JP2015126481A

JP2015126481A - 弾性表面波デバイスの製造方法及び弾性表面波デバイス

Info

Publication number: JP2015126481A
Application number: JP2013271252A
Authority: JP
Inventors: 泰介清水; Taisuke Shimizu
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2013-12-27
Filing date: 2013-12-27
Publication date: 2015-07-06

Abstract

【課題】電極パッド上の保護膜のみを除去する工程を要することなく金属バンプを形成することが可能な弾性表面波デバイスの製造方法及び弾性表面波デバイスを提供する。【解決手段】本発明に係る弾性表面波デバイスは、圧電基板１０と、互いに間挿し合っている一対のくし歯状電極と電極パッド５０とを含み、圧電基板１０上に設けられた薄膜電極と、くし歯状電極と電極パッドとを電気的に接続する引き回し配線３０と、電極パッド５０と電気的に接続される金属バンプ８０と、くし歯状電極及び電極パッド５０の少なくとも一部を覆うように、圧電基板１０上に設けられた保護膜６０とを備える。電極パッド５０上に保護膜６０を形成し、保護膜６０に金属バンプ８０を当接させることにより、保護膜６０に複数の破断部６２を形成し、同時に破断部６２を介して金属バンプ８０と電極パッド５０とを電気的に接続するよう接合する。【選択図】図１

Description

本発明は、弾性表面波デバイスの製造方法及び弾性表面波デバイスに関する。特に弾性表面波フィルタ、共振器等の弾性表面波デバイスの製造方法及び弾性表面波デバイスに関する。

図４は、従来の弾性表面波デバイスの平面図である。図４に示すように、圧電基板１０上に、互いに間挿し合っている一対のくし歯状電極２０、弾性表面波の伝搬方向において、くし歯状電極２０の両側に配置された反射器４０、電極パッド５０等の薄膜電極、引き回し配線３０が形成されている。引き回し配線３０により、くし歯状電極２０と電極パッド５０とが電気的に接続されている。圧電基板１０上には、くし歯状電極２０、引き回し配線３０、反射器４０、電極パッド５０等の電極を外部からの金属粉、水分等の付着から保護するべく、圧電基板１０上の全体に保護膜６０が形成されている。電極パッド５０上のそれぞれに形成された保護膜６０が部分的に除去された１つの開口部に金属バンプ７０が形成されている。

図５は、従来の弾性表面波デバイスの製造方法を説明するための、電極パッド５０付近の部分断面図である。図５（ａ）に示すように、引き回し配線３０と電気的に接続するように電極パッド５０が設けられており、電極パッド５０を含む圧電基板１０全体を覆うように保護膜６０が形成されている。

そして、図５（ｂ）に示すように、金属バンプ７０を設ける各電極パッド５０上の保護膜６０のみを除去して開口部９０を形成し、図５（ｃ）に示すように、形成された開口部９０から露出している電極パッド５０の上に金属バンプ７０を設けている。これにより、金属バンプ７０の形成時に、金属パッド７０と電極パッド５０との電気的な接続不良が生じないようにしている。なお、保護膜６０は、圧電基板１０全体に形成されていなくても良く、くし歯状電極２０、引き回し配線３０、反射器４０等の薄膜電極部分だけに形成されていても良い（特許文献１参照）。

特開２００４−０１５６６９号公報特開平０９−０３６１８６号公報

しかし、従来の弾性表面波デバイスの製造方法では、電極パッド５０上の保護膜６０のみを除去する工程と、金属バンプ７０を電極パッド５０に接合する工程とが必要であり、全体として製造工程が煩雑になるという問題点があった。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、電極パッド上の保護膜のみを除去する工程を要することなく金属バンプを形成することが可能な弾性表面波デバイスの製造方法及び弾性表面波デバイスを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明に係る弾性表面波デバイスの製造方法は、圧電基板と、互いに間挿し合っている一対のくし歯状電極と電極パッドとを含み、前記圧電基板上に設けられた薄膜電極と、前記くし歯状電極と前記電極パッドとを電気的に接続する引き回し配線と、前記電極パッドと電気的に接続される金属バンプと、前記くし歯状電極及び前記電極パッドの少なくとも一部を覆うように、前記圧電基板上に設けられた保護膜とを備える弾性表面波デバイスの製造方法であって、前記電極パッド上に前記保護膜を形成する工程と、前記保護膜に前記金属バンプを当接させることにより、前記保護膜に複数の破断部を形成し、同時に該破断部を介して前記金属バンプと前記電極パッドとを電気的に接続するよう接合する工程とを含むことを特徴とする。

上記構成では、電極パッド上に保護膜を形成し、保護膜に金属バンプを当接させることにより、保護膜に複数の破断部を形成し、同時に破断部を介して金属バンプと電極パッドとを電気的に接続するよう接合するので、保護膜を除去する工程と金属バンプを接合する工程とを別々に実行することなく、金属バンプと電極パッドとを電気的に接続することができる。したがって、全体として製造工程を短縮することができ、製造コストの低減を図ることが可能となる。また、金属バンプが形成される部分以外は保護膜が破断されないので、電極パッドの一部が露出することもなく、ごみの付着による他の薄膜電極との短絡も生じない。

また、本発明に係る弾性表面波デバイスの製造方法は、前記保護膜に前記金属バンプを当接させた状態で振動する工程を含むことが好ましい。

上記構成では、保護膜に前記金属バンプを当接させた状態で振動するので、当接させると同時に金属バンプを加熱する又は金属バンプに振動を加えることにより、複数の破断部を介して金属バンプと電極パッドとを接合させることができる。

また、本発明に係る弾性表面波デバイスの製造方法は、前記金属バンプの材質は、銀であることが好ましい。

上記構成では、金属バンプの材質が、銀であることにより、確実に電極パッド上に形成された保護膜を破断させることができ、確実に電極パッドと金属バンプとを電気的に接続することが可能となる。したがって、全体として製造工程を短縮することができ、製造コストの低減を図ることが可能となる。

また、本発明に係る弾性表面波デバイスの製造方法は、前記保護膜の材質が、ＳｉＯ₂であることが好ましい。

上記構成では、保護膜の材質がＳｉＯ₂ であることにより、確実に電極パッド上に形成された保護膜を破断させることができ、確実に電極パッドと金属バンプとを電気的に接続することが可能となる。したがって、全体として製造工程を短縮することができ、製造コストの低減を図ることが可能となる。

また、本発明に係る弾性表面波デバイスの製造方法は、前記保護膜の膜厚は２０００オングストローム以下であることが好ましい。保護膜の材質がＳｉＯ₂ であり、保護膜の膜厚が２０００オングストロームより大きい場合には保護膜が破断しないおそれがあるからである。

また、本発明に係る弾性表面波デバイスの製造方法は、前記保護膜の材質が、ＳｉＮであることが好ましい。

上記構成では、保護膜の材質がＳｉＮであることにより、確実に電極パッド上に形成された保護膜を破断させることができ、確実に電極パッドと金属バンプとを電気的に接続することが可能となる。したがって、全体として製造工程を短縮することができ、製造コストの低減を図ることが可能となる。

また、本発明に係る弾性表面波デバイスの製造方法は、前記保護膜の膜厚は３５０オングストローム以下であることが好ましい。保護膜の材質がＳｉＮであり、保護膜の膜厚が３５０オングストロームより大きい場合には保護膜が破断しないおそれがあるからである。

次に、上記目的を達成するために本発明に係る弾性表面波デバイスは、圧電基板と、互いに間挿し合っている一対のくし歯状電極と電極パッドとを含み、前記圧電基板上に設けられた薄膜電極と、前記くし歯状電極と前記電極パッドとを電気的に接続する引き回し配線と、前記くし歯状電極及び前記電極パッドの少なくとも一部を覆うように、前記圧電基板上に設けられた保護膜とを備える弾性表面波デバイスであって、前記圧電基板を平面視して前記金属バンプと前記電極パッドとが重なる第１の領域において、前記保護膜に形成された複数の破断部を介して前記金属バンプと前記電極パッドとが電気的に接続するよう接合されており、前記圧電基板を平面視して前記金属バンプと前記電極パッドとが重ならない第２の領域において、前記電極パッドが前記保護膜によって覆われていることを特徴とする。

上記構成では、電極パッド上に保護膜を形成し、保護膜に金属バンプを当接させることにより、保護膜に複数の破断部を形成し、同時に該破断部を介して金属バンプと電極パッドとを電気的に接続するように接合するので、保護膜６０を除去する工程と金属バンプ８０を接合する工程とを別々に実行することなく、金属バンプ８０と電極パッド５０とを電気的に接続することができる。したがって、全体として製造工程を短縮することができ、製造コストの低減を図ることが可能となる。また、金属バンプが形成される部分以外は保護膜が破断されないので、電極パッドの一部が露出することもなく、ごみの付着による他の薄膜電極との短絡も生じない。

また、本発明に係る弾性表面波デバイスは、前記複数の破断部を形成する場合に発生する前記保護膜の複数の破片は、前記金属バンプと前記電極パッドとが接合される接合部に含まれていることが好ましい。

上記構成では、複数の破断部を形成する場合に発生する保護膜の複数の破片は、金属バンプと電極パッドとが接合される接合部に含まれているので、破断部を形成する場合に発生する保護膜の破片を金属バンプと電極パッドとの接合部に閉じ込めることができ、保護膜の破片が飛散して金属バンプの表面等を汚染することがない。

上記構成によれば、電極パッド上に保護膜を形成し、保護膜に金属バンプを当接させることにより、保護膜に複数の破断部を形成し、同時に破断部を介して金属バンプと電極パッドとを電気的に接続するように接合するので、保護膜６０を除去する工程と金属バンプ８０を接合する工程とを別々に実行することなく、金属バンプ８０と電極パッド５０とを電気的に接続することができる。したがって、全体として製造工程を短縮することができ、製造コストの低減を図ることが可能となる。また、金属バンプが形成される部分以外は保護膜が破断されないので、電極パッドの一部が露出することもなく、ごみの付着による他の薄膜電極との短絡も生じない。

本発明の実施の形態１に係る弾性表面波デバイスの製造方法を説明するための、電極パッド付近の部分断面図である。本発明の実施の形態１に係る弾性表面波デバイスの製造方法における、保護膜の膜厚と、金属バンプと電極パッドとが電気的に接続されている状態との関係を示す図表である。本発明の実施の形態２に係る弾性表面波デバイスの製造方法における、保護膜の膜厚と、金属バンプと電極パッドとが電気的に接続されている状態との関係を示す図表である。従来の弾性表面波デバイスの平面図である。従来の弾性表面波デバイスの製造方法を説明するための、電極パッド付近の部分断面図である。

以下、図面を参照ながら本発明の実施の形態について詳細に説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る弾性表面波デバイスの製造方法を説明するための、電極パッド付近の部分断面図である。図１（ａ）は、金属バンプが形成される前の状態を示しており、図１（ｂ）は、金属バンプが形成された後の状態を示している。

圧電基板１０は、例えばＬｉＴａＯ₃のような圧電体材料で形成されている。圧電基板１０上には、アルミニウム、アルミニウム合金等の金属材料を用いて、図４に示すように、互いに間挿し合っている一対のくし歯状電極２０、引き回し配線３０、反射器４０、電極パッド５０等の薄膜電極が形成されている。薄膜電極は、蒸着、スパッタリング等の方法により、圧電基板１０上に薄膜を形成した後、フォトリソグラフィー、エッチング等を行うことにより、所定の形状に形成されている。

そして、図１（ａ）に示すように、くし歯状電極２０、弾性表面波の伝搬方向においてくし歯状電極２０の両側に配置された反射器４０、電極パッド５０、引き回し配線３０を含む圧電基板１０全体を完全に覆うように、酸化ケイ素（ＳｉＯ₂ ）の保護膜６０を形成する。保護膜６０の形成には、例えばプラズマＣＶＤ法等を用いる。もちろん、くし歯状電極２０、引き回し配線３０、反射器４０、電極パッド５０が覆われるように保護膜６０を形成すれば足りるので、圧電基板１０を部分的に覆うものであっても良い。

その後、図１（ｂ）に示すように、金属バンプ８０を電極パッド５０上に形成する。保護膜６０には従来のように開口部を設けることなく、金属バンプ８０をバンプボンディングすることにより形成する。金属バンプ８０には、銀のような導電抵抗の低い金属を用いる。銀バンプは金バンプよりも硬いので、バンプボンディングするときに金属バンプ８０を保護膜６０と直接圧着させる。保護膜６０に金属バンプ８０を当接させることにより、保護膜６０に複数の破断部６２を形成することができる。さらに、当接させると同時に金属バンプ８０を加熱する又は金属バンプ８０に振動を加えることにより、複数の破断部６２を介して金属バンプ８０と電極パッド５０とを電気的に接続するよう接合させることができる。例えば超音波ホーン等を用いて振動を加えれば良い。したがって、保護膜６０を除去する工程と、金属バンプ８０と電極パッド５０とを電気的に接続するように接合する工程とを同時に実行することができる。このとき、金属バンプ８０と保護膜６０との接合が完了するまで当接し続けることができるので、破断部６２を形成する場合に発生する保護膜６０の破片６４を金属バンプ８０と電極パッド５０との接合部に閉じ込めることができ、保護膜６０の破片６４が飛散して金属バンプ８０の表面等を汚染することも抑制することができる。

従来技術では、図５に示すように、圧電基板１０上の各電極パッド５０が形成されている領域は、金属バンプ７０を接合するために保護膜６０が除去され、開口部９０が形成されている。開口部９０の大きさは、金属バンプ７０の大きさよりも大きくなるので、電極パッド５０が一部露出している状態となる。そのため、電極パッド５０上に外部からの金属粉、水分等が付着した場合、電極パッド５０が腐食するおそれがあるという問題点があった。万一、電極パッド５０に腐食金属が形成された場合、形成された腐食金属が膨張することにより保護膜６０が破壊され、電極パッド５０を起点として腐食が弾性表面波デバイス全体に行き渡り、全体を破壊するおそれもあった。また、電極パッド５０の露出部分にごみが付着することにより、他の電極と短絡するおそれもあった。

これに対して、本実施の形態１に係る製造方法を用いることで、くし歯状電極２０、引き回し配線３０、反射器４０等の薄膜電極、及び電極パッド５０は、保護膜６０あるいは金属バンプ８０のいずれかによって完全に覆われるので、外部からの水分や腐食性物質と接触するおそれがなく、腐食の発生を防ぐことが可能となる。また、薄膜電極にごみが付着することによる短絡の発生を未然に防止することも可能となる。また、保護膜６０を除去する工程と金属バンプ８０を接合する工程とを別々に実行することなく、金属バンプ８０と電極パッド５０とを電気的に接続することができるので、全体として製造工程を短縮することができ、製造コストを低減することができる。

図２は、本発明の実施の形態１に係る弾性表面波デバイスの製造方法における、保護膜６０の膜厚と、金属バンプ８０と電極パッド５０とが電気的に接続されている状態との関係を示す図表である。図２において、金属バンプ８０として、金バンプ（Ａｕバンプ）を用いる場合と、銀バンプ（Ａｇバンプ）を用いる場合とで、金属バンプ８０と電極パッド５０との電気的な接続状態を比較する。図２では、電気的に接続されている状態を「○」で、接続されていない状態を「×」で、それぞれ表している。

図２からも明らかなように、金属バンプ８０として比較的柔らかい金（Ａｕ）バンプを用いる場合には、保護膜６０を破断させることができず、金属バンプ８０と電極パッド５０とを電気的に接続することができない。一方、金属バンプ８０として比較的固い銀（Ａｇ）バンプを用いる場合には、保護膜６０の膜厚によっては、バンプボンディングにより保護膜６０が破断され、金属バンプ８０と電極パッド５０とを電気的に接続することができる。

図２では、金属バンプ８０として銀バンプを用いた場合、保護膜６０の膜厚が２０００オングストローム（２００ナノメートル：ｎｍ）までなら、確実に金属バンプ８０と電極パッド５０とが電気的に接続されているが、保護膜６０の膜厚が３０００オングストローム（３００ナノメートル：ｎｍ）のときには電気的に接続されていない。したがって、保護膜６０の材質がＳｉＯ₂ である場合、保護膜６０の膜厚は２０００オングストローム以下であることが好ましい。

以上のように本実施の形態１によれば、薄膜電極上に材質がＳｉＯ₂ である保護膜６０を形成し、電極パッド５０上に形成された保護膜６０を、銀等の比較的固い金属で形成された金属バンプ８０をバンプボンディングすることにより破断させるので、保護膜６０を除去する工程を要することなく、確実に電極パッド５０と金属バンプ８０とを電気的に接続することが可能となる。したがって、全体として製造工程を短縮することができ、製造コストの低減を図ることが可能となる。

（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係る弾性表面波デバイスの製造方法は、実施の形態１と同様であることから、同一の符号を付することにより詳細な説明を省略する。本実施の形態２は、材質が窒化ケイ素（ＳｉＮ）である保護膜６０を形成している点で実施の形態１と相違する。

なお、圧電基板１０は、例えばＬｉＴａＯ₃のような圧電体材料で形成されており、圧電基板１０上には、アルミニウム、アルミニウム合金等の金属材料を用いて、図４に示すように、くし歯状電極２０、引き回し配線３０、反射器４０、電極パッド５０等の薄膜電極が形成されている。薄膜電極は、蒸着、スパッタリング等の方法により、圧電基板１０上に薄膜を形成した後、フォトリソグラフィー、エッチング等を行うことにより、所定の形状に形成されている。

そして、図１（ａ）に示すように、くし歯状電極２０、引き回し配線３０、反射器４０、電極パッド５０を含む圧電基板１０全体を完全に覆うように、窒化ケイ素（ＳｉＮ）の保護膜６０を形成する。保護膜６０の形成には、例えばプラズマＣＶＤ法等を用いる。もちろん、くし歯状電極２０、引き回し配線３０、反射器４０、電極パッド５０が覆われるように保護膜６０を形成すれば足りるので、圧電基板１０を部分的に覆うものであっても良い。

その後、図１（ｂ）に示すように、金属バンプ８０を電極パッド５０上に形成する。保護膜６０には従来のように開口部を設けることなく、金属バンプ８０をバンプボンディングすることにより形成する。金属バンプ８０には、銀のような導電抵抗の低い金属を用いる。銀バンプは金バンプよりも硬いので、バンプボンディングするときに金属バンプ８０を保護膜６０と直接圧着させて超音波ホーン等を用いて振動させる。保護膜６０に金属バンプ８０を当接させ、振動させることにより、保護膜６０に複数の破断部６２を形成することができ、形成された破断部６２を介して金属バンプ８０と電極パッド５０とを電気的に接続するよう接合させることができる。したがって、保護膜６０を除去する工程と、金属バンプ８０と電極パッド５０とを電気的に接続するように接合する工程とを同時に実行することができる。

図３は、本発明の実施の形態２に係る弾性表面波デバイスの製造方法における、保護膜６０の膜厚と、金属バンプ８０と電極パッド５０とが電気的に接続されている状態との関係を示す図表である。図３において、金属バンプ８０として、金バンプ（Ａｕバンプ）を用いる場合と、銀バンプ（Ａｇバンプ）を用いる場合とで、金属バンプ８０と電極パッド５０との電気的な接続状態を比較する。図３では、電気的に接続されている状態を「○」で、接続されていない状態を「×」で、それぞれ表している。

図３からも明らかなように、金属バンプ８０として比較的柔らかい金（Ａｕ）バンプを用いる場合には、保護膜６０を破断させることができず、金属バンプ８０と電極パッド５０とを電気的に接続することができない。一方、金属バンプ８０として比較的固い銀（Ａｇ）バンプを用いる場合には、保護膜６０の膜厚によっては、バンプボンディングにより保護膜６０が破断され、金属バンプ８０と電極パッド５０とを電気的に接続することができる。

図３では、金属バンプ８０として銀バンプを用いた場合、保護膜６０の膜厚が３５０オングストローム（３５ナノメートル：ｎｍ）までなら、確実に金属バンプ８０と電極パッド５０とが電気的に接続されているが、保護膜６０の膜厚が５００オングストローム（５０ナノメートル：ｎｍ）以上であるときには電気的に接続されていない。したがって、保護膜６０の材質がＳｉＮである場合、保護膜６０の膜厚は３５０オングストローム以下であることが好ましい。

以上のように本実施の形態２によれば、薄膜電極上に材質がＳｉＮである保護膜６０を形成し、電極パッド５０上に形成された保護膜６０を、銀等の比較的固い金属で形成された金属バンプ８０をバンプボンディングすることにより破断させるので、保護膜６０を除去する工程を要することなく、確実に電極パッド５０と金属バンプ８０とを電気的に接続することが可能となる。したがって、全体として製造工程を短縮することができ、製造コストの低減を図ることが可能となる。

その他、上述した実施の形態は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することができることは言うまでもない。

１０圧電基板
２０くし歯状電極
３０引き回し配線
４０反射器
５０電極パッド
６０保護膜
６２保護膜の破断部
６４保護膜の破片
７０、８０金属バンプ

Claims

圧電基板と、
互いに間挿し合っている一対のくし歯状電極と電極パッドとを含み、前記圧電基板上に設けられた薄膜電極と、
前記くし歯状電極と前記電極パッドとを電気的に接続する引き回し配線と、
前記電極パッドと電気的に接続される金属バンプと、
前記くし歯状電極及び前記電極パッドの少なくとも一部を覆うように、前記圧電基板上に設けられた保護膜と
を備える弾性表面波デバイスの製造方法であって、
前記電極パッド上に前記保護膜を形成する工程と、
前記保護膜に前記金属バンプを当接させることにより、前記保護膜に複数の破断部を形成し、同時に該破断部を介して前記金属バンプと前記電極パッドとを電気的に接続するよう接合する工程と
を含むことを特徴とする弾性表面波デバイスの製造方法。
前記保護膜に前記金属バンプを当接させた状態で振動する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の弾性表面波デバイスの製造方法。
前記金属バンプの材質は、銀であることを特徴とする請求項１又は２に記載の弾性表面波デバイスの製造方法。
前記保護膜の材質は、ＳｉＯ₂ であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の弾性表面波デバイスの製造方法。
前記保護膜の膜厚は２０００オングストローム以下であることを特徴とする請求項４に記載の弾性表面波デバイスの製造方法。
前記保護膜の材質は、ＳｉＮであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の弾性表面波デバイスの製造方法。
前記保護膜の膜厚は３５０オングストローム以下であることを特徴とする請求項６に記載の弾性表面波デバイスの製造方法。
圧電基板と、
互いに間挿し合っている一対のくし歯状電極と電極パッドとを含み、前記圧電基板上に設けられた薄膜電極と、
前記くし歯状電極と前記電極パッドとを電気的に接続する引き回し配線と、
前記くし歯状電極及び前記電極パッドの少なくとも一部を覆うように、前記圧電基板上に設けられた保護膜と
を備える弾性表面波デバイスであって、
前記圧電基板を平面視して前記金属バンプと前記電極パッドとが重なる第１の領域において、前記保護膜に形成された複数の破断部を介して前記金属バンプと前記電極パッドとが電気的に接続するよう接合されており、
前記圧電基板を平面視して前記金属バンプと前記電極パッドとが重ならない第２の領域において、前記電極パッドが前記保護膜によって覆われていることを特徴とする弾性表面波デバイス。
前記複数の破断部を形成する場合に発生する前記保護膜の複数の破片は、前記金属バンプと前記電極パッドとが接合される接合部に含まれていることを特徴とする請求項８に記載の弾性表面波デバイス。