JP6409785B2 - 弾性波装置及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、支持基板上に、圧電薄膜を含む積層膜が積層されている弾性波装置及びその製造方法に関する。

従来、帯域フィルタや共振子などに弾性波装置が広く用いられている。下記の特許文献１には、圧電単結晶薄膜を用いた弾性波装置が開示されている。

特許文献１では、支持基板上に、下から順に、高音速膜、低音速膜及び圧電単結晶薄膜が積層されている。圧電単結晶薄膜上に、ＩＤＴ電極と、ＩＤＴ電極に電気的に接続されているパッド電極とが形成されている。パッド電極上に、外部と電気的に接続するためのバンプが接合されている。

また、下記の特許文献２の弾性波装置では、圧電基板上にＩＤＴ電極が形成されている。ＩＤＴ電極を囲むように支持枠が形成されている。支持枠の上面開口を閉成するようにカバー部材が積層されている。ＩＤＴ電極に電気的に接続されるように、パッド電極が形成されている。支持枠及びカバー部材を貫通するようにアンダーバンプメタル層が形成されている。アンダーバンプメタル層は、下方のパッド電極に電気的に接続されている。アンダーバンプメタル層の上面に金属バンプが接合されている。

ＷＯ２０１２／１２４６４８ ＷＯ２００９／０７５０８８

特許文献１に記載のような圧電単結晶薄膜を用いた弾性波装置では、圧電単結晶薄膜が薄く、割れやすい。他方、パッド電極には、外部接続端子として、上方から金属バンプが直接または間接に接合される。この接合時に、パッド電極には大きな圧力が加わる。また、弾性波装置を回路基板に実装するに際しては、金属バンプ側から回路基板に押し当てられる。従って、上記バンプ接合時や回路基板への実装時に、パッド電極下方において圧電単結晶薄膜が割れたり、圧電単結晶薄膜を含む積層構造において剥がれが生じ易いという問題があった。

また、特許文献２に記載のような構造にあって、特許文献１のような圧電単結晶薄膜構造を適用した場合、実装時の熱処理などにより支持層やカバー層が収縮し、パッド電極を通じて大きな応力が圧電単結晶薄膜にかかることになる。その結果、本構造においても、圧電単結晶薄膜が割れたり、圧電単結晶薄膜を含む積層構造において剥がれが生じ易いという問題があった。

本発明の目的は、圧電薄膜の剥がれや割れが生じ難い、弾性波装置及びその製造方法を提供することにある。

本発明に係る弾性波装置は、支持基板と、上記支持基板上に積層されており、圧電薄膜を含む複数の膜を積層してなる積層膜と、上記圧電薄膜の一方面に設けられたＩＤＴ電極と、上記積層膜上に形成されており、かつ上記ＩＤＴ電極に電気的に接続されている引き出し電極部と、上記引き出し電極部に連ねられているパッド電極部とを有する配線電極と、上記配線電極の上記パッド電極部の上方に位置しており、該パッド電極部に接続されている外部接続端子とを備え、上記積層膜の内、少なくとも上記圧電薄膜が、上記パッド電極部の下方には存在しないように、上記支持基板上において上記パッド電極部上に上記外部接続端子が接合されている。

本発明に係る弾性波装置のある特定の局面では、上記パッド電極部の下方において、上記パッド電極部と上記支持基板との間の上記積層膜が実質的に除去されている。

本発明に係る弾性波装置の他の特定の局面では、上記パッド電極部の下面が、上記支持基板上面に設けられた凹部に入り込むようにして上記パッド電極部が上記支持基板上に積層されている。

本発明に係る弾性波装置のさらに他の特定の局面では、上記圧電薄膜は、圧電単結晶薄膜である。好ましくは、上記圧電薄膜には、Ｆｅが添加されていてもよい。

本発明に係る弾性波装置の別の特定の局面では、上記積層膜が、上記圧電薄膜の下面に接するように設けられており、かつ前記圧電薄膜を伝搬するバルク波の音速よりも、伝搬するバルク波の音速が遅い低音速膜と、上記低音速膜の下面に積層されており、前記圧電薄膜を伝搬する弾性波の音速よりも、伝搬するバルク波の音速が高い高音速膜とを有する。

本発明に係る弾性波装置のさらに他の特定の局面では、上記パッド電極部と上記支持基板との間に、上記高音速膜と上記低音速膜との積層体の内の少なくとも一部の層がさらに設けられている。

本発明に係る弾性波装置の他の特定の局面では、上記圧電薄膜の下面に接するように設けられており、かつ上記圧電薄膜を伝搬するバルク波の音速よりも、伝搬するバルク波の音速が遅い低音速膜を有し、上記支持基板は、上記低音速膜の下面に積層されており、上記圧電薄膜を伝搬する弾性波の音速よりも、伝搬するバルク波の音速が高い高音速支持基板である。

本発明に係る弾性波装置のさらに他の特定の局面では、上記外部接続端子が、金属バンプからなる。

本発明に係る弾性波装置のさらに別の特定の局面では、上記配線電極の上記引き出し電極部が、上記積層膜上面から上記積層膜の側面上を経て上記パッド電極部に連なっており、該引き出し電極部が形成されている上記積層膜の上記側面が、上方に行くに連れて上記ＩＤＴ電極側に近付くように、上記支持基板上面に対して傾斜している。

本発明に係る弾性波装置のさらに他の特定の局面では、上記積層膜の上記引き出し電極部が設けられている上記側面に段差が設けられている。

本発明に係る弾性波装置のさらに別の特定の局面では、上記ＩＤＴ電極として、複数のＩＤＴ電極が備えられており、隣り合うＩＤＴ電極同士を電気的に接続しており、かつ上記積層膜の少なくとも一部の層上に設けられた接続配線がさらに備えられている。

本発明に係る弾性波装置のさらに他の特定の局面では、上記接続配線の下方に、上記積層膜のうち少なくとも上記圧電薄膜が存在しないように上記接続配線が設けられている。

本発明に係る弾性波装置の別の特定の局面では、上記パッド電極部と上記支持基板との間の構造と、上記接続配線と上記支持基板との間の構造とが異なる。

本発明に係る弾性波装置のさらに別の特定の局面では、上記ＩＤＴ電極が設けられている領域を囲むように設けられており、上記支持基板上に直接または間接に積層されており、上方に開いた開口を有する支持枠と、上記支持枠の開口を閉成するように設けられた蓋材とを備え、上記外部接続端子が、上記パッド電極部の上面に接合されており、上記支持枠及び上記蓋材を貫通するように設けられたアンダーバンプメタル層と、該アンダーバンプメタル層上に接合された金属バンプとを有する。

本発明に係る弾性波装置のさらに他の特定の局面では、上記支持枠の下方に上記積層膜が存在しない。

本発明に係る弾性波装置の他の特定の局面では、上記積層膜の少なくとも一部の層と上記蓋材とに当接するように設けられた仕切り壁がさらに備えられている。

本発明に係る弾性波装置では、上記支持基板の下面側に、本発明に従って構成されている弾性波装置がさらに構成されており、上記支持基板に、上面側の弾性波装置と、下面側の弾性波装置とを電気的に接続している接続電極が設けられていてもよい。好ましくは、上記接続電極は、上記支持基板を貫通しているビアホール電極である。

本発明に係る弾性波装置の製造方法は、以下の各工程を備える。

支持基板上に圧電薄膜を含む積層膜を形成する工程。

上記圧電薄膜の一方面にＩＤＴ電極を形成する工程。

上記ＩＤＴ電極に電気的に接続されている引き出し電極部と、パッド電極部とを有する配線電極を形成する工程。

上記パッド電極部に電気的に接続されるように外部接続端子を形成する工程。

上記積層膜を形成する工程において、上記圧電薄膜を形成するにあたり、圧電薄膜形成後に、該圧電薄膜のパターニングを行う。好ましくは、上記圧電薄膜のパターニングは、エッチングにより行われる。

本発明に係る弾性波装置及びその製造方法によれば、パッド電極部の下方に圧電薄膜が存在しないため、外部接続端子接合時や実装時に圧電薄膜の剥がれや割れが生じ難い。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る弾性波装置の正面断面図である。 図２は、本発明の第１の実施形態に係る弾性波装置の電極構造を示す模式的平面図である。 図３は、本発明の第２の実施形態に係る弾性波装置の正面断面図である。 図４は、本発明の第３の実施形態に係る弾性波装置の正面断面図である。 図５は、本発明の第４の実施形態に係る弾性波装置の正面断面図である。 図６は、本発明の第５の実施形態に係る弾性波装置の正面断面図である。 図７は、本発明の第６の実施形態に係る弾性波装置の正面断面図である。 図８は、ダイシング領域に圧電薄膜が形成されていない参考例を示す模式的正面断面図である。 図９は、ダイシング領域に圧電薄膜が形成されていない他の参考例を示す正面断面図である。 図１０は、高音速支持基板を用いた変形例に係る弾性波装置の正面断面図である。 図１１は、本発明の第１の実施形態の他の変形例に係る弾性波装置の正面断面図である。 図１２は、本発明の第２の実施形態の変形例に係る弾性波装置の正面断面図である。 図１３は、本発明の第７の実施形態に係る弾性波装置の正面断面図である。 図１４は、本発明の第７の実施形態の弾性波装置の電極構造を説明するための模式的平面図である。 図１５は、本発明の第７の実施形態の弾性波装置の第１の変形例を説明するための部分切欠き正面断面図である。 図１６は、本発明の第７の実施形態の弾性波装置の第２の変形例を説明するための部分切欠き正面断面図である。 図１７は、本発明の第７の実施形態の弾性波装置の第３の変形例を説明するための部分切欠き正面断面図である。 図１８は、本発明の第８の実施形態に係る弾性波装置の正面断面図である。 図１９は、本発明の第９の実施形態に係る弾性波装置の正面断面図である。 図２０は、本発明の第１０の実施形態に係る弾性波装置の正面断面図である。 図２１は、図１８に示した第８の実施形態に係る弾性波装置の第１の変形例を説明するための部分切欠き正面断面図である。 図２２は、図１８に示した第８の実施形態に係る弾性波装置の第２の変形例を説明するための部分切欠き正面断面図である。

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。なお、本明細書に記載の各実施形態は例示的なものであり、異なる実施形態間において、構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることを指摘しておく。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る弾性波装置の正面断面図であり、図２はその電極構造を示す模式的平面図である。

弾性波装置１は、支持基板２を有する。支持基板２は、本実施形態では、Ｓｉからなる。もっとも、支持基板２は、Ｓｉのような半導体に限らず、ＬｉＴａＯ_３のような圧電体であってもよく、あるいはＳｉＯ_２やＡｌ_２Ｏ_３などの誘電体であってもよい。

支持基板２上に、積層膜３が積層されている。本実施形態では、積層膜３は、下から順に、高音速膜４、低音速膜５及び圧電薄膜６を有する。高音速膜４は、圧電薄膜６を伝搬する弾性波の音速よりも、伝搬するバルク波の音速が高い材料からなる。また、低音速膜５は、伝搬するバルク波の音速が、圧電薄膜６を伝搬するバルク波の音速よりも低い材料からなる。高音速膜４及び低音速膜５は、上記音速関係を満たす適宜の材料からなる。高音速膜４は、本実施形態では、窒化ケイ素（ＳｉＮ）からなる。もっとも、高音速膜４は、窒化ケイ素に限らず、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム（アルミナ）、酸窒化ケイ素、炭化ケイ素、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）、ダイヤモンドなどの適宜の材料により形成することができる。

低音速膜５は、本実施形態では、酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）からなる。もっとも、低音速膜５は、ガラス、酸窒化シリコン、酸化タンタル、酸化シリコンにフッ素、炭素、ホウ素などを加えた化合物などの適宜の材料により形成することができる。

圧電薄膜６の下方に上記低音速膜５及び高音速膜４が積層されているため、弾性表面波が下方に漏洩し難く、低音速膜５までの領域に閉じ込められる。従って、弾性表面波が効率よく伝搬する。

圧電薄膜６は、本実施形態では、ＬｉＴａＯ_３またはＬｉＮｂＯ_３のような圧電単結晶薄膜からなる。もっとも、圧電薄膜６は、圧電単結晶以外の圧電材料により形成されていてもよい。圧電単結晶からなる場合、割れや剥がれが生じやすいため、本発明がより効果的である。なお、ＩＤＴ電極周期から決定される弾性波の波長をλとした場合に、圧電薄膜は、厚みが１．５λ以下の膜である。また、圧電薄膜６として、ＦｅがドープされたＬｉＴａＯ_３を用いることもできる。この場合は、圧電薄膜６の分極反転が抑制できて好ましい。

図１に示すように、圧電薄膜６は、低音速膜５の上面の一部の領域にのみ設けられている。

圧電薄膜６の上面には、ＩＤＴ電極１１が積層されている。ＩＤＴ電極１１は、適宜の金属もしくは合金により形成することができる。このような金属もしくは合金としては、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｗ、Ａｕ、Ａｇ−Ｐｄ、Ａｌ−Ｃｕ、Ｔｉ、Ｎｉ，ＮｉＣｒなどを挙げることができる。ＩＤＴ電極１１は、複数の金属膜を積層してなる積層金属膜で形成されていてもよい。

図２に示すように、本実施形態では、ＩＤＴ電極１１に配線電極１２が電気的に接続されている。配線電極１２は引き出し電極部１３と、引き出し電極部１３に連ねられたパッド電極部１４とを有する。

上記配線電極１２についても、Ａｌ、Ｃｕなどの適宜の金属もしくは合金により形成することができる。

図１に戻り、上記パッド電極部１４上に、外部接続端子７が接合されている。外部接続端子７は、本実施形態では、金属のスタッドバンプからなる。本実施形態では、Ａｕからなるスタッドバンプが用いられているが、Ａｕ以外の金属材料を用いてもよい。

本実施形態の弾性波装置１の製造に際しては、まず支持基板２を用意する。次に、支持基板２上に、上記積層膜３を形成する。より具体的には、高音速膜４、低音速膜５及び圧電薄膜６をこの順序で形成する。圧電薄膜６の形成に際しては、圧電薄膜を形成した後にパターニングし、所定の形状の圧電薄膜６を形成する。好ましくは、パターニングをエッチングで行うことが望ましい。次に、圧電薄膜６上にＩＤＴ電極１１を形成する。さらに、上記ＩＤＴ電極１１に電気的に接続されるように、配線電極１２を形成する。しかる後、パッド電極部１４上に外部接続端子７を接合する。このようにして、弾性波装置１を得ることができる。

本実施形態では、パッド電極部１４は圧電薄膜６が設けられている領域の外側に位置している。従って、パッド電極部１４の下方には、圧電薄膜６が存在しない。よって、外部接続端子７を接合する際に、パッド電極部１４に下方に向かう力が作用したとしても、圧電薄膜６の割れや剥がれが生じ難い。

弾性波装置１は、いわゆるチップサイズパッケージ（ＣＳＰ）部品と称されている表面実装可能な部品である。実装に際しては、回路基板上に外部接続端子７側から実装される。この実装時にも、外部接続端子７からパッド電極部１４側に向かって力が作用する。弾性波装置１では、このような力が作用したとしても、やはり、圧電薄膜６における割れや剥がれが生じ難い。

さらに、弾性波装置１に温度変化が加わり、金属からなる外部接続端子７やパッド電極部１４が伸縮したとしても、圧電薄膜６の剥離や割れが生じ難い。よって、歩留まりが高く、信頼性に優れた弾性波装置１を提供することができる。

図３は本発明の第２の実施形態に係る弾性波装置の正面断面図である。弾性波装置２１は、いわゆるウエハレベルパッケージ（ＷＬＰ）構造の弾性波装置である。第２の実施形態の弾性波装置２１は、パッケージ構造以外の点については、第１の実施形態と同様である。従って、同一番号については同一の参照番号を付することにより、詳細な説明は省略する。

弾性波装置２１では、支持基板２上に、高音速膜４、低音速膜５及び圧電薄膜６が積層されている。すなわち、高音速膜４、低音速膜５及び圧電薄膜６を有する積層膜３が設けられている。圧電薄膜６上にＩＤＴ電極１１が形成されている。ＩＤＴ電極１１に連なるように、配線電極１２が設けられている。なお、高音速膜４に代えて、図１０に示す高音速支持基板４Ａを用いて、弾性波を圧電薄膜６及び低音速膜５が積層されている部分に閉じ込めてもよい。すなわち、高音速支持基板４Ａの上に低音速膜５及び圧電薄膜６を積層する構造としても同様の効果が得られる。ここで、高音速支持基板の材料としてはガラスやシリコン、アルミナ、ＬｉＴａＯ_３またはＬｉＮｂＯ_３などの圧電単結晶などが用いられる。

本実施形態では、支持基板２上に、支持枠２２が設けられている。支持枠２２は、合成樹脂からなる。このような合成樹脂としては、ポリイミド樹脂などの適宜の熱硬化性樹脂を用いることができる。

支持枠２２は、ＩＤＴ電極１１が設けられている領域を囲むように配置されている。支持枠２２は、パッド電極部１４を覆うように設けられている。

支持枠２２の開口を閉成するように蓋材２３が設けられている。蓋材２３は、エポキシ樹脂などの適宜の合成樹脂からなる。もっとも、蓋材２３は、絶縁性セラミックスなどの他の絶縁性材料により形成されてもよい。

上記支持枠２２及び蓋材２３を貫通するように貫通孔が設けられている。この貫通孔にアンダーバンプメタル層２４が充填されている。アンダーバンプメタル層２４は、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ａｕ，ＡｌＣｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｓｎなどの適宜の金属もしくは合金により形成することができる。

アンダーバンプメタル層２４の下端は、パッド電極部１４に接合されている。そして、アンダーバンプメタル層２４の上端に、外部接続端子８が接合されている。外部接続端子８は、本実施形態では、半田バンプからなる。もっとも、半田以外の他の金属からなる金属バンプを用いてもよい。

本実施形態では、上記のように、支持枠２２、蓋材２３、アンダーバンプメタル層２４及び外部接続端子８を有するため、ウエハレベルパッケージが構成されている。実装に際しては、弾性波装置２１においても、外部接続端子８側から回路基板に表面実装することができる。

外部接続端子８としての半田バンプ接合時や回路基板への弾性波装置２１の実装時には、パッド電極部１４に向かう力が作用する。もっとも、本実施形態においても、パッド電極部１４の下方には、圧電薄膜６が位置していない。従って、圧電薄膜６の割れや剥がれを確実に抑制することができる。

なお、パッド電極部１４のアンダーバンプメタル層２４が接合されている部分が支持枠２２内に位置しておればよい。従って、パッド電極部１４の全領域を支持枠２２が覆う必要は必ずしもない。すなわち、支持枠２２は、パッド電極部１４の少なくとも一部であって、アンダーバンプメタル層２４が接合される領域を含むように設けられておればよい。また、第１および第２の実施形態においては、圧電薄膜６は完全に除去されていなくてもよい。すなわち、実質的に除去されていれば、本発明の効果を得ることができる。

また、本実施形態では、上記支持枠２２の下方には積層膜３が存在しない。すなわち、積層膜３は、支持枠２２で囲まれた領域内に位置している。

第１及び第２の実施形態では、圧電薄膜６が、積層膜３において、低音速膜５上の一部の領域に形成されている。このような積層膜３の形成は、適宜の薄膜形成方法を用いて行うことができる。すなわち、支持基板２上に、高音速膜４、低音速膜５及び圧電薄膜６を順次形成する。しかる後、蒸着及びリフトオフ法などによりＩＤＴ電極１１を形成する。次に、圧電薄膜６をパターニングする。圧電薄膜６のパターニングは、フォトリソグラフィ法を用いて除去する部分のみ開口したレジストパターンを形成し、エッチング技術を用いて圧電薄膜の除去を行う。エッチングにはウェットエッチングやドライエッチングを用いることが可能である。ドライエッチングの反応ガスはＣＦ_４などのフッ化炭素、ＣＣｌ_４などの塩化炭素やＡｒなどが使用可能である。

このようにして、パッド電極部１４が設けられている領域の圧電薄膜６を除去する。次に、パッド電極部１４を含む配線電極１２を形成する。しかる後、パッド電極部１４上に外部接続端子７を形成する。第２の実施形態では、パッド電極部１４を含む配線電極１２を形成した後に、支持枠２２及び蓋材２３を形成する。しかる後、アンダーバンプメタル層２４及び外部接続端子８を形成する。ここではＩＤＴ電極１１を形成したのちに圧電薄膜６をパターニングしたが、この順序は逆であってもよい。

図４は、本実施形態の第３の実施形態に係る弾性波装置３１の正面断面図である。第３の実施形態の弾性波装置３１では、パッド電極部１４の下方に積層膜３全体が位置していない。その他の点は第１の実施形態と同様であるため、同一の参照番号を付することにより、その説明を省略する。

図４に示すように、本実施形態では、圧電薄膜６だけでなく、高音速膜４及び低音速膜５もパッド電極部１４の下方に位置していない。また、特に限定されないが、圧電薄膜６と、高音速膜４及び低音速膜５とが同じ平面形状を有している。

本実施形態においても、パッド電極部１４の下方には、圧電薄膜６が位置していないため、第１の実施形態と同様に外部接続端子７の接合時や、実装時に、圧電薄膜６の割れや剥がれが生じ難い。

本実施形態の製造に際しては、圧電薄膜６をエッチングするに際し高音速膜４及び低音速膜５を同様にエッチングにより除去すればよい。

本実施形態のように、積層膜３の全てが、パッド電極部１４の下方に存在しないように構成されてもよい。また、少なくとも圧電薄膜６がパッド電極部１４の下方に存在しなければよいため、圧電薄膜６と、高音速膜４または低音速膜５の内の一方のみとがパッド電極部１４の下方に存在しない構造であってもよい。

本実施形態のように、積層膜３全体がパッド電極部１４の下方に位置しない構造では、パッド電極部１４が設けられている領域の外側において、支持基板２上に積層膜３が存在しない領域が設けられていることが望ましい。その場合には、ダイシング領域においても支持基板２の上面が露出されることになるため、ダイシングが容易となる。従って、ダイシング時間の短縮及びダイシングに際しての層間剥離等が生じ難い。

図５は、本発明の第４の実施形態に係る弾性波装置４１を示す正面断面図である。弾性波装置４１は、第２の実施形態と同様に、支持枠２２、蓋材２３、アンダーバンプメタル層２４及び外部接続端子８を有するＷＬＰ構造とされていること以外は、弾性波装置３１と同様である。従って、同一部分について同一の参照番号を付することにより、その説明を省略する。本実施形態においても、積層膜３全体が、パッド電極部１４の下方に位置していない。従って、第３の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。なお、第３および第４の実施形態においては、積層膜３は完全に除去されていなくてもよい。すなわち、実質的に除去されていれば、本発明の効果を得ることができる。

第１から第４の実施形態においては、多層膜構造が上から圧電薄膜／低音速膜／高音速膜という構成になっているが、図１２に示すように、高音速膜４と支持基板２の間に誘電体などからなる接合材層９があってもよい。

図６は、本発明の第５の実施形態に係る弾性波装置の正面断面図である。弾性波装置５１は、支持基板５２を有する。支持基板５２の上面に、第３の実施形態と同様にして、積層膜３、ＩＤＴ電極１１、配線電極１２及び外部接続端子７が形成されている。すなわち、支持基板５２と支持基板５２の上面のこれらの構造により、第３の実施形態と同様の弾性波装置が形成されている。

本実施形態では、支持基板５２の下面５２ｂにも、弾性波装置が構成されている。すなわち、支持基板５２の下面５２ｂ上に、積層膜３、ＩＤＴ電極１１、配線電極１２が設けられている。もっとも、外部接続端子７は、支持基板５２の下面５２ｂ側においては設けられていない。しかしながら、支持基板５２の下面５２ｂにおいても、外部接続端子７が設けられていてもよい。支持基板５２には、上面５２ａから、下面５２ｂに向かって貫通しているビアホール電極５３，５３が設けられている。ビアホール電極５３，５３により、上面側のパッド電極部１４と下面側のパッド電極部１４とが電気的に接続されている。ビアホール電極５３は、適宜の金属もしくは合金により形成することができる。

本実施形態のように、支持基板５２の下面５２ｂ側に、さらに第３の実施形態と同様の弾性波装置が構成されていてもよい。

図７は、本発明の第６の実施形態に係る弾性波装置の正面断面図である。弾性波装置６１は、第５の実施形態と同様に支持基板５２及びビアホール電極５３，５３を有する。弾性波装置６１では、支持基板５２の上面５２ａに、第４の実施形態の弾性波装置４１と同様の構造が設けられている。従って、第４の実施形態と同一部分については同一の参照番号を付することにより、その説明を省略する。

また、本実施形態においても支持基板５２の下面５２ｂ側において、上面５２ａ側の弾性波装置と同様の弾性波装置が構成されている。もっとも、下面５２ｂ側においては、アンダーバンプメタル層２４及び外部接続端子８は設けられていない。

弾性波装置６１のように、支持基板５２の上面５２ａ及び下面５２ｂの双方においてウエハレベルパッケージ構造の弾性波装置を構成してもよい。

なお、弾性波装置６１においても、下面５２ｂ側にもアンダーバンプメタル層２４及び外部接続端子８を設けてもよい。その場合には、弾性波装置６１の上面及び下面のいずれ側も利用して実装することができる。

なお、第５及び第６の実施形態の弾性波装置５１，６１ではビアホール電極５３を用いたが、支持基板５２の上面５２ａ側と、下面５２ｂ側とを電気的に接続するには、ビアホール電極５３以外の接続電極を用いてもよい。すなわち、支持基板５２の側面を経由する接続電極などを用いてもよい。

第５及び第６の実施形態の弾性波装置５１，６１においても、外部接続端子７，８の接合時や表面実装時に圧電薄膜６が剥がれ難く、割れ難い。また、弾性波装置５１，６１では、支持基板５２の下面５２ｂ側にも弾性波装置を設けるため、高密度化を進めることができ、かつ電子機器の小型化を進めることが可能となる。

弾性波装置５１の製造に際しては、支持基板５２の上面５２ａ上に第３の実施形態と同様にして弾性波装置構成部分を形成した後に、支持基板５２の下面５２ｂ側から貫通孔を形成し、ビアホール電極５３を形成すればよい。しかる後、下面５２ｂ側において、上面５２ａ側と同様に、弾性波装置構成部分を形成すればよい。弾性波装置６１の製造に際しても、同様に、支持基板５２の上面５２ａ側を第４の実施形態と同様にして形成する。しかる後、ビアホール電極５３，５３を形成する。次に、支持基板５２の下面５２ｂ側において、第４の実施形態と同様の方法により積層膜３、ＩＤＴ電極１１、配線電極１２を順次形成し、支持枠２２及び蓋材２３を形成すればよい。

なお、第３の実施形態の弾性波装置３１では、ダイシング領域において支持基板２の上面が露出しているため、ダイシングが容易に行い得ることを説明した。このように、圧電薄膜６を含む積層膜３がダイシング領域に存在しない場合、ダイシングを容易に行うことができる。これを図８及び図９に示す参考例により詳細に説明する。

図８に示す参考例の弾性波装置７１では、支持基板２上に、積層膜３、ＩＤＴ電極１１が積層されている。支持基板２、積層膜３は第１の実施形態と同様に構成されている。すなわち、積層膜３は、高音速膜４、低音速膜５及び圧電薄膜６を有する。そして、ＩＤＴ電極１１が圧電薄膜６上に設けられている。ＩＤＴ電極１１に電気的に接続されるようにパッド電極部１４が設けられている。パッド電極部１４上に、外部接続端子７２が設けられている。外部接続端子７２は、金属バンプからなる。本参考例では、パッド電極部１４の下方に圧電薄膜６は設けられているが、記号Ａで示すダイシング領域には、圧電薄膜６が位置していない。すなわち、第３の実施形態の弾性波装置３１と同様に、ダイシング領域Ａにおいて支持基板２の上面が露出している。従って、ダイシングを容易に行うことができる。

同様に、図９に示す他の参考例の弾性波装置７５においても、ダイシング領域Ａにおいて支持基板２の上面が露出している。従って、ダイシングを容易に行い得る。なお、弾性波装置７５は、ＷＬＰ構造を有することを除いては、弾性波装置７１と同様である。従って、支持基板２上に高音速膜４、低音速膜５及び圧電薄膜６を有する積層膜３が形成されている。積層膜３上にＩＤＴ電極１１及びパッド電極部１４が設けられている。このパッド電極部１４を覆うように支持枠２２及び蓋材２３が配置されている。そして、支持枠２２及び蓋材２３を貫通する貫通孔にアンダーバンプメタル層２４が設けられている。アンダーバンプメタル層２４がパッド電極部１４に接合されている。アンダーバンプメタル層２４上に外部接続端子８が接合されている。

上記参考例の弾性波装置７１，７５の説明から明らかなように、ダイシング領域Ａにおいて、上方に圧電薄膜６が存在しない場合には、ダイシングに際しての圧電薄膜６の割れや剥がれを確実に抑制することができる。従って、積層膜３の内少なくとも圧電薄膜６がダイシング領域に存在しないことが望ましい。もっとも、より好ましくは、第３の実施形態や弾性波装置７１，７５のように、積層膜３の全体がダイシング領域Ａに存在しないことがより一層好ましい。それによってダイシングをより一層容易に行うことができる。

また、図３を参照して説明したように、支持枠２２の下に積層膜３や圧電薄膜６が図３に示す実施形態では存在していなかった。図５及び図７に示したウエハレベルパッケージ構造の実施形態においても同様に支持枠の下方に積層膜３や圧電薄膜６が存在しない。

図１３は、本発明の第７の実施形態に係る弾性波装置の正面断面図であり、図１４は、第７の実施形態の弾性波装置における電極構造を説明するための模式的平面図である。

第７の実施形態の弾性波装置８１では、支持基板２上に積層膜３が積層されている。積層膜３は、下から順に、高音速膜４、低音速膜５及び圧電薄膜６を有する。この支持基板２及び積層膜３を構成する材料は、第１〜第６の実施形態と同様である。

弾性波装置８１が、弾性波装置２１と異なるところは、圧電薄膜６上に複数のＩＤＴ電極１１，１１，１１が設けられていることにある。図１４に模式的に示すように、圧電薄膜６上には、複数のＩＤＴ電極１１，１１，１１が形成されている。図１４では、ＩＤＴ電極が形成されている領域を矩形の枠で模式的に示している。図１４のＡ−Ａ線に沿う断面に相当する図が、図１３である。

この隣り合うＩＤＴ電極１１，１１同士は、接続配線８２により電気的に接続されている。接続配線８２は、配線電極１２と同じ金属材料で構成されている。もっとも、接続配線８２には、他の金属により形成されていてもよい。

弾性波装置８１のように、圧電薄膜６上に、複数のＩＤＴ電極１１，１１，１１を形成し、それによって、フィルタ回路を形成してもよい。このように、本発明においては、圧電薄膜６上に形成されるＩＤＴ電極１１の数は２以上であってもよい。

接続配線８２は、圧電薄膜６上に設けられている。弾性波装置８１のその他の構成は、図３に示した弾性波装置２１と同様であるため、同一部分については同一の参照番号を付することにより、その説明を省略する。

弾性波装置８１においても、パッド電極部１４の下方には、圧電薄膜６は存在しない。従って、外部接続端子８の接合時や弾性波装置８１の実装時に圧電薄膜６の剥がれや割れが生じ難い。

図１５は、第７の実施形態の第１の変形例に係る弾性波装置８１Ａの部分切欠き正面断面図である。弾性波装置８１では、パッド電極部１４は、低音速膜５の上面に設けられていた。言い換えれば、パッド電極部１４と支持基板２との間には、高音速膜４及び低音速膜５が存在していた。これに対して、弾性波装置８１Ａでは、図１５に示すように、パッド電極部１４と支持基板２との間には、高音速膜４と、低音速膜５の一部の層とが存在する。言い換えれば、高音速膜４と低音速膜５の積層部分の少なくとも一部の層が、支持基板２と、パッド電極部１４との間に存在する。このように、パッド電極部１４と支持基板２との間には、圧電薄膜６を除いた積層膜３の少なくとも一部の層が存在していてもよい。このような構成は、パッド電極部１４が形成される部分において、エッチングにより積層膜３をエッチングする際のエッチング条件を調整することにより容易に得ることができる。

図１６は、弾性波装置８１の第２の変形例に係る弾性波装置８１Ｂを示す部分切欠き正面断面図である。第２の変形例の弾性波装置８１Ｂでは、パッド電極部１４の下面と、支持基板２との間に、積層膜３のうち、高音速膜４の一部の層のみが存在している。このように、パッド電極部１４と支持基板２との間には、高音速膜４の一部の層のみが存在していてもよい。

さらに、図１７は、弾性波装置８１の第３の変形例に係る弾性波装置８１Ｃを説明するための部分切欠き正面断面図である。第３の変形例に係る弾性波装置８１Ｃでは、支持基板２の上面に凹部２ａが形成されている。パッド電極部１４は、この凹部２ａの内底面に当接するように設けられている。このような凹部２ａは、例えば積層膜３の一部をエッチングにより除去するに際し、積層膜３を除去した後にさらにエッチングを続けることにより得ることができる。

図１５〜図１７に示したように、本発明においては、支持基板２とパッド電極部１４との間に積層膜３の圧電薄膜６を除く残りの部分の少なくとも一部の層が設けられていてもよく、積層膜３全体が除去されていてもよく、さらに支持基板２の上面がオーバーエッチングなどにより凹部２ａを有していてもよい。このような構成は、第７の実施形態だけでなく、第１〜第６の実施形態においても適用し得るものである。

図１８は、本発明の第８の実施形態に係る弾性波装置の正面断面図である。

弾性波装置９１は、弾性波装置８１と同様に、複数のＩＤＴ電極１１，１１，１１を有する。また、隣り合うＩＤＴ電極１１，１１同士が、接続配線９２により接続されている。もっとも、弾性波装置９１では、接続配線９２の下面と、支持基板２との間に、高音速膜４及び低音速膜５の一部の層が存在する。すなわち、本実施形態では、積層膜３において、圧電薄膜６を除去するように、さらに低音速膜５の一部の層を除去するようにエッチングを行う。しかる後、接続配線９２を形成する。

また、弾性波装置９１では、パッド電極部１４が設けられている領域の外側においても、圧電薄膜６が除去されている。

その他の構成は、弾性波装置９１は、弾性波装置８１と同様である。弾性波装置９１のように、接続配線９２の下方において、圧電薄膜６及び低音速膜５の一部の層を除去してもよい。

図１９は、本発明の第９の実施形態に係る弾性波装置の正面断面図である。弾性波装置１０１では、複数のＩＤＴ電極１１，１１，１１が設けられているが、隣り合う１組のＩＤＴ電極１１，１１が接続配線８２により電気的に接続されている。残りの隣り合うＩＤＴ電極１１，１１は、図示されていない手前側の部分で接続配線により電気的に接続されている。図１９に示す断面では、仕切り壁１０２が設けられている。仕切り壁１０２は、セラミックスまたは合成樹脂などの絶縁性材料からなる。この仕切り壁１０２の下端が圧電薄膜６上に接合されており、上端が蓋材２３の下面に接合されている。仕切り壁１０２を設けることにより蓋材２３の潰れを抑制することができる。

図２０は、第１０の実施形態に係る弾性波装置の正面断面図である。弾性波装置１１１は、弾性波装置１０１とほぼ同様の構造を有する。もっとも、弾性波装置１１１では、隣り合うＩＤＴ電極１１，１１間を接続している接続配線９２が弾性波装置９１と同様に設けられている。すなわち、接続配線９２は、圧電薄膜６及び低音速膜５の一部を除去するようにエッチングした後に設けられている。その他の構成は、弾性波装置１１１は弾性波装置１０１と同様である。

図２１は、第８の実施形態の第１の変形例に係る弾性波装置の部分切欠き正面断面図である。図２１に示す弾性波装置１２１では、引き出し電極部１３及びパッド電極部１４を有する配線電極１２は、積層膜３の上面から支持基板２の上面に向かって延びている。言い換えれば、引き出し電極部１３が積層膜３の上面から積層膜３の側面３ａを経てパッド電極部１４に連なっている。ここで、側面３ａは、上方に行くにつれてＩＤＴ電極１１側に近付くように支持基板２の上面に対して傾斜している傾斜面とされている。このように、側面３ａが傾斜しているため、引き出し電極部１３の側面３ａへの密着性を高めることができる。加えて、引き出し電極部１３において、矢印Ｃで示す上面部分の曲率を緩くすることができる。従って、引き出し電極部１３における断線が生じ難い。好ましくは、上記傾斜面の角度Ｂは、８５°以下、より好ましくは８０°以下、さらに好ましくは６０°以下である。

弾性波装置１２１では、パッド電極部１４は、支持基板２の上面に直接接触している。従って、パッド電極部１４の下面と、引き出し電極部１３の上面との間の高さ方向寸法が大きくなっている。この場合、傾斜面ではなく、積層膜３の側面が支持基板２に対して直交する方向に延びている場合には、引き出し電極部１３の断線が生じ易くなるという問題がある。

これに対して、本変形例では、矢印Ｃで示す部分の曲率が大きくなり、引き出し電極部１３の断線を効果的に抑制することができる。

図２２は、第８の実施形態の第２の変形例を示す部分切欠き正面断面図である。本変形例の弾性波装置１２２では、積層膜３の側面３ａに、略水平方向に延びている平坦面部を有する段差３ｂが設けられている。従って、引き出し電極部１３が積層膜３の上面から段差３ｂを経て下方に至っているため、引き出し電極部１３の矢印Ｃで示す部分の曲率を効果的に大きくすることができる。よって、引き出し電極部１３の断線を効果的に抑制することができる。なお、このような積層膜３の側面の段差は２以上設けられていてもよい。

なお、上記平坦面部は、略水平方向に延びる必要は必ずしもない。平坦面部は、側面３ａの残りの部分よりも傾斜角度が小さければよい。

なお、第１〜第６の実施形態や上記参考例では、積層膜３は、高音速膜４、低音速膜５及び圧電薄膜６を積層した構造を有していたが、本発明における積層膜３は圧電薄膜６を有する複数の膜が積層された形態である限り、積層構造は特に限定されるものではない。すなわち、圧電薄膜６に、保護膜や温度特性改善膜などの他の機能を果たす膜が積層されている積層膜であってもよい。

例えば、図１１に示す第１の実施形態の変形例や図１２に示す第２の実施形態の変形例のように、積層膜３が、下方に誘電体膜からなる接合材層９を有していてもよい。

１…弾性波装置
２…支持基板
２ａ…凹部
３…積層膜
３ａ…側面
３ｂ…段差
４…高音速膜
４Ａ…高音速支持基板
５…低音速膜
６…圧電薄膜
７，８…外部接続端子
９…接合材層
１１…ＩＤＴ電極
１２…配線電極
１３…引き出し電極部
１４…パッド電極部
２１…弾性波装置
２２…支持枠
２３…蓋材
２４…アンダーバンプメタル層
３１，４１，５１…弾性波装置
５２…支持基板
５２ａ…上面
５２ｂ…下面
５３…ビアホール電極
６１，７１，７５…弾性波装置
７２…外部接続端子
８１，８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃ，９１…弾性波装置
８２…接続配線
９２…接続配線
１０１，１１１，１２１，１２２…弾性波装置
１０２…仕切り壁

Claims (20)

1. 支持基板と、
   前記支持基板上に積層されており、圧電薄膜を含む複数の膜を積層してなる積層膜と、
   前記圧電薄膜の一方面に設けられたＩＤＴ電極と、
   前記ＩＤＴ電極に電気的に接続されている引き出し電極部と、
   前記引き出し電極部に連ねられているパッド電極部と、
   前記ＩＤＴ電極が設けられている領域を囲むように設けられており、前記支持基板上に直接または間接に積層されている支持枠と、
   前記支持枠上に設けられた蓋材と、
   前記パッド電極部の上方に位置しており、前記支持枠及び前記蓋材を貫通するように設けられたアンダーバンプメタル層と、
   前記アンダーバンプメタル層上の位置で、前記アンダーバンプメタル層と接合された外部接続端子とを備え、
   前記積層膜のうち少なくとも前記圧電薄膜が、前記パッド電極部及び前記支持枠の下方には存在しないように設けられている、弾性波装置。
2. 前記パッド電極部の下方において、前記パッド電極部と前記支持基板との間の前記積層膜が実質的に除去されている、請求項１に記載の弾性波装置。
3. 前記パッド電極部の下面が、前記支持基板上面に設けられた凹部に入り込むようにして前記パッド電極部が前記支持基板上に積層されている、請求項２に記載の弾性波装置。
4. 前記圧電薄膜は、圧電単結晶薄膜である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の弾性波装置。
5. 前記圧電薄膜には、Ｆｅが添加されている、請求項４に記載の弾性波装置。
6. 前記積層膜が、
   前記圧電薄膜の下に設けられており、かつ前記圧電薄膜を伝搬するバルク波の音速よりも、伝搬するバルク波の音速が遅い低音速膜と、
   前記低音速膜の下面に積層されており、前記圧電薄膜を伝搬する弾性波の音速よりも、伝搬するバルク波の音速が高い高音速膜と、
   を有する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の弾性波装置。
7. 前記積層膜が、
   前記圧電薄膜の下に設けられており、かつ前記圧電薄膜を伝搬するバルク波の音速よりも、伝搬するバルク波の音速が遅い低音速膜と、
   前記低音速膜の下面に積層されており、前記圧電薄膜を伝搬する弾性波の音速よりも、伝搬するバルク波の音速が高い高音速膜と、
   を有し、
   前記パッド電極部と前記支持基板との間に、前記高音速膜及び前記低音速膜のうちの少なくとも１つの層がさらに設けられている、請求項１に記載の弾性波装置。
8. 前記圧電薄膜の下に設けられており、かつ前記圧電薄膜を伝搬するバルク波の音速よりも、伝搬するバルク波の音速が遅い低音速膜を有し、
   前記支持基板は、前記低音速膜の下に積層されており、前記圧電薄膜を伝搬する弾性波の音速よりも、伝搬するバルク波の音速が高い高音速支持基板である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の弾性波装置。
9. 前記外部接続端子が、金属バンプからなる、請求項１〜８のいずれか１項に記載の弾性波装置。
10. 前記ＩＤＴ電極が、前記積層膜上に設けられており、
    前記引き出し電極部が、前記積層膜上面から前記積層膜の側面上を経て前記パッド電極部に連なっている、請求項１〜９のいずれか１項に記載の弾性波装置。
11. 前記引き出し電極部が形成されている前記積層膜の前記側面が、上方に行くに連れて前記ＩＤＴ電極側に近付くように、前記支持基板上面に対して傾斜している、請求項１０に記載の弾性波装置。
12. 前記積層膜の前記引き出し電極部が設けられている前記側面に段差が設けられている、請求項１１に記載の弾性波装置。
13. 前記ＩＤＴ電極として、複数のＩＤＴ電極が備えられており、隣り合うＩＤＴ電極同士を電気的に接続しており、かつ前記積層膜の少なくとも一部の層上に設けられた接続配線をさらに備える、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の弾性波装置。
14. 前記接続配線の下方の一部に、前記積層膜のうち少なくとも前記圧電薄膜が存在しないように前記接続配線が設けられている、請求項１３に記載の弾性波装置。
15. 前記パッド電極部と前記支持基板との間の構造と、前記接続配線と前記支持基板との間の構造とが異なる、請求項１３または１４に記載の弾性波装置。
16. 前記支持枠の下方に、前記積層膜が存在しない、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の弾性波装置。
17. 前記積層膜の少なくとも一部の層と前記蓋材とに当接するように設けられた仕切り壁をさらに備える、請求項１または１６に記載の弾性波装置。
18. 前記支持基板の下面側に請求項１〜１７のいずれか１項に記載の弾性波装置がさらに構成されており、前記支持基板に、上面側の弾性波装置と、下面側の弾性波装置とを電気的に接続している接続電極が設けられている、弾性波装置。
19. 前記接続電極が前記支持基板を貫通しているビアホール電極である、請求項１８に記載の弾性波装置。
20. 支持基板上に、圧電薄膜を含む複数の膜を積層してなる積層膜を積層する工程と、
    前記圧電薄膜の一方面にＩＤＴ電極を設ける工程と、
    前記ＩＤＴ電極に電気的に接続される引き出し電極部を設ける工程と、
    前記引き出し電極部に連ねられるパッド電極部を設ける工程と、
    前記ＩＤＴ電極が設けられている領域を囲むように、前記支持基板上に直接または間接に支持枠を積層する工程と、
    前記支持枠上に蓋材を設ける工程と、
    前記パッド電極部の上方の位置で、前記支持枠及び前記蓋材を貫通するようにアンダーバンプメタル層を設ける工程と、
    前記アンダーバンプメタル層上の位置で、前記アンダーバンプメタル層と外部接続端子とを接合させる工程と、
    を備え、
    前記積層膜を積層する工程と前記パッド電極部を設ける工程は、
    前記積層膜のうち少なくとも前記圧電薄膜を、前記パッド電極部の下方には形成させず、
    前記支持枠を積層する工程において、前記積層膜のうち少なくとも前記圧電薄膜が前記支持枠の下方に存在しないように、前記支持枠を積層する、弾性波装置の製造方法。

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