JP2021034746A - 電子デバイスおよびその製造方法、フィルタ並びにマルチプレクサ - Google Patents

Abstract

【課題】小型化すること。【解決手段】第１面と前記第１面に向かい合う第２面とを有する単一の支持基板１０と、前記支持基板の前記第１面上に設けられた機能素子と、前記機能素子との間が導電可能に接続され、前記支持基板に埋め込まれ前記第１面側に露出し前記第１面から前記第２面に向かうにしたがい幅が狭くなる第１金属層１６ａと、平面視において前記第１金属層と重なり、前記支持基板内において前記第１金属層と接し、前記支持基板に埋め込まれ前記第２面に露出し、平面視における最小の断面積が前記第１金属層と接する接触面における前記第１金属層の断面積より大きい第２金属層１６ｂと、を備える電子デバイス。【選択図】図１

Description

本発明は、電子デバイスおよびその製造方法、フィルタ並びにマルチプレクサに関し、例えば基板を貫通する配線を有する電子デバイスおよびその製造方法、フィルタ並びにマルチプレクサに関する。

支持基板の上面に圧電基板を接合した複合基板を用いる弾性波デバイスが知られている（例えば特許文献１から３）。複合基板の上面から圧電基板を貫通する第１の貫通孔を形成し、第１の貫通孔内に第１の接続電極を形成し、複合基板の下面から支持基板を貫通する第２の貫通孔を形成し、第２の貫通孔内に第１の接続電極に接続する第２の接続電極を形成することが知られている（例えば特許文献３）。

特開２０１７−１５７９２２号公報 特開２０１７−１６９１３９号公報 特開２０１１−１３０３８５号公報

支持基板に貫通孔を形成すると、貫通孔は先端に向かうにしたがい幅が狭くなる形状となる。このため、支持基板の一面における貫通孔の断面を所望の面積とすると、支持基板の他方の面における貫通孔の断面が大きくなる。このため、弾性波デバイスが大型化してしまう。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、小型化することを目的とする。

本発明は、第１面と前記第１面に向かい合う第２面とを有する単一の支持基板と、前記支持基板の前記第１面上に設けられた機能素子と、前記機能素子との間が導電可能に接続され、前記支持基板に埋め込まれ前記第１面側に露出し前記第１面から前記第２面に向かうにしたがい幅が狭くなる第１金属層と、平面視において前記第１金属層と重なり、前記支持基板内において前記第１金属層と接し、前記支持基板に埋め込まれ前記第２面に露出し、平面視における最小の断面積が前記第１金属層と接する接触面における前記第１金属層の断面積より大きい第２金属層と、を備える電子デバイスである。

上記構成において、前記機能素子が設けられた第３面と前記第３面に向かい合う第４面とを有し、前記第４面が前記支持基板の前記第１面に直接または間接的に接合された圧電基板と、平面視において前記第１金属層と重なり前記圧電基板を貫通する孔を介し、前記機能素子と前記第１金属層とを電気的に接続する配線と、を備え、前記機能素子は圧電素子である構成とすることができる。

上記構成において、前記接触面は前記支持基板の厚さ方向の中心より下に位置する構成とすることができる。

上記構成において、前記配線は、前記孔に埋め込まれ表面が前記第３面と略平坦な第３金属層と、前記第１金属層の表面と前記第３面に設けられ前記機能素子と接続する第４金属層と、を備える構成とすることができる。

上記構成において、前記機能素子は前記第１面に設けられた圧電薄膜共振器である構成とすることができる。

上記構成において、平面視において前記第２金属層と重なり前記第２金属層と接し前記第２面に設けられた端子を備える構成とすることができる。

上記構成において、前記第２金属層は前記第２面から前記第１面に向かうにしたがい幅が狭くなる構成とすることができる。

上記構成において、前記支持基板は、サファイア基板、スピネル基板、石英基板または水晶基板である構成とすることができる。

本発明は、上記電子デバイスを含むフィルタである。

本発明は、上記フィルタを含むマルチプレクサである。

本発明は、第１面と前記第１面に向かい合う第２面とを有し前記第１面上に機能素子が設けられた単一の支持基板に、前記第１面から前記支持基板を貫通せず前記第１面から前記第２面に向かうにしたがい幅が狭くなる第１穴を形成する工程と、前記第１穴内に埋め込まれる第１金属層を形成する工程と、前記第２面を前記第１金属層が露出しないように研磨または研削する工程と、前記研磨または研削する工程の後、前記第２面から前記第１金属層に達する第２穴を形成する工程と、前記第２穴に埋め込まれ、平面視における最小の断面積が前記第１金属層と接する接触面における前記第１金属層の断面積より大きい第２金属層を形成する工程と、を含む電子デバイスの製造方法である。

本発明によれば、小型化することができる。

図１（ａ）および図１（ｂ）は、実施例１に係る弾性波デバイスの断面図および平面図である。 図２（ａ）は、実施例１における弾性波素子の平面図、図２（ｂ）はビア配線の断面図である。 図３は、実施例１の変形例１に係る弾性波デバイスの断面図である。 図４（ａ）から図４（ｄ）は、実施例１の変形例１に係る弾性波デバイスの製造方法を示す断面図（その１）である。 図５（ａ）から図５（ｄ）は、実施例１の変形例１に係る弾性波デバイスの製造方法を示す断面図（その２）である。 図６（ａ）から図６（ｄ）は、実施例１の変形例１に係る弾性波デバイスの製造方法を示す断面図（その３）である。 図７（ａ）から図７（ｃ）は、比較例１におけるビア配線付近の製造方法を示す断面図である。 図８（ａ）から図８（ｄ）は、実施例１におけるビア配線付近の製造方法を示す断面図である。 図９（ａ）および図９（ｂ）は、実施例１の変形例２および３に係る弾性波デバイスの断面図である。 図１０（ａ）は、実施例１の変形例４に係る弾性波デバイスの断面図、図１０（ｂ）は弾性波素子の断面図である。 図１１は、実施例１の変形例５に係る弾性波デバイスの断面図である。 図１２（ａ）は、実施例２に係るフィルタの回路図、図１２（ｂ）は、実施例２の変形例１に係るデュプレクサの回路図である。

以下、図面を参照し本発明の実施例について電子デバイスとして弾性波デバイスを例に説明する。

図１（ａ）および図１（ｂ）は、実施例１に係る弾性波デバイスの断面図および平面図である。図１（ｂ）は、支持基板１０、圧電基板１１および環状金属層３０を主に示している。

図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、支持基板１０の上面５１上に圧電基板１１が接合されている。支持基板１０は、例えばサファイア基板、アルミナ基板、スピネル基板、石英基板、水晶基板またはシリコン基板である。圧電基板１１は、例えばタンタル酸リチウム基板またはニオブ酸リチウム基板である。支持基板１０の線膨張係数は圧電基板１１より小さい。

圧電基板１１の上面５３に弾性波素子１２および配線１４が設けられている。圧電基板１１を貫通する孔１５ｃが設けられている。孔１５ｃ内に金属層１７が埋め込まれている。金属層１７の上面と圧電基板１１の上面５３とはほぼ平坦である。金属層１７の上面に配線１４が接触する。支持基板１０を貫通する貫通孔１５が設けられている。貫通孔１５は、穴１５ａおよび１５ｂを含む。貫通孔１５にビア配線１６が埋め込まれている。ビア配線１６は、穴１５ａ内に埋め込まれた金属層１６ａと穴１５ｂ内に埋め込まれた金属層１６ｂとを含む。

支持基板１０の下面５２に端子１８が設けられている。端子１８は、弾性波素子１２を外部と接続するためのフットパッドである。ビア配線１６および金属層１７は端子１８と配線１４とを電気的に接続する。配線１４、ビア配線１６、金属層１７および端子１８は、例えば銅層、アルミニウム層、白金層、ニッケル層または金層等の金属層である。

支持基板１０の周縁において圧電基板１１が除去されている。圧電基板１１を囲むように支持基板１０上に環状金属層３０が設けられている。環状金属層３０上に環状接合層３２が設けられている。環状接合層３２上にリッド３４が設けられている。環状接合層３２は、環状金属層３０とリッド３４とを接合する。環状金属層３０は、例えばニッケル層または銅層である。環状接合層３２は、例えば錫銀または錫銀銅等の半田である。リッド３４は例えばコバール等の金属板またはサファイア基板等の絶縁板である。環状金属層３０、環状接合層３２およびリッド３４により、弾性波素子１２が空隙２６に封止される。

図２（ａ）は、実施例１における弾性波素子の平面図、図２（ｂ）はビア配線の断面図である。図２（ａ）に示すように、弾性波素子１２は弾性表面波共振器である。圧電基板１１上にＩＤＴ（Interdigital Transducer）４０と反射器４２が形成されている。ＩＤＴ４０は、互いに対向する１対の櫛型電極４０ａを有する。櫛型電極４０ａは、複数の電極指４０ｂと複数の電極指４０ｂを接続するバスバー４０ｃとを有する。反射器４２は、ＩＤＴ４０の両側に設けられている。ＩＤＴ４０が圧電基板１１に弾性表面波を励振する。弾性波の波長は一対の櫛型電極４０ａの一方の櫛型電極４０ａの電極指４０ｂのピッチにほぼ等しい。すなわち、弾性波の波長は一対の櫛型電極４０ａの電極指４０ｂのピッチの２倍にほぼ等しい。ＩＤＴ４０および反射器４２は例えばアルミニウム膜、銅膜またはモリブデン膜により形成される。圧電基板１１上にＩＤＴ４０および反射器４２を覆うように保護膜または温度補償膜が設けられていてもよい。

図２（ｂ）に示すように、金属層１７の側面はテーパ状であり、金属層１７の断面は圧電基板１１の上面５３から支持基板１０の上面５１に向かうにしたがい小さくなる。金属層１７の上面と側面とのなす内角の角度θ３は鋭角である。これにより、金属層１７の下面における幅Ｄ６は金属層１７の上面における幅Ｄ５より小さい。

金属層１６ａは、テーパであり、支持基板１０の上面５１から下面５２に向かうにしたがい断面が小さくなる。金属層１６ａの上面と側面とのなす内角の角度θ１は鋭角である。金属層１６ａの下面における幅Ｄ２は金属層１６ａの上面における幅Ｄ１より小さい。金属層１６ｂの側面はテーパ状であり、金属層１６ｂは、支持基板１０の下面５２から上面５１に向かうにしたがい断面が小さくなる。金属層１６ｂの下面と側面とのなす内角の角度θ２は鋭角である。金属層１６ｂの上面における幅Ｄ４は金属層１６ｂの下面における幅Ｄ３より小さい。幅Ｄ６はＤ１より大きく、幅Ｄ４はＤ２より大きい。

支持基板１０および圧電基板１１は例えばそれぞれサファイア基板および４２°回転ＹカットＸ伝搬タンタル酸リチウム基板である。支持基板１０の厚さＴ０は圧電基板１１の厚さＴ１より大きい。支持基板１０および圧電基板１１の厚さＴ０およびＴ１は例えばそれぞれ５０μｍから１２０μｍおよび０．１μｍから２０μｍである。

金属層１６ａ、１６ｂおよび１７は例えば銅層である。金属層１６ｂの高さＨ２は例えば金属層１６ａの高さＨ１より小さく、例えば５μｍから２０μｍである。金属層１７の上面の幅Ｄ５は例えば金属層１６ａの上面の幅Ｄ１より大きい。金属層１６ｂの下面の幅Ｄ３は例えば金属層１６ａの下面の幅Ｄ２より大きい。金属層１６ａと１６ｂとの接合性および接触性のため幅Ｄ２は１０μｍ以上が好ましい。幅Ｄ１、Ｄ２およびＤ５は、例えばそれぞれ３０μｍ、１５μｍおよび７４μｍである。角度θ１は、例えば８８°から８０°である。角度θ２およびθ３は例えば各々４５°から８０°である。

［実施例１の変形例１］
図３は、実施例１の変形例１に係る弾性波デバイスの断面図である。図３に示すように、実施例１の変形例１では、孔１５ｃに金属層１７が埋め込まれていない。配線１４は孔１５ｃの側面および底面に設けられ、底面において金属層１６ａと接触する。その他の構成は実施例１と同じであり説明を省略する。

［実施例１の変形例１の製造方法］
図４（ａ）から図６（ｄ）は、実施例１の変形例１に係る弾性波デバイスの製造方法を示す断面図である。図４（ａ）に示すように、支持基板１０の上面５１にレーザ光を照射し穴１５ａを形成する。レーザ光を照射し穴１５ａを形成すると、穴１５ａの側面はテーパ状となる。

図４（ｂ）に示すように、穴１５ａの内面および支持基板１０の上面に例えばスパッタリング法を用いシード層１６ｃを形成する。シード層１６ｃ上に例えばめっき法を用いめっき層１６ｄを形成する。シード層１６ｃおよびめっき層１６ｄは同じ金属材料からなり例えば銅層である。シード層１６ｃと支持基板１０との間にチタン層等の密着層を設けてもよい。支持基板１０の上面５１が露出するように上面５１上のめっき層１６ｄおよびシード層１６ｃを例えばＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）法を用い平坦化する。これにより、シード層１６ｃおよびめっき層１６ｄから穴１５ａに埋め込まれた金属層１６ａが形成される。以下の図面ではシード層１６ｃおよびめっき層１６ｄの図示を省略し金属層１６ａとして図示する。

図４（ｃ）に示すように、支持基板１０の上面５１と圧電基板１１の下面を例えば表面活性化法を用い常温接合する。支持基板１０と圧電基板１１とは数ｎｍのアモルファス層等を介し直接接合されていてもよい。また、例えば、酸化アルミニウム、酸化シリコン、フッ素を添加した酸化シリコンなどの絶縁層を介し間接的に接合されていてもよい。圧電基板１１の上面５３を例えばＣＭＰ法により平坦化する。これにより、圧電基板１１を所望の厚さとする。図４（ｄ）に示すように、圧電基板１１の上面５３に弾性波素子１２を例えばスパッタリング法または真空蒸着法を用い形成する。

図５（ａ）に示すように、圧電基板１１を貫通する孔１５ｃおよび開口１５ｄを例えばウエットまたはドライエッチング法を用い形成する。このとき、支持基板１０はほとんどエッチングされない。孔１５ｃは金属層１６ａと重なるように形成され、孔１５ｃから金属層１６ａが露出する。開口１５ｄは支持基板１０の周縁に弾性波素子１２を囲むように形成される。孔１５ｃおよび開口１５ｄの側面はテーパ状となる。

図５（ｂ）に示すように、孔１５ｃの内面および圧電基板１１の上面５３に配線１４を例えばスパッタリング法または真空蒸着法を用い形成する。配線１４は弾性波素子１２と金属層１６ａとを電気的に接続する。孔１５ｃの側面がテーパ状のため、配線１４は孔１５ｃにおいて断線しない。

図５（ｃ）に示すように、開口１５ｄ内の支持基板１０の上面５１に環状金属層３０および環状接合層３２を例えばめっき法を用い形成する。図５（ｄ）に示すように、環状接合層３２上にリッド３４を搭載し、加熱することで、環状接合層３２とリッド３４とが接合する。これにより、弾性波素子１２が空隙２６に封止される。

図６（ａ）に示すように、支持基板１０の下面５２を例えば研磨または研削する。これにより、支持基板１０を薄膜化する。金属層１６ａは下面５２から露出しない。

図６（ｂ）に示すように、支持基板１０の下面５２に穴１５ｂを例えばウエットもしくはドライエッチング法、またはレーザ光を用い形成する。穴１５ｂは金属層１６ａと重なるように形成され、穴１５ｂから金属層１６ａが露出する。穴１５ｂの側面はテーパ状となる。

図６（ｃ）に示すように、穴１５ｂの内面および支持基板１０の下面に例えばスパッタリング法を用いシード層１６ｃを形成する。シード層１６ｃ下に例えばめっき法を用いめっき層１６ｄを形成する。シード層１６ｃおよびめっき層１６ｄは同じ金属材料からなり例えば銅層である。シード層１６ｃと支持基板１０との間にチタン層等の密着層を設けてもよい。支持基板１０の下面５２が露出するように下面５２下のめっき層１６ｄおよびシード層１６ｃを例えばＣＭＰ法を用い平坦化する。これにより、シード層１６ｃおよびめっき層１６ｄから穴１５ｂに埋め込まれた金属層１６ｂが形成される。以下の図面ではシード層１６ｃおよびめっき層１６ｄの図示を省略し金属層１６ｂとして図示する。

図６（ｄ）に示すように、支持基板１０の下面５２に端子１８を例えばスパッタリング法または真空蒸着法を用い形成する。端子１８は、例えば支持基板１０側からチタン層、銅層、ニッケル層および金層である。支持基板１０およびリッド３４を例えばダイシング法を用い切断する。以上により実施例１の変形例１に係る弾性波デバイスが製造される。

図７（ａ）から図７（ｃ）は、比較例１におけるビア配線付近の製造方法を示す断面図である。図７（ａ）に示すように、支持基板１０の厚さＴ０´は例えば４００μｍから５００μｍである。圧電基板１１の孔１５ｃ内に金属層１７を形成し、支持基板１０の穴１５ａ内に金属層１６ａを形成する。金属層１６ａは支持基板１０を貫通していない。金属層１６ａの高さＨ１´は例えば１２５μｍである。金属層１６ａの上面の幅はＤ１である。

図７（ｂ）に示すように、支持基板１０の下面５２を研磨または研削する。これにより、支持基板１０の厚さＴ０は約７５μｍとなる。支持基板１０の下面５２に金属層１６ａが露出する。金属層１６ａの下面の幅はＤ２である。図７（ｃ）に示すように、支持基板１０の下面５２に金属層１６ａに接触する端子１８を形成する。

穴１５ａは上面５１から下面５２に向かうにしたがい断面が小さくなる。これは、穴１５ａを上面５１から形成するためである。例えば穴１５ａをレーザ光を用い形成すると、金属層１６ａの上面と側面とのなす角度θ１は８０°から８５°となる。穴１５ａをエッチング法を用い形成すると、角度θ１はより小さくなる。金属層１６ａの下面の幅Ｄ２が小さくなると金属層１６ａと端子１８との接合性が低下する。また金属層１６ａと端子１８との接触抵抗が小さくなる。そこで、幅Ｄ２は例えば１０μｍ以上が好ましい。

支持基板１０の厚さＴ０は支持基板１０の反りの抑制および／または強度の確保のため、所望の厚さ以上とすることが求められる。例えば厚さＴ０を７５μｍ、幅Ｄ２を１５μｍ、角度θ１を８４°とすると、幅Ｄ１は４０μｍとなる。幅Ｄ５は幅Ｄ２より大きく例えば８４μｍとなる。このように、弾性波デバイスが大型化してしまう。

また、図７（ｂ）において、金属層１６ａ近傍の支持基板１０にクラック６４が形成されることがある。これは、支持基板１０が硬く金属層１６ａが柔らかいためである。

図８（ａ）から図８（ｄ）は、実施例１におけるビア配線付近の製造方法を示す断面図である。図８（ａ）に示すように、支持基板１０の厚さＴ０´は例えば４００μｍから５００μｍである。圧電基板１１の孔１５ｃ内に金属層１７を形成し、支持基板１０の穴１５ａ内に金属層１６ａを形成する。金属層１６ａの高さＨ１は例えば６５μｍである。金属層１６ａの下面の幅はＤ２である。

図８（ｂ）に示すように、支持基板１０の下面５２を研磨または研削する。これにより、支持基板１０の厚さＴ０´´は例えば７６μｍとなる。支持基板１０の下面５２に金属層１６ａは露出しない。図８（ｃ）に示すように、支持基板１０の下面５２から穴１５ｂを形成する。穴１５ｂの高さＨ２´は例えば１１μｍである。穴１５ｂの内面および支持基板１０の下面５２下に金属層１６ｂ´を例えばめっき法を用い形成する。

図８（ｄ）に示すように、支持基板１０の下面５２の金属層１６ｂ´を研磨または研削する。これにより、支持基板１０の下面５２が露出し、穴１５ｂ内に金属層１６ｂが埋め込まれる。このとき、支持基板１０の下面５２が研磨または研削され、支持基板１０の厚さＴ０は例えば７５μｍとなり、金属層１６ｂの高さＨ２は１０μｍとなる。このとき、支持基板１０の下面５２はほとんど研磨または研削されなくてもよい。金属層１６ａと１６ｂからビア配線１６が形成される。支持基板１０の下面５２に金属層１６ｂに接触する端子１８を形成する。

実施例１では、金属層１６ａと１６ｂとの接触する接触面における幅Ｄ２を１５μｍ、高さＨ１を６５μｍ、角度θ１を８４°とすると、幅Ｄ１は３０μｍとなる。幅Ｄ１とＤ５との差を比較例１と同程度とすると幅Ｄ５は７４μｍとなる。このように、比較例１に比べ幅Ｄ５を小さくでき、弾性波デバイスの小型化が可能となる。端子１８に接触する金属層１６ｂの幅Ｄ３を比較例１より大きくできるため、金属層１６ｂと端子１８との接合強度を高くし、金属層１６ｂと端子１８との接触抵抗を低くできる。

図８（ｂ）において、金属層１６ａ近傍の支持基板１０にクラック６４が形成される可能性がある。図８（ｃ）のように、穴１５ｂを金属層１６ａの幅Ｄ２より大きく形成することで、支持基板１０のクラック６４を除去できる。

支持基板１０と圧電基板１１との界面は熱応力に起因するせん断応力が最も大きくなる。このため、特許文献３のように、ビア配線の最も細くかつ金属層が接合する界面が支持基板１０と圧電基板１１との界面と近傍に位置すると、せん断応力により金属層が剥がれる可能性がある。

実施例１では、ビア配線１６の最も細くかつ金属層１６ａと１６ｂとが接合する接触面が支持基板１０と圧電基板１１との界面から十分離れている。よって、せん断応力に起因する剥がれを抑制できる。金属層１６ａの高さＨ１は金属層１６ｂの高さＨ２以上であることが好ましい。これにより、せん断応力に起因する金属層１６ａと１６ｂの剥がれを抑制できる。高さＨ１は高さＨ２の２倍以上が好ましく、３倍以上がより好ましい。

［実施例１の変形例２］
図９（ａ）は、実施例１の変形例２に係る弾性波デバイスの断面図である。図９（ａ）に示すように、実施例１の変形例２では、圧電基板１１は支持基板１０の上面に接合層１３を介し間接的に接合されている。接合層１３は例えば酸化シリコン膜等の絶縁膜である。接合層１３の厚さは例えば１μｍである。圧電基板１１は接合層１３上に常温接合されている。接合層１３と圧電基板１１との間に厚さが数１０ｎｍの酸化アルミニウム膜が設けられていてもよい。接合層１３と支持基板１０との間に窒化シリコン膜が設けられていてもよい。接合層１３が酸化シリコン膜等の絶縁膜のとき、酸化シリコン膜内にチタン膜等の金属膜が設けられていてもよい。チタン膜は酸化シリコン膜同士を接合する。チタン膜等の金属膜が設けられているとき、孔１５ｃの側面と配線１４との間に酸化シリコン膜等の絶縁膜が設けられていることが好ましい。これにより、金属膜と配線１４との電気的短絡を抑制できる。その他の構成は実施例１の変形例１と同じであり説明を省略する。

［実施例１の変形例３］
図９（ｂ）は、実施例１の変形例３に係る弾性波デバイスの断面図である。図９（ｂ）に示すように、実施例１の変形例３では、金属層１６ｂが設けられておらず、端子１８が穴１５ｂに埋め込まれている。その他の構成は実施例１と同じであり説明を省略する。実施例１の変形例１および２において端子１８が穴１５ｂに埋め込まれていてもよい。

［実施例１の変形例４］
図１０（ａ）は、実施例１の変形例４に係る弾性波デバイスの断面図、図１０（ｂ）は弾性波素子の断面図である。図１０（ａ）に示すように、実施例１の変形例４では、支持基板１０の上面５１に圧電基板１１が接合されていない。支持基板１０の上面５１に弾性波素子１２および配線１４が設けられている。その他の構成は実施例１およびその変形例１および２と同じであり説明を省略する。

図１０（ｂ）に示すように、弾性波素子１２は圧電薄膜共振器である。支持基板１０上に圧電膜４６が設けられている。圧電膜４６を挟むように下部電極４４および上部電極４８が設けられている。下部電極４４と支持基板１０との間に空隙４５が形成されている。圧電膜４６の少なくとも一部を挟み下部電極４４と上部電極４８とが対向する領域が共振領域４７である。共振領域４７において、下部電極４４および上部電極４８は圧電膜４６内に、厚み縦振動モードの弾性波を励振する。支持基板１０は、例えばサファイア基板、スピネル基板、アルミナ基板、ガラス基板、水晶基板またはシリコン基板である。下部電極４４および上部電極４８は例えばルテニウム膜等の金属膜である。圧電膜４６は例えば窒化アルミニウム膜である。空隙４５の代わりに弾性波を反射する音響反射膜が設けられていてもよい。

実施例１の変形例４では、実施例１において説明した圧電基板１１と支持基板１０との線膨張係数の差に起因したせん断応力が小さい。よって、金属層１６ａの高さは金属層１６ｂの高さより小さくてもよい。

［実施例１の変形例５］
図１１は、実施例１の変形例５に係る弾性波デバイスの断面図である。図１１に示すように、実施例１の変形例５では、支持基板１０上に基板２０が搭載されている。基板２０は、例えばサファイア基板、アルミナ基板、スピネル基板、石英基板、水晶基板またはシリコン基板である。基板２０の下面に弾性波素子２２および配線２４が設けられている。配線２４は例えば銅層、アルミニウム層、白金層または金層等の金属層である。基板２０はバンプ２８を介し圧電基板１１にフリップチップ実装（フェースダウン実装）されている。バンプ２８は、例えば金バンプ、半田バンプまたは銅バンプである。バンプ２８は、配線１４および２４と接合する。

支持基板１０の周縁の開口１５ｄに環状金属層３５が埋め込まれている。環状金属層３５上に環状金属層３６が設けられている。環状金属層３５および３６は例えばそれぞれ銅層およびニッケル層である。環状金属層３６上に基板２０を囲むように封止部３７が設けられている。封止部３７は、例えば半田（錫銀、錫または錫銀銅）等の金属層または樹脂等の絶縁層である。封止部３７は、環状金属層３６に接合されている。基板２０の上面および封止部３７の上面に平板状のリッド３８が設けられている。リッド３８は例えばコバール板等の金属板または絶縁板である。リッド３８および封止部３７を覆うように保護膜３９が設けられている。保護膜３９はニッケル膜等の金属膜または絶縁膜である。

弾性波素子１２は空隙２６を介し基板２０に対向している。弾性波素子２２は空隙２６を介し圧電基板１１に対向している。弾性波素子１２および２２は、封止部３７、支持基板１０、基板２０およびリッド３８により封止される。バンプ２８は空隙２６に囲まれている。端子１８はビア配線１６および配線１４を介し弾性波素子１２と電気的に接続され、さらに、バンプ２８および配線２４を介し弾性波素子２２に電気的に接続されている。その他の構成は実施例１と同じであり説明を省略する。

実施例１の変形例５のように、実施例１およびその変形例１から４の支持基板１０上に基板２０を搭載してもよい。弾性波素子２２として圧電薄膜共振器の例を説明したが、弾性波素子２２は弾性表面波共振器でもよい。基板２０の下面に設けられる機能素子として弾性波素子２２の例を説明したが、機能素子は、インダクタまたはキャパシタ等の受動素子、トランジスタを含む能動素子、またはＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）素子でもよい。

実施例１およびその変形例によれば、単一の支持基板１０の上面５１（第１面）上に弾性波素子１２（機能素子）が設けられている。金属層１６ａまたは端子１８（第１金属層）は、弾性波素子１２との間が導電可能に接続され、支持基板１０に埋め込まれ上面５１側に露出し上面５１から下面５２（第１面に向かい合う第２面）に向かうにしたがい幅が狭くなる（例えば断面が徐々に小さくなる）。金属層１６ｂ（第２金属層）は、平面視において金属層１６ａと重なり，支持基板１０内において金属層１６ａと接し、支持基板１０に埋め込まれ下面５２から露出する。平面視における金属層１６ｂの最小の断面積は金属層１６ａ（または端子１８）と１６ｂと接する接触面における金属層１６ａの断面積より大きい。

製造方法として、図４（ａ）のように、上面５１（第１面）から支持基板１０を貫通せず上面５１から下面５２（第２面）に向かうにしたがい幅が狭くなる（例えば断面が徐々に小さくなる）穴１５ａ（第１穴）を形成する。図４（ｂ）のように、穴１５ａ内に埋め込まれる金属層１６ａ（第１金属層）を形成する。図６（ａ）のように、下面５２を金属層１６ａが露出しないように研磨または研削する。図６（ｂ）のように、その後下面５２から金属層１６ａに達する穴１５ｂ（第２穴）を形成する。図６（ｃ）のように、穴１５ｂに埋め込まれ、平面視における最小の断面積が金属層１６ａと接する接触面における金属層１６ａの断面積より大きい金属層１６ｂ（第２金属層）を形成する。

図７（ｃ）の比較例１では、金属層１６ａの断面は下面５２において最も小さい。支持基板１０の厚さＴ０を所望の厚さとすると、弾性波デバイスが大型化する。実施例１およびその変形例では、図８（ｄ）のように、ビア配線１６の最小の断面は、金属層１６ａと１６ｂが接触する面における金属層１６ａの断面である。これにより、支持基板１０の厚さＴ０を比較例１と同じとしても弾性波デバイスを小型化できる。また、比較例１の図７（ｂ）の金属層１６ａの近傍に形成される支持基板１０のクラック６４等を穴１５ｂにより除去できる。

実施例１およびその変形例１から３および５のように、圧電基板１１の上面５３（第３面）に弾性波素子１２が設けられ、圧電基板１１の下面（第３面に向かい合う第４面）が支持基板１０の上面５１に直接または間接的に接合されている。配線１４および金属層１７（または配線１４）は、平面視において金属層１６ａと重なり圧電基板１１を貫通する孔１５ｃを介し、弾性波素子１２と金属層１６ａ接続する。支持基板１０上に圧電基板１１が接合されている場合、特許文献３のように、支持基板１０と圧電基板１１との界面において金属層が接合すると、熱応力に起因するせん断応力により金属層が剥がれる可能性がある。実施例１およびその変形例１から３および５では、単一の支持基板１０内で金属層１６ａと１６ｂが接合する。これにより、金属層１６ａと１６ｂとの接触面における支持基板１０と圧電基板１１の熱応力に起因するせん断応力が小さい。よって、金属層１６ａと１６ｂの剥がれを抑制できる。

金属層１６ａと１６ｂの接触面は支持基板１０の厚さ方向の中心より下に位置する。これにより、接触面を支持基板１０と圧電基板１１との界面から遠ざけることができる。よって、接触面におけるせん断応力をより小さくできる。

金属層１７（第３金属層）は、孔１５ｃに埋め込まれ表面が上面５３と略平坦である。配線１４（第４金属層）は、金属層１７の表面と上面５３に設けられ弾性波素子１２（圧電素子）と接続する。このような構造では、金属層１７が孔１５ｃに埋め込まれているため、金属層１７と１６ａとの界面のせん断応力が大きくなる。最も小さい断面は支持基板１０内に位置しているため、断面の小さい金属層１６ａと１６ｂとの接触面におけるせん断応力が小さくなる。

実施例１の変形例４のように、圧電基板１１が設けられておらず、弾性波素子１２は支持基板１０の上面５１に設けられた圧電薄膜共振器でもよい。

実施例１の変形例１、２、４および５のように、端子１８は、平面視において金属層１６ｂと重なり金属層１６ｂと接し下面５２に設けられている。これにより、ビア配線１６と端子１８との界面におけるビア配線１６の断面を比較例１より大きくできる。よって、ビア配線１６と端子１８との接合強度を高くし、接触抵抗を低くできる。

金属層１６ｂは下面５２から上面５１に向かうにしたがい幅が狭くなる。これにより、金属層１６ｂと端子１８との接触面積を大きくできる。また、クラック６４等をより除去できる。

支持基板は、サファイア基板、スピネル基板、石英基板または水晶基板である。サファイア基板は単結晶のＡｌ_２Ｏ_３を主成分とする基板である。スピネル基板は、単結晶または多結晶のＭｇＡｌ_２Ｏ_４を主成分とする基板である。石英基板は、アモルファスのＳｉＯ_２を主成分とする基板である。水晶基板は単結晶のＳｉＯ_２を主成分とする基板である。この場合、支持基板１０が硬いため、図８（ｂ）において、支持基板１０の下面５２にクラック６４が形成される可能性が高くなる。よって、金属層１６ｂを設けることでクラック６４を除去できる。

実施例１およびその変形例では、機能素子として、弾性波素子１２を例に説明したが、機能素子は、インダクタまたはキャパシタ等の受動素子、トランジスタを含む能動素子、またはＭＥＭＳ素子等でもよい。

実施例２は、フィルタおよびデュプレクサの例である。図１２（ａ）は、実施例２に係るフィルタの回路図である。図１２（ａ）に示すように、入力端子Ｔｉｎと出力端子Ｔｏｕｔとの間に、１または複数の直列共振器Ｓ１からＳ４が直列に接続されている。入力端子Ｔｉｎと出力端子Ｔｏｕｔとの間に、１または複数の並列共振器Ｐ１からＰ４が並列に接続されている。実施例２のフィルタを弾性波素子１２で形成してもよい。直列共振器および並列共振器の個数等は適宜設定できる。フィルタとしてラダー型フィルタを例に説明したが、フィルタは多重モード型フィルタでもよい。

図１２（ｂ）は、実施例２の変形例１に係るデュプレクサの回路図である。図１２（ｂ）に示すように、共通端子Ａｎｔと送信端子Ｔｘとの間に送信フィルタ６０が接続されている。共通端子Ａｎｔと受信端子Ｒｘとの間に受信フィルタ６２が接続されている。送信フィルタ６０は、送信端子Ｔｘから入力された高周波信号のうち送信帯域の信号を送信信号として共通端子Ａｎｔに通過させ、他の周波数の信号を抑圧する。受信フィルタ６２は、共通端子Ａｎｔから入力された高周波信号のうち受信帯域の信号を受信信号として受信端子Ｒｘに通過させ、他の周波数の信号を抑圧する。送信フィルタ６０および受信フィルタ６２の少なくとも一方を実施例２のフィルタとすることができる。また、送信フィルタ６０を弾性波素子１２で形成し、受信フィルタ６２を弾性波素子２２で形成してもよい。

マルチプレクサとしてデュプレクサを例に説明したがトリプレクサまたはクワッドプレクサでもよい。

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 支持基板
１１ 圧電基板
１２、２２ 弾性波素子
１４、２４ 配線
１５ａ、１５ｂ 穴
１５ｃ 孔
１６ ビア配線
１６ａ、１６ｂ、１７ 金属層
１８ 端子
２０ 基板
２６ 空隙
３０ 環状金属層
３２ 環状接合層
３４ リッド
６０ 送信フィルタ
６２ 受信フィルタ
５１、５３ 上面
５２ 下面

Claims (11)

1. 第１面と前記第１面に向かい合う第２面とを有する単一の支持基板と、
   前記支持基板の前記第１面上に設けられた機能素子と、
   前記機能素子との間が導電可能に接続され、前記支持基板に埋め込まれ前記第１面側に露出し前記第１面から前記第２面に向かうにしたがい幅が狭くなる第１金属層と、
   平面視において前記第１金属層と重なり、前記支持基板内において前記第１金属層と接し、前記支持基板に埋め込まれ前記第２面に露出し、平面視における最小の断面積が前記第１金属層と接する接触面における前記第１金属層の断面積より大きい第２金属層と、
   を備える電子デバイス。
2. 前記機能素子が設けられた第３面と前記第３面に向かい合う第４面とを有し、前記第４面が前記支持基板の前記第１面に直接または間接的に接合された圧電基板と、
   平面視において前記第１金属層と重なり前記圧電基板を貫通する孔を介し、前記機能素子と前記第１金属層とを電気的に接続する配線と、を備え、
   前記機能素子は圧電素子である請求項１に記載の電子デバイス。
3. 前記接触面は前記支持基板の厚さ方向の中心より下に位置する請求項２に記載の電子デバイス。
4. 前記配線は、前記孔に埋め込まれ表面が前記第３面と略平坦な第３金属層と、前記第１金属層の表面と前記第３面に設けられ前記機能素子と接続する第４金属層と、を備える請求項２または３に記載の電子デバイス。
5. 前記機能素子は前記第１面に設けられた圧電薄膜共振器である請求項１に記載の電子デバイス。
6. 平面視において前記第２金属層と重なり前記第２金属層と接し前記第２面に設けられた端子を備える請求項１から５のいずれか一項に記載の電子デバイス。
7. 前記第２金属層は前記第２面から前記第１面に向かうにしたがい幅が狭くなる請求項１から６のいずれか一項に記載の電子デバイス。
8. 前記支持基板は、サファイア基板、スピネル基板、石英基板または水晶基板である請求項１から７のいずれか一項に記載の電子デバイス。
9. 請求項１から８のいずれか一項に記載の電子デバイスを含むフィルタ。
10. 請求項９に記載のフィルタを含むマルチプレクサ。
11. 第１面と前記第１面に向かい合う第２面とを有し前記第１面上に機能素子が設けられた単一の支持基板に、前記第１面から前記支持基板を貫通せず前記第１面から前記第２面に向かうにしたがい幅が狭くなる第１穴を形成する工程と、
    前記第１穴内に埋め込まれる第１金属層を形成する工程と、
    前記第２面を前記第１金属層が露出しないように研磨または研削する工程と、
    前記研磨または研削する工程の後、前記第２面から前記第１金属層に達する第２穴を形成する工程と、
    前記第２穴に埋め込まれ、平面視における最小の断面積が前記第１金属層と接する接触面における前記第１金属層の断面積より大きい第２金属層を形成する工程と、
    を含む電子デバイスの製造方法。

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