TWI613844B - 彈性波裝置 - Google Patents
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Description
本發明係有關一種彈性波裝置。
習知以來，就彈性波裝置而言，提出了利用在基板端面之彈性波反射之端面反射型的彈性波裝置。在端面反射型的彈性波裝置中，將利用形成在壓電基板上之IDT(Interdigital Transducer；梳狀電極)電極所激振的彈性波傳播到基板的端面，利用該端面進行反射。如此的端面反射型的彈性波裝置係例如以下所示予以製造。換言之，首先接合圓盤狀的壓電晶圓與熱膨脹係數比該壓電晶圓更小的支撐晶圓而製作出圓盤狀的複合晶圓。其次，在該複合晶圓的壓電晶圓上畫分出多個特定尺寸的矩形區域，分別在各矩形區域形成IDT電極。之後，利用分切鋸等切斷裝置將複合晶圓切斷為每矩形區域。藉此，可以得到具備：接合壓電基板與支撐基板之約略長方體的複合基板、及形成在壓電基板上的IDT電極之彈性波裝置。又，使用複合基板係因為在溫度變化時之壓電基板的大小變化為小而可以抑制彈性波裝置之對於溫度變化的頻率特性變化。
然而，在切斷複合晶圓時，在壓電晶圓的切斷面發生切裂(切口)的情況，其成為假訊號(產生在根據共振的波峰
前後之小且不要的波峰)增加的原因。為了抑制這樣的假訊號，在專利文獻1、2中，採用以下的製法。換言之，在專利文獻1中，採用以下的順序，(1)於形成IDT電極前，利用分切鋸在矩形區域的周圍設有切斷溝，(2)其次研磨壓電晶圓的表面除去切斷溝之開口附近的切裂，(3)其次形成IDT電極，(4)之後使用寬度比切斷溝更窄的分切鋸切出彈性波裝置。另一方面，在專利文獻2中，採用以下的順序，(1)在設置於複合晶圓之中的壓電晶圓之多個矩形區域分別形成IDT電極，(2)其次對於每矩形區域利用雷射切斷法從支撐晶圓側到未達壓電晶圓程度的深度形成切槽，(3)之後藉由施加分斷支撐晶圓的應力切出彈性波裝置。
先前技術文獻
專利文獻
【專利文獻1】日本特開2002-261559號公報
【專利文獻2】日本特開2002-9583號公報
然而，在上述之專利文獻1、2中，雖然記載有藉由除去彈性波反射的端面，也就是與彈性波傳遞方向正交的端面之切裂而抑制假訊號乙事，但是對於與彈性波傳遞方向平行的端面都沒有考量。本案發明者發現與彈性波傳遞方向平行的端面為沒有切裂之平滑端面之情況下，因該端面使不要的彈性波反射，而成為造成假訊號增加的一個原因。
本發明係用以解決這樣的課題而開發出來的，以在端面反射型的彈性波裝置中可以更確實抑制假訊號為目的。
本發明之彈性波裝置，其為：在接合支撐基板與壓電基板之約略長方體的複合基板之中的前述壓電基板上，以互相插入的方式配置一對IDT電極之端面反射型的彈性波裝置，前述壓電基板的側面之中與彈性波傳遞方向正交之第1側面的切裂尺寸為彈性波波長λ的1/10以下，前述壓電基板的側面之中與彈性波傳遞方向平行之第2側面的切裂尺寸比前述第1側面的切裂尺寸更大，為彈性波波長λ的1/2以上、50倍以下。
在該彈性波裝置中，由於期望波長的彈性波反射的第1側面之切裂尺寸為彈性波波長λ的1/10以下，因此可以使第1側面中的反射量充分變高。又，由於難以產生根據第1側面的位移之彈性波的位相變異，因此可以抑制隨著位相變異造成的假訊號發生。另一方面，由於第2側面的切裂尺寸比第1側面的切裂尺寸更大，為彈性波波長λ的1/2以上、50倍以下，因此不要波長之彈性波難以利用第2側面反射，此點也可以抑制假訊號的發生。在第2側面的切裂尺寸為未滿波長λ的1/2之情況下，由於不要波長之彈性波易於利用第2側面反射，易於發生假訊號，因此不佳。在第2側面的切裂尺寸超過波長λ的50倍之情況下，由於共振器的Q值劣化，因此不佳。
在本發明之彈性波裝置中，前述第2側面之切裂
尺寸以彈性波波長λ的12.5倍以上、50倍以下為佳。如此一來，可以更進一步抑制假訊號的發生。
在本發明之彈性波裝置中，前述支撐基板之熱膨脹係數比前述壓電基板更小者為佳。如此一來，可以使溫度變化時之壓電基板的大小變化為小而抑制彈性波裝置之對於溫度變化的頻率特性變化。
10‧‧‧彈性波裝置
12‧‧‧壓電基板
12a‧‧‧第1側面
12b‧‧‧第2側面
14‧‧‧支撐基板
15‧‧‧複合基板
16、18‧‧‧IDT電極
16a、18a‧‧‧基底部
16b、18b‧‧‧寬電極指
16c、18c‧‧‧窄電極指
22‧‧‧壓電晶圓
24‧‧‧支撐晶圓
25‧‧‧複合晶圓
圖1為彈性波裝置10的立體圖。
圖2為彈性波裝置10的平面圖。
圖3為圖2之A-A剖面圖。
圖4為顯示彈性波裝置10的製造流程之立體圖。
圖5為切割的說明圖。
其次，依據圖面說明本發明的實施形態。圖1及圖2為本實施形態之彈性波裝置10的立體圖及平面圖，圖3為圖2的A-A剖面圖。
彈性波裝置10為端面反射型的彈性波裝置，在接合壓電基板12與支撐基板14之約略長方體的複合基板15之中的壓電基板12上，以互相插入的方式配置一對IDT電極16、18者。
壓電基板12為可傳遞彈性表面波(SAW)的基板。作為該壓電基板12的材質，可以舉例如鉭酸鋰(LT)、鈮酸鋰(LN)、鈮酸鋰-鉭酸鋰單晶固溶體、水晶、硼酸鋰、氧化鋅、
氮化鋁、矽酸鎵鑭(LGS)、矽酸鈣板(LGT)等。其中，以LT或LN為佳。由於LT或LN的SAW傳遞速度為快，而且機電耦合係數為大，因此適合用來作為高頻且寬頻用的彈性波裝置。壓電基板12的厚度雖然沒有特別的限定，但例如是0.2~50μm亦可。該壓電基板12具有：與彈性波傳遞方向(SAW傳遞方向)正交之第1側面12a、及與SAW傳遞方向平行之第2側面12b。當將被激振的SAW的波長為λ，互相面對之第1側面12a之間的距離為L(參照圖3)時，將L設計為λ/2的整數倍。
支撐基板14為熱膨脹係數比壓電基板12更小者，利用直接接合或是透過有機接著層接合在壓電基板12的背面。藉由將支撐基板14形成為熱膨脹係數比壓電基板12更小者，可以抑制在溫度變化時之壓電基板12的大小變化，抑制在將複合基板15用於彈性波裝置10的情況之頻率特性的溫度變化。作為支撐基板14的材質，可以舉例如矽、藍寶石、氮化鋁、氧化鋁、硼矽酸玻璃、石英玻璃等，但以矽或藍寶石為佳。又，支撐基板14的厚度雖然沒有特別的限定，但例如是200~1200μm亦可。
複合基板15為接合壓電基板12與支撐基板14者。接合是採用直接接合亦可，透過有機接著層接合之間接接合亦可。這樣的複合基板15為約略長方體，其尺寸雖然沒有特別的限定，但例如是縱橫為1mm×2mm或2mm×2.5mm等亦可。
IDT電極16具備：與SAW傳遞方向平行之基底部16a、從基底部16a朝向與SAW傳遞方向正交的方向延伸之
寬電極指16b、及從基底部16a朝向與SAW傳遞方向正交的方向延伸，配置在SAW傳遞方向的端部之窄電極指16c。又，IDT電極18也與此相同，具備：基底部18a、寬電極指18b及窄電極指18c。兩IDT電極16、18係以互相不接觸的方式間隔配置。具體而言，將IDT電極16之2個寬電極指16b之中的一個配置為插入到IDT電極18之相鄰的2個寬電極指18b之間，另一個則是配置為插入到寬電極指18b與窄電極指18c之間。其中，當被激振的彈性表面波之波長為λ時，如圖3所示，寬電極指16b、18b的寬度λ/4，相鄰電極指的間隔寬度也是λ/4，窄電極指16c、18c的寬度為λ/8。
在這樣的彈性波裝置10中，利用IDT電極16、18所激振之波長λ的SAW係傳遞到壓電基板12的第1側面12a，利用第1側面12a進行反射。在本實施形態中，由於第1側面12a的切裂尺寸為SAW波長λ的1/10以下，因此在第1側面12a中的反射量充分變高。又，因為第1側面12a的面精度為高，難以產生根據第1側面12a的位移之SAW的位相變異，因此可以抑制隨著位相變異造成的假訊號發生。另一方面，第2側面12b的切裂尺寸比第1側面12a的切裂尺寸更大，具體而言為波長λ的1/2以上、50倍以下。為此，不要波長之SAW難以利用第2側面12b進行反射，此點也可以抑制假訊號的發生。
其次，針對製造彈性波裝置10之方法，使用圖4在以下進行說明。圖4為顯示彈性波裝置10之製造流程的立體圖。
首先，準備具有定向平面(OF)之圓盤狀的壓電晶圓22、與同一形狀之支撐晶圓24(參照圖4(a))。其次，洗淨兩晶圓22、24的接合面，除去附著在該接合面之髒污。其次，藉由在兩晶圓22、24的接合面照射氬等鈍性氣體的離子束，除去殘留的不純物(氧化膜或吸附物等)，同時使接合面活性化。之後，在真空中、常溫下使兩晶圓22、24的OF一致進行定位後黏貼兩晶圓22、24(參照圖4(b))。其次，將壓電晶圓22的表面研磨到成為一定厚度，完成複合晶圓25(參照圖4(c))。其次，在複合晶圓25之中壓電晶圓22的表面形成彈性波裝置用的電極。壓電晶圓22的表面被畫分為形成多個彈性波裝置，在與各彈性波裝置對應的位置利用光微影技術形成上述的IDT電極16、18。最後，藉由沿著畫分切割複合晶圓25，得到複數個彈性波裝置10(參照圖4(d))。
圖5為切割的說明圖，(a)為複合晶圓25的平面圖、(b)為(a)之利用虛線包圍處的放大圖。在切割複合晶圓25之際，將成為彈性波裝置10的第1側面12a之截切線CLa的切斷面之切裂尺寸為波長λ的1/10以下之方式選擇刀片進行切斷。又，將成為彈性波裝置10的第2側面12b之截切線CLb的切斷面之切裂尺寸為波長λ的1/2以上、50倍以下之方式調整旋轉數或進刀速度、或是選擇粗度或厚度不同的刀片進行切斷。又，所謂切裂尺寸係意指切斷面之凹凸的最大值。
根據以上說明之本實施形態之彈性波裝置10，由於期望波長λ之SAW反射的第1側面12a之切裂尺寸為SAW波長λ的1/10以下，因此使第1側面12a之反射量充分變高。
又，由於難以產生根據第1側面12a的位移之SAW的位相變異，因此可以抑制隨著位相變異造成的假訊號發生。另一方面，由於第2側面12b之切裂尺寸比第1側面12a的切裂尺寸更大(具體而言為長λ的1/2以上、50倍以下)，因此不要波長之SAW難以利用第2側面12b進行反射，此點也可以抑制假訊號的發生。
又，本發明並不是在上述的實施形態有任何的限定，只要是屬於本發明的技術範圍內，當然可以利用各種樣態實施取得。
例如，在上述的實施形態中，雖然是使用刀片切斷截切線CLa與截切線CLb，但是使用雷射切斷法進行切斷亦可。在該情況下，以符合各截切線CLa、CLb的切裂尺寸之方式設定雷射照射條件亦可。或者，在以形成平滑切斷面之雷射照射條件切斷兩截切線CLa、CLb後，再利用銼刀等破壞截切線CLb的切斷面，使切裂尺寸變大亦可。
在上述的實施形態中，雖然是藉由使用離子束直接接合黏貼壓電晶圓22與支撐晶圓24，但是除了使用離子束的方法以外，採取使用電漿或中性原子束的方法亦可。
在上述的實施形態中，雖然是藉由直接接合黏貼壓電晶圓22與支撐晶圓24，但是透過有機接著層進行接合亦可。在該情況下，首先在支撐基板14的表面及壓電基板12的背面之一方或兩方均勻塗布有機接著劑，在將兩者重疊的狀態下只要藉由使有機接著劑固化即可接合。
【實施例】
[實施例1]
作為壓電晶圓，準備一以SAW的傳遞方向為X，切割角度為旋轉Y切割板之圓盤狀的42°Y切割X傳遞LT基板(厚度250μm)。又，作為支撐晶圓，準備一圓盤狀的Si(111)基板(厚度230μm)。將兩晶圓投入到2×10-6(Pa)的真空腔室，在表面照射氬氣束60秒。照射後，將兩晶圓的照射面連接，利用2000kg進行加壓，藉由直接接合接合兩晶圓。將接合體從真空腔室取出，將LT面研削到30μm。之後，一邊滴下鑽石研磨液(粒徑1μm)，一邊利用純錫定盤研磨到25μm。進一步，一邊滴下膠體二氧化矽(粒徑20nm)，一邊利用胺基甲酸乙酯墊片研磨到20μm，形成彈性波裝置用的複合晶圓。接著，利用光微影製程，在複合晶圓的LT表面上的多個矩形區域(2mm×1mm)形成IDT電極，切割該矩形區域的尺寸而得到多個彈性波裝置。SAW波長λ的設計值為4μm。切割係使用刀片予以進行。沿著與SAW傳遞方向正交之方向(圖5的截切線CLa)進行切斷之刀片是使用厚度0.05mm、#2000，以旋轉數29000rpm、進刀速度20mm/s予以切斷。沿著與SAW傳遞方向平行之方向(圖5的截切線CLb)進行切斷之刀片是使用厚度0.1mm、#500的刀片，以旋轉數29000rpm、進刀速度50mm/s予以切斷。得到的彈性波裝置之與SAW傳遞方向正交之第1側面的切裂尺寸為0.4μm(λ的0.1倍)，與SAW傳遞方向平行之第2側面的切裂尺寸為50μm(λ的12.5倍)。關於實施例1的資料於表1顯示。
[實施例2]
與實施例1相同，製作形成有IDT電極之複合晶圓。以顯
示於表1的實施例2之加工條件將該複合晶圓進行切割。得到的彈性波裝置之第1側面的切裂尺寸為0.4μm(λ的0.1倍)，第2側面的切裂尺寸為2μm(λ的0.5倍)。
[實施例3]
與實施例1相同，製作形成有IDT電極之複合晶圓。以顯示於表1的實施例3之加工條件將該複合晶圓進行切割。得到的彈性波裝置之第1側面的切裂尺寸為0.4μm(λ的0.1倍)，第2側面的切裂尺寸為200μm(λ的50倍)。
[比較例1]
與實施例1相同，製作形成有IDT電極之複合晶圓。以顯示於表1的比較例1之加工條件將該複合晶圓進行切割。得到的彈性波裝置之第1及第2側面的切裂尺寸都是10μm以下，具體而言為0.4μm(λ的0.1倍)。
[比較例2]
與實施例1相同，製作形成有IDT電極之複合晶圓。以顯示於表1的比較例2之加工條件將該複合晶圓進行切割。得到的彈性波裝置之第1側面的切裂尺寸為0.4μm(λ的0.1倍)，第2側面的切裂尺寸為240μm(λ的60倍)。
[比較例3]
與實施例1相同，製作形成有IDT電極之複合晶圓。以顯示於表1的比較例3之加工條件將該複合晶圓進行切割。得到的彈性波裝置之第1側面的切裂尺寸為2.0μm(λ的0.5倍)，第2側面的切裂尺寸為50μm(的12.5倍)。
[評價]
針對實施例1~3及比較例1~3，評估單埠共振器的特性。如此一來，假訊號波峰的強度係如表1所示，對於在實施例1~3中為2~2.7dB而言，在比較例1~3中為5~7dB。從該結果，得知使第1側面的切裂尺寸為彈性波波長λ的1/10以下，第2側面的切裂尺寸為彈性波波長λ的1/2以上、50倍以下(尤其是12.5倍以上50倍以下)乙事在抑制假訊號的發生為佳。
本發明係以2013年7月2日申請之日本專利申請案第2013-138588號為優先權主張的基礎，藉由引用將其全部內容包含在本案說明書內。
又，上述實施例當然不是本發明的任何限定者。
產業上的可利用性
本發明係可利用於SAW濾波器等彈性波裝置。
10‧‧‧彈性波裝置
12‧‧‧壓電基板
12a‧‧‧與彈性波傳遞方向正交之第1側面
12b‧‧‧與彈性波傳遞方向平行之第2側面
14‧‧‧支撐基板
15‧‧‧複合基板
16、18‧‧‧IDT電極
16a、18a‧‧‧基底部
16b、18b‧‧‧寬電極指
16c、18c‧‧‧窄電極指
Claims (3)
- 一種彈性波裝置，在接合支撐基板與壓電基板之約略長方體的複合基板之中的前述壓電基板上，以互相插入的方式配置一對IDT電極之端面反射型的彈性波裝置，其中，前述壓電基板的側面之中與彈性波傳遞方向正交之第1側面的切裂尺寸為彈性波波長λ的1/10以下，前述壓電基板的側面之中與彈性波傳遞方向平行之第2側面的切裂尺寸比前述第1側面的切裂尺寸更大，為彈性波波長λ的1/2以上、50倍以下。
- 如申請專利範圍第1項之彈性波裝置，其中，前述第2側面的切裂尺寸為彈性波波長λ的12.5倍以上、50倍以下。
- 如申請專利範圍第1或2項之彈性波裝置，其中，前述支撐基板的熱膨脹係數比前述壓電基板更小。
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