JP5892878B2 - 弾性波デバイスおよびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、弾性波デバイスおよびその製造方法に関し、圧電基板を略劈開方向に切断した弾性波デバイスおよびその製造方法である。

タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ_３）基板等の圧電基板を用いた弾性波デバイスが知られている。このような弾性波デバイスにおいては、圧電基板上に櫛型電極が形成されている。櫛型電極は、圧電基板の表面等に弾性波を励振する。

特許文献１には、ほぼＸ板のタンタル酸リチウム基板を用いることにより、弾性波デバイスチップの長辺方向を概ねタンタル酸リチウム単結晶の劈開面とすることが記載されている。

特開平３−３５１４号公報

特許文献１に開示される技術においては、弾性波デバイスチップの長辺方向が劈開面のため個片化の加工が容易となる。しかしながら、当該開示の技術では、移動体通信向けに適した面方位ではないため、弾性波デバイスの挿入損失が大きくなってしまう。一方、弾性波デバイスの特性を優先しスクライブライン方向を決定すると、個片化の際に不具合が発生することがある。例えば、スクライブとブレイクを用い個片化を行なう場合、劈開方向とスクライブライン方向とが一致していないと、切断面の蛇行または傾斜等が問題となる。個片化にダイシング法を用いると、水およびブレード等の消耗品を用いるため、コストアップに繋がる。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、弾性波デバイスの特性が良好で、かつ個片化を容易とすることを目的とする。

本発明は、上面の４辺が略劈開方向である圧電基板と、前記圧電基板の上面上に形成され、それぞれが複数の電極指と前記複数の電極指が接続されたバスバーとを有し、前記略劈開方向とは異なる方向に伝搬する弾性波を励振する複数の電極と、を具備し、前記複数の電極は前記圧電基板の上面の対角線方向に配置され、前記複数の電極のうち中央の電極のバスバーは、前記４辺のうち短辺より長い弾性波デバイスである。本発明によれば、弾性波デバイスの特性が良好で、かつ個片化を容易とすることができる。

上記構成において、前記圧電基板は、タンタル酸リチウム基板である構成とすることができる。

上記構成において、前記伝搬方向は、Ｘ方向である構成とすることができる。

上記構成において、前記圧電基板は、４２°以上かつ４８°以下ＹカットＸ伝搬のタンタル酸リチウム基板である構成とすることができる。

上記構成において、弾性波デバイスは、前記圧電基板を貼り付ける支持基板を具備する構成とすることができる。

上記構成において、弾性波デバイスは、前記圧電基板の上面上に形成された入力または出力パッドを具備し、前記電極は、複数の電極指と、前記複数の電極指が接続されたバスバーと、を複数有し、前記複数のバスバーのうちで前記入力または出力パッドの最も近くに配置されたバスバーが前記入力または出力パッドに電気的に接続されている構成とすることができる。

本発明は、圧電基板の上面上に、それぞれが複数の電極指と前記複数の電極指が接続されたバスバーとを有し、弾性波を励振する複数の電極を形成する工程と、前記圧電基板に、前記複数の電極がチップとなる領域の対角線方向に配置され、前記複数の電極のうち中央の電極のバスバーは、前記チップの短辺より長くなるように、前記弾性波の伝搬方向と異なる方向であって交差する２つの略劈開方向に延伸する溝または改質領域を形成する工程と、前記圧電基板を前記溝または改質領域に沿ってブレイクする工程と、を含む弾性波デバイスの製造方法である。本発明によれば、弾性波デバイスの特性が良好で、かつ個片化を容易とすることができる。

上記構成において、前記圧電基板は、タンタル酸リチウム基板である構成とすることができる。

上記構成において前記溝または改質領域を形成する工程は、前記圧電基板にレーザ光を照射する工程を含む構成とすることができる。

本発明によれば、弾性波デバイスの特性が良好で、かつ個片化を容易とすることができる。

図１は、比較例に係る弾性波デバイスの個片化前の平面図である。 図２（ａ）および図２（ｂ）は、比較例における弾性波デバイスチップを示す図である。 図３（ａ）から図３（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は、実施例１に係る弾性波デバイスの製造方法を示す平面図（その１）である。 図５は、実施例１に係る弾性波デバイスの製造方法を示す平面図（その１）である。 図６は、実施例１に係る弾性波デバイスチップの平面図である。 図７（ａ）および図７（ｂ）は、実施例１の変形例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８（ａ）および図８（ｂ）は、実施例１の変形例２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９（ａ）および図９（ｂ）は、実施例１の変形例３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１０（ａ）および図１０（ｂ）は、比較例に係る弾性波デバイスチップの一部の平面図である。 図１１は、実施例１の変形例４に係る弾性波デバイスチップの平面図である。

まず、ブレイク法を用いて、弾性波デバイスの個片化を行なう比較例について説明する。図１は、比較例に係る弾性波デバイスの個片化前の平面図である。図１に示すように、タンタル酸リチウム基板である圧電基板１０上に電極１２が形成されている。圧電基板１０上には電極１２に接続するパッド１４が形成されている。電極１２は、例えば弾性表面波を励振する櫛型電極である。圧電基板１０上に圧電基板１０を切断するためのスクライブライン２２および２４が形成されている。スクライブライン２２および２４はそれぞれ弾性波デバイスチップ２０の短辺および長辺となる。個々の弾性波デバイスチップ２０の領域に於いては、複数の櫛形電極１２、ならびに当該櫛形電極１２に接続された電極パッド１４が形成されている。

このような弾性表面波デバイスでは、特性の観点から弾性波の伝搬方向をタンタル酸リチウム単結晶のＸ方向とする。この場合、タンタル酸リチウム単結晶の劈開方向Ｄｃ１およびＤｃ２と、Ｘ方向と、はそれぞれ角度θ１およびθ２をなす。そして、圧電基板１０に於ける個々の弾性波デバイスチップ２０の領域を分割するスクランブライン２２ならびに２４は、当該劈開方向Ｄｃ１ならびにＤｃ２とも異なっている。

この様に弾性波デバイスチップ２０が複数個形成された圧電基板１０に於ける、当該弾性波デバイスの個片化の為に、一つには当該圧電基板１０の前記スクライブライン２２および２４に沿うダイシング領域にレーザ光を照射し、圧電基板１０の表面に溝を形成して当該圧電基板１０の厚さを減ずる。或いは、前記スクライブライン２２および２４に沿って当該圧電基板１０にレーザ光を照射し、圧電基板１０の内部に改質領域を形成することが行われる。しかる後、ブレイク刃及び／又はエキスパンダを用い、前記スクライブライン２２および２４に沿って圧電基板１０をブレイクすることにより、個々の弾性波デバイスチップ２０に分割および個片化される。

図２（ａ）および図２（ｂ）は、比較例における弾性波デバイスチップを示す図である。図２（ａ）は、平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）におけるＡ−Ａ断面図を示している。図２（ａ）の切断面３０のように、切断面が蛇行する。図２（ｂ）の切断面３２のように、圧電基板１０が斜め方向に切断される。このように、比較例においては、切断方向と圧電基板１０の劈開方向とが大きく異なっている。このため、個片化の際に、圧電基板１０の劈開方向とスクライブライン２２および２４の延びる方向とが大きく異なることから、図２（ｂ）に示されるスクライブライン２２および２４に沿う切断面に、湾曲及び／或いは傾斜面を生じてしまう。しかしながら、個片化の切断方向を劈開方向とすると、弾性波の伝搬方向が好ましい方向とは異なってしまい、弾性波デバイスの特性は劣化してしまう。以下の実施例においては、弾性波デバイスの特性が良好で、かつ個片化の加工が容易となる。

図３（ａ）から図３（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および図５は、実施例１に係る弾性波デバイスの製造方法を示す平面図である。図６は、実施例１に係る弾性波デバイスの平面図である。図３（ａ）に示すように、圧電基板１０上に電極１２およびパッド１４を金属膜により形成する。圧電基板１０は、タンタル酸リチウム基板であり、膜厚は例えば２００μｍから３００μｍである。金属膜は、主にアルミニウム（Ａｌ）を含み、膜厚は例えば２００ｎｍから４００ｎｍである。図４に示すように、圧電基板１０はウエハ５０状態である。ウエハ５０内に弾性波デバイスチップ２０となる領域がマトリックス状に形成されている。弾性波デバイスチップ２０となる領域の大きさは、例えば数１００μｍから数ｍｍである。

図５に示すように、弾性波デバイスチップ２０となる領域内には、電極１２およびパッド１４が形成されている。電極１２は、弾性波（例えば弾性表面波）を励振する櫛型電極、または、櫛型電極を２つ含むＩＤＴ（Interdigital Transducer）である。電極１２とパッド１４とは図示しない配線等により電気的に接続されている。電極１２が励振する弾性波の伝搬方向は、例えばＸ方向である。一方、スクライブライン２２および２４の延伸方向は略劈開方向Ｄｃ１およびＤｃ２である。弾性波の伝搬方向は、例えば櫛型電極の電極指に直交する方向である。

スクランブライン２２ならびにスクランブライン２４が、当該単結晶基板のＸ方向とはそれぞれ角度θ１ならびに角度θ２をなすタンタル酸リチウム単結晶の劈開方向Ｄｃ１ならびに劈開方向Ｄｃ２とほぼ一致するものとされる。従って、弾性波デバイスチップ２０の領域に於ける複数の櫛形電極またはＩＤＴ１２は、当該スクライブライン２２或いはスクライブライン２４とは平行しない状態をもってタンタル酸リチウム単結晶基板である圧電基板１０の上面に配設される。

図３（ｂ）に示すように、圧電基板１０の上面にレーザ光５２を照射する。レーザ光５２としては、例えば、波長５３２ｎｍの第２高調波を用いることができる。これにより、圧電基板１０の上面にスクライブライン２２および２４に沿って溝４０を形成する。図３（ｃ）に示すように、ブレイク刃５４を押し当てることにより、圧電基板１０にクラック４２が形成される。このように、ブレイク法により、圧電基板１０が個片化される。なお、ブレイク法としては、ブレイク刃以外にもローラ等を用いてもよい。以上により、図６に示すような、弾性波デバイスチップ２０となる。弾性波デバイスチップ２０は、４辺２６および２８が略劈開方向となる。略劈開方向とは、例えば図２（ａ）または図２（ｂ）のように、切断面が湾曲または傾斜することがない程度にほぼ劈開方向であることを示している。

圧電基板１０として、例えば４２°ＹカットＸ伝搬タンタル酸リチウム基板を用いる。例えばＹカット角度が４２°の場合、Ｘ方向と劈開方向Ｄｃ１およびＤｃ２とのなす角度θ１およびθ２は、いずれも４６．７°、例えばＹカット角度が４６°の場合、Ｘ方向と劈開方向Ｄｃ１およびＤｃ２とのなす角度θ１およびθ２は、いずれも４６．７５°である。よって、弾性波デバイスチップ２０の短辺２６および長辺２８のそれぞれに対し、弾性波の伝搬方向が約４５°となるように、電極１２を形成する。これにより、短辺２６および長辺２８となるスクライブライン２２および２４をほぼ劈開方向とすることができる。よって、図２（ａ）および図２（ｂ）に示したような切断面の湾曲および傾斜を抑制できる。従って、図５に示される様に、弾性波デバイスチップ２０の短辺２６及び長辺２８のそれぞれに対し、弾性波の伝搬方向が約４５°となるように、櫛形電極またはＩＤＴ１２を形成することにより、当該弾性波デバイスチップ２０の短辺２６および長辺２８を形成するためのスクライブライン２２及びスクライブライン２４を、タンタル酸リチウム単結晶基板である圧電基板１０の劈開方向とほぼ一致させることができる。複数個の櫛形電極またはＩＤＴは、互いに平行に配置されている。

このように、実施例１によれば、図３（ｂ）および図５のように、圧電基板１０に、弾性波の伝搬方向Ｘと異なる方向であって交差する２つの略劈開方向Ｄｃ１およびＤｃ２に延伸する溝４０を形成する。図３（ｃ）のように、圧電基板１０を溝４０に沿ってブレイクする。これにより、弾性波デバイスチップ２０の４辺は略劈開方向となる。これにより、ほぼ劈開方向に圧電基板１０を切断できるため、切断面の湾曲および傾斜を抑制できる。かつ、ダイシング法を用いる場合に比べ、水およびブレードのような消耗品を削減できコストダウンが可能となる。このように、個片化の加工が容易となる。弾性波の伝搬方向を、弾性波デバイスの特性が良好となる方向とする。例えば、スクライブライン２２および２４とは異なる方向を弾性波の伝搬方向とする。これにより、弾性波デバイスの特性が良好とすることができる。

圧電基板１０として、タンタル酸リチウム基板を例に説明したが、ニオブ酸リチウム基板等を用いることができる。タンタル酸リチウム基板を用いる場合、弾性波の伝搬方向は、Ｘ方向であることが好ましい。これにより、弾性波デバイスの特性を向上させることができる。さらに、圧電基板１０は、３９°以上かつ４８°以下ＹカットＸ伝搬のタンタル酸リチウム基板であることが好ましい。これにより、２つの劈開方向Ｄｃ１およびＤｃ２のなす角度が約９０°となる。よって、スクライブライン２２および２４を直交させても、スクライブライン２２および２４をほぼ劈開方向とすることができる。また、Ｙカット角度を３９°から４８°とすることにより、弾性波デバイスの特性を良好にすることができる。Ｙカット角度は、４０°から４６°がより好ましい。

図７（ａ）および図７（ｂ）は、実施例１の変形例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。実施例１と同様に、圧電基板１０上に電極１２およびパッド１４を形成する。図７（ａ）に示すように、レーザ光５２を用い、圧電基板１０内に改質領域４４を形成する。改質領域４４は、レーザ光５２に焦点の合った圧電基板１０が溶融してできる領域である。図７（ｂ）に示すように、実施例１と同様に、圧電基板１０をブレイクする。これにより、圧電基板１０が個片化される。

変形例１のように、溝４０の代わりに圧電基板１０内に改質領域４４を形成してもよい。圧電基板１０にレーザ光５２を照射することにより、溝４０または改質領域４４を形成することができる。レーザ光５２を用いることにより、消耗品を用いることなく、溝４０または改質領域４４を簡単に形成できる。

図８（ａ）および図８（ｂ）は、実施例１の変形例２に係る弾性波デバイスの製造方法を示す断面図である。圧電基板１０の下面が支持基板１１上に貼りあわされている。支持基板１１は、例えばサファイア基板である。実施例１と同様に、圧電基板１０上に電極１２およびバッド１４を形成する。図８（ａ）に示すように、レーザ光５２を用い、支持基板１１に下面に溝４０を形成する。図８（ｂ）に示すように、実施例１と同様に、圧電基板１０および支持基板１１にクラック４２を形成することにより、圧電基板１０および支持基板１１をブレイクする。これにより、圧電基板１０および支持基板１１が個片化される。

図９（ａ）および図９（ｂ）は、実施例１の変形例３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９（ａ）に示すようにレーザ光５２を用い、圧電基板１０内に改質領域４４を形成する。改質領域４４は、レーザ光５１の被焦点部となり、局部的に高温とされた支持基板１１が選択的に溶融して形成される領域である。図９（ｂ）に示すように、実施例１の変形例２と同様に、圧電基板１０および支持基板１１をブレイクする。これにより、圧電基板１０および支持基板１１が個片化される。

変形例２および３のように、圧電基板１０を貼り付ける支持基板１１を備える場合も実施例１および変形例１と同様に、弾性波デバイスチップ２０を形成することができる。支持基板１１上に圧電基板１０が貼り付けられている場合においても、図２（ａ）および図２（ｂ）に示したような圧電基板１０の切断面の湾曲および傾斜が生じる。よって、支持基板１１を備えて場合においても、切断面の湾曲および傾斜を抑制でき、個片化が容易となる。このように、支持基板１１を具備してなる圧電基板１０に於いても、そのスクライブライン２４に沿う分割・切断面に於けるところの、湾曲及び／或いは傾斜面の発生を大きく抑制することができ、個片化が容易となると共に、弾性波デバイスの製造歩留りを高めることができる。

図１０（ａ）および図１０（ｂ）は、比較例に係る弾性波デバイスチップの一部の平面図である。図１１は、実施例１の変形例４に係る弾性波デバイスチップの平面図である。なお、図１０（ａ）に示すように、圧電基板１０の上面上に入力または出力パッド１４が形成されている。入力または出力パッド１４はＩＤＴ３６に接続されている。ＩＤＴ３６は、電極１２に相当する。ＩＤＴ３６の弾性波の伝搬方向は弾性波デバイスチップ２０のスクライブライン２２に平行である。ＩＤＴ３６の弾性波の伝搬方向の両側には反射器３８が設けられている。ＩＤＴ３６は、一対の櫛型電極３５を有している。櫛型電極３５は、複数の電極指３３と複数の電極指３３が接続するバスバー３４とを備えている。一対の櫛型電極３５の電極指３３は互いに交互に設けられている。

図１０（ａ）においては、入力または出力パッド１４がＩＤＴ３６のスクライブライン２２側に設けられている。この場合、領域６０は、ハッド１４または電極１２が形成されていないデッドスペースになってしまう。図１０（ｂ）に示すように、入力または出力パッド１４をＩＤＴ３６のスクライブライン２４側の横に配置することによりデッドスペースを削減できる。しかしながら、ＩＤＴ３６のバスバー３４から入力または出力パッド１４ａまでの配線を引き回すことになる。このため、ＩＤＴ３６のから入力または出力パッド１４ａまでの抵抗が増大する。

図１１に示すように、複数のＩＤＴ３６ａから３６ｃが設けられ、ＩＤＴ３６ａから３６ｂの弾性波の伝搬方向をスクライブライン２２および２４とは異なる方向とする。複数のバスバー３４のうちで入力または出力パッド１４の最も近くに配置されたバスバー３４が入力または出力パッド１４に電気的に接続されている。バスバー３４は、複数の電極指３３と電気的に接続されており、櫛形電極３５を構成する。櫛形電極３５は、Ｘ方向の弾性波をできるだけ最小の損失で励振するために、Ｘ方向と略平行の方向に配置されている。よって、設計上の要請に応じて、短辺よりも長いＩＤＴ３６ｂを配置することが可能となる。

変形例４によれば、弾性波デバイスチップ２０の四辺が略劈開方向の圧電基板なので、切断が容易で、損失の少ない、抵抗を増やすことなくスペース効率よく使用することにより小型化が可能な弾性波デバイスを提供することができる。

実施例１およびその変形例は、弾性波表面波デバイス、弾性境界波デバイスまたはラブ波デバイスのように、圧電基板を用いる弾性波デバイスに用いることができる。

本発明について実施例をもって詳述したが、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 圧電基板
１１ 支持基板
１２ 電極
２０ 弾性波デバイスチップ
２６、２８ 辺
Ｄｃ１、Ｄｃ２ 劈開方向

Claims (9)

1. 上面の４辺が略劈開方向である圧電基板と、
   前記圧電基板の上面上に形成され、それぞれが複数の電極指と前記複数の電極指が接続されたバスバーとを有し、前記略劈開方向とは異なる方向に伝搬する弾性波を励振する複数の電極と、
   を具備し、
   前記複数の電極は前記圧電基板の上面の対角線方向に配置され、前記複数の電極のうち中央の電極のバスバーは、前記４辺のうち短辺より長い弾性波デバイス。
2. 前記圧電基板は、タンタル酸リチウム基板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。
3. 前記伝搬方向は、Ｘ方向であることを特徴とする請求項２記載の弾性波デバイス。
4. 前記圧電基板は、３９°以上かつ４８°以下ＹカットＸ伝搬のタンタル酸リチウム基板であることを特徴とする請求項３記載の弾性波デバイス。
5. 前記圧電基板を貼り付ける支持基板を具備する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。
6. 前記圧電基板の上面上に形成された入力または出力パッドを具備し、
   前記複数のバスバーのうちで前記入力または出力パッドの最も近くに配置されたバスバーが前記入力または出力パッドに電気的に接続されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項記載の弾性波デバイス。
7. 圧電基板の上面上に、それぞれが複数の電極指と前記複数の電極指が接続されたバスバーとを有し、弾性波を励振する複数の電極を形成する工程と、
   前記圧電基板に、前記複数の電極がチップとなる領域の対角線方向に配置され、前記複数の電極のうち中央の電極のバスバーは、前記チップの短辺より長くなるように、前記弾性波の伝搬方向と異なる方向であって交差する２つの略劈開方向に延伸する溝または改質領域を形成する工程と、
   前記圧電基板を前記溝または改質領域に沿ってブレイクする工程と、
   を含む弾性波デバイスの製造方法。
8. 前記圧電基板は、タンタル酸リチウム基板であることを特徴とする請求項７記載の弾性波デバイスの製造方法。
9. 前記溝または改質領域を形成する工程は、前記圧電基板にレーザ光を照射する工程を含むことを特徴とする請求項７または８記載の弾性波デバイスの製造方法。

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