JP2023046526A - 弾性波デバイス、モジュール - Google Patents
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Abstract
【課題】品質を高めた配線構造を備える弾性波デバイスと、その弾性波デバイスを有するモジュールを提供する。【解決手段】配線基板と、共振器と、前記共振器に電気的に接続された配線パターンとを有し、前記配線基板と電気的に接続されたデバイスチップと、前記デバイスチップを封止する封止部と、を備え、前記配線パターンは、第１配線層と、前記第１配線層の上面に接した下層金属層と、前記下層金属層の上面に接した金属層であるパーティション層と、前記パーティション層の上面に接した上層金属層とを有する、第２配線層と、を備え、前記パーティション層は、前記下層金属層および前記上層金属層よりも電気伝導率が低い金属である。【選択図】図１
Description
本開示は、弾性波デバイスと、その弾性波デバイスを備えるモジュールに関連する。
特許文献１には弾性波装置が開示されている。この弾性波装置は、数十ＭＨｚ～数ＧＨｚの範囲を通過帯域周波数とする高周波フィルタとして提供され得るものである。この弾性波装置は、圧電基板と、圧電基板の上面上に設けられた櫛形電極と、圧電基板の上面上に設けられた第１の配線と、第１の配線の少なくとも一部を覆う有機絶縁体と、有機絶縁体の上面の第１の部分上に設けられた第２の配線と、有機絶縁体の上面の少なくとも第２の部分を覆う無機絶縁体とを備える。櫛形電極の上方に圧電基板を励振するための励振空間が形成され、有機絶縁体の上面の第２の部分は無機絶縁体を介して励振空間に対向する。
配線構造の品質向上が望まれている。例えば、低損失で、信頼性と耐久性が高い配線構造が求められている。
本開示は、上述の課題を解決するためになされた。本開示の目的は、品質を高めた配線構造を備える弾性波デバイスと、その弾性波デバイスを有するモジュールを提供することである。
本開示にかかる弾性波デバイスは、
配線基板と、
共振器と、前記共振器に電気的に接続された配線パターンとを有し、前記配線基板と電気的に接続されたデバイスチップと、
前記デバイスチップを封止する封止部と、を備え、
前記配線パターンは、
第１配線層と、
前記第１配線層の上面に接した下層金属層と、前記下層金属層の上面に接した金属層であるパーティション層と、前記パーティション層の上面に接した上層金属層とを有する、第２配線層と、を備え、
前記パーティション層は、前記下層金属層および前記上層金属層よりも電気伝導率が低い金属である。
配線基板と、
共振器と、前記共振器に電気的に接続された配線パターンとを有し、前記配線基板と電気的に接続されたデバイスチップと、
前記デバイスチップを封止する封止部と、を備え、
前記配線パターンは、
第１配線層と、
前記第１配線層の上面に接した下層金属層と、前記下層金属層の上面に接した金属層であるパーティション層と、前記パーティション層の上面に接した上層金属層とを有する、第２配線層と、を備え、
前記パーティション層は、前記下層金属層および前記上層金属層よりも電気伝導率が低い金属である。
前記下層金属層と前記上層金属層の合計の厚みは、前記第１配線層の厚みの６～７０倍であることが、本開示の一形態とされる。
前記第１配線層の上面の一部を覆う第１絶縁層を備え、
前記下層金属層は、前記第１配線層の上面に接する部分と、前記第１絶縁層を介して前記第１配線層の上面に接する部分と、を有することが、本開示の一形態とされる。
前記下層金属層は、前記第１配線層の上面に接する部分と、前記第１絶縁層を介して前記第１配線層の上面に接する部分と、を有することが、本開示の一形態とされる。
前記第１絶縁層の上面と、前記第２配線層の側面を覆う第２絶縁層を備えたことが、本開示の一形態とされる。
前記第２配線層は階段状部分を有し、前記第２絶縁層は前記階段状部分を覆うことが、本発明の一形態とされる。
前記第１配線層は前記第２絶縁層と直接接していないことが、本発明の一形態とされる。
前記第２配線層は、前記第１配線層、前記第１絶縁層及び前記第２絶縁層に直接接することが、本開示の一形態とされる。
前記第１絶縁層は、前記第１配線層、前記第２配線層および前記第２絶縁層に直接接することが、本開示の一形態とされる。
前記第１絶縁層の熱膨張係数は、前記第２絶縁層の熱膨張係数より小さいことが、本開示の一形態とされる。
前記第２配線層の幅は前記第１配線層の幅より小さいことが、本開示の一形態とされる。
前記デバイスチップは、
上面に前記共振器と前記配線パターンとが形成された圧電性基板と、
サファイア、シリコン、アルミナ、スピネル、水晶またはガラスからなり、前記圧電性基板の下面に接する基板と、を備えたことが、本開示の一形態とされる。
上面に前記共振器と前記配線パターンとが形成された圧電性基板と、
サファイア、シリコン、アルミナ、スピネル、水晶またはガラスからなり、前記圧電性基板の下面に接する基板と、を備えたことが、本開示の一形態とされる。
前記デバイスチップは、前記共振器を複数有し、複数の前記共振器が弾性表面波共振器であり、バンドパスフィルタ又はデュプレクサとして機能することが、本開示の一形態とされる。
前記デバイスチップは、前記共振器を複数有し、複数の前記共振器が音響薄膜共振器であり、バンドパスフィルタ又はデュプレクサとして機能することが、本開示の一形態とされる。
前記第１配線層は下からＴｉ、ＡｌＣｕ、Ｔｉが積層した構造であり、
前記下層金属層は下からＴｉ、Ａｌが積層した構造であり、
前記パーティション層はＴｉであり、
前記上層金属層はＡｌである、ことが、本開示の一形態とされる。
前記パーティション層は電気伝導率が１０×１０６Ｓ／ｍ以下の金属であり、
前記下層金属層及び前記上層金属層は、電気伝導率が２０×１０６Ｓ／ｍ以上の金属を含む、ことが、本開示の一形態とされる。
前記下層金属層は下からＴｉ、Ａｌが積層した構造であり、
前記パーティション層はＴｉであり、
前記上層金属層はＡｌである、ことが、本開示の一形態とされる。
前記パーティション層は電気伝導率が１０×１０６Ｓ／ｍ以下の金属であり、
前記下層金属層及び前記上層金属層は、電気伝導率が２０×１０６Ｓ／ｍ以上の金属を含む、ことが、本開示の一形態とされる。
前記弾性波デバイスを備えるモジュールが、本開示の一形態とされる。
本開示によれば、配線構造の品質を高めた弾性波デバイスおよびその弾性波デバイスを備えるモジュールを提供することができる。
実施の形態について添付の図面を参照しつつ説明する。各図中、同一または対応する部分には同一の符号が付され、当該部分の重複説明は適宜に簡略化又は省略される。
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る弾性波デバイスのうち配線パターン部分の断面図である。圧電体１０の上に、第１配線層１２と第２配線層１９を有する配線パターンが形成されている。第１配線層１２は単層又は複層の金属層を有する。第２配線層１９は、第１配線層１２の上面に接した下層金属層１４と、下層金属層１４の上面に接した金属層であるパーティション層１６と、パーティション層１６の上面に接した上層金属層１８とを有する。一例によれば、下層金属層１４は単層又は複層の金属層を有し、上層金属層１８も単層又は複層の金属層を有する。図１の例では、第２配線層１９の幅は第１配線層１２の幅より小さくなっている。一例によれば、下層金属層１４と上層金属層１８の合計の厚みは、第１配線層１２の厚みの６～７０倍とすることができる。
図１は、実施の形態１に係る弾性波デバイスのうち配線パターン部分の断面図である。圧電体１０の上に、第１配線層１２と第２配線層１９を有する配線パターンが形成されている。第１配線層１２は単層又は複層の金属層を有する。第２配線層１９は、第１配線層１２の上面に接した下層金属層１４と、下層金属層１４の上面に接した金属層であるパーティション層１６と、パーティション層１６の上面に接した上層金属層１８とを有する。一例によれば、下層金属層１４は単層又は複層の金属層を有し、上層金属層１８も単層又は複層の金属層を有する。図１の例では、第２配線層１９の幅は第１配線層１２の幅より小さくなっている。一例によれば、下層金属層１４と上層金属層１８の合計の厚みは、第１配線層１２の厚みの６～７０倍とすることができる。
パーティション層１６は、下層金属層１４と上層金属層１８の間に形成される金属層である。一例によれば、パーティション層１６は下層金属層１４および上層金属層１８よりも電気伝導率が低い金属である。別の例によれば、パーティション層１６は、第１配線層１２、下層金属層１４および上層金属層１８よりも電気伝導率が低い金属である。例えば、パーティション層１６は、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｐｄ、Ｃｒ、Ｐｔ、Ｓｎのいずれか１つ、又は複数の材料で形成される。そして、下層金属層１４及び上層金属層１８は、例えばＡｇ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｌ、Ｂｅ、Ｗのいずれか１つ、又は複数の材料を含む。別の例によれば、パーティション層１６は電気伝導率が１０×１０６Ｓ／ｍ以下の金属であり、下層金属層１４及び上層金属層１８は、電気伝導率が２０×１０６Ｓ／ｍ以上の金属を含む。一例によれば、パーティション層１６は、下層金属層１４及び上層金属層１８のうち電気伝導率が２０×１０６Ｓ／ｍ以上の金属部分に接する。なお、第１配線層１２についても、電気伝導率が２０×１０６Ｓ／ｍ以上の金属を含むものとすることができる。
一例によれば、配線パターンを隣接する導体と電気的に絶縁するために、絶縁層２０が形成されている。絶縁層２０は絶縁体である。図１の例では、絶縁層２０は圧電体１０の上と、第１配線層１２の側面と、第１配線層１２の上面の一部とに形成されている。
図２は、弾性波デバイスの構成例を示す断面図である。弾性波デバイス１は配線基板２を備えている。一例によれば、配線基板２は樹脂を含む多層基板である。別の例によれば、配線基板２は複数の誘電体層からなる低温同時焼成セラミックス（Ｌｏｗ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏ－ｆｉｒｅｄ Ｃｅｒａｍｉｃｓ：ＬＴＣＣ）多層基板である。配線基板２の内部にコンデンサ又はインダクタ等の受動素子を形成してもよい。
図２の例では、配線基板２は部品実装面である上面に複数の導電性パッド２ｂを備えている。配線基板２の下面は例えばマザー基板への取り付け面である。配線基板２の下面には複数の導電性パッド２ｃが設けられている。導電性パッド２ｂと導電性パッド２ｃは対応するものどうしが内部導体２ａ又はビアホール導体で接続される。
配線基板２の上には、配線基板２と電気的に接続されたデバイスチップ３がある。デバイスチップ３は例えば表面弾性波デバイスチップである。デバイスチップ３は、圧電材料で形成された圧電基板３ａを備えている。前述の圧電体１０は圧電基板３ａの一部である。一例によれば、圧電基板３ａは、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウムまたは水晶などの圧電単結晶で形成された基板である。別の例によれば、圧電基板３ａは、圧電セラミックスで形成された基板である。さらに別の例によれば、圧電基板３ａは、圧電基板と支持基板とが接合された基板である。支持基板は、例えば、サファイア、シリコン、アルミナ、スピネル、水晶またはガラスで形成された基板である。
一例によれば、圧電基板３ａは機能素子が形成される基板である。例えば、デバイスチップ３の配線基板２に対向する面である主面（下面）において、受信フィルタと送信フィルタとが形成される。
受信フィルタは、所望の周波数帯域の電気信号が通過し得るように形成される。例えば、受信フィルタは、複数の直列共振器と複数の並列共振器からなるラダー型フィルタである。
送信フィルタは、所望の周波数帯域の電気信号が通過し得るように形成される。例えば、送信フィルタは、複数の直列共振器と複数の並列共振器からなるラダー型フィルタである。
図２には、デバイスチップ３の主面に、配線パターン３ｂと、周期的に形成された複数の電極３ｃとが形成された例が示されている。一例によれば複数の電極３ｃは櫛歯状の電極指であるＩｎｔｅｒｄｉｇｉｔａｌ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ（ＩＤＴ）電極である。給電側のリード端子から配線パターンを介してＩＤＴ電極に高周波電界を印加することで弾性表面波を励起し、弾性表面波を圧電作用によって高周波電界に変換することによってフィルタ特性を得ることができる。
配線パターン３ｂと導電性パッド２ｂはバンプ４によって電気的に接続されている。バンプ４は、例えばＡｕ、導電性接着剤又は半田である。
弾性波デバイス１は封止部５を備えている。一例によれば、封止部５は、配線基板２とデバイスチップ３の間に空間６を残しつつ、デバイスチップ３を封止する樹脂である。一例によれば、配線基板２にデバイスチップ３を実装し、その後デバイスチップ３の上にデバイスチップ３にまたがるように樹脂シートをのせる。樹脂シートは例えば液状のエポキシ樹脂をシート化したものである。別の例によれば、樹脂シートは、エポキシ樹脂とは異なるポリイミドなどの合成樹脂とすることができる。樹脂シートの上面にポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を材料とする保護フィルムを設けたり、樹脂シートの下面にポリエステルを材料とするベースフィルムを設けたりすることができる。デバイスチップ３の上に樹脂シートをのせることで、樹脂シートがデバイスチップ３に仮固定される。その後、樹脂シートを軟化温度まで加熱して樹脂シートをデバイスチップ３の側面と配線基板２の上面に充填する。これは熱ローララミネート法と呼ばれる。その後、樹脂シートを樹脂の硬化温度まで加熱して完全に硬化させる。
一例によれば、デバイスチップ３は、共振器を複数有し、その複数の共振器は弾性表面波共振器とすることができる。この場合、デバイスチップ３を、バンドパスフィルタ又はデュプレクサとして機能させることができる。
図３は、デバイスチップ３と配線基板２の構成例を示す平面図である。図３に示されるように、複数の弾性波素子３０と配線パターン３２が、デバイスチップ３の主面に形成されている。複数の弾性波素子３０は、複数の直列共振器Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５と複数の並列共振器Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４とを含む。
一例によれば、複数の直列共振器Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５と複数の並列共振器Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４とは、送信フィルタとして機能し得るように形成される。その他の直列共振器とその他の並列共振器とをデバイスチップ３に形成し、これらを受信フィルタとして機能させることができる。
配線パターン３２は、例えば銀、アルミニウム、銅、チタン、パラジウムなどの適宜の金属又は合金により形成される。一例によれば、配線パターン３２の少なくとも一部は、図１の配線パターン構造を有する。別の例によれば、配線パターン３２のすべてが、図１の配線パターン構造を有する。配線パターン３２の厚みは、例えば１５００ｎｍから４５００ｎｍである。
配線パターン３２は、弾性波素子３０と電気的に接続される。配線パターン３２は、アンテナ用バンプパッドＡＮＴと送信用バンプパッドＴｘと受信用バンプパッドＲｘと４つのグランドバンプパッドＧＮＤとを含む。これらのバンプパッドは、実装された際にバンプと電気的に接続する部分である。配線パターン３２は、これらのバンプパットだけでなく、バンプパッドと弾性波素子３０をつなぐ配線部分をも含む。
図４は、弾性波素子３０の例を示す図である。図４に示されるように、ＩＤＴ３１と一対の反射器３９とは、デバイスチップ３の第一主面に形成される。ＩＤＴ３１と一対の反射器３９とは、弾性表面波を励振し得るように設けられる。
一例によれば、ＩＤＴ３１と一対の反射器３９とは、アルミニウムと銅の合金で形成される。別の例によれば、ＩＤＴ３１と一対の反射器３９とは、チタン、パラジウム、銀などの適宜の金属又はこれらの合金で形成される。さらに別の例によれば、ＩＤＴ３１と一対の反射器３９とは、複数の金属層が積層した積層金属膜により形成される。ＩＤＴ３１と一対の反射器３９の材料は上述のものに限定されず、例えば、上述の材料の上面と下面にＴｉを加えることもできる。一例によれば、ＩＤＴ３１と一対の反射器３９との厚みは、１５０ｎｍから４００ｎｍである。
ＩＤＴ３１は、一対の櫛形電極３１ａを備える。一対の櫛形電極３１ａは互いに対向する。櫛形電極３１ａは、複数の電極指３１ｂとバスバー３１ｃとを備える。複数の電極指３１ｂは、長手方向を合わせて配置される。バスバー３１ｃは、複数の電極指３１ｂを接続する。平面視するとＩＤＴ３１は一対の反射器３９に挟まれている。一例によれば、ＩＤＴ３１と一対の反射器３９は、図１の第１配線層１２と同じ材料とすることができる。その場合、ＩＤＴ３１、一対の反射器３９及び第１配線層１２は、同一プロセスで成膜及びパターニングされる。
一例によれれば、このようなＳＡＷ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ）共振器が、配線パターンと電気的に接続される。そして、デバイスチップは配線基板と電気的に接続され、配線基板からの入力信号がデバイスチップでフィルタリングされて配線基板に出力される。
図５は、配線パターンの一例を示す断面図である。第１配線層１２は、下からＴｉ層１２ａ、ＡｌＣｕ層１２ｂ、Ｔｉ層１２ｃが積層した構造を有する。下層金属層１４は下からＴｉ層１４ａ、Ａｌ層１４ｂが積層した構造を有する。パーティション層１６はＴｉである。上層金属層１８はＡｌである。
一例によれば、圧電性基板１０ａと、圧電性基板１０ａの下面に接する基板１０ｂとを有する基板の上に、配線パターンを形成することができる。一例によれば、圧電性基板１０ａの上面には、共振器と配線パターンとが形成される。基板１０ｂは、例えば、サファイア、シリコン、アルミナ、スピネル、水晶またはガラスからなる。図５の例の場合、デバイスチップは、圧電性基板１０ａと、基板１０ｂと、を備える。
図６－１３を参照して、実施例と比較例について説明する。図６Ａは実施例の配線パターンの断面図であり、図６Ｂは比較例の配線パターン構造の断面図である。図６Ａの配線パターンは、第１配線層１２、Ｔｉ層、Ａｌ層、Ｔｉ層、Ａｌ層を有する。これらのＴｉ層、Ａｌ層、Ｔｉ層、Ａｌ層が第１配線層１２の上にこの順に形成されている。図６Ｂの配線パターン構造は、第１配線層１２、Ｔｉ層、Ａｌ層を有する。Ｔｉ層とＡｌ層が第１配線層１２の上にこの順に形成されている。実施例と比較例のどちらにおいても第１配線層１２は、圧電基板の上にＴｉ層、ＡｌＣｕ層、Ｔｉ層がこの順に形成された構造を有する。言いかえると、実施例と比較例のどちらにおいても、第１配線層１２は、ＩＤＴと同じ層構造を有する。
図７は、実施例と比較例の各層の層厚を示すテーブルである。比較例１は最表面のＡｌ層が１５００ｎｍなのに対し、比較例２は最表面のＡｌ層が４０００ｎｍとなっている。実施例１－４については、パーティション層１６の厚みが相違している。パーティション層１６は、実施例１では１１０ｎｍであり、実施例２では１１５ｎｍであり、実施例３では１２０ｎｍであり、実施例４では１５０ｎｍである。
図８は、実施例１と比較例２の高周波抵抗値のシミュレーション結果を示す図である。図８から、０．５ＧＨｚから８ＧＨｚまでのどの周波数においても、実施例１の高周波抵抗値が、比較例２の高周波抵抗値より低くなったことが分かる。したがって、実施例１の配線構造は、比較例２に比べて、配線ロスが少なく、高周波デバイスの配線として好適である。
図９は、比較例と実施例について送信信号の減衰量を実測した結果を示す図である。比較例１、２、実施例１－４の各配線構造の各構造について、２１個のサンプルを用意し、送信信号の減衰を測定した結果が図９に示されている。図９から、比較例１よりも比較例２の方が信号ロスを抑制できることから、下層金属層１４のＡｌを厚膜化することが信号ロスを抑制することが分かる。さらに、比較例１、２よりも、実施例１－４の配線構造の方が信号ロスが少ないことが分かる。したがって、比較例２のように単に下層金属層１４のＡｌを厚膜化することよりも、パーティション層１６と上層金属層１８を提供することによる厚膜化の方が、送信信号の減衰抑制に効果的であった。また、実施例１、２、３、４について比較すると、実施例１が最も信号ロスが小さく、実施例２は実施例１よりは信号ロスが大きく、実施例３は実施例２よりは信号ロスが大きく、実施例４は実施例３よりは信号ロスが大きくなる、という傾向がみられた。したがって、送信信号のロスを小さくするための配線パターンとして、パーティション層１６を薄くすることが効果的であると考えられる。
図１０は、周波数と、送信信号の減衰量の関係を示す図である。図１０には、比較例１と実施例１について、送信信号の減衰量の周波数依存が図示されている。図１０から、どの周波数においても、実施例１の配線構造の方が、比較例１の配線構造よりも送信信号の減衰が少ないことが分かる。
図１１は、比較例と実施例について受信信号の減衰量を実測した結果を示す図である。比較例１、２、実施例１－４の各配線構造の各構造について、２１個のサンプルを用意し、受信信号の減衰を測定した結果が図１１に示されている。図１１から、比較例１、２よりも、実施例１－４の配線構造の方が信号ロスが少ないことが分かる。さらに、比較例１よりも比較例２の方が信号ロスを抑制できることから、下層金属層１４のＡｌを厚膜化することが信号ロスを抑制することが分かる。しかしながら、比較例２のように単に下層金属層１４のＡｌを厚膜化することよりも、パーティション層１６と上層金属層１８を提供することによる厚膜化の方が、受信信号の減衰抑制に効果的であった。
図１２は、周波数と、受信信号の減衰量の関係を示す図である。図１２には、比較例１と実施例１について、受信信号の減衰量の周波数依存が図示されている。図１２から、どの周波数においても、実施例１の配線構造の方が、比較例１の配線構造よりも受信信号の減衰が少ないことが分かる。
図１３は、バンプのシェア強度試験の結果を示す図である。配線パターンを形成し、その配線パターンの上にバンプを形成し、バンプの接合性を試験するために、シェア試験を実施した。図１３の一番左側の結果を与えたサンプルは、ベースライン（ＢＬ：基準）サンプルである。ＢＬサンプルは、１．５μｍの厚みのＡｌ層を配線パターンとして、その上にバンプを形成したサンプルである。図１３から、ＢＬサンプルでは、配線パターンが薄いことで、シェア強度が比較的良好であることが分かる。
比較例２の場合は、下層金属層１４が４．０μｍのＡｌ層を含む。この場合、他のサンプルと比較してシェア強度が悪化した。比較例３は、図７の実施例１の配線パターンと類似の配線パターンであるが、パーティション層１６のうち下層金属層１４に接する１０ｎｍのＴｉを省略した点で図７の実施例１の配線構造と相違するものである。したがって、比較例３及び実施例１－４の配線パターンは、パーティション層１６のＴｉ層の厚みにおいて相違する。比較例３、第１－第４実施例の順に、パーティション層１６が厚くなっていく。比較例３、実施例１－４の配線パターンはすべて十分なシェア強度を与える配線パターンであった。仮にシェア強度の要求値を１４．２ｇとすると、図１３において挙げられたすべてのサンプルはこの要求値を満たす。しかしながら、比較例２は、比較例３、実施例１－４と比べて、シェア強度に明確な低下傾向がみられた。比較例２は、配線パターンを一層のＡｌ層だけによって厚膜化した。この場合、Ａｌ層とＡｕバンプが厚いＡｌ－Ａｕ化合物を構成し、ボイドや結晶粒粗大化が生じることが、シェア強度を低下させると考えられる。これに対し、比較例３、実施例１－４では、２つのＡｌ層の間にパーティション層１６を加えて配線パターンを厚膜化した。この場合、Ａｌ層とＡｕバンプの化合物の形成が、パーティション層によって抑制される。よって、良好なシェア強度が得られる。このことから、高いシェア強度を得るためには、配線パターンの中間層としてパーティション層を加えることが効果的であることが分かる。
実施の形態２．
図１４は、実施の形態２に係る配線パターンの構成例を示す断面図である。第１絶縁層４０は、第１配線層１２の上面の一部を覆っている。下層金属層１４は、第１配線層１２の上面に接する部分と、第１絶縁層４０を介して第１配線層１２の上面に接する部分と、を有する。第２絶縁層４２は、第１絶縁層４０の上面と、第２配線層１９の側面を覆っている。一例によれば、第２絶縁層４２は、上層金属層１８の上面の少なくとも一部を露出させる。
図１４は、実施の形態２に係る配線パターンの構成例を示す断面図である。第１絶縁層４０は、第１配線層１２の上面の一部を覆っている。下層金属層１４は、第１配線層１２の上面に接する部分と、第１絶縁層４０を介して第１配線層１２の上面に接する部分と、を有する。第２絶縁層４２は、第１絶縁層４０の上面と、第２配線層１９の側面を覆っている。一例によれば、第２絶縁層４２は、上層金属層１８の上面の少なくとも一部を露出させる。
図１４の第２配線層１９は階段状に形成されている。第２絶縁層４２はこの階段状部分を覆っている。図１４の例では、第１配線層１２は第２絶縁層４２と直接接していない。第２配線層１９は、第１配線層１２、第１絶縁層４０及び第２絶縁層４２に直接接している。また、第１絶縁層４０は、第１配線層１２、第２配線層１９および第２絶縁層４２に直接接している。このように、図１４の配線パターンは第１絶縁層４０と第２絶縁層４２によって覆われている。一例によれば、第１絶縁層４０の熱膨張係数を、第２絶縁層４２の熱膨張係数より小さくすることができる。これにより、第２絶縁層４２が剥がれることを抑制できる。
図１４に示される幅Ｘ１は、第１配線層１２と下層金属層１４の幅の差である。幅Ｘ１は例えば１．５μｍである。幅Ｘ２は、第１絶縁層４０と下層金属層１４の重なり幅である。幅Ｘ２は例えば２．０μｍである。幅Ｘ３は、第２絶縁層４２とパーティション層１６の重なり幅である。幅Ｘ３は例えば２．０μｍである。幅Ｘ４は、第２絶縁層４２と上層金属層１８の重なり幅である。幅Ｘ４は例えば２．０μｍである。
図１５－２０を参照して、実施形態２に係る配線パターンの製造方法を説明する。まず、第１配線層１２をパターニングし、第１絶縁層４０を形成する。次いで、図１５に示されるように、第１フォトレジストＰＲ１を形成する。第１フォトレジストＰＲ１は、第１配線層１２の一部と第１絶縁層４０の一部を露出させる。
次いで、下層金属層１４を形成する。図１６は、下層金属層１４を形成したことを示す断面図である。一例によれば、下層金属層１４は、厚さ１００ｎｍのＴｉ層と、Ｔｉ層の上に形成された厚さ１５００ｎｍのＡｌＣｕ層を含む。下層金属層１４の形成に伴い、第１フォトレジストＰＲ１の上にも金属層１４ｅが形成される。
次いで、１回目のリフトオフを行う。これにより、第１フォトレジストＰＲ１と金属層１４ｅが除去される。図１７は、１回目のリフトオフ後の断面図である。次いで、第２フォトレジストを形成する。図１８は、第２フォトレジストＰＲ２を示す図である。第２フォトレジストＰＲ２は下層金属層１４の一部を露出させる。
次いで、パーティション層１６と上層金属層１８を形成する。図１９は、パーティション層１６と上層金属層１８を形成したことを示す図である。一例によれば、パーティション層１６は厚さ１００ｎｍのＴｉ層であり、上層金属層１８は厚さ１５００ｎｍのＡｌＣｕ層である。パーティション層１６と上層金属層１８の形成に伴い、第２フォトレジストＰＲ２の上に金属層１７が形成される。
次いで、２回目のリフトオフを行う。これにより、第２フォトレジストＰＲ２と金属層１７が除去される。図２０は、２回目のリフトオフ後の断面図である。次いで、必要に応じて第２絶縁層４２を形成する。この製造方法によれば、パーティション層１６の幅は上層金属層１８の幅と一致する。別の例によれば、図１４に示されるように、パーティション層１６の幅と下層金属層１４の幅を一致させてもよい。
実施の形態３．
図２１は実施の形態３に係る弾性波デバイスの縦断面図である。図２１に示されるように、弾性波デバイス５０は、第１デバイスチップ５１と第２デバイスチップ５２とを備える。一例によれば、第１デバイスチップ５１と第２デバイスチップ５２とは、バンドパスフィルタとして機能する。例えば、第１デバイスチップ５１は、送信フィルタと受信フィルタとのうちの一方として機能する。第２デバイスチップ５２は、送信フィルタと受信フィルタとのうちの他方として機能する。
図２１は実施の形態３に係る弾性波デバイスの縦断面図である。図２１に示されるように、弾性波デバイス５０は、第１デバイスチップ５１と第２デバイスチップ５２とを備える。一例によれば、第１デバイスチップ５１と第２デバイスチップ５２とは、バンドパスフィルタとして機能する。例えば、第１デバイスチップ５１は、送信フィルタと受信フィルタとのうちの一方として機能する。第２デバイスチップ５２は、送信フィルタと受信フィルタとのうちの他方として機能する。
第１デバイスチップ５１と第２デバイスチップ５２は、実施の形態１のデバイスチップ３とほぼ同じ構成とすることができる。第１デバイスチップ５１は、例えば、実施の形態１と同じ弾性波素子３０を備える。具体的には、第１デバイスチップ５１には、複数の弾性表面波共振器からなるバンドパスフィルタが形成される。第２デバイスチップ５２は、例えば、実施の形態１と同じ弾性波素子３０を備える。具体的には、第１デバイスチップ５１には、複数の弾性表面波共振器からなるバンドパスフィルタが形成される。
別の例によれば、第２デバイスチップ５２は、実施の形態１と異なる弾性波素子を備える。具体的には、第２デバイスチップ５２には、複数の音響薄膜共振器からなるバンドパスフィルタが形成される。
図２２には、第２デバイスチップ５２の弾性波素子が音響薄膜共振器である例が示されている。図２２において、第２デバイスチップ５２は、チップ基板６０を備えている。チップ基板６０は、例えばシリコン等の半導体基板、または、サファイア、アルミナ、スピネルもしくはガラス等の絶縁基板である。圧電膜６２は、チップ基板６０上に設けられている。圧電膜６２は、例えば窒化アルミニウムで形成されている。下部電極６４と上部電極６６とが、圧電膜６２を挟むように設けられている。下部電極６４と上部電極６６とは、例えばルテニウム等の金属で形成される。空隙６８は、下部電極６４とチップ基板６０との間にある空間である。音響薄膜共振器において、下部電極６４と上部電極６６とは、圧電膜６２の内部に厚み縦振動モードの弾性波を励振する。この場合、第２デバイスチップ５２は、共振器を複数有し、複数の共振器が音響薄膜共振器として機能する。第２デバイスチップ５２は、バンドパスフィルタ又はデュプレクサとして機能させることができる。
以上で説明された実施の形態３によれば、第２デバイスチップ５２には、複数の弾性表面波共振器からなるバンドパスフィルタが形成され得る。また、第２デバイスチップ５２には、複数の音響薄膜共振器からなるバンドパスフィルタが形成され得る。第１デバイスチップ５１と第２デバイスチップ５２の両方において、前述の配線パターンを採用し得る。
実施の形態４．
図２３は、弾性波デバイスを有するモジュール１００の縦断面図である。モジュール１００は、配線基板１３０と、集積回路部品ＩＣと、弾性波デバイス１０１と、インダクタ１１１と、封止部１１７とを備える。一例によれば、配線基板１３０は、実施の形態１で説明した配線基板２と同等とすることができる。集積回路部品ＩＣは、配線基板１３０の内部に実装される。一例によれば、集積回路部品ＩＣは、スイッチング回路とローノイズアンプとを含む。
図２３は、弾性波デバイスを有するモジュール１００の縦断面図である。モジュール１００は、配線基板１３０と、集積回路部品ＩＣと、弾性波デバイス１０１と、インダクタ１１１と、封止部１１７とを備える。一例によれば、配線基板１３０は、実施の形態１で説明した配線基板２と同等とすることができる。集積回路部品ＩＣは、配線基板１３０の内部に実装される。一例によれば、集積回路部品ＩＣは、スイッチング回路とローノイズアンプとを含む。
弾性波デバイス１０１は、配線基板１３０の主面に実装されている。弾性波デバイス１０１として、上述したいくつかの弾性波デバイスのうち、任意の弾性波デバイスを採用することができる。すなわち、弾性波デバイス１０１の配線パターンは、パーティション層１６を有する。
インダクタ１１１は、配線基板１３０の主面に実装されている。インダクタ１１１は、インピーダンスマッチングのために実装される。例えば、インダクタ１１１は、Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｐａｓｓｉｖｅ Ｄｅｖｉｃｅ（ＩＰＤ）である。封止部１１７は弾性波デバイス１０１を含む複数の電子部品を封止する。
少なくとも一つの実施形態のいくつかの側面が説明されたが、様々な改変、修正および改善が当業者にとって容易に想起されることを理解されたい。かかる改変、修正および改善は、本開示の一部となることが意図され、かつ、本開示の範囲内にあることが意図される。
理解するべきことだが、ここで述べられた方法および装置の実施形態は、上記説明に記載され又は添付図面に例示された構成要素の構造および配列の詳細への適用に限られない。方法および装置は、他の実施形態で実装し、様々な態様で実施又は実行することができる。
特定の実装例は、例示のみを目的としてここに与えられ、限定されることを意図しない。
本開示で使用される表現および用語は、説明目的であって、限定としてみなすべきではない。ここでの「含む」、「備える」、「有する」、「包含する」およびこれらの変形の使用は、以降に列挙される項目およびその均等物並びに付加項目の包括を意味する。
「又は（若しくは）」の言及は、「又は（若しくは）」を使用して記載される任意の用語が、当該記載の用語の一つの、一つを超える、およびすべてのものを示すように解釈され得る。
前後左右、頂底上下、横縦、表裏への言及は、いずれも、記載の便宜を意図する。当該言及は、本開示の構成要素がいずれか一つの位置的又は空間的配向に限られるものではない。したがって、上記説明および図面は、例示にすぎない。
１ 弾性波デバイス、 ２ 配線基板、 ３ デバイスチップ、 ４ バンプ、 ５ 封止部、 １２ 第１配線層、 １４ 下層金属層、 １６ パーティション層、 １８ 上層金属層、 １９ 第２配線層、 ３０ 弾性波素子、 ３２ 配線パターン
Claims (16)
- 配線基板と、
共振器と、前記共振器に電気的に接続された配線パターンとを有し、前記配線基板と電気的に接続されたデバイスチップと、
前記デバイスチップを封止する封止部と、を備え、
前記配線パターンは、
第１配線層と、
前記第１配線層の上面に接した下層金属層と、前記下層金属層の上面に接した金属層であるパーティション層と、前記パーティション層の上面に接した上層金属層とを有する、第２配線層と、を備え、
前記パーティション層は、前記下層金属層および前記上層金属層よりも電気伝導率が低い金属である、弾性波デバイス。 - 前記下層金属層と前記上層金属層の合計の厚みは、前記第１配線層の厚みの６～７０倍である請求項１に記載の弾性波デバイス。
- 前記第１配線層の上面の一部を覆う第１絶縁層を備え、
前記下層金属層は、前記第１配線層の上面に接する部分と、前記第１絶縁層を介して前記第１配線層の上面に接する部分と、を有する請求項１又は２に記載の弾性波デバイス。 - 前記第１絶縁層の上面と、前記第２配線層の側面を覆う第２絶縁層を備えた請求項３に記載の弾性波デバイス。
- 前記第２配線層は階段状部分を有し、前記第２絶縁層は前記階段状部分を覆う請求項４に記載の弾性波デバイス。
- 前記第１配線層は前記第２絶縁層と直接接していない請求項４又は５に記載の弾性波デバイス。
- 前記第２配線層は、前記第１配線層、前記第１絶縁層及び前記第２絶縁層に直接接する請求項４又は５に記載の弾性波デバイス。
- 前記第１絶縁層は、前記第１配線層、前記第２配線層および前記第２絶縁層に直接接する請求項４又は５に記載の弾性波デバイス。
- 前記第１絶縁層の熱膨張係数は、前記第２絶縁層の熱膨張係数より小さい請求項４から８のいずれか１項に記載の弾性波デバイス。
- 前記第２配線層の幅は前記第１配線層の幅より小さい請求項１から９のいずれか１項に記載の弾性波デバイス。
- 前記デバイスチップは、
上面に前記共振器と前記配線パターンとが形成された圧電性基板と、
サファイア、シリコン、アルミナ、スピネル、水晶またはガラスからなり、前記圧電性基板の下面に接する基板と、を備えた請求項１から１０のいずれか１項に記載の弾性波デバイス。 - 前記デバイスチップは、前記共振器を複数有し、複数の前記共振器が弾性表面波共振器であり、バンドパスフィルタ又はデュプレクサとして機能する、請求項１から１１のいずれか１項に記載の弾性波デバイス。
- 前記デバイスチップは、前記共振器を複数有し、複数の前記共振器が音響薄膜共振器であり、バンドパスフィルタ又はデュプレクサとして機能する、請求項１から１１のいずれか１項に記載の弾性波デバイス。
- 前記第１配線層は下からＴｉ、ＡｌＣｕ、Ｔｉが積層した構造であり、
前記下層金属層は下からＴｉ、Ａｌが積層した構造であり、
前記パーティション層はＴｉであり、
前記上層金属層はＡｌである、請求項１から１３のいずれか１項に記載の弾性波デバイス。 - 前記パーティション層は電気伝導率が１０×１０６Ｓ／ｍ以下の金属であり、
前記下層金属層及び前記上層金属層は、電気伝導率が２０×１０６Ｓ／ｍ以上の金属を含む、請求項１から１３のいずれか１項に記載の弾性波デバイス。 - 請求項１から１４のいずれか１項に記載の弾性波デバイスを備えたモジュール。
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