CN1551495A - 表面声波器件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

表面声波器件及其制造方法，一种表面声波器件，其包括：压电基板，该压电基板在一个表面上形成有两个或更多个谐振器；支撑基板，该支撑基板与该压电基板的另一表面接合。在该表面声波器件中，该多个谐振器中的至少两个具有在表面声波传播方向上彼此交叠的激励部分，并且去除或改良具有多个交叠部分的多个谐振器中的至少一对交叠的谐振器之间的该压电基板的至少一部分，以具有不同的特性。

Description

表面声波器件及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种包括接合基板的表面声波(下面称为SAW)器件以及制造该SAW器件的方法，所述接合基板具有接合到压电元件基板的支撑基板。
背景技术
当今表面声波(SAW)器件正被广泛地用作为便携式电话装置等的带通滤波器。利用SAW器件的滤波器和谐振器的特征在于尺寸小且廉价。因此，对于诸如蜂窝电话的小型通信装置来说，SAW器件已经变得很重要。
近年来，由于蜂窝电话已经变得越来越先进，所以日益需要利用SAW器件的更先进的滤波器。由于SAW器件通常表现出频率随着温度的变化而改变，所以期望提高温度稳定性。
通常，用于SAW器件的基板材料包括压电元件基板(以下称为压电基板)。特别地，钽酸锂(以下称为LT)和铌酸锂(以下称为LN)是具有大的电气机械耦合系数的压电材料，并因此而被广泛应用。
但是，具有大的电气机械耦合系数的压电材料(例如LT和LN)具有随着温度的变化而使基板特性不稳定的缺陷。另一方面，具有优异的温度稳定性的压电材料(例如水晶)存在具有较小的电气机械耦合系数的缺陷。通常，具有大的电气机械耦合系数的压电材料的温度稳定性差，而具有优异的温度稳定性的压电材料(例如水晶)的电气机械耦合系数较小。因此，包括由LT制成的基板(以下称为“LT基板”)的SAW器件可以实现宽带滤波器特性，但在温度稳定性方面比水晶基板等差。
为了弥补两个相反方面的缺陷，并实现一种具有大的电气机械系数且表现出优异的温度稳定性的压电基板，已经提出了各种技术。例如，Yamanouchi等人在IEEE Trans.on Sonics and Ultrasonics(关于声能学和超声学的IEEE通讯)，Vol.SU-31，pp.51-57，1984(以下称为非专利文献1)中公开了一种技术，该技术通过采用一种具有形成在LN基板或LT基板的表面上的二氧化硅(SiO2)膜的基板来提高温度稳定性。二氧化硅膜具有与LN或LT基板相反的温度系数。日本专利公报No.2516817(下面称为专利文献1)也公开了一种技术，该技术通过在LT基板的表面上形成厚度相当于或小于SAW波长的极性反转层(polarity inversionlayer)来提高温度稳定性。在该技术中，利用电场短路(fieldshort-circuiting)效应来提高温度稳定性。日本未审专利公开No.11-55070(以下称为专利文献2)和Ohnishi等人在Proc.Of IEEEUltrasonics Symposium(IEEE超声学论坛会议论文集)，pp.335-338，1998(以下称为非专利文献2)中也公开了通过将薄的压电基板直接接合到厚的低膨胀材料基板来提高温度稳定性的技术。在这些技术中，限制压电材料随温度变化的伸缩来提高温度稳定性。Yamanouchi等人在Proc.Of IEEE Ultrasonics Symposium(超声学论坛会议论文集)，pp.239-242，1999(以下称为非专利文献3)中还公开了一种技术，该技术通过利用粘合剂等将薄的压电基板接合到厚的低膨胀材料基板来提高温度稳定性。在该技术中，也对压电基板的伸缩进行限制以提高温度稳定性。日本未审专利公报No.9-208399(以下称为专利文献3)公开了一种技术，该技术通过借助于固相反应将不同类型的两个基板彼此接合来改善SAW特性。
图1A和1B示出了由上述接合基板之一构成的传统SAW器件芯片100。如图1A中所示，在一个芯片上形成有四个谐振器(四个单端口(one-port)谐振器)10，且每两个相邻的谐振器10(图1A中的A和B、C和D)构成一个滤波器。SAW器件芯片1为双工器型。在传统SAW器件芯片100中，构成谐振器10的梳状电极(叉指式换能器：IDT)11和反射电极12形成在压电基板20的上表面上。在每个谐振器10中，将一个IDT 11夹在两个反射电极12之间。将支撑基板接合到压电基板的底面上。构成一个滤波器的每两个谐振器10通常被设置成在SAW传播方向上不相互交叠。但是，为了减小芯片尺寸，可以将不同滤波器的任意两个相邻的谐振器10设置成在SAW传播方向上相互交叠。
但是，在传统SAW器件中采用接合基板的情况下，当从一多基板(multiple substrate)切割出单个SAW器件时，压电基板和支撑基板之间的接合界面可能会一分为二。
日本未审专利公报No.2001-60846(以下称为专利文献4)公开了一种技术，该技术通过使用两种不同的划片机(dicing saw)对压电基板和支撑基板进行切割来解决上述问题。现将参照图2A至2C对该传统技术进行详细说明。在该技术中，首先由压电基板20(其上具有IDT 11和其他元件)和支撑基板30构成接合基板(底基板(base substrate))，如图2A所示。
当将底基板分割成单个的SAW器件芯片100时，通过使用切割刀片沿着单个SAW器件芯片100的边界线切割(去除)压电基板20来形成沟槽81，如图2B所示。然后沿着沟槽的底部和单个SAW器件芯片100的边界线切割支撑基板30，如图2C所示。在该过程中使用的切割刀片比图2B的过程中使用的切割刀片薄，或者说比沟槽81薄。通过这种方式，可获得单个的SAW器件芯片100。
但是，在为了提高温度稳定性而使支撑基板的热膨胀系数比压电基板的热膨胀系数小的SAW器件芯片中，将压电基板制造得很薄以借助于基板之间产生的应力来限制压电基板的热膨胀。因此，由形成在压电基板上的IDT产生并沿厚度方向传播的大部分体波(bulk wave)被接合界面反射。在通过直接接合两个基板而形成的接合基板的情况下，反射程度甚至更大，因为在直接接合的基板之间的接合强度很高，并且接合界面为镜面。
当设置成在SAW传播方向上彼此交叠的多个谐振器相互距离足够远时，反射的体波不会引起问题。但是，在目前常见的小型SAW器件芯片中，在SAW传播方向上每两个相邻谐振器之间的距离太小，以致于无法防止反射的体波进入在SAW传播方向上的相邻谐振器。结果，产生了伪波(spurious wave)，并且滤波器特性恶化。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种消除了上述缺陷的表面声波器件和制造该表面声波器件的方法。
本发明更具体的目的是提供一种能够表现出优异的滤波器特性的表面声波器件以及一种制造该表面声波器件的方法。
本发明的这些目的是通过一种表面声波器件来实现的，该表面声波器件包括：压电基板，该压电基板在一表面上形成有两个或更多个谐振器；和支撑基板，该支撑基板接合到该压电基板的另一表面，多个谐振器中的至少两个具有在传播表面声波的方向上彼此交叠的激励部分，并且去除或修改具有交叠部分的多个谐振器中的至少一对交叠谐振器之间的该压电基板的至少一部分，以具有不同的特性。
本发明的这些目的还可以通过一种表面声波器件来实现，该表面声波器件包括：压电基板，该压电基板在一表面上形成有两个或更多个谐振器；和支撑基板，该支撑基板接合到该压电基板的另一表面，所有这些谐振器具有在传播表面声波的方向上彼此不交叠的激励部分，并且去除或修改这些谐振器中的至少一对谐振器之间的该压电基板的至少一部分，以具有不同的特性。
本发明的这些目的还可以通过一种制造表面声波器件的方法来实现，该表面声波器件包括在一表面上形成有两个或更多个谐振器的压电基板、以及接合到该压电基板的另一表面的支撑基板，该方法包括以下步骤：去除或修改在具有在表面声波传播方向上彼此交叠的谐振部分的多个谐振器中的至少一对交叠的谐振器之间的该压电基板的至少一部分。
本发明的这些目的可以通过一种制造表面声波器件的方法来实现，该表面声波器件包括在一表面上形成有两个或更多个谐振器的压电基板、以及接合到该压电基板的另一表面的支撑基板，该方法包括以下步骤：去除或修改在具有在表面声波传播方向上彼此不交叠的谐振部分的多个谐振器中的至少一对谐振器之间的该压电基板的至少一部分。
本发明的这些目的还可以通过一种制造表面声波器件的方法来实现，该表面声波器件包括在一表面上形成有两个或更多个谐振器的多结构压电基板、以及接合到该压电基板的另一表面的支撑基板，该方法包括以下步骤：沿着限定该表面声波器件的切割线去除该压电基板的至少一部分；通过使用激光束或划片器(scriber)沿着切割线进行切割，从其它表面声波器件分离该表面声波器件。
本发明的这些目的还可以通过一种制造表面声波器件的方法来实现，该表面声波器件包括在一表面上形成有两个或更多个谐振器的多结构压电基板、以及接合到该压电基板的另一表面的支撑基板，该方法包括以下步骤：在限定该表面声波器件的切割线上，修改包括该压电基板和该支撑基板之间的接合界面的至少一个区域；以及通过加热该压电基板和/或该支撑基板，沿着切割线从其它表面声波器件分离该表面声波器件。
附图说明
结合附图进行阅读，通过以下详细的说明，本发明的其他目的、特征和优点将变得更加明了，在附图中：
图1A是传统SAW器件芯片的俯视图；
图1B是沿图1A的线X100-X100截取的传统SAW器件芯片的剖视图；
图2A至2C示出了制造图1A和1B中所示的SAW器件芯片的传统方法的过程；
图3A是根据本发明第一实施例的SAW器件芯片的俯视图；
图3B是沿图3A的线X1-X1截取的SAW器件芯片的剖视图；
图4A是本发明中采用的梯型滤波器的俯视图；
图4B是图4A中所示的梯型滤波器的电路图；
图5示出了根据本发明第一实施例的SAW器件芯片中的体波传播；
图6A至6G示出了在根据本发明第一实施例的一种制造SAW器件芯片的方法中的生产过程；
图7A和7B示出了在根据本发明第一实施例的另一种制造SAW器件芯片的方法中的生产过程；
图8A至8C示出了在根据本发明第一实施例的另一种制造SAW器件芯片的方法中的生产过程；
图9A至9C示出了在根据本发明第一实施例的另一种制造SAW器件芯片的方法中的生产过程；
图10示出了在根据本发明第一实施例的另一种SAW器件芯片制造方法中的生产过程；
图11是显示根据本发明第一实施例的SAW器件芯片的滤波器特性的曲线图；
图12A是根据本发明第二实施例的SAW器件芯片的俯视图；
图12B是沿图12A的线X2-X2截取的SAW器件芯片的剖视图；
图13A和13B示出了在根据本发明第二实施例的一种制造SAW器件芯片的方法中的生产过程；
图14A和14B示出了在根据本发明第二实施例的另一种制造SAW器件芯片的方法中的生产过程；
图15A是根据本发明第三实施例的SAW器件芯片的俯视图；
图15B是沿图15A的线X3-X3截取的SAW器件芯片的剖视图；
图16A是根据本发明第四实施例的SAW器件芯片的俯视图；
图16B是沿图16A的线X4-X4截取的SAW器件芯片的剖视图；
图17A至17C示出了在根据本发明第四实施例的一种制造SAW器件芯片的方法中的生产过程；
图18A是根据本发明第五实施例的SAW器件芯片的俯视图；
图18B是沿图18A的线X5-X5截取的SAW器件芯片的剖视图；
图19A是根据本发明第五实施例的另一个SAW器件芯片的俯视图；
图19B是沿图19A的线X5’-X5’截取的SAW器件芯片的剖视图；
图20是根据本发明第六实施例的SAW器件芯片的俯视图；
图21A是根据本发明第六实施例的另一个SAW器件芯片的俯视图；
图21B是沿图21A的线X6’-X6’截取的SAW器件芯片的剖视图；
图22A是根据本发明第六实施例的另一个SAW器件芯片的俯视图；
图22B是沿图22A的线X7-X7截取的SAW器件芯片的剖视图；
图23示出了本发明中采用的蓝宝石基板；以及
图24示出了本发明中采用的另一种蓝宝石基板。
具体实施方式
下面参照附图对本发明的实施例进行说明。
(第一实施例)
首先对本发明第一实施例进行详细说明。图3A和3B示出了根据本实施例的表面声波(SAW)器件芯片1的结构。图3A是SAW器件芯片1的俯视图。图3B是沿图3A的线X1-X1线截取的SAW器件芯片1的剖视图。
如图3A和3B中所示，SAW器件芯片1具有接合到压电基板20的第二表面(该第二表面为底表面)的支撑基板30，而且还在压电基板20的第一表面(该第一表面为上表面)上形成有多个谐振器10。每个谐振器10包括多个梳状电极(IDT)11和多个反射电极12。
压电基板20为42度Y-切割X-传播钽酸锂的压电单晶基板(以下称为“LT基板”)。在LT基板中，沿SAW传播方向X的线性膨胀系数为16.1ppm/℃。还可以采用64度Y-切割X-传播铌酸锂(LiNbO3)的压电单晶基板(以下称为“LN基板”)、或者由诸如水晶的压电材料制成的基板。在LN基板中，沿SAW传播方向X的线性膨胀系数为15.4ppm/℃。42度Y-切割X-传播LT基板使用泄漏表面波。使用泄漏表面波的基板包括LST切割水晶基板和128度Y-切割X-传播LN基板。还可以采用这些基板中的一种。
支撑基板30是R平面切割蓝宝石基板或者硅基板，该支撑基板30具有比压电基板20(LT基板、LN基板等和高的杨氏模量)小的线性膨胀系数。在R平面切割蓝宝石基板中，沿SAW传播方向X的线性膨胀系数为5.3ppm/℃。在以下说明中，将采用R平面切割蓝宝石基板(以下称为“蓝宝石基板”)，并且该蓝宝石基板的厚度为300μm。
在本实施例中，例如，通过利用接合表面之间的表面活化的基板接合方法接合压电基板20和支撑基板30。通过利用表面活化的基板接合方法，增强了基板20和30之间的接合强度，并通过支撑基板30增强了SAW器件芯片1的温度稳定性。此外，还可以使用树脂或一些其他粘合剂材料将压电基板20和支撑基板30相互接合。
在图3A和3B中，在压电基板20的上表面上形成的每个谐振器10都是单端口谐振器。在四个谐振器10中，每两个谐振器与布线图案13连接，以形成两对1.9GHz频带滤波器。在此，SAW波长为2.1μm。图3A和3B中所示的SAW器件芯片1被构造为1.9GHz频带双工器。在每个滤波器均为具有多级结构(例如，四级结构)的梯型滤波器10a的情况下，梯型滤波器10a的结构包括具有连接在串联支路131中的多个IDT 111的串联支路谐振器S和具有连接在并联支路132中的多个IDT 112的并联支路谐振器P，如图4A所示。图4B为图4A中所示的四级梯型滤波器10a的电路图。为便于解释，以下说明涉及的双工器包括图3A中所示的单端口谐振器A、B、C和D。在该双工器中，谐振器A和B构成发送滤波器，而谐振器C和D构成接收滤波器。
将图3A中所示的结构设计为使得构成滤波器的每两个谐振器(A和B、C和D)在SAW传播方向上不相互交叠。但是，不构成相同滤波器的每两个滤波器(A和C、B和D)在SAW传播方向上相互交叠。在该结构中，由压电基板20和支撑基板30之间的接合界面反射的体波进入在SAW传播方向上相互交叠的谐振器(在A/C情况下为C/A，或者在B/D情况下为D/B)，导致了伪波。这在小型芯片制造过程中当不能保证谐振器之间有足够的距离时会导致严重的问题。
为了避免这种问题，如图3A和3B中所示，在SAW传播方向上彼此相接的每两个相邻谐振器10之间(即，在谐振器A和C之间以及在谐振器B和D之间)部分地去除压电基板20以形成沟槽4。由此，将在SAW传播方向上彼此交叠的谐振器10在物理上相互隔离。因此，可以防止由谐振器10产生并通过压电基板20传播的体波(包括由接合界面反射的波)进入其它谐振器10，如图5所示。由此，可以避免产生伪波。如下所述，通过使用切割刀片等对压电基板20进行切割，形成沟槽4，因此，侧面(压电基板20的切割表面)是粗糙的。入射到沟槽4的侧面上的体波被散射，因此不会产生伪波。如下所述，通过激光照射形成裂缝可防止体波的传播。这种裂缝应该是能够在物理上切断或分割压电基板20的非常窄的沟槽。
现将参照附图对制造根据本实施例的SAW器件芯片1的方法进行说明。
图6A至6G示出了制造SAW器件芯片1的过程。为了实现更高的生产率并降低每一个芯片的生产成本，在该实施例中采用多结构。
在该方法中，首先将比产品形式的压电基板20厚的压电基板20A与支撑基板30接合以形成接合基板，如图6A所示。在这点上，优选地在基板20A和30的接合表面上应该实施利用离子束、中子束或惰性气体(例如氩(Ar))或氧的等离子体的表面活化处理。通过该活化处理，可以提高基板20A和30之间的接合强度。当基板20A和30彼此接合时，通过在100℃或更低的温度下相互挤压基板20A和30可以进一步提高接合强度。通过包括表面活化的基板接合工艺，在基板20A和30彼此接合之后不需要在高达1000℃或更高的温度下进行退火。因此，不会损坏基板20A和30，并可以采用不同类型的基板用于接合基板。
在接下来的过程中，至少将接合基板的压电基板20A接地并被抛光成作为产品所具备的适当厚度，如图6B所示。但是，如果在图6A的过程中采用了具有这种厚度的压电基板20，则可以省略该过程。对于支撑基板30，如果采用比产品形式的支撑基板更厚的基板作为支撑基板30，则应该在该过程中进行打磨和抛光。在该过程之后，通过在200℃或更低的温度下进行退火，可以进一步提高接合强度。通过在打磨和抛光处理之后进行退火，可将热应力的产生减少为最小可能量，由此不会损坏基板。
在制造压电基板20和支撑基板30的接合基板之后，在压电基板20的上表面上形成金属膜11A，通过光刻技术在金属膜11A上形成掩模11a，如图6D所示。然后在掩模11a上进行蚀刻，以制造具有两维设置的IDT 11、反射电极12和布线图案13(包括用于输入和输出信号的电极焊盘：参见图3A和3B)的多底基板，如图6E所示。
然后制造过程进行到将该底基板切割成多个单个SAW器件芯片1的过程。在该过程中，通过与切割支撑基板30的切割技术不同的切割技术对压电基板20进行切割。但是，在支撑基板30由比由蓝宝石或硅制成的压电基板更硬的材料制成的情况下，形成切割区域附近的接合界面的表面很容易彼此分离。而且，控制切割速度需要高灵敏度。因此，如专利文献4中已提到的那些问题，生产率会下降，大量生产变得困难。存在的其他问题有：用于切割的刀片会很快磨损，且制造设备的使用寿命变得更短。在采用比压电基板20更硬的支撑基板30(蓝宝石基板)的本实施例中，使用激光束切割支撑基板30，而不使用切割刀片，以避免上述问题。由于与切割刀片相比，激光束在切割区域上施加更小的载荷，所以控制切割速度变得更容易，并可以消除上述问题。更具体地，可以防止切割区域附近的接合界面的分离，并可以避免切割刀片的使用寿命下降。由此，能够高效且高合格率地大量生产SAW器件芯片。下面参照图6E对该过程进行详细说明。
如图6F所示，首先使用切割刀片从压电基板20切掉(去除)单个SAW器件芯片1的边界区域(切割线)，以形成沟槽81。在该过程中，还从压电基板20切掉(去除)IDT 11之间在SAW传播方向上的交叠区域(沟槽4：参见图3A和3B)。因此，根据本实施例，在相同过程中去除了SAW器件芯片1的切割区域(切割线)和谐振器10之间在SAW传播方向上的分离区域。由此，可以在不增加制造工序数量的情况下，制造不会由体波引起伪波的SAW器件芯片1。在该过程中，使用宽度为200μm、粒度为#2000的金刚石刀片同时以每秒5mm的速度移动其上安装有底基板的工作台(stage)，来形成具有相同宽度的沟槽4和81。但是，在该过程中可以使用任何类型的切割刀片，只要切割刀片的宽度为40μm至200μm，以形成各具有40μm至200μm宽度的多个沟槽4。此外，可以使沟槽4比在SAW器件芯片1的边界区域(沿着切割线)内形成的沟槽81窄。因此，可以使用宽度为40μm或更小的薄切割刀片来形成沟槽4。尽管以金刚石切割刀片为例，但还可以使用树脂刀片来切割压电基板20。树脂刀片可以切割压电基板20，而不会损坏支撑基板30或者降低支撑基板30的强度。
在该制造过程中，随后使用比每个沟槽81都窄的激光束切割通过上述过程而目前被暴露出来的支撑基板30。沿着单个SAW器件芯片1的边界线进行切割，如图6G所示。通过该过程，可以防止在切割线附近的接合界面分离，并能够有效地获得单个SAW器件芯片1。
尽管在图6G的过程中，使用激光束切割支撑基板30以获得单个SAW器件芯片1，但也可以采用划片器沿着单个SAW器件芯片1的边界线(切割线)在目前被暴露的支撑基板30上产生划痕82，如图7A所示。随后使用切断器沿着由划片器形成的划痕82分割支撑基板30。由此获得单个SAW器件芯片1。在该过程中，划片器采用具有比每个沟槽81都窄的顶刃(top edge)的金钢石针。例如，如果使用宽度为200μm的切割刀片，则金刚石针的顶刃为150μm。
在切割压电基板20和支撑基板30的过程中，可以使用具有相对大的输出和优异的激光特性的YAG激光来熔融(或烧蚀)基板20和30。更具体地，在通过图6A至6D的过程在接合基板上形成IDT 11和其他部件之后，使用激光束熔融(或烧蚀)压电基板20以形成沟槽81’，如图8B所示。同样地，使用激光束熔融(或烧蚀)并分割支撑基板30，如图8C所示。在采用这种技术的情况下，应该在熔融压电基板20之前的过程中使用切割刀片形成沟槽4，如图8A所示。
尽管以上描述了熔融压电基板20和支撑基板30的技术，但是还可以利用通过多光子吸收形成改良特性层(property-modified layer)并且随后对该改良(modifying)层施加外力的技术来切割压电基板20和支撑基板30。参照图9A至9C对涉及这种技术的生产过程进行详细说明。
通过图6A至6D的过程在接合基板上形成IDT 11和其他部件之后，使用切割刀片等形成沟槽4，如图9A所示。随后将激光束照射到包括将各个SAW器件芯片1彼此分离的切割区域(切割线)中的接合界面的区域上。结果，形成了具有经过熔融或多光子吸收而改良的特性的区域(改良部分91)，如图9B所示。在此，每个改良部分91从接合界面垂直延伸大约10μm(在压电基板20侧和支撑基板30侧)。然后对如此获得的底基板加热，由于压电基板20和支撑基板30之间的热膨胀系数不同而导致在接合界面处产生热应力。利用该热应力，将底基板分割成单个SAW器件芯片1，如图9C所示。
此外，其上进行了特性改良处理的部分并不限于压电基板20和支撑基板30的接合基板。如图10所示，可以在压电基板20的表面附近(与支撑基板30相对的一侧)形成各具有大约10μm厚的改良部分92，并且还可以在支撑基板30的表面附近(与压电基板20相对的一侧)形成各具有大约100μm厚的改良部分92。通过这种结构，可以可靠并高合格率地切割底基板。
由于对接合界面附近的部分进行了特性改良处理，如图9A和10所示，所以很容易在改良部分处切割底基板。因此，可以使用切割刀片、激光束或划片器来切割接合基板，而不是通过加热处理。由此，可以在不造成压电基板20和支撑基板30分离的情况下获得SAW器件芯片1。
现将参照图11详细说明如上制造的SAW器件芯片1的滤波器特性。图11示出了制造为1.9GHz频带双工器的SAW器件芯片1的滤波器特性。SAW器件芯片1具有30μm厚的压电基板2(LT基板)和300μm厚的支撑基板3(蓝宝石基板)。
如果SAW器件芯片1受体波影响，则在滤波器特性的高频侧上会出现伪峰值，并且在接收滤波器的频带区(通常用作为接收频带)内抑制程度下降。但是，根据该实施例的结构极大地降低了伪峰值，并获得优异的滤波器特性，如图11所示。
如上所述，根据该实施例，基本上可以物理地将在SAW传播方向上具有交叠区域的谐振器10彼此分离。因此，体波不能进入谐振器10之间的交叠区域，并防止了伪波的产生。由此，可获得优异的滤波器特性。此外，该实施例采用两级基板切割工艺，并使用激光束切割支撑基板。即使支撑基板是由比压电基板更硬的材料制成，也可以容易地控制切割速度，并可以防止切割区域附近的接合界面的分离以及切割刀片的使用寿命的下降。由此，可以有效地以高合格率大量生产SAW器件芯片。
(第二实施例)
接下来，参照附图对本发明第二实施例进行详细说明。图12A和12B示出了根据本实施例的SAW器件芯片2。图12A为SAW器件芯片2的俯视图，图12B为沿图12A的线X2-X2截取的SAW器件芯片2的剖视图。
如图12A和12B所示，SAW器件芯片2在SAW传播方向上彼此交叠的每两个相邻谐振器10之间(在谐振器A和C之间以及谐振器B和D之间)形成有沟槽24。除了沟槽24不完全切断压电基板20以外，SAW器件芯片2具有与图3A和3B中所示的第一实施例的SAW器件芯片1相同的结构。在本实施例中，形成沟槽24，同时在每个沟槽24的底部保留几微米(例如，5μm)厚的压电基板20。
在支撑基板30是由比压电基板20更软的材料(例如玻璃)制成时，这种结构特别有效。通过这种结构，在切割压电基板20时可以不损坏支撑基板30。即使在支撑基板30是由比压电基板20更硬的材料(例如蓝宝石或硅)制成的情况下，本实施例的结构也可以减少支撑基板30受损的可能性。通过在厚度方向上保留几微米厚的压电基板20，使体波不能从一个谐振器10传播到另一个谐振器10，并且可以限制伪波的产生。
现将参照附图对制造根据本实施例的SAW器件芯片2的方法进行详细说明。
图13A和13B示出了制造SAW器件芯片2的方法中的生产过程。如同根据第一实施例的制造方法，该方法也涉及多结构，以提高生产率并降低每一个芯片的制造成本。
在该制造方法中，首先通过与图6A至6D中相同的过程制造包括压电基板20和支撑基板30的接合基板(底基板)，其中压电基板20上形成有IDT 11和其他部件。
为了将底基板分割成单个的SAW器件芯片2，使用切割刀片沿着单个SAW器件芯片2的边界线(切割线)切除(去除)压电基板20，而不穿透压电基板20，如图13A所示。在此，在边界线上保留大约5μm厚的压电基板20。在该过程中，还通过沿着在SAW传播方向上交叠的IDT 11之间的区域切除(去除)压电基板20来形成沟槽24，而不穿透压电基板20(在支撑基板30上保留有大约5μm的厚度)。因此，在不增加生产工序数量的情况下可以制造限制由体波产生伪波的SAW器件芯片2。在本实施例中，使用宽度为100μm、粒度为#2000的金刚石刀片同时以每秒5mm的速度移动其上安装有底基板的工作台，来形成具有相同宽度的沟槽24和83。但是，可以采用任意类型的切割刀片，只要该切割刀片的宽度为40μm至200μm以形成各具有40μm至200μm的宽度的沟槽24。沟槽24可以比形成在SAW器件芯片2之间的边界线上的沟槽83窄。因此，可以采用宽度为40μm或更小的薄切割刀片来形成沟槽24。
在去除压电基板20(除了支撑基板30上的几微米以外)之后，使用比沟槽83更薄的激光束沿着单个SAW器件芯片2的边界线，通过每个沟槽83的底部切割支撑基板30，如图13B所示。由此，可以获得单个SAW器件芯片2，同时防止在切割线附近的接合界面的分离。在此实施例中，可以使用切割刀片而非激光束来切割支撑基板30和压电基板20的剩余部分，只要该切割刀片比沟槽83薄。由于在切割线上剩余小部分压电基板20，所以即使用切割刀片等切割支撑基板30，也可以将接合界面的分离限制在其上保留有压电基板20的薄部分的沟槽83的底部并降低了接合强度。此外，可以使用划片器沿着SAW器件芯片2的边界线形成足以深达支撑基板30的划痕84，如图14A所示。之后使用切断器沿着由划片器形成的划痕84切断支撑基板30，以获得单个SAW器件芯片2。如同第一实施例的方法，划片器采用具有比沟槽83更薄的顶端的金刚石针。
如上所述，根据本实施例，可以物理地将在SAW传播方向上具有交叠区域的谐振器10分离开。因此，体波不能进入在谐振器10之间的交叠区域，并防止了伪波的产生。因此，可获得优异的滤波器特性。此外，该实施例采用两级基板切割工艺，并使用激光束切割支撑基板。即使支撑基板是由比压电基板更硬的材料制成的，也可以容易地控制切割速度，并且可以防止切割区域附近的接合界面的分离以及切割刀片的使用寿命的下降。由此，可以有效地以高合格率大量生产SAW器件芯片。此外，即使当使用切割刀片切割支撑基板时，也可将压电基板和支撑基板的分离限制到薄膜部分(即，沟槽83)。因此，可保持足够的接合强度，并可防止温度稳定性的下降。
根据该实施例的其他方面和其他制造过程与根据第一实施例的相同，因此，这里省略对其的说明。
(第三实施例)
接下来，参照附图对本发明的第三实施例进行详细说明。图15A和15B示出了根据该实施例的SAW器件芯片3。图15A为SAW器件芯片3的俯视图，图15B为沿着图15A的线X3-X3截取的SAW器件芯片3的剖视图。
如图15A和15B所示，SAW器件芯片3在SAW传播方向上彼此交叠的每两个相邻的谐振器10之间(在谐振器A和C之间以及谐振器B和D之间)形成有沟槽34。除了沟槽34穿过压电基板20并达到支撑基板30以外，SAW器件芯片3具有与图3A和3B中所示第一实施例的SAW器件芯片1相同的结构。在该实施例中，通过去除几微米到几十微米(例如，10μm)的厚度的支撑基板30以及压电基板20来形成沟槽34。将支撑基板30的可以去除的最大可能量限定下述的量，该量能够保持支撑基板30的强度并且不会降低SAW器件芯片3的耐久性和温度稳定性。
如上所述，即使部分地去除支撑基板30以及压电基板20，只要保持支撑基板30的强度，就可以防止接合界面的分离。因此，可以获得单个SAW器件芯片3而不会使接合界面分离。根据该实施例的其他方面和制造方法与根据第一实施例的相同，因此，这里省略对其的说明。
(第四实施例)
接下来，参照附图对本发明第四实施例进行详细说明。图16A和图16B示出了根据该实施例的SAW器件芯片4。图16A为SAW器件芯片4的俯视图，图16B为沿图16A的线X4-X4截取的SAW器件芯片4的剖视图。
如图16A和16B所示，根据该实施例的SAW器件芯片4包括改良部分44，该改良部分44是通过在第一实施例的去除部分(图3A和3B中的沟槽4)对压电基板20的特性进行改良而形成的。改良部分44消除了压电基板20的连续性，因此，可防止体波的传播。
可以利用激光束等来改良压电基板20的特性。将激光束照射到要改良的部分上，使在要改良的部分上发生熔融或者多光子吸收。由此，压电基板20的特性连续性消失，因此体波不能从一个谐振器10传播到另一个谐振器10，并且可以限制伪波的产生。此外，在该实施例中没有物理地去除压电基板20。因此，可以防止压电基板20和支撑基板30之间的接合强度的下降，并且还可以避免SAW器件芯片4的温度稳定性的下降。在形成改良部分44之后，由于SAW器件芯片4的温度变化所造成的热应力，使压电基板20的改良层中可能出现裂缝。在这种情况下，尽管裂缝如沟槽那样非常的窄，但裂缝用于以与第一实施例相同的方式分割压电基板20。结果，可以进一步地限制体波的传播。
现将参照附图对制造根据该实施例的SAW器件芯片4的方法进行详细说明。
图17A至17C示出了制造SAW器件芯片4的方法中的过程。如同根据第一实施例的制造方法，该制造方法也涉及多结构以提高生产率并降低每个芯片的生产成本。
在该制造方法中，首先通过与图6A至6D中相同的过程制造接合基板(底基板)，该接合基板包括其上形成有IDT 11和其他部件的压电基板20以及支撑基板30。
为了消除在SAW传播方向上彼此交叠的每两个相邻谐振器10之间的连续性，将激光束照射到要成为改良部分44的区域上，如图17A所示。当要将底基板分割成单个SAW器件芯片4时，使用切割刀片沿着单个SAW器件芯片4的边界线(切割线)切除(去除)压电基板20，如图17B所示。使用激光束，沿着单个SAW器件芯片4的边界线切割支撑基板30和沟槽81的底部，如图17C所示。通过这种方式，可以获得单个SAW器件芯片4，同时防止切割区域附近的接合界面的分离。根据该实施例的其他方面和其他制造过程与第一实施例的相同，因此这里省略对其的说明。
尽管对在SAW传播方向上彼此交叠的每两个相邻谐振器10之间的压电基板20的改良是从上表面向下表面进行的，但是本发明并不限于该方式。还可以通过以下方式使谐振器10彼此分离：通过改良压电基板20中没有到达底面(支撑基板30上)的部分(例如第二实施例中的沟槽24)的特性，或者通过改良穿透到支撑基板30的上层的部分(例如第三实施例中的沟槽34)的特性。
(第五实施例)
接下来，参照附图对本发明第五实施例进行详细说明。图18A和18B示出了根据该实施例的SAW器件芯片5。图18A为SAW器件芯片5的俯视图，图18B为沿图18A的线X5-X5截取的SAW器件芯片5的剖视图。
如图18A和18B所示，SAW器件芯片5包括改良部分，该改良部分是通过改良仅在SAW传播方向上彼此交叠的每两个相邻谐振器10之间的区域的一部分上(至少在SAW传播方向上谐振器10的交叠部分上)的压电基板20的特性而形成的。
使用激光束部分地改良压电基板20的特性，使得可以仅在SAW传播方向上彼此交叠的每两个相邻谐振器10之间的区域内形成改良部分54。改良部分54并不沿着SAW器件芯片5的整个表面延伸。通过这种方式，SAW器件芯片5具有被部分地分割以切断体波的压电基板20。根据该实施例的其他方面和制造方法与根据第四实施例的相同，因此这里省略对其的说明。
尽管在以上说明中部分地改良了压电基板，但也可以通过使用激光束等去除与改良部分54相对应的部分来形成沟槽54’，如图19A和19B所示。通过沟槽54’，压电基板20也可以被部分地分割以切断体波。由此，可获得能够限制由体波产生伪波的SAW器件芯片5’。
(第六实施例)
接下来，参照附图对本发明的第六实施例进行详细说明。图20是根据该实施例的SAW器件芯片6的俯视图。
如图20所示，SAW器件芯片6具有设置在压电基板20上以在SAW传播方向上不彼此交叠的IDT 11。更具体地，SAW器件芯片6的谐振器10在SAW传播方向上不彼此交叠。体波通常沿SAW传播方向传播，具有沿压电基板20的厚度方向的分量。因此，消除了在SAW传播方向上谐振器10的交叠部分，以使从谐振器10输出的体波不能进入另一个谐振器10。由此，可以限制伪波的产生。
在SAW器件芯片6中，如图20所示设置通过图6C和6D所示的过程形成的IDT 11和布线图案13。因此，可以省略形成图6E中所示的沟槽4的过程。
在上述结构中，也可以形成部分地切除在SAW传播方向上每两个相邻谐振器10(不必具有交叠部分)之间的区域的改良部分64’，如示出了SAW器件芯片6’的图21A和21B所示。通过改良部分64’，可以进一步减少体波的负面影响，并可以进一步限制伪波的产生。
此外，该实施例可以与图18A和18B所示的根据第五实施例的SAW器件芯片5进行组合，以形成图22A和22B所示的SAW器件芯片7。如图22A和22B所示，SAW器件芯片7具有一对谐振器10，该对谐振器10被设置成在SAW传播方向上彼此不交叠，并且在这对不具有交叠部分的谐振器10之间不能形成沟槽或者改良部分。通过该设置，即使SAW器件芯片7具有在谐振器10之间沿SAW传播方向延伸的布线图案13，也可以使体波的负面影响最小。
根据该实施例的其他方面和制造过程与上述实施例中的任何一个相同，因此这里省略对其的说明。
(其他实施例)
本发明并不限于上述实施例，在不脱离本发明范围的情况下可对这些实施例进行各种变化和修改。
尽管在上述各实施例中，支撑基板30为R平面切割蓝宝石基板，但还可以采用A平面切割蓝宝石基板来代替R平面切割蓝宝石基板。
在SAW器件芯片中，通常采用矩形蓝宝石基板，该矩形蓝宝石基板是通过沿平行于SAW传播方向的方向和垂直于SAW传播方向的方向切割晶片而获得的。因此，在压电基板20上的SAW传播方向平行或垂直于蓝宝石基板3的c轴投影线的情况下，如图23所示，难于切割蓝宝石基板3。
为了消除该问题，蓝宝石基板切割方向与平行于c轴投影方向的方向和垂直于c轴投影方向的方向不同。下面将参照图24对该结构进行说明。
如图24所示，将压电基板20上的SAW传播方向设置成与蓝宝石基板3的c轴投影方向成45度角。由此，蓝宝石基板3的切割方向也与c轴投影线成45度角。因此，可以容易地实施切割处理，并可以获得特性一致的SAW器件。由于通常将蓝宝石基板3设计成允许存在±2度的容限，所以相对于c轴投影线的角度也允许存在±2度的容限。
在上述实施例中采用的参数值和材料仅仅为示例，在不脱离本发明范围的情况下可以对本发明进行各种变化和修改。此外，本发明不仅可以应用于仅构成一个谐振器的SAW器件，而且可以应用于包括两个或更多个谐振器的梯型滤波器或多模耦合滤波器。本发明还可以应用于包括这种梯型滤波器或多模耦合滤波器的双工器和双滤波器。
尽管已经显示并说明了本发明的一些优选实施例，但是本领域的技术人员应该理解，在不背离本发明的原理和精神的情况下可对这些实施例进行修改，本发明的范围由权利要求及其等同物进行限定。

Claims (22)

1.一种表面声波器件，其包括：
压电基板，该压电基板在一个表面上形成有两个或更多个谐振器；和
支撑基板，该支撑基板与所述压电基板的另一个表面接合，
所述多个谐振器中的至少两个具有在表面声波传播方向上彼此交叠的激励部分，并且
去除或改良具有多个交叠部分的所述多个谐振器中的至少一对交叠的谐振器之间的所述压电基板的至少一部分，以具有不同的特性。
2.一种表面声波器件，其包括：
压电基板，该压电基板在一个表面上形成有两个或更多个谐振器；和
支撑基板，该支撑基板与所述压电基板的另一个表面接合，
所有所述多个谐振器具有在表面声波传播方向上彼此不交叠的激励部分，并且
去除或改良所述多个谐振器中的至少一对谐振器之间的所述压电基板的至少一部分，以具有不同的特性。
3.根据权利要求1所述的表面声波器件，其中所述两个或更多个谐振器构成两个或更多个滤波器。
4.根据权利要求1所述的表面声波器件，其中所述支撑基板具有比所述压电基板更小的热膨胀系数。
5.根据权利要求1所述的表面声波器件，其中所述支撑基板包含蓝宝石作为主要成分。
6.根据权利要求1所述的表面声波器件，其中所述表面声波为泄漏表面波。
7.一种制造表面声波器件的方法，该表面声波器件包括在一个表面上形成有两个或更多个谐振器的压电基板，以及与该压电基板的另一表面接合的支撑基板，
该方法包括以下步骤：
去除或改良具有在表面声波传播方向上彼此交叠的多个谐振部分的多个谐振器中的至少一对交叠的谐振器之间的所述压电基板的至少一部分。
8.一种制造表面声波器件的方法，该表面声波器件包括在一个表面上形成有两个或更多个谐振器的压电基板，以及与该压电基板的另一表面接合的支撑基板，
该方法包括以下步骤：
去除或改良具有在表面声波传播方向上彼此不交叠的多个谐振部分的多个谐振器中的至少一对谐振器之间的所述压电基板的至少一部分。
9.根据权利要求7所述的方法，其中在去除或改良至少一对谐振器之间的所述压电基板的至少一部分的所述步骤中使用旋转切割刀片或激光束。
10.根据权利要求7所述的方法，其中所述支撑基板具有比所述压电基板更小的热膨胀系数。
11.一种制造表面声波器件的方法，该表面声波器件包括在一个表面上形成有两个或更多个谐振器的多结构压电基板，以及与该压电基板的另一表面接合的支撑基板，
该方法包括以下步骤：
沿着限定所述表面声波器件的切割线去除所述压电基板的至少一部分；以及
通过使用激光束或划片器沿着所述切割线进行切割，将所述表面声波器件与其它表面声波器件分离。
12.根据权利要求11所述的方法，其中在沿着所述切割线去除所述压电基板的至少一部分的所述步骤中使用激光束或旋转切割刀片。
13.根据权利要求11所述的方法，进一步包括以下步骤：
在限定所述表面声波器件的所述切割线上，对至少包括所述压电基板和所述支撑基板之间的接合界面的区域进行改良。
14.根据权利要求11所述的方法，其中去除所述压电基板的至少一部分的所述步骤包括以在所述切割线上保留所述压电基板的一部分的方式切割所述压电基板。
15.根据权利要求11所述的方法，其中在去除所述压电基板的至少一部分的所述步骤中要去除的所述压电基板的所述部分比在分离所述表面声波器件的所述步骤中要使用的所述划片器的针的截面或激光束的截面要宽。
16.一种制造表面声波器件的方法，该表面声波器件包括在一个表面上形成有两个或更多个谐振器的多结构压电基板，以及与该压电基板的另一表面接合的支撑基板，
该方法包括以下步骤：
在限定所述表面声波器件的切割线上，对至少包括所述压电基板和所述支撑基板之间的接合界面的区域进行改良；以及
通过加热所述压电基板和/或所述支撑基板，沿着所述切割线将所述表面声波器件与其它表面声波器件分离。
17.根据权利要求11所述的方法，其中所述支撑基板的硬度比所述压电基板的硬度大。
18.根据权利要求11所述的方法，其中所述支撑基板为蓝宝石基板。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述蓝宝石基板为蓝宝石晶体的R平面或A平面基板。
20.根据权利要求18所述的方法，其中所述压电基板上的表面声波传播方向与所述蓝宝石基板的c轴投影线以及垂直于所述蓝宝石基板的c轴投影线的方向不同。
21.根据权利要求20所述的方法，其中所述c轴投影线相对于表面声波传播方向的角度为45度±2度。
22.根据权利要求11所述的方法，其中所述压电基板为钽酸锂基板或铌酸锂基板。
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