JP2011182153A - 弾性波デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】配線の剥離、クラック等を抑制することが可能な弾性波デバイスを提供すること。
【解決手段】圧電基板２と、圧電基板２上に形成された弾性波素子４と、弾性波素子４と電気的に接続され、少なくとも一部の領域がＩＤＴ５を形成する形成する金属からなるＡｌ層１３上に別の金属層１４を積層した複数の金属層により形成される配線６と、弾性波素子４と配線６とにおける、ＩＤＴ５を形成するＡｌ層１３により形成され、かつ金属層１４を含まない領域と、複数の金属層からなる領域との境界１５に接触しないように、弾性波素子４及び配線６を覆う絶縁層と、を具備することを特徴とする弾性波デバイス。
【選択図】図３

Description

本願発明は、弾性波デバイスに関し、特に弾性波素子を封止した弾性波デバイスに関する。

従来から、移動体通信機器等に使用されるフィルタやデュプレクサとして弾性波デバイスが広く使用されている。近年、小型化の要求に応え、弾性波素子のサイズまで弾性波デバイスのパッケージを小型化したＷＬＰ（Ｗａｆｅｒ Ｌｅｖｅｌ Ｐａｃｋａｇｅ：ウェハ・レベル・パッケージ）型弾性波デバイスが開発されている。

例えば特許文献１には、圧電基板に近い方から順に、Ａｌ／Ｔｉ／Ａｕ／Ｔｉにより電極パッドを形成し、ＩＤＴを封止する樹脂部と電極パッドとの密着性を高める弾性波デバイスが開示されている。

特開２００９−１５９１２４号公報

しかしながら従来の弾性波デバイスでは、配線のうち、複数の金属層からなる領域と、１つの金属層からなる領域との接続部分において、応力のために配線の剥離、クラック等が生じる可能性があった。

本発明は上記課題に鑑み、配線の剥離、クラック等を抑制することが可能な弾性波デバイスを提供することを目的とする。

本発明は、圧電基板と、前記圧電基板上に形成された弾性波素子と、前記弾性波素子と電気的に接続され、少なくとも一部の領域が前記弾性波素子の電極を形成する金属からなる金属層の上に別の金属層を積層した複数の金属層により形成される配線と、前記弾性波素子と前記配線とにおける、前記弾性波素子の電極を形成する金属からなる金属層により形成され、かつ前記別の金属層を含まない領域と、前記複数の金属層により形成される領域との境界に接触しないように、前記弾性波素子及び前記配線を覆う絶縁層と、を具備する弾性波デバイスである。本発明によれば、配線の剥離やクラック等を抑制し、信頼性の向上が可能な弾性波デバイスを提供することができる。

上記構成において、少なくとも1つの前記配線のうち、一部の領域は前記複数の金属層により形成される領域であり、別の一部の領域は前記弾性波素子の電極を形成する金属からなる金属層により形成され、かつ前記別の金属層を含まない領域であり、前記絶縁層は、前記少なくとも1つの配線における前記境界に接触しないように、前記弾性波素子及び前記配線を覆う構成とすることができる。この構成によれば、配線の剥離やクラック等を抑制し、信頼性の向上が可能な弾性波デバイスを提供することができる。

上記構成において、前記絶縁層は、複数の前記境界のうち、前記圧電基板の周辺側に位置する境界に接触せず、かつ前記圧電基板の中央側に位置する境界に接触するように、前記弾性波素子及び前記配線を覆う構成とすることができる。この構成によれば、外力に対する弾性波デバイスの耐性を高めることができる。

上記構成において、前記配線を形成する金属層のうち最下層の金属層は、前記弾性波素子の電極を形成する金属からなる金属層である構成とすることができる。この構成によれば、弾性波デバイスの製造工程を簡略化することができ、弾性波デバイスの低コスト化が可能となる。

上記構成において、前記弾性波素子の電極を形成する金属層はＡｌを含む構成とすることができる。この構成によれば、良好なデバイス特性を得ることができる。

上記構成において、前記配線の前記複数の金属層は、Ａｕを含む構成とすることができる。この構成によれば、配線の電気抵抗を低減することができる。

上記構成において、前記配線の前記複数の金属層は、前記圧電基板に近い方からＡｌ，Ｔｉ，Ａｕ，及びＴｉが積層されてなる構成とすることができる。この構成によれば、Ａｌ層、Ａｕ層及び絶縁層のいずれに対しても密着性の高いＴｉ層が各層の間に介在するため、Ａｕ層とＡｌ層との密着性、及びＡｕと絶縁層との密着性を高めることができる。

本発明によれば、配線の剥離、クラック等を抑制することが可能な弾性波デバイスを提供することができる。

図１（ａ）及び図１（ｂ）は比較例に係る弾性波デバイスを例示する平面図である。 図２（ａ）は比較例に係る弾性波デバイスを例示する断面図であり、図２（ｂ）は配線の周辺部を例示する平面図である。 図３（ａ）は実施例１に係る弾性波デバイスを例示する平面図であり、図３（ｂ）は実施例１に係る弾性波デバイスを例示する断面図であり、図３（ｃ）は配線の周辺部を例示する平面図である。 図４（ａ）から図４（ｄ）は実施例１に係る弾性波デバイスの製造方法を例示する断面図である。 図５（ａ）から図５（ｃ）は実施例１に係る弾性波デバイスの製造方法を例示する断面図である。 図６は実施例２に係る弾性波デバイスの配線の周辺部を例示する平面図である。

図面を用いて、本発明の実施例について説明する。

まず実施例の効果を明らかにするために、比較例について説明する。図１（ａ）及び図１（ｂ）は比較例に係る弾性波デバイスを例示する平面図である。図１（ｂ）では、第１絶縁層１６及び第２絶縁層１８を透視して図示している。また、図２（ａ）は比較例に係る弾性波デバイスを例示する断面図であり、図２（ｂ）は配線の周辺部を例示する平面図である。なお、図２（ａ）は図１（ａ）のＡ−Ａ１に沿った断面を図示している。

図１（ａ）から図２（ａ）に示すように、弾性波デバイスは圧電基板２、複数の弾性波素子４、複数の配線６、第１絶縁層１６、第２絶縁層１８、電極パッド及び電極ポスト２０を備える。

圧電基板２は、例えばＬｉＴａＯ_３やＬｉＮｂＯ_３等の圧電体からなる。弾性波素子４は、各々が例えばＡｌ等の金属からなるＩＤＴ（Ｉｎｔｅｒ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）５及び反射器７を備える。図１（ｂ）に示すように、配線６は、ＩＤＴ５と電気的に接続された引き出し配線８、及び電極パッド間を電気的に接続するパッド間配線１０からなる。電極パッド上には例えばＮｉ等の金属からなる電極ポスト２０が形成されている。つまり、ＩＤＴ５は、引き出し配線８、パッド間配線１０、電極パッド及び電極ポスト２０を介して、弾性波デバイスの外部と接続される。

図１（ｂ）及び図２（ｂ）中において、引き出し配線８は黒塗りの配線、パッド間配線１０は白抜きの配線として図示している。引き出し配線８は、例えばＡｌからなる。言い換えれば、引き出し配線８はＩＤＴ５を形成する金属からなる金属層により形成される。図２（ａ）に示すように、パッド間配線１０は、Ａｌ層１３上に別の金属層１４を積層してなる。つまりパッド間配線１０は、複数の金属層により形成される。金属層１４は、圧電基板２に近い方から順に、例えばＴｉ／Ａｕ／Ｔｉを積層した金属層である。Ａｌ層１３は、弾性波素子４に対応する領域ではＩＤＴ５を形成する。またＡｌ層１３は、パッド間配線１０に対応する領域では配線の最下層を形成する。また、パッド間配線１０により接続された電極パッドも、Ａｌ層１３上に金属層１４を積層してなる。電極パッドの周辺部は第１絶縁層１６に覆われている。電極パッドの中央部は第１絶縁層１６に覆われていない。電極パッドの中央部の上には、電極ポスト２０が形成される。電極ポスト２０は、第１絶縁層１６及び第２絶縁層１８を貫通する。

図１（ａ）及び図２（ａ）に示すように、各々が例えばエポキシ樹脂等の絶縁体からなる第１絶縁層１６及び第２絶縁層１８は、弾性波素子４及び配線６を覆う。より詳細には、第１絶縁層１６が圧電基板２、及び配線６上に形成され、第１絶縁層１６の上に第２絶縁層１８が形成される。第１絶縁層１６と第２絶縁層１８とは、ＩＤＴ５の上部に中空部３が形成されるように、弾性波素子４を封止する。中空部３が形成されるため、ＩＤＴ５の励振は妨げられない。また中空部３は、反射器７の上部にも形成される。つまり中空部３は、弾性波素子４上に形成される。

図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、第１絶縁層１６は、引き出し配線８及びパッド間配線１０に接触している。また第１絶縁層１６は、例えばＡｌからなる配線（引き出し配線８）と、例えばＡｌ／Ｔｉ／Ａｕ／Ｔｉからなる配線（パッド間配線１０）との境界１５に接触している。すなわち、図２（ｂ）に破線で示す第１絶縁層１６の端部が、境界１５よりＩＤＴ５側に位置する。図２（ｂ）中の破線より上の領域は、第１絶縁層１６に覆われる。

例えば弾性波デバイスを実装する際のリフロー工程等において、弾性波デバイスが加熱された場合、第１絶縁層１６の収縮により、配線６に応力が発生する。第１絶縁層１６は境界１５に接触しているため、応力は境界１５にも発生する。発生した応力により、Ａｌ層１３からの金属層１４の剥離や、金属層１４のクラックが発生すること可能性があった。このように配線６に剥離やクラックが生じると、弾性波デバイスの信頼性が低下することがある。

次に実施例１について説明する。図３（ａ）は実施例１に係る弾性波デバイス１００を例示する平面図であり、図３（ｂ）は実施例１に係る弾性波デバイスを例示する断面図であり、図３（ｃ）は配線の周辺部を例示する平面図である。既述したものと同じ構成については、説明を省略する。

図３（ａ）に示すように、実施例１では比較例よりも、中空部３が圧電基板２の周辺側に長さＬ１だけ、大きくなっている。長さＬ１は例えば７２μｍである。このため、図３（ａ）から図３（ｃ）に示すように、第１絶縁層１６は、複数の配線６のうち、圧電基板２の周辺側に位置する配線６における、引き出し配線８とパッド間配線１０との境界１５に接触していない。言い換えれば、圧電基板２の周辺側に位置する配線６における境界１５は中空部３に露出している。

図３（ａ）から図３（ｃ）に示すように、第１絶縁層１６は、圧電基板２の中央側に位置する配線６における、引き出し配線８とパッド間配線１０との境界１５に接触している。言い換えれば、圧電基板２の中央側に位置する配線６における境界１５は中空部３に露出していない。また第１絶縁層１６は、圧電基板２の中央側に位置する配線６に接触している。

なお、圧電基板２の上面から第１絶縁層１６の上面までの高さは３０μｍ、圧電基板２の上面から第２絶縁層１８の上面までの高さは例えば７５μｍ、中空部３上における第２絶縁層１８の厚さは例えば４５μｍである。Ａｌ層１３の厚さは例えば３５０ｎｍである。配線６のＴｉ層の厚さは例えば２００ｎｍ、Ａｕ層の厚さは例えば４００ｎｍである。

次に、実施例１に係る弾性波デバイスの製造方法について説明する。図４（ａ）から図５（ｃ）は実施例１に係る弾性波デバイスの製造方法を例示する断面図である。図６は実施例１に係る弾性波デバイスの製造方法を例示する平面図である。なお、図４（ａ）から図５（ｃ）では、図３（ａ）のＡ−Ｂに沿った断面を示す。

図４（ａ）に示すように、例えばＬｉＴａＯ_３やＬｉＮｂＯ_３等の圧電体からなる多面取り構造の圧電基板３６上に、例えば蒸着法及びリフトオフ法等により、例えばＡｌ等の金属からなるＩＤＴ５及び反射器７等、弾性波素子４の電極を形成する。また、この工程において、配線６の最下層であるＡｌ層１３も形成される。

図４（ｂ）に示すように、パッド間配線１０及び電極パッド２１に対応するＡｌ層１３上に、例えば蒸着法及びリフトオフ等により、金属層１４を形成する。この工程により、引き出し配線８、パッド間配線１０及び電極パッド２１が形成される。

図４（ｃ）に示すように、圧電基板３６、弾性波素子４、引き出し配線８、パッド間配線１０及び電極パッド２１上に、例えば液状のエポキシ樹脂等の感光性樹脂２２を塗布する。

図４（ｄ）に示すように、例えばＵＶ光（Ｕｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ：紫外線）を照射することで、感光性樹脂２２の露光を行う。感光性樹脂２２の感光した部分は除去され、残存する感光性樹脂２２により、第１絶縁層１６が形成される。第１絶縁層１６は、加熱されることで硬化する。第１絶縁層１６の開口部１７ａから弾性波素子４、境界１５、引き出し配線８及びパッド間配線１０が露出する。開口部１７ｂからは電極パッド２１の中央部が露出する。電極パッド２１の周辺部は第１絶縁層１６に覆われる。

図５（ａ）に示すように、第１絶縁層１６上に、弾性波素子４と離間し、かつ弾性波素子４を覆うように、フィルム状の感光性樹脂２６を貼り付ける。第１絶縁層１６と感光性樹脂２６とにより、弾性波素子４上には中空部３が形成される。

図５（ｂ）に示すように、例えばＵＶ光を照射することで、感光性樹脂２６に露光を行う。感光性樹脂２６の感光した部分は除去される。残存する感光性樹脂２６により第２絶縁層１８が形成される。第２絶縁層１８は、加熱されることで硬化する。第２絶縁層１８は、電極パッド２１の中央部が露出するような開口部１９を有する。

図５（ｃ）に示すように、例えばメッキ法により、例えばＮｉからなる電極ポスト２０を、電極パッド２１上に形成する。電極ポスト２０と電極パッド２１とは接触する。この後、ダイシングを行い、圧電基板３６及び第２絶縁層１８を個片化する。以上の工程により、実施例１に係る弾性波デバイス１００が完成する。

実施例１によれば、ＩＤＴ５を形成する金属からなる金属層（Ａｌ層１３）により形成される引き出し配線８と、複数の金属層により形成されるパッド間配線１０との境界１５が、第１絶縁層１６に接触しない。従って、弾性波デバイスが加熱された場合でも、境界１５における応力の発生が抑制される。この結果、配線６に剥離やクラックが生じることが抑制され、弾性波デバイスの信頼性が向上する。

図３（ａ）から図３（ｃ）に示すように、第１絶縁層１６は、複数の境界１５のうち、圧電基板２の周辺側に位置する境界１５には接触せず、圧電基板２の中央側に位置する配線６における境界１５に接触している。圧電基板２の中央において第１絶縁層１６が第２絶縁層１８を支持することで、外力に対する弾性波デバイスの耐性を高めることができる。ただし、構成はこれに限定されず、圧電基板２の中央側においても、第１絶縁層１６が境界１５に接触しない構成としてもよい。すなわち、第１絶縁層１６は、少なくとも1つの配線６における境界１５に接触しなければよい。

配線６の最下層の金属層は、ＩＤＴ５を形成する金属層と同じである場合、一度の工程で配線６の最下層とＩＤＴ５とを形成できる。これにより、工程を簡略化し、弾性波デバイスの低コスト化が可能となる。また、ＩＤＴ５及び配線６の最下層はＡｌからなるとしたが、これに限定されない。しかし、良好なデバイス特性を得るためには、ＩＤＴ５はＡｌ、又はＡｌを含む合金からなることが好ましい。この場合、配線６の最下層はＡｌ層１３又はＡｌを含む合金層となる。

パッド間配線１０、及び第２引き出し配線１２は、圧電基板２に近い方から順に、Ａｌ／Ｔｉ／Ａｕ／Ｔｉからなるとしたが、構成はこれに限定されない。すなわち、配線６は、ＩＤＴ５を形成する金属層を含めばよい。また、配線６のうちパッド間配線１０は、最下層の上に別の金属層１４が積層された構成を有していればよい。配線６の電気抵抗を低減するためには、金属層１４はＡｕを含むことが好ましい。また、Ａｕと最下層のＡｌ層又はＡｌ層との密着性、及びＡｕと第１絶縁層１６との密着性を高めるためには、Ａｕ、Ａｌ及び絶縁層のいずれに対しても密着性の高いＴｉを、各層の間に介在させることが好ましい。つまり金属層１４は、Ｔｉ，Ａｕ及びＴｉの順に積層させた金属層とすることが好ましい。

第１絶縁層１６及び第２絶縁層１８は、それぞれ例えば感光性エポキシ樹脂からなるとしたが、エポキシ樹脂以外の樹脂で形成してもよいし、樹脂以外の絶縁体を用いて形成してもよい。第１絶縁層１６及び第２絶縁層１８が樹脂で形成されている場合、加熱により樹脂が収縮して応力が発生しやすい。特に第１絶縁層１６は、弾性波素子４上に中空部３を形成するために、ある程度の厚さを有する。第１絶縁層１６が厚い樹脂で形成されると応力が大きくなる。実施例１によれば、第１絶縁層１６が応力の大きくなるような構成であっても、配線６の剥離やクラックを抑制することができる。

実施例２は、境界１５が引き出し配線８に位置する場合である。図６は、実施例２に係る弾性波デバイスの配線の周辺部を例示する平面図である。

図６に示すように、引き出し配線８は、ＩＤＴ５に近い側の配線である第１引き出し配線１１、及びパッド間配線１０に近い側の配線である第２引き出し配線１２からなる。図中において、パッド間配線１０及び第２引き出し配線１２は白抜きの配線、第１引き出し配線１１は黒塗りの配線として図示している。第１引き出し配線１１は、例えばＡｌからなる。言い換えれば、第１引き出し配線１１はＩＤＴ５を形成する金属からなる金属層により形成される。第２引き出し配線１２は、パッド間配線１０と同様、Ａｌ層１３上に金属層１４を積層してなる（図３（ｃ）参照）。

第１絶縁層１６は、引き出し配線８及びパッド間配線１０に接触している。また第１絶縁層１６は、例えばＡｌからなる配線（第１引き出し配線１１）と、例えばＡｌ／Ｔｉ／Ａｕ／Ｔｉからなる配線（第２引き出し配線１２）との境界１５に接触していない。

実施例２によれば、実施例１と同様に、ＩＤＴ５を形成する金属と同じ金属からなる第１引き出し配線１１と、複数の金属からなる第２引き出し配線１２との境界１５が、第１絶縁層１６に接触しない。従って、弾性波デバイスが加熱された場合でも、境界１５における応力の発生が抑制される。この結果、配線６に剥離やクラックが生じることが抑制され、弾性波デバイスの信頼性が向上する。

つまり実施例２によれば、配線６の構成を変更することで、配線６の剥離やクラックを抑制できる。また実施例１と実施例２とを組み合わせて、配線６の構成を変更し、かつ中空部３を大きくすることで、第１絶縁層１６が境界１５に接触しないようにしてもよい。

実施例１及び２で説明したように、境界１５は引き出し配線８とパッド間配線１０との境界に位置していてもよいし、引き出し配線８中に位置していてもよい。また、パッド間配線１０に境界１５が形成されていてもよい。つまり第１絶縁層１６は、配線６のうち、複数の金属層により形成される一部の領域と、ＩＤＴ５を形成する金属からなる金属層により形成され、かつ金属層１４を含まない別の一部の領域との境界１５と接触しなければよい。

また、境界１５が、引き出し配線８とＩＤＴ５との境界に一致していてもよい。これは、ＩＤＴ５が例えばＡｌからなり、引き出し配線８が例えばＡｌ／Ｔｉ／Ａｕ／Ｔｉからなる場合である。この場合でも、第１絶縁層１６が、引き出し配線８とＩＤＴ５との境界１５に接触していなければよい。つまり、第１絶縁層１６は、弾性波素子４と配線６とにおける、ＩＤＴ５を形成する金属からなる金属層により形成され、かつ金属層１４を含まない領域と、複数の金属層により形成される領域との境界１５に接触しなければよい。

実施例では弾性表面波デバイスについて説明したが、例えば弾性境界波デバイスやＦＢＡＲ（Ｆｉｌｍ Ｂｕｌｋ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ：圧電薄膜共振器）のような、他の弾性波デバイスにも適用可能である。ＦＢＡＲを用いる場合、引き出し配線８は、圧電膜を挟む電極に接続される。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかか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。

圧電基板 ２
中空部 ３
弾性波素子 ４
ＩＤＴ ５
配線 ６
引き出し配線 ８
パッド間配線 １０
第１引き出し配線 １１
第２引き出し配線 １２
Ａｌ層 １３
金属層 １４
境界 １５
第１絶縁層 １６
第２絶縁層 １８
電極ポスト ２０
電極パッド ２１

Claims (7)

1. 圧電基板と、
   前記圧電基板上に形成された弾性波素子と、
   前記弾性波素子と電気的に接続され、少なくとも一部の領域が前記弾性波素子の電極を形成する金属からなる金属層の上に別の金属層を積層した複数の金属層により形成される配線と、
   前記弾性波素子と前記配線とにおける、前記弾性波素子の電極を形成する金属からなる金属層により形成され、かつ前記別の金属層を含まない領域と、前記複数の金属層により形成される領域との境界に接触しないように、前記弾性波素子及び前記配線を覆う絶縁層と、を具備することを特徴とする弾性波デバイス。
2. 少なくとも1つの前記配線のうち、一部の領域は前記複数の金属層により形成される領域であり、別の一部の領域は前記弾性波素子の電極を形成する金属からなる金属層により形成され、かつ前記別の金属層を含まない領域であり、
   前記絶縁層は、前記少なくとも1つの配線における前記境界に接触しないように、前記弾性波素子及び前記配線を覆うことを特徴とする請求項１記載の弾性波デバイス。
3. 前記絶縁層は、複数の前記境界のうち、前記圧電基板の周辺側に位置する境界に接触せず、
   かつ前記圧電基板の中央側に位置する境界に接触するように、前記弾性波素子及び前記配線を覆うことを特徴とする請求項1又は２記載の弾性波デバイス。
4. 前記配線を形成する金属層のうち最下層の金属層は、前記弾性波素子の電極を形成する金属からなる金属層であ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。
5. 前記弾性波素子の電極を形成する金属層はＡｌを含むことを特徴とする請求項１から４いずれか一項記載の弾性波デバイス。
6. 前記配線の前記複数の金属層は、Ａｕを含む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。
7. 前記配線の前記複数の金属層は、前記圧電基板に近い方からＡｌ，Ｔｉ，Ａｕ，及びＴｉが積層されてなることを特徴とする請求項６記載の弾性波デバイス。

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