TW480812B - Method of manufacturing a surface acoustic wave element - Google Patents

Description

480812 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（丨） 本發明之技術領域 本發明係關於一種製造表面聲波元件與表面聲波裝置 的方法。本發明特別與一種製造表面聲波元件和調整其頻 率的方法有關。 發明背景 1.本發明之領域 一種習知用於調整或修整表面聲波裝置之頻率的方法 ，其可減少交指型換能器(interdiSital transducer，IDT)或壓 電基板的厚度。以上之技術係揭露於日本未實審之專利公 告案第2-18901 1號。 如圖6A所示，在習知的方法中’交指型換能器21a 係被選擇性地蝕刻以便降低交指型換能器21a的厚度’並 藉此提高其頻率。在另一種情況下’如圖6B所示’壓電 基板20a的上層表面被選擇性地蝕刻，以便減少部分壓電 基板20a的厚度，從而降低頻率。 然而，若交指型換能器21a係由常用於製造表面聲波 裝置的鋁所製成，則因減少交指型換能器之厚度而達到提 高頻率的效果將非常有限。因此，藉由降低交指型換能器 之厚度來調整頻率的方法並不可行且不具商業利用價値。 一般而言，濕蝕刻方法已用於做爲進行蝕刻處理的方 法。然而，由於利用此方法所能處理的細微尺寸僅達1微 米，所以無法利用此方法來處理具有較小線寬的交指型換 能器。此外’由於蝕刻法僅能得到相對較低的精確度’因 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） ^^1 ϋ n ϋ· ϋ I it ϋ-i n i ·ϋ ϋ— m i·— emt 一σι， 11 1-··— In n Bn Hi n I (請先閱讀背面之注意事項再资寫本頁) 480812 A7 B7 五、發明說明) 此雖然只有交指型換能器需要被飽刻，在餓刻製程中可能 亦僅有部分的壓電基板表面被蝕刻。因此，不可能自由地 依照所需來針對彈性表面聲波裝置之頻率特性進行調整。 除上述之外’反應性離子触刻(Reactive Ion Etching)法 可提供高精確度之處理。然而，反應性離子蝕刻法必須將 整個晶圓置於反應性離子餓刻裝置的製程反應室中進行蝕 刻。以上述的方法進行蝕刻時，若晶圓中之電極膜層的厚 度不均勻，則不可能得到部分蝕刻處理的效果。因此，均 勻厚度是儘可能確保良好產品所必要的。 再者，當晶圓被分成數個表面聲波元件的晶片單元時 ，此等晶片單元在利用反應性離子蝕刻法當中必須個別地 加以調整，而此種調整並不非常有效率，因此將增加生產 成本。 另外，交指型換能器或壓電基板的選擇性蝕刻係取決 於交指型換能器或壓電基板的化學性質。所以，可能不存 在適當的蝕刻劑或蝕刻氣體，以用於選擇性地蝕刻交指型 換能器或壓電基板。 另一方面，在使用反應性離子蝕刻法的情況下，若以 鋁製成的交指型換能器形成於由石英玻璃的壓電基板上， 則利用CF4做爲反應氣體以調整頻率。此時，在石英玻璃 與鋁上利用cf4進行蝕刻處理，將會導致石英玻璃的蝕刻 程度大於鋁的蝕刻程度。因此，必須藉由獲得如圖6B所 示之壓電基板的上層表面並選擇性地蝕刻，以便進行頻率 的調整。然而，當運用此種方法調整頻率時，壓電基板必 4 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 言 r 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 480812 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（彳） 須進行大規模的蝕刻，以便獲得大量的頻率改變。在另一 方面，若壓電基板被蝕刻得太多且範圍過大，則壓電基板 的特性將會因蝕刻處理而使品質降低。因此，僅能夠在不 會造成特性品質降低的範圍內進行調整，從而造成頻率調 整範圍過小的問題。 本發明之槪要 爲了克服以上所述習知技術的問題，本發明之較佳實 施例提供一種製造表面聲波裝置的方法，其中表面聲波裝 置的頻率可在寬廣的範圍內進行調整。此較佳實施例亦提 供一種能夠針對每個個別的裝置調整表面聲波裝置的方法 ，並且能夠在測量頻率的過程中進行調整，或在頻率調整 之後進行頻率的測量，反之亦然。 本發明之一較佳實施例提供一種製造表面聲波元件的 方法，此方法的步驟包含提供一具有交指型換能器的壓電 基板，而此交指型換能器具有比壓電基板高的密度，以及 利用離子同時轟擊交指型換能器與壓電體。 在本發明之另一較佳實施例中，一種製造表面聲波裝 置的方法包含下列步驟：配置一金屬膜層於一壓電體之上 ，其中該金屬膜層具有比該壓電體高的密度；在該壓電體 上形成複數個交指型換能器；將該壓電體切割成複數個表 面聲波元件，以使得每個表面聲波元件皆具有至少一個交 指型換能器；同時地蝕刻該至少一個交指型換能器與該壓 電體；以及封裝至少一個表面聲波元件。 5 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公釐） ---------------裝----------訂----------線 (請先閱讀背面之注意事項异填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 480812 A7 五、發明說明（十） 在本發明之另一較佳實施例中，一種製造表面聲波裝 置的方法包含下列步驟：提供一晶圓；形成複數個交指型 換能器於該晶圓之上；形成複數個表面聲波元件，且每個 表面聲波元件皆具有至少一個交指型換能器；以及封裝至 少一個表面聲波元件，並調整被封裝之表面聲波元件之一 頻率。 在本發明之較佳實施例中，由於壓電體的表面係以與 藉由離子轟擊交指型換能器的相似方式進行轟擊，因此壓 電體的表面亦可被蝕刻。然而，由於交指型換能器係以大 於壓電體之密度的金屬所製成，因此由蝕刻壓電體所造成 的頻率改變並不會和由蝕刻交指型換能器所造成的頻率改 變一樣大。藉此，頻率的總改變可以較佳的方式提高。 再者，亦可利用部分的離子轟擊到晶圓上，以便只進 行部分的調整。例如，可在配置於晶圚上之複數個表面聲 波元件當中，選擇特定的表面聲波元件，以便只針對所選 定的元件進行調整，或只在表面聲波元件上選擇所需之交 指型換能器，並以同樣的方式進行調整。 如上所述，在利甩本發明之方法時，由於表面聲波裝 置係藉由形成具有高於壓電體之密度的金屬膜層而構成， 且由於利用離子實地轟擊彈性表面聲波元件而降低交指型 換能器膜層之厚度，同時由於交指型換能器對於頻率而言 具有顯著的效應，因此可進行頻率之調整而不需要如反應 性離子蝕刻法必須大量刮去壓電物質。 另外，由於離子係實地轟擊表面聲波裝置而使得交指 6 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ----------------------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 480812

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（< ) 型換能器或金屬膜層的厚度大大地降低，其可局部地將高 能量集中，從而能夠針對個別的元件進行頻率調整，或在 縮短的時間內進行頻率的部分調整。 本發明之其它特徵、兀件及優點將在以下藉由較佳實 施例並配合所附之圖式而加以詳細說明。 圖式之簡要說明 本發明將藉由較佳實施例並配合所附圖式之詳細說明 而得以被完全了解，但所附之圖式僅用於說明，因此未對 本發明加以限制，其中： 圖1爲方塊圖，其例示根據本發明之第一個較佳實施 例的製造流程； 圖2A至圖2E爲立體圖，其例示根據本發明之第一個 較佳實施例所包含的製造方法之步驟； 圖3爲部分放大的剖面圖，其顯示在本發明之第一個 較佳實施例中交指型換能器被蝕刻的狀態； 圖4爲方塊圖，其例示根據本發明之第二個較佳實施 ‘例的製造方法；. 圖5爲方塊圖，其例示根據本發明之第三個較佳實施 例的製造方法； 圖6A爲部分放大的剖面圖，其顯示在習知的蝕刻法 中交指型換能器被蝕刻的狀態，並同時顯示被選擇性蝕刻 的交指型換能器； 圖6B爲部分放大的剖面圖，其顯示在習知的蝕刻法 7 ^----a----^---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) T E is 度 張 紙 本 格 現 4 A )/ b JN J (V 平 保 釐 公 97 480812 A7 B7 五、發明說明（ 中交指型換能器被蝕刻的狀態，並同時顯示被選擇性蝕刻 的壓電基板。 元件符號說明 1〇晶圓 11金屬膜層 lib反射器 13封包 15接合導線 16a離子槍 16c網柵 17離子束 21a交指型換能器 10a壓電基板 11a交指型換能器 12表面聲波元件 14電極 16離子濺鍍設備 16b氣體導入口 16d基座 20a壓電基板 -------------裝----^----訂· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 較佳實施例之詳細說明 本發明之較佳實施例的特徵之一包括在一壓電基板上 形成一交指型換能器，而該交指型換能器之密度係高於壓 電基板的密度，並藉由離子轟擊法在同一時間蝕刻交指型 換能器及壓電基板。藉由離子轟擊所進行的蝕刻主要係一 物理製程。因此，本發明之較佳實施例的方法可應用於許 多不同基板與交指型換能器的組合。此外，由於交指型換 能器的密度係大於壓電基板，交指型換能器的蝕刻將對於 調整表面聲波裝置的頻率造成決定性的影響，而藉此即可 調整或修整表面聲波裝置的頻率。在大部分的情況下，表 8 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 χ 297公釐） 480812 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 B7 五、發明說明（1 ) 面聲波裝置的頻率係被提商。 圖1爲一方塊圖’其例不根據本發明之一個較ί圭實施 例來製造表面聲波裝置的流程。圖2Α至圖2Ε爲立體圖， 其例示圖1所示之製造流程所包含的不同步驟。以下說明 中，在製造過程內所涉及之步驟係較佳的依照生產；；欠 行解說。 在第一個步驟當中’如圖2Α所不’首先提供〜晶圓 10，且以石央玻璃所製成之晶圓較佳。接者’如圖2B所 示，最好含有以钽(Ta)爲主要成分的金屬膜層11形$於^$ 圓10的上層表面，其中金屬膜層11係利用氣相沉積或濺 鍍處理、或其它適當的製程方法形成。然後，部分的金屬 膜層11藉由蝕刻加以移除而蝕刻出一電極圖案，並藉此形 成複數個交指型換能器11a以及複數個反射器11b，即如 圖2C所不者。在下一個步驟中，如圖2D所示，晶圓1〇 是在其中並不包含交指型換能器11a與反射器lib之部分 處被切割，同時交指型換能器11a與反射器lib組合成爲 一個表面聲波元件。接著，交指型換能器11a與反應器 lib或表面聲波元件的壓電基板l〇a會被蝕刻，以便調整 表面聲波元件的頻率特性，直到獲得所需的特徵値爲止。 然後，如圖2E所示，表面聲波元件12會被插入至一封包 13，並藉由接合導線15而將封包13的電極14利用電性連 接至交指型換能器11a。 圖3爲一槪要圖，其例示在本發明之較佳實施例中， 用於調整表面聲波元件之頻率的製程。 9 本紙張尺度適用中國國豕標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公爱） -------------^----------t--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 480812 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（5) 如圖3所示，離子濺鍍設備16具有一離子槍i6a、〜 氣體導入口 16b用於導入如贏之氣體以產生濺鍍的效應、 一網柵16c以及一基座16d用於支承表面聲波元件13。拷 者，離子束I7會撞擊表面聲波元件Π的表面，以便能夠 蝕刻交指型換能器Ha的表面以及壓電基板1〇a的表面， 其中交指型換能器11a最好係以鉅所製成，而壓電基板 l〇a則最好係以石英玻璃製成。 此時，由於鉅的蝕刻速率或石英玻璃的蝕刻速率皆沒 有改變，因此兩者被蝕刻的量相同。然而，使頻率向高頻 率一側偏移所需之組的飩刻量係遠小於使頻率向低頻率〜 側偏移所需之石英玻璃的飩刻量。因此，藉由此飩刻製早口 ，表面聲波元件13即可被調整爲較高的頻率。 $ 應注意的是’本發明之方法並非限定僅應用於縱向隸 合且具有反射器的彈性表面聲波濾波器。事實上，本發曰月 亦可應用於其它類型的表面聲波裝置，如表面聲波共振器 、丰頁向稱合的遽波益、階梯型爐波器，或不具反射器的邊 緣反射型表面聲波裝置。 另外，雖然本發明之較佳實施例係以由鉅所製成的交 指型換成益來加以說明’但本發明並不限定於由$日所製成 的交指型換能器。事實上，交指型換能器可由鎢、金、銀 、鉑、鉬、鎳、鐵、銅、鈷、鉻、鋅、錳或其合金製成， 或利用其它密度大於壓電基板之密度的適當材料來製造。 此外’雖然在本發明之貫施例中，石英坡璃被用於做 爲壓電基板的材料，但本發明並不限定於使用以石英玻璃 10 --------- ---------k----訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） 480812 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（ 製成的壓電基板。壓電基板亦可以鉅化鋰、鈮化鋰、氧化 鋅、四硼化鋰、langasite或其它合適的材料加以製成。 另外，雖然在本發明之較佳實施例中，氬被用於做爲 倉虫刻热體或用於離子蠢擊的氣體，但本發明並不限定於使 用氬氣進行離子轟擊。用於做爲離子轟擊的氣體可爲如 cf4、C2F6等氟化碳氣體、如CC14、CF3C1等含氯之氣體、 氮氣或氮氣的混合物，或其他相似的氣體。此外，亦可使 用不同的氣體。例如，先使用氬氣，而後再使用氮氣是可 行的。在另一種情況當中，可藉由電漿處理並利用氮氣進 行蝕刻製程。 此外，雖然在本發明之實施例中，蝕刻製程中使用了 離子槍’但本發明並不限於使用電子槍。一般的濺鍍設備 亦可應用於進行反向濺鍍處理，並藉此得到相同的功效。 圖4爲一方塊圖，其例示根據本發明之第二個較佳實 施例用於製造表面聲波裝置的流程。 第二個較佳實施例與第一個較佳實施例之間的差異係 在於：調整頻率的過程最好爲多重步驟之製程，並在形成 交指型換能器之後以及在封裝製程之後進行。形成交指型 換能器之後的頻率調整過程可在晶圓形成的過程當中進行 ’且調整過程係利用圖3所示之設備而個別調整每個元件 。在另一方面，頻率之調整亦可利用習知的蝕刻處理來進 行。 在封裝製程之後進行頻率調整時，表面聲波元件將插 入封包並經由導線接合或面蓋接合而加以電性連接，從而 ___11 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公釐） ^---------^---------^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 480812 Α7 Β7 五、發明說明（γ) 校準封包中表面聲波裝置之所需頻率的偏差。此時，由於 此製程係不同於形成交指型換能器之後所進行的頻率調整 過程，且不可能運用習知的方法，因此圖3的設備最好係 用於個別地調整彈性表面聲波裝置。 圖5爲一方塊圖，其例示根據本發明之第三個較佳實 施例製造表面聲波裝置的流程。第三個實施例與第一個實 施例的差異係在於：調整膜層厚度的過程係在金屬膜層形 成之後進行。 在金屬膜層形成之後所進行的厚度調整過程，可利用 習知的蝕刻方法來實施。在另一種情況下，首先利用習知 的蝕刻方法進行大致的調整，然後可運用圖3所示之設備 對厚度進行個別地調整。在本方法中，由於金屬膜層的厚 度係在金屬膜層的狀態下作成均勻的，因此可防止由交指 型換能器之厚度變化所造成的頻率不規則性。·因此，在調 整金屬膜層的厚度之後，可細微地調整壓電元件的頻率。 儘管本發明係藉由其特定的較佳實施例加以說明，凡 熟知此項技術者可根據以上所揭示的技術內容在形式或細 節上進行變更，但仍不脫離本發明的精神及範圍。 I--------------------------I-- (請先閱讀背面之注意事項弄填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 12 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公釐）

Claims (1)

1. 480812 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 1·一種製造表面聲波元件的方法，該方法包含下列步 驟： 提供一具有一交指型換能器之壓電基板，該交指型換 能器之密度係高於該壓電基板之密度；以及 同時離子轟擊該交指型換能器與該壓電基板。 2·如申請專利範圍第1項之方法，其中上述離子轟擊 的步驟包含減少該交指型換能器與該壓電基板之厚度的步 驟。 3·如申請專利範圍第1項之方法，其中複數個交指型 換能器與複數個反射器在該離子轟擊的步驟當中形成。 4·如申請專利範圍第3項之方法，其更包含在該複數 個1交指型換能器與該複數個反射器不在的部份上切割該壓 mst反’以形成複數個表面聲波元件之步驟。 5·如申請專利範圍第1項之方法，其中上述離子轟擊 該交指型換能器與該壓電基板之步驟包含將氬氣、氟化碳 氣、氯氣及氮氣中至少一氣體作用於該交指型換能器與該 壓電基板。 6· —種製造表面聲波裝置的方法，該方法包含下列步 驟： 提供一壓電體； 配置~金屬膜層於該壓電體之上，該金屬膜層具有比 該壓電體高的密度； 形成複數個交指型換能器於該壓電體之上； 切割該壓電體而成複數個表面聲波元件，每個該表面 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再铲鳥本頁) 、νά T 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 480812 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 聲波元件皆有至少一交指型換能器； 同時地蝕刻該至少一交指型換能器與該壓電體；以及 封裝該至少一表面聲波元件。 7. 如申請專利範圍第6項之方法，其中上述蝕刻之步 驟包含調整該交指型換能器與該壓電體之厚度。 8. 如申請專利範圍第6項之方法，其中上述蝕刻之步 驟包含離子轟擊至少一該交指型換能器與該壓電體。 9. 如申請專利範圍第6項之方法，其更包含在該封裝 步驟之後，離子轟擊至少一該交指型換能器與該壓電體之 步驟。 10. 如申請專利範圍第6項之方法，其更包含調整該金 屬膜層之厚度的步驟。 11. 如申請專利範圍第10項之方法，其中上述調整厚 度之步驟係利用濕蝕刻劑蝕刻該金屬膜層而進行的。 12. 如申請專利範圍第6項之方法，其中上述飩刻之步 驟包含藉由將氬氣、氟化碳氣、氯氣及氮氣中至少一氣體 作用於該交指型換能器與該壓電基板，而離子轟擊至少一 該交指型換能器與該壓電體。 、 13. —種製造壓電裝置的方法，該方法包含下列步驟： 提供一晶圓； 形成複數個交指型換能器於該晶圓之上； 形成複數個表面聲波元件，每個該複數個表面聲波元 件皆有至少一交指型換能器； 封裝至少該複數個表面聲波元件之一；以及 _ 2___ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐1 ' 訂 ^ 線 (請先閱讀背面之注意事項再妒烏本頁) 480812 8 8 8 8 ABCD 六、申請專利範圍 調整該被封裝之表面聲波元件之一頻率。 14. 如申請專利範圍第13項之方法，其中上述調整頻 率之步驟包含離子轟擊該表面聲波元件。 15. 如申請專利範圍第13項之方法，其更包含在該封 裝之步驟之前調整至少一該表面聲波元件之一頻率。 16. 如申請專利範圍第13項之方法，其中上述調整頻 率之步驟包含藉由將氬氣、氟化碳氣、氯氣及氮氣中至少 一氣體作用於該表面聲波元件，以進行離子轟擊。 17. 如申請專利範圍第13項之方法，其中上述調整頻 率之步驟包含蝕刻該交指型換能器與該晶圓。 18. 如申請專利範圍第13項之方法，其更包含配置一 金屬膜層於該晶圓之上。 19. 如申請專利範圍第18項之方法，其更包含濕蝕刻 該金屬膜層。 20. 如申請專利範圍第13項之方法，其更包含在該複 數個交指型換能器不在的部份處切割該晶圓，以形成複數 個表面聲波元件之步驟。 ----------^------1T------i (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐）