(57)【要約】【課題】  圧電薄膜共振器における多層膜の損傷を防止する。【解決手段】  素子基板１１およびこの素子基板１１上に形成された圧電膜１４を含む多層膜１２〜１５で構成され、圧電膜１４の内部を伝搬するバルク波により所定の共振周波数の信号を得る圧電薄膜共振器１０であって、多層膜１２の端面が素子基板１１の端面よりも内側に位置するように形成する。これにより、圧電薄膜共振器１０を取り扱うときにハンドリングツール１６が多層膜１２〜１５に触れなくなり、膜剥がれなど多層膜１２〜１５の損傷が未然に防止される。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
素子基板および当該素子基板上に形成された圧電膜を含む多層膜で構成され、前記圧電膜の内部を伝搬するバルク波により所定の共振周波数の信号を得る圧電薄膜共振器であって、
前記多層膜の端面が前記素子基板の端面よりも内側に位置していることを特徴とする圧電薄膜共振器。
【請求項２】
前記素子基板の端面から当該端面に最も近い薄膜の端面までの距離が１μｍ以上であることを特徴とする請求項１記載の圧電薄膜共振器。
【請求項３】
前記素子基板の端面から当該端面に最も近い薄膜の端面までの距離のＲＭＳが１０μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の圧電薄膜共振器。
【請求項４】
素子基板および当該素子基板上に形成された圧電膜を含む多層膜で構成され、前記圧電膜の内部を伝搬するバルク波により所定の共振周波数の信号を得る圧電薄膜共振器であって、
ベベリング加工された前記多層膜の端面における前記素子基板側の先端が前記素子基板の端面を含んでこれよりも内側に位置していることを特徴とする圧電薄膜共振器。
【請求項５】
前記素子基板の素子形成面と前記多層膜のベベル面とでなす角度のＲＭＳが５度以内であることを特徴とする請求項４記載の圧電薄膜共振器。
【請求項６】
素子基板および当該素子基板上に形成された圧電膜を含む多層膜で構成され、前記圧電膜の内部を伝搬するバルク波により所定の共振周波数の信号を得る圧電薄膜共振器の製造方法であって、
集合基板上に薄膜を積層形成して複数の圧電薄膜共振器を作製し、
前記集合基板のダイシングライン上を第１のブレードによりハーフカットして前記薄膜を分断し、
前記第１のブレードよりも厚みの薄い第２のブレードにより、前記第１のブレードの切断面を残してダイシングライン上をフルカットして個片に分離することを特徴とする圧電薄膜共振器の製造方法。
【請求項７】
素子基板および当該素子基板上に形成された圧電膜を含む多層膜で構成され、前記圧電膜の内部を伝搬するバルク波により所定の共振周波数の信号を得る圧電薄膜共振器の製造方法であって、
集合基板のダイシングライン上を第１のブレードにより所定に深さだけ切削してスクラブラインを形成し、
前記スクラブラインが形成された集合基板上に薄膜を積層形成して複数の圧電薄膜共振器を作製し、
前記第１のブレードよりも厚みの薄い第２のブレードにより、前記スクラブラインの側面と非接触で前記ダイシングライン上を切断して個片に分離することを特徴とする圧電薄膜共振器の製造方法。
【請求項８】
素子基板および当該素子基板上に形成された圧電膜を含む多層膜で構成され、前記圧電膜の内部を伝搬するバルク波により所定の共振周波数の信号を得る圧電薄膜共振器の製造方法であって、
ダイシングライン上をマクキングしてスパッタリングにより集合基板上に選択的に薄膜を積層形成して複数の圧電薄膜共振器を作製し、
ブレードにより前記薄膜と非接触で前記ダイシングライン上を切断して個片に分離することを特徴とする圧電薄膜共振器の製造方法。
【請求項９】
素子基板および当該素子基板上に形成された圧電膜を含む多層膜で構成され、前記圧電膜の内部を伝搬するバルク波により所定の共振周波数の信号を得る圧電薄膜共振器の製造方法であって、
集合基板上に薄膜を積層形成して複数の圧電薄膜共振器を作製し、
前記集合基板のダイシングライン上に位置する前記薄膜をエッチングにより除去し、
ブレードにより前記薄膜と非接触で前記ダイシングライン上を切断して個片に分離することを特徴とする圧電薄膜共振器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は圧電薄膜共振器およびその製造方法に関し、特に圧電薄膜共振器における薄膜の毀損防止に適用して有効な技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、高速大容量通信への対応のため、小型で低損失かつ広帯域な通過帯域幅を有するフィルタの需要が高まっている。この要求に応えるものとして、小型で低損失という特徴を有する弾性表面波（ＳＡＷ：Ｓｕｒｆａｃｅ  Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｗａｖｅ）を用いたＳＡＷフィルタが多用されている。このＳＡＷフィルタは、圧電基板上に、伝搬させる弾性表面波の波長の１／４程度の幅もつ電極指を交互に配置した交差指状電極を用いて弾性表面波を励振・受信するものである。
【０００３】
ここで、さらなる大容量通信への要求から、動作周波数の高周波化が図られつつあり、近年の携帯電話においては２ＧＨｚ帯が使用され、さらなる高周波化が求められている。
【０００４】
しかしながら、２ＧＨｚにおけるＳＡＷフィルタの電極指幅は０．４μｍ程度となっており、一層の高周波化に対応するには、０．４μｍ以下の電極指を精度よく加工する必要があるために、製造性が著しく低下する可能性が大きい。
【０００５】
こういった状況の中、バルク波（ＢＡＲ：Ｂｕｌｋ  Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｗａｖｅ）を用いた圧電薄膜共振器フィルタが採用されるようになっている。圧電薄膜共振器フィルタの動作周波数は、入出力電極で挟んだ圧電層の厚みで決まる。従来のセラミックや水晶を用いた共振器フィルタでは、精度よく圧電層を薄く加工することが困難であるため、高周波の用途には用いられなかった。これに対して圧電薄膜共振器フィルタは、圧電層をスパッタ等の成膜装置を用いて形成するため、所望の厚みの圧電膜を精度よく形成することができ高周波化に優位性を有している。
【０００６】
また、圧電薄膜共振器フィルタで使用する電極は平板電極であり、ＳＡＷフィルタのように、細い電極を使用する必要がないため、大電力の信号を扱うことが可能になる。
【０００７】
なお、圧電薄膜共振器については、たとえば特開２００２−２３２２５３号公報や特開平１０−２７０９７９号公報に開示されている。
【特許文献１】特開２００２−２３２２５３号公報
【特許文献２】特開平１０−２７０９７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ＳＡＷフィルタは、交差指状電極用の電極膜１層のみで構成することができる。すなわち、圧電基板の全面に交差指状電極用の電極膜を形成し、交差指状電極部分、配線および信号取り出し電極用レジストパターンを形成後、ＲＩＥ等のエッチング工程を施すことにより作製される。そして、デバイスとして必要な薄膜パターンは基板内側に形成されるので、薄膜の端面は圧電基板の端面部分には位置していない。
【０００９】
そのため、ウェハなどの集合基板から個片に切断する際に、集合基板上に形成された薄膜がダイシングブレードに触れないため、膜はがれが生じにくい。また、個片を搬送する場合やパッケージ等に実装する場合に、搬送アームやフリップチップ用のコレットなどのハンドリングツールが基板の端面に接触しても、基板端面には薄膜が存在しないため膜はがれが生じにくい。
【００１０】
一方、圧電薄膜共振器フィルタ（圧電薄膜共振器）は、図９に示すように、素子基板１１上に成膜された複数の薄膜１２〜１５で構成されていることから、それぞれの膜形成時において、個片切断に際して基板端面に薄膜が存在しないような工程を設けることは、コストの面から困難である。そのため、多くの薄膜（ここでは、音響反射膜１２）の端面は素子基板１１の端面部分に位置することになる。
【００１１】
これにより、個片切断時や実装工程において搬送アームなどのハンドリングツール１６で圧電薄膜共振器をピックアップしたときにこれが薄膜１２に接触して膜剥がれが生じやすくなり、不良の原因の一つになっていた（図１０参照）。
【００１２】
また、膜剥がれが生じないまでも、膜を傷つけて層間にクラックが生じ、このクラックが起点となって熱履歴などの伸縮圧縮作用によるひびや隆起部分が生じ、長期的な信頼性が低下していた。
【００１３】
そこで、本発明は、圧電薄膜共振器における多層膜の損傷を防止することのできる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するため、本発明に係る圧電薄膜共振器は、素子基板および当該素子基板上に形成された圧電膜を含む多層膜で構成され、前記圧電膜の内部を伝搬するバルク波により所定の共振周波数の信号を得る圧電薄膜共振器であって、前記多層膜の端面が前記素子基板の端面よりも内側に位置していることを特徴とする。
【００１５】
本発明の好ましい形態において、前記素子基板の端面から当該端面に最も近い薄膜の端面までの距離が１μｍ以上であることを特徴とする。
【００１６】
本発明のさらに好ましい形態において、前記素子基板の端面から当該端面に最も近い薄膜の端面までの距離のＲＭＳが１０μｍ以下であることを特徴とする。
【００１７】
上記課題を解決するため、本発明に係る圧電薄膜共振器は、素子基板および当該素子基板上に形成された圧電膜を含む多層膜で構成され、前記圧電膜の内部を伝搬するバルク波により所定の共振周波数の信号を得る圧電薄膜共振器であって、ベベリング加工された前記多層膜の端面における前記素子基板側の先端が前記素子基板の端面を含んでこれよりも内側に位置していることを特徴とする。
【００１８】
本発明の好ましい形態において、前記素子基板の素子形成面と前記多層膜のベベル面とでなす角度のＲＭＳが５度以内であることを特徴とする。
【００１９】
上記課題を解決するため、本発明に係る圧電薄膜共振器の製造方法は、素子基板および当該素子基板上に形成された圧電膜を含む多層膜で構成され、前記圧電膜の内部を伝搬するバルク波により所定の共振周波数の信号を得る圧電薄膜共振器の製造方法であって、集合基板上に薄膜を積層形成して複数の圧電薄膜共振器を作製し、前記集合基板のダイシングライン上を第１のブレードによりハーフカットして前記薄膜を分断し、前記第１のブレードよりも厚みの薄い第２のブレードにより、前記第１のブレードの切断面を残してダイシングライン上をフルカットして個片に分離することを特徴とする。
【００２０】
上記課題を解決するため、本発明に係る圧電薄膜共振器の製造方法は、素子基板および当該素子基板上に形成された圧電膜を含む多層膜で構成され、前記圧電膜の内部を伝搬するバルク波により所定の共振周波数の信号を得る圧電薄膜共振器の製造方法であって、集合基板のダイシングライン上を第１のブレードにより所定に深さだけ切削してスクラブラインを形成し、前記スクラブラインが形成された集合基板上に薄膜を積層形成して複数の圧電薄膜共振器を作製し、前記第１のブレードよりも厚みの薄い第２のブレードにより、前記スクラブラインの側面と非接触で前記ダイシングライン上を切断して個片に分離することを特徴とする。
【００２１】
上記課題を解決するため、本発明に係る圧電薄膜共振器の製造方法は、素子基板および当該素子基板上に形成された圧電膜を含む多層膜で構成され、前記圧電膜の内部を伝搬するバルク波により所定の共振周波数の信号を得る圧電薄膜共振器の製造方法であって、ダイシングライン上をマクキングしてスパッタリングにより集合基板上に選択的に薄膜を積層形成して複数の圧電薄膜共振器を作製し、ブレードにより前記薄膜と非接触で前記ダイシングライン上を切断して個片に分離することを特徴とする。
【００２２】
上記課題を解決するため、本発明に係る圧電薄膜共振器の製造方法は、素子基板および当該素子基板上に形成された圧電膜を含む多層膜で構成され、前記圧電膜の内部を伝搬するバルク波により所定の共振周波数の信号を得る圧電薄膜共振器の製造方法であって、集合基板上に薄膜を積層形成して複数の圧電薄膜共振器を作製し、前記集合基板のダイシングライン上に位置する前記薄膜をエッチングにより除去し、ブレードにより前記薄膜と非接触で前記ダイシングライン上を切断して個片に分離することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば以下の効果を奏することができる。
【００２４】
すなわち、圧電薄膜共振器を取り扱うときにハンドリングツールが多層膜に触れることがなくなるので、膜剥がれなどの多層膜の損傷を未然に防止することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照しつつさらに具体的に説明する。ここで、添付図面において同一の部材には同一の符号を付しており、また、重複した説明は省略されている。なお、ここでの説明は本発明が実施される最良の形態であることから、本発明は当該形態に限定されるものではない。
【００２６】
図１は本発明の一実施の形態である圧電薄膜共振器をハンドリングツールとともに示す断面図、図２は本発明の他の実施の形態である圧電薄膜共振器を示す断面図、図３は本発明のさらに他の実施の形態である圧電薄膜共振器を示す断面図、図４は本発明の一実施の形態である圧電薄膜共振器の製造方法を順を追って示す説明図、図５は本発明の他の実施の形態である圧電薄膜共振器の製造方法を順を追って示す説明図、図６は本発明のさらに他の実施の形態である圧電薄膜共振器の製造方法において用いられるマスクを示す斜視図、図７は図６のマスクを用いた圧電共振器の製造工程の一部を示す説明図、図８は図６とは異なる形状のマスクを用いた圧電共振器の製造工程の一部を示す説明図である。
【００２７】
図１に示す圧電薄膜共振器１０はＳＭＲ（Ｓｏｌｉｄｌｙ  Ｍｏｕｎｔｅｄ  Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ）型圧電薄膜共振器と呼ばれるもので、たとえば単結晶シリコンからなる素子基板１１の上に、音響インピーダンスが高い薄膜と低い薄膜、たとえばＡｌＮ膜１２ａとＳｉＯ２膜１２ｂとが交互に計４層形成されてなる音響反射膜１２が形成されている。この音響反射膜１２上にはＰｔ膜が真空蒸着法により成膜され、リソグラフィーによりパターニングされて下部電極１３が形成されている。
【００２８】
さらに、下部電極１３上には、スパッタリング法によりＺｎＯからなる圧電膜１４が成膜されている。そして、圧電膜１４上にはスパッタリング法によりＡｌが成膜され、リソグラフィーによりパターニングされて上部電極１５が形成されている。なお、下部電極１３と圧電膜１４との間、および圧電膜１４と上部電極１５との間には、たとえばＡｌＮ膜やＣｒ膜などの密着層を形成してもよい。
【００２９】
このような多層膜１２〜１５で形成された圧電薄膜共振器１０において、下部電極１３と上部電極１５とに交流電圧を印加すると、圧電効果により圧電膜１４の内部を伝搬するバルク波により所定の共振周波数の信号が得られる。
【００３０】
なお、音響反射膜１２は形成されていなくてもよく、この場合には素子基板１１上に直接下部電極１３が形成される。また、本形態においては音響反射膜１２は４層であるが、音響インピーダンスの異なる薄膜が積層されていれば、４層に限らない。さらに、各薄膜の膜質は上記のものに限定されるものではなく、一例に過ぎない。
【００３１】
ここで、図示するように、本実施の形態の圧電薄膜共振器では、多層膜１２〜１５の端面は何れも素子基板１１の端面よりも内側に位置している。すなわち、何れの薄膜の端面も素子基板１１の端面部分には位置していない。
【００３２】
これにより、搬送アームやフリップチップ時に使用されるコレットなどのハンドリングツール１６で圧電薄膜共振器をピックアップしたときに、ハンドリングツール１６が多層膜（ここでは音響反射膜１２）に触れることがなくなる。したがって、膜剥がれなどの多層膜の損傷を未然に防止することが可能になる。
【００３３】
このように多層膜の端面が素子基板１１の端面よりも内側に位置している箇所は、必ずしも素子基板１１の全域にわたってではなく、一部でもよい。たとえば、ハンドリングツール１６によりピックアップされたときに接触するであろう箇所に位置する多層膜の端面部分のみを限定的に素子基板１１の端面よりも内側に位置するようにしてもよい。
【００３４】
なお、本実施の形態において、ハンドリングツール１６でピックアップされたときに、ハンドリングツール１６との非接触を確実にするため、素子基板１１の端面からこの端面に最も近い薄膜（ここでは、音響反射膜１２）の端面までの距離は１μｍ以上となっている。
【００３５】
ここで、多層膜の端面がベベリング加工されている場合には、図２に示すように、多層膜１２〜１５の端面が素子基板１１の端面よりも内側に位置しているのみならず、ベベル面によりハンドリングツール１６との接触が回避されることから、図３に示すように、素子基板１１側の先端が素子基板１１の端面上に位置していてもよい。
【００３６】
さて、素子基板１１の一辺について、この素子基板１１の端面と素子基板１１に形成された薄膜（素子基板１１の端面に最も近い端面を有する薄膜）の端面間距離を測定し、その端面間距離ばらつきのＲＭＳ（平均二乗粗さ）と膜剥がれ等の不良との関係を調べた。その結果を表１に示す。
【表１】
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【００３７】
表１より、この端面間距離のＲＭＳが１０μｍ以下の場合には膜剥がれ等の不良は発生していないことが分かる。このことから、たとえ素子基板１１の端部に薄膜が形成されていなくても、素子基板１１に形成された薄膜の端部が一様でないと膜はがれの要因となることが判明した。
【００３８】
次に、多層膜の端面がベベリング加工された圧電薄膜共振器における素子基板１１の一辺について、この素子基板１１の基板面と素子基板１１に形成された薄膜のベベル面（端部面）とでなす角を測定し、その角度ばらつきのＲＭＳと膜剥がれ等の不良との関係を調べた。その結果を表２に示す。
【表２】
2005159606.tif 000004
【００３９】
表２より、当該角度のＲＭＳが５度以内であれば膜剥がれ等の不良は発生していないことが分かる。このことから、ベベル面についても、一様な面が形成されていないと膜はがれの要因となることが判明した。
【００４０】
以上説明した構成の圧電薄膜共振器は、たとえば以下の第１〜第４の製造方法により作製される。
【００４１】
すなわち、第１の製造方法は図４に示すものである。この第１の製造方法では、先ず、素子基板１１という個片に分離される前の基板である集合基板１１ａ上に薄膜１２〜１５を積層形成し、前述した圧電薄膜共振器１０を複数作製する（図４（ａ））。次に、集合基板１１ａのダイシングライン上を第１のブレード１７によりハーフカットして薄膜（ここでは、音響反射膜１２）を分断する（図４（ｂ））。そして、薄膜分断に用いた第１のブレード１７よりも厚みの薄い第２のブレード１８により、第１のブレード１７の切断面を残してダイシングライン上をフルカットして個片に分離する（図４（ｃ））。
【００４２】
第２の製造方法は図５に示すものである。第２の製造方法では、薄膜の形成に先立って、先ず、集合基板１１ａのダイシングライン上を第１のブレード１７により所定に深さだけ切削してスクラブライン１９を形成する（図５（ａ））。そして、スクラブライン１９が形成された集合基板１１ａ上に薄膜１２〜１５を積層形成して複数の圧電薄膜共振器を作製する（図５（ｂ））。これにより、スクラブライン１９上には、これ以外の領域に形成された薄膜１２〜１５とは不連続な薄膜２１が形成される。成膜後、第１のブレード１７よりも厚みの薄い第２のブレード１８により、スクラブライン１９の側面と非接触でダイシングライン上を切断して個片に分離する（図５（ｃ））。
【００４３】
これによれば、スクラブライン１９上の薄膜２１は薄膜１２〜１５とは連続膜とはなっていないため、素子基板１１端部の膜、つまりスクラブライン１９上の薄膜２１が剥がれても、素子動作に寄与する薄膜１２〜１５にまでは剥がれが拡大しない。なお、このようにスクラブライン１９上の薄膜２１は素子動作とは無関係な薄膜であるため、本明細書では、バルク波により所定の共振周波数の信号を得る薄膜１２〜１５である多層膜とは区別されている。つまり、所定の共振周波数の信号を得る多層膜１２〜１５とは実際の素子動作に関与する薄膜を指すものであって、スクラブライン１９上の薄膜２１は含まれない。
【００４４】
第３の製造方法は、たとえば図６に示すマスク２０によりダイシングライン上をマクキングし、図７に示すように、スパッタターゲット２２をスパッタリングして集合基板１１ａ上に選択的に薄膜１２〜１５を積層形成し、複数の圧電薄膜共振器を作製する。そして、ブレード（図示せず）により薄膜１２〜１５と非接触でダイシングライン上を切断して個片に分離する。なお、スパッタリングにより薄膜１２〜１５にベベル面を形成する場合には、図８に示すように、ダイシングラインに直交する断面が集合基板１１ａ側に頂点を有する三角形状となるマスク２０を用いればよい。
【００４５】
そして、第４の製造方法は、集合基板１１ａ上に薄膜１２〜１５を積層形成して圧電薄膜共振器１０を複数作製し（図４（ａ）参照）、集合基板１１ａのダイシングライン上に位置する薄膜１２〜１５をドライエッチングあるいはウェットエッチングにより除去する。その後、ブレードにより薄膜１２〜１５と非接触でダイシングライン上を切断して個片に分離する。
【００４６】
なお、以上説明した４つの製造方法は一例に過ぎず、これら以外の製造方法により前述した構成の圧電薄膜共振器１０を製造してもよいことはもちろんである。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
以上の説明においては、本発明をＳＭＲ型の圧電薄膜共振器に適用した場合について説明したが、上下電極に挟まれた圧電膜の上下方向を大気開放の状態にし、音響的に全反射させるダイヤフラム型および空隙型の圧電薄膜共振器など、圧電膜を用いた積層型の圧電薄膜共振器全般に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の一実施の形態である圧電薄膜共振器をハンドリングツールとともに示す断面図である。
【図２】本発明の他の実施の形態である圧電薄膜共振器を示す断面図である。
【図３】本発明のさらに他の実施の形態である圧電薄膜共振器を示す断面図である。
【図４】本発明の一実施の形態である圧電薄膜共振器の製造方法を順を追って示す説明図である。
【図５】本発明の他の実施の形態である圧電薄膜共振器の製造方法を順を追って示す説明図である。
【図６】本発明のさらに他の実施の形態である圧電薄膜共振器の製造方法において用いられるマスクを示す斜視図である。
【図７】図６のマスクを用いた圧電共振器の製造工程の一部を示す説明図である。
【図８】図６とは異なる形状のマスクを用いた圧電共振器の製造工程の一部を示す説明図である。
【図９】従来の圧電共振器を示す断面図である。
【図１０】個片に分離された従来の圧電薄膜共振器をハンドリングツールとともに示す説明図である。
【符号の説明】
【００４９】
１０  圧電薄膜共振器
１１  素子基板
１１ａ  集合基板
１２  音響反射膜
１２ａ  ＡｌＮ膜
１２ｂ  ＳｉＯ２膜
１３  下部電極
１４  圧電膜
１５  上部電極
１６  ハンドリングツール
１７  第１のブレード
１８  第２のブレード
１９  スクラブライン
２０  マスク
２１  薄膜
２２  スパッタターゲット
【図１】
2005159606.tif 000005
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2005159606.tif 000009
【図６】
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【図７】
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【図８】
2005159606.tif 000012
【図９】
2005159606.tif 000013
【図１０】
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