JP2015231147A - 弾性波デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】寄生容量を抑えつつ、立体交差部の潰れを抑制することが可能な弾性波デバイスを提供すること。
【解決手段】本発明は、圧電基板１０と、圧電基板１０上に設けられた弾性波を励振するＩＤＴ１４と、圧電基板１０上にＩＤＴ１４に接続して設けられた信号配線２２と、圧電基板１０上にＩＤＴ１４に接続して設けられ、信号配線２２の上を跨いで立体交差するグランド配線２４と、信号配線２２とグランド配線２４とが立体交差する立体交差部３４でのグランド配線２４下に中空空間４０が形成されるように、立体交差部３４でのグランド配線２４下であって圧電基板１０の上面に平行な方向における一部に設けられた絶縁物３６と、を備える弾性波デバイスである。
【選択図】図１

Description

本発明は、弾性波デバイスに関し、例えば立体交差をした配線を備える弾性波デバイスに関する。

弾性波を利用した弾性波デバイスとして、基板上に弾性波を励振する電極とこの電極に接続された配線とを備えた弾性波デバイスが知られている。このような弾性波デバイスにおいて、配線を基板上で立体交差させる場合がある。例えば、下側配線と上側配線との立体交差部全体に絶縁膜を設けることで、下側配線の上を上側配線が跨いで立体交差する構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。例えば、下側配線と上側配線との立体交差部全体を中空として、下側配線の上を上側配線が跨いで立体交差する構造も知られている（例えば、特許文献２、３参照）。

特開平５−１６７３８７号公報 特開平１０−６５００６号公報 特開２０１２−９９８９号公報

下側配線と上側配線との立体交差部全体に絶縁膜を設ける構造では、絶縁膜の誘電率によって上下の配線間に大きな寄生容量が発生してしまう。一方、下側配線と上側配線との立体交差部全体を中空構造とした場合、外力によって立体交差部が潰れてしまう。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、寄生容量を抑えつつ、立体交差部の潰れを抑制することが可能な弾性波デバイスを提供することを目的とする。

本発明は、基板と、前記基板上に設けられた弾性波を励振する電極と、前記基板上に前記電極に接続して設けられた第１配線と、前記基板上に前記電極に接続して設けられ、前記第１配線の上を跨いで立体交差する第２配線と、前記第１配線と前記第２配線とが立体交差する立体交差部での前記第２配線下に中空空間が形成されるように、前記立体交差部での前記第２配線下であって前記基板の上面に平行な方向における一部に設けられた絶縁物と、を備えることを特徴とする弾性波デバイスである。本発明によれば、寄生容量を抑えつつ、立体交差部が潰れることを抑制することができる。

上記構成において、前記絶縁物は、前記立体交差部における前記第２配線の延在方向で前記立体交差部の中央部分に設けられ、前記絶縁物と前記立体交差部における前記第２配線の両端部分との間に前記中空空間が形成されている構成とすることができる。

上記構成において、前記絶縁物は、前記立体交差部での前記第１配線上に設けられ、前記立体交差部内の前記第１配線が設けられていない部分の前記基板上に前記中空空間が形成されている構成とすることができる。

上記構成において、前記絶縁物は、前記立体交差部での前記第１配線の側方に前記第１配線から離れて設けられ、前記立体交差部での前記第１配線上に前記中空空間が形成されている構成とすることができる。

上記構成において、前記基板と前記第２配線との間に設けられ、前記第１配線の上を跨がない第３配線を備え、前記絶縁物は、前記第１配線と前記第３配線との間の前記基板上に、前記第１配線及び前記第３配線から離れて設けられている構成とすることができる。

上記構成において、前記基板と前記第２配線との間に設けられ、前記第１配線の上を跨がない第３配線を備え、前記第３配線は、前記立体交差部において前記第２配線から突出して上面が露出した突出部を有し、前記絶縁物は、前記第３配線の前記突出部上に前記第１配線から離れて設けられている構成とすることができる。

上記構成において、前記第２配線は、前記第１配線よりも厚い構成とすることができる。

上記構成において、前記第１配線は信号配線であり、前記第２配線はグランド配線である構成とすることができる。

上記構成において、前記絶縁物は、絶縁樹脂である構成とすることができる。

本発明によれば、寄生容量を抑えつつ、立体交差部が潰れることを抑制することができる。

図１（ａ）は、実施例１に係る弾性波デバイスを示す上面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ間の断面図である。 図２（ａ）から図２（ｄ）は、実施例１に係る弾性波デバイスの製造方法を示す図（その１）である。 図３（ａ）から図３（ｄ）は、実施例１に係る弾性波デバイスの製造方法を示す図（その２）である。 図４（ａ）から図４（ｄ）は、実施例１に係る弾性波デバイスの製造方法を示す図（その３）である。 図５（ａ）及び図５（ｂ）は、実施例１に係る弾性波デバイスの製造方法を示す図（その４）である。 図６（ａ）は、比較例１に係る弾性波デバイスを示す断面図、図６（ｂ）は、比較例２に係る弾性波デバイスを示す断面図である。 図７（ａ）は、実施例１の変形例１に係る弾性波デバイスを示す断面図、図７（ｂ）は、実施例１の変形例２に係る弾性波デバイスを示す断面図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施例について説明する。

図１（ａ）は、実施例１に係る弾性波デバイスを示す上面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ間の断面図である。図１（ａ）及び図１（ｂ）のように、実施例１の弾性波デバイス１００は、圧電基板１０上に、２つの弾性表面波（ＳＡＷ：Surface Acoustic Wave）素子１２が設けられている。ＳＡＷ素子１２は、ＩＤＴ（Interdigital Transducer）１４と、反射器１６と、を備える。ＩＤＴ１４は、弾性表面波を励振する電極である。反射器１６は、弾性表面波が伝搬する方向においてＩＤＴ１４の両側に位置して設けられている。ＩＤＴ１４は、一対の櫛型電極を含む。圧電基板１０には、例えばタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ_３）又はニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３）等の圧電体を用いることができる。ＩＤＴ１４及び反射器１６は、例えばアルミニウム（Ａｌ）等の金属で形成されている。ＩＤＴ１４及び反射器１６の厚さは、例えば３５０ｎｍ程度である。

２つのＳＡＷ素子１２の一方には、中央に位置するＩＤＴ１４に、信号配線２３を介して１つの不平衡端子１８が接続されている。２つのＳＡＷ素子１２の他方には、中央に位置するＩＤＴ１４に、信号配線２３を介して２つの平衡端子２０が接続されている。不平衡端子１８及び平衡端子２０の一方は入力端子で、他方は出力端子である。

２つのＳＡＷ素子１２は、互いの外側に位置するＩＤＴ１４が信号配線２２で接続されることで、直列に接続されている。反射器１６及びＩＤＴ１４の信号配線が接続されていない櫛型電極には、グランド配線２４が接続されている。グランド配線２４は、反射器１６と外側のＩＤＴ１４とを囲み且つ２つのＳＡＷ素子１２の間を延在している。信号配線２２及びグランド配線２４は圧電基板１０上に設けられているため、２つのＳＡＷ素子１２の間を延在するグランド配線２４は、信号配線２２の上を跨いで立体交差している。

グランド配線２４は、圧電基板１０側から順に、第１金属層２６、第２金属層２８、及び第３金属層３０が積層された積層金属膜である。また、グランド配線２４と圧電基板１０との間に配線３２が設けられている。配線３２は、信号配線２２の上を跨いでなく、信号配線２２とグランド配線２４とが立体交差する立体交差部３４において、グランド配線２４から突出して上面が露出した突出部３８を有する。

信号配線２２、２３及び配線３２は、例えばアルミニウム（Ａｌ）等の金属で形成されていて、例えばＩＤＴ１４及び反射器１６と同じ金属で形成されている。信号配線２２、２３及び配線３２の厚さは、例えば３５０ｎｍ程度である。グランド配線２４の第１金属層２６は、後述する電解めっき法におけるシード層の役割を担い、例えば圧電基板１０側からチタン（Ｔｉ）層と銅（Ｃｕ）層とが積層された積層金属膜である。第２金属層２８は、グランド配線２４の抵抗を下げるために低抵抗率の金属で形成されていて、例えば銅（Ｃｕ）層である。第３金属層３０は、バンプのために形成されていて、例えば金（Ａｕ）層である。グランド配線２４の厚さは、例えば４μｍから５μｍ程度であり、信号配線２２よりも厚い。

立体交差部３４でのグランド配線２４下であって圧電基板１０の上面に平行な方向における一部に絶縁物３６が設けられている。言い換えると、立体交差部３４でのグランド配線２４下の一部には中空空間４０が形成されている。絶縁物３６は、立体交差部３４におけるグランド配線２４の延在方向で立体交差部３４の中央部分の信号配線２２上に設けられている。絶縁物３６と立体交差部３４におけるグランド配線２４の両端部分との間に、中空空間４０が形成されている。絶縁物３６には、例えばポリイミド等の絶縁樹脂を用いることができる。

立体交差部３４の高さＨは、例えば１μｍ程度である。絶縁物３６の上面は、グランド配線２４に接触していてもよいし、接触していなくてもよい。立体交差部３４の潰れを抑制する点からは、絶縁物３６の上面はグランド配線２４に接触している場合が好ましい。信号配線２２とグランド配線２４との間の寄生容量を抑える点からは、絶縁物３６の上面はグランド配線２４に接触していない場合が好ましい。絶縁物３６の上面がグランド配線２４に接触していない場合、絶縁物３６の上面が信号配線２２の上面よりも高い位置にあればよいが、立体交差部３４の潰れを抑制する点からは、絶縁物３６の圧電基板１０からの高さは、立体交差部３４の高さＨの１／２以上の場合が好ましく、２／３以上の場合がより好ましく、３／４以上の場合がさらに好ましい。

立体交差部３４におけるグランド配線２４の両端部分の間隔Ｌは、例えば２０μｍから３０μｍ程度である。絶縁物３６の幅Ｗ１は、信号配線２２の幅よりも広い場合でも、同じ場合でも、狭い場合でもよい。図１（ａ）及び図１（ｂ）では、絶縁物３６の幅Ｗ１が信号配線２２の幅よりも広い場合を図示している。絶縁物３６の幅Ｗ１は、寄生容量を抑える点から、立体交差部３４の間隔Ｌの１／２以下の場合が好ましく、１／３以下の場合がより好ましく、１／４以下の場合がさらに好ましい。また、図１（ａ）のように、絶縁物３６の長さは、立体交差部３４におけるグランド配線２４の幅Ｗ２と同じか、幅Ｗ２より短い場合でもよいが、幅Ｗ２よりも長い場合が好ましい。グランド配線２４の幅Ｗ２は、例えば３０μｍであり、絶縁物３６の長さは、例えば４０μｍである。

次に、実施例１の弾性波デバイスの製造方法について説明する。図２（ａ）から図５（ｂ）は、実施例１に係る弾性波デバイスの製造方法を示す図である。図２（ａ）、図２（ｃ）、図３（ａ）、図３（ｃ）、図４（ａ）、図４（ｃ）、及び図５（ａ）は、実施例１の弾性波デバイスの製造方法を示す上面図である。図２（ｂ）、図２（ｄ）、図３（ｂ）、図３（ｄ）、図４（ｂ）、図４（ｄ）、及び図５（ｂ）は、実施例１の弾性波デバイスの製造方法を示す断面図であり、図１（ａ）のＡ−Ａ間に相当する箇所の断面図である。

図２（ａ）及び図２（ｂ）のように、圧電基板１０上に、ＳＡＷ素子１２と、信号配線２２、２３と、配線３２と、を形成する。これらの形成にあたっては、ＳＡＷ素子１２等の形成に一般的に用いられる製造方法を用いることができ、ＳＡＷ素子１２と信号配線２２、２３と配線３２とは、同じ材料且つ同じ膜厚で形成される。その後、圧電基板１０上に感光性の絶縁樹脂（例えばポリイミド）を塗布した後、露光・現像を行うことで、信号配線２２上に絶縁物３６を形成する。

図２（ｃ）及び図２（ｄ）のように、配線３２が形成された領域に開口を有し、その他の領域を覆う第１レジスト膜４２を形成する。第１レジスト膜４２は、立体交差部が形成される部分において、信号配線２２の側方に位置する配線３２の端の一部を覆うように形成することが好ましい。

図３（ａ）及び図３（ｂ）のように、例えばスパッタリング法を用いて、圧電基板１０の全面に第１金属層２６を形成する。第１金属層２６は、上述したように、後述する電解めっき法におけるシード層として機能する。図３（ｃ）及び図３（ｄ）のように、グランド配線、不平衡端子、及び平衡端子が形成される領域に開口を有し、その他の領域を覆う第２レジスト膜４４を形成する。

図４（ａ）及び図４（ｂ）のように、例えば電解めっき法を用いて、第２レジスト膜４４の開口領域に、第２金属層２８と第３金属層３０とを順に形成する。その後、図４（ｃ）及び図４（ｄ）のように、第２レジスト膜４４を剥離する。

図５（ａ）及び図５（ｂ）のように、第１レジスト膜４２とその上に形成された第１金属層２６をリフトオフによって除去する。第１金属層２６が形成され難い第１レジスト膜４２の角の部分から剥離液が入り込むことで、第１レジスト膜４２をリフトオフによって除去することができる。これにより、第１金属層２６から第３金属層３０が積層された積層金属膜を含むグランド配線２４、不平衡端子１８、及び平衡端子２０が形成される。信号配線２２とグランド配線２４との立体交差部３４では、リフトオフによって第１レジスト膜４２が除去されることで、絶縁物３６の側方に中空空間４０が形成される。

ここで、実施例１の弾性波デバイスの効果を説明するにあたり、比較例の弾性波デバイスについて説明する。図６（ａ）は、比較例１に係る弾性波デバイスを示す断面図、図６（ｂ）は、比較例２に係る弾性波デバイスを示す断面図である。図６（ａ）の比較例１のように、信号配線２２とグランド配線２４との立体交差部３４の全体に絶縁物４６が設けられている場合、信号配線２２とグランド配線２４との間に大きな寄生容量が発生し、帯域外減衰特性等の劣化が生じてしまう。図６（ｂ）の比較例２のように、信号配線２２とグランド配線２４との立体交差部３４に絶縁物が設けられてなく、立体交差部３４の全体が中空空間４０となっている場合、外力によって立体交差部３４が潰れてしまう。例えば、ダイシング法によってウエハを個片化する際に、外力によって立体交差部３４が潰れてしまう。立体交差部３４が潰れることで、グランド配線２４が断線したり、グランド配線２４が信号配線２２に接触したりすることが生じる。

一方、実施例１では、図１（ｂ）のように、立体交差部３４でのグランド配線２４下に中空空間４０が形成されるように、立体交差部３４でのグランド配線２４下であって圧電基板１０の上面に平行な方向における一部に絶縁物３６が設けられている。これにより、立体交差部３４の一部が中空化するため、信号配線２２とグランド配線２４との間の寄生容量を抑えることができる。また、絶縁物３６は補強柱として機能するため、立体交差部３４が潰れることを抑制することができる。

図１（ｂ）のように、絶縁物３６は、立体交差部３４におけるグランド配線２４の延在方向で立体交差部３４の中央部分に設けられてもよい。そして、中空空間４０は、絶縁物３６と立体交差部３４におけるグランド配線２４の両端部分との間に形成されてもよい。絶縁物３６が立体交差部３４の中央部分に設けられることで、立体交差部３４が潰れることを効果的に抑制することができる。

図１（ｂ）のように、絶縁物３６は、立体交差部３４での信号配線２２上に設けられてもよい。そして、中空空間４０は、立体交差部３４内の信号配線２２が設けられていない部分の圧電基板１０上に形成されてもよい。絶縁物３６が信号配線２２上に設けられることで、立体交差部３４が万一潰れた場合でも、グランド配線２４が信号配線２２に接触することを抑制できる。また、グランド配線２４が信号配線２２に接触することを抑制する点からは、絶縁物３６は、信号配線２２よりも広い幅で、信号配線２２を覆って設けられていることが好ましい。

下側の配線である信号配線２２よりも、上側の配線であるグランド配線２４が厚い場合、立体交差部３４は潰れ易くなる。したがって、このような場合に本発明を適用することが好ましい。実施例１では、信号配線２２の上をグランド配線２４が跨いでいる。グランド配線２４の上を信号配線２２が跨ぐ場合でもよいが、グランド配線２４は抵抗を下げるために信号配線２２よりも厚膜にすることがなされるため、信号配線２２の上をグランド配線２４が跨ぐ場合は立体交差部３４が潰れ易くなる。したがって、グランド配線２４が信号配線２２の上を跨いで立体交差する場合に本発明を適用することが好ましい。

絶縁物３６は、絶縁樹脂からなる場合に限られず、その他の絶縁物からなる場合でもよい。例えば、絶縁物３６はＳＯＧ（Spin on Glass）膜からなる場合でもよい。ただし、絶縁物３６に絶縁樹脂を用いた場合は、例えば１μｍ以上の厚膜を容易に得ることができるとの利点がある。なお、絶縁物３６にＳＯＧ膜を用いた場合は、図２（ａ）及び図２（ｂ）において、ＳＯＧ膜を全面塗布した後、エッチングによって不要部分を除去することで、絶縁物３６を形成することができる。

図７（ａ）は、実施例１の変形例１に係る弾性波デバイスを示す断面図、図７（ｂ）は、実施例１の変形例２に係る弾性波デバイスを示す断面図である。なお、図７（ａ）及び図７（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ間に相当する箇所の断面を図示している。図７（ａ）のように、実施例１の変形例１においては、絶縁物３６ａは、信号配線２２と配線３２との間の圧電基板１０上に、信号配線２２及び配線３２から離れて設けられている。中空空間４０は、立体交差部３４での信号配線２２上に少なくとも形成されている。その他の構成は、実施例１の図１（ｂ）と同じであるため、説明を省略する。

図７（ｂ）のように、実施例１の変形例２においては、絶縁物３６ｂは、配線３２の突出部３８上に、信号配線２２から離れて設けられている。中空空間４０は、立体交差部３４での信号配線２２上に少なくとも形成されている。その他の構成は、実施例１の図１（ｂ）と同じであるため、説明を省略する。

実施例１の変形例１及び変形例２のように、絶縁物３６ａ、３６ｂは、立体交差部３４での信号配線２２の側方に信号配線２２から離れて設けられてもよい。そして、中空空間４０は、立体交差部３４での信号配線２２上に形成されてもよい。この場合、信号配線２２とグランド配線２４との間の寄生容量を効果的に抑制することができる。

実施例１の変形例１では、絶縁物３６ａは、信号配線２２と配線３２との間の圧電基板１０上に、信号配線２２及び配線３２から離れて設けられている。この場合、実施例１の変形例２の絶縁物３６ｂと比べて、絶縁物３６ａを立体交差部３４の中央部分により近く設けることができる。このため、実施例１の変形例２に比べて、立体交差部３４が潰れることを抑制できる。

実施例１の変形例２では、絶縁物３６ｂは、配線３２の突出部３８上に、信号配線２２から離れて設けられている。この場合、実施例１の変形例１の絶縁物３６ａと比べて、絶縁物３６ｂを信号配線２２から離して設けることができる。このため、実施例１の変形例１に比べて、寄生容量を小さくすることができる。

実施例１から実施例１の変形例２では、グランド配線２４は１つの信号配線２２の上を跨って立体交差する場合を例に示したが、グランド配線２４が２つ以上の信号配線２２の上を跨って立体交差する場合でもよい。また、立体交差部３４の潰れを抑制する点からは、絶縁物は複数設けられている場合が好ましい。複数の絶縁物は、図７（ａ）及び図７（ｂ）のように、立体交差部３４の中央部分に対して対称に設けられている場合が好ましい。複数の絶縁物が設けられている場合は、複数の絶縁物それぞれの幅Ｗ１（図１（ｂ）参照）の合計が、立体交差部３４の間隔Ｌ（図１（ｂ）参照）の１／２以下の場合が好ましく、１／３以下の場合がより好ましく、１／４以下の場合がさらに好ましい。

実施例１では、不平衡−平衡型の多重モード型弾性波フィルタの場合を例に示したが、平衡−平衡型や不平衡−不平衡型の多重モード型弾性波フィルタの場合でもよいし、ラダー型フィルタ等の他の弾性波デバイスの場合でもよい。さらに、弾性表面波デバイスの場合に限られず、ラブ波デバイス、弾性境界波デバイス、圧電薄膜共振器（ＦＢＡＲ：Film Bulk Acoustic Resonator）デバイスの場合でもよい。ＦＢＡＲデバイスの場合、シリコン基板等の基板上に圧電膜を挟んで設けられた下部電極と上部電極とが、弾性波を励振する電極となる。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１０ 圧電基板
１２ ＳＡＷ素子
１４ ＩＤＴ
１６ 反射器
２２ 信号配線
２４ グランド配線
２６ 第１金属層
２８ 第２金属層
３０ 第３金属層
３２ 配線
３４ 立体交差部
３６〜３６ｂ 絶縁物
４０ 中空空間
３６〜３６ｂ 絶縁物
３８ 突出部

Claims (9)

1. 基板と、
   前記基板上に設けられた弾性波を励振する電極と、
   前記基板上に前記電極に接続して設けられた第１配線と、
   前記基板上に前記電極に接続して設けられ、前記第１配線の上を跨いで立体交差する第２配線と、
   前記第１配線と前記第２配線とが立体交差する立体交差部での前記第２配線下に中空空間が形成されるように、前記立体交差部での前記第２配線下であって前記基板の上面に平行な方向における一部に設けられた絶縁物と、を備えることを特徴とする弾性波デバイス。
2. 前記絶縁物は、前記立体交差部における前記第２配線の延在方向で前記立体交差部の中央部分に設けられ、
   前記絶縁物と前記立体交差部における前記第２配線の両端部分との間に前記中空空間が形成されていることを特徴とする請求項１記載の弾性波デバイス。
3. 前記絶縁物は、前記立体交差部での前記第１配線上に設けられ、
   前記立体交差部内の前記第１配線が設けられていない部分の前記基板上に前記中空空間が形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の弾性波デバイス。
4. 前記絶縁物は、前記立体交差部での前記第１配線の側方に前記第１配線から離れて設けられ、
   前記立体交差部での前記第１配線上に前記中空空間が形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の弾性波デバイス。
5. 前記基板と前記第２配線との間に設けられ、前記第１配線の上を跨がない第３配線を備え、
   前記絶縁物は、前記第１配線と前記第３配線との間の前記基板上に、前記第１配線及び前記第３配線から離れて設けられていることを特徴とする請求項４記載の弾性波デバイス。
6. 前記基板と前記第２配線との間に設けられ、前記第１配線の上を跨がない第３配線を備え、
   前記第３配線は、前記立体交差部において前記第２配線から突出して上面が露出した突出部を有し、
   前記絶縁物は、前記第３配線の前記突出部上に前記第１配線から離れて設けられていることを特徴とする請求項４記載の弾性波デバイス。
7. 前記第２配線は、前記第１配線よりも厚いことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項記載の弾性波デバイス。
8. 前記第１配線は信号配線であり、前記第２配線はグランド配線であることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項記載の弾性波デバイス。
9. 前記絶縁物は、絶縁樹脂であることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項記載の弾性波デバイス。
   

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