JP2022090792A - 弾性波デバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】配線の断線を抑制しつつ、圧電層に設けられた開口内に構造体を良好に形成可能な弾性波デバイスの製造方法を提供する。【解決手段】弾性波デバイスの製造方法は、支持基板１０上に設けられた圧電層１３をエッチングして、圧電層１３の側面が支持基板１０に対して傾斜した開口１７を圧電層１３に形成する工程と、圧電層１３をエッチングして、圧電層１３の側面と支持基板１０との間の圧電層１３側のなす角が開口１７よりも大きい開口１８を圧電層１３に形成する工程と、開口１７における支持基板１０上から圧電層１３上に渡って設けられ、圧電層１３に弾性波を励振させる弾性波素子１５に電気的に接続される配線３０を形成する工程と、開口１８における支持基板１０上に柱状体７０を形成する工程とを備える。【選択図】図３

Description

本発明は、弾性波デバイスの製造方法に関する。

スマートフォン等の通信機器に用いられる弾性波素子として弾性表面波共振器等が知られている。弾性表面波共振器を形成する圧電層を支持基板に接合することが知られている（例えば、特許文献１）。基板の第１面上に弾性波素子を設け、第１面とは反対の第２面上に端子を設け、弾性波素子と端子を基板に設けられたビア配線を介して電気的に接続させることが知られている（例えば、特許文献２）。

特開２０１７－０３４３６３号公報 特開２０１６－２０１７８０号公報

弾性波素子に電気的に接続される配線が圧電層に設けられた開口における支持基板上から圧電層上に渡って設けられる場合、配線の断線を抑制するために、開口における圧電層の側面は傾斜していることが好ましい。圧電層に複数の開口を形成する場合、製造コストを低く抑えるために複数の開口を同時に形成することが通常行われる。したがって、配線が形成されない開口においても圧電層の側面が傾斜する。しかしながら、このような開口内に構造体を形成する場合に、構造体を良好に形成できないことがある。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、配線の断線を抑制しつつ、圧電層に設けられた開口内に構造体を良好に形成することを目的とする。

本発明は、支持基板上に設けられた圧電層をエッチングして、前記圧電層の側面が前記支持基板に対して傾斜した第１開口を前記圧電層に形成する工程と、前記圧電層をエッチングして、前記圧電層の側面と前記支持基板との間の前記圧電層側のなす角が前記第１開口よりも大きい第２開口を前記圧電層に形成する工程と、前記第１開口における前記支持基板上から前記圧電層上に渡って設けられ、前記圧電層に弾性波を励振させる弾性波素子に電気的に接続される配線を形成する工程と、前記第２開口における前記支持基板上に構造体を形成する工程と、を備える弾性波デバイスの製造方法である。

上記構成において、前記第２開口を形成した後に、前記支持基板上にネガ型のレジスト膜を塗布する工程と、前記レジスト膜に対して露光及び現像を行い、前記レジスト膜に前記第２開口に位置するレジスト開口部を形成する工程と、を備え、前記構造体を形成する工程は、前記レジスト膜をマスクに用いて前記構造体を形成する構成とすることができる。

上記構成において、前記レジスト膜を塗布する前に前記支持基板上にシード層を成膜する工程を備え、前記構造体を形成する工程は、前記シード層を用いた電解めっき法によって前記構造体を形成する構成とすることができる。

上記構成において、前記第２開口を形成する工程は、前記支持基板の断面を見たとき前記圧電層で両側から挟まれた前記第２開口を形成する構成とすることができる。

上記構成において、前記第２開口を形成する工程は、前記圧電層で周囲が囲まれた前記第２開口を形成する構成とすることができる。

上記構成において、前記第１開口を形成する工程は、前記圧電層の側面と前記支持基板との間の前記圧電層側のなす角が２０°以上６０°以下である前記第１開口を形成し、前記第２開口を形成する工程は、前記圧電層の側面と前記支持基板との間の前記圧電層側のなす角が７０°以上１００°以下である前記第２開口を形成する構成とすることができる。

上記構成において、前記支持基板上に前記弾性波素子を囲む枠体を形成する工程と、前記弾性波素子との間に空隙が形成されるように前記枠体上にリッドを形成する工程と、を備え、前記構造体を形成する工程は、前記空隙内で前記支持基板と前記リッドとの間に位置する柱状体を形成する工程である構成とすることができる。

上記構成において、前記圧電層は、タンタル酸リチウム又はニオブ酸リチウムからなる単結晶圧電材料である構成とすることができる。

上記構成において、前記構造体を形成する工程は、前記圧電層との間に空隙を介し離れた柱状体構造を形成する工程である構成とすることができる。

本発明によれば、配線の断線を抑制しつつ、圧電層に設けられた開口内に構造体を良好に形成することができる。

図１（ａ）は、実施例１に係る弾性波デバイスの平面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ－Ａ間の断面図である。 図２は、実施例１における弾性波素子の平面図である。 図３は、図１（ａ）のＢ－Ｂ間及びＣ－Ｃ間の断面図である。 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示す断面図（その１）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示す断面図（その２）である。 図６（ａ）から図６（ｃ）は、実施例１に係る弾性波デバイスの製造方法を示す断面図（その３）である。 図７（ａ）から図７（ｄ）は、実施例１に係る弾性波デバイスの製造方法を示す断面図（その４）である。 図８（ａ）から図８（ｃ）は、実施例１に係る弾性波デバイスの製造方法を示す断面図（その５）である。 図９（ａ）から図９（ｃ）は、実施例１に係る弾性波デバイスの製造方法を示す断面図（その６）である。 図１０（ａ）から図１０（ｃ）は、比較例に係る弾性波デバイスの製造方法を示す断面図（その１）である。 図１１（ａ）から図１１（ｃ）は、比較例に係る弾性波デバイスの製造方法を示す断面図（その２）である。 図１２（ａ）及び図１２（ｂ）は、比較例に係る弾性波デバイスにおいて生じる課題を示す断面図である。 図１３（ａ）及び図１３（ｂ）は、実施例１に係る弾性波デバイスにおける効果を示す断面図である。 図１４（ａ）及び図１４（ｂ）は、実施例２に係る弾性波デバイスの断面図である。

以下、図面を参照し、本発明の実施例について説明する。

図１（ａ）は、実施例１に係る弾性波デバイスの平面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ－Ａ間の断面図である。図１（ａ）では、リッド５０を透視して弾性波素子１５等を図示している。図１（ａ）及び図１（ｂ）のように、実施例１の弾性波デバイス１００は、支持基板１０の上面１１に圧電層１３が接合されている。支持基板１０は、例えばサファイア基板、アルミナ基板、スピネル基板、石英基板、水晶基板、又はシリコン基板である。サファイア基板は単結晶のＡｌ_２Ｏ_３を主成分とする基板である。アルミナ基板は多結晶のＡｌ_２Ｏ_３を主成分とする基板である。スピネル基板は単結晶又は多結晶のＭｇＡｌ_２Ｏ_４を主成分とする基板である。石英基板はアモルファスのＳｉＯ_２を主成分とする基板である。水晶基板は単結晶のＳｉＯ_２を主成分とする基板である。

圧電層１３は、例えば単結晶タンタル酸リチウム層又は単結晶ニオブ酸リチウム層である。支持基板１０の線膨張係数は圧電層１３の線膨張係数よりも小さい。これにより周波数温度依存性を小さくできる。圧電層１３と支持基板１０との間に温度補償層及び／又は境界層が設けられていてもよい。このように、圧電層１３は支持基板１０に直接又は間接的に接合されている。温度補償層は、圧電層１３の弾性定数の温度係数の符号と反対の符号の弾性定数の温度係数を有し、例えば無添加又は弗素等の添加元素を含む酸化シリコン層である。これにより周波数温度係数を小さくできる。境界層は、例えば多結晶又は非晶質であり、例えば酸化アルミニウム層、シリコン層、窒化アルミニウム層、窒化シリコン層、又は炭化シリコン層である。境界層を伝搬するバルク波の音速は温度補償層を伝搬するバルク波の音速と異なる。

圧電層１３の上面１４に１又は複数の弾性波素子１５が設けられている。図２は、実施例１における弾性波素子の平面図である。図２に示すように、弾性波素子１５は、例えば弾性表面波共振器であり、圧電層１３上にＩＤＴ（Interdigital Transducer）２０と反射器２４とを有する。ＩＤＴ２０は、対向する一対の櫛型電極２１を有する。櫛型電極２１は、複数の電極指２２と複数の電極指２２が接続するバスバー２３とを有する。一対の櫛型電極２１は、少なくとも一部において電極指２２がほぼ互い違いになるように対向して設けられている。反射器２４はＩＤＴ２０の両側に設けられている。ＩＤＴ２０は圧電層１３に弾性表面波を励振する。反射器２４は弾性表面波を反射する。ＩＤＴ２０及び反射器２４は例えばアルミニウム膜又は銅膜等の金属膜により形成される。

図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、圧電層１３の一部は除去されて開口が形成されている。圧電層１３に形成された開口では例えば支持基板１０が露出している。なお、圧電層１３と支持基板１０との間に温度補償層及び／又は境界層が設けられている場合、圧電層１３に形成された開口では温度補償層又は境界層が露出していてもよいが、支持基板１０が露出している場合が好ましい。これは、後述する枠体４０及び柱状体７０が温度補償層又は境界層上に設けられると、リッド５０に圧力が加わって枠体４０及び柱状体７０が押された場合に温度補償層又は境界層にクラック等が入り、弾性波素子１５を封止すること及び／又はリッド５０を支えることに悪影響を及ぼすことがあるためである。支持基板１０にビア配線１６ａ～１６ｆが設けられている。ビア配線１６ａ～１６ｄが設けられた近傍の圧電層１３は除去されて開口１７が形成されている。すなわち、ビア配線１６ａ～１６ｄは開口１７における支持基板１０に設けられている。圧電層１３の内側領域の一部が除去されて開口１８が形成されている。支持基板１０の外周領域における圧電層１３が除去されて開口１９が形成されている。ビア配線１６ｅ及び１６ｆは開口１９における支持基板１０に設けられている。このように、ビア配線１６ａ～１６ｆを圧電層１３の開口１７又は１９における支持基板１０に設ける理由は、圧電層１３と支持基板１０の両方を貫通するビア配線を形成する場合では圧電層１３にクラック等が発生する恐れがあるためである。

ビア配線１６ａは支持基板１０の下面１２に設けられた入力端子Ｔｉｎに接続され、ビア配線１６ｂは支持基板１０の下面１２に設けられた出力端子Ｔｏｕｔに接続されている。ビア配線１６ｃ及び１６ｄは支持基板１０の下面１２に設けられたグランド端子Ｔｇに接続されている。ビア配線１６ａ～１６ｄと弾性波素子１５とは配線３０によって電気的に接続されている。ビア配線１６ａ～１６ｄと弾性波素子１５とを電気的に接続させる配線３０は、圧電層１３の開口１７における支持基板１０の上面１１から圧電層１３の上面１４に渡って設けられている。また、弾性波素子１５間も配線３０によって電気的に接続されている。したがって、弾性波素子１５は、入力端子Ｔｉｎと出力端子Ｔｏｕｔとの間に直列に接続された直列共振器Ｓ１～Ｓ４と並列に接続された並列共振器Ｐ１～Ｐ３とを含む。このように、圧電層１３上にはラダー型フィルタが形成されている。ビア配線１６ｅ及び１６ｆは支持基板１０の下面１２に設けられたグランド端子Ｔｇに接続されている。入力端子Ｔｉｎ、出力端子Ｔｏｕｔ、及びグランド端子Ｔｇは、弾性波素子１５を外部と電気的に接続するためのフットパッドである。配線３０は、例えば銅層、アルミニウム層、白金層、ニッケル層、又は金層等の金属層である。

圧電層１３の開口１９における支持基板１０上に枠体４０が設けられている。枠体４０は、平面視において、圧電層１３を囲むように支持基板１０上に設けられている。枠体４０が圧電層１３の開口１９における支持基板１０上に設けられているのは、枠体４０上に設けられるリッド５０に圧力が加わって枠体４０が押された場合に圧電層１３にクラック等が生じることを抑制するためである。したがって、枠体４０は、圧電層１３から離れて設けられることが好ましい。枠体４０は、例えば銅層、アルミニウム層、白金層、ニッケル層、又は金層等の金属層である。枠体４０はビア配線１６ｅ及び１６ｆを介してグランド端子Ｔｇに電気的に接続されている。

枠体４０上に、弾性波素子１５との間に空隙６０が形成されるようにリッド５０が設けられている。リッド５０は枠体４０に金錫、銀錫、錫、又は錫銀銅等のはんだによって接合されている。リッド５０及び枠体４０によって弾性波素子１５は空隙６０内に封止されている。リッド５０は、例えばコバールを含んで形成されている。枠体４０及びリッド５０が金属で形成されている場合、ビア配線１６ｅ及び１６ｆにグランド電位が供給されることにより、枠体４０及びリッド５０はシールド効果を発揮するようになる。また、枠体４０及びリッド５０が金属で形成されている場合、弾性波素子１５を空隙６０内に気密性良く封止することができる。

圧電層１３の開口１８における支持基板１０上に柱状体７０が設けられている。柱状体７０は支持基板１０とリッド５０との間に位置して設けられている。柱状体７０は空隙６０内に位置して圧電層１３から離れて設けられている。柱状体７０は、例えば銅層、アルミニウム層、白金層、ニッケル層、又は金層等の金属層である。

支持基板１０とリッド５０との間に位置して柱状体７０が設けられていることで、リッド５０に空隙６０とは反対側から空隙６０側に向かって圧力が加わった場合に、リッド５０を柱状体７０で支えることができ、リッド５０に生じる撓みを低減できる。よって、リッド５０が弾性波素子１５及び配線３０に接触することを抑制できる。リッド５０に生じる撓みを低減する点から、柱状体７０はリッド５０の枠体４０よりも内側の領域における重心に対して対称な位置に設けられている場合や、重心に位置して設けられている場合が好ましい。また、リッド５０に圧力が加わって柱状体７０が押された場合に圧電層１３にクラック等が発生することを抑制するために、柱状体７０は、圧電層１３から離れて、圧電層１３の開口１８における支持基板１０上に設けられることが好ましい。柱状体７０は、支持基板１０とリッド５０の両方に接している場合が好ましいが、支持基板１０に接し且つリッド５０には接していない場合でもよい。

支持基板１０の厚さは例えば５０μｍ～３００μｍである。支持基板１０の平面視における大きさは例えば数ｍｍ×数ｍｍであり、一例として１．２ｍｍ×１．０ｍｍである。圧電層１３の厚さは例えば０．５μｍ～３０μｍであり、例えば弾性表面波の波長以下であってもよい。枠体４０の高さは例えば１０μｍ～３０μｍであり、幅は例えば２０μｍ～３０μｍである。リッド５０の厚さは例えば３０μｍ～１００μｍである。柱状体７０の高さは例えば枠体４０の高さと略同じであり１０μｍ～３０μｍである。柱状体７０の平面視における長さ及び幅は例えば２０μｍ～３０μｍである。

図３は、図１（ａ）のＢ－Ｂ間及びＣ－Ｃ間の断面図である。図３において、左側の図がＢ－Ｂ間の断面図、右側の図がＣ－Ｃ間の断面図である。図３に示すように、開口１７における圧電層１３の側面は傾斜面となっている。開口１７における圧電層１３の側面と支持基板１０との間の圧電層１３側のなす角θ１は例えば１０°以上６０°以下である。配線３０は開口１７における支持基板１０上から傾斜面である圧電層１３の側面を介して圧電層１３上に渡って設けられている。これにより、配線３０に断線が生じることが抑制される。

開口１８における圧電層１３の側面と支持基板１０との間の圧電層１３側のなす角θ２は、開口１７における圧電層１３の側面と支持基板１０との間の圧電層１３側のなす角θ１よりも大きい。開口１８における圧電層１３の側面と支持基板１０との間の圧電層１３側のなす角θ２は例えば７０°以上１００°以下である。このように、開口１８における圧電層１３の側面は支持基板１０に対して略垂直となっている。

［製造方法］
図４（ａ）から図９（ｃ）は、実施例１に係る弾性波デバイスの製造方法を示す断面図である。図４（ａ）から図６（ｃ）は、図１（ａ）のＡ－Ａ間に相当する箇所の断面図であり、図７（ａ）から図９（ｃ）は、図１（ａ）のＢ－Ｂ間及びＣ－Ｃ間に相当する箇所の断面図である。図４（ａ）及び図７（ａ）に示すように、支持基板１０にレーザ光照射又はエッチングによってビアホールを形成する。ビアホール内にシード層を形成した後、シード層に電流を供給し、電解めっき法を用いてビアホール内にビア配線１６ａ～１６ｆ（図４（ａ）及び図７（ａ）ではビア配線１６ａ、１６ｅ、及び１６ｆのみを図示）を形成する。ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）法を用いて不要なめっき層及びシード層を除去する。これにより、支持基板１０の上面１１とビア配線１６ａ～１６ｆの表面とはほぼ平坦となる。その後、支持基板１０の上面１１に圧電基板を接合した後、圧電基板を研磨又は研削等によって薄くすることで圧電層１３を形成する。支持基板１０と圧電基板の接合は、例えば支持基板１０の上面１１と圧電基板の表面を活性化させて常温接合による直接接合法が用いられる。その後、圧電層１３上に弾性波素子１５を形成する。弾性波素子１５の形成方法は一般的に知られた方法、例えば蒸着法及びリフトオフ法を用いる。

図４（ｂ）及び図７（ｂ）に示すように、支持基板１０上にレジスト膜８０を塗布した後、レジスト膜８０に対してプリベーク、露光、及び現像を行ってレジスト開口部８２を形成する。レジスト開口部８２は、図１（ａ）に示した圧電層１３の開口１８に対応する位置に形成される。レジスト膜８０に対するプリベーク温度を推奨温度（レジスト材料によって異なるが一例として１３０℃）で行うことで、レジスト開口部８２におけるレジスト膜８０の側面と圧電層１３との間のレジスト膜８０側のなす角φ２は７０°以上１００°以下になる。

図４（ｃ）及び図７（ｃ）に示すように、レジスト膜８０をマスクとして圧電層１３をエッチングし、圧電層１３に開口１８を形成する。エッチングはドライエッチング又はウエットエッチングを用いる。開口１８における圧電層１３の側面と支持基板１０との間の圧電層１３側のなす角θ２は７０°以上１００°以下となる。その後、レジスト膜８０を除去する。

図４（ｄ）及び図７（ｄ）に示すように、支持基板１０上にレジスト膜８１を塗布した後、レジスト膜８１に対してプリベーク、露光、及び現像を行ってレジスト開口部８３を形成する。レジスト開口部８３は、図１（ａ）に示した圧電層１３の開口１７及び１９に対応する位置に形成される。レジスト膜８１に対するプリベーク温度を推奨温度よりも低い温度（一例として推奨温度が１３０℃である場合では８０℃）で行うことで、レジスト開口部８３におけるレジスト膜８１の側面と圧電層１３との間のレジスト膜８１側のなす角φ１は１０°以上６０°以下になる。これは、プリベーク温度を低くしてレジストの架橋反応をあえて不十分にすることで、レジスト膜８１の厚さ方向の反応がブロードになるためである。

図５（ａ）及び図８（ａ）に示すように、レジスト膜８１をマスクとして圧電層１３をエッチングし、圧電層１３に開口１７及び１９を形成する。エッチングはドライエッチング又はウエットエッチングを用いる。開口１７及び１９における圧電層１３の側面と支持基板１０との間の圧電層１３側のなす角θ１は１０°以上６０°以下となる。その後、レジスト膜８１を除去する。

なお、上記では圧電層１３に開口１８を形成した後、圧電層１３に開口１７及び１９を形成する場合を例に示したが、圧電層１３に開口１７及び１９を形成した後、圧電層１３に開口１８を形成してもよい。

図５（ｂ）及び図８（ｂ）に示すように、支持基板１０上に弾性波素子１５に電気的に接続される配線３０を形成する。配線３０の形成方法は一般的に知られた方法、例えばポジ型のフォトレジストを用いた蒸着法及びリフトオフ法を用いる。圧電層１３の開口１７において、配線３０は支持基板１０上から圧電層１３上に渡って形成される。開口１７における圧電層１３の側面が大きく傾斜していることから、配線３０の断線が抑制される。

図５（ｃ）及び図８（ｃ）に示すように、支持基板１０上に保護レジスト膜８４を塗布した後、枠体４０及び柱状体７０を形成する領域における保護レジスト膜８４を除去する。その後、支持基板１０上にシード層８５を成膜する。シード層８５を成膜した後、支持基板１０上にネガ型のめっき用のレジスト膜８６を塗布する。

図６（ａ）及び図９（ａ）に示すように、レジスト膜８６に対して露光及び現像を行ってレジスト開口部８７を形成する。レジスト開口部８７は枠体４０及び柱状体７０が形成される領域に形成される。

図６（ｂ）及び図９（ｂ）に示すように、シード層８５に電流を供給し、レジスト膜８６をマスクとした電解めっき法によってレジスト開口部８７内に枠体４０及び柱状体７０を形成する。

図６（ｃ）及び図９（ｃ）に示すように、レジスト膜８６、不要なシード層８５、及び保護レジスト膜８４を除去する。支持基板１０の下面１２を例えばＣＭＰ法を用いて研磨してビア配線１６ａ～１６ｆを支持基板１０の下面１２に露出させた後、支持基板１０の下面１２に入力端子Ｔｉｎ、出力端子Ｔｏｕｔ、及びグランド端子Ｔｇ（図６（ｃ）及び図９（ｃ）では入力端子Ｔｉｎとグランド端子Ｔｇのみを図示）を形成する。その後、図１（ｂ）のように、リッド５０を枠体４０に接合して、実施例１の弾性波デバイス１００が形成される。

［比較例］
比較例に係る弾性波デバイスの平面図は図１（ａ）と同じであり、図１（ａ）のＡ－Ａ間に相当する箇所の断面図は図１（ｂ）と同じであるため図示及び説明を省略する。図１０（ａ）から図１１（ｃ）は、比較例に係る弾性波デバイスの製造方法を示す断面図である。図１０（ａ）から図１１（ｃ）は、図１（ａ）のＢ－Ｂ間及びＣ－Ｃ間に相当する箇所の断面図である。図１０（ａ）に示すように、支持基板１０にビアホールを形成し、ビアホール内にシード層を形成した後、シード層に電流を供給する電解めっき法を用いてビアホール内にビア配線１６ａ～１６ｆ（図１０（ａ）ではビア配線１６ａのみを図示）を形成する。不要なめっき層及びシード層をＣＭＰ法によって除去した後、支持基板１０の上面１１に圧電基板を接合し、圧電基板を研磨又は研削等によって薄くすることで圧電層１３を形成する。その後、圧電層１３上に弾性波素子１５を形成する。

支持基板１０上にレジスト膜９０を塗布した後、レジスト膜９０に対してプリベーク、露光、及び現像を行ってレジスト開口部９１を形成する。製造工数の削減のために、レジスト開口部９１は図１（ａ）における圧電層１３の開口１７～１９に対応する位置の全てに形成される。ここで、開口１７における支持基板１０上から圧電層１３上に渡って設けられる配線３０に断線が生じることを抑制するために、開口１７における圧電層１３の側面は大きく傾斜していることが好ましい。このため、レジスト膜９０に対するプリベーク温度を推奨温度よりも低い温度で行って、レジスト開口部９１におけるレジスト膜９０の側面と圧電層１３との間のレジスト膜９０側のなす角を１０°以上６０°以下とする。

図１０（ｂ）に示すように、レジスト膜９０をマスクとして圧電層１３をエッチングし、圧電層１３に開口１７～１９（図１０（ｂ）では開口１７及び１８のみを図示）を形成する。レジスト開口部９１は圧電層１３の開口１７～１９に対応する位置の全てに形成され且つ全てにおいてレジスト膜９０の側面と圧電層１３との間のレジスト膜９０側のなす角は１０°以上６０°以下であることから、開口１７～１９の全てにおける圧電層１３の側面と支持基板１０との間の圧電層１３側のなす角は１０°以上６０°以下となる。その後、レジスト膜９０を除去する。

図１０（ｃ）に示すように、支持基板１０上に弾性波素子１５に電気的に接続される配線３０を形成する。圧電層１３の開口１７において、配線３０は支持基板１０上から圧電層１３上に渡って形成される。圧電層１３の側面が大きく傾斜していることから、配線３０の断線が抑制される。配線３０を形成した後、支持基板１０上に保護レジスト膜８４を塗布し、枠体４０及び柱状体７０が形成される領域における保護レジスト膜８４を除去する。その後、支持基板１０上にシード層８５を成膜する。シード層８５を成膜した後、支持基板１０上にネガ型のめっき用のレジスト膜８６を塗布する。

図１１（ａ）に示すように、レジスト膜８６に対して露光及び現像を行ってレジスト開口部８７を形成する。レジスト開口部８７は枠体４０及び柱状体７０が形成される領域に形成される。比較例の弾性波デバイスでは、圧電層１３の開口１８に対応する位置のレジスト開口部８７内にレジスト膜８６が取り切れずに残ってしまうことがある。この理由については後述する。

図１１（ｂ）に示すように、シード層８５に電流を供給し、レジスト膜８６をマスクとした電解めっき法によってレジスト開口部８７内に枠体４０及び柱状体７０（図１１（ｂ）では柱状体７０のみ図示）を形成する。圧電層１３の開口１８に対応する位置のレジスト開口部８７内にレジスト膜８６が残っているため、柱状体７０はレジスト膜８６を覆って形成される。このため、柱状体７０の上面には凹凸が形成される。

図１１（ｃ）に示すように、レジスト膜８６を除去する。このとき、レジスト剥離溶液が柱状体７０で覆われたレジスト膜８６には届かず、柱状体７０で覆われたレジスト膜８６は除去されずに残存する。その後、不要なシード層８５及び保護レジスト膜８４を除去する。支持基板１０の下面１２を例えばＣＭＰ法を用いて研磨してビア配線１６ａ～１６ｆを支持基板１０の下面１２に露出させた後、支持基板１０の下面１２に入力端子Ｔｉｎ、出力端子Ｔｏｕｔ、及びグランド端子Ｔｇ（図１１（ｃ）では入力端子Ｔｉｎのみを図示）を形成する。その後、図１（ｂ）のように、リッド５０を枠体４０に接合して、比較例の弾性波デバイスが形成される。

図１２（ａ）及び図１２（ｂ）は、比較例に係る弾性波デバイスにおいて生じる課題を示す断面図である。図１２（ａ）はレジスト膜８６の露光時の断面図であり、図１２（ｂ）は現像後の断面図である。図１２（ａ）に示すように、めっき用のレジスト膜８６はネガ型であることから、露光においてレジスト開口部８７を形成する領域に光９３が照射されず且つレジスト開口部８７を形成する領域以外の領域には光９３が照射されるようなフォトマスク９２を用いる。開口１８における圧電層１３の側面が開口１７における圧電層１３の側面と略同じ大きさだけ支持基板１０に対して傾斜していると、光９３が開口１８における圧電層１３の側面で反射し、レジスト膜８６のうち本来ならばフォトマスク９２で遮られて光９３が照射されない領域にも光９３が照射されてしまうことがある。特に圧電層１３の側面にシード層８５が形成されている場合では光９３は圧電層１３の側面で反射され易い。また、圧電層１３が厚いほど圧電層１３の側面で光９３は反射され易くなる。例えば、光９３は、圧電層１３の厚さが１μｍ以上の場合に反射され易くなり、５μｍ以上の場合により反射され易くなり、１０μｍ以上の場合に更に反射され易くなる。

圧電層１３の側面で光９３が反射されることで、図１２（ｂ）に示すように、現像後において開口１８に対応する位置のレジスト開口部８７内にレジスト膜８６が残存してしまうことがある。なお、レジスト開口部８７を形成する領域から圧電層１３の側面を大きく離せば（例えば２０μｍ以上）、圧電層１３の側面で反射した光９３の影響が抑えられて、レジスト開口部８７内にレジスト膜８６が残存することを抑制できる。しかしながら、この場合、圧電層１３上の弾性波素子１５及び配線３０の形成可能領域が小さくなってしまう。

開口１８に対応する位置のレジスト開口部８７内にレジスト膜８６が残存していると、図１１（ｃ）に示すように、柱状体７０はレジスト膜８６を覆って形成される。このため、柱状体７０が支持基板１０から剥がれ易くなること及び／又はリッド５０を支える機能が低下してしまうことが生じる。

なお、開口１７において支持基板１０上に形成される配線３０は、例えばポジ型のレジストを用いたリフトオフ法によって形成されることから、開口１７における圧電層１３の側面が傾斜していても良好に形成される。また、開口１７において、圧電層１３は開口１７を挟んだ両側に設けられていないことから露光時の光９３の影響が抑えられるため、配線３０は良好に形成される。

図１３（ａ）及び図１３（ｂ）は、実施例１に係る弾性波デバイスにおける効果を示す断面図である。図１３（ａ）はレジスト膜８６の露光時の断面図であり、図１３（ｂ）は現像後の断面図である。図１３（ａ）に示すように、開口１８における圧電層１３の側面が開口１７における圧電層１３の側面よりも支持基板１０に対する傾斜が小さいため、レジスト膜８６のうちフォトマスク９２によって光９３の照射が遮られる領域に、光９３が開口１８における圧電層１３の側面で反射して照射されることが抑制される。よって、図１３（ｂ）に示すように、現像後においてレジスト開口部８７内にレジスト膜８６が残存することが抑制される。よって、図９（ｃ）に示すように、柱状体７０内にレジスト膜８６が形成されることが抑制されるため、柱状体７０が支持基板１０から剥がれ難くなり且つリッド５０を良好に支えることができる。

実施例１によれば、図８（ａ）のように、圧電層１３をエッチングして、圧電層１３の側面が支持基板１０に対して傾斜した開口１７を圧電層１３に形成する。図７（ｃ）のように、圧電層１３をエッチングして、圧電層１３の側面と支持基板１０との間の圧電層１３側のなす角が開口１７よりも大きい開口１８を圧電層１３に形成する。その後、図８（ｂ）のように、開口１７における支持基板１０上から圧電層１３上に渡って設けられ、弾性波素子１５に電気的に接続される配線３０を形成する。図９（ｃ）のように、開口１８における支持基板１０上に柱状体７０を形成する。開口１７における圧電層１３の側面が傾斜していることで配線３０の断線が抑制される。開口１８における圧電層１３の側面と支持基板１０との間の圧電層１３側のなす角θ２が開口１７における圧電層１３の側面と支持基板１０との間の圧電層１３側のなす角θ１よりも大きいことで、図１３（ａ）及び図１３（ｂ）で説明したように、開口１８に柱状体７０を良好に形成できる。

図８（ｃ）のように、圧電層１３に開口１８を形成した後に、支持基板１０上にネガ型のレジスト膜８６を塗布する。図９（ａ）のように、レジスト膜８６に対して露光及び現像を行い、レジスト膜８６に開口１８に位置するレジスト開口部８７を形成する。図９（ｂ）のように、レジスト膜８６をマスクに用いて開口１８に柱状体７０を形成する。開口１８における圧電層１３の側面と支持基板１０との間の圧電層１３側のなす角θ２が開口１７における圧電層１３の側面と支持基板１０との間の圧電層１３側のなす角θ１よりも大きいことで、レジスト開口部８７内にレジスト膜８６が残存することが抑制される。よって、開口１８に柱状体７０を良好に形成できる。

図８（ｃ）のように、レジスト膜８６を塗布する前に支持基板１０上にシード層８５を成膜する。図９（ｂ）のように、シード層８５を用いた電解めっき法によって開口１８に柱状体７０を形成する。開口１８における圧電層１３の側面にシード層８５が形成されている場合、露光における光が圧電層１３の側面で反射され易くなるが、開口１８における圧電層１３の側面と支持基板１０との間の圧電層１３側のなす角θ２が開口１７における圧電層１３の側面と支持基板１０との間の圧電層１３側のなす角θ１よりも大きいことで、レジスト開口部８７内にレジスト膜８６が残存することが抑制される。よって、開口１８に柱状体７０を良好に形成できる。

開口１８を挟んだ両側に圧電層１３が設けられている場合、開口１８における圧電層１３の側面が開口１７における圧電層１３の側面と支持基板１０に対して略同じだけ傾いていると、図１２（ａ）及び図１２（ｂ）で説明したようにレジスト開口部８７内にレジスト膜８６が残存し易い。また、開口１８の周囲に圧電層１３が設けられている場合、開口１８における圧電層１３の側面が開口１７における圧電層１３の側面と支持基板１０に対して略同じだけ傾いているとレジスト開口部８７内にレジスト膜８６が更に残存し易い。したがって、このような場合に、開口１８における圧電層１３の側面と支持基板１０との間の圧電層１３側のなす角θ２を開口１７における圧電層１３の側面と支持基板１０との間の圧電層１３側のなす角θ１よりも大きくすることが好ましい。開口１８の周囲に圧電層１３が設けられているとは、開口１８の周囲の３方向に圧電層１３が設けられている場合でもよいし、開口１８の周囲の４方向（全周囲）に圧電層１３が設けられている場合でもよい。

図８（ａ）において、圧電層１３の側面と支持基板１０との間の圧電層１３のなす角θ１が２０°以上６０°以下である開口１７を形成し、図７（ｃ）において、圧電層１３の側面と支持基板１０との間の圧電層１３側のなす角θ２が７０°以上１００°以下である開口１８を形成することが好ましい。これにより、配線３０の断線を効果的に抑制しつつ、柱状体７０を良好に形成できる。配線３０の断線を抑制する点から、開口１７における圧電層１３の側面と支持基板１０との間の圧電層１３側のなす角θ１は、２０°以上５０°以下が好ましく、２０°以上４０°以下がより好ましく、２０°以上３０°以下が更に好ましい。圧電層１３上における弾性波素子１５等の形成可能領域が小さくなることを抑制する点から、開口１７における圧電層１３の側面と支持基板１０との間の圧電層１３側のなす角θ１は、３０°以上６０°以下が好ましく、４０°以上６０°以下がより好ましく、５０°以上６０°以下が更に好ましい。柱状体７０を良好に形成する点から、開口１８における圧電層１３の側面と支持基板１０との間の圧電層１３側のなす角θ２は、７５°以上９５°以下が好ましく、８０°以上９０°以下がより好ましく、８５°以上９０°以下が更に好ましい。

図６（ｃ）のように、支持基板１０上に弾性波素子１５を囲む枠体４０を形成し、図１（ｂ）のように、弾性波素子１５との間に空隙６０が形成されるように枠体４０上にリッド５０を形成することが好ましい。これにより、弾性波素子１５を枠体４０及びリッド５０によって空隙６０内に封止することができる。また、柱状体７０が空隙６０内で支持基板１０とリッド５０との間に形成されることで、リッド５０に圧力が加わった場合でも、リッド５０に生じる撓みを抑制でき、リッド５０が弾性波素子１５及び配線３０に接触することを抑制できる。

圧電層１３は、タンタル酸リチウム又はニオブ酸リチウムからなる単結晶圧電材料である。このような場合に、圧電層１３の側面で露光時の光９３が反射され易い。したがって、このような場合に、開口１８における圧電層１３の側面と支持基板１０との間の圧電層１３側のなす角θ２が開口１７における圧電層１３の側面と支持基板１０との間の圧電層１３側のなす角θ１よりも大きくすることが好ましい。

図９（ｃ）のように、開口１８における支持基板１０上に、圧電層１３との間に空隙を介し離れた柱状体７０を形成する。このような場合に、柱状体７０を良好に形成するために、開口１８における圧電層１３の側面と支持基板１０との間の圧電層１３側のなす角θ２が開口１７における圧電層１３の側面と支持基板１０との間の圧電層１３側のなす角θ１よりも大きくすることが好ましい。

実施例１の弾性波デバイス１００は、図１（ａ）、図１（ｂ）、及び図３のように、支持基板１０と、支持基板１０上に設けられ、支持基板１０に対して側面が傾斜した開口１７と開口１７よりも側面と支持基板１０との間の圧電層１３側のなす角が大きい開口１８とを有する圧電層１３と、を備える。圧電層１３上には弾性波素子１５が設けられ、開口１７における支持基板１０上から圧電層１３上に渡って、弾性波素子１５に電気的に接続される配線３０が設けられている。また、支持基板１０上には弾性波素子１５を囲んで枠体４０が設けられ、枠体４０上に弾性波素子１５との間に空隙６０が形成されるようにリッド５０が設けられている。開口１８における支持基板１０上に、空隙６０内で支持基板１０とリッド５０との間に位置する柱状体７０が設けられている。開口１７における圧電層１３の側面が傾斜していることで配線３０の断線が抑制される。開口１８における圧電層１３の側面と支持基板１０との間の圧電層１３側のなす角θ２が開口１７における圧電層１３の側面と支持基板１０との間の圧電層１３側のなす角θ１よりも大きいことで、開口１８に柱状体７０が良好に形成される。枠体４０及びリッド５０が設けられていることで、弾性波素子１５を空隙６０内に封止できる。空隙６０内で支持基板１０とリッド５０との間に位置して柱状体７０が設けられていることで、リッド５０の撓みを抑制できる。

実施例１では、配線が形成される開口１７よりも圧電層１３の側面と支持基板１０との間の圧電層１３側の角度が大きい開口１８に形成される構造体として柱状体７０の場合を例に示したが、この場合に限られない。

実施例２に係る弾性波デバイスの平面図は図１（ａ）と同じであるため図示及び説明を省略する。図１４（ａ）及び図１４（ｂ）は、実施例２に係る弾性波デバイスの断面図である。図１４（ａ）は、図１（ａ）のＡ－Ａ間に相当する箇所の断面図、図１４（ｂ）は、図１（ａ）のＢ－Ｂ間及びＣ－Ｃ間に相当する箇所の断面図である。図１４（ａ）及び図１４（ｂ）に示すように、実施例２の弾性波デバイス２００では、開口１９における圧電層１３の側面は開口１７における圧電層１３の側面と比べて支持基板１０に対する傾斜が小さい。すなわち、開口１９における圧電層１３の側面と支持基板１０との間の圧電層１３側のなす角θ３は、開口１７における圧電層１３の側面と支持基板１０との間の圧電層１３側のなす角θ１よりも大きい。例えば、開口１９は開口１８と同時に形成され、開口１９における圧電層１３の側面と支持基板１０との間の圧電層１３側のなす角θ３は開口１８における圧電層１３の側面と支持基板１０との間の圧電層１３側のなす角θ２と略同じ大きさである。その他の構成は実施例１と同じであるため説明を省略する。

実施例２によれば、枠体４０が設けられた開口１９における圧電層１３の側面と支持基板１０との間の圧電層１３側のなす角θ３は、開口１７における圧電層１３の側面と支持基板１０との間の圧電層１３側のなす角θ１よりも大きい。これにより、圧電層１３上における弾性波素子１５等の形成可能領域が小さくなることを抑制できる。

実施例１及び実施例２では、弾性波素子１５は弾性表面波を励振する場合を例に示したが、ラブ波又は弾性境界波を励振する場合でもよい。弾性波素子１５は圧電薄膜共振器の場合でもよい。また、圧電層１３上にフィルタが形成されている場合を例に示したが、デュプレクサ等のマルチプレクサが形成されている場合でもよい。

以上、本願発明の実施形態について詳述したが、本願発明はかかる特定の実施形態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願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。

１０ 支持基板
１１ 上面
１２ 下面
１３ 圧電層
１４ 上面
１５ 弾性波素子
１６ａ～１６ｆ ビア配線
１７～１９ 開口
２０ ＩＤＴ
２１ 櫛型電極
２２ 電極指
２３ バスバー
２４ 反射器
３０ 配線
４０ 枠体
５０ リッド
６０ 空隙
７０ 柱状体
８０、８１ レジスト膜
８２、８３ レジスト開口部
８４ 保護レジスト膜
８５ シード層
８６ レジスト膜
８７ レジスト開口部
９０ レジスト膜
９１ レジスト開口部
９２ フォトマスク
９３ 光
１００、２００ 弾性波デバイス

Claims (9)

1. 支持基板上に設けられた圧電層をエッチングして、前記圧電層の側面が前記支持基板に対して傾斜した第１開口を前記圧電層に形成する工程と、
   前記圧電層をエッチングして、前記圧電層の側面と前記支持基板との間の前記圧電層側のなす角が前記第１開口よりも大きい第２開口を前記圧電層に形成する工程と、
   前記第１開口における前記支持基板上から前記圧電層上に渡って設けられ、前記圧電層に弾性波を励振させる弾性波素子に電気的に接続される配線を形成する工程と、
   前記第２開口における前記支持基板上に構造体を形成する工程と、を備える弾性波デバイスの製造方法。
2. 前記第２開口を形成した後に、前記支持基板上にネガ型のレジスト膜を塗布する工程と、
   前記レジスト膜に対して露光及び現像を行い、前記レジスト膜に前記第２開口に位置するレジスト開口部を形成する工程と、を備え、
   前記構造体を形成する工程は、前記レジスト膜をマスクに用いて前記構造体を形成する、請求項１に記載の弾性波デバイスの製造方法。
3. 前記レジスト膜を塗布する前に前記支持基板上にシード層を成膜する工程を備え、
   前記構造体を形成する工程は、前記シード層を用いた電解めっき法によって前記構造体を形成する、請求項２に記載の弾性波デバイスの製造方法。
4. 前記第２開口を形成する工程は、前記支持基板の断面を見たとき前記圧電層で両側から挟まれた前記第２開口を形成する、請求項１から３のいずれか一項に記載の弾性波デバイスの製造方法。
5. 前記第２開口を形成する工程は、前記圧電層で周囲が囲まれた前記第２開口を形成する、請求項１から４のいずれか一項に記載の弾性波デバイスの製造方法。
6. 前記第１開口を形成する工程は、前記圧電層の側面と前記支持基板との間の前記圧電層側のなす角が２０°以上６０°以下である前記第１開口を形成し、
   前記第２開口を形成する工程は、前記圧電層の側面と前記支持基板との間の前記圧電層側のなす角が７０°以上１００°以下である前記第２開口を形成する、請求項１から５のいずれか一項に記載の弾性波デバイスの製造方法。
7. 前記支持基板上に前記弾性波素子を囲む枠体を形成する工程と、
   前記弾性波素子との間に空隙が形成されるように前記枠体上にリッドを形成する工程と、を備え、
   前記構造体を形成する工程は、前記空隙内で前記支持基板と前記リッドとの間に位置する柱状体を形成する工程である、請求項１から６のいずれか一項に記載の弾性波デバイスの製造方法。
8. 前記圧電層は、タンタル酸リチウム又はニオブ酸リチウムからなる単結晶圧電材料である、請求項１から７のいずれか一項に記載の弾性波デバイスの製造方法。
9. 前記構造体を形成する工程は、前記圧電層との間に空隙を介し離れた柱状体構造を形成する工程である、請求項１から８のいずれか一項に記載の弾性波デバイスの製造方法。
   

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