JP2010259000A - 弾性表面波素子の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】効率よく高精度に弾性表面波素子を容易に製造することができる弾性表面波素子の製造方法を提供する。
【解決手段】弾性表面波素子の製造方法は、（ａ）圧電基板１０の一方主面１０ｂを加工して、圧電基板１０を薄くする基板薄化工程と、（ｂ）薄くされた圧電基板１０に樹脂の接着剤１２を介して、圧電基板１０の線膨張係数よりも小さい線膨張係数を有する支持基板１４を接着する接着工程とを備える。
【選択図】図１
【解決手段】弾性表面波素子の製造方法は、（ａ）圧電基板１０の一方主面１０ｂを加工して、圧電基板１０を薄くする基板薄化工程と、（ｂ）薄くされた圧電基板１０に樹脂の接着剤１２を介して、圧電基板１０の線膨張係数よりも小さい線膨張係数を有する支持基板１４を接着する接着工程とを備える。
【選択図】図１
Description
本発明は、弾性表面波素子の製造方法に関し、詳しくは、圧電基板に支持基板が接着された弾性表面波素子の製造方法に関する。
圧電基板上の弾性表面波を利用する弾性表面波素子において、圧電基板よりも線膨張係数が小さい支持基板を圧電基板に接着することにより、温度変化による周波数特性の変動を小さくし、温度特性を改善することできる。圧電基板に支持基板が接着された弾性表面波素子の製造方法としては、次のように種々提案されている。
図４は、第１の製造方法の製造工程を模式的に示す断面図である。図４（ａ）に示すように圧電基板１０を用意し、図４（ｂ）に示すように圧電基板１０の裏面１０ｂに支持基板１４を接着する。次いで、図４（ｃ）に示すように、圧電基板１０の表面１０ａを加工して圧電基板１０を薄くする。次いで図４（ｄ）に示すように、圧電基板１０の表面１０ａにＩＤＴ（interdigital transducers）電極を含む素子パターン２０を形成する。
例えば特許文献２には、厚さが２００μｍの圧電基板の裏面に接着剤を介してＳｉ基板を接着した後、圧電基板の表面を加工して圧電基板の厚さが２０μｍになるようにすることが開示されている。特許文献２の段落[００２８]には、接着層の厚さが１．５μｍより薄いと接着力が不十分になると記載されている。
特許文献３には、圧電基板の裏面に接着剤を介してセラミック基板を接着した後、圧電基板の表面を加工して圧電基板を薄くし、圧電基板の厚さが２０μｍになるようにすることが開示されている。
図５は、第２の製造方法の製造工程を模式的に示す断面図である。図５（ａ）に示すように、圧電基板１０の表面１０ａにＩＤＴ電極を含む素子パターン２０を形成し、次いで図５（ｂ）に示すように圧電基板１０の裏面１０ｂを加工して圧電基板１０を薄くし、次いで図５（ｃ）に示すように、圧電基板１０の裏面１０ｂに支持基板１４を接着する。例えば特許文献１には、圧電基板の表面にＩＤＴ電極等を形成し、次いで圧電基板の裏面を研磨して薄板化し、次いで圧電基板の裏面にガラス質体で絶縁性基板を接着することが開示されている。
特許文献１のようにガラス質体を用いて絶縁性基板を圧電基板に接着する場合、高温で接着する必要があり、ウェハ状態では圧電基板と絶縁性基板の線膨張係数の差によって、ウェハに反りが発生するという問題があり、効率よく高精度に加工することは容易でない。チップ状態で接着する場合には、製造効率が悪く、実用的ではない。
特許文献２及び特許文献３のように、圧電基板に支持基板を接着した後に圧電基板を薄くする場合、圧電基板は接着剤を介して支持基板に支持された状態で加工されるため、圧電基板の厚みのばらつきや表面のうねりが生じやすく、圧電基板を高精度に加工することは容易ではない。
本発明は、かかる実情に鑑み、効率よく高精度に弾性表面波素子を容易に製造することができる弾性表面波素子の製造方法を提供しようとするものである。
本発明は、上記課題を解決するために、以下のように構成した弾性表面波素子の製造方法を提供する。
弾性表面波素子の製造方法は、（ａ）圧電基板の一方主面を加工して、前記圧電基板を薄くする基板薄化工程と、（ｂ）薄くされた前記圧電基板に、樹脂の接着剤を介して、前記圧電基板の線膨張係数よりも小さい線膨張係数を有する支持基板を接着する接着工程とを備える。
上記方法によれば、基板薄化工程において、圧電基板は支持基板が接着されていない状態で加工されるため、圧電基板が接着剤を介して支持基板に支持された状態で加工される場合と比べると、圧電基板の厚みのばらつきや表面のうねりが生じにくく、圧電基板を高精度に薄く加工することができる。また、ウェハ状態で効率よく製造することができる。
また、樹脂の接着剤を用いて接着すると、ガラス質体を用いて接着する場合よりも低い温度で圧電基板と支持基板を接着することができ、熱による反りが小さくなる。
好ましくは、前記基板薄化工程の前に、前記圧電基板の他方主面にＩＤＴ電極を含む素子パターンを形成するパターン形成工程を備える。
基板薄化工程及び接着工程の後に、圧電基板に素子パターンを形成する場合、支持基板が薄いと、圧電基板に素子パターンを形成する際の熱により、圧電基板と支持基板の線膨張係数の差に起因する反りが発生し、正確にパターニングできないことがあり、最悪の場合にはウェハ自体が割れる。そのため、支持基板は、温度特性を改善するために必要な厚さよりも余分に厚くする必要がある。
これに対し、基板薄化工程の前にパターン形成工程を備え、圧電基板に素子パターンを形成した後に圧電基板を薄くする場合には、圧電基板に素子パターンを形成する際の熱による圧電基板の反りは、薄くされた圧電基板に素子パターンを形成する場合よりも小さくすることができるため、圧電基板に素子パターンを正確にパターンニングすることが容易である。また、支持基板は、温度特性を改善するために必要な厚さよりも余分に厚くする必要はない。
好ましくは、硬化後の前記接着剤の厚みが１μｍ以下であり、かつ、硬化後の前記接着剤のヤング率が１ＧＰａ以上である。
通常、樹脂の接着剤は柔らかいため、圧電基板の温度変化に伴う伸縮は、接着剤の変形によって吸収されて、支持基板により圧電基板の伸縮を十分に抑制することができない。しかし、硬化後の接着剤のヤング率が１ＧＰａ以上であり、かつ、硬化後の接着剤の厚みが１μｍ以下であると、接着剤の変形量が小さくなり、支持基板により圧電基板の伸縮を十分に抑制することができ、温度特性の改善効果を高めることができる。
なお、圧電基板の他方主面を接着前に粗面化しておくことにより、接着剤の厚みが１μｍ以下であっても十分な接着力を得ることができる。
本発明によれば、効率よく高精度に弾性表面波素子を容易に製造することができる。
以下、本発明の実施の形態について、図１〜図３を参照しながら説明する。
＜実施例１＞ 図１は、本発明の弾性表面波素子２の製造方法を模式的に示す断面図である。図１（ｄ）に示すように、弾性表面波素子２は、圧電基板１０の一方主面である裏面１０ｂに、樹脂の接着剤１２を介して支持基板１４が接着され、圧電基板１０の他方主面である表面１０ａに、ＩＤＴ電極を含む素子パターン２０が形成されている。
次に、弾性表面波素子２の製造方法について、図１を参照しながら説明する。
（ａ）パターン形成工程
まず、図１（ａ）に示すように、ウェハ状の圧電基板１０の表面１０ａに、ＩＤＴ電極を含む素子パターン２０を形成する。
まず、図１（ａ）に示すように、ウェハ状の圧電基板１０の表面１０ａに、ＩＤＴ電極を含む素子パターン２０を形成する。
具体的には、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）基板やニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）基板などの圧電基板１０の表面１０ａに、ＩＤＴ電極と、不図示のパッドと、ＩＤＴ電極とパッドとの間を接続する不図示の配線とを含む素子パターン２０を形成する。素子パターン２０は、蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法等の薄膜形成法により圧電基板１０の表面１０ａに金属膜を形成した後、金属膜をフォトリソグラフィー技術やエッチング技術を用いて所定パターンに加工することにより、形成する。
（ｂ）基板薄化工程
次いで、図１（ｂ）に示すように、圧電基板１０の裏面１０ｂを加工して、圧電基板１０を薄くする。
次いで、図１（ｂ）に示すように、圧電基板１０の裏面１０ｂを加工して、圧電基板１０を薄くする。
具体的には、圧電基板１０の表面１０ａを粘着テープやワックスなどの接合材を介して固定した状態で、圧電基板１０の裏面１０ｂについて、研削（グラインド）、研磨（ラッピング）などの除去加工を行い、圧電基板１０を薄くする。
圧電基板１０は支持基板１４が接着されていない状態で加工されるため、圧電基板１０が接着剤を介して支持基板１４に支持された状態で加工される場合と比べると、圧電基板１０の厚みのばらつきや表面のうねりが生じにくく、圧電基板１０を高精度に薄く加工することができる。また、ウェハ状態で効率よく製造することができる。
（ｃ）接着工程
次いで、図１（ｃ）に示すように、樹脂の接着剤１２を介して、圧電基板１０の裏面１０ｂに支持基板１４を接着する。
次いで、図１（ｃ）に示すように、樹脂の接着剤１２を介して、圧電基板１０の裏面１０ｂに支持基板１４を接着する。
具体的には、接着剤１２の厚みを薄くするため、接着剤１２をスピンコートにより塗布する。塗布後にローラなどで接着剤１２を伸ばして薄くしてもよい。
樹脂の接着剤１２を用いて接着すると、ガラス質体を用いて接着する場合よりも低い温度で圧電基板と支持基板を接着することができ、熱による反りが小さくなる。例えば接着剤１２は、ＵＶ硬化タイプや熱硬化タイプを用いることができる。ＵＶ硬化タイプの接着剤１２を用いると、常温で支持基板１４を圧電基板１０に貼り合わせることができ、圧電基板１０に支持基板１４を接着する際の熱による反りや、ウェハの割れを確実に回避できる。
支持基板１４は、Ｓｉ，Ａｌ２Ｏ３，ＳｉＯ２など、タンタル酸リチウムやニオブ酸リチウムなどの圧電基板１０の線膨張係数に対して十分に線膨張係数が小さい材料を用いて形成する。線膨張係数の差により、圧電基板１０の温度変化に伴う伸縮が、支持基板１４によって抑制され、弾性表面波素子２の周波数特性の変動が小さくなり、温度特性が改善されるようにすることができる。
（ｄ）基板分割工程
次いで、ＵＶ照射や化学洗浄などにより接合材を剥離した後、一体に形成された圧電基板１０、接着剤１２及び支持基板１４を、ダイシング加工などにより分割し、図１（ｄ）に示す弾性表面波素子２の個片を形成する。
次いで、ＵＶ照射や化学洗浄などにより接合材を剥離した後、一体に形成された圧電基板１０、接着剤１２及び支持基板１４を、ダイシング加工などにより分割し、図１（ｄ）に示す弾性表面波素子２の個片を形成する。
以上の製造方法では、圧電基板１０の表面１０ａに、ＩＤＴ電極を含む素子パターン２０を形成するときに、圧電基板１０はまだ薄くされておらず、圧電基板１０には支持基板１４が接着されていない。そのため、パターン形成工程の熱による反り、ウェハ割れを回避できる。
図２は、圧電基板１０としてタンタル酸リチウム基板を用い、圧電基板１０と支持基板１４との間に硬化後の接着剤１２によって厚さ１μｍの接着層が形成される場合について、接着層のヤング率を変えときの圧電基板１０の表面１０ａの線膨張係数を計算した結果を示すグラフである。図３は、圧電基板１０としてタンタル酸リチウム基板を用い、圧電基板１０と支持基板１４との間にヤング率が１ＧＰａの接着層が形成される場合について、接着層の厚みを変えたときの圧電基板１０の表面１０ａの線膨張係数を計算した結果を示すグラフである。線膨張係数が例えば１０ｐｐｍ／℃以下になるようにすれば大きな温度特性改善効果が見られるので、図２からは接着層（硬化後の接着剤１２）のヤング率が１Ｇｐａ以上であるようにすることが好ましく、図３からは接着層（硬化後の接着剤１２）の厚みが１μｍ以下であるようにすることが好ましいことが分かる。
通常、樹脂の接着剤は柔らかいため、圧電基板の温度変化に伴う伸縮は、接着剤の変形によって吸収されて、支持基板により圧電基板の伸縮を十分に抑制することができない。しかし、硬化後の接着剤のヤング率が１ＧＰａ以上であり、かつ、硬化後の接着剤の厚みが１μｍ以下であると、接着剤の変形量が小さくなり、支持基板により圧電基板の伸縮を十分に抑制することができ、温度特性の改善効果を高めることができる。
なお、基板薄化工程において圧電基板の裏面を接着前に粗面化しておくことにより、接着剤の厚みが１μｍ以下であっても十分な接着力を得ることができる。
＜変形例＞ 変形例の弾性表面波素子の製造方法について説明する。
変形例では、圧電基板の表面に素子パターンを形成する工程は、圧電基板を薄くし、薄くした圧電基板に支持基板を接着した後に実施する。
変形例では、支持基板が薄いと、圧電基板に素子パターンを形成する際の熱により、圧電基板と支持基板の線膨張係数の差に起因する反りが発生し、正確にパターニングできないことがあり、最悪の場合にはウェハ自体が割れる。そのため、支持基板は、温度特性を改善するために必要な厚さよりも余分に厚くすることが好ましい。
これに対し、実施例１のように、圧電基板の表面に素子パターンを形成した後に、圧電基板を薄くし、薄くした圧電基板に支持基板を接着する場合には、薄くする前の圧電基板に素子パターンを形成するため、薄くされた圧電基板に素子パターンを形成する変形例よりも、素子パターンを形成する際の熱による圧電基板の反りを小さくすることができる。そのため、実施例１は、変形例よりも、圧電基板に素子パターンを正確にパターニングすることが容易である。また、実施例１の支持基板は、温度特性を改善するために必要な厚さよりも余分に厚くする必要はない。
＜まとめ＞ 以上に説明したように、圧電基板を薄くした後に、樹脂の接着剤を用いて圧電基板に支持基板を接着することによって、効率よく高精度に弾性表面波素子を容易に製造することができる。
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変更を加えて実施することが可能である。
２ 弾性表面波素子
１０ 圧電基板
１０ａ 表面（他方主面）
１０ｂ 裏面（一方主面）
１２ 接着剤
１４ 支持基板
１０ 圧電基板
１０ａ 表面（他方主面）
１０ｂ 裏面（一方主面）
１２ 接着剤
１４ 支持基板
Claims (3)
- 圧電基板の一方主面を加工して、前記圧電基板を薄くする基板薄化工程と、
薄くされた前記圧電基板に、樹脂の接着剤を介して、前記圧電基板の線膨張係数よりも小さい線膨張係数を有する支持基板を接着する接着工程と、
を備えたことを特徴とする、弾性表面波素子の製造方法。 - 前記基板薄化工程の前に、前記圧電基板の他方主面にＩＤＴ電極を含む素子パターンを形成するパターン形成工程を備えたことを特徴とする、請求項１に記載の弾性表面波素子の製造方法。
- 硬化後の前記接着剤の厚みが１μｍ以下であり、かつ、硬化後の前記接着剤のヤング率が１ＧＰａ以上であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の弾性表面波素子の製造方法。
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