JP2013012932A - Acoustic wave device and method for manufacturing the same - Google Patents
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Description
本発明は、圧電基板上に配されたIDT電極を有する弾性波装置及びその製造方法に関する。 The present invention relates to an acoustic wave device having an IDT electrode disposed on a piezoelectric substrate and a method for manufacturing the same.
近年、フィルタ装置や共振子として、弾性表面波や弾性境界波等の弾性波を利用した弾性波装置が広く利用されるようになってきている。弾性波装置は、圧電基板と、圧電基板の上に配されたIDT電極とを有する。IDT電極や配線は、弾性波装置の特性や信頼性に大きな影響を及ぼすため、従来、弾性波装置のIDT電極や配線の構成が種々提案されている。例えば特許文献1には、IDT電極のパッド部の上に配された上部電極を、アルミニウム合金からなる第1層と、アルミニウム合金層の上に配されており、アルミニウムからなる第2層との積層体により構成することが記載されている。
In recent years, elastic wave devices using elastic waves such as surface acoustic waves and boundary acoustic waves have been widely used as filter devices and resonators. The acoustic wave device includes a piezoelectric substrate and an IDT electrode disposed on the piezoelectric substrate. Since the IDT electrode and the wiring greatly affect the characteristics and reliability of the acoustic wave device, various configurations of the IDT electrode and the wiring of the acoustic wave device have been conventionally proposed. For example, in
近年、携帯電話端末等のモバイル機器の普及に伴って、弾性波装置をさらに小型化したいという要望が強まってきている。しかしながら、特許文献1に記載の電極構造を有する弾性波装置では、小型化すると、例えばIDT電極に高周波電力が印加された際に、IDT電極から振動が生じ、ストレスマイグレーションによって配線に断線や短絡が生じる虞がある。従って、信頼性が低くなるという問題がある。
In recent years, with the spread of mobile devices such as mobile phone terminals, there is an increasing demand for further downsizing the acoustic wave device. However, in the acoustic wave device having the electrode structure described in
本発明の目的は、優れた信頼性を有する弾性波装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an elastic wave device having excellent reliability.
本発明に係る弾性波装置は、圧電基板と、IDT電極と、パッド部と、接続部とを備えている。IDT電極は、圧電基板の上に配されている。IDT電極は、複数の電極指及びバスバーを有し、互いに間挿し合う一対のくし歯状電極からなる。接続部は、IDT電極とパッド部とを接続している。パッド部の少なくとも表層はPureAlまたはPureAuからなる。接続部の表層は、PureAlまたはPureAu以外の構成材料により構成されている。 The acoustic wave device according to the present invention includes a piezoelectric substrate, an IDT electrode, a pad portion, and a connection portion. The IDT electrode is disposed on the piezoelectric substrate. The IDT electrode has a plurality of electrode fingers and a bus bar, and is composed of a pair of comb-like electrodes that are interleaved with each other. The connection part connects the IDT electrode and the pad part. At least the surface layer of the pad portion is made of PureAl or PureAu. The surface layer of the connection portion is made of a constituent material other than PureAl or PureAu.
なお、本発明において、「PureAl」には、例えば、0.001質量%以下の濃度で不純物を含むAlが含まれるものとする。「PureAu」には、例えば、0.001質量%以下の濃度で不純物を含むAuが含まれるものとする。 In the present invention, “PureAl” includes, for example, Al containing impurities at a concentration of 0.001 mass% or less. “PureAu” includes, for example, Au containing impurities at a concentration of 0.001% by mass or less.
本発明に係る弾性波装置の別の特定の局面では、接続部の表層は、Cu,W,Ti,Cr,Ta及びSiのうちの少なくともひとつを含むAl合金からなる。 In another specific aspect of the acoustic wave device according to the present invention, the surface layer of the connection portion is made of an Al alloy containing at least one of Cu, W, Ti, Cr, Ta, and Si.
本発明に係る弾性波装置の他の特定の局面では、接続部の表層は、Cuの含有率が0.1質量%〜20質量%であるAlCu合金からなる。 In another specific aspect of the acoustic wave device according to the present invention, the surface layer of the connection portion is made of an AlCu alloy having a Cu content of 0.1% by mass to 20% by mass.
本発明に係る弾性波装置のさらに他の特定の局面では、圧電基板は、LiNbO3からなる。IDT電極の少なくとも一部の圧電基板側の表層はTiを含まない。 In still another specific aspect of the acoustic wave device according to the present invention, the piezoelectric substrate is made of LiNbO 3 . At least a part of the surface of the IDT electrode on the piezoelectric substrate side does not contain Ti.
本発明に係る弾性波装置のさらに別の特定の局面では、IDT電極の少なくとも一部の圧電基板側の表層はNiCr合金、またはCu,W,Ti,Cr,Ta及びSiのうちの少なくともひとつを含むAl合金からなる。 In still another specific aspect of the acoustic wave device according to the present invention, the surface layer of at least a part of the IDT electrode on the piezoelectric substrate side is made of NiCr alloy or at least one of Cu, W, Ti, Cr, Ta, and Si. It consists of Al alloy containing.
本発明に係る弾性波装置のまた他の特定の局面では、弾性波装置は、誘電体層をさらに備えている。誘電体層は、圧電基板の上に複数の電極指を覆うように設けられている。 In another specific aspect of the elastic wave device according to the present invention, the elastic wave device further includes a dielectric layer. The dielectric layer is provided on the piezoelectric substrate so as to cover the plurality of electrode fingers.
本発明に係る弾性波装置の製造方法では、圧電基板の上に複数の電極指を覆うように誘電体膜をバイアススパッタリング法により形成し、エッチングにより誘電体膜の表面を平坦化することによって誘電体層を形成する。 In the method of manufacturing an acoustic wave device according to the present invention, a dielectric film is formed on a piezoelectric substrate so as to cover a plurality of electrode fingers by a bias sputtering method, and the surface of the dielectric film is planarized by etching. A body layer is formed.
本発明によれば、優れた信頼性を有する弾性波装置を提供することができる。 According to the present invention, an elastic wave device having excellent reliability can be provided.
以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、下記の実施形態は、単なる例示である。本発明は、下記の実施形態に何ら限定されない。 Hereinafter, an example of the preferable form which implemented this invention is demonstrated. However, the following embodiment is merely an example. The present invention is not limited to the following embodiments.
また、実施形態等において参照する各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照することとする。また、実施形態等において参照する図面は、模式的に記載されたものであり、図面に描画された物体の寸法の比率等は、現実の物体の寸法の比率等とは異なる場合がある。図面相互間においても、物体の寸法比率等が異なる場合がある。具体的な物体の寸法比率等は、以下の説明を参酌して判断されるべきである。 Moreover, in each drawing referred in embodiment etc., the member which has a substantially the same function shall be referred with the same code | symbol. The drawings referred to in the embodiments and the like are schematically described, and the ratio of the dimensions of the objects drawn in the drawings may be different from the ratio of the dimensions of the actual objects. The dimensional ratio of the object may be different between the drawings. The specific dimensional ratio of the object should be determined in consideration of the following description.
(弾性波装置1の構成)
図1は、本実施形態に係る弾性波装置の略図的平面図である。図2は、図1の線II−IIにおける略図的断面図である。
(Configuration of elastic wave device 1)
FIG. 1 is a schematic plan view of an acoustic wave device according to this embodiment. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along line II-II in FIG.
図1及び図2に示す弾性波装置1は、弾性表面波を利用した弾性表面波装置であり、より詳細には、弾性表面波共振子である。但し、本発明は、これに限定されない。本発明に係る弾性波装置は、弾性表面波フィルタ装置等の弾性表面波共振子以外の弾性波装置であってもよい。また、本発明に係る弾性波装置は、弾性境界波を用いた弾性境界波共振子や弾性境界波フィルタ装置等の弾性境界波装置であってもよい。
The surface
弾性波装置1は、圧電基板10を有する。圧電基板10は、適宜の圧電材料により構成することができる。具体的には、本実施形態では、圧電基板10がLiNbO3により構成されている例について説明する。但し、本発明において、圧電基板の構成材料は特に限定されない。本発明において、圧電基板は、例えば、LiTaO3、水晶等により構成されていてもよい。
The
圧電基板10の一主面10aの上には、IDT電極20と、一対の反射器25a、25bとが配されている。一対の反射器25a、25bは、IDT電極20の弾性波伝搬方向xの両側に配されている。
On one
IDT電極20は、一対のくし歯状電極21a、21bを有する。一対のくし歯状電極21a、21bのそれぞれは、複数の電極指22a、22bと、バスバー23a、23bとを有する。バスバー23a、23bは、複数の電極指22a、22bを接続している。くし歯状電極21aとくし歯状電極21bとは互いに間挿し合っている。
The
また、圧電基板10の一主面10aの上には、パッド部26a、26bと、接続部27a、27bとが配されている。パッド部26a、26bは、くし歯状電極21a、21bとは離間して配されている。パッド部26a、26bは、接続部27a、27bによりくし歯状電極21a、21bに接続されている。パッド部26a、26bは、例えばAuバンプやAuワイヤ等の接続部材31により他の部品と接続される部分である。
In addition,
圧電基板10の一主面10aの上には、少なくとも複数の電極指22a、22bを覆うように誘電体層30が設けられている。本実施形態では、誘電体層30は、IDT電極20及び反射器25a、25bの全体を覆うように設けられている。誘電体層30は、例えば、酸化ケイ素や窒化ケイ素等の材料から構成されている。本実施形態では、誘電体層30が圧電基板とは逆符号の周波数温度係数(Temperature Coefficient of Frequency:TCF)を有する酸化ケイ素により構成されている。このため、誘電体層30は、IDT電極20の保護層としての機能と、弾性波装置1のTCFを小さくする機能とを兼ね備えている。
A
また、誘電体層30の厚みは、IDT電極20により励振される弾性表面波の音速に影響を及ぼすため、誘電体層30の厚みを調整することにより弾性波装置1の共振周波数を調整することができる。
Further, since the thickness of the
なお、誘電体層30は、単一の誘電体膜により構成されていてもよいし、複数の誘電体膜の積層体により構成されていてもよい。具体的には、誘電体層30は、圧電基板10の上に配された酸化ケイ素層と、その酸化ケイ素層の上に配された窒化ケイ素層とを含む積層体により構成されていてもよい。
The
パッド部26a、26bの少なくとも表層はPureAlまたはPureAuからなる一方、それ以外の部分は、PureAlまたはPureAu以外の構成材料により構成されている。パッド部26a、26bの表層は比較的やわらかいPureAlまたはPureAuにより構成されているため、接続部材31の接着強度が高い。但し、パッド部26a、26bの厚みに対する、表層の厚みの比が大きすぎると、パッド部26a、26bの表層が、接続部材31を形成する際に変形してはみ出す場合があり、小さすぎると、接続部材31の接着強度が低下する。従って、パッド部26a、26bの厚みに対する、表層の厚みの比((PureAlまたはPureAuにより構成されている層の厚み)/(パッド部26a、26bの厚み))は、1%以上であることが好ましく、5%以上であることがより好ましく、15%以上であることがさらに好ましい。また、パッド部26a、26bの厚みに対する、表層の厚みの比は、75%以下であることが好ましく、25%以下であることがより好ましい。
At least the surface layer of the
接続部27a、27bの表層は、Cu,W,Ti,Cr,Ta及びSiのうちの少なくともひとつを含むAl合金からなることが好ましい。なかでも、AlCu合金が接続部27a、27bの構成材料として好ましく用いられ、Cuの含有率が0.1質量%〜20質量%であるAlCu合金が接続部27a、27bの構成材料としてより好ましく用いられる。
The surface layers of the connecting
また、圧電基板10がLiNbO3からなる場合、圧電基板10側の導電層がTiを含まないことが好ましい。具体的には、IDT電極20及び反射器25a、25bの圧電基板10側の導電層は、NiCr合金、またはCu,W,Ti,Cr,Ta及びSiのうちの少なくともひとつを含むAl合金からなることが好ましい。
When the
図2に示すように、本実施形態の弾性波装置1は、圧電基板10の一主面10aの上に第1〜第3の導電層41〜43を有する。電極指22a、22b及びバスバー23a、23b並びに反射器25a、25bは、第1の導電層41により構成されている。接続部27a、27bは、第1の導電層41と、第1の導電層41の上に配された第3の導電層43により構成されている。パッド部26a、26bは、実質的に第2の導電層42により構成されている。
As shown in FIG. 2, the
第1の導電層41は、複数の導電層の積層体により構成されている。第1の導電層41を構成している複数の導電層の最も圧電基板10側の層は、NiCr合金層である。より具体的には、第1の導電層41は、圧電基板10側から、NiCr合金層(厚み:10nm)、Pt層(厚み:30nm)、Ti層(厚み:10nm)、AlCu合金層(Cuの含有率:10質量%、厚み:120nm)及びTi層(厚み:10nm)がこの順番で積層された積層体により構成されている。
The first
第2の導電層42は、複数の導電層の積層体により構成されている。第2の導電層42を構成している複数の導電層の最も圧電基板10側の層は、AlCu合金層である。一方、第2の導電層42の最外層を構成しているのは、PureAu層である。より具体的には、第2の導電層42は、圧電基板10側から、AlCu合金(Cuの含有率:1質量%、厚み:1800nm)、Ti層(厚み:100nm)及びPureAu層(厚み500nm)がこの順番で積層された積層体により構成されている。
The second
第3の導電層43は、第1の導電層41の上に配されている。このため、第3の導電層43は、圧電基板10とは直接接触していない。第3の導電層は、複数の導電層の積層体により構成されている。第3の導電層43の圧電基板10とは反対側の最外層を構成しているのは、AlCu合金層である。より具体的には、第3の導電層43は、Ti層(厚み100nm)及びAlCu合金(Alの含有率:1質量%、厚み:1500nm)がこの順番で積層された積層体により構成されている。
The third
(弾性波装置1の製造方法)
図3〜図7は、本実施形態における弾性波装置1の製造工程を説明するための略図的断面図である。但し、ここで説明する製造方法は単なる一例である。本発明は、以下の製造方法に何ら限定されない。
(Method for manufacturing elastic wave device 1)
3-7 is schematic sectional drawing for demonstrating the manufacturing process of the
まず、図3に示すように、圧電基板10の上に、第1の導電層41を形成する。その後、図4に示すように、第2の導電層42をする。第1及び第2の導電層41,42の形成は、例えば、スパッタリング法や蒸着法等の成膜方法と、リフトオフ法等のパターニング方法とを適宜組み合わせることにより行うことができる。
First, as shown in FIG. 3, the first
次に、図5に示すように、複数の電極指22a、22bの上を含め、圧電基板10の主面10aの実質的に全体を覆うように誘電体膜32を形成する。誘電体膜32の形成は、例えば、スパッタリング法や蒸着法等により行うことができる。本実施形態では、バイアススパッタリング法によって誘電体膜32を形成する。しかし、この場合、電極指22a、22bの上方に形成された誘電体膜32に凹凸ができ、それに起因するノイズが発生する。そのため、エッチバック法を用いて、誘電体膜32の表面を平坦化する。具体的には、誘電体膜32に対して、誘電体膜32とエッチング比率がほぼ等しいレジストを塗布した後、イオンプラズマ等を用いたドライエッチング等のエッチングを行うことにより、誘電体膜32の表面を平坦化する。
Next, as shown in FIG. 5, a
次に、図6に示すように、たとえば反応性イオンプラズマエッチング等のエッチングにより誘電体膜32の一部分を除去することにより、第1の導電層41の接続部27a、27bを構成している部分、第2の導電層42の少なくとも一部を露出させる。
Next, as shown in FIG. 6, portions constituting the
次に、図7に示すように、第3の導電層43を形成することにより、弾性波装置1を完成させることができる。なお、第3の導電層43の形成は、例えば、スパッタリング法や蒸着法等の成膜方法と、リフトオフ法等のパターニング方法とを適宜組み合わせることにより行うことができる。
Next, as shown in FIG. 7, the
以上説明したように、弾性波装置1では、パッド部26a、26bの表層は、PureAlまたはPureAuにより構成されている。このため、パッド部26a、26bと、AuバンプやAuワイヤ等の接続部材31とを強固に接続することができる。また、接続部27a、27bの表層は、PureAl,PureAu以外の構成材料により構成されている。このため、高周波電圧印加時に、くし歯状電極21a、21bから生じる振動により、接続部27a、27bからのストレスマイグレーションが生じ難い。従って、接続部27a、27bが断線したり短絡したりすることを効果的に抑制することができる。その結果、優れた信頼性を実現することができる。
As described above, in the
また、接続部27a、27bの表層は、Cu,W,Ti,Cr,Ta及びSiのうちの少なくともひとつを含むAl合金からなることが好ましい。なかでも、AlCu合金が接続部27a、27bの構成材料として好ましく用いられ、Cuの含有率が0.1質量%〜20質量%であるAlCu合金が接続部27a、27bの構成材料としてより好ましく用いられる。
The surface layers of the connecting
また、弾性波装置1では、第1および第2の導電層41、42の圧電基板10側の導電層がTiを含んでいない。具体的には、本実施形態では、圧電基板10側の導電層は、NiCr合金、またはAlCu合金からなる。このため、圧電基板側の導電層にTiが含まれている場合とは異なり、圧電基板10がLiNbO3からなる場合であってもTiが拡散することに起因して圧電基板にクラックが生じることを抑制することができる。
In the
1…弾性波装置
10…圧電基板
10a…圧電基板の主面
20…IDT電極
21a、21b…くし歯状電極
22a、22b…電極指
23a、23b…バスバー
25a、25b…反射器
26a、26b…パッド部
27a、27b…接続部
30…誘電体層
31…接続部材
32…誘電体膜
41…第1の導電層
42…第2の導電層
43…第3の導電層
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記圧電基板の上に配され、複数の電極指及びバスバーを有し、互いに間挿し合う一対のくし歯状電極からなるIDT電極と、
パッド部と、
前記IDT電極と前記パッド部とを接続している接続部と、
を備え、
前記パッド部の少なくとも表層はPureAlまたはPureAuからなる一方、前記接続部の表層は、PureAlまたはPureAu以外の構成材料により構成されている、弾性波装置。 A piezoelectric substrate;
An IDT electrode comprising a pair of comb-like electrodes disposed on the piezoelectric substrate and having a plurality of electrode fingers and a bus bar and interleaved with each other;
The pad section,
A connecting portion connecting the IDT electrode and the pad portion;
With
At least a surface layer of the pad portion is made of PureAl or PureAu, while a surface layer of the connection portion is made of a constituent material other than PureAl or PureAu.
前記IDT電極の少なくとも一部の圧電基板側の表層はTiを含まない、請求項1〜3のいずれか一項に記載の弾性波装置。 The piezoelectric substrate is made of LiNbO 3 ,
The acoustic wave device according to any one of claims 1 to 3, wherein at least a part of the surface layer on the piezoelectric substrate side of the IDT electrode does not contain Ti.
前記圧電基板の上に前記複数の電極指を覆うように誘電体膜をバイアススパッタリング法により形成し、エッチングにより前記誘電体膜の表面を平坦化することによって前記誘電体層を形成する、弾性波装置の製造方法。 It is a manufacturing method of the elastic wave device according to claim 7,
Forming a dielectric film on the piezoelectric substrate so as to cover the plurality of electrode fingers by bias sputtering, and forming the dielectric layer by planarizing a surface of the dielectric film by etching; Device manufacturing method.
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US10291201B2 (en) | 2014-05-20 | 2019-05-14 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Elastic wave device and method for manufacturing same |
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