KR20170134626A - 탄성파 장치 - Google Patents
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Abstract
중공 구조를 가지는 탄성파 장치에 있어서, 압전 박막의 깨짐이나 쪼개짐이 생기기 어려우며, 적층막 내에서의 계면 박리가 생기기 어렵고, 리크 검출에 의해 불량품을 용이하게 선별할 수 있는 탄성파 장치를 제공한다.
지지 기판(2)과, 압전 박막(4)을 포함하는 적층막(3)과, IDT 전극(5)을 포함하고, 상기 지지 기판의 주면에 수직인 방향으로 봤을 때, IDT 전극(5)이 마련되어 있는 영역의 바깥쪽의 영역에 있어서 적층막(3)이 부분적으로 존재하지 않고, 지지 기판(2) 상에 있어서 적층막(3)이 부분적으로 존재하지 않는 영역(R)의 적어도 일부에 마련되어 있으며, 상기 지지 기판의 주면에 수직인 방향으로 봤을 때, 적층막(3)이 마련되어 있는 영역을 둘러싸도록 배치된 지지층(8)과, 지지층(8) 상에 마련되어 있으며, 압전 박막(4) 및 지지층(8)과 함께 IDT 전극(5)이 면하는 중공 공간(7)을 구성하고 있는 커버 부재(9)를 더 포함하는 탄성파 장치(1).
지지 기판(2)과, 압전 박막(4)을 포함하는 적층막(3)과, IDT 전극(5)을 포함하고, 상기 지지 기판의 주면에 수직인 방향으로 봤을 때, IDT 전극(5)이 마련되어 있는 영역의 바깥쪽의 영역에 있어서 적층막(3)이 부분적으로 존재하지 않고, 지지 기판(2) 상에 있어서 적층막(3)이 부분적으로 존재하지 않는 영역(R)의 적어도 일부에 마련되어 있으며, 상기 지지 기판의 주면에 수직인 방향으로 봤을 때, 적층막(3)이 마련되어 있는 영역을 둘러싸도록 배치된 지지층(8)과, 지지층(8) 상에 마련되어 있으며, 압전 박막(4) 및 지지층(8)과 함께 IDT 전극(5)이 면하는 중공 공간(7)을 구성하고 있는 커버 부재(9)를 더 포함하는 탄성파 장치(1).
Description
본 발명은 지지 기판 상에 적층막과 압전 박막이 적층되어 있는 탄성파 장치에 관한 것이다.
하기의 특허문헌 1에 기재된 탄성파 장치에서는 지지 기판 상에 적층막이 마련되어 있고, 이 적층막 상에 압전 박막이 적층되어 있다. 상기 적층막은 고음속막 및 저음속막을 가진다. 저음속막은 전파하는 벌크파의 음속이 압전 박막을 전파하는 벌크파의 음속보다도 저속인 막으로 이루어진다. 고음속막은 전파하는 벌크파의 음속이 압전 박막을 전파하는 탄성파의 음속보다도 고속인 막으로 이루어진다.
또한, 하기의 특허문헌 2에 기재된 탄성파 장치에서는 압전 박막 상에 지지층 및 커버 부재가 마련됨으로써 중공(中空) 공간이 형성되어 있다. 이 중공 공간내에는 IDT 전극이 봉지(封止; seal)되어 있다.
특허문헌 1, 2에 기재된 탄성파 장치에서는 압전 박막이 LiTaO3 등의 압전 단결정으로 이루어진다. 그렇기 때문에, 외력에 의한 깨짐이나 쪼개짐이 생기기 쉽다. 특히, 외부 접속 단자의 접합 공정이나 다이싱 시 등에 가해지는 응력에 의해 압전 박막의 깨짐이나 쪼개짐이 생길 우려가 있었다.
또한, 특허문헌 1의 탄성파 장치에서는 외부 접속 단자의 접속이나 다이싱 시에, 압전 박막을 포함하는 적층체에 있어서 계면 박리가 생길 우려도 있었다.
그런데, 특허문헌 2와 같은 탄성파 장치에서는 중공 구조의 봉지성을 유지할 필요가 있다. 상기 중공 구조의 봉지성은 통상 리크(leak) 검출에 의해 확인되며,그로 인해 불량품이 선별된다. 그러나, 상기와 같은 중공 구조를 특허문헌 1의 적층체에 적용하면, 리크 검출에 의해 중공 구조의 봉지성을 확인할 수 없는 경우가 있었다. 그 경우, 리크 검출에 의해 불량품을 선별하는 것이 곤란하였다.
본 발명의 목적은, 중공 구조를 가지는 탄성파 장치에 있어서 압전 박막의 깨짐이나 쪼개짐이 생기기 어려우며, 적층막 내에서의 계면 박리가 생기기 어렵고, 또한 리크 검출에 의해 불량품을 용이하게 선별할 수 있는 탄성파 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명에 따른 탄성파 장치는, 지지 기판과, 상기 지지 기판 상에 마련되어 있으며, 압전 박막을 포함하는 복수의 막을 가지는 적층막과, 상기 압전 박막의 한쪽 면에 마련된 IDT 전극을 포함하고, 상기 지지 기판의 주면에 수직인 방향으로 봤을 때, 상기 IDT 전극이 마련되어 있는 영역의 바깥쪽의 영역에 있어서 상기 적층막이 부분적으로 존재하지 않고, 상기 지지 기판 상에 있어서 상기 적층막이 부분적으로 존재하지 않는 영역의 적어도 일부에 마련되어 있으며, 상기 지지 기판의 주면에 수직인 방향으로 봤을 때, 상기 적층막이 마련되어 있는 영역을 둘러싸도록 배치된 지지층과, 상기 지지층 상에 마련되어 있고, 상기 압전 박막 및 상기 지지층과 함께 상기 IDT 전극이 면하는(facing) 중공 공간을 구성하고 있는 커버 부재를 더 포함한다.
본 발명에 따른 탄성파 장치의 어느 특정한 국면에서는 상기 압전 박막이 LiTaO3에 의해 구성되어 있다. 이 경우에는 외력에 의한 압전 박막의 깨짐이나 쪼개짐을 한층 더 효과적으로 억제할 수 있다.
본 발명에 따른 탄성파 장치의 다른 특정한 국면에서는, 상기 적층막이 존재하지 않는 영역의 적어도 일부로부터 상기 압전 박막 상에 도달하도록 마련된 제1 절연층과, 상기 IDT 전극에 전기적으로 접속되어 있고, 상기 압전 박막 상으로부터 상기 제1 절연층 상에 도달하며, 상기 적층막이 존재하지 않는 영역에 위치하고 있는 상기 제1 절연층 부분 상에 도달하는 배선 전극을 더 포함한다. 이 경우에는 배선 전극의 단선이 생기기 어렵다.
본 발명에 따른 탄성파 장치의 다른 특정한 국면에서는, 상기 제1 절연층이 상기 압전 박막 상으로부터 상기 적층막의 측면을 지나서 상기 적층막이 존재하지 않는 영역의 적어도 일부에 도달한다. 이 경우에는 적층막 내의 계면 박리를 한층 더 효과적으로 억제할 수 있다.
본 발명에 따른 탄성파 장치의 또 다른 특정한 국면에서는, 상기 제1 절연층 상의 상기 지지 기판과는 반대 측의 면이, 상기 적층막이 존재하지 않는 영역으로부터 상기 압전 박막 상에 위치하고 있는 부분에 근접함에 따라서 상기 압전 박막 측에 근접하도록 경사져 있는 경사면을 가진다. 이 경우에는 제1 절연층 상에 마련되어 있는 배선 전극의 단선이 한층 더 생기기 어렵다.
본 발명에 따른 탄성파 장치의 또 다른 특정한 국면에서는, 상기 제1 절연층의 상기 경사면이 상기 지지 기판 상으로부터 상기 압전 박막 상의 상기 제1 절연층 부분에 도달한다.
본 발명에 따른 탄성파 장치의 또 다른 특정한 국면에서는, 상기 제1 절연층이 상기 제1 절연층의 상기 경사면으로부터 상기 적층막이 존재하지 않는 영역에 도달한다.
본 발명에 따른 탄성파 장치의 또 다른 특정한 국면에서는, 상기 적층막이, 상기 압전 박막과, 상기 압전 박막을 전파하는 탄성파의 음속보다도 전파하는 벌크파의 음속이 고속인 고음속막을 가지고, 상기 고음속막 상에 상기 압전 박막이 적층되어 있다.
본 발명에 따른 탄성파 장치의 또 다른 특정한 국면에서는, 상기 적층막이, 상기 압전 박막과, 상기 압전 박막을 전파하는 탄성파의 음속보다도 전파하는 벌크파의 음속이 고속인 고음속막과, 상기 고음속막 상에 적층되어 있으며, 상기 압전 박막을 전파하는 탄성파 음속보다도 전파하는 벌크파 음속이 저속인 저음속막을 복수의 층으로서 가지고, 상기 저음속막 상에 상기 압전 박막이 적층되어 있다. 이 경우에는 탄성파를 압전 박막 내에 효과적으로 가둘 수 있다.
본 발명에 따른 탄성파 장치의 다른 특정한 국면에서는, 상기 적층막이, 상기 압전 박막과, 음향 임피던스가 상대적으로 높은 고음향 임피던스막과, 상기 고음향 임피던스막과 비교하여 음향 임피던스가 낮은 저음향 임피던스막을 가진다. 이 경우에는 탄성파를 압전 박막 내에 효과적으로 가둘 수 있다.
본 발명에 따르면, 중공 구조를 가지는 탄성파 장치에 있어서, 압전 박막의 깨짐이나 쪼개짐이 생기기 어려우며, 적층막 내에서의 계면 박리가 생기기 어렵고, 또한 리크 검출에 의해 불량품을 용이하게 선별할 수 있는 탄성파 장치를 제공하는 것에 있다.
도 1(a)는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 탄성파 장치의 모식적 정면 단면도이며, 도 1(b)는 그 전극 구조를 나타내는 모식적 평면도이다.
도 2(a)는 종래의 탄성파 장치에 있어서 지지층의 위치를 설명하기 위한 모식적 평면도이고, 도 2(b)는 도 2(a) 중의 A-A선을 따른 부분 컷어웨이(cutaway) 모식적 단면도이며, 도 2(c)은 종래의 탄성파 장치에 있어서 리크 검출하는 방법을 설명하기 위한 부분 컷어웨이 모식적 단면도이다.
도 3(a)는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 탄성파 장치에 있어서 지지층의 위치를 설명하기 위한 모식적 평면도이고, 도 3(b)는 도 3(a)중의 B-B선을 따른 부분 컷어웨이 모식적 단면도이며, 도 3(c)은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 탄성파 장치에 있어서 리크 검출하는 방법을 설명하기 위한 부분 컷어웨이 모식적 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시형태에 따른 탄성파 장치의 모식적 정면 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시형태에 따른 탄성파 장치의 약도적 평면도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시형태에 따른 탄성파 장치의 주요부를 설명하기 위한 약도적 평면도이다.
도 7(a)는 도 6의 C-C선을 따른 부분의 부분 컷어웨이 확대 단면도이며, 도 7(b)는 도 7(a)의 주요부를 확대하여 나타내는 부분 컷어웨이 모식적 단면도이다.
도 8(a)는 본 발명의 제3 실시형태에 따른 탄성파 장치의 주요부를 확대하여 나타내는 부분 컷어웨이 모식적 단면도이며, 도 8(b)는 그 주요부를 더 확대하여 나타내는 부분 컷어웨이 모식적 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제4 실시형태에 따른 탄성파 장치에서 이용되는 적층막의 모식적 정면 단면도이다.
도 10은 본 발명의 제5 실시형태에 따른 탄성파 장치에서 이용되는 적층막의 모식적 정면 단면도이다.
도 11은 적층막의 변형예를 설명하기 위한 약도적 정면도이다.
도 2(a)는 종래의 탄성파 장치에 있어서 지지층의 위치를 설명하기 위한 모식적 평면도이고, 도 2(b)는 도 2(a) 중의 A-A선을 따른 부분 컷어웨이(cutaway) 모식적 단면도이며, 도 2(c)은 종래의 탄성파 장치에 있어서 리크 검출하는 방법을 설명하기 위한 부분 컷어웨이 모식적 단면도이다.
도 3(a)는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 탄성파 장치에 있어서 지지층의 위치를 설명하기 위한 모식적 평면도이고, 도 3(b)는 도 3(a)중의 B-B선을 따른 부분 컷어웨이 모식적 단면도이며, 도 3(c)은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 탄성파 장치에 있어서 리크 검출하는 방법을 설명하기 위한 부분 컷어웨이 모식적 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시형태에 따른 탄성파 장치의 모식적 정면 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시형태에 따른 탄성파 장치의 약도적 평면도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시형태에 따른 탄성파 장치의 주요부를 설명하기 위한 약도적 평면도이다.
도 7(a)는 도 6의 C-C선을 따른 부분의 부분 컷어웨이 확대 단면도이며, 도 7(b)는 도 7(a)의 주요부를 확대하여 나타내는 부분 컷어웨이 모식적 단면도이다.
도 8(a)는 본 발명의 제3 실시형태에 따른 탄성파 장치의 주요부를 확대하여 나타내는 부분 컷어웨이 모식적 단면도이며, 도 8(b)는 그 주요부를 더 확대하여 나타내는 부분 컷어웨이 모식적 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제4 실시형태에 따른 탄성파 장치에서 이용되는 적층막의 모식적 정면 단면도이다.
도 10은 본 발명의 제5 실시형태에 따른 탄성파 장치에서 이용되는 적층막의 모식적 정면 단면도이다.
도 11은 적층막의 변형예를 설명하기 위한 약도적 정면도이다.
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명함으로써 본 발명을 명백히 한다.
한편, 본 명세서에 기재된 각 실시형태는 예시적인 것이며, 다른 실시형태 간에 있어서 구성의 부분적인 치환 또는 조합이 가능한 것을 지적해 둔다.
(제1 실시형태)
도 1(a)는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 탄성파 장치의 모식적 정면 단면도이며, 도 1(b)는 그 전극 구조를 나타내는 모식적 평면도이다.
탄성파 장치(1)는 지지 기판(2)을 가진다. 지지 기판(2)은 서로 대향하는 제1 및 제2 주면(主面)(2a, 2b)을 가진다. 제1 주면(2a) 상에 적층막(3)이 마련되어 있다. 적층막(3)은 고음속막(3a)과, 고음속막(3a) 상에 적층된 저음속막(3b)과, 저음속막(3b) 상에 적층된 압전 박막(4)을 가진다. 적층막(3)에 있어서 압전 박막(4)이 최상부에 위치하고 있다. 고음속막(3a)은 전파하는 벌크파의 음속이 압전 박막(4)을 전파하는 탄성파의 음속보다도 고속인 막이다. 저음속막(3b)은 전파하는 벌크파의 음속이 압전 박막(4)을 전파하는 탄성파의 음속보다도 저속인 막이다.
한편, 벌크파의 음속은 재료에 고유한 음속으로, 파의 진행 방향, 즉 종방향으로 진동하는 P파와, 진행 방향에 수직한 방향인 횡방향으로 진동하는 S파가 존재한다. 상기 벌크파는 압전 박막(4), 고음속막(3a), 저음속막(3b) 중 어느 것에 있어서도 전파한다. 등방성 재료의 경우에는 P파와 S파가 존재한다. 이방성 재료의 경우, P파와, 늦은 S파와, 빠른 S파가 존재한다. 그리고, 이방성 재료를 이용하여 탄성 표면파를 여진(勵振; excited)한 경우, 2개의 S파로서 SH파와 SV파가 생긴다. 본 명세서에 있어서, 압전 박막(4)을 전파하는 메인 모드의 탄성파의 음속이란, P파, SH파 및 SV파의 3개의 모드 중 필터로서의 통과 대역이나, 공진자로서의 공진 특성을 얻기 위해서 사용하고 있는 모드를 말하는 것으로 한다.
한편, 고음속막(3a)과 압전 박막(4) 사이에 밀착층이 형성되어 있어도 된다. 밀착층을 형성하면 고음속막(3a)과 압전 박막(4)의 밀착성을 향상시킬 수 있다. 밀착층은 수지나 금속이면 되고, 예를 들면, 에폭시 수지나 폴리이미드 수지가 이용된다.
한편, 압전 박막의 재료로는 특별히 한정되지 않지만, LiTaO3, LiNbO3, ZnO, AlN, 또는 PZT 중 어느 하나를 바람직하게 이용할 수 있다. 압전 박막(4)은, 본 실시형태에서는 LiTaO3으로 이루어진다. 단, 다른 압전 단결정을 이용해도 된다. 한편, 압전 박막(4)의 막 두께는 IDT 전극의 전극 주기로 정해지는 탄성파의 파장을 λ로 했을 때에 1.5λ 이하인 것이 바람직하다. 이 경우에는 압전 박막(4)의 막 두께를 1.5λ 이하의 범위 내에서 선택함으로써 전기 기계 결합 계수를 한층 더 용이하게 조정할 수 있기 때문이다.
고음속막(3a)은 상기 음속 관계를 만족하는 적절한 재료로 이루어진다. 이러한 재료로는 질화 알루미늄, 산화 알루미늄, 탄화 규소, 질화 규소, 산질화 규소, DLC막, 실리콘, 사파이어, 리튬탄탈레이트, 리튬니오베이트, 수정 등의 압전체, 알루미나, 지르코니아, 코디어라이트, 멀라이트, 스테아타이트, 포르스테라이트 등의 각종 세라믹, 마그네시아, 다이아몬드 등을 들 수 있다. 또한, 상기 각 재료를 주성분으로 하는 재료, 상기 각 재료의 혼합물을 주성분으로 하는 재료를 이용해도 된다.
저음속막(3b)은 압전 박막(4)을 전파하는 탄성파의 음속보다도 전파하는 벌크파 음속이 낮은 적절한 재료로 이루어진다. 이러한 재료로는 산화 규소, 유리, 산질화 규소, 산화 탄탈, 산화 규소에 플루오르, 탄소 혹은 붕소 등을 첨가한 화합물 등을 들 수 있다. 저음속막(3b)에 대해서도 이러한 재료들을 주성분으로 하는 혼합 재료로 이루어지는 것이어도 된다.
고음속막(3a) 및 저음속막(3b)을 포함하는 적층막이 압전 박막(4)에 적층되어 있기 때문에 특허문헌 1에 기재되어 있는 바와 같이 Q값을 높일 수 있다. 한편, 복수의 고음속막 및 복수의 저음속막이 적층막(3)에 있어서 적층되어 있어도 된다. 예를 들면, 도 11에 약도적 정면도로 도시된 바와 같이, 지지 기판(2) 상에 있어서 지지 기판(2) 측으로부터 저음속막(3b), 고음속막(3a), 저음속막(3b) 및 압전 박막(4)이 이 순서대로 적층되어 있어도 된다. 이로 인해, 이용하는 탄성파의 에너지를 압전 박막(4) 및 저음속막(3b)이 적층되어 있는 부분에 효과적으로 가둘 수 있다. 이와 더불어, 스퓨리어스(spurious)가 되는 고차 모드(higher-order modes)를 고음속막(3a)의 지지 기판(2) 측으로 누설시킬 수 있고, 고차 모드의 스퓨리어스를 억제할 수 있게 된다. 따라서, 이용하는 탄성파에 의한 양호한 공진 특성이나 필터 특성 등을 얻을 수 있고, 또한 고차 모드에 의한 원하지 않는 리스폰스를 억제할 수 있게 된다. 또한, 적층막(3)은 압전 박막(4), 고음속막(3a) 및 저음속막(3b) 이외의 다른 막, 예를 들면 유전체막 등을 가지고 있어도 된다.
압전 박막(4) 상에는 IDT 전극(5)이 마련되어 있다. IDT 전극(5)은 배선 전극(6a, 6b)과 전기적으로 접속되어 있다.
보다 구체적으로, 압전 박막(4) 상에는 도 1(b)에 도시된 전극 구조가 형성되어 있다. 즉, IDT 전극(5)과, IDT 전극(5)의 탄성파 전파 방향 양측에 배치된 반사기(13, 14)가 형성되어 있다. 그로 인해, 1 포트형 탄성파 공진자가 구성되어 있다. 단, 본 발명에서의 IDT 전극을 포함하는 전극 구조는 특별히 한정되지 않는다. 복수의 공진자를 조합시켜서 필터가 구성되어 있어도 된다. 이러한 필터로는 래더형 필터, 종결합 공진자형 필터, 래티스형 필터 등을 들 수 있다.
IDT 전극(5)은 제1, 제2 버스 바(bus bar)와 복수 개의 제1, 제2 전극 핑거를 가진다. 복수 개의 제1, 제2 전극 핑거는 탄성파 전파 방향과 직교하는 방향으로 연장되고 있다. 복수 개의 제1 전극 핑거와 복수 개의 제2 전극 핑거는 서로 맞물려(interdigitate) 있다. 또한, 복수 개의 제1 전극 핑거는 제1 버스 바에 접속되어 있고, 복수 개의 제2 전극 핑거는 제2 버스 바에 접속되어 있다.
IDT 전극(5)을 구성하는 재료로는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, Cu, Ni, Ni-Cr 합금, Al-Cu 합금, Ti, Al, Pt 등의 적절한 금속 또는 합금을 들 수 있다. 이들은 단독으로 이용해도 되고 복수를 병용해도 된다. 또한, IDT 전극(5)은 복수의 금속막을 적층하여 이루어지는 적층 금속막으로 구성되어 있어도 된다.
IDT 전극(5)을 형성하는 방법으로는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 증착·리프트 오프법으로 압전 박막(4) 상에 IDT 전극(5)을 형성할 수 있다.
탄성파 장치(1)에 있어서는 IDT 전극(5)이 면하는 중공 공간(7)이 마련되어 있다. 즉, 지지 기판(2) 상에 개구부를 가지는 지지층(8)이 마련되어 있다. 지지층(8)은 프레임 형상이다. 지지층(8)은 합성 수지로 이루어진다. 지지층(8)은 무기 절연성 재료로 이루어져 있어도 된다.
그런데, 지지 기판(2) 상에 있어서는 적층막(3)이 적층되어 있는 구조가 부분적으로 존재하고 있지 않다. 즉, 지지 기판(2)의 제1 주면(2a)에 있어서, 적층막(3)이 마련되어 있는 영역의 바깥쪽에 적층막(3)이 적층되어 있는 구조가 존재하지 않는 영역(R)이 마련되어 있다. 한편, 상기 적층막(3)을 부분적으로 제거하는 방법으로는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 포토리소그래피 기술로 레지스트 패터닝을 실시하고, RIE 장치 등을 이용하여 지지층(8)이 배치되는 하부의 적층막(3)을 에칭에 의해 제거할 수 있다.
탄성파 장치(1)에서는 상기 영역(R)의 일부에 지지층(8)이 마련되어 있다. 즉, 지지층(8)은 지지 기판(2)의 제1 주면(2a)에 수직인 방향으로 봤을 때, 적층막(3)이 마련되어 있는 영역을 둘러싸도록 배치되어 있다.
지지층(8)의 상기 개구부를 폐쇄하도록 커버 부재(9)가 마련되어 있다. 커버 부재(9)는 지지층(8) 및 지지 기판(2)과 함께 IDT 전극(5)이 면하는 중공 공간(7)을 형성하고 있다.
한편, 지지층(8) 및 커버 부재(9)를 관통하도록 관통 홀(through hole)이 형성되어 있다. 이 관통 홀 내에 언더 범프 메탈층(10a, 10b)이 마련되어 있다. 언더 범프 메탈층(10a, 10b)에 금속 범프(11a, 11b)가 접합되어 있다.
언더 범프 메탈층(10a, 10b) 및 금속 범프(11a, 11b)는 적절한 금속 혹은 합금으로 이루어진다.
언더 범프 메탈층(10a)의 하단(下端)은 배선 전극(6a)에 접합되어 있다. 언더 범프 메탈층(10b)의 하단은 배선 전극(6b)에 접합되어 있다. 따라서, 배선 전극(6a, 6b)의 언더 범프 메탈층(10a, 10b)이 접합되어 있는 부분이, 외부 접속 단자가 접속되는 전극 랜드 부분이 된다. 본 실시형태에서는 외부 접속 단자로서 금속 범프(11a, 11b)가 마련되어 있다.
탄성파 장치(1)에서는 영역(R) 내에 전술한 전극 랜드가 마련되어 있다. 따라서, 외부 접속 단자로서의 금속 범프(11a, 11b)의 접합 시의 응력이 적층막(3)의 적층 부분에 직접 가해지지 않는다. 따라서, 압전 박막(4)의 깨짐이나 쪼개짐이 생기기 어렵다. 또한, 적층막(3) 내에서의 계면 박리도 생기기 어렵다. 또한, 금속 범프(11a, 11b)의 형성 시의 응력뿐만 아니라, 다이싱에 의해 분할할 때의 응력에 의해서도 압전 박막의 깨짐이나 쪼개짐이 생기기 어렵고, 또 계면 박리도 생기기 어렵다.
또한, 탄성파 장치(1)에서는 적층막(3)이 부분적으로 존재하지 않는 영역(R)에 지지층(8)이 마련되어 있기 때문에 리크 검출에 의해 불량품을 용이하게 선별할 수 있다. 이것을 종래 구조와 대비하여 이하에 상세하게 설명한다.
도 2(a)는 종래의 탄성파 장치에 있어서 지지층의 위치를 설명하기 위한 모식적 평면도이다. 도 2(b)는 도 2(a)의 A-A선을 따른 부분 컷어웨이 모식적 단면도이다. 도 2(c)은 종래의 탄성파 장치에 있어서 리크 검출하는 방법을 설명하기 위한 부분 컷어웨이 모식적 단면도이다. 한편, 도 2(a)~도 2(c)에 있어서 배선 전극 및 적층막의 상세한 구조에 대해서는 도시하고 있지 않다.
도 2(a) 및 도 2(b)에 도시된 바와 같이, 종래의 탄성파 장치(101)에 있어서는 압전 박막(104) 상에 지지층(108)이 마련되어 있다. 그러나, 탄성파 장치(101)에 있어서는 압전 박막(104)보다 아래 부분에서 크랙이나 계면 박리가 생기면, 도 2(c)에 도시된 바와 같이, 중공 공간에 크랙이나 박리가 도달하지 않아서 리크 검출할 수 없는 경우가 있었다. 그 경우, 중공 구조의 봉지성을 리크 검출에 의해 확인할 수 없어서 불량품을 선별하는 것이 곤란했다.
도 3(a)는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 탄성파 장치에 있어서 지지층의 위치를 설명하기 위한 모식적 평면도이다. 도 3(b)는 도 3(a)의 B-B선을 따른 부분 컷어웨이 모식적 단면도이다. 도 3(c)은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 탄성파 장치에 있어서 리크 검출하는 방법을 설명하기 위한 부분 컷어웨이 모식적 단면도이다. 한편, 도 3(a)~도 3(c)에 있어서, 배선 전극(6a, 6b) 및 적층막(3)의 상세한 구조에 대해서는 도시하고 있지 않다.
도 3(a) 및 도 3(b)에 도시된 바와 같이, 탄성파 장치(1)에 있어서는 적층막(3)이 부분적으로 존재하지 않는 상술한 영역(R)에 지지층(8)이 마련되어 있다. 즉, 압전 박막(4) 상에 지지층(8)이 마련되어 있지 않다. 그렇기 때문에, 도 3(c)에 도시된 바와 같이, 탄성파 장치(1)에서는 크랙이나 박리가 중공 공간에 도달하게 되어 이 크랙이나 박리를 이용하여 리크 검출을 할 수 있다. 따라서, 탄성파 장치(1)에서는 압전 박막(4)보다 아래 부분에서 크랙이나 계면 박리가 생긴 경우에 있어서도 리크 검출에 의해 중공 구조의 봉지성을 확인할 수 있고, 그로 인해 불량품을 용이하게 선별할 수 있다.
(제2 실시형태)
도 4는 본 발명의 제2 실시형태에 따른 탄성파 장치의 모식적 정면 단면도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 탄성파 장치(21)에서는 압전 박막(4) 상에 IDT 전극(5a~5c)이 마련되어 있다. IDT 전극(5a~5c)은 배선 전극(6a~6d)에 의해 전기적으로 접속되어 있다.
탄성파 장치(21)에서 언더 범프 메탈층(10a)의 하단은 배선 전극(6a)에 접합되어 있다. 언더 범프 메탈층(10b)의 하단은 배선 전극(6d)에 접합되어 있다. 따라서, 배선 전극(6a, 6d)의 언더 범프 메탈층(10a, 10b)이 접합되어 있는 부분이, 외부 접속 단자가 접속되는 전극 랜드 부분이 된다.
또한, 본 실시형태에서는 복수의 IDT 전극(5a~5c)으로 이루어지는 탄성 표면파 공진자가 서로 접속되어 있다. 그로 인해, 대역 통과형 필터가 구성되어 있다. 한편, 필터 회로는 특별히 한정되는 것은 아니다.
지지 기판(2) 상에는 제1 절연층(12)이 마련되어 있다. 제1 절연층(12)은 합성 수지로 이루어진다. 이러한 합성 수지로는 폴리이미드, 에폭시 등을 들 수 있다. 한편, 제1 절연층(12)은 무기 절연성 재료로 형성되어 있어도 되고, 제1 절연층(12)을 구성하는 재료로는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 제1 절연층(12)을 구성하는 재료로서, SOG, SiO2, TEOS, SiN 등의 적절한 재료를 이용할 수 있다. 제1 절연층(12)은 지지 기판(2)의 제1 주면(2a)에서의 영역(R)으로부터 적층막(3)의 측면(3d)을 지나서 압전 박막(4)의 상부면에 도달한다.
탄성파 장치(21)에서는 영역(R) 내에 전술한 전극 랜드가 마련되어 있다. 따라서, 외부 접속 단자로서의 금속 범프(11a, 11b)의 접합 시의 응력이 적층막(3)의 적층 부분에 직접 가해지지 않는다. 따라서, 압전 박막(4)의 깨짐이나 쪼개짐이 생기기 어렵다. 또한, 적층막(3) 내에서의 계면 박리도 생기기 어렵다. 금속 범프(11a, 11b)의 형성 시의 응력뿐만 아니라, 다이싱에 의해 분할할 때의 응력에 의해서도 압전 박막의 깨짐이나 쪼개짐이 생기기 어렵고, 또 계면 박리도 생기기 어렵다.
도 5는 탄성파 장치(21)의 약도적 평면도이다. 여기서는 금속 범프(11a, 11b)를 남기고, 상술한 커버 부재(9)를 투시하여 아래쪽의 전극 구조가 약도적으로 도시되어 있다. IDT 전극(5a~5c)은 그 마련되어 있는 영역을 직방형의 형상으로 나타내는 것으로 한다. 도 4는 도 5의 I-I선을 따른 부분에 상당하는 단면도가 된다. 한편, 언더 범프 메탈층(10a)이 마련되는 배선 전극(6a)의 상세한 내용을 도 6에 확대하여 나타낸다. 도 6에 있어서, 상기 영역(R) 내에 배선 전극(6a)이 위치하고 있다. 도 6의 파선은 언더 범프 메탈층(10a)이 접합되는 부분을 나타내고 있다. 이 도 6의 C-C선을 따른 부분이, 도 4의 파선(B1)과 파선(B2) 사이의 부분에 상당한다.
도 7(a)는 이 C-C선으로 나타내는 부분, 즉 파선(B1)과 파선(B2)으로 나타내는 부분을 확대하여 나타내는 부분 컷어웨이 모식적 단면도이다.
도 7(a)에 도시된 바와 같이, 제1 절연층(12)은 상기 영역(R)에 위치하고 있는 부분으로부터 압전 박막(4) 상에 도달한다. 이 경우, 도 7(b)에 확대하여 도시된 바와 같이, 적층막(3)의 측면(3d)의 위쪽에 있어서, 제1 절연층(12)의 지지 기판(2)과는 반대 측의 면에는 경사면(12a)이 위치하고 있다. 이 경사면(12a)은 영역(R)의 위쪽으로부터 상기 압전 박막(4)의 위쪽에 도달함에 따라서 지지 기판(2)의 제1 주면(2a)과 멀어지도록 마련되어 있다. 그로 인해, 배선 전극(6a)의 경사면(6a1)이 제1 주면(2a)과 이루는 각도도 작아 진다. 따라서, 배선 전극(6a)의 경사면(6a1)이 마련되어 있는 부분에서의 굴곡도를 완화시킬 수 있다. 바꿔 말하면, 측면(3d)의 바깥쪽의 영역(R)에서의 지지 기판(2)의 제1 주면(2a)과 압전 박막(4)의 상부면 사이의 단차의 영향을, 제1 절연층(12)에 의해 완화시키는 것이 가능하게 되어 있다. 그렇기 때문에, 배선 전극(6a)의 단선이 생기기 어렵다.
경사면(12a)과 지지 기판(2)의 제1 주면(2a)이 이루는 각도(C1)는 80° 이하인 것이 바람직하다.
바람직하게는 제1 절연층(12)의 안쪽 끝(12c)에 있어서도 경사면(12b)을 마련하는 것이 바람직하다. 이 경사면(12b)과 제1 주면(2a)이 이루는 각도(C2)도 80° 이하인 것이 바람직하다. 그로 인해, 경사면(12b)의 위쪽에서의 배선 전극(6a)의 단선도 생기기 어렵다.
한편, 경사면(12a)과 제1 주면(2a)이 이루는 각도(C1), 및 경사면(12b)과 제1 주면(2a)이 이루는 각도(C2)는 60° 이하이면 보다 바람직하다. 또한, 경사면(12a)과 제1 주면(2a)이 이루는 각도(C1), 및 경사면(12b)과 제1 주면(2a)이 이루는 각도(C2)는 45° 이하이면 더욱 바람직하다.
상기한 바와 같이, 배선 전극(6a)의 굴곡도가 완화되어 있다. 따라서, 열이 가해졌을 때의 단선이나, 배선 전극(6a)의 형성 공정에서의 단선도 생기기 어렵다.
또한, 적층막(3)의 측면(3d)이 제1 절연층(12)으로 덮여있다. 그렇기 때문에, 적층막(3) 내에서의 계면 박리도 생기기 어렵다. 그 밖의 점은 제1 실시형태와 동일하다.
탄성파 장치(21)에 있어서도, 적층막(3)이 부분적으로 존재하지 않는 영역(R)에 지지층(8)이 마련되어 있기 때문에 리크 검출에 의해 불량품을 용이하게 선별할 수 있다.
(제3 실시형태)
도 8(a)는 본 발명의 제3 실시형태에 따른 탄성파 장치의 주요부를 확대하여 나타내는 부분 컷어웨이 모식적 단면도이며, 도 8(b)는 그 주요부를 더욱 확대하여 나타내는 부분 컷어웨이 모식적 단면도이다. 도 8(a) 및 도 8(b)는 제2 실시형태에 대한 도 7(a) 및 도 7(b)에 상당하는 부분의 단면도이다.
도 8(a)에 도시된 바와 같이, 제3 실시형태에서는 제1 절연층(22)이 지지 기판(2)의 제1 주면(2a) 상의 전술한 영역(R)으로부터 압전 박막(4) 상에 도달하도록 마련되어 있다. 단, 제2 실시형태의 탄성파 장치에서의 제1 절연층(12)은 영역(R) 상에 있어서 바깥쪽으로 연장되어 있었다. 이에 비해, 제3 실시형태에서의 제1 절연층(22)은 경사면(22a)의 한쪽 끝이 지지 기판(2)의 제1 주면(2a)에 접촉하고 있다. 즉, 경사면(22a)의 바깥쪽에는 제1 절연층(22)이 도달하지 않고 있다. 한편, 압전 박막(4) 상에 있어서는 제2 실시형태와 마찬가지로 압전 박막(4)의 상부면에 도달하는 경사면(22b)이 마련되어 있다.
도 8(b)에 도시된 바와 같이, 경사면(22a)과 제1 주면(2a)이 이루는 각도(C1) 및 경사면(22b)과 제1 주면(2a)이 이루는 각도(C2)는 제2 실시형태의 경우와 마찬가지로 80° 이하인 것이 바람직하다.
한편, 경사면(22a)과 제1 주면(2a)이 이루는 각도(C1), 및 경사면(22b)과 제1 주면(2a)이 이루는 각도(C2)는 60° 이하이면 보다 바람직하다. 또한, 경사면(22a)과 제1 주면(2a)이 이루는 각도(C1), 및 경사면(22b)과 제1 주면(2a)이 이루는 각도(C2)는 45° 이하이면 더욱 바람직하다.
이와 같이, 제1 절연층(22)은 압전 박막(4)의 위쪽에 위치하고 있는 부분으로부터 영역(R) 측을 향하는 경사면(22a)에서 종료되어 있어도 된다. 이 경우에 있어서도, 영역(R)에 있어서, 제1 실시형태와 마찬가지로 언더 범프 메탈층 및 금속 범프를 배선 전극(6a) 상에 접합함으로써 압전 박막(4)의 쪼개짐이나 깨짐이 생기기 어렵다. 또한, 배선 전극(6a)은 역시 경사면(6a1)을 가지기 때문에 배선 전극(6a)의 단선도 생기기 어렵다.
제3 실시형태에 있어서도, 적층막(3)이 부분적으로 존재하지 않는 영역(R)에 지지층(8)이 마련되어 있기 때문에 리크 검출에 의해 불량품을 용이하게 선별할 수 있다.
(제4 실시형태)
도 9는 본 발명의 제4 실시형태에 따른 탄성파 장치에서 이용되고 있는 적층막의 정면 단면도이다. 제4 실시형태에서는 적층막(71)이 고음속막(3a)과 압전 박막(4)을 가진다. 적층막(71)과 같이 저음속막이 마련되어 있지 않아도 된다. 제4 실시형태에 따른 탄성파 장치는 적층막(71)을 적층막(3) 대신에 이용한 것을 제외하고 제1 실시형태와 동일하다. 따라서, 제1 실시형태와 동일한 작용 효과를 발휘한다.
(제5 실시형태)
도 10은 본 발명의 제5 실시형태에 따른 탄성파 장치에서 이용되는 적층막의 모식적 정면 단면도이다. 제5 실시형태에서는 적층막(82)이 상대적으로 음향 임피던스가 높은 고음향 임피던스막(82a) 상에, 상대적으로 음향 임피던스가 낮은 저음향 임피던스막(82b)을 적층한 구조를 가진다. 저음향 임피던스막(82b) 상에 압전 박막(4)이 적층되어 있다. 적층막(3)을 대신하여 적층막(82)을 이용해도 된다. 이와 같이, 본 발명에 있어서 적층막은 전술한 고음속막 및 저음속막을 가지는 것에 한하지 않고, 고음향 임피던스막과 저음향 임피던스막이 적층된 구조를 가지고 있어도 된다.
또한, 본 발명에 있어서 압전 박막을 포함하는 적층막의 구성은 특별히 한정되는 것은 아니다.
따라서, 온도 특성을 개선하기 위한 유전체막을 복수 적층함으로써 적층막이 형성되어 있어도 된다.
이들의 경우에 있어서도, 본 발명의 탄성파 장치에서는 압전 박막 및 적층막이 부분적으로 존재하지 않는 영역에 지지층이 마련되어 있다. 따라서, 리크 검출에 의해 불량품을 용이하게 선별할 수 있다.
1, 21: 탄성파 장치
2: 지지 기판
2a, 2b: 제1, 제2 주면 3: 적층막
3a: 고음속막 3b: 저음속막
3d: 측면 4: 압전 박막
5, 5a~5c: IDT 전극 6, 6a~6d: 배선 전극
6a1: 경사면 7: 중공 공간
8: 지지층 9: 커버 부재
10a, 10b: 언더 범프 메탈층 11a, 1lb: 금속 범프
12, 22: 제1 절연층 12a, 12b, 22a, 22b: 경사면
12c: 안쪽 끝 13, 14: 반사기
71: 적층막 82: 적층막
82a: 고음향 임피던스막 82b: 저음향 임피던스막
2a, 2b: 제1, 제2 주면 3: 적층막
3a: 고음속막 3b: 저음속막
3d: 측면 4: 압전 박막
5, 5a~5c: IDT 전극 6, 6a~6d: 배선 전극
6a1: 경사면 7: 중공 공간
8: 지지층 9: 커버 부재
10a, 10b: 언더 범프 메탈층 11a, 1lb: 금속 범프
12, 22: 제1 절연층 12a, 12b, 22a, 22b: 경사면
12c: 안쪽 끝 13, 14: 반사기
71: 적층막 82: 적층막
82a: 고음향 임피던스막 82b: 저음향 임피던스막
Claims (10)
- 지지 기판과,
상기 지지 기판 상에 마련되어 있으며, 압전 박막을 포함하는 복수의 막을 가지는 적층막과,
상기 압전 박막의 한쪽 면에 마련된 IDT 전극을 포함하고,
상기 지지 기판의 주면에 수직인 방향으로 봤을 때, 상기 IDT 전극이 마련되어 있는 영역의 바깥쪽의 영역에 있어서 상기 적층막이 부분적으로 존재하지 않고,
상기 지지 기판 상에 있어서 상기 적층막이 부분적으로 존재하지 않는 영역의 적어도 일부에 마련되어 있으며, 상기 지지 기판의 주면에 수직인 방향으로 봤을 때, 상기 적층막이 마련되어 있는 영역을 둘러싸도록 배치된 지지층과,
상기 지지층 상에 마련되어 있으며, 상기 압전 박막 및 상기 지지층과 함께, 상기 IDT 전극이 면하는(facing) 중공(中空) 공간을 구성하고 있는 커버 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성파 장치. - 제1항에 있어서,
상기 압전 박막이 LiTaO3에 의해 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 탄성파 장치. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 적층막이 존재하지 않는 영역의 적어도 일부로부터 상기 압전 박막 상에 도달하도록 마련된 제1 절연층과,
상기 IDT 전극에 전기적으로 접속되어 있고, 상기 압전 박막 상으로부터 상기 제1 절연층 상에 도달하며, 상기 적층막이 존재하지 않는 영역에 위치하고 있는 상기 제1 절연층 부분 상에 도달하는 배선 전극을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성파 장치. - 제3항에 있어서,
상기 제1 절연층이, 상기 압전 박막 상으로부터 상기 적층막의 측면을 지나서, 상기 적층막이 존재하지 않는 영역의 적어도 일부에 도달하는 것을 특징으로 하는 탄성파 장치. - 제3항 또는 제4항에 있어서,
상기 제1 절연층 상의 상기 지지 기판과는 반대 측의 면이, 상기 적층막이 존재하지 않는 영역으로부터 상기 압전 박막 상에 위치하고 있는 부분에 근접함에 따라 상기 압전 박막 측에 근접하도록 경사져 있는 경사면을 가지는 것을 특징으로 하는 탄성파 장치. - 제5항에 있어서,
상기 제1 절연층의 상기 경사면이, 상기 지지 기판 상으로부터 상기 압전 박막 상의 상기 제1 절연층 부분에 도달하는 것을 특징으로 하는 탄성파 장치. - 제5항 또는 제6항에 있어서,
상기 제1 절연층이, 상기 제1 절연층의 상기 경사면으로부터 상기 적층막이 존재하지 않는 영역에 도달하는 것을 특징으로 하는 탄성파 장치. - 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적층막이, 상기 압전 박막과, 상기 압전 박막을 전파하는 탄성파의 음속보다도 전파하는 벌크파의 음속이 고속인 고음속막을 가지고, 상기 고음속막 상에 상기 압전 박막이 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 탄성파 장치. - 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적층막이, 상기 압전 박막과, 상기 압전 박막을 전파하는 탄성파의 음속보다도 전파하는 벌크파의 음속이 고속인 고음속막과, 상기 고음속막 상에 적층되어 있으며, 상기 압전 박막을 전파하는 탄성파 음속보다도 전파하는 벌크파 음속이 저속인 저음속막을 복수의 층으로서 가지고, 상기 저음속막 상에 상기 압전 박막이 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 탄성파 장치. - 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적층막이, 상기 압전 박막과, 음향 임피던스가 상대적으로 높은 고음향 임피던스막과, 상기 고음향 임피던스막과 비교하여 음향 임피던스가 낮은 저음향 임피던스막을 가지는 것을 특징으로 하는 탄성파 장치.
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| Date | Code | Title | Description |
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| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |