WO2007080734A1 - 弾性表面波装置の製造方法及び弾性表面波装置 - Google Patents

弾性表面波装置の製造方法及び弾性表面波装置 Download PDF

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Michio Kadota
Tetsuya Kimura
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Murata Manufacturing Co., Ltd.
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Definitions

  • the present invention relates to a method of manufacturing a surface acoustic wave device used as a surface acoustic wave resonator or a surface acoustic wave filter using surface acoustic waves such as Rayleigh waves, Love waves, and leaky waves, and a surface acoustic wave device. More specifically, the present invention relates to a method of manufacturing a surface acoustic wave device and a surface acoustic wave device in which a step of forming a gap in a portion where surface acoustic waves are excited is improved.
  • Patent Document 1 discloses a surface acoustic wave filter device that can be miniaturized.
  • a piezoelectric substrate 102 is first prepared.
  • An electrode such as an IDT electrode 103 is formed on the upper surface of the piezoelectric substrate 102 to constitute a surface acoustic wave filter.
  • the piezoelectric substrate portion on which the IDT electrode 103 is formed is excited during use and propagates a surface acoustic wave. Therefore, it is necessary to form a gap A where the IDT electrode 103 faces. Therefore, as shown in FIG. 7, the lid member 104 is bonded to the piezoelectric substrate 102 so as to cover the upper surface of the piezoelectric substrate 102 and leave the gap A.
  • the lid member 104 is joined by! / ⁇ direct joining without using an adhesive.
  • the direct bonding is a method in which the piezoelectric substrate 102 and the lid member 104 are brought into contact with each other and heated to form a hydrogen bond between the two to bond directly. Therefore, it is necessary that the surface of the portion facing the bonding surface of the piezoelectric substrate 102 and the cover material 104 has a hydrophilic group, and the hydrophilic group is bonded through hydrogen bonds of water molecules due to moisture or the like. Become. [0006] Since the bonding is achieved by direct bonding, it is said that the sealing performance of the bonded portion between the lid member 104 and the piezoelectric substrate 102 that does not require the use of an adhesive can be improved.
  • Patent Document 1 JP-A-7-115343
  • the lid member 104 was formed with a recess for forming the gap A, and a cap-like lid member 104 having a recess was required. Therefore, there was a problem of high cost b.
  • An object of the present invention is to solve the above-mentioned drawbacks of the prior art, does not require a complicated processing step, is inexpensive and does not require the preparation of a complicatedly shaped lid member or the like.
  • a process of preparing a piezoelectric substrate and a lid member, and one main surface of the piezoelectric substrate The step of forming a groove in the portion where the IDT electrode and the wiring electrode are provided, the step of forming a metal film in at least the groove on the one main surface of the piezoelectric substrate, the metal film in the groove, and the A recess is formed in the piezoelectric substrate portion around the groove so as to remove a part of the piezoelectric substrate from the main surface side of the piezoelectric substrate, and the IDT is formed by a metal film located in the groove.
  • the method includes a step of forming an electrode and the wiring electrode, and a step of bonding a lid member to the one main surface of the piezoelectric substrate.
  • the step of forming the recess is performed by performing a CMP process from the one main surface of the piezoelectric substrate.
  • the process force for forming the recess is performed by applying dry etching while applying a mask to the one main surface of the piezoelectric substrate. Done.
  • the pressure The step of joining the lid member to the electric substrate is performed by direct joining.
  • the one main surface of the piezoelectric substrate and Z or A hydrophilic insulating thin film is formed on the surface of the lid member to be bonded to the piezoelectric substrate.
  • the method further includes a step of forming a through-hole electrode connected to the wiring electrode on the piezoelectric substrate.
  • the lid member further includes a step of forming a through-hole electrode electrically connected to the wiring electrode. Yes.
  • an IDT electrode and a wiring electrode are formed on one main surface as the lid member in the same manner as the piezoelectric substrate! A so-called piezoelectric substrate is used.
  • a concave portion is formed on one main surface, and a piezoelectric having a groove having a planar shape corresponding to the IDT electrode is formed in the concave portion.
  • a planar groove corresponding to the wiring electrode is formed on one main surface of the piezoelectric substrate at a position different from the recess.
  • a wiring electrode is embedded in the groove.
  • a metal film is formed at least in the groove, and further from the one main surface side of the piezoelectric substrate.
  • a recess is formed so as to remove the portion.
  • the IDT electrode and the wiring electrode are formed by the metal film located in the area. In this case, even when the metal film reaches the periphery of the groove, the recess is formed so that the surrounding metal film portion is removed when the recess is formed. Therefore, the IDT electrode is formed on the one main surface of the piezoelectric substrate at a position lower than the one main surface.
  • the gap facing the IDT electrode can be formed by the concave portion by joining the lid member to the one main surface. Therefore, a complicatedly shaped lid member is not required. Further, it is not necessary to perform complicated processing for forming a gap in the lid member.
  • the gap can be formed by forming the recess, so that the size can be reduced. Therefore, an inexpensive and small surface acoustic wave device can be provided.
  • the step of bonding the lid member is performed by direct bonding, a bonding agent such as an adhesive is not required. Therefore, the cost can be reduced. Since the lid member is bonded to the piezoelectric substrate by direct bonding, the height can be reduced. Further, it is possible to provide a highly reliable surface acoustic wave device that has less characteristic variations that hardly cause variations in the joint portions.
  • the wiring electrode can be connected to the outside using the through-hole electrode.
  • the through-hole electrode that is electrically connected to the wiring electrode is further formed on the lid member, the wiring electrode is used as the through-hole electrode. Thus, it can be easily electrically connected to the outside.
  • a recess is formed on one main surface of the piezoelectric substrate, and a groove having a planar shape of a portion where an IDT electrode is formed is formed in the recess.
  • An I DT electrode is formed by being embedded in the groove. Therefore, in the structure in which the lid member is bonded to the one main surface of the piezoelectric substrate, a gap that does not inhibit the vibration of the IDT electrode is formed in the recess. Therefore, the surface acoustic wave device can be reduced in size. Since the gap is formed by the concave portion, a flat lid member can be used, and the cost of the lid member can be reduced.
  • a through-hole electrode is formed on the piezoelectric substrate and the Z or the lid member, and a terminal electrode arranged so as to be electrically connected to the through-hole electrode and electrically connected to the outside is provided. If provided, the ID is determined by the through-hole electrode and terminal electrode.
  • a planar groove corresponding to the wiring electrode is formed on one main surface of the piezoelectric substrate at a position different from the concave portion.
  • the wiring electrode is embedded in the groove, the wiring electrode Further, the surface acoustic wave device can be formed in the same process as the IDT electrode, and the surface acoustic wave device can be reduced in size and cost.
  • FIG. 1 is a front sectional view of a surface acoustic wave filter device according to one embodiment of the present invention and a partially cutaway enlarged front sectional view for explaining the main part thereof. It is.
  • 2 (a) to 2 (e) are schematic front sectional views for explaining a method for manufacturing a surface acoustic wave filter device according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 3 (a) to 3 (d) show a method for manufacturing a surface acoustic wave filter device according to an embodiment of the present invention. It is each typical front sectional drawing for demonstrating.
  • FIGS. 4 (a) to 4 (c) are schematic front sectional views for explaining a modification in which a recess is formed by a dry etching method.
  • FIGS. 5 (a) to 5 (c) are schematic front cross-sectional views for explaining a modification in which a recess is formed by a dry etching method.
  • FIG. 6 is a front sectional view of a surface acoustic wave filter device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a front sectional view for explaining an example of a conventional surface acoustic wave device. Explanation of symbols
  • FIGS. 2 (a) and 3 (d) are a front sectional view of a surface acoustic wave filter device according to an embodiment of the present invention and a partially cutaway front sectional view showing an enlarged main part thereof.
  • a method for manufacturing the surface acoustic wave filter device 1 of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 2 (a) to 3 (d).
  • a piezoelectric substrate 2 is prepared.
  • the piezoelectric substrate 2 can be formed of a piezoelectric single crystal or piezoelectric ceramics, and is configured using quartz in this embodiment.
  • a mask 3 is formed on the upper surface 2a as one main surface of the piezoelectric substrate 2 by photolithography.
  • the resist mask 3 has an opening in which the IDT electrode and the wiring electrode are formed.
  • a metal mask having strength such as Ni or Cr may be used.
  • the piezoelectric substrate portion facing the opening of the resist mask 3 is etched by an etching method to form grooves 2b, 2c, 2c.
  • the groove 2b has a planar shape corresponding to the planar shape on which the IDT electrode is formed.
  • the grooves 2c and 2c are provided in a portion where a wiring electrode to be described later is formed.
  • etching an appropriate etchant that does not dissolve the resist mask 3 can be used.
  • fluorine such as CF or SF is used as the etchant.
  • the piezoelectric substrate 2 is LiTa
  • the above fluorine-based gas or Ar is used as an etching gas.
  • the resist mask 3 is dissolved and stripped using a resist stripping solution.
  • the piezoelectric substrate 2 having the grooves 2b, 2c, 2c formed on the upper surface 2a is prepared.
  • a metal film M is formed on the entire upper surface 2 a of the piezoelectric substrate 2 by an appropriate thin film forming method such as vapor deposition, sputtering, or plating. Since this metal film M is an electrode constituent material, it can be formed of an appropriate metal material. For example, Al, Cu, Au, Ta, W, or an alloy thereof, or a laminated metal film in which two or more of these are laminated Can be formed.
  • a part thereof is removed from the upper surface 2a side of the piezoelectric substrate 2 by CMP treatment to form a recess 2d.
  • the recess 2d is formed such that the groove 2b described above is located in the recess 2d, that is, the region where the IDT electrode is formed is located in the recess 2d.
  • the CMP process is performed, the concave portion 2d is formed, and the metal film portion around the portion where the IDT electrode 6 is formed is removed. Further, the wiring electrodes 5 and 7 are formed by the metal film remaining in the recesses 2c and 2c.
  • the process of removing a part of the upper surface 2a of the piezoelectric substrate 2 by the CMP process is performed so that the metal film is removed except for the portion where the IDT electrode 6 and the wiring electrodes 5 and 7 are provided. Accordingly, the IDT electrode 6 is embedded in the groove 2b. Similarly, the wiring electrodes 5 and 7 are also embedded in the grooves 2c and 2c.
  • CMP Chemical Mechanical Polishing
  • the CMP treatment is a treatment method in which a polishing liquid is supplied to perform polishing by the polishing head, and mechanical polishing by the polishing head and chemical polishing by the polishing liquid are used in combination.
  • the conditions for the CMP treatment are not particularly limited as long as they are appropriately formed depending on the depth and size of the piezoelectric substrate 2 to be used and the recess 2d to be formed.
  • a polishing pad consisting of IC1000 made by Utta has at a rotational speed of several tens to several hundreds rpm and with a polishing pressure of about lOOgZcm 2 is used as a polishing liquid. This can be done by supplying a double diluted product.
  • the recess 2d is formed due to a phenomenon called erosion. Force
  • the inner surface of the recess 2d has a curved surface near the periphery of the recess 2d.
  • the surface of the metal film filled in the groove 2c is also curved as shown in the figure due to dating and wrinkling. That is, the upper surfaces of the wiring electrodes 5 and 7 are curved so that the central portion is polished more than the peripheral portion.
  • through holes 2f and 2g for forming through-hole electrodes from the lower surface 2e of the piezoelectric substrate 2 to the wiring electrodes 5 and 7 on the upper surface 2a side are formed.
  • the formation of the through holes 2f and 2g is not particularly limited, but can be performed by an appropriate processing method using a laser or sandblast.
  • the through holes 2f and 2g can be formed by forming a mask on the lower surface 2e of the piezoelectric substrate 2, leaving the opening of the mask as a portion where the through holes 2f and 2g are provided, and performing sandblasting.
  • through-hole electrodes 9 and 10 are formed by filling the through holes 2f and 2g with a metal material by a plating method or the like.
  • the terminal electrodes 11 and 12 are electrically connected to the through-hole electrodes 9 and 10 on the lower surface 2e of the piezoelectric substrate 2! Form.
  • the terminal electrodes 11 and 12 are formed by an appropriate method such as plating or metal bump printing.
  • the flat lid member 13 is brought into contact with the upper surface of the piezoelectric substrate 2 as shown in FIG.
  • an appropriate insulating material such as quartz, glass or S-related material can be used.
  • the lid member 13 has a hydrophilic group on the surface.
  • the lid member 13 is joined to the upper surface 2a of the piezoelectric substrate 2 by direct joining.
  • This direct bonding can be performed, for example, by heating to a temperature of 200 to 400 ° C. and maintaining for about 1 hour.
  • the direct bonding is a method of bonding the lid member 13 and the piezoelectric substrate 2 using hydrogen bonding without using a bonding agent such as an adhesive, as described in Patent Document 1 described above. .
  • the surface of the piezoelectric substrate 2 was previously mixed with a mixed solution of ammonia and hydrogen peroxide. It may be soaked in the substrate and thereby subjected to a hydrophilization treatment.
  • the hydrophilic insulating thin film is bonded to the surface to which the piezoelectric substrate 2 and Z or the lid member 13 are bonded. It may be formed in the form.
  • the lid member 13 and the piezoelectric substrate 2 are firmly joined in the entire region where the lid member and the piezoelectric substrate 2 are brought into contact with each other. Therefore, the concave portion 2d facing the portion where the IDT electrode is formed can be securely and firmly hermetically sealed, and the reliability of the elastic surface wave device can be improved.
  • a dielectric film such as SiO or SiN is provided on the IDT electrode for adjusting temperature characteristics and frequency characteristics, it may be provided over the entire surface of the piezoelectric substrate.
  • the dielectric film may be directly bonded after appropriately hydrophilizing.
  • the gap facing the IDT electrode 6 is provided by forming the recess 2d during the CMP process. Therefore, the flat lid member 13 can be used, and at least the bottom surface of the lid member 13 is a flat surface. Therefore, it is not necessary to prepare a lid member having a complicated shape, and the complicated force of the lid member is not required. Therefore, the cost of the surface acoustic wave filter device 1 can be reduced.
  • the concave portion 2d can also be formed with high accuracy and ease by adjusting the processing conditions during the CPM treatment, so that the depth of the concave portion 2d can be reduced. Therefore, the surface acoustic wave filter device 1 can be reduced in size, particularly reduced in height.
  • the joining is performed by direct joining and no adhesive is used, the characteristics are hardly deteriorated due to variations in the joining portion, and the height can be reduced.
  • the wiring electrode is joined to the terminal electrode by the through-hole electrode.
  • the through-hole electrode is not provided, and the wiring electrode and the terminal electrode are provided by the wiring pattern provided on the outer surface of the piezoelectric substrate. May be electrically connected.
  • the through-hole electrode may be provided not on the piezoelectric substrate side but on the lid member side.
  • the recess 2d is formed by the CMP process, whereby the IDT
  • a dry etching method may be used when forming a recess facing the IDT electrode and facing the IDT electrode.
  • a mask 22 is formed on the upper surface 21a of the piezoelectric substrate 21 as schematically shown in FIG. 4 (a).
  • the mask 22 has an opening 22a where the IDT electrode and the wiring electrode (not shown) are formed.
  • a groove 21b is formed on the upper surface 21a as one main surface of the piezoelectric substrate 21 as shown in FIG. 4 (b).
  • the groove 21b has a planar shape corresponding to the planar shape of the IDT electrode.
  • a metal film 23 for forming the IDT electrode is applied to the entire surface. As a result, the metal film is filled in the groove 21b, and the IDT electrode metal film 23 is formed.
  • the mask 22 and the metal film 23 stacked on the mask 22 are removed by a lift-off method using a solvent for removing the mask 22.
  • the piezoelectric substrate 21 having the IDT electrode metal film 23 embedded in the groove 21b is obtained.
  • the mask 22 can be formed of the same material as that of the resist mask 3 and the metal film M in the case of the above-described embodiment. Further, the method of forming the groove 21b by dry etching can also be accomplished by performing dry etching using an appropriate etchant according to the material of the piezoelectric substrate 21.
  • the mask 25 is placed again on the upper surface 21 a of the piezoelectric substrate 21.
  • the mask 25 has an opening portion including a portion where the IDT electrode metal film 23 is formed.
  • a part on the upper surface 21a side of the piezoelectric substrate 21 and the upper part of the IDT electrode metal film 23 are removed by dry etching to form a recess 21c.
  • the mask 25 is removed with a solvent. In this way, as shown in FIG. 5 (c), the piezoelectric substrate 21 having the recess 21c on the upper surface 21a is obtained.
  • the ID T electrode 24 is disposed in the recess 21c.
  • a through-hole electrode, a terminal electrode, etc. are formed in the same manner as in the above-described embodiment, and a cover member is further joined to thereby obtain a surface acoustic wave filter. A device can be obtained.
  • FIG. 6 is a front sectional view for explaining still another embodiment of the surface acoustic wave filter device of the present invention.
  • the surface acoustic wave filter device 31 shown in FIG. The two piezoelectric substrates 2 are turned upside down and stacked, and are joined by direct joining.
  • another piezoelectric substrate 2 configured similarly to the piezoelectric substrate 2 is used.
  • the main surfaces on which the IDT electrodes 6 of the pair of piezoelectric substrates 2 and 2 are formed are superposed and joined by direct bonding.
  • a stacked surface acoustic wave filter device 31 in which two surface acoustic wave filter elements are stacked is formed.
  • terminal electrodes 32 and 33 connected to the through-hole electrodes 9 and 10 are formed on the upper surface of the upper piezoelectric substrate 2.
  • the terminal electrodes 32 and 33 reach the lower surface of the piezoelectric substrate 2 below through the side surface of the multilayer body formed by stacking the piezoelectric substrates 2 and 2.
  • Terminal electrodes 34 and 35 connected to the terminal electrodes 32 and 33 are further formed on the lower surface of the lower piezoelectric substrate 2. Therefore, the terminal electrodes 34 and 35 and the terminal electrodes 11 and 12 can be easily mounted on the surface of the circuit board.
  • the lid member may function as an electronic component element rather than always having a function as a case material.

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Abstract

 複雑な加工工程を必要とせず、かつ複雑な形状の蓋材などの部品を用意する必要がなく、安価であり、しかも小型化を進めることが可能な弾性表面波装置及びその製造方法を提供する。  圧電基板2の一方主面2aに溝2b,2cを形成し、溝2bに金属膜を埋め込みIDT電極を形成した後に、圧電基板2の一方主面2aから圧電基板2の一部を除去するように加工を施し、それによってIDT電極が埋め込まれた底面を有する凹部2dを形成した後に、蓋部材13を圧電基板2に接合する、各工程を備える、弾性表面波フィルタ装置1の製造方法。

Description

明 細 書
弾性表面波装置の製造方法及び弾性表面波装置
技術分野
[0001] 本発明は、レイリー波、ラブ波、リーキー波などの弾性表面波を利用した弾性表面 波共振子や弾性表面波フィルタとして用いられる弾性表面波装置の製造方法及び 弾性表面波装置に関し、より詳細には、弾性表面波が励振される部分に空隙を形成 する工程が改良された弾性表面波装置の製造方法及び弾性表面波装置に関する。 背景技術
[0002] 従来、携帯電話などの移動体通信機器では、小型化が強く求められている。その ため、この種の通信機器に用いられる帯域フィルタにお 、ても小型化が求められて!/ヽ る。
[0003] 小型の帯域フィルタとして、従来、弾性表面波を利用した弾性表面波フィルタが広 く用いられている。下記の特許文献 1には、小型化を図り得る弾性表面波フィルタ装 置が開示されている。
[0004] 図 7に示すように、特許文献 1に記載の弾性表面波装置 101の製造方法では、先 ず圧電基板 102を用意する。圧電基板 102の上面には、 IDT電極 103などの電極 が形成されて、弾性表面波フィルタが構成されている。 IDT電極 103が形成されてい る圧電基板部分は、使用に際して励振され、弾性表面波が伝搬する。従って、上記 I DT電極 103が臨む空隙 Aを形成しなければならない。そのため、図 7に示されてい るように、圧電基板 102の上面を覆い、かつ空隙 Aを残すようにして、蓋材 104が圧 電基板 102に接合されている。
[0005] 特許文献 1に記載の製造方法では、上記蓋材 104の接合が、接着剤を用いな!/ヽ直 接接合により行われている。直接接合とは、圧電基板 102と蓋材 104とを接触させた 状態で、加熱し、両者の間に水素結合を形成して、直接接合する方法である。従つ て、圧電基板 102及び蓋材 104の接合面に臨む部分の表面が親水基を有すること が必要であり、該親水基が湿気等による水分子の水素結合を介して結合されること になる。 [0006] 直接接合により接合が果たされるので、接着剤を使用する必要がなぐ蓋材 104と 圧電基板 102との接合部分のシール性を高めることができるとされている。
特許文献 1 :特開平 7— 115343号公報
発明の開示
[0007] 特許文献 1に記載のような弾性表面波フィルタ装置 101では、空隙 Aを形成する必 要があるため、パッケージ全体が大型にならざるを得な力 た。
[0008] また、蓋材 104に、空隙 Aを形成するための凹部を形成したり、凹部を有するキヤッ プ状の蓋材 104を用意しなければならな力つた。従って、コストが高くつくという問題 bあった。
[0009] 本発明の目的は、上述した従来技術の欠点を解消し、複雑な加工工程を必要とせ ず、かつ複雑な形状の蓋材などの部品を用意する必要がなぐ安価であり、しかも小 型化を進めることが可能な弾性表面波装置及びその製造方法を提供することにある
[0010] 本発明に係る弾性表面波装置の製造方法は、圧電基板と、蓋部材とを用意するェ 程と、前記圧電基板の一方主面にお!ヽて IDT電極及び配線電極が設けられる部分 に溝を形成する工程と、前記圧電基板の前記一方主面において、少なくとも前記溝 内に金属膜を形成する工程と、前記溝内の金属膜及び該溝の周辺の圧電基板部分 にお 、て、前記圧電基板の主面側から圧電基板の一部を除去するようにして凹部を 形成し、前記溝内に位置して ヽる金属膜により前記 IDT電極及び前記配線電極を形 成する工程と、前記圧電基板の前記一方主面に蓋部材を接合する工程とを備えるこ とを特徴とする。
[0011] 本発明に係る弾性表面波装置の製造方法のある特定の局面では、前記凹部を形 成する工程が、前記圧電基板の前記一方主面から CMP処理を施すことにより行わ れる。
[0012] 本発明に係る弾性表面波装置の製造方法の他の特定の局面では、前記凹部を形 成する工程力 前記圧電基板の前記一方主面にマスクを適用しつつドライエツチン グを施すことにより行われる。
[0013] 本発明に係る弾性表面波装置の製造方法のさらに別の特定の局面では、前記圧 電基板に前記蓋部材を接合する工程が直接接合により行われる。
[0014] 本発明に係る弾性表面波装置の製造方法のより限定的な局面では、前記圧電基 板と、前記蓋部材とを直接接合するに際し、前記圧電基板の前記一方主面及び Zま たは前記蓋部材の前記圧電基板に接合される面に親水性絶縁薄膜が形成される。
[0015] 本発明に係る弾性表面波装置の製造方法のさらに他の特定の局面では、前記圧 電基板に、前記配線電極に接続されるスルーホール電極を形成する工程がさらに備 えられている。
[0016] 本発明に係る弾性表面波装置の製造方法のさらに別の特定の局面では、前記蓋 部材に、前記配線電極に電気的に接続されるスルーホール電極を形成する工程が さらに備えられている。
[0017] 本発明に係る弾性表面波装置の製造方法のさらに他の特定の局面では、前記蓋 部材として、前記圧電基板と同様にして IDT電極及び配線電極が一方主面に形成さ れて!ヽる圧電基板が用いられる。
[0018] 本発明に係る弾性表面波装置は、一方主面に凹部が形成されており、該凹部内に ぉ ヽて IDT電極に応じた部分の平面形状を有する溝が形成されて ヽる圧電基板と、 前記溝内に埋め込まれた IDT電極と、前記圧電基板の前記一方主面に接合されて いる蓋部材と、前記圧電基板及び Zまたは蓋部材に設けられており、かつ前記 IDT 電極に電気的に接続されて!ヽるスルーホール電極と、前記圧電基板及び,または 蓋部材に設けられており、前記スルーホール電極に電気的に接続されており、かつ 外部と電気的に接続されるように配置されている端子電極とを備えることを特徴とす る。
[0019] 本発明に係る弾性表面波装置のある特定の局面では、前記圧電基板の一方主面 にお 、て前記凹部とは異なる位置に、配線電極に対応した平面形状の溝が形成さ れており、該溝に配線電極が埋め込まれている。
(発明の効果)
[0020] 本発明に係る弾性表面波装置の製造方法では、圧電基板の一方主面において溝 を形成した後に、少なくとも溝内に金属膜を形成し、さらに圧電基板の一方主面側か ら一部を除去するようにして凹部が形成される。そして、この凹部の形成により、溝内 に位置して ヽる金属膜により IDT電極及び配線電極が形成されることになる。この場 合、溝の周りに金属膜が至っていたとしても、凹部の形成に際し、周りの金属膜部分 は除去されるように凹部が形成される。従って、圧電基板の一方主面上において、該 一方主面よりも低い位置に IDT電極が形成されることになる。よって、例えば平板状 の蓋部材を用いたとしても、蓋部材を該一方主面に接合することにより、 IDT電極の 臨む空隙を上記凹部により形成することができる。そのため、複雑な形状の蓋部材を 必要としない。また、蓋部材に空隙を形成するための複雑な加工を施す必要もない。
[0021] 上記凹部の形成に際し空隙の大きさを高精度にかつ容易に調整することができる ので、また上記凹部の形成により空隙を形成することができるので、小型化を図ること ができる。よって、安価でありかつ小型の弾性表面波装置を提供することができる。
[0022] 凹部の形成力 圧電基板の一方主面力 CMP処理により行われる場合には、圧 電基板の変質を招くことなぐ凹部を高精度にかつ容易に形成することができる。
[0023] 凹部の形成力 マスクを適用しつつドライエッチングを施することにより行われる場 合には、凹部の平面形状に応じたマスクを用意しドライエッチングを施すだけで、凹 部を容易に形成することができる。
[0024] 上記蓋部材を接合する工程が直接接合により行われる場合には、接着剤等の接合 剤を必要としない。従って、コストを低減することができる。カロえて、直接接合により蓋 部材が圧電基板に接合されるので、低背化を進めることができる。さらに、接合部分 のばらつきが生じ難ぐ特性ばらつきの少ない、信頼性に優れた弾性表面波装置を 提供することができる。
[0025] 圧電基板及び蓋部材の直接接合に際し、圧電基板の一方主面及び Zまたは蓋部 材の圧電基板に接合される面に親水性絶縁薄膜を形成する場合には、圧電基板ま たは蓋部材が親水性基を表面に有しな 、場合であっても、上記親水性絶縁薄膜の 形成により、圧電基板と蓋部材とを直接接合によって、確実に接合することができる。
[0026] 圧電基板に、配線電極に接続されるスルーホール電極を形成する工程をさらに備 える場合には、上記配線電極と外部との接続などをスルーホール電極を用いて行う ことができる。同様に、蓋部材に配線電極に電気的に接続されるスルーホール電極 が形成される工程をさらに備える場合にも、配線電極を該スルーホール電極を利用 して外部などと容易に電気的に接続することができる。
[0027] 蓋部材として、圧電基板と同様にして IDT電極及び配線電極が一方主面に形成さ れている構造を用いる場合には、本発明に従って、 2個の弾性表面波素子が積層さ れた弾性表面波装置を提供することができる。従って、弾性表面波装置が実装され る電子機器や回路の小型化及び高密度化を図ることができる。
[0028] 本発明の弾性表面波装置では、上記圧電基板の一方主面に凹部が形成されてお り、凹部内に IDT電極が形成される部分の平面形状を有する溝が形成されており、 I DT電極が該溝内に埋め込まれて形成されている。従って、上記圧電基板の一方主 面に蓋部材が接合された構造において、凹部において IDT電極の振動を阻害しな い空隙が形成されることになる。よって、弾性表面波装置の小型化を進めることがで きる。し力も、上記凹部により空隙が形成されるので、平板状の蓋部材を用いることが でき、蓋部材のコストを低減することができる。
[0029] また、圧電基板及び Zまたは蓋部材に、スルーホール電極が形成されており、該ス ルーホール電極に電気的に接続されかつ外部と電気的に接続されるように配置され る端子電極が設けられている場合には、スルーホール電極及び端子電極により、 ID
T電極を外部と容易に電気的に接続することが可能とされて!/、る。
[0030] 従って、小型かつ安価であり、かつプリント回路基板などに容易に実装することが可 能な弾性表面波装置を得ることができる。
[0031] 圧電基板の一方主面に上記凹部とは異なる位置に、配線電極に応じた平面形状 の溝が形成されており、該溝に配線電極が埋め込まれている場合には、配線電極も また、 IDT電極と同一工程で形成することができ、弾性表面波装置の小型化及び低 コストィ匕を図ることができる。
図面の簡単な説明
[0032] [図 1]図 1 (a)及び (b)は、本発明の一実施形態の弾性表面波フィルタ装置の正面断 面図及びその要部を説明するための部分切欠拡大正面断面図である。
[図 2]図 2 (a)〜 (e)は、本発明の一実施形態の弾性表面波フィルタ装置の製造方法 を説明するための各模式的正面断面図である。
[図 3]図 3 (a)〜 (d)は、本発明の一実施形態の弾性表面波フィルタ装置の製造方法 を説明するための各模式的正面断面図である。
[図 4]図 4 (a)〜 (c)は、ドライエッチング法により凹部を形成する変形例を説明するた めの各模式的正面断面図である。
[図 5]図 5 (a)〜 (c)は、ドライエッチング法により凹部を形成する変形例を説明するた めの各模式的正面断面図である。
[図 6]図 6は、本発明の他の実施形態に係る弾性表面波フィルタ装置の正面断面図 である。
[図 7]図 7は、従来の弾性表面波装置の一例を説明するための正面断面図である。 符号の説明
1…弾性表面波フィルタ装置
2…圧電基板
2a…上面(一方主面)
2b…溝
2c…溝
2d…凹部
2e…下面
2f, 2g…貫通孔
3…マスク
6 -IDT電極
5, 7· · ·配線電極
9, 10…スルーホール電極
11, 12· · ·端子電極
13· · ·蓋部材
21…圧電基板
21a…上面(一方主面)
21b…溝
21c…凹部
22· · ·マスク 23…金属膜
24· -IDT電極
25· ··マスク
31…弾性表面波フィルタ装置
32, 33· ··端子電極
34, 35· ··端子電極
A…間隙
発明を実施するための最良の形態
[0034] 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。
[0035] 図 1 (a)及び (b)は、本発明の一実施形態に係る弾性表面波フィルタ装置の正面断 面図及びその要部を拡大して示す部分切欠正面断面図である。本実施形態の弾性 表面波フィルタ装置 1の製造方法を、図 2 (a)〜図 3 (d)を参照して説明する。
[0036] まず、図 2 (a)に示すように、圧電基板 2を用意する。圧電基板 2は、圧電単結晶ま たは圧電セラミックスにより形成することができ、本実施形態では、水晶を用いて構成 されている。圧電基板 2の一方主面としての上面 2a上に、フォトリソグラフィー技術に よりマスク 3を形成する。レジストマスク 3は、 IDT電極及び配線電極が形成される部 分が開口部とされている。なお、レジストマスク 3に代えて、 Niや Crなど力もなる金属 マスクを用いてもよい。
[0037] 次に、図 2 (b)に示すように、エッチング法によりレジストマスク 3の開口部に臨んで いる圧電基板部分をエッチングし、溝 2b, 2c, 2cを形成する。溝 2bは、 IDT電極が 形成される平面形状に相当する平面形状を有する。溝 2c, 2cは、後述する配線電 極が形成される部分に設けられて 、る。
[0038] エッチングに際しては、レジストマスク 3を溶かさない適宜のエツチャントを用いること ができ、圧電基板 2が水晶からなる場合、エツチャントとして CFや SFなどのフッ素
4 6
系ガスや、 BC1などの塩素系ガスを用いることができる。なお、圧電基板 2が、 LiTa
3
Oや LiNbOの場合、上記フッ素系ガスや、 Arなどをエッチング用ガスとして用いる
3 3
ことができる。 [0039] 次に、レジストマスク 3を、レジスト剥離液を用いて溶解させ、剥離する。このようにし て、図 2 (c)に示すように、溝 2b, 2c, 2cが上面 2aに形成された圧電基板 2が用意さ れる。
[0040] 次に、蒸着、スパッタリングまたはめつき等の適宜の薄膜形成方法により、図 2 (d) に示すように、圧電基板 2の上面 2aの全面に金属膜 Mを成膜する。この金属膜 Mは 、電極構成材料であるため、適宜の金属材料により形成することができ、例えば Al、 Cu、 Au、 Ta、 Wまたはこれらの合金もしくはこれらの 2種以上の積層した積層金属 膜により形成することができる。
[0041] し力る後、図 2 (e)に示すように、 CMP処理により、圧電基板 2の上面 2a側から、そ の一部を除去し、凹部 2dを形成する。凹部 2dは、前述した溝 2bが凹部 2d内に位置 するように、すなわち IDT電極が形成される領域が凹部 2d内に位置するように形成さ れる。 CMP処理を施した場合、凹部 2dが形成され、 IDT電極 6が形成されている部 分の周囲の金属膜部分は除去される。また、凹部 2c, 2cに残存している金属膜によ り配線電極 5, 7が形成される。 CMP処理による圧電基板 2の上面 2aの一部を除去 する加工は、 IDT電極 6及び配線電極 5, 7が設けられている部分を除いて金属膜が 除去されるように行われる。従って、 IDT電極 6は溝 2bに埋め込まれている。同様に 、配線電極 5, 7も、溝 2c, 2cに埋め込まれている。
[0042] CMP処理(Chemical Mechanical Polishing)は、半導体装置の層間絶縁膜 の形成等に際して研磨方法として広く用いられている。 CMP処理は、研磨ヘッドによ り研磨を行うにあたり、研磨液を供給し、研磨ヘッドによる機械的な研磨と、研磨液に よる化学的な研磨を併用する処理方法である。
[0043] 上記 CMP処理の条件については、使用する圧電基板 2及び形成する凹部 2dの深 さ及び大きさ等により適宜形成すればよぐ特に限定されるものではないが、本実施 形態では、例えば、ユッタハース製の IC1000からなる研磨パッドを数十〜数百 rpm の回転数で、 lOOgZcm2程度の研磨圧力を付カ卩しつつ、研磨液として、フジミインコ ーポレッド製のプレーナライト 7102を純水で 5倍希釈したものなどを供給することによ り行うことができる。
[0044] 上記のような CMP処理を行うと、エロージョンという現象により凹部 2dが形成される 力 凹部 2dの内面は、凹部 2dの周縁付近において曲面状となる。また、溝 2cに充填 されて 、た金属膜表面も、デイツシングと ヽぅ現象により図示のように湾曲することとな る。すなわち、周縁部に比べて中央部がより多く研磨されるように配線電極 5, 7の上 面が湾曲することとなる。
[0045] 次に、図 3 (a)に示すように、圧電基板 2の下面 2eから上面 2a側の配線電極 5, 7に 至るようにスルーホール電極を形成するための貫通孔 2f, 2gを形成する。貫通孔 2f , 2gの形成は、特に限定されるわけではないが、レーザーやサンドブラストを利用し た適宜の加工方法により行うことができる。例えば、圧電基板 2の下面 2eにマスクを 形成し、マスクの開口部を貫通孔 2f, 2gが設けられる部分としておき、サンドブラスト 加工を行うことにより、貫通孔 2f, 2gを形成することができる。
[0046] 次に、図 3 (b)に示すように、貫通孔 2f, 2gに、めっき法などにより金属材料を充填 することにより、スルーホール電極 9, 10を形成する。
[0047] しかる後、図 3 (c)に示すように、圧電基板 2の下面 2eにお!/、て、スルーホール電極 9, 10に電気的に接続されるように、端子電極 11, 12を形成する。端子電極 11, 12 の形成は、めっきや金属バンプの印刷等の適宜の方法により行 、得る。
[0048] し力る後、図 3 (d)に示すように、平板状の蓋部材 13を圧電基板 2の上面に当接さ せる。この場合、蓋部材 13としては、水晶、ガラスまたは S係材料などの適宜の絶縁 性材料を用いることができる。好ましくは、蓋部材 13は、表面に親水性基を有するこ とが望ましい。
[0049] しカゝる後、直接接合により、蓋部材 13を圧電基板 2の上面 2aに接合する。この直接 接合は、例えば 200〜400°Cの温度に加熱し、 1時間程度維持することにより行われ 得る。直接接合とは、前述した特許文献 1にも記載されているように、接着剤等の接 合剤を用いることなぐ水素結合を利用して蓋部材 13と圧電基板 2とを接合する方法 である。
[0050] すなわち、圧電基板 2及び蓋部材 13の接合面に親水性基が存在する場合、加熱 すると、空気中の湿気等から供給される水分子が結合し、水素結合により、両者が接 合される。
[0051] なお、予め接合に先立ち、圧電基板 2の表面を、アンモニアと過酸ィ匕水素の混合液 に浸漬し、それによつて、親水化処理を行ってもよい。
[0052] また、蓋部材 13及び圧電基板 2の表面が親水性基を有しな 、場合には、好ましく は、親水性絶縁薄膜を、圧電基板 2及び Zまたは蓋部材 13の接合される面に形成し ておいてもよい。
[0053] 直接接合法によれば、蓋部材と圧電基板 2とが接触して接合される部分の全領域 において、蓋部材 13と圧電基板 2とが強固に接合される。従って、上記 IDT電極が 形成されている部分が臨む凹部 2dを確実にかつ強固に気密封止することができ、弾 性表面波装置の信頼性を高めることも可能となる。
[0054] なお、上記実施形態にお!、て、温度特性や周波数特性の調整のため、 IDT電極 上に SiO、 SiNなどの誘電体膜を設ける際、圧電基板全面にわたって設けてもよい
2
。この場合、誘電体膜に適宜親水化処理を行ってから直接接合すればよい。
[0055] このようにして、図 1 (a) , (b)に示す弾性表面波フィルタ装置 1が得られる。
[0056] 図 1 (a) , (b)から明らかなように、本実施形態では、 IDT電極 6が臨む空隙は、上 記凹部 2dを CMP処理に際して形成することにより設けられている。従って、平板状 の蓋部材 13、少なくとも下面が平坦面である蓋部材を用いることができ、複雑な形状 の蓋部材を用意する必要がなぐまた蓋部材の煩雑な力卩ェも必要としない。よって、 弾性表面波フィルタ装置 1のコストを低減することができる。
[0057] し力も、上記凹部 2dは、 CPM処理に際しての処理条件を調整することにより、高精 度にかつ容易に形成することができるので、凹部 2dの深さも小さくすることができる。 従って、弾性表面波フィルタ装置 1では、小型化、特に低背化を果たすことができる。
[0058] さらに、接合は直接接合により行われており、接着剤を用いていないため、接合部 分のばらつきによる特性の劣化が生じ難く、かつ低背化も進め得る。
[0059] なお、本実施形態では、スルーホール電極により配線電極を端子電極と接合して いたが、スルーホール電極を設けず、圧電基板の外表面に設けられた配線パターン により配線電極と端子電極とを電気的に接続してもよい。
[0060] また、スルーホール電極は、圧電基板側に設けられず、蓋部材側に設けられて ヽ てもよい。
[0061] また、上記実施形態では、 CMP処理により、凹部 2dが形成され、それによつて IDT 電極が臨む空隙が形成されていた力 本発明においては、 IDT電極を臨み、かつ I DT電極が臨む凹部を形成するに際し、ドライエッチング法を用いてもよい。図 4 (a) 〜図 5 (c)を参照して、ドライエッチング法を用いて凹部を形成する変形例の方法を 説明する。
[0062] 本変形例では、図 4 (a)に略図的に示すように、圧電基板 21の上面 21a上に、マス ク 22を形成する。マスク 22は、 IDT電極及び配線電極(図示せず)が形成される部 分が開口部 22aとされている。
[0063] すなわち、ドライエッチング法により、図 4 (b)に示すように、圧電基板 21の一方主 面としての上面 21aに、溝 21bを形成する。溝 21bは、 IDT電極の平面形状に応じた 平面形状とされている。
[0064] し力る後、図 4 (c)に示すように、 IDT電極を形成するための金属膜 23を全面に付 与する。これにより、溝 21b内に、金属膜が充填され、 IDT電極用金属膜 23が形成さ れること〖こなる。
[0065] し力る後、マスク 22を除去する溶剤を用いて、マスク 22及びマスク 22上に積層され ている金属膜 23をリフトオフ法により除去する。このようにして、図 5 (a)に示すように、 溝 21bに埋め込まれた IDT電極用金属膜 23を有する圧電基板 21が得られる。
[0066] 上記マスク 22については、前述した実施形態の場合のレジストマスク 3や金属膜 M と同様の材料で形成することができる。また、ドライエッチングにより溝 21bを形成する 方法についても、圧電基板 21の材質に応じて、適宜のエツチャントを用いてドライエ ツチングを行うことにより果たされ得る。
[0067] 次に、図 5 (b)に示すように、圧電基板 21の上面 21aに、再度マスク 25を載置する 。マスク 25は、 IDT電極用金属膜 23が形成されている部分を含む部分が開口部とさ れている。このマスク 25を載置した状態で、ドライエッチング法により、圧電基板 21の 上面 21a側の一部と、 IDT電極用金属膜 23の上方部分を除去し、凹部 21cを形成 する。し力る後、マスク 25を溶剤で除去する。このようにして、図 5 (c)に示すように、 上面 21aに凹部 21cを有する圧電基板 21が得られる。この凹部 21c内において、 ID T電極 24が配置されて!、る。
[0068] なお、図 4及び図 5では、 IDT電極 24が形成される部分の製造方法のみを略図的 に示したが、配線電極が形成される部分も同様にして同時に形成される。そして、図
5 (c)に示すように凹部 21cを形成した後に、前述した実施形態の場合と同様にして 、スルーホール電極及び端子電極等を形成し、さらに蓋部材を接合することにより、 弾性表面波フィルタ装置を得ることができる。
[0069] 図 6は、本発明の弾性表面波フィルタ装置のさらに他の実施形態を説明するため の正面断面図である。図 1に示した弾性表面波フィルタ装置 1では、圧電基板 2の上 面 2aに蓋部材 13が接合されていた力 図 6に示す弾性表面波フィルタ装置 31では 、圧電基板 2の上面にもう 1枚の圧電基板 2が上下逆転されて積層され、直接接合に より接合されている。言い換えれば、第 1の実施形態の蓋部材 13に代えて、圧電基 板 2と同様に構成された他の圧電基板 2が用いられている。そして、一対の圧電基板 2, 2の IDT電極 6が形成されている主面同士が重ね合わされて、直接接合により接 合されている。
[0070] よって、本実施形態では、 2素子の弾性表面波フィルタ素子が積層された積層型の 弾性表面波フィルタ装置 31が形成されて!ヽる。
[0071] なお、上方の圧電基板 2の上面には、スルーホール電極 9, 10に接続された端子 電極 32, 33が形成されている。端子電極 32, 33は、圧電基板 2, 2を積層してなる 積層体の側面を経て、下方の圧電基板 2の下面に至っている。下方の圧電基板 2の 下面には、さらに、端子電極 32, 33に接続される端子電極 34, 35が形成されている 。従って、端子電極 34, 35と端子電極 11, 12を利用して、回路基板などに容易に表 面実装することができる。
[0072] 本実施形態から明らかなように、本発明においては、蓋部材は、常にケース材とし て機能を有するものでなぐ電子部品素子として機能するものであってもよい。

Claims

請求の範囲
[1] 圧電基板と、蓋部材とを用意する工程と、
前記圧電基板の一方主面において IDT電極及び配線電極が設けられる部分に溝 を形成する工程と、
前記圧電基板の前記一方主面において、少なくとも前記溝内に金属膜を形成する 工程と、
前記溝内の金属膜及び該溝の周辺の圧電基板部分にお!、て、前記圧電基板の主 面側から圧電基板の一部を除去するようにして凹部を形成し、前記溝内に位置して いる金属膜により前記 IDT電極及び前記配線電極を形成する工程と、
前記圧電基板の前記一方主面に蓋部材を接合する工程とを備えることを特徴とす る、弾性表面波装置の製造方法。
[2] 前記凹部を形成する工程が、前記圧電基板の前記一方主面から CMP処理を施す ことにより行われる、請求項 1に記載の弾性表面波装置の製造方法。
[3] 前記凹部を形成する工程が、前記圧電基板の前記一方主面にマスクを適用しつつ ドライエッチングを施すことにより行われる、請求項 1に記載の弾性表面波装置の製 造方法。
[4] 前記圧電基板に前記蓋部材を接合する工程が直接接合により行われる、請求項 1
〜3のいずれか 1項に記載の弾性表面波装置の製造方法。
[5] 前記圧電基板と、前記蓋部材とを直接接合するに際し、前記圧電基板の前記一方 主面及び Zまたは前記蓋部材の前記圧電基板に接合される面に親水性絶縁薄膜を 形成しておくことを特徴とする、請求項 4に記載の弾性表面波装置の製造方法。
[6] 前記圧電基板に、前記配線電極に接続されるスルーホール電極を形成する工程を さらに備える、請求項 1〜5のいずれか 1項に記載の弾性表面波装置の製造方法。
[7] 前記蓋部材に、前記配線電極に電気的に接続されるスルーホール電極を形成す る工程をさらに備える、請求項 1〜6のいずれ力 1項に記載の弾性表面波装置の製 造方法。
[8] 前記蓋部材として、前記圧電基板と同様にして IDT電極及び配線電極が一方主面 に形成されている圧電基板を用いることを特徴とする、請求項 1〜 7のいずれか 1項 に記載の弾性表面波装置の製造方法。
[9] 一方主面に凹部が形成されており、該凹部内において IDT電極に応じた平面形状 を有する溝が形成されて ヽる圧電基板と、
前記溝内に埋め込まれた IDT電極と、
前記圧電基板の前記一方主面に接合されている蓋部材と、
前記圧電基板及び Zまたは蓋部材に設けられており、かつ前記 IDT電極に電気 的に接続されているスルーホール電極と、
前記圧電基板及び Zまたは蓋部材に設けられており、前記スルーホール電極に電 気的に接続されており、かつ外部と電気的に接続されるように配置されて!ヽる端子電 極とを備えることを特徴とする、弾性表面波装置。
[10] 前記圧電基板の一方主面において、前記凹部とは異なる位置に、配線電極に応じ た平面形状の溝が形成されており、該溝に配線電極が埋め込まれている、請求項 9 に記載の弾性表面波装置。
PCT/JP2006/324752 2006-01-11 2006-12-12 弾性表面波装置の製造方法及び弾性表面波装置 WO2007080734A1 (ja)

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