弹性波装置及其制造方法与流程

1.本发明涉及一种弹性表面波(saw:surface acoustic wave)装置及其制造方法。


背景技术：

2.传统上，利用表面弹性波的滤波器(弹性波装置)广泛地运用于移动电话等的送信/收信回路。如此的基本构造，正如许多手册中所述，在钽酸锂或铌酸锂等制成的压电基板上形成用于激发弹性表面的idt(interdigital transducer，叉指换能器)，作为共振器。有时适当地形成数个共振器，采用dms设计或梯式设计，来构成所欲的带通滤波器。
3.另外，有些弹性波装置，需要有高耐电力性。如专利文献1 wo2009/150786中的记载，为了提供一种小型化、提高耐电力性，且不易发生如小丘一般的突出部的弹性波装置，其中的idt是以添加预定量的铜所构成的铝-铜合金膜来形成。
4.以下说明本发明所欲解决的主要课题。弹性波装置的图案布线或idt的金属材料使用纯铝时，图案布线或idt会形成凸出部，此外，也有耐电力弱的问题。凸出部是起因于制程中因温度变化所造成的膜应力的负荷，或是施加高电压时，发生在图案布线或idt处。而凸出部会降低idt的耐电力。
5.对此，如专利文献1中的记载，已经揭露了添加铜来抑制凸出部发生，以提高耐电力的技术。可是，为了确保充分的耐电力，而添加铜，造成铜的含量增加，而会有金凸块与图案布线的焊垫间的接合性降低，可能造成连接不良。


技术实现要素：

6.本发明为了解决所述课题，其目的在于提供一种高信赖性的弹性波装置，可抑制凸出部发生、确保充分的耐电力，同时提高接合性，减少连接不良发生。
7.为达成所述课题，本发明的弹性波装置包含：
8.压电基板；
9.idt，是形成在所述压电基板上的一对梳状电极，所述梳状电极由第一金属及第二金属所构成，且具有数个互插的电极指；及
10.图案布线，形成在所述压电基板上、由第一金属及第二金属所构成，且与所述idt电连接，其中，所述idt的第一金属与第二金属的总量中第二金属的含有率，比所述图案布线的第一金属与第二金属的总量中第二金属的含有率高。
11.本发明弹性波装置的一种形态，是所述第一金属的线膨胀系数比所述第二金属的线膨胀系数高。
12.本发明弹性波装置的一种形态，是所述idt的第一金属与第二金属的总量中，第二金属的含有率，是所述图案布线的第一金属与第二金属的总量中第二金属的含有率的3倍。
13.本发明弹性波装置的一种形态中，所述第一金属为铝。
14.本发明弹性波装置的一种形态中，所述第二金属为铜。
15.本发明弹性波装置的一种形态中，所述压电基板为钽酸锂、铌酸锂或水晶压电单
晶，或者为压电陶瓷。
16.本发明弹性波装置的一种形态中，所述压电基板在形成有所述idt及所述图案布线的面的相反侧的主面上，接合有由蓝宝石、硅、多结晶氧化铝、多结晶尖晶石、水晶、或玻璃所构成的基板。
17.本发明弹性波装置的一种形态，具有：接合在所述图案布线中的焊垫上的凸块、借由所述凸块与所述图案布线电连接的布线基板，及封闭部，所述封闭部将所述压电基板与所述布线基板之间的空间封闭成为中空的密闭空间。
18.而且，本发明的另一个面向，是提供一种弹性波装置的制造方法，包含：
19.使用光阻在压电基板上形成第一金属及第二金属所构成的图案布线的步骤；
20.在所述图案配在线仍然保留光阻层的状况下，形成由第一金属及第二金属所构成的金属膜的步骤；及对所述金属膜进行蚀刻以形成具有数个互插的电极指的一对梳状电极的idt的步骤，且所述idt的第一金属与第二金属的总量中第二金属的含有率，比所述图案布线的第一金属与第二金属的总量中第二金属的含有率高。
21.本发明的弹性波装置的制造方法的一种形态，所述第一金属为铝；所述第二金属为铜。
22.本发明的有益的效果在于：依据本发明，可提供一种高信赖性的弹性波装置，可抑制凸出部发生、确保充分的耐电力，同时提高接合性，减少连接不良发生。
附图说明
23.图1是本实施例的弹性波装置的截面图。
24.图2是说明具有idt的共振器的构造的平面图。
25.图3是显示压电基板上含有图案布线的示意平面图。
26.图4(a)～图4(d)是显示本实施例的弹性波装置的制造方法的图。
27.图5(a)～图5(d)是说明本发明的弹性波装置的其他制造方法的图。
28.图6是显示本实施例的弹性波装置与比较例的接合(bonding)不良率的比较结果的图。
具体实施方式
29.以下参考说明书附图，说明本发明的具体实施形态。
30.(实施例)
31.图1是本实施例的弹性波装置1的截面图。如图1所示，本实施例的弹性波装置1具有压电基板3。压电基板3在本实施形态中是由钽酸锂的单结晶所构成。压电基板3也可以使用其他的压电单晶，例如，铌酸锂或水晶等压电单晶，或者是使用压电陶瓷来形成。
32.在本实施例的弹性波装置1的压电基板3的一个主面上，形成有idt5。图2是用于说明具有idt5的共振器的构造的平面图。如图2所示，压电基板3上形成有idt5及反射器5a。idt5具有彼此相对的一对梳状电极5b。梳状电极5b具有数个电极指5c及连接该数个电极指5c的汇流条5d。反射器5a设在idt5的两侧。
33.idt5在本实施形态中是由铝及铜的合金所构成。在此，铝的线膨胀系数大约是23.9
×
10-6
/k。铜的线膨胀系数大约是16.5
×
10-6
/k。因此，铝的线膨胀系数比铜的线膨胀
系数高。idt5例如是厚度为150nm～400nm的薄膜。idt5也可以使用其他金属，例如含有钛、钯、银等适当的金属或包含有这些金属的合金，或是采用这些金属的合金。另外，idt5也可以使用由数层金属层积层而成的积层金属膜来形成。
34.本实施例的弹性波装置1的压电基板3的一个主面上，形成有图案布线7。图3是显示压电基板3上含有图案布线7的示意平面图。如图3所示，压电基板3上形成有图案布线7、idt5及反射器5a。形成在压电基板3上的图案布线7、idt5及反射器5a可采用dms设计或梯式设计，来得到所欲的带通滤波器特性。图案布线7含有输入焊垫in、输出焊垫out及接地焊垫gnd。此外，图案布线7与idt5电连接。
35.图案布线7在本实施形态中是由铝及铜的合金所构成。图案布线7例如是厚度为150nm～400nm的薄膜。更详细来说，用于图案布线7的合金是调制成为：构成idt5的铝与铜的总量中铜的含有率，比构成图案布线7的铝与铜的总量中铜的含有率高。
36.更详细来说，图案布线7在本实施形态中，用于图案布线7的合金是调制成为：构成idt5的铝与铜的总量中铜的含有率，比构成图案布线7的铝与铜的总量中铜的含有率大约高3倍。较佳地，构成idt5的铝与铜的总量中铜的含有率，比构成图案布线7的铝与铜的总量中铜的含有率高3倍，或者3倍以上。
37.图案布线7也可以使用其他金属，例如含有钛、钯、银等适当的金属或包含有这些金属的合金，或是采用这些金属的合金。另外，图案布线7也可以使用由数层金属层积层而成的积层金属膜来形成。
38.本实施例的弹性波装置1的图案布线7中所含有的输入焊垫in、输出焊垫out及接地焊垫gnd上，分别与凸块9接合。凸块9在本实施形态中是以金来构成。凸块9的高度例如是20μm～50μm。
39.本实施例的弹性波装置1具有布线基板11。布线基板11为绝缘基板，例如htcc(high temperature co-fired ceramic)或者是ltcc(low temperature co-fired ceramic)等陶瓷基板或树脂基板。布线基板11在一个主面上具有数个焊盘焊垫(land pad)11a，在另一个主面上具有数个外部连接端子11b。压电基板3经由凸块9，以倒晶方式安装在布线基板11。压电基板3经由凸块9及焊盘焊垫11a与外部连接端子11b电连接。
40.本实施例的弹性波装置1具有封闭部13，将所述压电基板3与所述布线基板11之间的空间封闭成为中空的密闭空间。封闭部13设置成在布线基板11上包围压电基板3。封闭部13例如是使用锡银焊料或是金锡焊料等钎料(brazing material)，也可以使用树脂。
41.本实施例的弹性波装置1的压电基板3在形成有所述idt5及所述图案布线7的主面的相反侧的另一主面上，接合有支撑基板15。支撑基板15在本实施形态中是由蓝宝石所构成的基板。支撑基板15例如也可以使用硅、多结晶氧化铝、多结晶尖晶石、水晶或玻璃来形成。
42.(制造方法1)
43.图4(a)～图4(d)为显示本实施例的弹性波装置1的制造方法的图。以下利用图4(a)～图4(d)，说明本实施例的弹性波装置1的制造方法。此外，虽无图示，压电基板3的蓝宝石基板是经由fab(fast atomic beam)等活性化处理后再接合。
44.如图4(a)所示，在压电基板3上形成用于构成图案布线7的金属膜。金属膜例如是以溅镀法来形成。在金属膜上形成图案配线7的图案的光阻pr，借由对图案配线7以外的部
分的金属膜进行蚀刻，来形成图案配线7。
45.接着，如图4(b)所示，在图案布线7上仍然保留光阻pr的状态下，使用溅镀法等，在压电基板3上形成构成idt5的金属膜5m。
46.接着，如图4(c)所示，在金属膜5m上形成idt5的图案的光阻pr。
47.接着，如图4(d)所示，借由对idt5以外部分的金属膜5m进行蚀刻，来形成idt5。
48.在除去光阻之后，在图案布线7的焊垫上，使用接合装置接合金凸块。
49.之后，将压电基板3切开，分别以倒晶方式将压电基板3安装在布线基板11阵列上。在填充封闭材料，令封闭材料硬化之后，再将布线基板11阵列分别地切开，制得弹性波装置1。
50.(制造方法2)
51.接着，说明本发明的弹性波装置的其他制造方法。图5(a)～图5(d)是显示本实施例的弹性波装置1的其他制造方法的图。
52.如图5(a)所示，在压电基板3上形成光阻pr的图案。
53.接着，如图5(b)所示，形成金属膜5m。借由除去光阻pr，排除金属膜5m中不需要的部分，形成idt5。另外，同时地形成图案布线7的基底层。
54.接着，在除去图5(a)中形成的光阻pr之后，如图5(c)所示，再度形成光阻pr的图案。图5(c)中所示的光阻pr，是形成在欲形成图案布线7的区域以外的区域。另外，图5(c)中所示的光阻pr，也可以形成在图案布线7将形成的区域中，输入焊垫in、输出焊垫out及接地焊垫gnd的区域以外的区域。
55.如图5(d)所示，形成用于形成图案布线7的金属膜7m。借由除去光阻pr，排除金属膜7m中不需要的部分，以金属膜5m及金属膜7m，来形成图案布线7。在除去光阻pr后，其制法与制造方法1中说明的内容相同，故省略说明。
56.在此，利用比较例，来说明本实施例的弹性波装置1的效果。比较例与弹性波装置1的构成相比，只有构成布线图案7的合金与构成idt5的合金相同这一点有差异。
57.弹性波装置1的idt5为了确保充分的耐电力性，添加了1.5％的铜。弹性波装置1的图案布线7中添加了0.5％的铜。
58.接合是在同时使用超音波及热的同时，施加荷重来接合金凸块，然而因图案布线7是薄膜，因此有必要抑制焊垫溶解或断裂的状况。此外，为了抑制凸出部的发生，在图案布线7中添加了微量的铜。
59.图6是显示本实施例的弹性波装置1与比较例的接合不良率的比较结果的图。
60.本实施例的弹性波装置1使用3片钽酸锂晶圆3枚，以1片晶圆制造出约100个弹性波装置1的方式来制造。在使用金凸块来接合图案布线的焊垫时，如图6所示，在全部的晶圆上的接合不良率都是0％。
61.而关于比较例，是使用8片钽酸锂晶圆，以1片晶圆制造出约100个弹性波装置的方式来制造。在使用金凸块来接合图案布线的焊垫时，如图6所示，接合不良率最大高达40％。
62.在其中一片的晶圆中，其全部的弹性波装置的接合虽然良好，可是在6片的晶圆中，其接合不良率在20％～30％的范围内，而在一片的晶圆中，其接合不良率高达40％。
63.而本实施例的弹性波装置1，在图案布线中添加的铜的量，是相当于为了确保idt具有充分的耐电力性而添加在idt中的铜的添加量的1/3。如此，得到接合不良率为0％这样
非常良好的成果。而且，图案布线中也没有发生凸出部。
64.借由以上所说明的本发明的构成，可提供一种高信赖性的弹性波装置，可抑制凸出部发生、确保充分的耐电力，同时提高接合性，减少连接不良发生。
65.当然地，本发明不限定于以上所说明的实施态样，还包含能达成本发明目的的所有实施态样。
66.此外，虽然以上描述了至少一个实施态样，应当理解的是，本领域技术人员能容易想到进行各种变化、修正或改进。上述变化、修正或改进也属于本公开的一部分，并且，属于本发明的范围。应当理解的是，这里所描述的方法或装置的实施态样，不仅限于以上说明所记载或附图所示例的构成组件的架构和排列。方法和装置能以其他实施态样安装，或以其他实施态样施行。所述实施例仅用于说明，并没有限定的意思。再者，此处所使用的描述或用词仅是为了说明，并没有限定的必要。这里的“包括”、“具备”、“具有”、“包含”及其变化的使用，具有包括之后列举的项目、其等同物和附加项目的意思。“或(或者)”的用词，或任何使用“或(或者)”描述的用语，可解释为所述描述用语中的其中一个、大于一个，或全部的意思。前、后、左、右、顶、底、上、下，及水平、垂直的引用都是为了方便描述，并非限定本发明中任一构成组件的位置与空间配置。因此，上述说明与附图只是示例性的。