JP4567775B2

JP4567775B2 - 弾性表面波デバイスおよびその製造方法

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Publication number: JP4567775B2
Application number: JP2008217062A
Authority: JP
Inventors: 昌寛木村; 俊一相川; 慶二津田; 彦正尾下
Original assignee: Fujitsu Media Devices Ltd
Current assignee: Fujitsu Media Devices Ltd
Priority date: 2008-08-26
Filing date: 2008-08-26
Publication date: 2010-10-20
Anticipated expiration: 2028-08-26
Also published as: JP2010056671A; US8154170B2; US20100052473A1

Description

本発明は、弾性表面波デバイスおよびその製造方法に関し、特に、弾性波素子の機能領域および電極パッド上にそれぞれ開口部を有する樹脂部を具備する弾性波デバイスおよびその製造方法に関する。

携帯電話端末等に搭載される弾性波デバイスは、圧電基板に弾性波素子が設けられている。弾性波デバイスは、弾性波素子の弾性波が振動する機能領域を有している。機能領域は、例えば、ＩＤＴ（Interdigital Transducer）である。機能領域は弾性波が振動するため、その上は空隙となっている。

最近では、弾性波デバイスの小型化のため、ウエハレベルパッケージ技術を用いた弾性波デバイスが提案されている（特許文献１参照）。特許文献１の図１を参照に、圧電基板１００の機能領域（櫛歯電極１１０）上に空隙３２０を確保した状態で圧電基板の機能領域側が樹脂部（空隙形成層２１０および封止層２３０）で封止されている。圧電基板上には弾性波素子と電気的に接続する電極パッド（パッド電極１２０）が形成されている。電極パッド上の樹脂部には開口部が設けられている。開口部は金属層（導電ビア４３０）が埋め込まれている。これにより、金属層と電極パッドを介し、弾性歯素子と外部回路とが電気的に接続される。
特開２００６−３２４８９４号公報

特許文献１の技術によれば、樹脂部が圧電基板の機能領域側全体を覆うため外部からの水分の浸入が遮断される。また、樹脂部を貫通する金属層は金属であるため、金属層を経由した水分の浸入も抑制される。このように、特許文献１では耐湿信頼性の優れた弾性波デバイスが提供できる。

しかしながら、特許文献１に係る弾性波デバイスは、電極パッドと金属層との接着強度や、空隙の形状について考慮されていない。このため、電極パッドと金属層との剥離が生じる可能性がある。さらに、空隙が変形する可能性がある。このように、弾性波デバイスの信頼性が低下する可能性がある。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、信頼性の高い弾性表面波デバイスおよびその製造方法を提供することを目的とする。

弾性波素子および前記弾性波素子に接続された電極パッドが形成された圧電基板と、前記弾性波素子の弾性波が励振する機能領域上に形成された第１開口部および前記電極パッド上に形成された第２開口部を有する第１樹脂部と、前記第１樹脂部上に、前記第１開口部上を覆い前記第２開口部上に第３開口部を有するように形成された第２樹脂部と、前記第２開口部内の前記電極パッド上に形成された金属層と、を具備し、前記第１樹脂部の前記第１開口部に接する面が前記第１開口部の上面の径が前記第１開口部の下面の径より小さくなるように傾斜し、かつ前記第１樹脂部の前記第２開口部に接する面が前記第２開口部の上面の径が前記第２開口部の下面の径より小さくなるように傾斜していることを特徴とする弾性波デバイスである。本発明によれば、第２開口部の下面の面積を大きくできる。また、第２開口部の面積とは独立に、第３開口部の上面の面積を大きくできる。よって、電極パッドと金属層の接着強度を確保しつつ、第３開口部の上面の面積を大きくできる。さらに、第１開口部の上面の面積を小さくできるため、第２樹脂部の変形を抑制することができる。

上記構成において、前記第３開口部の下面の面積は前記第２開口部の上面の面積より大きい構成とすることができる。この構成によれば、第３開口部の面積を大きくできる。

上記構成において、前記第３開口部の下面の面積は前記第２開口部の下面の面積より大きい構成とすることができる。この構成によれば、第３開口部の面積を大きくできる。

上記構成において、前記第２樹脂部の前記第３開口部に接する面が前記第３開口部の上面の径が前記第３開口部の下面の径より小さくなるように傾斜している構成とすることができる。この構成によれば、金属層と樹脂部との密着を大きくすることができる。

上記構成において、前記金属層の上面は、前記第１樹脂部の上面より高い構成とすることができる。この構成によれば、金属層の上面の面積を大きくすることができる。

上記構成において、前記金属層の上面は、前記第２樹脂部の上面より低い構成とすることができる。この構成によれば、金属層を形成する際に、金属層が第３開口部から溢れることを抑制することができる。

上記構成において、前記第１樹脂部および前記第２樹脂部はネガ型レジストである構成とすることができる。この構成によれば、容易に第１開口部および第２開口部を逆テーパとすることができる。

本発明は、弾性波素子および前記弾性波素子に接続された電極パッド上が形成された圧電基板上に、前記弾性波素子の弾性波が励振する機能領域上に形成された第１開口部および前記電極パッド上に形成された第２開口部を有する第１樹脂部を形成する工程と、前記第１樹脂部上に、前記第１開口部上を覆い前記第２開口部上に第３開口部を有するように第２樹脂部を形成する工程と、前記第２開口部内の前記電極パッド上に金属層を形成する工程と、を有し、前記第１樹脂部の前記第１開口部に接する面が前記第１開口部の上面の径が前記第１開口部の下面の径より小さくなるように傾斜し、かつ前記第１樹脂部の前記第２開口部に接する面が前記第２開口部の上面の径が前記第２開口部の下面の径より小さくなるように傾斜していることを特徴とする弾性波デバイスの製造方法である。本発明によれば、本発明によれば、電極パッドと金属層の接着強度を確保しつつ、第３開口部の上面の面積を大きくできる。さらに、第２樹脂部の変形を抑制することができる。

上記構成において、前記第２樹脂部を形成する工程は、フィルム状の樹脂シートを前記第１樹脂部上に形成する工程を含む構成とすることができる。

上記構成において、前記第１樹脂部を形成する工程は、前記圧電基板上にネガ型レジストを形成する工程と、ネガ型レジストを露光することにより、前記第１開口部および前記第２開口部を形成する工程と、を含む構成とすることができる。この構成によれば、容易に第１開口部および第２開口部を逆テーパとすることができる。

本発明によれば、第２開口部の下面の面積を大きくできる。また、第２開口部の面積とは独立に、第３開口部の上面の面積を大きくできる。よって、電極パッドと金属層の接着強度を確保しつつ、第３開口部の上面の面積を大きくできる。さらに、第１開口部の上面の面積を小さくできるため、第２樹脂部の変形を抑制することができる。

以下、図面を参照に、本発明の実施例について説明する。

図１は実施例１に係る弾性波デバイスの断面図である。図１を参照に、例えばＬｉＴａＯ_３またはＬｉＮｂＯ_３等の単結晶圧電基板１０上に弾性波素子１２、電極パッド１４および配線（不図示）が形成されている。弾性波素子１２のＩＤＴ、電極パッド１４および配線は、例えばＡｌまたはＣｕ含有のＡｌ等の金属からなる。配線は、弾性波素子１２と電極パッド１４とを電気的に接続している。

圧電基板１０上には、例えばエポキシ樹脂からなる絶縁性の第１樹脂部２０が形成されている。第１樹脂部２０は、弾性波素子１２の機能領域および電極パッド１４上にそれぞれ第１開口部２２および第２開口部２４を有する。第１樹脂部２０上には、例えばエポキシ樹脂からなる絶縁性の第２樹脂部３０が形成されている。第２樹脂部３０は、第１開口部２２上を覆い、第２開口部２４上に第３開口部３４を有している。これにより、第１開口部２２から空隙が形成される。第２開口部２４内の電極パッド１４上に、例えば、Ｎｉ、ＣｕまたはＡｕからなる金属層４０が形成されている。金属層４０上に、例えばＳｎＡｇＣｕからなる半田ボール４２が形成されている。

図２は、第１樹脂部２０の上面図（電極パッド１４を破線で図示）である。図２において、第１開口部２２および第２開口部２４の実線は、第１開口部２２および第２開口部２４の上面を示している。第１開口部２２および第２開口部２４の破線は、第１開口部２２および第２開口部２４の下面を示している。図１は図２のＡ−Ａ断面図に相当する。図２を参照に、第１開口部２２の上視形状は四角形、第２開口部２４の上視形状は円状である。第１開口部２２および第２開口部２４のそれぞれの上面と下面は相似形状であり、開口部が接する面のテーパ角度は均一である。

図３は、第２樹脂部３０の上面図（第１開口部２２の上面を破線で図示）である。図３において、第３開口部３４の実線および破線は、第３開口部３４のそれぞれ上面および下面を示している。図１は図３のＡ−Ａ断面図に相当する。図３を参照に、第３開口部３４の上視形状は円状である。第３開口部３４の上面と下面は相似形状であり、開口部が接する面のテーパ角度は均一である。なお、第１開口部２２、第２開口部２４および第３開口部３４の形状は、円形や四角形には限られない。また、製造工程簡略化の観点からテーパ角度は均一であることが好ましいが、テーパ角度は均一でなくてもよい。

図１〜図３のように、第１樹脂部２０の第１開口部２２および第２開口部２４に接する面は逆テーパである。また、第２樹脂部３０の第３開口部３４に接する面は逆テーパである。

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）〜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である。図４（ａ）を参照に、圧電基板１０上にＡｌ膜またはＡｌ−Ｃｕ膜をスパッタ法を用い形成する。フォトリソグラフィ法およびエッチング法を用い、弾性波素子１２のＩＤＴ、電極パッド１４および配線（不図示）を形成する。弾性波素子１２、電極パッド１４および配線上に、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ_２）、窒化シリコン（ＳｉＮ）または酸化炭化シリコン（ＳｉＯＣ）等の珪素化合物からなる無機絶縁保護膜（不図示）を形成する。電極パッド１４上の無機絶縁保護膜を、フォトリソグラフィ法およびエッチングを用い除去する。電極パッド１４上に、例えば下からＴｉ膜／Ａｕ膜からなる金属膜（不図示）をリフトオフ法を用い形成する。

図４（ｂ）を参照に、弾性波素子１２および電極パッド１４上に、例えば膜厚が数十μ程度、例えば約３０μｍのエポキシ製永久ネガレジスト２１（ネガ型レジスト）をスピン塗布法を用い形成する。図４（ｃ）を参照に、弾性波素子１２の機能領域上、電極パッド１４上およびダイシング領域（不図示）上のネガレジスト２１には紫外線が照射されないようなマスク５０を用い、ネガレジスト２１に紫外線を照射する。ネガレジスト２１を現像することにより、第１開口部２２および第２開口部２４を有する第１樹脂部２０が形成される。このとき、紫外線の照射量（露光量）を適正露光量より過剰に設定することで、第１樹脂部２０の第１開口部２２および第２開口部２４端部を逆テーパとすることができる。図４（ｄ）を参照に、第１樹脂部２０上に、例えば膜厚が数十μ程度、例えば膜厚が約３０μｍのエポキシ製永久ネガフィルムレジスト３１（ネガ型レジスト）をテンティング工法を用い貼り付ける。

図５（ａ）を参照に、第２開口部２４上およびダイシング領域（不図示）上のネガレジスト３１には紫外線が照射されないようなマスク５２を用い、ネガレジスト３１に紫外線を照射する。ネガレジスト３１を現像することにより、第３開口部３４を有する第２樹脂部３０が形成される。このとき、紫外線の照射量（露光量）を適正露光量より過剰に設定することで、第２樹脂部３０の第３開口部３４端部を逆テーパとすることができる。図５（ｂ）を参照に、第２開口部２４および第３開口部３４を介し露出した電極パッド１４上に、例えば膜厚が５０μｍのＮｉ膜を電気メッキ法を用い形成する。Ｎｉ膜上にＡｕフラッシュメッキを行う。これにより、電極パッド１４上に金属層４０が形成される。図５(ｃ)を参照に、金属層４０上に、ＳｎＡｇまたはＳｎＡｇＣｕからなる半田バンプをマスク印刷により形成し、リフローする。これにより、金属層４０上に半田ボール４２が形成される。

次に、実施例１に係る弾性波デバイスの効果について説明する。図６は、比較例に係る弾性波デバイスの電極パッド付近の断面図である。図６を参照に、電極パッド１４と金属層４０との接着強度を高めるためには、樹脂部３５に形成された開口部の下面の面積は大きい方がよい。そこで、図６のように、開口部の下面の径Ｌ０１に対し開口部の上面の径Ｌ０２が小さくなるように、樹脂部３５の端面を逆テーパとすることが考えられる。しかしながら、開口部の上面の径Ｌ０２が小さい場合、金属層４０上に形成される半田ボール４２が小さくなってしまう。このように、開口部の上面の径が小さいと、開口部内の金属層４０を外部と電気的に接続するための面積が小さくなってしまう。

図７は、実施例１に係る弾性波デバイスの電極パッド１４付近の断面図である。第２開口部２４の下面の径Ｌ１１は上面の径Ｌ１２より大きい。つまり、第１樹脂部２０と第２樹脂部３０を設け、第１樹脂部２０の第２開口部２４に接する面は逆テーパである。これにより、第２開口部２４の下面の面積を大きくできる。また、第１樹脂部２０上に第２樹脂部３０が形成されているため、第２開口部２４の径とは独立に、第３開口部３４の上面の径Ｌ２２を大きくできる。よって、電極パッド１４と金属層４０との接着強度を確保しつつ、半田ボール４２を大きくできる。例えば、径Ｌ１１は例えば数十μｍであり、上記効果を発揮するためには、径Ｌ１１は径Ｌ１２より、数μｍ以上大きいことが好ましい。

また、第３開口部３４の下面の径Ｌ２１は第２開口部２４の上面の径Ｌ１２より大きい。つまり、第３開口部３４の下面の面積は第２開口部２４の上面の面積より大きく、第３開口部３４の下面は第２開口部２４の上面を含んでいる。図６の比較例にくらべ、半田ボールを一層大きくできる。特に、第２樹脂部３０の逆テーパの角度が第１樹脂部２０の逆テーパの角度と同じか小さければ、半田ボールを一層大きくできる。

実施例１では、第２開口部２４の下面の径Ｌ１１と第２開口部３４の下面の径Ｌ２１が等しく、第２開口部２４の上面の径Ｌ１２と第３開口部３４の上面の径Ｌ２２が等しい。これにより、図４（ｃ）において第１樹脂部２０に第２開口部２４を形成する際の露光および現像条件と、図５（ａ）において第２樹脂部３０に第３開口部３４を形成する際の露光および現像条件と、を同じ条件とすることができる。

また、図８を参照に、第３開口部３４の下面の径Ｌ２１は第２開口部２４の下面の径Ｌ１１より大きい。つまり、第３開口部３４の下面の面積は第２開口部２４の下面の面積より大きく、第３開口部３４の下面を第１樹脂部２０の下面に投影した領域は第２開口部２４の下面を含んでいる。第２樹脂部３０の逆テーパの角度が第１樹脂部２０の逆テーパの角度と同じか小さければ、図７の実施例１にくらべ、半田ボールを一層大きくできる。

さらに、図７および図８のように、第２樹脂部３０の第３開口部３４に接する面は逆テーパである。このように、第２開口部２４と第３開口部３４とを逆テーパとすることにより、アンカー効果により金属層４０と樹脂部との密着を大きくすることができる。

なお、図９のように、第２樹脂部３０の第３開口部３４に接する面はテーパがなくてもよい。さらに、順テーパでもよい。

実施例１では、さらに、第１樹脂部２０の第１開口部２２に接する面も逆テーパである。第１開口部２２の下面は、弾性波素子１２の機能領域を含む大きさが求められる。一方、第１開口部２２の上面の面積が大きいと、第２樹脂部３０を形成する際に、第２樹脂部３０が変形しやすくなる。例えば、図４（ｄ）において、フィルム状の樹脂シート（ネガレジスト３１）を第１樹脂部２０上に形成する。この際、ネガレジスト３１が第１開口部２２内に垂れてしまう。第１開口部２２が逆テーパであり、第１開口部２２の上面の面積を小さくできるため、第２樹脂部３０の変形を抑制することができる。

製造工程簡略化の観点からは、第１開口部２２と第２工程部２４は同時に形成されることが好ましい。この場合、第１開口部２２を逆テーパとすると第２開口部２４も逆テーパとなる。そこで、第３開口部３４の面積を第２開口部２４の上面の面積より大きくすることで、第２開口部２４の下面の面積を大きくし、かつ金属層４０の上面の面積を大きくすることができる。

図７を参照に、金属層４０の上面は、第１樹脂部の上面より高いことが好ましい。これにより、金属層４０の上面の面積（図７の径Ｌ３）を大きくすることができる。さらに、金属層４０の上面は、第２樹脂部３０の上面より低いことが好ましい。これにより、図５（ｂ）において、金属層４０をメッキ法で形成する際に、金属層４０が第３開口部３４から溢れることを抑制することができる。

第１樹脂部２０がポジレジストの場合、開口部を逆テーパとしようとすると、特殊な露光技術が求められる。また、特殊な露光技術を用いると、第１樹脂部２０を厚膜化することが難しい。実施例１によれば、第１樹脂部２０はネガ型レジストであり、図４（ｂ）のように、圧電基板１０上にネガ型レジスト２１を形成する。図４（ｃ）のように、ネガ型レジスト２１を露光することにより、第１開口部２２および第２開口部２４を形成する。これにより、容易に第１開口部２２および第２開口部２４を逆テーパとすることができる。同様に、第２樹脂部３０をネガ型レジストとすることにより、容易に第３開口部３４を逆テーパとすることができる。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は係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。

図１は実施例１に係る弾性表面波デバイスの断面図。図２は第１樹脂部の上面図である。図３は第２樹脂部の上面図である。図４（ａ）から図４（ｄ）は実施例１に係る弾性表面波デバイスの製造工程を示す断面図（その１）である。図５（ａ）から図５（ｃ）は実施例１に係る弾性表面波デバイスの製造工程を示す断面図（その２）である。図６は比較例の電極パッド付近の断面図である。図７は実施例１の電極パッド付近の断面図である。図８は別の例の電極パッド付近の断面図である。図９は別の例の電極パッド付近の断面図である。

符号の説明

１０圧電基板
１２弾性波素子
１４電極パッド
２０第１樹脂部
２２第１開口部
２４第２開口部
３０第２樹脂部
３２第３開口部
４０金属層
４２半田ボール

Claims

弾性波素子および前記弾性波素子に接続された電極パッドが形成された圧電基板と、
前記弾性波素子の弾性波が励振する機能領域上に形成された第１開口部および前記電極パッド上に形成された第２開口部を有する第１樹脂部と、
前記第１樹脂部上に、前記第１開口部上を覆い前記第２開口部上に第３開口部を有するように形成された第２樹脂部と、
前記第２開口部内の前記電極パッド上に形成された金属層と、
を具備し、
前記第１樹脂部の前記第１開口部に接する面が前記第１開口部の上面の径が前記第１開口部の下面の径より小さくなるように傾斜し、かつ前記第１樹脂部の前記第２開口部に接する面が前記第２開口部の上面の径が前記第２開口部の下面の径より小さくなるように傾斜していることを特徴とする弾性波デバイス。
前記第３開口部の下面の面積は前記第２開口部の上面の面積より大きいことを特徴とする請求項１記載の弾性はデバイス。
前記第３開口部の下面の面積は前記第２開口部の下面の面積より大きいことを特徴とする請求項１記載の弾性波デバイス。
前記第２樹脂部の前記第３開口部に接する面が前記第３開口部の上面の径が前記第３開口部の下面の径より小さくなるように傾斜していることを特徴とする請求項２記載の弾性波デバイス。
前記金属層の上面は、前記第１樹脂部の上面より高いことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項記載の弾性波デバイス。
前記金属層の上面は、前記第２樹脂部の上面より低いことを特徴とする請求項５記載の弾性波デバイス。
前記第１樹脂部および前記第２樹脂部はネガ型レジストであることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項記載の弾性波デバイス。
弾性波素子および前記弾性波素子に接続された電極パッド上が形成された圧電基板上に、前記弾性波素子の弾性波が励振する機能領域上に形成された第１開口部および前記電極パッド上に形成された第２開口部を有する第１樹脂部を形成する工程と、
前記第１樹脂部上に、前記第１開口部上を覆い前記第２開口部上に第３開口部を有するように第２樹脂部を形成する工程と、
前記第２開口部内の前記電極パッド上に金属層を形成する工程と、
を有し、
前記第１樹脂部の前記第１開口部に接する面が前記第１開口部の上面の径が前記第１開口部の下面の径より小さくなるように傾斜し、かつ前記第１樹脂部の前記第２開口部に接する面が前記第２開口部の上面の径が前記第２開口部の下面の径より小さくなるように傾斜していることを特徴とする弾性波デバイスの製造方法。
前記第２樹脂部を形成する工程は、フィルム状の樹脂シートを前記第１樹脂部上に形成する工程を含むことを特徴とする請求項８記載の弾性波デバイスの製造方法。
前記第１樹脂部を形成する工程は、前記圧電基板上にネガ型レジストを形成する工程と、ネガ型レジストを露光することにより、前記第１開口部および前記第２開口部を形成する工程と、を含むことを特徴とする請求項８または９記載の弾性波デバイスの製造方法。