及び絶縁層１４の上に例えばＴｉ−Ａｕ等の金属からなる第４配線１６を設ける。このとき、第４配線１６は第１配線８の絶縁層１４が設けられていない領域８ｂと、第３配線１２の絶縁層１４が設けられていない領域１２ｂとに接続されている。以上の工程により、実施例１に係る弾性表面波デバイスが完成する。

実施例１によれば、図２（ｂ）に示すように、絶縁層１４が圧電基板２の上、第２配線１０の上、第１配線８の第２配線１０側の領域８ａの上、及び第３配線１２の第２配線１０側の領域１２ａの上に設けられる。このため、圧電基板２と第１配線８との間、及び圧電基板２と第３配線１２との間の段差Ｈ１に関係なく、第４配線１６を設けることができる。また、第４配線１６は、第１配線８の上面から絶縁層１４の最上部まで、及び第３配線１２の上面から絶縁層１４の最上部までの高さＨ３を跨いで設けられる。Ｈ３は、比較例１の図１（ｂ）において第４配線１６が跨ぐ高さＨ２より低い。従って、第４配線１６は、比較例１の場合よりも緩やかな傾斜を形成する。このため第４配線１６の厚さを確保することができ、断線が発生することを抑制できる。このことにより、弾性表面波デバイスの性能が向上する。

また、絶縁層１４の端部はテーパー部１４ａを有しているため、第４配線１６が形成する傾斜は、より緩やかとなる。このため、第４配線１６に断線が発生することを、より抑制することができる。また、第４配線１６の厚さを確保することができるため、第４配線１６が薄くなることによる抵抗値の上昇を抑えることができる。従って、挿入損失の増大及び帯域外減衰量の劣化を抑制することもできる。これらのことにより、弾性表面波デバイスの性能が向上する。

図５（ｆ）において形成される、第４配線１６はＴｉ−Ａｕで形成されていなくても良い。しかし第４配線１６のうち、下層のＴｉが第１配線８及び第３配線１２を形成するＡｌと良好に密着するため、配線間の接続の信頼性が向上する。また、上層のＡｕは低抵抗である。従って、第４配線１６の材質はＴｉ−Ａｕであることが好ましい。

絶縁層１４の材質は、ポジ型感光性ポリイミド等の感光性樹脂に限定されない。しかし、図５（ｄ）に示したフォトリソグラフィ工程により、精度良く形成が可能で、端部にテーパー部１４ａを容易に形成できることから、絶縁層１４の材質は感光性樹脂が好ましい。また、図５（ｅ）に示すように、形成後に加熱することで、テーパー部１４ａの傾斜角度を制御することができるため、特にポジ型感光性ポリイミドであることが好ましい。

図５（ｅ）に示した硬化工程においては、圧電基板２の面２ａまたは２ｂの、いずれか一方の面から加熱しても良い。しかし、テーパー部１４ａを精度良く形成でき、工程も効率的になることから、圧電基板２の面２ａ及び２ｂの両面から加熱することが好ましい。

実施例１においては、第１配線８及び第３配線１２は接地されているが、接地されていなくてもよい。また、第１配線８、第２配線１０及び第３配線１２の各々が、異なる複数の櫛型電極の各々に接続されている。しかし、第１配線８、第２配線１０及び第３配線の少なくとも一つが櫛型電極と接続され、それ以外の配線は櫛型電極と接続されていない構成の弾性表面波デバイスにおいても、本発明は適用可能である。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

図１（ａ）は比較例に係る弾性表面波デバイスの上面図、図１（ｂ）はＢ−Ｂ１に沿った断面図であり、図１（ｃ）は断線が発生した場合の断面図である。図２（ａ）は実施例１に係る弾性表面波デバイスの上面図であり、図２（ｂ）はＢ−Ｂ１に沿った断面図である。図３、実施例１に係る弾性表面波デバイスの製造方法を示すフローチャートである。図４（ａ）から図４（ｄ）は、実施例１に係る弾性表面波デバイスの製造方法を示す、Ａ−Ａ１に沿った断面図である。図５（ａ）から図５（ｆ）は、実施例１に係る弾性表面波デバイスの製造方法を示す、Ｂ−Ｂ１に沿った断面図である。

符号の説明

２圧電基板
４反射器
８第１配線
１０第２配線
１２第３配線
１４絶縁層
１６第４配線
２２、２４、２６、２８、３０ＩＤＴ

Claims

圧電基板と、
前記圧電基板上に設けられた櫛型電極と、
前記圧電基板上に設けられた第１配線、第２配線及び第３配線であって、少なくとも一つが前記櫛型電極に接続され、前記第１配線と前記第３配線との間に前記第２配線が位置している、前記第１配線、前記第２配線及び前記第３配線と、
前記圧電基板の上、前記第１配線の前記第２配線側の領域の上、前記第２配線の上、及び前記第３配線の前記第２配線側の領域の上に設けられた絶縁層と、
前記第１配線の前記絶縁層が設けられていない領域と、前記第３配線の前記絶縁層が設けられていない領域とを通じて、前記第１配線及び前記第３配線と接続されるように、前記第１配線の上、前記第３配線の上、及び前記絶縁層の上に設けられた第４配線と、を具備することを特徴とする弾性波デバイス。
前記絶縁層は、端部にテーパー部を有していることを特徴とする請求項１記載の弾性波デバイス。
前記第１配線、前記第２配線及び前記第３配線は、前記櫛型電極と同じ金属層で形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の弾性波デバイス。
前記絶縁層は感光性樹脂で形成されていることを特徴とする請求項１から３いずれか一項記載の弾性波デバイス。
前記感光性樹脂はポジ型感光性ポリイミドであることを特徴とする請求項４記載の弾性波デバイス。
前記第１配線、前記第２配線及び前記第３配線の各々は、異なる複数の前記櫛型電極の各々と接続されていることを特徴とする請求項１から５いずれか一項記載の弾性波デバイス。
前記第１配線及び前記第３配線は、接地されていることを特徴とする請求項１から６いずれか一項記載の弾性波デバイス。
圧電基板上に、櫛型電極を設ける工程と、
前記圧電基板上に第１配線、第２配線及び第３配線を設ける工程であって、少なくとも一つが前記櫛型電極に接続され、前記第１配線と前記第３配線との間に前記第２配線が位置するように、前記圧電基板上に前記第１配線、前記第２配線及び前記第３配線を設ける工程と、
前記圧電基板の上、前記第１配線の前記第２配線側の領域の上、前記第２配線の上、及び前記第３配線の前記第２配線側の領域の上に絶縁層を設ける工程と、
前記第１配線の前記絶縁層が設けられていない領域と、前記第３配線の前記絶縁層が設けられていない領域とを通じて、前記第１配線及び前記第３配線と接続されるように、前記第１配線の上、前記第３配線の上、及び前記絶縁層の上に第４配線を設ける工程と、を有することを特徴とする弾性波デバイスの製造方法。
前記絶縁層を設ける工程は、前記絶縁層の端部にテーパー部を有するように、前記絶縁層を設ける工程であることを特徴とする請求項８記載の弾性波デバイスの製造方法。
前記櫛型電極を設ける工程と、前記第１配線、前記第２配線及び前記第３配線を設ける工程とは同時に行われ、同じ金属層から前記櫛型電極、前記第１配線、前記第２配線及び前記第３配線を設ける工程であることを特徴とする請求項８または９記載の弾性波デバイスの製造方法。
前記絶縁層を設ける工程は、感光性樹脂をフォトリソグラフィ法により形成する工程と、前記形成された感光性樹脂を加熱して硬化する工程とを含むことを特徴とする請求項８から１０いずれか一項記載の弾性波デバイスの製造方法。
前記硬化する工程において、前記圧電基板の前記櫛型電極が設けられた面と、前記櫛型電極が設けられていない面との両面から加熱することを特徴とする請求項１１記載の弾性波デバイスの製造方法。