WO2005002049A1 - 弾性表面波素子 - Google Patents

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surface acoustic
piezoelectric substrate
protective film
wave device
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Takeshi Kawakami
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Murata Manufacturing Co., Ltd.
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Definitions

  • the present invention relates to a surface acoustic wave element used for a surface acoustic wave filter or the like, and more particularly, to a surface acoustic wave element having a structure in which electrode breakdown or the like due to pyroelectricity of a piezoelectric substrate is suppressed.
  • a surface acoustic wave element used for a surface acoustic wave filter or the like, and more particularly, to a surface acoustic wave element having a structure in which electrode breakdown or the like due to pyroelectricity of a piezoelectric substrate is suppressed.
  • an interdigital transducer In a surface acoustic wave device, an interdigital transducer (IDT) is generated by (a) electric charge generated on the surface due to pyroelectricity of a piezoelectric substrate due to temperature change, or (b) electric charge induced when a surge voltage is applied.
  • IDT interdigital transducer
  • discharge occurred between electrodes connected to different potentials. If the discharge is large, the electrode may deteriorate or rupture. As a result, the characteristics of the surface acoustic wave element are impaired.
  • the resistivity of the piezoelectric substrate may be reduced.
  • the resistivity of the substrate is lowered, suddenly generated charges on the substrate surface move on the substrate surface, and the potential difference is quickly reduced. Therefore, a discharge phenomenon caused by local accumulation of electric charges can be suppressed, and accordingly, a device such as a surface acoustic wave filter using a piezoelectric substrate can have improved pyroelectric breakdown resistance and power resistance.
  • methods for lowering the resistivity of a substrate include doping the substrate surface with a substance that can become a carrier such as Fe, or heat-treating the substrate in a reducing atmosphere using a specific gas under reduced pressure. It has been known. For example, Japanese Unexamined 1 1 one 9 2 1 4 7 JP below, L i N b 0 3 or L i T a 0 3 crystals and the ability to reduce the surface charge is conditioned to increase An adjustment method is disclosed. In Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-92147, more specifically, LiNbOs or Li is used under reduced pressure at a temperature of 500 to 114 ° C in a reducing atmosphere. T a 0 3 how the heat treatment crystal is shown.
  • a treatment is performed in a high-temperature atmosphere containing oxygen.
  • a surface acoustic wave device of a chip size package in which a surface acoustic wave element is flip-chip bonded to a mounting substrate and the surface acoustic wave element is sealed with resin, the surface acoustic wave element is mounted on the mounting substrate.
  • a process is performed in a high-temperature atmosphere containing oxygen.
  • a method of manufacturing a surface acoustic wave device in which a surface acoustic wave element is flip-chip bonded to a ceramic package the step of flip-chip bonding the surface acoustic wave element to the ceramic package is performed in a high-temperature atmosphere containing oxygen.
  • a thermosetting step of the die pond agent after the die pond is performed in a high-temperature atmosphere containing oxygen.
  • An object of the present invention is to solve the above-described disadvantages of the prior art, and to provide a surface acoustic wave device configured using a piezoelectric substrate having a reduced resistivity, in which the recovery of pyroelectricity hardly occurs. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a surface acoustic wave device which is less likely to cause electrode deterioration and electrode destruction and has excellent reliability.
  • the first invention of the present application is a resistivity of 1. 0x 1 0 7 ⁇ 1. 0xl 0i3Q.
  • a piezoelectric substrate is cm, and is formed on one main surface of the piezoelectric substrate, and the inter one digital electrode, said And a protective film formed so as to cover the interdigital electrode.
  • the second invention provides a piezoelectric substrate having a resistivity of 1-0 ⁇ 10 7 to 1.0 ⁇ 10 13 ⁇ cm, an interdigital electrode formed on one main surface of the piezoelectric substrate, and the interdigital electrode. And a protective film provided on an underlayer.
  • a second protective film provided so as to cover the interdigital electrode is further provided.
  • the protective film is configured by S i N, 1 kind selected from the group consisting of Z n O, and S i 0 2.
  • the protective film is a SiN film Or a Z ⁇ ⁇ film and a SiO 2 film formed on the Si N film or the Z ⁇ ⁇ film.
  • the piezoelectric substrate is made of L i T A_ ⁇ 3 or L i N b 0 3.
  • the surface acoustic wave device is provided on the piezoelectric substrate and electrically connected to the outside! :
  • An electrode pad is further provided, and the protective film is formed on substantially the entirety of the one main surface of the piezoelectric substrate so as to have an exposed portion having a smaller area than the electrode pad on the electrode pad.
  • FIGS. 1A and 1B are schematic front sectional views of a surface acoustic wave device according to a first embodiment of the present invention, and electrodes of a surface acoustic wave element used in the surface acoustic wave device. It is a schematic plan view which shows a structure.
  • FIG. 2 is a diagram showing the value of the voltage induced on the surface after heating a piezoelectric substrate having a low resistivity at various temperatures in the air and a nitrogen atmosphere for one hour.
  • 3A is a schematic front sectional view of a surface acoustic wave device according to a second embodiment of the present invention
  • FIG. 3B is a bottom view of a surface acoustic wave element used.
  • FIG. 4 is a schematic front sectional view of a surface acoustic wave device according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic front sectional view of a surface acoustic wave device according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic front sectional view of a surface acoustic wave device according to a fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic front sectional view of a surface acoustic wave device according to a sixth embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a schematic front sectional view of a surface acoustic wave device according to a seventh embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a schematic front sectional view showing a modification of the surface acoustic wave device according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a schematic front sectional view showing a modification of the surface acoustic wave device according to the fifth embodiment of the present invention.
  • FIGS. 1A and 1B are a schematic front sectional view of a surface acoustic wave device according to a first embodiment of the present invention and an electrode structure of a surface acoustic wave device used in the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic plan view for performing
  • the surface acoustic wave element 3 is mounted on the mounting board 2 by force-down bonding.
  • the periphery of the surface acoustic wave element 3 is covered with the sealing resin 4.
  • the surface acoustic wave element 3 has a piezoelectric substrate 5. As shown in FIG. 1A, an interdigital electrode 6 and electrode pads 7 and 8 are formed on one main surface 5 a of the piezoelectric substrate 5. The electrode pads 7 and 8 are electrically connected to the interdigital electrodes 6a and 6b of the interdigital electrode 6, respectively. In FIG. 1A, only the interdigital electrode 6 and the electrode pads 7 and 8 are shown for easy understanding of the configuration of the present invention, but in the present embodiment, specifically, FIG. The electrode structure shown in 1 (b) is provided. That is, as shown in FIG.
  • a one-port SAW resonator R and a longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filter F having a balance-unbalance conversion function are formed on the piezoelectric substrate 5.
  • the 1-port S AW resonator R is It has an interdigital electrode 6a and a pair of reflectors arranged on both sides of the interdigital electrode 6a.
  • the longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filter F is disposed on the side of the region where the three interdigital electrodes 6 b to 6 d and the interdigital electrodes 6 b to 6 d are provided. It has a pair of reflectors.
  • the protective film 9 forms a surface acoustic wave resonator R including the interdigital electrodes 6a and 6b to 6d and a longitudinally coupled resonator type surface acoustic wave filter F.
  • the various electrodes described above are covered.
  • the piezoelectric substrate 5 is constituted by a piezoelectric single crystal substrate, such as L i T a 0 3 or L i N b 0 3 which has been subjected to special treatment. Therefore, the piezoelectric substrate 5 has a resistivity in the thickness direction of 1.0 O 10 to 10 ⁇ 10 13 ⁇ ⁇ cm. When the resistivity exceeds 1.0 ⁇ 10 13 Q ⁇ cm, the piezoelectric substrate has pyroelectricity, and the interdigital electrode is likely to deteriorate or break when subjected to a temperature change or the like. 1. If it is less than 0 X 1 0 7 ⁇ ⁇ cm is lower piezoelectric properties of the piezoelectric substrate, it becomes impossible to obtain sufficient characteristics as a surface acoustic wave device.
  • Such a resistivity is realized by subjecting the piezoelectric single crystal substrate to an oxygen reduction treatment.
  • the piezoelectric substrate 5 having a resistivity of 1.0 X 1013 Q ⁇ cm or less has almost no pyroelectricity.
  • the interdigital electrode 6 and the electrode pads 7, 8 are made of, for example, a metal or alloy such as Cu or A1.
  • the surface acoustic wave element 3 is mounted on the mounting substrate 2 such that the main surface 5a is the lower surface.
  • the electrode pads 11 and 12 are formed on the upper surface 2 a of the mounting board 2. Electrode pads 7 and 8 of surface acoustic wave element 3 are joined to electrode pads 11 and 12 by metal bumps 13 and 14. As the metal bumps 13 and 14, bumps made of an appropriate metal material such as gold or solder can be used. ′
  • the connection electrodes 15 and 16 are formed in the mounting board 2. The upper ends of the connection electrodes 15 and 16 reach the upper surface 2a of the mounting board, and are electrically connected to the electrode pads 11 and 12.
  • connection electrodes 15 and 16 reach the lower surface 2b of the mounting board 2, and are electrically connected to the terminal electrodes 17 and 18 formed on the lower surface 2b.
  • the electrode pads 11 and 12, the connection electrodes 15 and 16, and the terminal electrodes 17 and 18 provided on the mounting board 2 are made of an appropriate metal material such as A 1 or Cu.
  • the mounting substrate 2 can be made of an insulating ceramic such as alumina, an insulating resin, or the like.
  • the surface acoustic wave element 3 is mounted on the mounting board 2, and the gap A is formed between the surface acoustic wave element 3 and the mounting board 2. Therefore, the vibration of the surface acoustic wave element 3 is not hindered, and the characteristic hardly deteriorates. Further, a sealing resin 4 is provided to seal the gap A. The sealing resin 4 is in contact with the top and side surfaces of the surface acoustic wave element 3 and is joined to the top surface 2 a of the mounting board 2.
  • the surface acoustic wave device 1 is characterized in that a protective film 9 is formed on the surface acoustic wave device 3.
  • the protective film 9 serves as a piezoelectric substrate during the high-temperature treatment including oxygen during the manufacturing process of the surface acoustic wave device 1. It is provided to prevent the pyroelectricity of 5 from being restored.
  • the material constituting the protective film 9 is not particularly limited, as a material constituting the protective film 9, for example, S i N, Z n O , etc. S i 0 2 and the like, Preferably, SiN containing no oxygen is suitably used. 'However, in the case of forming a protective film made of S i 0 2 and Z eta theta can be suppressed even reoxidation of the piezoelectric substrate 5 by the protective film 9.
  • the protective film 9 is formed so as to cover a region where the interdigital electrode 6 is formed in the present embodiment. Therefore, the surface of the piezoelectric substrate 5 is not directly in contact with the atmosphere in the region where the interdigital electrodes 6 are formed. Therefore, reoxidation of the piezoelectric substrate 5 in the region is suppressed.
  • the treatment at a high temperature containing oxygen that causes re-oxidation is a step of bonding the surface acoustic wave element 3 to the mounting board 2 by the face-down method after obtaining the surface acoustic wave element 3. , And a step of thermosetting the sealing resin 4.
  • the treatment is performed at a high temperature containing oxygen.
  • the formation of the protective film 9 prevents the region of the piezoelectric substrate 5 covered with the protective film 9 from being reoxidized. Therefore, electrode deterioration and electrode breakage due to the pyroelectric effect of the surface acoustic wave device 1 and application of a surge voltage are unlikely to occur. This will be described based on specific experimental examples.
  • the piezoelectric substrate obtained as described above and the piezoelectric substrate on which the protective film was formed were heated at various temperatures in the air for one hour, and after a sufficient time had elapsed, each substrate was heated to 10 ° C by a heater. The voltage induced on the surface when heated to ° c was measured. In addition, the same piezoelectric substrate is similarly heated for 1 hour at various temperatures in a nitrogen atmosphere. The voltage induced on the surface when each of the substrates was heated to 10 ° C. by a heater was measured.
  • ⁇ is a L i T a 0 3 substrate resistivity is 1 0 ⁇ 4 ⁇ when heated to 1 0 0 ° C by a heater, showing the voltage induced on the surface.
  • FIG. 9 when the surface acoustic wave element is formed using a piezoelectric substrate having a reduced resistivity, if the protective film 9 is formed according to the present embodiment, even if the protective film 9 is exposed to a high temperature including oxygen, FIG. It can be seen that the re-oxidation of the piezoelectric substrate 5 is suppressed as in the case of heating in the nitrogen atmosphere of No. 2. Therefore, in the surface acoustic wave device 1 of the above-described embodiment, the protective film 9 is formed so that even if a process under a high temperature including oxygen is performed in the manufacturing process of the surface acoustic wave device 1, the protective film of the piezoelectric substrate 5 is formed. Reoxidation of the surface hardly occurs in the area covered by 9. In other words, the pyroelectricity is not restored, so that the deterioration and rupture of the electrode can be surely suppressed.
  • the protective film 9 not only can suppress the above-described resurrection of the pyroelectricity, but also has a function of preventing the oxidation and corrosion of the IDT electrode 6.
  • the protective film 9 is formed on the IDT electrode, the adhesion of the metal powder itself between the electrode fingers can be suppressed, that is, the short circuit due to the metal powder in the IDT electrode finger 6 can be prevented. Since the defects can be suppressed, the above steps are not required.
  • FIG. 3A is a schematic front sectional view of a surface acoustic wave device according to a second embodiment of the present invention.
  • the protective film 9 is formed on one main surface 5a of the piezoelectric substrate 4 in a region where the interdigital electrode 6 is formed.
  • the protective film 29 is provided not only in the region where the interdigital electrode 6 is provided but also in the piezoelectric substrate 5
  • the main surface 5a is formed so as to cover almost the entire surface.
  • at least a part of the upper surface of the electrode pads 7 and 8 is exposed and covered with a protective film 29.
  • the surface acoustic wave device 21 is configured similarly to the surface acoustic wave device 1. Therefore, the same parts are denoted by the same reference numerals, and their description is omitted. .
  • the protective film 29 is formed so as to cover almost the entire area of the main surface 5 a of the piezoelectric substrate 5, the reoxidation of the piezoelectric substrate 5 can be more efficiently performed. It can be effectively suppressed and the protective film 29
  • the effect of preventing short-circuiting and corrosion of the electrodes is also enhanced.
  • the protective film 29 for example, after forming a protective film on the entire surface on the main surface 5a of the piezoelectric substrate 5, electrode pads 7, 8, E1, E2, E3 are provided. A method of etching the protective film only in the portion where the protection film is formed. In this case, as shown in the plan view of the surface acoustic wave element 3 in FIG. 3 (b), the etching area, that is, the area of the exposed portion 29a is determined by the electrode pads 7, 8, E1, E2, It is desirable that the area be smaller than the area of E 3.
  • the outer edge of the exposed portion 29a formed by etching is located inside the outer edge of the electrode pads 7, 8, E1, E2, and E3. It is desirable not to expose the main surface 5a.
  • the intermetallic compound between the metal bumps 13 and 14 and the electrode pads 7 and 8, which is formed after the formation of the metal bumps 13 and 14, is prevented from spreading to the entire area of the electrode pads 7 and 8. The effect is also obtained. That is, since the region where the intermetallic compound is formed can be suppressed, it is possible to suppress the generation of metal powder caused by the deterioration and dropping of the outer edge of the electrode pad due to the effect of the intermetallic compound.
  • FIG. 4 is a schematic front sectional view of a surface acoustic wave device according to a third embodiment of the present invention.
  • the protective film 39 is formed directly on the main surface 5 a of the piezoelectric substrate 5 as a base of the interdigital electrode 6. That is, the surface acoustic wave device 31 is configured in the same manner as the surface acoustic wave device 1 except that the protective film 39 is configured as a base of the interdigital electrode 6.
  • the protective film 39 is formed as a base layer of the interdigital electrode 6, but also in this case, as in the first embodiment, in the manufacturing process of the elastic surface wave device 1, Even when exposed to a high-temperature atmosphere containing oxygen, the re-oxidation of the piezoelectric substrate 5 is prevented in the region where the protective film 39 is provided. Therefore, as in the first embodiment, Deterioration or destruction of the electrode 6 due to the pyroelectric effect is unlikely to occur.
  • the protection film 39 can enhance the stabilization of the electrical characteristics.
  • a protective film 39 is formed as a base layer in a region where the interdigital electrode 6 is provided.
  • the protective film 39 is formed on the main surface 5 of the piezoelectric substrate 5. Even if it is formed on the entire surface of a. In this case, since the protective film 39 is formed as a base for the electrode pads 7 and 8, unlike the second embodiment, the protective film 39 must be formed over the entire area of the main surface 5a. Can be. Further, by forming the protective film 39 on the entire area of the main surface 5a, reoxidation of the piezoelectric substrate 5 can be more effectively suppressed.
  • FIG. 5 is a schematic front sectional view of a surface acoustic wave device according to a fourth embodiment of the present invention.
  • the protective film 49 has a laminated structure.
  • the surface acoustic wave device 41 has the same configuration as the surface acoustic wave device 1.
  • the protective film 49 includes a first layer 49 a formed to cover the region where the interdigital electrode 6 is formed, and a second layer 49 b formed on the first layer 49 a.
  • the protective film may have a laminated structure in which a plurality of protective film constituent materials are laminated.
  • the first layer 4 9 a is made S i N or Z eta theta film
  • the second layer 4 9 b is formed from the S i 0 2 film.
  • the SiN film has excellent oxidation resistance and corrosion resistance even when it is thin.
  • S i 0 2 film is excellent in stability in long-term compared to S i N film. Therefore, by forming the SiO 2 film as the second layer 49 b on the 3 1 ⁇ film ⁇ ⁇ ⁇ film,
  • the frequency can be easily adjusted by the thickness of the protective film. That is, the frequency of the surface acoustic wave element 3 can be adjusted by adjusting the thickness of the protective film.
  • a protective film material constituting the second layer 49b a wide range of etching conditions can be selected. It is desirable to use a material whose film thickness can be easily adjusted. For example, the Sio 2 film has a wider selection range of the etching conditions than the SiN film, and the film thickness can be easily adjusted. Therefore, it is desirable that the second layer 49 b be a SiO 2 film.
  • the protective film 49 is provided only in the region where the interdigital electrode 6 is formed. However, similar to the surface acoustic wave device 21 of the second embodiment, the protective film 49 is provided. May be formed so as to reach almost the entire area of the main surface 5 a of the piezoelectric substrate 5. In this case, at least one of the first layer 49a and the second layer 49b may be formed so as to reach almost the entire region.
  • FIG. 6 is a schematic front sectional view showing a surface acoustic wave device according to a fifth embodiment of the present invention.
  • the interdigital electrode 6 is formed on the protective film 39, similarly to the surface acoustic wave device 31 of the third embodiment.
  • a second protective film 59 is formed so as to cover the interdigital electrode 6.
  • the interdigital electrode 6 is formed in a laminated structure of the protective film 39 and the protective film 59.
  • the surface acoustic wave device 51 is configured similarly to the surface acoustic wave device 31.
  • the interdigital electrode 6 may be embedded in a protective film having a multilayer structure. Even in this case, even if the substrate is exposed to a high-temperature treatment containing oxygen in a later step, the protective film 39, 59 prevents Thus, reoxidation of the surface of the piezoelectric substrate 5 is suppressed. In addition, by forming the protective film 59, oxidation and corrosion of the interdigital electrode 6 can be suppressed. In this embodiment, at least one of the protective films 39 and 59 may be formed so as to reach almost the entire area of the main surface 5a of the piezoelectric substrate 5.
  • the protective films 39 and 59 are formed in the region excluding the electrical connection portion. It needs to be formed.
  • the protective film 39 may be formed as a base layer for the electrode pads 7 and 8 as shown in FIG. 10, in which case the protective film 39 extends over the entire main surface 5a. May be formed.
  • FIG. 7 is a schematic front sectional view of a surface acoustic wave device according to a sixth embodiment of the present invention.
  • the surface acoustic wave element 3 is configured similarly to the surface acoustic wave element 3 of the surface acoustic wave device 1 of the first embodiment.
  • the structure of the package is different from that of the first surface acoustic wave device 1. That is, in the surface acoustic wave device 61, a package material 62 having a concave portion 62a opened on the upper surface is used.
  • the surface acoustic wave element 3 is housed in the recess 62 a of the package material 62.
  • the electrode pads 11 and 12 are formed on the bottom surface 6 2 b of the concave portion 6 2 a of the package material 62.
  • the connection electrodes 15 and 16 and the terminal electrodes 17 and 18 are provided on the package material 62.
  • the lid member 63 is joined to the package member 62 with an insulating adhesive or the like so as to cover the concave portion 62 a of the package 62.
  • the package material 62 can be made of insulating ceramics, synthetic resin, or the like, similarly to the mounting substrate 2.
  • the lid member 63 can be made of a metal or an insulating material. When the lid member 63 is made of metal, the upper part of the concave portion 62 a can be electromagnetically shielded.
  • the protective film 9 due to the presence of the protective film 9,
  • the piezoelectric substrate 5 is not reoxidized in the step of bonding.
  • FIG. 8 is a schematic front sectional view showing a surface acoustic wave device according to a seventh embodiment.
  • the surface acoustic wave element 3 is housed in the recess 72 a of the package 72.
  • the surface acoustic wave element 3 is fixed to the package material 72 by the insulating adhesive 73 from the main surface 5b side of the piezoelectric substrate 5 instead of the face down method.
  • the surface acoustic wave element 3 is housed and fixed in the recess 72 a so that the main surface 5 a of the surface acoustic wave element 3 on which the interdigital electrodes 6 and the like are formed becomes the upper surface. I have.
  • a step 72c is formed in the recess 72a of the package material 72, and the electrode pads 74 and 75 are formed on the step 72c.
  • the electrode pads 74 and 75 are joined to the electrode pads 7 and 8 of the surface acoustic wave element 3 by bonding wires 76 and 77, respectively.
  • connection electrodes 80, 81 for connecting the electrode pads 74, 75 to the terminal electrodes 78, 79 provided on the lower surface of the package 72 are formed on the package 72.
  • the lid member 82 is fixed to the package member 72 so as to close the recess 72 a.
  • the lid member 82 can be made of the same material as the lid member 63 of the surface acoustic wave device 61. Due to the presence of the protective film 9, the piezoelectric substrate 5 is not reoxidized even in the step of die bonding with an insulating adhesive.
  • the surface acoustic wave device of the present invention can be used to configure surface acoustic wave devices having various package structures, and the package structure is not particularly limited. Not something.
  • the surface acoustic wave element of the present invention is not limited to the one having the electrode structure shown in FIG. 1 (b), but has an appropriate electrode structure that constitutes various surface acoustic wave resonators and surface acoustic wave filters. Applying the present invention to a surface acoustic wave element
  • the surface acoustic wave device is configured using a low-resistance piezoelectric substrate having a resistivity of 1.0 ⁇ 10 7 -1.0 X 10 ⁇ 3 ⁇ ⁇ cm. Does not have electrical properties.
  • the protective film since the protective film is formed so as to cover at least the interdigital electrode, the protective film can be used in a process of manufacturing a surface acoustic wave device using a surface acoustic wave element in an atmosphere containing oxygen. Even if the treatment is performed at a high temperature, re-oxidation of the piezoelectric substrate hardly occurs. Therefore, even if the piezoelectric substrate is exposed to a high temperature containing oxygen, re-oxidation of the piezoelectric substrate hardly occurs, so that deterioration and destruction of the interdigital electrode can be effectively suppressed.
  • interdigital electrodes are covered with the protective film, oxidation and corrosion of the interdigital electrodes are unlikely to occur.
  • the surface acoustic wave element is formed by using a low-resistance piezoelectric substrate having a resistivity of 1.0 ⁇ 10 7 to 1.0 ⁇ 10 13 ⁇ ⁇ cm. Since the protective film is provided on the underlayer, the reoxidation of the piezoelectric substrate is suppressed by the protective film. Therefore, even in the second invention, even if the piezoelectric substrate is exposed to a high temperature in an atmosphere containing oxygen, re-oxidation of the piezoelectric substrate is unlikely to occur, so that deterioration and breakage of electrodes due to pyroelectricity of the piezoelectric substrate occur. hard.
  • the second protective film when the second protective film is provided so as to cover the interdigital electrode, the second protective film also suppresses re-oxidation of the piezoelectric substrate, and also suppresses the interdigital electrode. Since this is protected by the second protective film, the oxidation resistance and corrosion resistance of the interdigital electrode can be improved as in the first invention.
  • the protective layer may be composed of a variety of materials but, S i N, Z n O, and if it is composed of one kind selected from the group consisting of S io 2, effectively re-oxidation of the piezoelectric board Can be suppressed.
  • the protective layer may have a layered structure, if having an S i_ N film or Z n O film and, S i N film or Z eta theta S formed on the membrane ⁇ 0 2 film.
  • S i 0 2 film compared to S i N film and Z eta theta film, wide selection range of the etching conditions, since it is easy to thickness adjustment, the second layer of S I_ ⁇ 2 film By forming it as a protective film, frequency adjustment can be performed easily and with high accuracy. .
  • the piezoelectric substrate is made of L i T a 0 3 substrate or L i N B_ ⁇ 3 substrate, as described above, by Rukoto to high-temperature treatment in a reduced pressure atmosphere, resistivity 1.0 It is possible to easily obtain a piezoelectric substrate of x107 to ⁇ 0.010 ⁇ 10 cm.
  • An electrode pad is provided on the piezoelectric substrate, and the protective film is formed on substantially the entirety of one main surface of the piezoelectric substrate so as to have an exposed portion having a smaller area than the electrode pad on the electrode pad.
  • the protection film prevents exposure on the main surface of the piezoelectric substrate. Therefore, the reoxidation of the piezoelectric substrate can be more reliably prevented.

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Abstract

低抵抗の圧電基板を用いて構成されており、さらに酸素を含む雰囲気中において高温下にさらされたとしても、圧電基板の再酸化が生じ難く、従ってインターデジタル電極の劣化や破壊が生じ難い、信頼性に優れた弾性表面波装置を提供する。抵抗率が１．０×１０7～１．０×１０13Ω・ｃｍである圧電基板５の主面５ａにインターデジタル電極６が形成されており、該インターデジタル電極６を覆うように保護膜９が形成されている、弾性表面波素子３。

Description

明 細 書 弹性表面波素子 技術分野
本発明は、 弾性表面波フィルタなどに用いられる弾性表面波素子に関 し、 よ'り詳細には、 圧電基板の焦電性による電極破壊等が抑制される構 造が備えられた弾性表面波素子に関する。 背景技術
弾性表面波素子では、 （a ) 温度変化に伴う圧電基板の焦電性により 表面に生じる電荷、 あるいは （b ) サージ電圧が印加された際に誘起さ れる電荷などにより、 インターデジタルトランスデューサ （I D T ) の 異なる電位に接続される電極間で放電が生じることがあった。 放電量が 大きい場合、 電極が劣化したり、 破壌したりする。 そのため、 弾性表面 波素子の特性が損なわれることになる。
上記放電による電極の損傷を抑制するには、 圧電基板の抵抗率を低く すればよい。 基板の抵抗率が低くなると、 突発的に生じた基板表面の電 荷が基板表面を移動し、 電位差が速やかに緩和される。 従って、 局所的 な電荷の蓄積による放電現象を抑制することができ、 よって、 圧電基板 を用いた弾性表面波フィルタなどのデバィスの耐焦電破璩性及び耐電力 性を高めることができる。
従来、 基板の抵抗率を低くする方法としては、 F eなどのキャリアと なり得る物質を基板表面からドープする方法、 あるいは減圧下において 特定のガスを用いた還元雰囲気中で基板を熱処理する方法などが知られ ている。 例えば、 下記の特開平 1 1一 9 2 1 4 7号公報には、 表面電荷を減少 させる能力が増大するように状態調節された L i N b 03 もしくは L i T a 03結晶及びその調節方法が開示されている。 特開平 1 1— 9 2 1 4 7号公報では、 より具体的には、 減圧下において、 還元雰囲気中で 5 0 0〜 1 1 4 0 °Cの温度で L i N b O s もしくは L i T a 03結晶を熱 処理する方法が示されている。 もっとも、 特開平 1 1— 9 2 1 4 7号公 報では、減圧雰囲気における具体的な減圧条件は示されていない。また、 上記還元雰囲気を構成するために、 アルゴン、 水、 水素、 窒素、 二酸化 炭素、 一酸化炭素、 酸素及びこれらの組み合わせからなるガスを用いる ことが示されている。
弾性表面波装置の製造工程においては、 酸素を含んだ高温の雰囲気下 における処理が行われる。 例えば、 実装基板に弾性表面波素子がフリツ プチップボンディングされ弾性表面波素子が樹脂で封止された構造のチ ップサイズパッケージの弾性表面波装置の製造に際しては、 実装基板に 弾性表面波素子をフリップチップボンディングする工程、 及び封止樹脂 を熱硬化する工程において、 酸素を含む高温の雰囲気中での処理が行わ れる。 他方、 セラミックパッケージに弾性表面波素子がフリップチップ ボンディングされている弾性表面波装置の製造方法では、 該セラミック パッケージに弾性表面波素子をフリップチップボンディングする工程が、 酸素を含んだ高温の雰囲気中で行われる。 また、 セラミックパッケージ にダイボンド後にワイヤーボンディングする工程を含む弾性表面波装置 の製造方法では、 ダイポンドの後のダイポンド剤の熱硬化工程が、 酸素 を含んだ高温雰囲気中で行われる。
特開平 1 1一 9 2 1 4 7号公報に記載のように、 減圧下において還元 雰囲気中で熱処理することにより抵抗率が低められた圧電基板を用いて 弾性表面波素子を得たとしても、 弾性表面波装置の上記製造工程におい て、 彈性表面波素子が酸素を含んだ高温雰囲気中にさらされると、 圧電 基板は再酸化されることになる。 そのため、 特開平 1 1一 9 2 14 7号 公報に記載の製造方法を用いたとしても、 最終的に得られた弾性表面波 装置では、 圧電基板の焦電性が復活しがちであった。 そのため、 I DT の異なる電位に接続される電極間において放電が生じ、 電極が劣化した り、 破壊したりするという問題があった。 発明の開示
本発明の目的は、 上述した従来技術の欠点を解消し、 抵抗率が低めら れた圧電基板を用いて構成された弾性表面波素子であって、 焦電性の復 活が生じ難く ·、 従って電極の劣化や電極破壊が生じ難い、 信頼性に優れ た弾性表面波素子を提供することにある。
本願の第 1の発明は、 抵抗率が 1. 0x 1 07〜1. 0xl 0i3Q . c m である圧電基板と、 前記圧電基板の一方主面に形成されており、 インタ 一デジタル電極と、 前記インターデジタル電極を覆うように形成された 保護膜とを備える、 弾性表面波素子である。
第.2の発明は、 抵抗率が 1 - 0 X 107〜 1 · 0x1013Ω· cmの圧電 基板と、前記圧電基板の一方主面に形成されたィンターデジタル電極と、 前記インターデジタル電極の下地に設けられた保護膜とを備える、 弾性 表面波素子である。
第 2の発明のある特定の局面では、 前記インターデジタル電極を覆う ように設けられた第 2の保護膜がさらに備えられる。
本発明 （第 1， 第 2の発明） のある特定の局面では、 上記保護膜が、 S i N、 Z n O及び S i 02からなる群から選択された 1種により構成 されている。
また、 本発明のさらに別の特定の局面では、 前記保護膜が、 S i N膜 または Z η θ膜と、 該 S i N膜または Z η θ膜上に形成された S i 02 膜とを有する。
本発明に係る弾性表面波装置のさらに他の特定の局面では、 前記圧電 基板が、 L i T a〇3または L i N b 03からなる。
本発明に係る弾性表面波装置のさらに別の特定の局面では、 前記圧電 基板上に設けられており、 外部と電気的に接続するための！:極パッドを さらに備え、 前記保護膜が、 電極パッド上において電極パッドよりも面 積の小さな露出部を有するように前記圧電基板の前記一方主面のほぼ全 面に形成されている。 図面の簡単な説明
図 1は、 （a ) 及び （b ) は、 本発明の第 1の実施例に係る弾性表面 波装置の模式的正面断面図及び該弾性表面波装置に用いられている弾性 表面波素子の電極構造を示す模式的平面図である。
図 2は、 抵抗率が低い圧電基板を大気中及び窒素雰囲気中で様々な温 度に 1時間加熱した後に表面に誘起される電圧の値を示す図である。 図 3は、 （a ) は本発明の第 2の実施例に係る弾性表面波装置の模式 的正面断面図、 （b )は使用されている弾性表面波素子の底面図である。 図 4は、 本発明の第 3の実施例に係る弾性表面波装置の模式的正面断 面図である。
図 5は、 本発明の第 4の実施例に係る弾性表面波装置の模式的正面断 面図である。
図 6は、 本発明の第 5の実施例に係る弾性表面波装置の模式的正面断 面図である。
図 7は、 本発明の第 6の実施例に係る弾性表面波装置の模式的正面断 面図である。 図 8は、 本発明の第 7の実施例に係る弾性表面波装置の模式的正面断 面図である。
図 9は、 本発明の第 3の実施例に係る弾性表面波装置の変形例を示す 模式的正面断面図である。
図 1 0は、 本発明の第 5の実施例に係る弾性表面波装置の変形例を示 す模式的正面断面図である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 図面を参照しつつ、 本発明の具体的な実施例を説明することに より、 本発明を明らかにする。
図 1 ( a ) 及び （b ) は、 本発明の第 1の実施例に係る弾性表面波装 置の模式的正面断面図及び本発明に用いられている弾性表面波素子の電 極構造を説明するための模式的平面図である。
弹性表面波装置 1では、 実装基板 2上に弾性表面波素子 3.がフ イス ダウンボンディングにより実装されている。 また、 弾性表面波素子 3の 周囲が封止樹脂 4により被覆されている。
弾性表面波素子 3は、圧電基板 5を有する。図 1 ( a ) に示すように、 圧電基板 5の一方主面 5 a上には、 インターデジタル電極 6と、 電極パ ッド 7， 8とが形成されている。 電極パッド 7， 8は、 インターデジタ ル電極 6のく し歯電極 6 a， 6 bにそれぞれ電気的に接続されている。 なお、 図 1 ( a ) では、 本発明の構成を分かり易く示すために、 イン ターデジタル電極 6及び電極パッド 7， 8のみが図示されているが、 本 実施形態では、 具体的には、 図 1 ( b ) に示す電極構造が設けられてい る。 すなわち、 図 1 ( b ) に示すように、 圧電基板 5上には、 1ポート 型 S AW共振子 R及び平衡ー不平衡変換機能を有する縦結合共振子型弹 性表面波フィルタ Fが構成されている。 1ポート型 S AW共振子 Rは、 インターデジタル電極 6 aと、 インターデジタル電極 6 aの両側に配置 された一対の反射器とを有する。 また、 縦結合共振子型弾性表面波フィ ルタ Fは、 3個のインターデジタル電極 6 b〜 6 dと、 インターデジタ ル電極 6 b〜6 dが設けられている領域の横側に配置された一対の反射 器とを有する。
図 1 ( b ) に示すように、 保護膜 9により、 インターデジタル電極 6 a， 6 b〜 6 dを含む弾性表面波共振子 R及び縦結合共振子型弾性表面 波フィルタ Fを構成するための上述した各種電極が被覆されている。 ま た、 圧電基板 5の主面 5 a上には、 電極パッド 7， 8だけでなく、 ァー ス電位に接続される電極パッド E 1〜E 3も形成されている。 保護膜 9 の効果をわかり易くするために、 図 1 ( a ) では、 このような電極構造 を上述したように略図的に示していることを指摘しておく。
圧電基板 5は、特別の処理を施した L i T a 03や L i N b 03などの 圧電単結晶基板により構成されている。 よって、 この圧電基板 5は、 厚 み方向の抵抗率が 1 . O l 0 7〜 1 · 0 X 1 0 13Ω ■ c mとされている。 抵抗率が 1 . 0 X 1 0 13Q■ c mを超えると、 圧電基板が焦電性を有する こととなり、 温度変化等が与えられた際にインターデジタル電極の劣化 や破壌が生じやすくなる。 1 . 0 X 1 0 7Ω · c m未満の場合には、 圧電 基板の圧電性が低くなり、 弾性表面波素子として十分な特性を得ること ができなくなる。
このような抵抗率は、 圧電単結晶基板を、 酸素還元処理することによ り実現される。
抵抗率が 1 . 0 X 1 0 13Q · c m以下の圧電基板 5は、 焦電性をほとん ど有しない。
他方、 インターデジタル電極 6及び電極パッド 7， 8は、 例えば C u または A 1などの金属もしくは合金により構成されている。 上記弾性表面波素子 3は、 主面 5 aが下面となるようにして、 実装基 板 2上に実装されている。
すなわち、 実装基板 2の上面 2 a上には、 電極パッド 1 1， 1 2が形 成されている。 電極パッド 1 1， 1 2に、 金属バンプ 1 3 , 1 4により. 弾性表面波素子 3の電極パッド 7， 8が接合されている。 金属バンプ 1 3， 1 4としては、 金または半田などの適宜の金属材料からなるバンプ を用いることができる。 ' 実装基板 2内には、 接続電極 1 5， 1 6が形成されている。 接続電極 1 5， 1 6の上端が、 実装基板の上面 2 aに至っており、 電極パッド 1 1， 1 2に電気的に接続されている。
接続電極 1 5， 1 6の下端は実装基板 2の下面 2 bに至っており、 下 面 2 bに形成された端子電極 1 7， 1 8に電気的に接続されている。 上記実装基板 2に設けられている電極パッド 1 1， 1 2、 接続電極 1 5， 1 6及び端子電極 1 7 , 1 8は、 A 1または C uなどの適宜の金属 材料により構成される。
また、 実装基板 2は、 アルミナなどの絶縁性セラミックス、 あるいは 絶縁性樹脂などにより構成され得る。
上記のように、 弾性表面波素子 3が実装基板 2上に実装されており、 弾性表面波素子 3と実装基板 2との間には、 空隙 Aが形成されている。 従って、弾性表面波素子 3の振動が妨げられず、特性の劣化が生じ難い。 また、 空隙 Aを封止するために、 封止樹脂 4が設けられている。 封止樹 脂 4は、 弾性表面波素子 3の上面及び側面に接触し、 かつ実装基板 2の 上面 2 aに接合されている。
ところで、 弾性表面波装置 1の特徴は、 弾性表面波素子 3において、 保護膜 9が形成されていることにある。 この保護膜 9は、 弾性表面波装 置 1の製造工程中における酸素を含んだ高温下の処理に際し、 圧電基板 5の焦電性が復活することを抑制するために設けられている。 このよう な作用を果たす限り、 保護膜 9を構成する材料は特に限定されず、 保護 膜 9を構成する材料としては、 例えば、 S i N、 Z n O、 S i 02など が挙げられ、 好ましくは、 酸素を含まない S i Nが好適に用いられる。 ' もっとも、 S i 02や Z η θからなる保護膜を形成した場合においても、 上記保護膜 9により圧電基板 5の再酸化を抑制することができる。
図 1 ( b ) に示すように、 保護膜 9は、 本実施例では、 インターデジ タル電極 6が形成されている領域を覆うように形成されている。従って、 ィンターデジタル電極 6が形成されている領域において、 圧電基板 5の 表面は、 直接雰囲気に接触されない。 従って、 該領域における圧電基板 5の再酸化が抑制される。
なお、 再酸化を生じる、 酸素を含む高温下における処理とは、 前述し たように、 弾性表面波素子 3を得た後に、 弾性表面波素子 3を実装基板 2にフェイスダウン工法でボンディングする工程、 並びに封止樹脂 4を 熱硬化する工程などである。 このような工程においては、 酸素を含む高 温下で処理が行われるが、 本実施例では、 保護膜 9の形成により、 圧電 基板 5の保護膜 9に覆われている領域が再酸化しない。 従って、 弾性表 面波装置 1の焦電効果やサージ電圧の印加等による電極の劣化や電極破 壊が生じ難い。 これを、 具体的な実験例に基づき説明する。
抵抗率が 1 . 0 x l 0 7〜l . 0 X 1 0 ΐ3Ω · c mの L i T a 03基板を 用 、しプ ο
上記のようにして得た圧電基板、 および保護膜を形成した上記圧電基 板を、 大気中において種々の温度で 1時間加熱し、 十分時間が経過した 後、 それぞれの基板をヒーターにより 1 0 o °cまで加熱した際に表面に 誘起される電圧を測定した。 また、 同じ圧電基板を窒素雰囲気中におい て、 同様に種々の温度で 1時間加熱し、 十分時間が経過した後、 それぞ れの基板をヒーターにより 1 0 o °cまで加熱した際に表面に誘起される 電圧を測定した。 なお、 図 2において、 〇は、 抵抗率が 1 0 ΐ4Ωである L i T a 03基板をヒーターにより 1 0 0 °Cまで加熱した際に、 表面に 誘起される電圧を示す。
図 2力、ら明らかなように、 抵抗率が 1 . 0 χ 1 07〜1 . 0 χ 1 0 13Ω · c mである L i T a〇3基板を用いたとしても、 すなわち焦電性を有し ない、 低抵抗の L i T a 03基板を用いたとしても、 大気中で高温下に さらされると、 表面に誘起される電圧が高くなることがわかる。 すなわ ち、再酸化が生じ、焦電性が復活していることがわかる。これに対して、 窒素雰囲気中で加熱した場合、 あるいは保護膜を形成して酸素を含んだ 高温雰囲気に曝されない場合においては、 焦電性が復活していないこと がわかる。
言い換えれば、 抵抗率が低められた圧電基板を用いて弾性表面波素子 を構成した場合、 本実施例に従って保護膜 9が形成されておれば、 酸素 を含む高温下にさらされたとしても、 図 2の窒素雰囲気中で加熱された 場合と同様に、圧電基板 5の再酸化が抑制されることがわかる。従って、 上記実施例の弾性表面波装置 1では、 保護膜 9の形成により、 弾性表面 波装置 1の製造工程において、 酸素を含む高温下における処理が施され たとしても、 圧電基板 5の保護膜 9で覆われている領域で表面の再酸化 が生じ難い。 すなわち、 焦電性が復活せず、 よって電極の劣化や破壌を 確実に抑制し得ることがわかる。
さらに、 保護膜 9は、 上記のような焦電性の復活を抑制し得るだけで なく、 I D T電極 6の酸化や腐食を防止する機能をも果たす。
さらに、 従来、 焦電性を有する圧電基板を用いた弾性表面波装置の製 造に際しての不良品選別に際しては、 不良の原因となる I D T電極の電 極指間に付着した金属粉を検出する方法が用いられていた。 すなわち、 最終工程において、 熱負荷を加えることにより焦電荷を誘起し、 電極指 と金属粉との間に放電を発生させ、 電極指間を短絡させることにより金 属粉が付着していた弾性表面波素子が不良品として選別されていた。 他方、 酸素還元処理を施すことにより抵抗率が低められた圧電基板を 用いた場合には、 焦電性が低いため、 上記選別方法を用いることは困難 である。
しかしながら、 本実施例では、 I D T電極上に保護膜 9が形成される ことにより、 金属粉の電極指間への付着自体を抑制することができ、 す なわち I D T電極指 6における金属粉による短絡不良を抑制することが できるため、 上記工程が不要となる。
図 3 ( a ) は、 本発明の第 2の実施例の弾性表面波装置の模式的正面 断面図である。 第 1の実施例の弾性表面波装置 1では、 保護膜 9は、 ィ ンターデジタル電極 6が形成されている領域において圧電基板 4の一方 主面 5 a上に形成されていた。 これに対して、 第 2の実施例の弾性表面 波装置 2 1では、 弾性表面波素子 3において、 保護膜 2 9は、 インター デジタル電極 6が設けられて 、る領域だけでなく、 圧電基板 5の主面 5 a上のほぼ全面を覆うように形成されている。もっとも、電極パッド 7， 8と金属バンプ 1 3 , 1 4との電気的接続を果たすために、 電極パッド 7， 8の上面の少なくとも一部は露出されており、 保護膜 2 9により被 覆されていない。
その他の点については、 弾性表面波装置 2 1は、 弾性表面波装置 1と 同様に構成されている。 従って、 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、 その説明は省略する。 .
第 2の実施例の弾性表面波装置 2 1では、 保護膜 2 9が、 圧電基板 5 の主面 5 aのほぼ全領域を覆うように形成されているため、 圧電基板 5 の再酸化をより効果的に抑制することができるとともに、 保護膜 2 9に
0 よる電極の短絡や腐食防止効果も高められる。 保護膜 2 9の形成にあた つては、 例えば圧電基板 5の主面 5 a上において、 全面に保護膜を形成 した後、 電極パッド 7， 8， E 1 , E 2 , E 3が設けられている部分に おいてのみ保護膜をエッチングする方法が挙げられる。 この場合、 図 3 ( b ) に弾性表面波素子 3の平面図で示すように、 エッチング面積、 す なわち露出部 2 9 aの面積は、 電極パッ ド 7， 8， E 1 , E 2 , E 3の 面積よりも小さくすることが望ましい。 すなわち、 エッチングされて形 成された露出部 2 9 aの外縁が電極パッド 7， 8， E 1 , E 2 , E 3の 外縁よりも内側に位置するようにし、 それによつて、 圧電基板 5の主面 5 aが露出しないようにすることが望ましい。 この場合には、 金属バン プ 1 3， 1 4形成後に生じる、 金属バンプ 1 3 , 1 4と電極パッド 7， 8との金属間化合物の電極パッド 7， 8の全領域への拡大を防止する効 果も得られる。 すなわち、 上記金属間化合物の形成される領域を抑制す ることができるため、 電極パッドの外縁部が金属間化合物の影響で、 劣 化、 脱落しておこる金属粉発生を抑制することができる。
図 4は、 本発明の第 3の実施例に係る弾性表面波装置の模式的正面断 面図である。 弾性表面波装置 3 1では、 保護膜 3 9が、 インターデジタ ル電極 6の下地として圧電基板 5の主面 5 a上に直接形成されている。 すなわち、 保護膜 3 9が、 インターデジタル電極 6の下地として構成さ れていることを除いては、 弾性表面波装置 3 1は、 弾性表面波装置 1と 同様に構成されている。
本実施例では、 保護膜 3 9は、 インターデジタル電極 6の下地層とし て形成されているが、 この場合においても、 第 1の実施例と同様に、 弾 性表面波装置 1の製造工程において酸素を含む高温雰囲気下にさらされ たとしても、 保護膜 3 9が設けられている領域において圧電基板 5の再 酸化が防止される。 従って、 第 1の実施例と同様に、 インターデジタル 電極 6の焦電効果による劣化や破壊が生じ難い。
さらに、 保護膜 3 9を形成した構造では、 インターデジタル電極 6と して、 T i上に A 1層を積層してなる積層構造のインターデジタル電極' を形成した場合、 T iが圧電基板 5の酸素を取り込むことを保護膜 3 9 により防止することができる。 従って、 このような構造のインターデジ タル電極を有する構造においては、 保護膜 3 9により電気的特性の安定 化を高め得ることができる。
なお、 図 4では、 インターデジタル電極 6が設けられている領域にお いて下地層として保護膜 3 9が形成されていたが、 図 9のように保護膜 3 9は圧電基板 5の主面 5 aの全面に形成されていてもょレ、。この場合、 電極パッド 7， 8の下地として保護膜 3 9が形成されることになるため、 第 2の実施例とは異なり、 保護膜 3 9は主面 5 aの全領域に形成するこ とができる。 また、 保護膜 3 9を主面 5 aの全領域に形成することによ り、 圧電基板 5の再酸化をより効果的に抑制することができる。
図 5は、 本発明の第 4の実施例に係る弾性表面波装置の模式的正面断 面図である。 弾性表面波装置 4 1では、 保護膜 4 9は、 積層構造を有す る。 その他の点については、 弾性表面波装置 4 1は、 弾性表面波装置 1 と同様に構成されている。 保護膜 4 9は、 インターデジタル電極 6が形 成されている領域を被覆するように形成された第 1層 4 9 aと、 第 1層 4 9 a上に形成された第 2層 4 9 bとを有する。このように、保護膜は、 複数の保護膜構成材料を積層してなる積層構造を有していてもよい。 好 ましくは、 第 1層 4 9 aは、 S i Nまたは Z η θ膜からなり、 第 2層 4 9 bが S i 02膜から形成される。 S i N膜は、 薄い場合であっても、 耐酸化防止性及び耐腐食性に優れている。 他方、 S i 02膜は、 S i N 膜に比べて長期間における安定性に優れている。 従って、 3 1 ^^膜ゃ∑ η θ膜上に、 S i 02膜を第 2層 4 9 bとして形成することにより、 長
2 期間に渡る保護膜の効果を安定に得ることができる。 加えて、 積層構造
'の保護膜 4 9を構成した場合には、 保護膜の厚みにより周波数調整を行 うことが容易となる。 すなわち、 保護膜の厚みを調整することにより弾 性表面波素子 3の周波数調整を行うことができるが、 第 2層 4 9 bを構 成する保護膜材料として、 エッチング条件の選択幅が広く、 膜厚調整が 容易である材料を用いることが望ましい。 例えば、 S i o 2膜は、 S i N膜に比べてエツチング条件の選択幅が広く、 膜厚調整が容易である。 従って、 第 2層 4 9 bを、 S i 02膜とすることが望ましい。
なお、 図 5では、 保護膜 4 9は、 インターデジタル電極 6が形成され ている領域にのみ設けられているが、 第 2の実施例の弾性表面波装置 2 1と同様に、 保護膜 4 9は、 圧電基板 5の主面 5 aのほぼ全領域に至る ように形成されていてもよい。 また、 この場合、 第 1層 4 9 a及び第 2 層 4 9 bの少なくとも一方がほぼ全領域に至るように形成されていても よい。
図 6は、 本発明の第 5の実施例に係る弾性表面波装置を示す模式的正 面断面図である。 第 5の実施例に係る弾性表面波装置 5 1では、 第 3の 実施例の弹性表面波装置 3 1と同様に、 保護膜 3 9上にインターデジタ ル電極 6が形成されている。 さらに、 弾性表面波装置 5 1では、 インタ 一デジタル電極 6を被覆するように、 第 2層の保護膜 5 9が形成されて いる。 言い換えれば、 保護膜 3 9と保護膜 5 9の積層構造中に、 インタ 一デジタル電極 6が形成されている。
その他の点については、 弾性表面波装置 5 1は、 弾性表面波装置 3 1 と同様に構成されている。
弹性表面波装置 5 1のように、 ィンターデジタル電極 6は、 積層構造 の保護膜中に埋設されていてもよい。 この場合においても、 後工程にお ける酸素を含む高温処理にさらされたとしても、 保護膜 3 9， 5 9によ り圧電基板 5の表面の再酸化が抑制される。 また、 保護膜 5 9の形成に より、 インターデジタル電極 6の酸化や腐食を抑制することもできる。 なお、 本実施例においても、 保護膜 3 9， 5 9の少なくとも一方は、 圧電基板 5の主面 5 aのほぼ全領域に至るように形成されていてもよい。 もっとも、 電極パッド 7， 8が形成されている領域では、 金属バンプ 1 3， 1 4との接合を果たす必要があるため、 保護膜 3 9， 5 9が該電気 的接続部分を除いた領域に形成されることが必要である。 また、 保護膜 3 9については、 図 1 0のように電極パッド 7， 8の下地層として形成 されていてもよく、 その場合には、 保護膜 3 9は主面 5 aの全面に渡つ て形成されていてもよい。
図 7は、 本発明の第 6の実施例に係る弾性表面波装置の模式的正面断 面図である。 弾性表面波装置 6 1では、 弾性表面波素子 3は第 1の実施 例の弾性表面波装置 1の弾性表面波素子 3と同様に構成されている。 こ こでは、 パッケージの構造が第 1の弾性表面波装置 1と異なっている。 すなわち、 弾性表面波装置 6 1では、 上面に開いた凹部 6 2 aを有する パッケージ材 6 2が用いられている。 パッケージ材 6 2の凹部 6 2 a内 に、 弾性表面波素子 3が収納されている。 パッケージ材 6 2の凹部 6 2 aの底面 6 2 b上に、 電極パッド 1 1， 1 2が形成されている。 また、 実装基板 2 (図 1参照） と同様に接続電極 1 5， 1 6及び端子電極 1 7， 1 8がパッケージ材 6 2に設けられている。 そして、 パッケージ 6 2の 凹部 6 2 aを覆うように、 蓋材 6 3がパッケージ材 6 2に絶縁性接着剤 などにより接合されている。 上記パッケージ材 6 2は、 実装基板 2と同 様に、 絶縁性セラミックスあるいは合成樹脂等により構成され得る。 ま た、 蓋材 6 3は、 金属もしくは絶縁性材料により構成され得る。 蓋材 6 3を金属により構成することにより、 凹部 6 2 aの上方を電磁シールド することができる。 また、 保護膜 9の存在により、 フェイスダウンでボ
4 ンディングする工程でも圧電基板 5は再酸化しない。
図 8は、 第 7の実施例に係る弾性表面波装置を示す模式的正面断面図 である。 ここでは、 弾性表面波素子 3が、 パッケージ材 7 2の凹部 7 2 a内に収納されている。 もっとも、 弾性表面波素子 3は、 フェイスダウ ン工法ではなく、 圧電基板 5の主面 5 b側から絶縁性接着剤 7 3により パッケージ材 7 2に固定されている。
すなわち、 弾性表面波素子 3のィンターデジタル電極 6などが形成さ れている主面 5 aが上面となるように、 弾性表面波素子 3が凹部 7 2 a 内に収納され、 かつ固定されている。
パッケージ材 7 2の凹部 7 2 aにおいては、 段差部 7 2 cが形成され ており、 段差部 7 2 c上に、 電極パッド 7 4， 7 5が形成されている。 電極パッド 7 4， 7 5が、 弾性表面波素子 3の電極パッド 7， 8とボン デイングワイヤー 7 6， 7 7により接合されている。
他方、 電極パッド 7 4， 7 5と、 パッケージ材 7 2の下面に設けられ た端子電極 7 8， 7 9とを接続する接続電極 8 0， 8 1がパッケージ材 7 2に形成されている。
凹部 7 2 aを閉成するように、 蓋材 8 2がパッケージ材 7 2に固定さ れている。 蓋材 8 2は、 弾性表面波装置 6 1の蓋材 6 3と同様の材料で 構成され得る。 保護膜 9の存在により、 絶縁性接着剤によりダイボンド される工程においても、 圧電基板 5は再酸化されない。
弾性表面波装置 6 1， 7 1から明らかなように、 本発明の弾性表面波 素子は、 様々なパッケージ構造の弾性表面波装置を構成するのに用いる ことができ、 パッケージ構造については特に限定されるものではない。 また、 本発明の弾性表面波素子は、 図 1 ( b ) に示した電極構造を有 するものに限定されず、 各種弾性表面波共振子や弾性表面波フィルタを 構成する適宜の電極構造を有する弾性表面波素子に本発明を適用するこ
5 とができる。 産業上の利用可能性
第 1の発明に係る弾性表面波素子では、 抵抗率が 1 . 0 x 1 0 7- 1 . 0 X 1 0 ΐ3Ω■ c mである低抵抗の圧電基板を用いて構成されており、 従 つて焦電性を有しない。 しかも、 インターデジタル電極を少なくとも覆 うように保護膜が形成されているので、 該保護膜により、 弾性表面波素 子を用いた弾性表面波装置の製造工程において、 酸素を含む雰囲気下に おいて高温下で処理が行われたとしても、圧電基板の再酸化が生じ難い。 従って、 酸素を含む'高温下にさらされたとしても、 圧電基板の再酸化が 生じ難いため、 ィンターデジタル電極の劣化や破壊を効果的に抑制する ことができる。
また、 保護膜によりインタ一デジタル電極が覆われているので、 イン ターデジタル電極の酸化や腐食も生じ難い。
第 2の発明においても、 抵抗率が 1 . O x l 0 7〜 1 . 0 X 1 0 13Ω · c mの低抵抗の圧電基板を用いて弾性表面波素子が構成されており、 該ィ ンターデジタル電極の下地に保護膜が設けられているため、 該保護膜に より圧電基板の再酸化が抑制される。 従って、 第 2の発明においても、 酸素を含む雰囲気中において高温下にさらされたとしても、 圧電基板の 再酸化が生じ難いため、 圧電基板の焦電性に基づく電極の劣化や破壌が 生じ難い。
第 2の発明において、 ィンターデジタル電極を覆うように第 2の保護 膜が設けられている場合には、 第 2の保護膜によっても、 圧電基板の再 酸化が抑制されるとともに、 インターデジタル電極が第 2の保護.膜によ り保護されるため、 第 1の発明と同様に、 インターデジタル電極の耐酸 化性及び耐腐食性を高めることができる。
6 上記保護膜は様々な材料で構成され得るが、 S i N、 Z n O及び S i o 2からなる群から選択された 1種により構成されている場合、 圧電基 板の再酸化を効果的に抑制することができる。
また、 保護膜は積層構造を有していてもよく、 S i_ N膜または Z n O 膜と、 S i N膜または Z η θ膜上に形成された S ί 02膜とを有する場 合には、 S i N膜または Z η θ膜は膜厚が薄い場合であっても、 耐酸化 性及び耐腐食性に優れているため、 保護膜の厚みを薄くすることができ る。 加えて、 S i 02膜は、 S i N膜や Z η θ膜に比べて、 エッチング 条件の選択幅が広く、 膜厚調整が容易であるため、 S i〇2膜を 2層目 の保護膜として形成することにより、 周波数調整を容易にかつ高精度に 行うことができる。 .
不良品選別の際に電極指と金属粉を短絡させても短絡箇所が 1箇所程 度では入出力での短絡は起こらず、 選別ができないが、 保護膜が形成さ れていれば金属粉の付着を防ぐことができる。
本発明において、圧電基板が L i T a 03基板または L i N b〇3基板 からなる場合には、 前述したように、 減圧雰囲気中において高温処理す ることにより、 抵抗率が 1 . 0 x 1 0 7〜丄 . 0 X 1 0 ■ c mの圧電基 板を容易に得ることができる。
圧電基板上に電極パッドが設けられており、 保護膜が電極パッド上に おいて、 電極パッドよりも面積の小さな露出部を有するように、 圧電基 板の一方主面のほぼ全面に形成されている場合には、 保護膜により圧電 基板の主面上における露出が防止される。 従って、 圧電基板の再酸化を より確実に防止することができる。
7

Claims

' 請 求 の 範 囲
1 · 抵抗率が 1. 0 x 1 0ァ〜 1. 0 x 1 0 c mである圧電基板と、 前記圧電基板の一方主面に形成されており、ィンターデジタル電極と、 前記ィンターデジタル電極を覆うように形成された保護膜とを備える ことを特徴とする、 弾性表面波素子。
2. 抵抗率が 1. 0 χ 1 07〜 1. O x l 0 i3Q■ c mの圧電基板と、 前記圧電基板の一方主面に形成されたインターデジタル電極と、 前記インターデジタル電極の下地に設けられた保護膜とを備えること を特徴とする、 弾性表面波素子。
3. 前記ィンターデジタル電極を覆うように設けられた第 2の保護膜 をさらに備える、 請求項 2に記載の弾性表面波素子。
4. 前記保護膜が、 S i N、 Z n O及び S i 02からなる群から選択 された 1種により構成されている、 請求項 1〜 3のいずれかに記載の弾 性表面波素子。
5. 前記保護膜が、 S i N膜または Z ηθ膜と、 該 S i N膜または Z n O膜上に形成された S i 02膜とを有する、 請求項 1〜3のいずれか に記載の弾性表面波素子。
6. 前記圧電基板が、 L i T a 03または L i Nb 03からなる、 請求 項 1〜 5のいずれかに記載の弾性表面波素子。
7. 前記圧電基板上に設けられており、 外部と電気的に接続するため の電極パッドをさらに備え、 前記保護膜が、 電極パッド上において電極 パッドよりも面積の小さな露出部を有するように前記圧電基板の前記一 方主面のほぼ全面に形成されている、請求項 1に記載の弾性表面波素子。
8
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