JP6092535B2 - ラム波デバイスおよびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ラム波（Lamb wave）を利用したラム波デバイスおよびその製造方法に関する。

携帯機器の電波の送受信に弾性表面波（ＳＡＷ：Surface Acoustic Wave）フィルタや圧電薄膜共振器（ＦＢＡＲ：Film Bulk Acoustic Resonator）が使用されている。ＳＡＷフィルタは例えば３ＧＨｚ以下、ＦＢＡＲは例えば１．６ＧＨｚ以上の周波数帯域に主として使用されている。次世代の携帯電話では３．５ＧＨｚ帯の電波が使用されるため、次世代用途のフィルタ素子には、従前までのフィルタ（２ＧＨｚ帯）よりも高周波化が要求される。このような要求に対応するため、ラム波デバイスの開発が進められている。

ラム波は、弾性表面波と同様に、圧電基板上に形成されたＩＤＴ（interdigital transducer）電極で励振される。ＳＡＷが基板表面を伝播する波であるのに対して、ラム波は基板の表面と裏面で反射を繰り返して伝播する波である点で相違する。ラム波デバイスにおいては、圧電基板を薄くするほど伝播速度が増加するという性質を有する。例えば、ＳＡＷの伝播速度が約４０００ｍ／ｓであるのに対して、圧電基板の厚みが１μｍ以下の場合、ラム波は６０００ｍ／ｓ以上になる。

ラム波デバイスにおいては、圧電基板の厚みが伝播速度に大きく影響し、圧電基板の厚みが変わると伝播速度が変わり、共振周波数もずれる。したがってラム波型共振器を製造する上で、目的とする共振特性を得るためには圧電基板の厚みを精度よく管理する必要がある。

例えば下記特許文献１には、圧電基板の一方の面にＩＤＴ電極が形成され、圧電基板の他方の面に共振周波数を調整するための調整膜が形成されたラム波型高周波デバイスが記載されている。また下記特許文献２には、圧電体薄膜の溶解による厚み変動を抑制するために、圧電体薄膜の支持体の側にある面のフッ酸に対するエッチングレートが十分に遅くなるように当該圧電体薄膜の結晶方位を選択することが記載されている。

特開２００８−９８９７４号公報 特開２０１０−２２０２０４号公報

しかしながら上記特許文献１に記載の構成では、圧電基板だけでなく調整膜の厚み管理も必要になるという問題がある。また上記特許文献２に記載の方法では、材料の選択自由度が狭まり、圧電特性も制限されるおそれがある。

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、圧電基板の厚みを高精度に測定でき、目的とする共振特性を容易に得ることができるラム波デバイスおよびその製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係るラム波デバイスは、圧電機能層と、支持体とを具備する。
上記圧電機能層は、圧電基板と、ＩＤＴ電極と、切欠き部とを有する。上記圧電基板は、第１の面と、上記第１の面に対向する第２の面とを有する。上記ＩＤＴ電極は、上記第１の面に配置される。上記切欠き部は、上記圧電基板に設けられ、上記第１の面と上記第２の面との間を連絡する段差面を含む。
上記支持体は、支持面と、キャビティ部とを有する。上記支持面は、上記第２の面に接合され、上記切欠き部を介して上記第１の面側に露出する。上記キャビティ部は、上記支持面に隣接して設けられ、上記圧電基板を介して上記ＩＤＴ電極と対向する。

本発明の一形態に係るラム波デバイスの製造方法は、支持体に積層された所定厚みの圧電基板に切欠き部を形成することを含む。
上記切欠き部を利用して上記圧電基板の厚みが測定される。
上記圧電基板の厚みに応じて設定された電極間隔のＩＤＴ電極が上記圧電基板の表面に形成される。

本発明の第１の実施形態に係るラム波デバイスの構成を概略的に示す平面図である。 図１における［Ａ］−［Ａ］線方向断面図である。 １２８Ｙ−ＬＮ基板の位相速度特性を示す図である。 上記ラム波デバイスの要部断面図である。 上記ラム波デバイスの製造方法を説明する工程断面図である。 本発明の第２の実施形態に係るラム波デバイスの構成を概略的に示す平面図である。 図６における［Ｂ］−［Ｂ］線方向断面図である。 ダイシングラインを概略的に示す圧電基板の平面図である。 ダイシング前後におけるラム波デバイスの要部断面図である。 本発明の第３の実施形態に係るラム波デバイスの構成を概略的に示す平面図である。 図１０における［Ｃ］−［Ｃ］線方向断面図である。 上記ラム波デバイスの要部拡大図である。 本発明の第４の実施形態に係るラム波デバイスの構成を概略的に示す平面図である。 図１３における［Ｄ］−［Ｄ］線方向断面図である。 上記ラム波デバイスの要部の作製工程を示す断面図である。 変形例に係るラム波デバイスの製造方法を説明する工程断面図である。 変形例に係るラム波デバイスの製造方法を説明する工程断面図である。 変形例に係るラム波デバイスの概略構成を示す平面図である。

本発明の一実施形態に係るラム波デバイスは、圧電機能層と、支持体とを具備する。
上記圧電機能層は、圧電基板と、ＩＤＴ電極と、切欠き部とを有する。上記圧電基板は、第１の面と、上記第１の面に対向する第２の面とを有する。上記ＩＤＴ電極は、上記第１の面に配置される。上記切欠き部は、上記圧電基板に設けられ、上記第１の面と上記第２の面との間を連絡する段差面を含む。
上記支持体は、支持面と、キャビティ部とを有する。上記支持面は、上記第２の面に接合され、上記切欠き部を介して上記第１の面側に露出する。上記キャビティ部は、上記支持面に隣接して設けられ、上記圧電基板を介して上記ＩＤＴ電極と対向する。

上記ラム波デバイスにおいて、第１の面と第２の面との間を連絡する段差面を含む切欠き部が圧電基板に設けられているため、当該段差面を利用して圧電基板の厚みを高精度に測定することが可能となる。これにより所望とする共振特性を有するラム波デバイスを安定して製造することができる。

圧電基板の厚みの測定方法は特に限定されず、典型的には、触針式段差計を用いて圧電基板の厚みが測定される。また、圧電基板と支持体との接合界面における光学的特性が所定の条件を満たしている場合には、カメラを用いた画像処理や光学式の凹凸測定器等を用いた厚み測定方法も採用可能である。

ＩＤＴ電極は、典型的には、上記切欠き部を用いた圧電基板の厚み測定の後に、圧電基板の第１の面に形成される。この際、ＩＤＴ電極の電極ピッチは、圧電基板の厚み評価に基づいて設定される。ラム波の共振周波数（Ｆｒ）は、伝播速度（Ｖ）、波長（λ）との間に、Ｆｒ＝Ｖ／λの関係を有する。ラム波の伝播速度（Ｖ）は、圧電基板が薄くなるほど大きくなる。上記ラム波デバイスによれば、圧電基板の厚みを精度よく測定することができるため、圧電基板の厚みに応じてＩＤＴ電極の電極ピッチを調整することで、目的とする共振周波数を容易に得ることができる。

上記圧電基板の第１の面は、上記キャビティ部と対向する第１の領域と、上記第１の領域の外側を囲む第２の領域とを有してもよい。この場合、上記ＩＤＴ電極は上記第１の領域に配置され、上記切欠き部は上記第２の領域に設けられる。これにより切欠き部の存在でラム波の伝播特性が損なわれることを回避することができる。

切欠き部の形態は特に限定されず、圧電基板を貫通する貫通孔でもよいし、圧電基板の面内又は周縁に形成された溝部又は段部であってもよい。上記貫通孔の開口部の形状には、円形、矩形その他の幾何学的形状が含まれる。開口部の開口幅（開口径を含む。）は特に限定されず、基板厚みの測定手法に応じて任意に設定可能である。例えば、触針式段差計を用いて圧電基板の厚み測定する場合には、触針の大きさにもよるが、開口幅を例えば３０μｍ以上とすればよい。

上記切欠き部は、圧電基板上の複数の位置に設けられてもよい。これにより、圧電基板が厚み分布を有している場合でも、目的とする共振周波数が得られる電極ピッチを有するＩＤＴ電極を安定に形成することができる。

上記ラム波デバイスは、外部接続端子をさらに具備してもよい。上記外部接続端子は、上記切欠き部に配置され、上記ＩＤＴ電極と電気的に接続される。この場合、外部接続端子は、圧電基板ではなく支持体の支持面に支持される。これにより外部接続端子の形成時あるいは外部の回路基板への実装時において圧電基板に作用する外力が緩和されるため、圧電基板の損壊が防止される。

上記圧電機能層は、充填層をさらに有してもよい。上記充填層は、上記切欠き部に充填され、上記圧電基板よりも熱膨張係数が小さい材料で形成される。これにより、温度変化による圧電基板の膨張あるいは収縮を抑制し、共振周波数の温度依存特性を緩和することができる。

本発明の一実施形態に係るラム波デバイスの製造方法は、支持体に積層された所定厚みの圧電基板に切欠き部を形成することを含む。
上記切欠き部を利用して上記圧電基板の厚みが測定される。
上記圧電基板の厚みに応じて設定された電極間隔のＩＤＴ電極が上記圧電基板の表面に形成される。

上記ラム波デバイスの製造方法においては、切欠き部を用いて測定された圧電基板の厚みに応じてＩＤＴ電極の電極ピッチを決定するため、目的とする共振周波数を有するラム波デバイスを安定に製造することができる。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。

＜第１の実施形態＞
図１および図２は、本発明の一実施形態に係るラム波デバイスの構成を示す概略図であり、図１は平面図、図２は図１における［Ａ］−［Ａ］線方向の断面図である。各図においてＸ，ＹおよびＺの各軸方向は、相互に直交する３軸方向を示しており、Ｚ軸方向はラム波デバイスの厚み方向（高さ方向）に相当する。

［全体構成］
本実施形態のラム波デバイス１００は、圧電機能層１１０と、支持体１２０とを有する。本実施形態においてラム波デバイス１００は、携帯機器の送受信用フィルタに用いられるラム波型共振器として構成される。

圧電機能層１１０は、圧電基板１１と、ＩＤＴ電極１２とを有する。支持体１２０は、支持基板２１と、接合層２２とを有する。支持体１２０は、ＩＤＴ電極１２で励振可能に圧電基板１１を支持する。以下、各部の詳細について説明する。

（圧電基板）
圧電基板１１は、圧電材料で構成され、本実施形態では、タンタル酸リチウム（ＬＴ）、ニオブ酸リチウム（ＬＮ）等の圧電性単結晶材料が用いられる。これ以外にも、圧電材料として、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）や酸化亜鉛（ＺｎＯ）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等が適用可能である。圧電基板１１の厚みは特に限定されず、本実施形態では約１μｍである。

圧電基板１１は、典型的には、所定厚みの基板を研磨等により薄化処理して形成されるが、これ以外にも、スパッタリング法等で成膜された圧電薄膜で構成されてもよい。

（ＩＤＴ電極）
ＩＤＴ電極１２は、圧電基板１１の表面１１Ａ（第１の面）に配置され、一対の櫛形電極１２ａ，１２ｂを有する。櫛形電極１２ａ，１２ｂは、それぞれ複数の電極指１３ａ，１３ｂを有し、一方の電極指１３ａと他方の電極指１３ｂとが所定の間隔をおいて交互に配列するように相互に対向して配置されている。電極指１３ａ，１３ｂの間隔（電極ピッチｐ）は、圧電基板１１の厚み、励振されるラム波の伝播速度、圧電機能層１１０の共振周波数等に応じて設定される。電極指１３ａ，１３ｂの数は図示の例に限られず、より多くの本数で構成されてもよい。

電極ピッチｐは、典型的には、励振されるラム波の波長の２分の１（λ／２）とされる。ラム波デバイス１００（圧電機能層１１０）の共振周波数Ｆｒ［Ｈｚ］は、ラム波の波長および伝播速度（位相速度）をそれぞれλ［ｍ］およびＶ［ｍ／ｓ］としたとき、
Ｆｒ＝Ｖ／λ …（１）
の関係を満たす。

一方、ラム波の伝播速度は圧電基板が薄くなるほど大きくなり、高次モードであるほどその傾向が顕著となる。ラム波の伝播速度は、通常、圧電基板の厚みと波長との比である板厚比（厚み／波長）との関係で表される。一例として、１２８Ｙ（１２８°回転Ｙカット）−ＬＮ基板の位相速度特性を図３に示す。この例では、板厚比０．２のときのラム波（Ａ１モード）の位相速度は、１３０７２［ｍ／ｓ］となる。

ＩＤＴ電極１２を構成する一対の櫛形電極１２ａ，１２ｂのうち、一方の櫛形電極は例えば入出力端子に接続され、他方の櫛形電極は例えばグランド端子に接続される。図示せずとも圧電機能層１１０は、ＩＤＴ電極１２で励振されたラム波を反射する反射器を有してもよい。この場合、反射器は、ＩＤＴ電極１２を挟むように、ＩＤＴ電極１２の両側にそれぞれ配置される。

（支持体）
支持体１２０は、圧電機能層１１０を支持する支持基板２１と、圧電機能層１１０と支持基板２１との間を接合する接合層２２とを有する。

支持基板２１は、圧電機能層１１０を支持できる適度な強度あるいは剛性を有する材料で形成される。このような材料として、典型的には、シリコンが採用されるが、これ以外にも、金属、ガラス、サファイア、プラスチック等の各種材料を採用することが可能である。支持基板２１の厚みは例えば約３００μｍである。

接合層２２は、典型的には接着剤が適用可能であり、これ以外にも、金属ろう材、粘着テープ等の各種材料が適用可能である。接着剤としては、紫外線硬化樹脂、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、感圧型接着剤等が用いられる。

接合層２２は、支持体１２０の支持面２０１を形成し、圧電基板１１の表面１１Ａに対向する裏面１１Ｂ（第２の面）と接合される。接合層２２は、矩形の環状に形成される。これにより圧電基板１１の裏面１１Ｂ、支持基板２１の表面および接合層２２の内周面で区画されたキャビティ部２３が形成される。

キャビティ部２３は、支持面２０１に隣接して設けられ、圧電基板１１を介してＩＤＴ電極１２と対向する。すなわちキャビティ部２３は、圧電基板１１を所定の共振周波数で振動させるための自由空間を形成する。キャビティ部２３と対向する圧電基板１１の領域を圧電基板１１の第１の領域１１１としたとき、この第１の領域１１１の表面１１Ａ側にＩＤＴ電極１２の電極指１３ａ，１３ｂがそれぞれ配置される。一方、第１の領域１１１を囲む環状の領域は圧電基板１１の第２の領域１１２とされ、この第２の領域１１２は、支持体１２０(接合層２２)によって支持される領域に相当する。

キャビティ部２３の高さは接合層２２の厚みで適宜の値に設定され、例えば１μｍとされる。これ以外にも、接合層２２で囲まれる支持基板２１の表面領域に適度な深さの凹部が形成されてもよい。これによりキャビティ部２３の高さを任意の大きさに調整することができる。

接合層２２は必要に応じて省略されてもよい。すなわち支持基板２１は圧電基板１１に直接的に接合されてもよい。この場合、支持基板２１は支持体１２０を構成し、圧電基板１１と接合される支持基板２１の表面は支持体１２０の支持面２０１を形成する。また上記の場合、キャビティ部２３は、支持基板２１の表面に形成された凹所、開口または孔で構成される。

（切欠き部）
ラム波デバイスの共振周波数（Ｆｒ）は、（１）式で示したようにラム波の伝播速度（Ｖ）と波長（λ）によって定まり、波長（λ）は、ＩＤＴ電極１２の電極指１３ａ，１３ｂの電極ピッチｐ（図２）で設定される。すなわちラム波型共振素子の周波数特性は、圧電基板１１の厚み、ＩＤＴ電極の電極ピッチにそれぞれ独立に依存する。
しかしながら、圧電基板の厚みを精度よく管理することは容易ではなく、目的とする厚みの圧電基板を得るためには加工コストの増大と生産性の低下が避けられない。また圧電基板の厚みが面内でばらつくと、伝播速度（Ｖ）が変動し、所望の共振周波数が得られにくくなる。
そこで本実施形態では、圧電基板の厚みを実際に測定し、その実測値に応じてＩＤＴ電極の電極ピッチを調整することによって、目的とする共振周波数を有するラム波デバイスを得るようにしている。

すなわち本実施形態のラム波デバイス１００において、圧電機能層１１０は、切欠き部１４を有する。切欠き部１４は、圧電基板１１に設けられ、圧電基板１１の表面１１Ａと裏面１１Ｂとの間を連絡する段差面１４０を含む。

本実施形態において切欠き部１４は、圧電基板１１の第２の領域１１２に設けられ、圧電基板１１を貫通する貫通孔で構成される。したがって、支持体１２０の支持面２０１の一部は、切欠き部１４を介して圧電基板１１の表面側に露出される。

切欠き部１４は、圧電基板１１の厚みの測定に用いられる。切欠き部１４は、圧電基板１１の第２の領域１１２に形成されているため、切欠き部１４の底部は支持体１２０の支持面２０１に対応し、したがって段差面１４０の高さ（切欠き部１４の深さ）を測定することで、圧電基板１１の厚みデータを精度よく取得することができる。その結果、圧電基板１１の厚みから共振周波数のばらつきの予測および調整すべき量の把握が可能となり、これらに応じてＩＤＴ電極１２の電極ピッチｐを設定することにより、作製されるラム波型共振素子のばらつきを抑えることが可能となる。

本実施形態においては、切欠き部１４の段差面１４０を触針式段差計で測定することで、圧電基板１１の厚みが測定される。これにより支持面２０１の光学的性質に依存することなく圧電基板１１の高精度な厚み測定が可能となる。

例えば光干渉式段差計を用いて切欠き部の深さを測定する場合、切欠き部から露出する支持体の表面が透明体や樹脂の場合には光の透過、吸収等により所定以上の反射光強度が得られにくくなり、精度の高い段差測定が不可能となる。一方、触針式段差計によれば、支持体の光学特性に影響されることなく高精度な段差測定が可能となる。

切欠き部１４の開口部は略矩形に形成されるが、これに限られず、その他の幾何学形状で形成されてもよい。例えば、切欠き部１４の開口部は、円、楕円、長円等のように一部に円弧を含む形状や、星型、十字形状等のようなシンボリックな形状に形成されてもよい。切欠き部１４の開口部の大きさ（開口幅）は、段差計の触針が切欠き部１４の内部に進入可能な大きさであれば特に限定されず、例えば３０μｍ以上とされる。

切欠き部１４の形成方法は特に限定されず、エッチング、レーザ加工、機械加工等の各種表面加工技術が適用可能である。切欠き部１４の段差面１４０は、加工方法によって異なる形態を有するが、図４（Ａ）に示すように圧電基板１１の表面に対して垂直な段差面１４１であってもよいし、図４（Ｂ）に示すように所定の角度で傾斜するテーパ状の段差面１４２であってもよい。

なお加工方法によっては、垂直状の段差面１４１よりもテーパ状の段差面１４２の方が好ましい場合がある。例えば、ＬＴ基板またはＬＮ基板をドライエッチング法によって段差面が垂直な開口部を形成する場合、開口部の周縁部にエッチング反応物が再堆積（リデポ）する場合がある。この場合、上記周縁部の付着物を原因として当該開口部の段差を精度よく測定することが困難になる。一方、このような基板に段差面がテーパ状の開口部を形成する場合、開口部の周縁部への再堆積物の付着を抑制でき、段差の測定精度を高めることができる。

なおまた、加工方法によって切欠き部１４の段差面の表面性状が変化する。例えば、ダイサーによる加工では、加工面が粗くなり、開口部周縁のチッピングも起こり易い。この場合、高精度な段差測定が困難となる。一方、ドライエッチング加工によれば、加工面を比較的平滑にでき、開口部周縁のチッピングも起こりにくい。このため高精度な段差測定が可能となり、圧電基板１１の厚みを精度よく測定することができる。

切欠き部１４の位置は特に限定されないが、ＩＤＴ電極１２の近傍に切欠き部１４が設けられることで、ＩＤＴ電極１２の配置領域の圧電基板１１の厚みを高精度に測定することができる。また、切欠き部１４が第２の領域１１２に形成されることで、第１の領域１１１を伝播するラム波デバイス１００の伝播特性への影響を防ぐことができる。

本実施形態のラム波デバイス１００は、複数の切欠き部１４を有する。図１および図２に示すように、複数の切欠き部１４は、ＩＤＴ電極１２を挟むように圧電基板１１の第２の領域１１２にそれぞれ設けられる。これにより圧電基板１１の厚みをより高精度に測定することができるとともに、厚みバラツキを考慮したＩＤＴ電極の電極ピッチの調整が可能となる。

複数の切欠き部１４各々は、相互に同一の形状であってもよいし、異なる形状であってもよい。また大きさも特に限定されず、個々の切欠き部１４の形状や位置等に応じて適宜設定可能である。

以上のように本実施形態のラム波デバイス１００においては、圧電基板１１の表面１１Ａと裏面１１Ｂとの間を連絡する段差面１４０（１４１，１４２）を含む切欠き部１４が圧電基板１１に設けられているため、当該段差面を利用して圧電基板１１の厚みを高精度に測定することが可能となる。これにより所望とする共振特性を有するラム波デバイスを安定して製造することができる。

［製造方法］
次に、以上のように構成されるラム波デバイス１００の製造方法について説明する。本実施形態においてラム波デバイス１００は、ウェーハレベルで複数個の素子が同時に作製され、作製後は素子毎に個片化（チップ化）される。

図５（Ａ）〜（Ｆ）は、本実施形態のラム波デバイス１００の製造方法を説明する一素子当たりの概略工程断面図である。

まず図５（Ａ）に示すように、比較的厚いウェーハ状の圧電基板１１Ｗを準備する。圧電基板１１Ｗとしては、例えば、ＬＴ基板あるいはＬＮ基板が用いられる。圧電基板１１Ｗの厚みは特に限定されず、ハンドリングできる程度の適度の厚みが採用され、例えば０．３ｍｍの圧電基板が用いられる。

次に、図５（Ｂ）に示すように、圧電基板１１Ｗの裏面側に環状の接合層２２が形成される。接合層２２としては、例えば樹脂系接着材料が用いられる。厚みは、キャビティ部２３を形成する上で必要な厚み（例えば１μｍ）とされる。

続いて図５（Ｃ）に示すように、接合層２２を介して圧電基板１１Ｗが、同じくウェーハ状の支持基板２１Ｗの表面に積層される。支持基板２１Ｗとしては、例えば厚みが３００μｍのシリコン基板が用いられる。

次に図５（Ｄ）に示すように、圧電基板１１Ｗが所定厚み（例えば１μｍ）に薄化される。これによりメンブレン構造の圧電基板１１Ｗが作製される。圧電基板１１Ｗの薄化処理には、典型的には、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）法が用いられる。

続いて図５（Ｅ）に示すように、接合層２２により支持される圧電基板１１Ｗ上の領域（第２の領域１１２に、圧電基板１１Ｗを貫通する切欠き部１４が形成される。

本実施形態では、切欠き部１４はドライエッチング法で形成される。エッチング装置としては、プラズマエッチング装置（アルバック社製NLD）が用いられ、エッチングガスとしてはＣ₃Ｆ₈とＡｒとの混合ガスが用いられる。エッチング条件は特に限定されないが、一例を挙げると、プラズマ形成用の高周波電力は６００Ｗ（１３．５６ＭＨｚ）、基板バイアスは３００Ｗ、処理圧力は０．６６Ｐａ、エッチングガス流量はＡｒが８０ｓｃｃｍ、Ｃ₃Ｆ₈が２０ｓｃｃｍとされる。

切欠き部１４の形成に際しては、あらかじめ圧電基板１１Ｗ上に所定のレジストパターンが形成され、このレジストパターンをマスクとして圧電基板１１Ｗがエッチングされる。切欠き部１４は、テーパ状の段差面１４２（図４（Ｂ）参照）が形成されるように加工されることで、切欠き部１４の開口周縁部におけるエッチング材料の再堆積を抑制することができる。このような段差面１４２の形成方法として、例えば、レジスト開口部の大きさがエッチングの進行に応じて徐々に広がるようにレジストマスクを形成する方法が挙げられる。

次に、形成された切欠き部１４を利用して圧電基板１１Ｗの厚みが測定される。

切欠き部１４は圧電基板１１Ｗを貫通し、かつ、切欠き部１４の底部が接合層２２で形成されているため、切欠き部１４の段差（切欠き部１４の深さ）は、圧電基板１１Ｗの厚みに相当する。したがって切欠き部１４の段差を測定することで、当該切欠き部１４の形成位置における圧電基板１１Ｗの厚みが測定される。

続いて、測定された圧電基板１１Ｗの厚みに応じて設定された電極間隔（電極ピッチ）のＩＤＴ電極１２が、圧電基板１１Ｗの所定位置（第１の領域１１１）に形成される。これにより目的とする周波数特性を有するラム波デバイス１００を作製することができる。

具体的には、測定された圧電基板１１Ｗの厚みから所望の周波数特性が得られるラム波の波長（λ）を試算する。ＩＤＴ電極１２の電極指１３ａ，１３ｂ間の間隔（電極ピッチ）は２分の１波長（λ／２）に相当するため、算出された波長λから電極ピッチを決定することができる。

さらに、圧電基板１１Ｗの面内の複数箇所に設けられた複数の切欠き部１４を利用することで、圧電基板１１Ｗの厚みの面内分布を知ることができる。これにより領域ごとに電極ピッチの異なる複数のＩＤＴ電極１２を形成することが可能となる。

このような作用効果は、ウェーハレベルで素子を作製する際に、素子領域毎に最適な電極ピッチを設定することができる。あるいは、１素子領域に複数のＩＤＴ電極が配置されるラム波デバイスにおいては、ＩＤＴ電極の配置領域毎に測定した圧電基板の厚みに基づいて領域毎に最適な電極ピッチを設定することができる。

上述したように圧電基板は研磨あるいは研削処理により所定厚み（例えば１μｍ）に薄化されるが、研磨ばらつきにより基板面内で厚みにばらつきが生じ易い。１２８Ｙ−ＬＮ基板を例に挙げると、基板中心の厚みが１．０μｍ、基板外周部の厚みが０．８μｍであったとする。共振周波数を３．５ＧＨｚに設定すると、基板中心の波長を２．９５μｍ、基板外周の波長を３．９５μｍとすることで、Ａ１モードのラム波の伝播速度は、図３に示したように基板中心で１０３２０ｍ／ｓ、基板外周部で１３８２５ｍ／ｓとなる。このように所望のフィルタ特性を一枚の基板（ウェーハ）の中で実現することができる。

ＩＤＴ電極１２の作製方法は特に限定されない。例えば、圧電基板の表面に成膜した電極層の上にレジストパターンを形成し、そのレジストパターンをマスクとしてパターンエッチングする方法が採用可能である。あるいは、圧電基板の表面に形成したレジストマスクの上から電極層を成膜した後、上記レジストマスクを除去する方法（リフトオフ）が採用されてもよい。

ＩＤＴ電極１２は、例えば、Ａｌ、Ａｌ−Ｃｕ合金、Ｃｕ、Ｒｕ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｔａ、Ｔｉ，Ｃｒ等の金属材料で形成される。ＩＤＴ電極１２の厚みは特に限定されず、例えば０．２μｍである。ＩＤＴ電極１２を構成する金属膜は、種々の方法で成膜可能であり、例えば、スパッタリング法、真空蒸着法、イオンプレーティング法等が適用可能である。この場合、切欠き部１４にはＩＤＴ電極１２の構成材料が残存していてもよいし、切欠き部１４を覆うレジストマスクを作製してＩＤＴ電極１２が作製されてもよい。

ＩＤＴ電極１２の成膜後、必要な後処理を実施される。そして圧電基板１１Ｗが各々の素子領域毎にダイシング（個片化）される。後処理としては、外部接続端子の形成、保護膜の形成等が挙げられる。

以上のようにしてラム波デバイス１００が作製される。本実施形態によれば、切欠き部１４を用いて測定された圧電基板１１の厚みに応じてＩＤＴ電極１２の電極ピッチを決定するため、目的とする共振周波数を有するラム波デバイスを安定に製造することができる。

＜第２の実施形態＞
図６および図７は、本発明の第１の実施形態に係るラム波デバイスの構成を示す概略図である。図６はウェーハレベルにおける隣接する２つの素子領域を示す平面図であり、図７は図６における［Ｂ］−［Ｂ］線方向の断面図である。また図８はウェーハ状態の圧電基板の平面図である。

各図においてＸ，ＹおよびＺの各軸方向は、相互に直交する３軸方向を示しており、Ｚ軸方向はラム波デバイスの厚み方向（高さ方向）に相当する。以下、第１の実施形態と異なる構成について主に説明し、上述の実施形態と同様の構成については同様の符号を付しその説明を省略または簡略化する。

本実施形態のラム波デバイス２００は、圧電機能層２１０と、支持体２２０とを有する。圧電機能層２１０は、圧電基板１１Ｗ（１１）と、ＩＤＴ電極１２と、切欠き部２４とを有する。

切欠き部２４は、第１の実施形態と同様に、圧電基板１１Ｗの厚みを測定し、ＩＤＴ電極１２の電極ピッチｐを試算するために用いられる。切欠き部２４は、直線的な溝部又は段部で形成され、圧電基板１１Ｗの第２の領域１１２に形成される。本実施形態において切欠き部２４は、隣接する複数のラム波デバイス２００の間の境界部に沿って形成され、より具体的には、ダイシングラインＬに沿って形成される。

切欠き部２４は、圧電基板１１の表面と裏面との間を連絡する段差面２４０を含む。切欠き部２４は、例えばドライエッチング法で形成され、段差面２４０は例えばテーパ状に形成される。

切欠き部２４は、ダイシングブレード（ダイシングソー）の幅よりも大きな幅で形成される。例えば３０μｍ幅のブレードを使用してダイシングする場合、切欠き部２４の幅は例えば５０μｍ程度に設定される。これにより、ダイシング時における圧電基板１１Ｗの破損を抑制することができる。図９（Ａ），（Ｂ）は、ダイシング前後における圧電基板１１Ｗと支持基板２１Ｗとの積層基板を示す要部の拡大断面図である。

なお切欠き部２４はダイシングラインＬの役割も兼ねるため、圧電基板１１Ｗの表面１１Ａの全域にわたって形成されるが、支持体２２０に支持されているため圧電基板１１Ｗの強度の低下は問題にならない。

本実施形態においては、ダイシングラインＬに沿うように切欠き部２４が形成されているため、素子領域の全周における任意の位置において圧電基板１１Ｗの厚み測定が可能となる。これによりＩＤＴ電極１２の電極ピッチを高精度に測定することができる。

以上のように構成される本実施形態のラム波デバイス２００においても上述の第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。すなわち本実施形態においても、切欠き部２４が圧電基板１１Ｗ（１１）に設けられているため、その段差面２４０を利用して圧電基板１１Ｗ（１１）の厚みを高精度に測定することが可能となる。これにより所望とする共振特性を有するラム波デバイスを安定して製造することができる。

＜第３の実施形態＞
図１０および図１２は、本発明の第３の実施形態に係るラム波デバイスの構成を示す概略図である。図１０はウェーハレベルにおける隣接する２つの素子領域を示す平面図であり、図１１は図１０における［Ｃ］−［Ｃ］線方向の断面図である。また図１２は上記ラム波デバイスの要部拡大断面図である。

各図においてＸ，ＹおよびＺの各軸方向は、相互に直交する３軸方向を示しており、Ｚ軸方向はラム波デバイスの厚み方向（高さ方向）に相当する。以下、第１の実施形態と異なる構成について主に説明し、上述の実施形態と同様の構成については同様の符号を付しその説明を省略または簡略化する。

本実施形態のラム波デバイス３００は、圧電機能層３１０と、支持体３２０とを有する。圧電機能層３１０は、圧電基板１１Ｗ（１１）と、ＩＤＴ電極１２と、切欠き部３４とを有する。

切欠き部３４は、第１の実施形態と同様に、圧電基板１１Ｗの厚みを測定し、ＩＤＴ電極１２の電極ピッチｐを試算するために用いられる。切欠き部３４は、直線的な溝部又は段部で形成され、圧電基板１１Ｗの第２の領域１１２に形成される。本実施形態において切欠き部３４は、相互に隣接する２つのラム波デバイス３００の境界部に設けられ、一方のラム波デバイス３００のＩＤＴ電極１２（櫛形電極１２ａ）と他方のラム波デバイス３００のＩＤＴ電極１２（櫛形電極１２ｂ）との間を連絡するように帯状に形成される。

切欠き部３４は、圧電基板１１の表面と裏面との間を連絡する段差面３４０を含む。切欠き部３４は、例えばドライエッチング法で形成され、段差面３４０は例えばテーパ状に形成される。

外部接続端子１５ａ，１５ｂは、櫛形電極１２ａ，１２ｂの上面と切欠き部３４の底部（支持層２２の表面）との間を連絡する引出し配線１４ａ，１４ｂの上にそれぞれ設けられる。引出し配線１４ａ，１４ｂは、例えば、Ａｌ、Ａｌ−Ｃｕ合金、Ｃｕ、Ｒｕ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｔａ、Ｔｉ，Ｃｒ等の金属材料で形成される。外部接続端子１５ａ，１５ｂは、例えばＡｕのスタッドバンプ、ボールバンプあるいはウェッジバンプで構成される。図１２に示すように引出し配線１４ａ，１４ｂと外部接続端子１５ａ，１５ｂとの間にはＴｉ／Ａｕ層等の下地層１６が設けられてもよい。これにより両者間の密着性を高めることができる。

切欠き部３４は、圧電基板１１Ｗを貫通する深さで形成される。したがって切欠き部３４からは圧電基板１１Ｗの下地層である支持体３２０（接合層２２）の表面が露出する。外部接続端子１５ａ，１５ｂは、この露出した支持体３２０の表面上に形成されるため、外部接続端子１５ａ，１５ｂの作製時あるいは外部の回路基板への実装時において圧電基板１１Ｗに作用する外力あるいは機械的衝撃を緩和し、圧電基板１１Ｗ（１１）の損壊を防止することができる。

すなわち、外部接続端子１５ａ，１５ｂの作製にボンディングツール（キャピラリ）が使用される場合、バンプは下地基板上に押し付けられて形成されることになる。本実施形態においては外部接続端子１５ａ，１５ｂが切欠き部３４底部の支持体３２０で支持されているため、外部接続端子１５ａ，１５ｂの作製時に圧電基板１１Ｗにボンディングツールから荷重を受けることはなく、これにより圧電基板１１Ｗの損壊を防止することができる。

また、外部接続端子１５ａ，１５ｂはフリップチップ方式で外部の回路基板上に実装される場合、マウンタ（実装機）からの押圧力が素子に作用する。本実施形態においては外部接続端子１５ａ，１５ｂが切欠き部３４底部の支持体３２０で支持されているため、実装荷重が直接圧電基板１１に作用することが回避され、これにより圧電基板１１の損壊を抑制することが可能となる。

＜第４の実施形態＞
図１３および図１４は、本発明の第４の実施形態に係るラム波デバイスの構成を示す概略図であり、図１３は平面図、図１４は図１３における［Ｄ］−［Ｄ］線方向の断面図である。以下、第１の実施形態と異なる構成について主に説明し、上述の実施形態と同様の構成については同様の符号を付しその説明を省略または簡略化する。

本実施形態のラム波デバイス４００は、切欠き部１４の内部に充填材４４が充填されている点で第１の実施形態と異なる。本実施形態のラム波デバイス４００によれば、温度変化による圧電基板の膨張あるいは収縮を抑制し、共振周波数の温度依存特性を緩和することができる。

充填材４４としては、例えばＳｉＯ₂のように、圧電基板１１よりも熱膨張係数が小さい材料が用いられる。圧電基板１１がＬＴ基板で構成される場合、熱負荷によるＬＴ基板の熱膨張を抑制し、温度による特性変動を抑えるという効果がある。充填材４４としては、ＳｉＯ₂に限られず、例えば、ＳｉＮ等が採用可能である。

特に本実施形態においては、切欠き部１４はＩＤＴ電極１２の両側に設けられ、充填材４４はラム波の伝播方向に埋め込まれる。これにより温度補償効果を高めることができる。

図１５は、切欠き部１４への充填材４４の充填方法を説明する概略工程図である。図１５（Ａ）に示すように切欠き部１４を利用した圧電基板１１の厚み測定を終了した後、圧電基板１１の表面全域にＳｉＯ₂膜４４Ｆを形成する（図１５（Ｂ））。その後、圧電基板１１の表面を研磨することにより、切欠き部１４内に充填材４４が充填される（図１５（Ｃ））。

上述の第３および第４の実施形態は、圧電基板１１の厚み測定のために形成された切欠き部１４，３４が、ＩＤＴ電極１２の形成後は別の構造部として機能させることができる。また第２から第４の実施形態に係るラム波デバイスは、第１の実施形態と同様な工程によって作製することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

例えば以上の各実施形態では、圧電基板を支持する支持体が支持基板２１と接合層２２とで構成されたが、これに限られず、例えば図１６および図１７に示した素子構造が採用されてもよい。

図１６は、支持体のキャビティ部が支持基板の貫通孔で形成されたラム波デバイスの製造方法を説明する概略工程断面図である。所定厚みの圧電基板５１が支持体５０の表面に積層された後、圧電基板５１が所定厚みに薄化される（図１６（Ａ），（Ｂ））。次に、圧電基板５１の所定位置に基板厚み測定用の切欠き部５４と、測定された厚みに応じて電極ピッチが調整されたＩＤＴ電極５２とが順次、形成される（図１６（Ｃ），（Ｄ））。その後、ＩＤＴ電極５２直下の支持体５０内にキャビティ部５３が形成された後、キャビティ部５３を被覆するカバー５５が支持体５０の裏面に接合される（図１６（Ｅ），（Ｆ））。

図１７は、支持基板６０表面の接合層６７に犠牲層６６を埋め込んだ後、犠牲層６６を溶解除去して形成されたキャビティ部６３を有するラム波デバイスの製造方法を説明する概略工程断面図である。犠牲層６６は圧電基板６１の裏面に形成され、支持基板６０への積層時に接合層６７の内部へ犠牲層６６が埋め込まれる（図１７（Ａ），（Ｂ））。次に、圧電基板６１が所定厚みに薄化された後、基板厚み測定用の切欠き部６４が形成される(図１７（Ｃ），（Ｄ）)。このとき切欠き部６４は、一部が犠牲層６６に達するように形成される。そして切欠き部６４を用いた圧電基板６１の厚み測定結果に基づいてＩＤＴ電極６２を作製した後、切欠き部６４を介して犠牲層６６を溶解除去する（図１７（Ｅ），（Ｆ））。

また図１８に示すように、ＩＤＴ電極１２の周囲に複数の円形の切欠き部７４が形成されてもよく、このような構成によっても上述と同様の作用効果を得ることができる。

１１…圧電基板
１２…ＩＤＴ電極
１４，２４，３４，４４…切欠き部
１５ａ，１５ｂ…外部接続端子
２１…支持基板
２２…接合層
２３…キャビティ部
４４…充填材
１００，２００，３００，４００…ラム波デバイス
１１０…圧電機能層
１２０…支持体
２０１…支持面

Claims (11)

1. 第１の面と前記第１の面に対向する第２の面とを有する圧電基板と、前記第１の面に配置されたＩＤＴ電極と、前記圧電基板に設けられ前記第１の面と前記第２の面との間を連絡する段差面を含む切欠き部と、を有する圧電機能層と、
   前記第２の面に接合され前記切欠き部を介して前記第１の面側に露出する支持面と、前記支持面に隣接して設けられ前記圧電基板を介して前記ＩＤＴ電極と対向するキャビティ部と、を有する支持体と、
   を具備し、
   前記切欠き部は、前記支持面のみを露出させ、前記キャビティ部と連絡しないことを特徴とするラム波デバイス。
2. 請求項１に記載のラム波デバイスであって、
   前記第１の面は、前記キャビティ部と対向する第１の領域と、前記第１の領域の外側を囲む第２の領域とを有し、
   前記ＩＤＴ電極は、前記第１の領域に配置され、
   前記切欠き部は、前記第２の領域に設けられる
   ラム波デバイス。
3. 請求項１又は２に記載のラム波デバイスであって、
   前記切欠き部は、円形の開口部を有する貫通孔であり、
   前記第１の面に垂直な方向から見て、前記切欠き部は前記ＩＤＴ電極に対し、前記ＩＤＴ電極の電極指の配列方向に対し垂直方向に位置することを特徴とするラム波デバイス。
4. 請求項３に記載のラム波デバイスであって、
   前記貫通孔は３０μｍ以上の開口幅を有する
   ラム波デバイス。
5. 請求項１又は２に記載のラム波デバイスであって、
   前記切欠き部は、直線的な溝部又は段部であり、
   前記切欠き部の、前記ＩＤＴ電極の電極指の配列方向に対し垂直方向における長さは、前記電極指の前記垂直方向における長さよりも短いことを特徴とするラム波デバイス。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のラム波デバイスであって、
   前記切欠き部は、複数の切欠き部を含み、
   前記複数の切欠き部は、前記圧電基板上の複数の位置に設けられる
   ラム波デバイス。
7. 第１の面と前記第１の面に対向する第２の面とを有する圧電基板と、前記第１の面に配置されたＩＤＴ電極と、前記圧電基板に設けられ前記第１の面と前記第２の面との間を連絡する段差面を含む切欠き部と、を有する圧電機能層と、
   前記第２の面に接合され前記切欠き部を介して前記第１の面側に露出する支持面と、前記支持面に隣接して設けられ前記圧電基板を介して前記ＩＤＴ電極と対向するキャビティ部と、を有する支持体と、
   前記切欠き部に配置され、前記ＩＤＴ電極と電気的に接続される外部接続端子と
   を具備するラム波デバイス。
8. 第１の面と前記第１の面に対向する第２の面とを有する圧電基板と、前記第１の面に配置されたＩＤＴ電極と、前記圧電基板に設けられ前記第１の面と前記第２の面との間を連絡する段差面を含む切欠き部と、前記切欠き部に前記圧電基板よりも熱膨張係数が小さい材料が充填された充填層と、を有する圧電機能層と、
   前記第２の面に接合され前記切欠き部を介して前記第１の面側に露出する支持面と、前記支持面に隣接して設けられ前記圧電基板を介して前記ＩＤＴ電極と対向するキャビティ部と、を有する支持体と
   を具備するラム波デバイス。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載のラム波デバイスであって、
   前記支持面は、前記支持体に設けられた接着材料層を含む
   ラム波デバイス。
10. 支持体に積層された所定厚みの圧電基板に切欠き部を形成し、
    前記切欠き部を利用して前記圧電基板の厚みを測定し、
    前記圧電基板の厚みに応じて設定された電極間隔のＩＤＴ電極を前記圧電基板の表面に形成する
    ラム波デバイスの製造方法。
11. 請求項１０に記載のラム波デバイスの製造方法であって、
    前記切欠き部を形成する工程は、前記切欠き部をドライエッチング法で形成する
    ラム波デバイスの製造方法。

Images