(57)【要約】【課題】低背型弾性表面波素子を歩留り良く作製することができる弾性表面素子用ウェーハを生産性高く提供することを目的とする。【解決手段】弾性表面波用ウェーハであって、少なくとも、該ウェーハの中心部に１Ｎ以下の荷重をかけたときに該ウェーハが撓む単位荷重あたりの変位量と該ウェーハが破断するときの単位荷重あたりの変位量を比較した場合に、１Ｎ以下の低荷重での単位荷重あたりの変位量が破断時の単位荷重あたりの変位量の２倍以上あることを特徴とする弾性表面波用ウェーハ。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性表面波素子用ウェーハであって、少なくとも、該ウェーハの中心部に１Ｎ以下の荷重をかけて撓ませたときの単位荷重あたりの変位量が、該ウェーハが破断するときの単位荷重あたりの変位量の２倍以上あることを特徴とする弾性表面波用ウェーハ。
【請求項２】
請求項１に記載の弾性表面波素子用ウェーハにおいて、該ウェーハはタンタル酸リチウムまたはニオブ酸リチウムであることを特徴とする弾性表面波素子用ウェーハ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の弾性表面波素子用ウェーハを用いて作製された弾性表面波素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾性表面波素子用ウェーハに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）単結晶、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）単結晶は、圧電性酸化物として知られ、弾性表面波（Ｓｕｒｆａｃｅ  Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｗａｖｅ、ＳＡＷ）フィルタとして利用されている。近年、弾性表面波デバイスの低背化への要望から、素子の厚みを薄くすることが行われている。その目的で、デバイス工程に流されるウェーハ厚も薄くなってきているが、ウェーハの割れ等の問題が顕在化してきた。
従来、弾性表面波フィルタの製造方法は、表面が鏡面、裏面が粗面に加工されたウェーハにレジスト塗布し、パターニング後、アルミニウム（Ａｌ）等を蒸着し、レジストをリフトオフし、最後にダイシングしてＳＡＷチップとする方法が行われている。
【０００３】
半導体では、先ダイシング法と呼ばれる手法により、素子の厚みを薄くする方法がとられている（例えば、特許文献１参照）。しかし、先ダイシング法の弾性表面波デバイスへの適用は、その素子材料が半導体の素子材料に比べて脆いため、薄くすると割れやすい等の取り扱いに問題があった。
【０００４】
このような問題の改善策として、特許文献２には、複数個の弾性表面波素子を配線基板にフリップチップ実装し、この状態で弾性表面波素子の裏側のみを研削した後、配線基板を切断することで個々のデバイスに分離する方法が開示されている。しかし、この方法は、弾性表面波素子の製造工程においてはウェーハの割れ等の発生に対する対策を何ら行っていないため、必ずしも歩留りが高くないという問題がある。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１７４４２号公報
【特許文献２】特開２００５−３３３５３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記従来の問題を解決し、低背型弾性表面波素子を歩留り良く作製することができる弾性表面波素子用ウェーハを生産性高く提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明では、弾性表面波用ウェーハであって、少なくとも、該ウェーハの中心部に１Ｎ以下の荷重をかけて撓ませたときの単位荷重あたりの変位量が、該ウェーハが破断するときの単位荷重あたりの変位量の２倍以上あることを特徴とする弾性表面波用ウェーハを提供する（請求項１）。
【０００８】
このように、１Ｎ以下の低荷重に対して生じるウェーハが撓む単位荷重あたりの変位量が、該ウェーハが破断する時の単荷重あたりの変位量の２倍以上ある弾性表面波素子用ウェーハは、抗折強度に優れ、割れ等の問題がないため、歩留りよく低背化を実現することができる。
【０００９】
また、前記弾性表面波用ウェーハはタンタル酸リチウムまたはニオブ酸リチウムであることが好ましい（請求項２）。
【００１０】
このように、前記弾性表面波用ウェーハがタンタル酸リチウムまたはニオブ酸リチウムであれば、凡用的に用いられており、低背化における割れ等に対する対策が特に必要であり、本発明が有効である。
【００１１】
また、本発明では、前記弾性表面波素子用ウェーハを用いて作製された弾性表面波素子が提供される（請求項３）。  
【００１２】
このように、例えば、タンタル酸リチウム単結晶またはニオブ酸リチウム単結晶からなる、本発明の弾性表面波素子製造用ウェーハを用いて作製した弾性表面波素子は、割れ等の問題がなく、歩留り良く低背化を実現できるものであるので、低コストでコンパクトな弾性表面波素子となる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る弾性表面波素子用ウェーハは、ウェーハの割れ、欠け等を防止し、低背型の弾性表面波素子を歩留り良く作ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
前述のように、弾性表面波素子の低背化の目的で、半導体素子を薄くする技術である先ダイシング法を適用すると、ＳＡＷチップの素子材料は半導体の素子材料と比べて脆く割れやすいため、その取り扱いに問題があった。このような問題に対し、本発明者は、荷重１Ｎ当たりの変位量に着目し、荷重初期の変位量と破断時の変位量で差があることを見出だした。そこで、こうした弾性表面波素子の割れや欠け等には、この変位量の差が関係すると考え、鋭意実験および検討を行った。その結果、１Ｎ以下の低荷重に対して生じるウェーハが撓む単位荷重あたりの変位量とウェーハが破断する時の単荷重あたりの変位量との比率を計算することで、ウェーハの抗折強度を評価することができることがわかった。そこで、ウェーハあるいはインゴットの処理を行い、それによって得られたウェーハと強度との関係を鋭意検討した。検討した結果、ウェーハ中心部に１Ｎ以下の低荷重をかけたときにウェーハが撓む単位荷重当たりの変位量とウェーハが破断する時の単位荷重当たりの変位量を比較し、１Ｎ以下の低荷重での該変位量が破断時の該変位量の２倍以上あるときにウェーハの抗折強度が増すことを見出した。
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、添付した図面を参照しながら具体的に説明する。
図１は、本発明に係る弾性表面波素子用ウェーハを使用して製造される弾性表面波素子の例を示す断面図（ａ）および平面図（ｂ）であり、図２はその製造方法の各工程における断面図である。
【００１６】
まず、チョクラルスキー（ＣＺ）法等によって圧電単結晶を育成する。この単結晶を円柱状に加工し、マルチワイヤーソー等でウェーハ面と垂直になるようにウェーハに切断する。その後、所望特性が得られるように熱処理後、単一分極化処理を施し、ウェーハの両面を、砥粒材を用いてラッピングし、表面を鏡面研磨した。
【００１７】
上記熱処理条件は、ウェーハの融点よりも低く、１０００℃より高い温度で処理することとする。昇温、降温条件は、ウェーハが熱衝撃で割れない程度であれば良い。
【００１８】
次に、オートグラフを用いてウェーハの抗折強度を評価した。図３（ａ）は測定系の模式図である。ウェーハを支持台の上に置き、ウェーハの中心部に荷重する方法で評価した。測定時に得られるチャートで、荷重と変位の関係を模式的に図３（ｂ）に示した。図３（ｂ）の立ち上がり領域はウェーハに荷重がかかりはじめた低荷重の領域を示しており、その後荷重が直線的に増加し荷重がピークを迎えたところでウェーハが破断していることを示している。また、図４は、実際に、上記の評価方法を用いてウェーハを評価した時のチャートの例である。図４（ａ）は、１Ｎ以下の低荷重時の単位荷重あたりの変位量が大きく、該変位量が破断時の単位荷重あたりの変位量の２倍以上あるウェーハを測定したものであり、図４（ｂ）は、１Ｎ以下の低荷重時の単位荷重あたりの変位量が小さく、該変位量が破断時の単位荷重あたりの変位量の２倍以下であるウェーハを測定したものである。
【００１９】
図５は、ウェーハの荷重初期の変位量と破断時の変位量との関係を示している。図５より、１Ｎ荷重時の変位量はウェーハ作製条件により大きく変化しているのに対し（０．０８〜０．５ｍｍ／Ｎ）、破断時の１Ｎ当たりの変位量は変化が小さく、ばらつきの範囲と考えられる（０．０５〜０．０８ｍｍ／Ｎ）。
一方、図６は荷重初期の変位量とウェーハ抗折強度との関係を示したものである。図６より、１Ｎ荷重時の変位量が大きなウェーハほど抗折強度が大きくなることが示された。特に、１Ｎ荷重時の変位量が０．２ｍｍ／Ｎ以上、特には０．３ｍｍ／Ｎ以上のものは、抗折強度が大きいことがわかる。
【００２０】
上記ウェーハを作製後、その表面にパターンを形成する。具体的には、まず上記弾性表面波素子用ウェーハ１０１上にフォトリソグラフィーにより櫛形電極１０２およびパッド電極１０３を形成し、機能領域１０７を囲うように、壁部１０９と屋根部１１０を設ける（図２（ａ））。なお、櫛型電極１０２およびパッド電極１０３は図２（ａ）には図示されていない。
【００２１】
次いで、バンプボンダーにより金ワイヤーをパッド電極１０３上にボールボンドし、引きちぎることによりバンプを形成させ、突起電極１０４を設ける（図２（ｂ））。その上から絶縁材料１０６を塗布し、熱処理により硬化させる（図２（ｃ））。次いで、絶縁材料１０６を突起電極１０４が露出するまで研削する（図２（ｄ））。そうして露出させた突起電極１０４の少なくとも一部が交差し、電気的導通が得られるように端子電極１０５を形成させる（図２（ｅ））。
なお、端子電極１０５は、メタルマスクでマスキングを行い、スパッタリング、真空蒸着、イオンプレーティング、または導電性樹脂等のスクリーン印刷、硬化等のいずれの方法で形成させても良い。
【００２２】
このようなパターン構成中でも、本発明では、１Ｎ以下の荷重をかけて撓ませたときの単位荷重あたりの変位量が、該ウェーハが破断するときの単位荷重あたりの変位量の２倍以上である抗折強度の高いウェーハを用いているので、割れ等を抑制することができる。
【００２３】
すなわち、１Ｎ以下の荷重をかけて撓ませたときの単位荷重あたりの変位量が、該ウェーハが破断するときの単位荷重あたりの変位量の２倍以上であるウェーハは、歩留りが高く、ほとんど割れが生じなかった。一方、図５の左方に集中したプロットで示されている、１Ｎ以下の荷重をかけて撓ませたときの単位荷重あたりの変位量が、該ウェーハが破断するときの単位荷重あたりの変位量の２倍未満であるウェーハは、歩留りが低かった。
【実施例】
【００２４】
以下に本発明の実施例および比較例をあげてさらに具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
（実施例１）
［ウェーハの作製および評価］
Ｘ軸を中心にＹ軸から３６°Ｚ軸方向に回転した（以後、３６°Ｙと記す）方向が引上方向である直径１０４ｍｍ，長さ１００ｍｍのタンタル酸リチウム単結晶をチョクラルスキー法により育成した。この単結晶を、直径１００ｍｍの円柱状に加工し、更に３６°Ｙ方向がウェーハ面と垂直となるようにマルチワイヤーソーでウェーハに切断した。その後、所望特性が得られるように１４００℃で１０時間熱処理後、単一分極化処理を施し、両面を平均粒径１２μｍのＳｉＣ砥粒材を用いてラッピング（ＦＯ＃１２００）し、ＬＳＡＷを送受信する電極を形成する面（表面）をＳｉＯ２コロイダル研磨液（（株）フジミインコーポレーテッド製，ＣＯＭＰＯＬ−５０）を用いて鏡面研磨した。そうして作製したタンタル酸リチウム単結晶ウェーハは、直径１００ｍｍ，厚さ０．２５ｍｍであった。また、該ウェーハは、１Ｎの荷重をかけたときの変位量０．２４ｍｍ／Ｎ、破断時の変位量０．０６ｍｍ／Ｎの特性を有しており、すなわち、変位量の比は４であった。
【００２５】
［デバイスの作製］
前記ウェーハ上に、フォトリソグラフィーを用いて、櫛型電極１０２およびパッド電極１０３を形成した後、機能領域１０７を囲うように、壁部１０９と屋根部１１０を設けた（図２（ａ））。
次いで、バンプボンダーにより、金ワイヤーをパッド電極１０３上にボールボンドし、引きちぎることによりバンプを形成させ、突起電極１０４を設けた（図２（ｂ））。その上からディスペンサーを用いて絶縁材料１０６を塗布し、熱処理により硬化させた（図２（ｃ））。その後、絶縁材料１０６を突起電極１０４が露出するまで研削し（図２（ｄ））、露出させた突起電極１０４の少なくとも一部が交差し、電気的導通が得られるように端子電極１０５を形成させた（図２（ｅ））。次に、ウェーハ上に作製されたデバイスをダイシングすることにより、チップを作製した。こうして図１に示される弾性表面波素子を得た。
【００２６】
このようにして弾性表面波素子を作製したところ、ハンドリング時の欠け、チッピングもなく、最終的に高品質のデバイスが得られた。
【００２７】
（比較例１）
［ウェーハの作製］
実施例１のウェーハ作製工程において、熱処理を行わずに０．２５ｍｍｔのタンタル酸リチウムウェーハを作製した。該ウェーハは、１Ｎの荷重をかけたときの変位量０．０９ｍｍ／Ｎ、破断時の変位量０．０６ｍｍ／Ｎの特性を有しており、すなわち、変位量の比は１．５であった。
【００２８】
［デバイスの作製］
前記ウェーハを用いて、実施例１と同様の条件でデバイスを作製した。
【００２９】
このようにして弾性表面波素子を作製したところ、実施例１と比較して不良率が１０％程増大した。
【００３０】
以上の結果より、本発明における弾性表面波素子用ウェーハを、ウェーハの中心部に１Ｎ以下の荷重をかけて撓ませたときの単位荷重あたりの変位量が、ウェーハが破断するときの単位荷重あたりの変位量の２倍以上になるものとすることにより、作製されたウェーハを用いて歩留りよく高品質の低背型弾性表面波素子を製造できることが明らかとなった。
【００３１】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な効果を奏するいかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
例えば、上記ではタンタル酸リチウムにつき例を示したが、ニオブ酸リチウムでもほぼ同様な結果が得られ、本発明は脆性材料である圧電性酸化物から弾性表面波素子を製造する場合全般に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係る弾性表面波素子用ウェーハを用いて作製できる弾性表面波素子    を示す断面図（ａ）および平面図（ｂ）である。
【図２】弾性表面波素子を形成する工程を説明するための図である。
【図３】抗折強度の測定系の模式図（ａ）および荷重と変位の関係を示した図（ｂ）    である。
【図４】１Ｎ荷重時の変位量が大きいウェーハ（ａ）および１Ｎ荷重時の変位量が小    さいウェーハ（ｂ）を実際に評価した時のチャートの例である。
【図５】ウェーハ１Ｎ荷重時の変位量と破断時の変位量との関係を示した図である。
【図６】１Ｎ荷重時の変位量とウェーハ抗折強度との関係を示した図である。
【符号の説明】
【００３３】
１０１…基板、  １０２…櫛型電極、  １０３…パッド電極、  １０４…突起電極、
１０５…端子電極、  １０６…絶縁材料、  １０７…機能領域、  １０９…壁部、
１１０…屋根部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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