JP2018110291A - 弾性波デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】誘電体膜の外表面の凹凸が低減され、電気的特性のばらつきが抑制された弾性波デバイスを提供する。
【解決手段】弾性波デバイス１００は、圧電基板１の主面上において、櫛型電極２および反射器３、４を含む機能電極Ｆ１と、櫛型電極７および反射器８、９を含む機能電極Ｆ２とが形成されている領域を第１の領域Ｒ１とし、第１の領域Ｒ１以外の領域を第２の領域Ｒ２としたときに、第２の領域Ｒ２に機能電極Ｆ１と隣接して形成された金属部材５、６と、機能電極Ｆ２と隣接して形成された金属部材１０、１１とをさらに備えている。金属部材５、６、１０、１１は、機能電極Ｆ１、Ｆ２のいずれとも電気的に接続されていない。誘電体膜１２は、機能電極Ｆ１、Ｆ２と金属部材５、６、１０、１１とを共に被覆するように圧電基板１の主面上に形成されている。
【選択図】図１

Description

この発明は、圧電基板と、圧電基板の主面上に形成され、櫛型電極および反射器を含む機能電極と、圧電基板の主面上において機能電極が被覆されるように形成された誘電体膜とを備えた弾性波デバイスに関する。

この発明において興味ある構造を有する弾性波デバイスの一例として、特開２０１１−４１１３４号公報（特許文献１）に記載された弾性波デバイスが挙げられる。図６は、特許文献１に記載の弾性波デバイス３００の模式図である。図６（Ａ）は、弾性波デバイス３００の平面図（上面図）である。図６（Ｂ）は、弾性波デバイス３００の、図６（Ａ）におけるＣ−Ｃ線を含む切断面における矢視断面図である。

特許文献１に記載の弾性波デバイス３００は、圧電基板３０１と、機能電極Ｆａと、誘電体膜３１２と、ストッパ層３１３とを備えている。機能電極Ｆａは、櫛型電極３０２および反射器３０３、３０４を含み、圧電基板３０１の主面上に形成されている。誘電体膜３１２は、圧電基板３０１の主面上において機能電極Ｆａが被覆されるように形成されている。ストッパ層３１３は、少なくとも下部に金属層を含み、最上面は誘電体膜３１２より研磨速度の遅い材料を用いて形成されている。

弾性波デバイス３００の製造は、以下の方法により行なわれる。まず、圧電基板３０１の主面上に機能電極Ｆｂおよびストッパ層３１３が形成される。次いで、機能電極Ｆａおよびストッパ層３１３が被覆されるように誘電体膜３１２が形成される。その後、ストッパ層３１３に到達するまで、例えばＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈ）法により誘電体膜３１２が研磨される。特許文献１に記載の弾性波デバイス３００は、上記の特徴を有し、また上記の方法により製造されるため、誘電体膜３１２の外表面の凹凸が抑制されるとされている。

特開２０１１−４１１３４号公報

特許文献１に記載の弾性波デバイス３００では、ストッパ層３１３の存在により、圧電基板３０１の周縁部における誘電体膜３１２の段差の抑制が期待される。一方、ストッパ層３１３の最上面に到達するまでＣＭＰ法を実施すると、誘電体膜３１２がストッパ層３１３の最上面の位置に相当する深さよりさらに進んで研磨されている現象、いわゆるディッシングが発生してしまう。すなわち、誘電体膜３１２の外表面は、実際には図６（Ｂ）に図示されているように平坦ではなく、わずかに窪んだ皿状となっている。

ＣＭＰ法による研磨は、ウエハに荷重が印加された状態で行なわれる。その際のウエハへの荷重のかかり方により、ウエハを個片化して得られる多量の弾性波デバイス３００において、誘電体膜２１２のディッシング、すなわち誘電体膜２１２の外表面の凹凸にばらつきが生じている虞がある。その結果、弾性波デバイス３００には、電気的特性のばらつきが依然として残っている虞がある。

そこで、この発明の目的は、誘電体膜の外表面の凹凸が低減され、電気的特性のばらつきが抑制された弾性波デバイスを提供することである。

この発明では、圧電基板上に形成されている構成部材についての改良が図られる。

この発明に係る弾性波デバイスは、圧電基板と、櫛型電極を含み圧電基板の主面上に形成された機能電極と、誘電体膜とを備えている。ここで、圧電基板の主面上において、機能電極が形成されている領域を第１の領域とし、第１の領域以外の領域を第２の領域とする。この発明に係る弾性波デバイスは、第２の領域に機能電極と隣接して形成され、かつ機能電極と電気的に接続されていない金属部材をさらに備えている。そして、誘電体膜は、機能電極と金属部材とを共に被覆するように圧電基板の主面上に形成されている。なお、機能電極は、反射器をさらに含むようにしてもよい。

上記の弾性波デバイスでは、機能電極が形成されていない領域に金属部材が配置されている。そのため、機能電極が形成されている領域とされていない領域との間に生じる誘電体膜の段差が低減されている。また、前述の特許文献１に記載された弾性波デバイスと異なり、ＣＭＰ法による研磨は誘電体膜だけについて行なわれる。そのため、誘電体膜にディッシングが発生しない。したがって、ウエハを個片化して得られる多量の弾性波デバイスにおける、誘電体膜の外表面の凹凸のばらつきも低減されている。その結果、弾性波デバイスの電気的特性のばらつきが抑制されている。

この発明に係る弾性波デバイスは、以下の特徴を備えることが好ましい。すなわち、金属部材は、機能電極と同一の金属材料を用いて形成されている。

上記の弾性波デバイスでは、金属部材と機能電極とを同じ工程で形成することができる。その結果、弾性波デバイスの製造工程を簡略化することができる。

この発明に係る弾性波デバイスおよびその好ましい実施形態は、以下の特徴を備えることが好ましい。すなわち、金属部材は、櫛型形状である。

上記の弾性波デバイスでは、金属部材と機能電極との形状が似通っている。そのため、例えばバイアススパッタリングによる誘電体膜の形成時において、上記の第１の領域上と第２の領域上とで、誘電体材料の堆積の仕方も似通ったものとなる。すなわち、誘電体膜が上記の第１の領域上と第２の領域上とで同じように成長する。したがって、ウエハを個片化して得られる多量の弾性波デバイスにおける、誘電体膜の外表面の凹凸のばらつきがさらに低減されている。その結果、弾性波デバイスの電気的特性のばらつきがさらに抑制されている。

この発明に係る弾性波デバイスおよびその好ましい実施形態は、以下の特徴を備えることが好ましい。すなわち、圧電基板の主面の法線方向において、金属部材の厚みと機能電極の厚みとは、同一である。

ここで、金属部材の厚みは、ＳＥＭによる断面観察写真において、圧電基板の主面の法線方向における圧電基板と金属部材の外表面との間の距離を複数箇所で測定し、その平均値として定義することができる。機能電極の厚みも、同様に定義される。また、金属部材と機能電極とが同一の金属材料を用いて形成されている場合には、例えばリガクジャーナル ｖｏｌ.４０，ｎｏ.２（２００９）,ｐ.１−９などに記載されているＸ線反射率法による測定値として厚みを定義してもよい。

また、金属部材の厚みと機能電極の厚みとが同一であるとは、製造工程上で発生する金属部材の厚みおよび機能電極の厚みのばらつきを含む概念である。

上記の弾性波デバイスでは、金属部材の厚みと機能電極の厚みとが同一である。そのため、誘電体膜が上記の第１の領域上と第２の領域上とで同じように成長する。したがって、ウエハを個片化して得られる多量の弾性波デバイスにおける、誘電体膜の外表面の凹凸のばらつきがさらに低減されている。その結果、弾性波デバイスの電気的特性のばらつきがさらに抑制されている。

この発明に係る弾性波デバイスでは、誘電体膜の外表面の凹凸が低減され、電気的特性のばらつきが抑制されている。

この発明に係る弾性波デバイスの実施形態である弾性波デバイス１００の、誘電体膜１２の一部を切り欠いて示した平面図（上面図）、および矢視断面図である。 この発明に係る弾性波デバイスの実施形態の第１の変形例である弾性波デバイス１００Ａの、誘電体膜１２の一部を切り欠いて示した平面図（上面図）である。 この発明に係る弾性波デバイスの実施形態の第２の変形例である弾性波デバイス１００Ｂの、誘電体膜１２の一部を切り欠いて示した平面図（上面図）である。 弾性波デバイス１００が個片化される前の集合体１００Ｍの、集合状態の誘電体膜１２Ｍの一部を切り欠いて示した平面図（上面図）である。 弾性波デバイス１００の製造方法の一例を模式的に説明するための断面図である。 背景技術の弾性波デバイス３００の平面図（上面図）、および矢視断面図である。

以下にこの発明の実施形態を示して、この発明の特徴とするところをさらに詳しく説明する。この発明が適用される弾性波デバイスとしては、例えばＳＡＷフィルタなどが挙げられるが、これに限られるものではない。

−弾性波デバイスの実施形態−
＜弾性波デバイスの構造＞
この発明に係る弾性波デバイスの実施形態である弾性波デバイス１００およびその変形例の構造について、図１ないし図３を用いて説明する。なお、図面は、要部のみを示すものであり、要部以外については簡略化のため言及および図示を省略している。また、以後の図面についても、同様に要部のみを示す。

なお、各図面は模式図であり、実際の製品の寸法は必ずしも反映されていない。また、製造工程上で発生する各構成要素の形状のばらつきなども、各図面に必ずしも反映されていない。すなわち、以後、この明細書中で説明のために用いられる図面は、たとえ実際の製品と異なる部分があったとしても、本質的な面で実際の製品を表すものと言うことができる。

図１は、弾性波デバイス１００の模式図である。図１（Ａ）は、弾性波デバイス１００の、後述する誘電体膜１２の一部を切り欠いて示した平面図（上面図）である。図１（Ｂ）は、図１（Ａ）におけるＡ−Ａ線を含む切断面における矢視断面図である。図１では、弾性波デバイス１００の要部のみが図示されており、その他の構成要素の図示は省略されている。

弾性波デバイス１００は、圧電基板１と、櫛型電極２および反射器３、４を含む機能電極Ｆ１と、櫛型電極７および反射器８、９を含む機能電極Ｆ２と、誘電体膜１２とを備えている。圧電基板１は、例えばＬｉＴａＯ₃およびＬｉＮｂＯ₃などから選ばれるの圧電材料を用いることができる。櫛型電極２は、ＩＤＴ（Ｉｎｔｅｒ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）電極である。機能電極Ｆ１と機能電極Ｆ２とは、後述の材料を用いて圧電基板１の主面上に形成されている。なお、機能電極の数はこれに限られるものではない。また、機能電極は、反射器を含まないようにしてもよい。

圧電基板１の主面上において、機能電極Ｆ１と機能電極Ｆ２とが形成されている領域を第１の領域Ｒ１とし、第１の領域Ｒ１以外の領域を第２の領域Ｒ２とする。弾性波デバイス１００は、第２の領域Ｒ２に機能電極Ｆ１と隣接して形成された金属部材５、６と、機能電極Ｆ２と隣接して形成された金属部材１０、１１とをさらに備えている。弾性波デバイス１００では、金属部材５、６は、弾性波の伝搬方向において機能電極Ｆ１を挟むように配置されている。同様に、金属部材１０、１１は、弾性波の伝搬方向において機能電極Ｆ２を挟むように配置されている。

弾性波デバイス１００では、金属部材５、６、１０、１１は櫛型形状となっている。また、機能電極Ｆ１、Ｆ２における櫛型電極２、７と反射器３、４、８、９とは、圧電基板１の主面の法線方向において、同一の厚みを有している。上記の各要素の厚み、およびそれらの厚みが同一であることの定義は、前述の通りである。この場合、弾性波デバイス１００の製造過程において、誘電体膜１２が上記の第１の領域Ｒ１上と第２の領域Ｒ２上とで同じように成長する。そのため、後述する誘電体膜の外表面の凹凸のばらつきの低減に対して効果的である。

金属部材とは、第２の領域Ｒ２に配置されることにより、第１の領域Ｒ１と第２の領域Ｒ２との間における誘電体膜の形成のされ方の差を減少させるものである。この発明においては、上記の効果を奏するものを金属部材と呼称する。

弾性波デバイス１００では、機能電極Ｆ１、Ｆ２と金属部材５、６、１０、１１とは、例えばＣｕまたはＡｌのような、同一の金属材料を用いて形成されている。この場合、後述するように、金属部材と機能電極とを同じ工程で形成することができる。ただし、機能電極Ｆ１、Ｆ２と金属部材５、６、１０、１１とは、異なる金属材料を用いて、異なる工程により形成されてもよい。

金属部材５、６、１０、１１は、機能電極Ｆ１、Ｆ２のいずれとも電気的に接続されていない。したがって、金属部材と機能電極との間、および金属部材と不図示の配線パターンとの間に電磁界結合が生じて、弾性波デバイス１００の電気的特性に悪影響を及ぼすことがない。そして、誘電体膜１２は、機能電極Ｆ１、Ｆ２と金属部材５、６、１０、１１とを共に被覆するように圧電基板１の主面上に形成されている。

弾性波デバイス１００では、金属部材５、６、１０、１１が第２の領域に配置されているため、第１の領域Ｒ１と第２の領域Ｒ２との間における誘電体膜１２の形成のされ方の差が減少している。すなわち、誘電体膜１２の外表面の凹凸が低減されている。また、弾性波デバイス１００の製造工程におけるＣＭＰ法による研磨時に、誘電体膜１２に前述のディッシングが発生しない。したがって、集合体１００Ｍを個片化して得られる多量の弾性波デバイス１００における、誘電体膜１２の外表面の凹凸のばらつきも低減されている。その結果、弾性波デバイス１００の電気的特性のばらつきが抑制されている。

なお、図２に示される弾性波デバイス１００Ａ（この発明に係る弾性波デバイスの実施形態の第１の変形例）のように、第２の領域Ｒ２に、複数の小板状の金属部材５、６を配置するようにしてもよい。また、図３に示される弾性波デバイス１００Ｂ（この発明に係る弾性波デバイスの実施形態の第２の変形例）のように、第２の領域Ｒ２に、複数の帯状の金属部材５、６、１０、１１を配置するようにしてもよい。

＜弾性波デバイスの製造方法＞
この発明に係る弾性波デバイスの実施形態である弾性波デバイス１００の製造方法の一例を、図４および図５を用いて説明する。図４は、弾性波デバイス１００の集合体１００Ｍの、集合状態の誘電体膜１２Ｍの一部を切り欠いて示した平面図（上面図）である。弾性波デバイス１００は、集合体１００Ｍを個片化することにより製造される。集合体１００Ｍは、圧電基板１のウエハ１Ｍを基材として、その主面に複数組の機能電極と金属部材とが形成された後、それらが被覆されるように集合状態の誘電体膜１２Ｍが形成されたものである。

図５は、弾性波デバイス１００の製造方法の一例において順次行われる各工程の要部をそれぞれ模式的に表す断面図である。なお、図５の各図面は、図４におけるＢ−Ｂ線を含む切断面における矢視断面図に相当する。そのため、図５の各図面においては、機能電極Ｆ２および金属部材１０、１１は図示されていない。

図５（Ａ）は、圧電基板１のウエハ１Ｍを基材として、その主面上に複数組の櫛型電極２および反射器３、４を含む機能電極Ｆ１と金属部材５、６とが形成される工程を示す模式図である。前述したように、圧電基板１の主面上において、機能電極Ｆ１が形成されている領域を第１の領域Ｒ１とし、第１の領域Ｒ１以外の領域を第２の領域Ｒ２とする。すなわち、金属部材５、６は、圧電基板１の主面上の第２の領域Ｒ２に、弾性波の伝搬方向において機能電極Ｆ１を挟むようにして形成されている。

弾性波デバイス１００では、前述したように、機能電極Ｆ１および金属部材５、６には、同一の金属材料が用いられている。ウエハ１Ｍの主面上への機能電極Ｆ１および金属部材５、６の形成は、フォトリソグラフィおよびリフトオフなどの既知の手法が適用される。

図５（Ｂ）は、機能電極Ｆ１と金属部材５、６とが形成されたウエハ１Ｍの主面上に、集合状態の誘電体膜１２Ｍが形成される工程を示す模式図である。集合状態の誘電体膜１２Ｍの形成は、例えばバイアススパッタリングにより行なわれる。バイアススパッタリングにより集合状態の誘電体膜１２Ｍが形成された場合、集合状態の誘電体膜１２Ｍの外表面には、図５（Ｂ）に示されるような角状の突起が残っている。この工程により、機能電極Ｆ１と金属部材５、６とは、集合状態の誘電体膜１２Ｍにより被覆される。

図５（Ｃ）は、集合状態の誘電体膜１２Ｍを研磨する工程である。前述のように、バイアススパッタリングにより形成された集合状態の誘電体膜１２Ｍの外表面には突起が残っているため、この突起を除去し、かつ誘電体膜１２の膜厚調整を行なう必要がある。集合状態の誘電体膜１２Ｍの研磨は、ＣＭＰ法により行なわれる。この工程までが行なわれることにより、弾性波デバイス１００が個片化される前の集合体１００Ｍが得られる。

図５（Ｄ）は、集合体１００Ｍを個片化し、弾性波デバイス１００を得る工程である。集合体１００Ｍの個片化（切断）は、例えばダイシングソーなどの既知の手法が適用される。この工程までが行なわれることにより、弾性波デバイス１００が得られる。なお、この発明に係る弾性波デバイスの実施形態の第１の変形例である弾性波デバイス１００Ａ、および第２の変形例である弾性波デバイス１００Ｂも、同様の方法により製造することができる。

なお、この発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内において、種々の応用、変形を加えることができる。また、この明細書に記載の各実施形態は、例示的なものであり、異なる実施形態間において、構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることを指摘しておく。

１００、１００Ａ、１００Ｂ ＳＡＷフィルタ（弾性波デバイス）
１ 圧電基板
２、７ 櫛型電極
３、４、８、９ 反射器
５、６、１０、１１ 金属部材
１２ 誘電体膜
Ｆ１、Ｆ２ 機能電極
Ｒ１ 第１の領域
Ｒ２ 第２の領域

Claims (5)

1. 圧電基板と、櫛型電極を含み前記圧電基板の主面上に形成された機能電極と、誘電体膜とを備えた弾性波デバイスであって、
   前記圧電基板の主面上において、前記機能電極が形成されている領域を第１の領域とし、前記第１の領域以外の領域を第２の領域としたときに、前記第２の領域に前記機能電極と隣接して形成され、かつ前記機能電極と電気的に接続されていない金属部材をさらに備えており、
   前記誘電体膜は、前記機能電極と前記金属部材とを共に被覆するように前記圧電基板の主面上に形成されていることを特徴とする、弾性波デバイス。
2. 前記機能電極は、反射器をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の弾性波デバイス。
3. 前記金属部材は、前記機能電極と同一の金属材料を用いて形成されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の弾性波デバイス
4. 前記金属部材は、櫛型形状であることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の弾性波デバイス。
5. 前記圧電基板の主面の法線方向において、前記金属部材の厚みと前記機能電極の厚みとは、同一であることを特徴とする、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の弾性波デバイス。