JP5882154B2

JP5882154B2 - 弾性波デバイスの製造方法

Info

Publication number: JP5882154B2
Application number: JP2012160358A
Authority: JP
Inventors: 洋平清水
Original assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Current assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Priority date: 2012-07-19
Filing date: 2012-07-19
Publication date: 2016-03-09
Anticipated expiration: 2032-07-19
Also published as: JP2014022966A; US20140020822A1; US9590170B2

Description

本発明は弾性波デバイスの製造方法に関する。

弾性表面波（Surface Acoustic Wave：ＳＡＷ）デバイスなどの弾性波デバイスは、圧電基板と、圧電基板の上面に設けられたＩＤＴ（Interdigtal Transducer：櫛型電極）とを含む。特許文献１には、レーザー光を照射することにより圧電基板に改質領域を形成した後に、圧電基板を個片化する技術が記載されている。またレーザー光により形成したスクライブに沿って、切断処理を行うこともある。

特開２０１０−２１２８３２号公報

圧電基板と、他の基板とを接合することがある。しかし、切断処理により圧電基板の斜め割れ及びチッピングなどが発生する。本発明は上記課題に鑑み、斜め割れ及びチッピングの抑制が可能な弾性波デバイスの製造方法を提供することを目的とする。

本発明はサファイアにより形成された支持基板と、ＩＤＴが形成されるタンタル酸リチウムにより形成された圧電基板とを接合する工程と、レーザー光を照射することにより、前記支持基板と前記圧電基板とのうち前記支持基板のみに前記支持基板の厚さ方向に沿って複数の改質領域を形成する工程と、前記改質領域において、前記支持基板と前記圧電基板とを切断する工程と、を有し、前記支持基板と前記圧電基板との界面と、前記複数の改質領域のうち前記界面に最も近い改質領域の前記界面側の端部との距離は２０μｍ以上、６９μｍ未満であることを特徴とする弾性波デバイスの製造方法である。

上記構成において、前記改質領域を形成する工程は、前記レーザー光の出力が高いほど前記界面から遠い位置に前記レーザー光を照射することにより、前記改質領域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、前記界面と前記界面に最も近い改質領域の端部との距離は、２８μｍ以上、６０μｍ以下である構成とすることができる。

本発明によれば、斜め割れ及びチッピングの抑制が可能な弾性波デバイスの製造方法を提供することができる。

図１（ａ）から図１（ｃ）は比較例に係るＳＡＷデバイスの製造方法を例示する断面図である。図２（ａ）から図２（ｃ）は実施例１に係るＳＡＷデバイスの製造方法を例示する断面図である。図３（ａ）及び図３（ｂ）はＳＡＷデバイスの製造方法を例示する断面図である。図４（ａ）は改質層を例示する模式的な断面図である。図４（ｂ）は改質層を例示する模式的な上面図である。図４（ｃ）は最上層に位置する改質層の拡大図である。図５は距離とチッピングの発生率との関係を示すグラフである。図６（ａ）及び図６（ｂ）はレーザー光の出力を変更した例における改質層を例示する模式的な断面図である。図７（ａ）は圧電基板に改質層を形成した例を示す模式的な断面図である。図７（ｂ）は模式的な上面図である。

まず比較例について説明する。図１（ａ）から図１（ｃ）は比較例に係るＳＡＷデバイス１００Ｒの製造方法を例示する断面図である。

図１（ａ）に示すように、ウェハ状態の支持基板１０の上面に圧電基板１２を接合する。圧電基板１２の上面には、ＩＤＴ１４及び端子１６が形成されている。個片化前のＳＡＷデバイス１００Ｒが形成される。支持基板１０は例えばサファイアなどの絶縁体により形成されている。圧電基板１２は、例えばタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ_３）などの圧電体により形成されている。ＩＤＴ１４は例えばアルミニウム（Ａｌ）などの金属により形成されている。端子１６は、例えば下からＡｌ及び金（Ａｕ）を積層して形成されている。ＩＤＴ１４と端子１６とは電気的に接続されている。

図１（ｂ）に示すように、ＳＡＷデバイス１００Ｒの上下を反転させる。圧電基板１２の上面（ＩＤＴ１４及び端子１６が形成された面）にダイシングテープ１８を貼り付ける。レーザー照射装置２０を用いて、支持基板１０の下面にレーザー光Ｌを照射し、支持基板１０にスクライブ１１を形成する。スクライブ１１とは、下面から上面に向かうように形成された切り込みである。スクライブ１１は、支持基板１０と圧電基板１２との界面１３には到達しない。

図１（ｃ）に示すように、支持基板１０の下面にダイシングテープ１９を貼り付ける。ダイシングテープ１９を介して支持基板１０を支持ステージ２２に固定する。圧電基板１２の上面に保護シート２４を設ける。保護シート２４の上から、ブレード２６を用いてスクライブ１１と重なる切断領域に沿って、支持基板１０及び圧電基板１２を切断する。このような切断処理により、ＳＡＷデバイス１００Ｒは個片化される。

しかし上記の製造方法では、圧電基板１２に斜め割れ、及びチッピングが発生する。スクライブ１１は支持基板１０の下面側に形成されているため、支持基板１０は切断処理において切断されにくい。このためチッビングが多発すると考えられる。例えば切断処理の処理速度を遅くすることにより、斜め割れ及びチッピングを抑制することができる。しかし処理速度の低下により、生産性が低下し、ＳＡＷデバイスが高コスト化する。

図２（ａ）から図３（ｂ）は実施例１に係るＳＡＷデバイス１００の製造方法を例示する断面図である。

図２（ａ）に示すように、ＳＡＷデバイス１００の支持基板１０の下面にダイシングテープ１８を貼り付ける。ダイシングテープ１８により、ＳＡＷデバイス１００はダイシングリング２１に固定される。図２（ｂ）に示すように、支持基板１０の上面側からレーザー光Ｌを照射する。レーザー光Ｌは圧電基板１２を透過し支持基板１０に到達し、支持基板１０に改質層３０を形成する。改質層３０は切断処理において切断される領域（切断領域）に形成される。また複数の改質層３０が厚さ方向に沿って形成される。

図２（ｃ）に示すように、支持基板１０の上面に保護シート２４を設ける。保護シート２４を介して、ＳＡＷデバイス１００を支持ステージ２８に固定する。ダイシングテープ１８の上から、ブレード２６を用いて、改質層３０と重なる領域において支持基板１０及び圧電基板１２を切断する。図３（ａ）に示すように、切断処理によりＳＡＷデバイス１００は個片化される。図３（ｂ）に示すように、ダイシングテープ１８からＳＡＷデバイス１００を剥がす。図示は省略するが、ＩＤＴ１４を例えば樹脂又は半田などにより封止してもよい。以上の工程により、個片化されたＳＡＷデバイス１００が得られる。

図４（ａ）は改質層３０を例示する模式的な断面図である。図４（ａ）では、図２（ｂ）の奥行き方向に延びる切断領域に沿った断面を図示し、複数の改質層３０及び改質領域３２のうち一部にのみ符号を付した。図４（ｂ）は改質層３０を例示する模式的な上面図である。ＩＤＴ１４及び端子１６は図示していない。

図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、レーザー光Ｌが照射された領域には改質領域３２が形成される。改質領域３２とは、レーザー光Ｌの熱により支持基板１０が改質した領域であり、例えばサファイアがレーザー光Ｌにより溶融した後、再び固まって形成される領域である。複数の改質領域３２が、面方向（図４（ａ）の左右方向）及び厚さ方向（上下方向）に沿って形成されている。面方向に沿う複数の改質領域３２は、切断領域に配置され、改質層３０を形成している。厚さ方向に沿って７つの改質層３０が形成されている。界面１３から改質層３０までの距離は、例えば近い方から３０、７０、１１０、１４０、１７０、２００、及び２３０μｍである。複数の改質層３０のうち、最上層を改質層３０ａとする。最上層とは、厚さ方向に沿って設けられた複数の改質層３０のうち、界面１３に最も近い層である。

図４（ｃ）は改質層３０ａに含まれる改質領域３２の拡大図である。図４（ｃ）の黒丸は、レーザー光Ｌの焦点Ｐを模式的に示したものである。改質領域３２は、焦点Ｐを中心に、焦点Ｐから広がるように形成され、厚さ方向に大きく延びる。界面１３と、改質領域３２の界面１３側の端部３４との距離をＤ１とする。焦点Ｐと界面１３との距離をＤ２とする。距離Ｄ２を変更することにより、距離Ｄ１を変えることができる。距離Ｄ２はレーザー光Ｌの焦点距離により変化する。また、レーザー光Ｌのパワーに応じて距離Ｄ１は変動する。レーザー光Ｌのパワーが大きいほど、改質領域３２は大きく広がり、端部３４は界面１３に近くなる。つまり、パワーが大きいほど距離Ｄ１は小さくなる。反対に、パワーが小さいほど距離Ｄ１は大きくなる。詳しくは後述する。

距離Ｄ１とチッピングの発生率（以下、チッピング率）との関係を検証した実験について説明する。ＳＡＷデバイス１００において、距離Ｄ１を変化させ、チッピング率を比較した。同一の距離Ｄ１ごとに１３７２０個のサンプルを用いて、改質層３０の形成及び切断処理を行った。チッピング率は、サンプル数１３７２０個に対する、チッピングが発生したサンプル数の比である。支持基板１０は厚さ２５０μｍのサファイアにより形成されている。圧電基板１２は厚さ３０μｍのＬｉＴａＯ_３により形成されている。図４（ａ）と同様に、厚さ方向に沿って複数の改質層３０が形成されている。

図５は距離Ｄ１とチッピング率との関係を示すグラフである。図中の破線は比較例におけるチッピング率である３．７％を示している。表１は距離Ｄ１、チッピングの発生したサンプル数（チッピング数）、及びチッピング率との関係を示す表である。

図５及び表１に示すように、距離Ｄ１が１９．５μｍの場合、チッピング率は１．９８％である。これに対し、距離Ｄ１が２８．３μｍの場合、チッピング率は０．５７％と大きく低下する。距離Ｄ１が６９．１μｍの場合、チッピング率は４．０２％であり、比較例よりも高い。距離Ｄ１が６４．５μｍの場合、チッピング率は２．４２％に低下し、距離Ｄ１が６０．３μｍの場合はチッピング率が０．８７％まで低下する。距離Ｄ１が１９．５μｍのように小さい場合、ＳＡＷデバイス１００が脆くなり、チッピングが多くなると考えられる。また距離Ｄ１が６９．１μｍのように大きい場合、切断処理において支持基板１０が切断しにくいためチッピングが多発すると考えられる。特に界面１３においてチッピングが多発する。

これに対し、距離Ｄ１が２０μｍ以上６９μｍ未満において、チッピング率は低下し、比較例を下回る。またチッピングと共に斜め割れも抑制することができる。このように、距離Ｄ１が２０μｍ以上であることにより、支持基板１０及び圧電基板１２の強度が高くなる。また距離Ｄ１が６９μｍ未満であることにより、支持基板１０が切断しやすくなる。切断処理の処理速度を遅くしなくてよいため、生産性が向上する。例えば実施例１においては比較例に対して、切断処理の処理速度が約６倍程度である。従って、ＳＡＷデバイス１００の低コスト化が可能である。

距離Ｄ１が２８μｍ以上、６５μｍ未満において、チッピング率は２．５％以下まで大幅に低下する。距離Ｄ１を６０μｍ未満とすることでチッピング率は１％以下となる。距離Ｄ１を３０μｍ以上、５０μｍ未満とすることで、チッピング率は、さらに０．５％以下まで低下する。距離Ｄ１は、例えば２０μｍ、２８μｍ及び３０μｍより大きくてもよいし、５０μｍ以下、６０μｍ以下、６５μｍ以下、及び６９μｍ以下でもよい。

距離Ｄ１は、レーザー光Ｌのパワーに応じて変化する。レーザー光Ｌのパワーを０．１Ｗ、０．１５Ｗ、及び０．２Ｗに変化させた例について説明する。図６（ａ）及び図６（ｂ）はレーザー光Ｌの出力を変更した例における改質領域３２を例示する模式的な断面図である。パワーとはレーザー照射装置２０から出るレーザー光Ｌの出力である。レーザー光Ｌの周波数は一定である。

図６（ａ）に示す例では、レーザー光Ｌの焦点Ｐは界面１３から同一の距離Ｄ２に位置する。改質領域３２ａは、パワーが０．１Ｗのレーザー光Ｌにより形成されたものである。改質領域３２ｂは、パワーが０．１５Ｗのレーザー光Ｌにより形成されたものであり、改質領域３２ａの約１．２倍の大きさを有する。改質領域３２ｃは、パワーが０．２Ｗのレーザー光Ｌにより形成されたものであり、改質領域３２ａの約１．５倍の大きさを有する。このように、パワーが低いほど改質領域３２は小さくなり、パワーが高いほど改質領域３２は大きくなる。改質領域３２ａの端部３４と界面１３との距離をＤ１ａ、改質領域３２ｂの端部３４と界面１３との距離をＤ１ｂ、改質領域３２ｃの端部３４と界面１３との距離をＤ１ｃとする。距離Ｄ１ｃは距離Ｄ１ｂより小さく、距離Ｄ１ｂは距離Ｄ１ａより小さい。このように、レーザー光Ｌのパワーにより界面１３と端部３４との距離が変動し、図５及び表１に示したような適切な範囲内とすることが難しい。この結果、チッピング及び斜め割れを抑制することが困難となる。

図６（ｂ）に示す例では、パワーに応じて焦点Ｐの位置を変化させている。パワーが０．１Ｗの場合、界面１３から焦点Ｐまでの距離はＤ２ａである。パワーが０．１５Ｗの場合における界面１３から焦点Ｐまでの距離はＤ２ｂであり、距離Ｄ２ａより大きい。パワーが０．２Ｗの場合における界面１３から焦点Ｐまでの距離はＤ２ｃであり、距離Ｄ２ｂより大きい。このように、レーザー光Ｌのパワーが高いほど、界面１３から遠い位置にレーザー光Ｌを照射し、焦点Ｐを界面１３から遠い位置に形成する。この結果、レーザー光Ｌのパワーを変化させた場合でも、距離Ｄ１をほぼ一定とすることができる。このため距離Ｄ１を適切な大きさとすることができる。例えば圧電基板１２の厚さなどに応じてレーザー光Ｌのパワーを変更した場合でも、チッピング及び斜め割れを効果的に抑制することができる。距離Ｄ１は一定でなくてもよく、図５及び表１において説明した範囲内であればよい。

また、レーザー光Ｌの焦点距離を変更することにより、圧電基板１２に改質層３０を形成することも可能である。図７（ａ）は圧電基板１２に改質層３０ｂを形成した例を示す模式的な断面図である。図７（ｂ）は模式的な上面図である。

図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、圧電基板１２に改質層３０ｂが形成されている。圧電基板１２に改質層３０ｂが形成されると、ＳＡＷデバイス１００が脆くなる。このためチッピング及び斜め割れが多く発生する。従って、支持基板１０と圧電基板１２とのうち支持基板１０にのみ改質層３０を形成することが好ましい。また支持基板１０にレーザー光Ｌを照射した場合でも、端部３４が界面１３に到達しないことが好ましい。

面方向に沿って形成された複数の改質領域３２のうち界面１３に最も近いものの端部３４と、界面１３との距離Ｄ１を、図５及び表１において説明したような範囲とすればよい。改質層３０及び改質領域３２の数は変更可能である。厚さ方向に沿って複数の改質層３０が形成されてもよいし、改質層３０は一層のみでもよい。支持基板１０が厚い場合は、図４（ａ）に示すように厚さ方向に沿って複数の改質層３０を形成することにより、切断処理において支持基板１０を切断しやすくなる。このためチッピング及び斜め割れを抑制し、かつ切断処理の処理速度を高めることもできる。例えば厚さ方向に等間隔に改質層３０が形成することで、切断処理がしやすくなる。図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように面方向に形成された複数の改質領域３２が改質層３０を形成してもよいし、例えば１つの改質領域３２が改質層３０を形成してもよい。改質領域３２において支持基板１０及び圧電基板１２が切断されればよい。

支持基板１０は、サファイアなどのように圧電基板１２の線膨張係数よりも小さい線膨張係数を持つ材料を含むことが好ましく、例えばシリコンなどにより形成されてもよい。これにより圧電基板１２の電気機械結合定数の温度変化が打ち消され、ＳＡＷデバイス１００の特性が安定するからである。圧電基板１２は、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３）など他の圧電体により形成されてもよい。実施例１は、ＳＡＷデバイス以外に例えば弾性境界波デバイスにも適用可能である。切断処理において、支持基板１０の下面側及び上面側のどちらから支持基板１０及び圧電基板１２を切断してもよい。ＩＤＴ１４及び端子１６は、支持基板１０と圧電基板１２との接合後に圧電基板１２に形成されてもよいし、接合前に形成されてもよい。

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。

１０支持基板
１２圧電基板
１３界面
１４ＩＤＴ
１６端子
３０、３０ａ改質層
３２、３２ａ、３２ｂ、３２ｃ改質領域
３４端部

Claims

サファイアにより形成された支持基板と、ＩＤＴが形成されるタンタル酸リチウムにより形成された圧電基板とを接合する工程と、
レーザー光を照射することにより、前記支持基板と前記圧電基板とのうち前記支持基板のみに前記支持基板の厚さ方向に沿って複数の改質領域を形成する工程と、
前記改質領域において、前記支持基板と前記圧電基板とを切断する工程と、を有し、
前記支持基板と前記圧電基板との界面と、前記複数の改質領域のうち前記界面に最も近い改質領域の前記界面側の端部との距離は２０μｍ以上、６９μｍ未満であることを特徴とする弾性波デバイスの製造方法。
前記改質領域を形成する工程は、前記レーザー光の出力が高いほど前記界面から遠い位置に前記レーザー光を照射することにより、前記改質領域を形成する工程であることを特徴とする請求項１記載の弾性波デバイスの製造方法。
前記界面と前記界面に最も近い改質領域の端部との距離は、２８μｍ以上、６０μｍ以下であることを特徴とする請求項１または２記載の弾性波デバイスの製造方法。