JP5293376B2

JP5293376B2 - 弾性境界波装置の製造方法

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Publication number: JP5293376B2
Application number: JP2009103772A
Authority: JP
Inventors: 直弘野竹; 央山崎; 峰和高野; 卓哉小柳
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2009-04-22
Filing date: 2009-04-22
Publication date: 2013-09-18
Anticipated expiration: 2029-04-22
Also published as: JP2010258555A

Description

本発明は、弾性境界波装置の製造方法に関する。

従来、弾性境界波を利用した弾性境界波装置が知られている。弾性境界波装置では、一般的に、表面にＩＤＴ電極が形成されている圧電基板上に、第１の誘電体膜が形成されており、さらにその第１の誘電体膜の上に第２の誘電体膜が形成されている。このように、基板の上に薄膜を形成した場合、薄膜の応力によって基板が反り、搬送工程などにおいて基板が割れる場合があるという問題があった。また、第１の誘電体膜の膜応力により圧電基板が沿ってしまうと、第２の誘電体膜が均一な厚みで作製し難いという問題もあった。

堆積膜が形成された基板の反りを低減する技術としては、例えば下記の特許文献１において、ダイシングにより基板の表面に複数の溝を形成した後に、堆積膜を形成する技術が開示されている。特許文献１には、基板に溝を予め形成しておくことにより、堆積膜の膜応力を分散させることができるため、膜応力により発生する基板の反り、膜剥がれ等を抑制できる旨が記載されている。

特開昭６３−２８６５６８号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載のように、基板の表面に溝を形成した場合、基板自体の剛性が低下する。従って、特許文献１に記載の方法では、膜応力に起因する基板の反り等は低減できるものの、溝を形成したことによる基板の剛性低下に起因して、搬送工程などにおいて、基板が割れたり、基板にクラックが生じたりする場合があった。その結果、良品率が低下する場合があった。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、圧電基板上に第１及び第２の誘電体層が形成されている弾性境界波装置を高い良品率で製造できる方法を提供することにある。

本発明に係る弾性境界波装置の製造方法は、圧電基板と、圧電基板の上に形成されているＩＤＴ電極と、圧電基板の上に、ＩＤＴ電極を覆うように形成されている第１の誘電体膜と、第１の誘電体膜の上に形成されており、第１の誘電体膜よりも音速が高い第２の誘電体膜とを備える弾性境界波装置の製造方法に関する。本発明に係る弾性境界波装置の製造方法は、複数の素子領域が形成されており、複数の素子領域のそれぞれの上にＩＤＴ電極が形成されている圧電基板ウエハと、圧電基板ウエハの上に、ＩＤＴ電極を覆うように形成されている第１の誘電体膜とを有する積層体を形成する工程と、第１の誘電体膜の隣り合う素子領域の境界上に位置する部分の厚みを低減する厚み低減工程と、第１の誘電体膜の上に、第２の誘電体膜を形成する工程と、第２の誘電体膜が形成された積層体を、隣り合う素子領域の境界で切断することにより弾性境界波装置を複数形成する切断工程とを備えている。

本発明に係る弾性境界波装置の製造方法のある特定の局面では、厚み低減工程は、第１の誘電体膜の隣り合う素子領域の境界上に位置する部分を除去する工程である。この構成によれば、第２の誘電体膜の膜応力をより効果的に分散させることができる。従って、基板が割れることや、基板にクラックが生じることをより確実に抑制できるため、より高い良品率を実現することができる。

本発明に係る弾性境界波装置の製造方法の他の特定の局面では、第１の誘電体膜を厚さ方向に貫通し、ＩＤＴ電極に至る貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、貫通孔に導体を埋設することによりＩＤＴ電極に接続されているビアホール電極を形成する工程とをさらに備え、厚み低減工程は、貫通孔形成工程と同時に行われる。この構成によれば、ビアホール電極形成用の貫通孔の形成と、第１の誘電体膜の厚み低減とを同時に行えるため、弾性境界波装置の製造工程を簡略化することができる。

本発明に係る弾性境界波装置の製造方法の別の特定の局面では、厚み低減工程は、ドライエッチング法またはウエットエッッチング法により、第１の誘電体膜の隣り合う素子領域の境界上に位置する部分をエッチングすることにより、当該部分の厚みを低減する工程である。この構成によれば、例えば、ダイシングプレートを用いて厚み低減工程を行う場合と比べて、厚み低減工程において第１の誘電体膜に溝またはスリットを形成する際に、第１の誘電体膜にクラックなどが生じ難い。従って、さらに高い良品率を実現することができる。

本発明に係る弾性境界波装置の製造方法のさらに他の特定の局面では、切断工程は、第２の誘電体膜が形成された積層体を、ダイシングプレートを用いて、隣り合う素子領域の境界上で切断する工程であり、厚み低減工程において第１の誘電体膜の厚みが低減された部分の幅は、ダイシングプレートの幅よりも大きい。この構成によれば、第１の誘電体膜の端面が第２の誘電体膜により覆われるため、第１の誘電体膜の耐湿性を向上することができる。

本発明に係る弾性境界波装置の製造方法のさらに別の特定の局面では、第１の誘電体膜は、酸化ケイ素からなり、第２の誘電体膜は窒化珪素からなる。窒化珪素は、特に耐湿性が高いため、この構成によれば、第１の誘電体膜の耐湿性をさらに向上することができる。

本発明に係る弾性境界波装置の製造方法のまた他の特定の局面では、厚み低減工程において、第１の誘電体膜に厚みが低減された部分を複数形成する。この構成によれば、第１の誘電体膜の膜応力をより効果的に分散できるため、圧電基板ウエハの反りをより効果的に低減することができる。

本発明では、基板に溝などを形成せず、第１の誘電体膜の隣り合う素子領域の境界上に位置する部分の厚みを低減するため、基板の剛性を低下させることなく第１及び第２の誘電体膜の膜応力を分散させることができ、従って、基板が割れたり基板にクラックが生じたりすることを抑制でき、高い良品率で弾性境界波装置を製造することができる。

第１の実施形態における弾性境界波装置の製造方法を表すフローチャートである。積層体の一部分を表す模式的平面図である。積層体の一部分を表す略図的断面図である。第１の誘電体膜に溝を形成した積層体の一部分を表す略図的断面図である。第２の誘電体膜が形成された積層体の一部分を表す略図的断面図である。弾性境界波装置の一部を表す断面図である。第２の実施形態における第２の誘電体膜が形成された積層体の一部分を表す略図的断面図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。

（第１の実施形態）
図１に示すように、本実施形態では、まず、ステップＳ１において、圧電基板ウエハ１１（図３を参照）を準備する。この圧電基板ウエハ１１は、複数の弾性境界波装置の圧電基板を形成するためのものであり、後の工程において切断されて複数の圧電基板となる。このため、圧電基板ウエハ１１には、図２に示すように、各弾性境界波装置の圧電基板を構成する素子領域１１ａが複数形成されている。この複数の素子領域１１ａのそれぞれから各弾性境界波装置の圧電基板が形成される。

圧電基板ウエハ１１の材質は、特に限定されず、例えば、ＬｉＮｂＯ_３やＬｉＴａＯ_３などの適宜の圧電材料により圧電基板ウエハ１１を形成することができる。

次に、図１に示すステップＳ２において、圧電基板ウエハ１１の各素子領域１１ａの上に、図２及び図３に示すＩＤＴ電極１２を形成する。ＩＤＴ電極１２の形成方法は、特に限定されない。ＩＤＴ電極１２は、例えば、スパッタ法や蒸着法などの薄膜形成法により形成した薄膜をフォトリソグラフィー法などのパターニング方法によりパターニングすることにより形成することができる。

ＩＤＴ電極１２の形成材料は、導電材料である限りにおいて特に限定されず、ＩＤＴ電極１２は、例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｃｕなどの金属、これらの金属の少なくともひとつを含む合金などにより形成することができる。なお、図２では、描画の便宜上、ＩＤＴ電極１２を単なる矩形として描画しているが、実際は、ＩＤＴ電極１２は、互いに間挿し合う一対のくし歯電極により構成されている。

次に、図１に示すステップＳ３において、図３に示すように、複数のＩＤＴ電極１２が形成された圧電基板ウエハ１１の上に、ＩＤＴ電極１２を覆うように第１の誘電体膜１３を形成する。これにより、圧電基板ウエハ１１と、ＩＤＴ電極１２と、第１の誘電体膜１３とを含む積層体１０を形成する（ステップＳ１）。なお、このステップＳ１終了時においては、第１の誘電体膜１３の厚みはほぼ均一である。具体的には、第１の誘電体膜１３の境界Ｂ以外の部分の厚みＨ１と、境界Ｂにおける厚みＨ２とは略同一となっている。

第１の誘電体膜１３の形成方法は、特に限定されず、例えば、スパッタ法や蒸着法などの薄膜形成法により形成することができる。第１の誘電体膜１３の形成材料は、特に限定されず、例えば、ＳｉＯ_２などの酸化ケイ素や、ＳｉＮなどの窒化珪素などにより第１の誘電体膜１３を形成することができる。

次に、図１に示すステップＳ４において、第１の誘電体膜１３の隣り合う素子領域１１ａの境界Ｂ上に位置する部分の厚みを低減する厚み低減工程を行う。具体的には、本実施形態では、図４に示すように、第１の誘電体膜１３の境界Ｂ上に位置する部分を除去して溝１３ａを形成する。本実施形態において溝１３ａは圧電基板ウエハ１１に達しているが、溝１３ａは、圧電基板ウエハ１１に達していなくてもよい。すなわち、本発明において、第１の誘電体膜１３の境界Ｂ上に位置する部分は、完全に除去しなくてもよい。

なお、本発明において、第１の誘電体膜の一部を除去するとは、その部分の第１の誘電体膜の膜厚をゼロにすることを意味する。

溝１３ａの形成方法は、特に限定されず、例えば、ダイシングプレートを用いて行ってもよいが、本実施形態では、ドライエッチング法やウエットエッチング法などのエッチング法により行われる。このように、エッチング法により溝１３ａを形成することにより、溝１３ａの形成時に第１の誘電体膜１３や圧電基板ウエハ１１にクラック等が発生することが効果的に抑制される。

また、本実施形態では、溝１３ａを形成するステップＳ４において、第１の誘電体膜１３を厚さ方向に貫通し、ＩＤＴ電極１２に達する、ビアホール電極形成用の貫通孔１３ｂも形成される。すなわち、ステップＳ４では、第１の誘電体膜１３をエッチングすることにより、溝１３ａと貫通孔１３ｂとを一度に形成する。このように、エッチング法を用いて、溝１３ａと貫通孔１３ｂとを同時に形成することにより、弾性境界波装置の製造工程数を少なくすることができる。

次に、図１に示すステップＳ５において、図４に示すように、貫通孔１３ｂに導体を埋設することによりＩＤＴ電極１２に接続されているビアホール電極１４を形成する。ビアホール電極１４の形成方法は、特に限定されず、導電性ペーストを用いる方法や、薄膜形成法を用いてビアホール電極１４を形成することができる。ビアホール電極１４の形成材料は、導電性材料である限りにおいて特に限定されず、例えば、Ａｌ、Ｔｉ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｃｕなどの金属、これらの金属の少なくともひとつを含む合金などにより形成することができる。

次に、図１に示すステップＳ６において、ステップＳ５において形成したビアホール電極１４を用いてＩＤＴ電極１２に電圧を印加し、ＩＤＴ電極１２において生じる弾性波の周波数を測定する。そして、その測定された周波数と、予め定められた設定周波数との差に応じて周波数特性の調整を行う。周波数特性の調整方法は特に限定されず、例えば、第１の誘電体膜１３の厚さを調整する方法、後の工程で形成する第２の誘電体膜の形成厚さを変更する方法などを用いて周波数特性の調整を行うことができる。弾性境界波装置では、第２の誘電体膜を形成した後は、周波数特性の調整が困難であるため、本実施形態のように、第１の誘電体膜１３を形成した時点で、周波数特性を調整しておくことにより、所望の周波数特性を有する弾性境界波装置を高い良品率で製造することができる。

次に、図１に示すステップＳ７において、図５に示すように、第１の誘電体膜１３の上に、第２の誘電体膜１５を形成する。第２の誘電体膜１５の形成方法は特に限定されず、第２の誘電体膜１５は、例えば、例えば、スパッタ法や蒸着法などの薄膜形成法により形成することができる。第２の誘電体膜１５の材料は、第１の誘電体膜１３の材料よりも音速が高い材料であれば特に限定されず、例えば、ＳｉＯ_２などの酸化ケイ素や、ＳｉＮなどの窒化珪素などにより第２の誘電体膜１５を形成することができる。例えば、第１の誘電体膜１３をＳｉＯ_２などの酸化ケイ素により形成した場合、第２の誘電体膜１５は、ＳｉＮなどの窒化珪素により形成することができる。

そして、第２の誘電体膜１５を形成した後に、第２の誘電体膜１５への貫通孔の形成、膜上配線の形成、ポリイミド膜などの保護膜の形成、アンダーバンプメタルの形成などを適宜行う。

次に、図１に示すステップＳ８において、図５に示すダイシングプレート２０を用いて、第２の誘電体膜１５が形成された積層体１０を境界Ｂ上で切断する（切断工程）。これにより、第２の誘電体膜１５が形成された積層体１０から複数の弾性境界波装置１６（図６を参照）を形成するする。本実施形態では、上述の厚み低減工程において第１の誘電体膜１３の厚みが低減されている分、ダイシングプレート２０の摩耗を低減することができる。

なお、ステップＳ８において使用するダイシングプレート２０の幅Ｗ２（図５を参照）は、厚み低減工程であるステップＳ４において第１の誘電体膜１３の厚みが低減された部分、すなわち溝１３ａの幅Ｗ１よりも小さいことが好ましい。すなわち、溝１３ａの幅Ｗ１は、ダイシングプレート２０の幅Ｗ２よりも大きいことが好ましい。このようにすることにより、図６に示すように、第１の誘電体膜１３の端面が第２の誘電体膜１５により覆われる。よって、第１の誘電体膜１３の耐湿性を向上することができる。特に、第２の誘電体膜１５が吸湿性の小さい窒化珪素により形成されている場合は、第１の誘電体膜１３の耐湿性をより効果的に向上することができる。

以上説明したように、本実施形態では、厚み低減工程において、第１の誘電体膜１３の隣り合う素子領域１１ａの境界Ｂ上に位置する部分の厚みが低減される。このため、第１の誘電体膜１３の膜応力が、第１の誘電体膜１３の厚み低減部において分断される。その結果、第１の誘電体膜１３の膜応力が分散される。特に本実施形態では、第１の誘電体膜１３の境界Ｂ上の部分を除去して圧電基板ウエハ１１に至る溝１３ａを形成するため、第１の誘電体膜１３の膜応力をより効果的に分散させることができる。従って、圧電基板ウエハ１１の反りを低減することができる。また、圧電基板ウエハ１１の割れや圧電基板ウエハ１１にクラックが生じることも抑制することができる。従って、弾性境界波装置１６を高い良品率で製造することができる。

また、このように、本実施形態では、第１の誘電体膜１３の膜応力に起因して圧電基板ウエハ１１が反ることが抑制される。よって、第１の誘電体膜１３の表面を平坦にすることができる。従って、均一な厚みの第２の誘電体膜１５を容易に形成することができる。

また、本実施形態のように、圧電基板ウエハ１１の上に複数の膜を形成する場合、膜が剥離するという特有の問題が生じるおそれがある。それに対して、本実施形態では、第１の誘電体膜１３の境界Ｂ上の部分を除去して圧電基板ウエハ１１に至る溝１３ａを形成するため、第１の誘電体膜１３の上に形成した第２の誘電体膜１５の応力が第１の誘電体膜の溝部で緩和される。従って、第１及び第２の誘電体膜１３，１５が剥がれにくい。

また、本実施形態では、圧電基板ウエハ１１に溝などを形成しない。このため、圧電基板ウエハ１１の剛性を低下させない。従って、圧電基板ウエハ１１の剛性低下に起因する圧電基板ウエハ１１の割れや圧電基板ウエハ１１にクラックが生じることを効果的に抑制することができる。

以下、本発明を実施した好ましい形態の他の例について説明する。なお、以下の説明において、上記第１の実施形態と実質的に共通の機能を有する部材を共通の符号で参照し、説明を省略する。また、下記の実施形態において、図１〜図３を上記第１の実施形態と共通に参照する。

（第２の実施形態）
図７は、第２の実施形態における第２の誘電体膜が形成された積層体の一部分を表す略図的断面図である。図７に示すように、本実施形態では、図１に示すステップＳ４の厚み低減工程において、第１の誘電体膜１３の境界Ｂ部分に厚み低減部を複数形成する。具体的には、第１の誘電体膜１３の境界Ｂ部分に、境界Ｂの法線方向に沿って間隔をおいて配列された複数の溝１３ａを形成する。その後、図１に示すステップＳ７において第２の誘電体膜１５を形成する。

このように、第１の誘電体膜１３の境界Ｂ部分に複数の厚み低減部を形成することにより、第１の誘電体膜１３の膜応力をより効果的に分散させることができる。特に本実施形態では、複数の溝１３ａが形成されているため、第１の誘電体膜１３の膜応力をさらに効果的に分散させることができる。従って、圧電基板ウエハ１１の反りをより効果的に低減することができる。

なお、図７では、溝１３ａを３本形成する例について説明したが、溝１３ａの本数は特に限定されず、２本であってもよいし、４本以上であってもよい。

（実験例１）
直径１０．１６ｃｍ（４インチ）、厚さ０．５ｍｍの円板状の２５°カットＬｉＮｂＯ_３ウエハからなる圧電基板ウエハの上に、Ｔｉ／Ｐｔ／Ｔｉ／ＡｌＣｕ／Ｔｉ／Ｐｔ／ＴｉからなるＩＤＴ電極を形成し、さらに、第１の誘電体膜として、ＩＤＴ電極を覆うように厚み２μｍの酸化ケイ素膜をスパッタにより形成した。そして、上記の第１の実施形態のように、酸化ケイ素膜をドライエッッチング法によりエッチングすることにより、酸化ケイ素膜に溝幅５μｍの、ＬｉＮｂＯ_３ウエハにまで達する溝を形成し、０．８ｍｍ×０．６ｍｍ角の素子領域を形成した。そして、第２の誘電体膜として、酸化ケイ素膜の上に厚み３μｍの窒化珪素膜をスパッタにより形成した。その後、触針式形状測定器を用いてＬｉＮｂＯ_３ウエハの反りを測定した。その結果、ＬｉＮｂＯ_３ウエハは、窒化珪素膜側に突出するように反っており、反り量は、３３１．０μｍであった。

（実験例２）
酸化ケイ素膜に溝を形成しないこと以外は、上記実験例１と同様にして積層体を形成し、ＬｉＮｂＯ_３ウエハの反り量を測定した。反り量は、５５６．１μｍであった。

（実験例３）
上記第２の実施形態のように、第１の誘電体膜に複数の溝を形成したこと以外は、上記実験例１と同様にして積層体を形成し、ＬｉＮｂＯ_３ウエハの反り量を測定した。反り量は、２８５．３μｍであった。

なお、実施例３においては、具体的には、溝幅２μｍの３本の溝を３μｍ間隔で形成した。

上記実験例１〜３の結果から分かるように、第１の誘電体膜１３に溝を形成することにより、圧電基板ウエハの反りを低減できることが分かる。

また、第１の誘電体膜に溝を１本形成した実験例１よりも、溝を３本形成した実験例２の方が圧電基板ウエハの反り量が小さかった。この結果から、第１の誘電体膜に溝を複数形成することにより、圧電基板ウエハ１１の反りをより効果的に低減できることが分かる。

１０…積層体
１１…圧電基板ウエハ
１１ａ…素子領域
１２…ＩＤＴ電極
１３…第１の誘電体膜
１３ａ…溝
１３ｂ…貫通孔
１４…ビアホール電極
１５…第２の誘電体膜
１６…弾性境界波装置
２０…ダイシングプレート

Claims

圧電基板と、前記圧電基板の上に形成されているＩＤＴ電極と、前記圧電基板の上に、前記ＩＤＴ電極を覆うように形成されている第１の誘電体膜と、前記第１の誘電体膜の上に形成されており、前記第１の誘電体膜よりも音速が高い第２の誘電体膜とを備える弾性境界波装置の製造方法であって、
複数の素子領域が形成されており、前記複数の素子領域のそれぞれの上に前記ＩＤＴ電極が形成されている圧電基板ウエハと、前記圧電基板ウエハの上に、前記ＩＤＴ電極を覆うように形成されている前記第１の誘電体膜とを有する積層体を形成する工程と、
前記第１の誘電体膜の隣り合う前記素子領域の境界上に位置する部分の厚みを低減する厚み低減工程と、
前記第１の誘電体膜の上に、前記第２の誘電体膜を形成する工程と、
前記第２の誘電体膜が形成された前記積層体を、隣り合う前記素子領域の境界で切断することにより前記弾性境界波装置を複数形成する切断工程とを備え、
前記第１の誘電体膜を厚さ方向に貫通し、前記ＩＤＴ電極に至る貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、前記貫通孔に導体を埋設することにより前記ＩＤＴ電極に接続されているビアホール電極を形成する工程とをさらに備え、
前記厚み低減工程は、前記貫通孔形成工程と同時に行われる、弾性境界波装置の製造方法。
前記厚み低減工程は、前記第１の誘電体膜の隣り合う前記素子領域の境界上に位置する部分を除去する工程である、請求項１に記載の弾性境界波装置の製造方法。
前記厚み低減工程は、ドライエッチング法またはウエットエッッチング法により、前記第１の誘電体膜の隣り合う前記素子領域の境界上に位置する部分をエッチングすることにより、当該部分の厚みを低減する工程である、請求項１または２に記載の弾性境界波装置の製造方法。
前記切断工程は、前記第２の誘電体膜が形成された前記積層体を、ダイシングプレートを用いて、隣り合う前記素子領域の境界上で切断する工程であり、前記厚み低減工程において前記第１の誘電体膜の厚みが低減された部分の幅は、前記ダイシングプレートの幅よりも大きい、請求項１〜３のいずれか一項に記載の弾性境界波装置の製造方法。
前記第１の誘電体膜は、酸化ケイ素からなり、前記第２の誘電体膜は窒化珪素からなる、請求項４に記載の弾性境界波装置の製造方法。
前記厚み低減工程において、前記第１の誘電体膜に厚みが低減された部分を複数形成する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の弾性境界波装置の製造方法。