JP5394948B2 - Elastic wave device - Google Patents
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Description
本願発明は、弾性波デバイスに関し、特にIDTを封止した弾性波デバイスに関する。 The present invention relates to an acoustic wave device, and more particularly to an acoustic wave device in which an IDT is sealed.
従来から、移動体通信機器等に使用されるフィルタやデュプレクサとして弾性波デバイスが広く使用されている。近年、小型化の要求に応え、弾性波素子のサイズまで弾性波デバイスのパッケージを小型化したWLP(Wafer Level Package:ウェハ・レベル・パッケージ)型弾性波デバイスが開発されている。 Conventionally, acoustic wave devices have been widely used as filters and duplexers used in mobile communication devices and the like. In recent years, in response to the demand for miniaturization, WLP (Wafer Level Package) type acoustic wave devices have been developed in which the package of an acoustic wave device is reduced to the size of an acoustic wave element.
例えば特許文献1には、圧電基板に近い方から順に、Al/Ti/Au/Tiにより電極パッドを形成し、IDTを封止する樹脂部と電極パッドとの密着性を高める弾性波デバイスが開示されている。
For example,
しかしながら、従来の弾性波デバイスでは、例えば配線や電極パッドを形成する金属層のうち上層にクラック等が生じた場合、水分の浸入により配線や電極パッドが腐食することがあった。 However, in the conventional acoustic wave device, for example, when a crack or the like is generated in the upper layer of the metal layer forming the wiring and the electrode pad, the wiring and the electrode pad may be corroded due to the penetration of moisture.
本願発明は上記課題に鑑み、配線及び電極パッドの腐食を抑制できる信頼性の高い弾性波デバイスを提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a highly reliable acoustic wave device capable of suppressing corrosion of wiring and electrode pads.
本願発明は、圧電基板と、前記圧電基板上に形成されたIDTと、前記圧電基板上に形成され、前記IDTと電気的に接続された配線と、前記圧電基板上に形成され、前記配線を介して前記弾性波素子と電気的に接続された電極パッドと、前記弾性波素子、及び前記配線を覆うように、前記圧電基板上に形成された絶縁層と、を具備し、前記配線のうち前記絶縁層と接触している領域の配線及び前記電極パッドは複数の金属層からなり、前記複数の金属層の各々は前記弾性波素子の電極を形成する金属より水分に対する耐腐食性が高い金属からなる弾性波デバイスである。本発明によれば、配線及び電極パッドの腐食を抑制することが可能となる。従って、弾性波デバイスの信頼性を高めることができる。 The present invention includes a piezoelectric substrate, an IDT formed on the piezoelectric substrate, a wiring formed on the piezoelectric substrate and electrically connected to the IDT, formed on the piezoelectric substrate, and the wiring An electrode pad electrically connected to the acoustic wave element via an insulating layer formed on the piezoelectric substrate so as to cover the acoustic wave element and the wiring. The wiring in the region in contact with the insulating layer and the electrode pad are composed of a plurality of metal layers, and each of the plurality of metal layers has a higher resistance to corrosion than the metal forming the electrode of the acoustic wave element. An elastic wave device comprising: According to the present invention, corrosion of wiring and electrode pads can be suppressed. Therefore, the reliability of the acoustic wave device can be increased.
上記構成において、前記配線のうち、前記絶縁層と接触している領域の配線は、前記IDTを形成する金属を含まない構成とすることができる。この構成によれば、応力が発生しやすい領域で、配線及び電極パッドの耐腐食性を高め、効果的に腐食を抑制することができる。従って、弾性波デバイスの信頼性を高めることができる。 The said structure WHEREIN: The wiring of the area | region which is in contact with the said insulating layer among the said wiring can be set as the structure which does not contain the metal which forms the said IDT. According to this configuration, the corrosion resistance of the wiring and the electrode pad can be increased and corrosion can be effectively suppressed in a region where stress is likely to occur. Therefore, the reliability of the acoustic wave device can be increased.
上記構成において、前記IDTは、Al又はAlを含む合金からなる構成とすることができる。この構成によれば、良好なデバイス特性を得ることができ、かつ配線及び電極パッドの腐食を抑制して、弾性波デバイスの信頼性を高めることができる。 In the above structure, the IDT may be made of Al or an alloy containing Al. According to this configuration, good device characteristics can be obtained, and corrosion of the wiring and the electrode pad can be suppressed, thereby improving the reliability of the acoustic wave device.
上記構成において、前記配線及び前記電極パッドは、Ti,Ta,Au,及びPtの少なくとも1つからなる構成とすることができる。この構成によれば、耐腐食性の高い金属により配線及び電極パッドを形成するため、腐食を抑制することができ、弾性波デバイスの信頼性を高めることができる。 In the above configuration, the wiring and the electrode pad may be configured by at least one of Ti, Ta, Au, and Pt. According to this configuration, since the wiring and the electrode pad are formed of a metal having high corrosion resistance, corrosion can be suppressed and the reliability of the acoustic wave device can be improved.
上記構成において、前記配線及び前記電極パッドは複数の金属層からなり、前記複数の金属層の各々は前記IDTを形成する金属より水分に対する耐腐食性が高い金属からなる構成とすることができる。この構成によれば、配線及び電極パッドが多層構造でも、複数の金属層が高い耐腐食性を有するため、腐食を抑制することができ、弾性波デバイスの信頼性を高めることができる。 In the above configuration, the wiring and the electrode pad may be composed of a plurality of metal layers, and each of the plurality of metal layers may be composed of a metal having higher corrosion resistance to moisture than the metal forming the IDT. According to this configuration, even if the wiring and the electrode pad have a multilayer structure, the plurality of metal layers have high corrosion resistance, so that corrosion can be suppressed and the reliability of the acoustic wave device can be improved.
本発明によれば、配線及び電極パッドの腐食を抑制できる信頼性の高い弾性波デバイスを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the highly reliable elastic wave device which can suppress corrosion of wiring and an electrode pad can be provided.
図面を用いて、本発明の実施例について説明する。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
まず実施例の効果を明らかにするため、比較例について説明する。図1(a)は比較例に係る弾性波デバイスを例示する平面図であり、図1(b)は比較例に係る弾性波デバイスを例示する断面図である。図1(a)では、後述する絶縁層12は透視して図示している。図1(b)は図1(a)のA−B断面を例示している。
First, comparative examples will be described in order to clarify the effects of the examples. FIG. 1A is a plan view illustrating an acoustic wave device according to a comparative example, and FIG. 1B is a cross-sectional view illustrating an acoustic wave device according to a comparative example. In FIG. 1A, an
図1(a)及び図1(b)に示すように、弾性波デバイスは、圧電基板2、IDT(Inter Digital Transducer)4及び反射器5等からなる弾性波素子1、保護膜6、配線3、電極パッド10、絶縁層12、電極ポスト14、及び端子16を備える。図1(a)に示すように、複数のIDT4及び端子16が、配線3により電気的に接続されている。配線3は、後述する電極パッド10間を接続するパッド間配線8、及びIDT4とパッド間配線8とを接続する引き出し配線7からなる。つまり、図1(a)中の横方向の配線が縦方向の配線がパッド間配線8であり、縦方向の配線が引き出し配線7である。
As shown in FIG. 1A and FIG. 1B, an acoustic wave device includes an
図1(b)に示すように、IDT4、反射器5及び引き出し配線7は、例えばAl等の金属からなり、例えばLiTaO3やLiNbO3等の圧電体からなる圧電基板2上に形成されている。保護膜6は、例えばSiO2(二酸化シリコン)やSiN(窒化シリコン)等のシリコン化合物からなる。保護膜6は、IDT4、引き出し配線7、及びパッド間配線8のAl層18(後述)を覆っている。パッド間配線8は、引き出し配線7を介してIDT4と電気的に接続されている。パッド間配線8は、圧電基板2に近い方から順に、例えばAl層18、Ti層20、Au層22、Ti層24等の金属層を積層したものである。
As shown in FIG. 1B, the IDT 4, the
電極パッド10は、パッド間配線8を介してIDT4と電気的に接続されている。電極パッド10は、圧電基板2に近い方から順に、例えばAl層18、Ti層20、Au層22等の金属層を積層したものである。パッド間配線8及び電極パッド10の最下層に位置するAl層18は、IDT4を形成する工程において形成され、弾性波デバイスの外部に露出している。
The
例えばエポキシ樹脂等の絶縁体からなる絶縁層12は、IDT4、引き出し配線7の一部、及びパッド間配線8を覆う。図1(a)の点線で囲まれた領域に示すように、IDT4の上側には中空部13が形成される。すなわち絶縁層12は、IDT4の上側に中空部13が形成されるように、IDT4を封止する。IDT4上に中空部13が形成されるため、IDT4の励振は妨げられない。絶縁層12は、引き出し配線7の一部、及びパッド間配線8と接触している。
For example, the
絶縁層12には開口部が形成されており、開口部には例えばCu等の金属からなる電極ポスト14が形成されている。電極ポスト14上には、例えばSn−Ag等の半田からなる端子16が形成されている。電極ポスト14は電極パッド10のAu層22と接触している。つまり、IDT4は、引き出し配線7、パッド間配線8、電極パッド10、及び電極ポスト14を介して端子16と電気的に接続する。
An opening is formed in the insulating
例えば弾性波デバイスを実装する工程におけるリフローのように、弾性波デバイスが加熱された場合、パッド間配線8と絶縁層12とが接触している領域では、絶縁層12の収縮によりパッド間配線8に応力が生じることがあった。パッド間配線8に応力が加わると、パッド間配線8上層のAu層22、Ti層20及び24にクラック等の損傷が生じる可能性があった。上層が損傷したパッド間配線8が、高温・高湿度の環境下に置かれると、水分が損傷箇所から浸入し、パッド間配線8最下層のAl層18が水分により腐食することがあった。
For example, when the acoustic wave device is heated as in the reflow in the process of mounting the acoustic wave device, the
また、弾性波デバイスに加わる荷重や温度変化によって、電極パッド10と電極ポスト14との間に応力が生じて、電極パッド10上層のTi層20及びAu層22が損傷することがあった。この場合も、損傷箇所から浸入した水分により、電極パッド10下層のAl層18が腐食することがあった。さらに、弾性波デバイスの端部において露出しているAl層18が腐食する可能性もあった。上記のようなパッド間配線8や電極パッド10を形成するAl層18の腐食により、弾性波デバイスの信頼性が低下する恐れがあった。
In addition, a stress applied between the
次に実施例1について説明する。図2(a)は実施例1に係る弾性波デバイスを例示する平面図であり、図2(b)は実施例1に係る弾性波デバイスを例示する断面図である。既述した構成と同じ構成については、説明を省略する。 Next, Example 1 will be described. FIG. 2A is a plan view illustrating an acoustic wave device according to the first embodiment, and FIG. 2B is a cross-sectional view illustrating the acoustic wave device according to the first embodiment. The description of the same configuration as that described above is omitted.
図2(a)に示すように、IDT4、反射器5、及び引き出し配線7のうち絶縁層12に接触しない領域(これを第1引き出し配線9とする)は、Alからなる。これに対し、引き出し配線7のうち絶縁層12に接触する領域(これを第2引き出し配線11とする)、パッド間配線8、及び電極パッド10はAlを含まない。すなわち、第2引き出し配線11、パッド間配線8及び電極パッド10を形成する金属は、IDT4を形成する金属を含まない。なお、図2(a)中では、引き出し配線7のうち、黒塗りの領域を第1引き出し配線9、白抜きの領域を第2引き出し配線11として図示している。
As shown in FIG. 2A, a region of the
図2(b)に示すように、より詳細には、パッド間配線8及び第2引き出し配線11は、圧電基板2に近い方から順に、Ti層20、Au層22及びTi層24を積層してなる。電極パッド10は圧電基板2に近い方から順に、Ti層20、及びAu層22を積層してなる。言い換えれば、電極パッド10は、パッド間配線8から最上層のTi層24を除いたものである。すなわち、第2引き出し配線11を形成する金属、パッド間配線8を形成する金属、及び電極パッド10を形成する複数の金属の各々は、IDT4を形成する金属よりも、水分に対する耐腐食性が高い。
As shown in FIG. 2B, more specifically, the
なお、圧電基板2の上面から絶縁層12の上面までの高さは例えば90μm、中空部13上における絶縁層12の厚さは例えば60μmである。Al層18の厚さは例えば350nm、Ti層20の厚さは例えば200nm、Au層22の厚さは例えば150nm、Ti層24の厚さは例えば200nm、である。
The height from the upper surface of the
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3(a)から図4(c)は、実施例1に係る弾性波デバイスの製造方法を例示する断面図である。 Next, a method for manufacturing the acoustic wave device according to the first embodiment will be described. FIG. 3A to FIG. 4C are cross-sectional views illustrating the method for manufacturing the acoustic wave device according to the first embodiment.
図3(a)に示すように、圧電基板2上に、例えば蒸着法及びリフトオフ法により、例えばAlからなるIDT4及び第1引き出し配線9となるAl層18を形成する。このとき、反射器5も形成される。また、第2引き出し配線11、パッド間配線8及び電極パッド10が形成される領域には、Al層18は形成されない。
As shown in FIG. 3A, an
図3(b)に示すように、IDT4及びAl層18を覆う保護膜6を、例えばスパッタ法により形成する。
As shown in FIG. 3B, the
図3(c)に示すように、圧電基板2上に、例えば蒸着法及びリフトオフ法により、下から順にTi層20、Au層22及びTi層24を形成する。これにより、Ti層20、Au層22及びTi層24からなる、第2引き出し配線11及びパッド間配線8が形成される。また、例えばエッチング等によりTi層24の一部を除去して、Au層22を露出させることで、電極パッド10が形成される。
As shown in FIG. 3C, a
図3(d)に示すように、IDT4、引き出し配線7、パッド間配線8及び電極パッド10上に、例えばテンティング法により例えばエポキシ樹脂を形成する。その後、エポキシ樹脂の露光現像を行うことにより、IDT4上に中空部を、電極パッド10上に開口部をそれぞれ有し、IDT4、引き出し配線7及びパッド間配線8を覆う絶縁層12が形成される。
As shown in FIG. 3D, for example, an epoxy resin is formed on the
図4(a)に示すように、電極パッド10上に、例えばメッキ法により、例えばCuからなる電極ポスト14を形成する。
As shown in FIG. 4A, an
図4(b)に示すように、電極ポスト14上に、例えば印刷法により、Sn−Ag等の半田からなる端子16を形成する。
As shown in FIG. 4B, a terminal 16 made of solder such as Sn—Ag is formed on the
図4(c)に示すように、ダイシング法により、絶縁層12及び圧電基板2を切断する。以上の工程により、実施例1に係る弾性波デバイスが完成する。
As shown in FIG. 4C, the insulating
実施例1によれば、第2引き出し配線11、パッド間配線8及び電極パッド10が、IDT4を形成するAlよりも水分に対する耐腐食性の高いTi,Au等で形成される。このため、第2引き出し配線11、パッド間配線8及び電極パッド10の耐腐食性が高まる。第2引き出し配線11、パッド間配線8及び電極パッド10が損傷した場合でも、第2引き出し配線11、パッド間配線8や電極パッド10の腐食を抑制することが可能となる。また、パッド間配線8がAl層を含まないため、Al層が弾性波デバイスの外部に露出することもない。つまり弾性波デバイスの外部に露出したパッド間配線8の損傷を抑制できる。従って、弾性波デバイスの信頼性を高めることができる。
According to the first embodiment, the second lead-
実施例1では、パッド間配線8、及び引き出し配線7のうち第2引き出し配線11が、耐腐食性の高い金属からなるとした。しかし例えば、パッド間配線8、及び引き出し配線7の全体が耐腐食性の高い金属からなるとしてもよい。言い換えれば、配線3の少なくとも一部の領域における配線、及び電極パッド10は、IDT4を形成する金属よりも、水分に対する耐腐食性が高い金属で形成される。
In the first embodiment, the
実施例1では、絶縁層12と接触しているパッド間配線8、及び引き出し配線7のうち絶縁層12と接触する領域である第2引き出し配線11が、IDT4を形成する金属(Al)を含まない。このため、応力が発生しやすい領域において、パッド間配線8及び引き出し配線7の耐腐食性を高めることができる。従って、効果的に腐食を抑制することができる。
In the first embodiment, the
図2(a)及び図2(b)に示すように、パッド間配線8の及び引き出し配線7のうち絶縁層12と接触する領域の配線、言い換えれば中空部13に露出しない領域の配線は、IDT4を形成する金属を含まない。これに対し、パッド間配線8及び引き出し配線7のうち絶縁層12と接触しない領域の配線、言い換えれば中空部13に露出する領域の配線は、IDT4を形成する金属を含んでもよい。また、パッド間配線8の全体及び引き出し配線7の全体が、IDT4を形成する金属を含まないとしてもよい。この場合、例えばAlからなるIDT4のバスバーに、例えばTi/Au/Tiからなり、Alを含まない引き出し配線7が接続されることになる。絶縁層12と配線3とが接触する領域では応力が発生しやすいため、パッド間配線8及び引き出し配線7のうち絶縁層12と接触する領域の配線の全ては、IDT4を形成する金属を含まないことが好ましい。
As shown in FIG. 2A and FIG. 2B, the wiring in the region of the
第2引き出し配線11、パッド間配線8及び電極パッド10を形成する耐腐食性の高い金属として、Au及びTi以外に、例えばTa及びPt等がある。ただし、第2引き出し配線11、パッド間配線8及び電極パッド10を形成する金属はこれらに限定されず、IDT4を形成する金属より、水分に対する耐腐食性が高ければよい。
In addition to Au and Ti, for example, Ta and Pt are examples of highly corrosion-resistant metals that form the second lead-
IDT4はAl以外の金属を用いて形成してもよい。しかし、IDT4にAl、又はAlを含む合金を用いた場合、良好なデバイス特性を得ることができる。従って、IDT4はAl、又はAlを含む合金を用いて形成することが好ましい。その一方で、第2引き出し配線11、パッド間配線8及び電極パッド10は耐腐食性の高い金属で形成することができる。これにより、良好なデバイス特性を得ることができ、かつ電極パッド及び配線の腐食を抑制して弾性波デバイスの信頼性を高めることができる。
The
実施例1では、第2引き出し配線11、パッド間配線8及び電極パッド10は複数の金属層を積層した多層構造としたが、第2引き出し配線11、パッド間配線8及び電極パッド10は多層構造に限定されない。つまり第2引き出し配線11、パッド間配線8及び電極パッド10は、IDT4を形成する金属より耐腐食性の高い金属により構成された単層構造でもよい。なお、多層構造を用いる場合、複数の金属層の各々が、IDT4を形成する金属より耐腐食性の高い金属により構成されることで、腐食を抑制することができる。
In the first embodiment, the second lead-
実施例1では弾性表面波デバイスについて説明したが、本願発明は弾性境界波デバイス、FBAR(Film Bulk Acoustic Resonator:圧電薄膜共振器)等、他の弾性波デバイスにも適用可能である。FBARを用いる場合、圧電膜を挟む上部電極及び下部電極を形成する金属が、実施例1におけるIDTを形成する金属に相当する。 Although the surface acoustic wave device has been described in the first embodiment, the present invention is applicable to other acoustic wave devices such as a boundary acoustic wave device and an FBAR (Film Bulk Acoustic Resonator). When FBAR is used, the metal forming the upper electrode and the lower electrode sandwiching the piezoelectric film corresponds to the metal forming the IDT in the first embodiment.
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかか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。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to such specific embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist of the present invention described in the claims. It can be changed.
弾性波素子 1
圧電基板 2
配線 3
IDT 4
引き出し配線 7
パッド間配線 8
第1引き出し配線 9
電極パッド 10
第2引き出し配線 11
絶縁層 12
中空部 13
電極ポスト 14
端子 16
Al層 18
Ti層 20,24
Au層 22
Lead-
First
Insulating
Claims (5)
前記圧電基板上に形成された弾性波素子と、
前記圧電基板上に形成され、前記弾性波素子と電気的に接続された配線と、
前記圧電基板上に形成され、前記配線を介して前記弾性波素子と電気的に接続された電極パッドと、
前記弾性波素子、及び前記配線を覆うように、前記圧電基板上に形成された絶縁層と、を具備し、
前記配線のうち前記絶縁層と接触している領域の配線及び前記電極パッドは複数の金属層からなり、前記複数の金属層の各々は前記弾性波素子の電極を形成する金属より水分に対する耐腐食性が高い金属からなることを特徴とする弾性波デバイス。 A piezoelectric substrate;
An acoustic wave element formed on the piezoelectric substrate;
Wiring formed on the piezoelectric substrate and electrically connected to the acoustic wave element;
An electrode pad formed on the piezoelectric substrate and electrically connected to the acoustic wave element via the wiring;
An insulating layer formed on the piezoelectric substrate so as to cover the acoustic wave element and the wiring, and
Of the wiring, the wiring in the region in contact with the insulating layer and the electrode pad are composed of a plurality of metal layers, and each of the plurality of metal layers is more resistant to moisture than the metal forming the electrode of the acoustic wave element. An elastic wave device comprising a metal having high properties .
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