製作表面聲波器件的方法及表面聲波器件的製作方法
2023-06-12 11:57:26
專利名稱：製作表面聲波器件的方法及表面聲波器件的製作方法
技術領域：
本發明涉及製作以倒裝晶片連接法封裝之表面聲波器件的方法，特別涉及一種製作表面聲波器件的方法，其中，在壓電襯底上設置電極，電極的一部分上層疊有多個電極層，並且，形成用來覆蓋電極的絕緣層；本發明還涉及表面聲波器件。
背景技術：
至今已提出不同類型的用倒裝晶片法安裝在封裝上的表面聲波器件。在一些表面聲波器件中，一部分電極具有多個電極層彼此層疊的結構。例如，在一些情況下，在與叉指電極接觸的接線電極中，多個電極層彼此層疊，以減少電阻。另外，在有些情況下，與接線電極接觸的電極焊接區具有多個電極層彼此層疊的結構，以便能緩和凸起粘接過程中對襯底的衝擊。此外，在另一些情況下，叉指電極的母線具有多個電極層彼此層疊的結構。因此，禁閉效果增強，插入損失減少，通頻帶寬增加。
另外，在有些情況下，在這些型式的表面聲波器件中，形成由SiO2、SiN等製成的絕緣膜，用以覆蓋除凸起粘結部分以外的電極，以保護電極和校準頻率。
日本專利No.3435639(專利文件1)描述了一種製作上述表面聲波器件方法的例子。下面參考圖6A、6B和6C，7A、7B和7C描述專利文件1製作表面聲波器件的方法。
首先，如圖6A所示，在壓電襯底101上形成第一電極層102。接著如圖6B所示，在第一電極層102上形成第二電極層103。在第一電極層102上表面的一部分上，而不是在它的整個上表面上形成第二電極層103。也就是說，只在要形成上述電極焊接區、接線電極和母線的區域提供第二電極層103。因此，形成接線電極104、電極焊接區105和母線106，其中使第一和第二電極層彼此層疊。電極層107是一個構成叉指電極的電極指狀物的一部分。所以，構成電極指狀物的部分107隻由第一電極層102構成。
接下來，如圖6C所示，將凸起108粘結在電極焊接區105上。
繼而，如圖7A所示，在其上整體地形成由SiO2製成的絕緣膜109。然後，再如圖7B所示，蝕刻絕緣膜109，從而露出凸起108。另外，蝕刻絕緣膜109，使其厚度減小，如圖7C所示。由此，使頻率特性得以被校準。
此外，日本未審專利申請公開No.10-163789(專利文件2)披露了一種不同於專利文件1中描述的製作表面聲波器件的方法。下面將參考圖8A至8C和9A至9C描述專利文件2中製作表面聲波器件的方法。
首先，在壓電襯底201上形成第一電極層202，如圖8A所示。接著在第一電極層202上形成第二電極層203，如圖8B所示。
只在要形成電極焊接區、接線電極和母線的區域提供第二電極層203。
至此，形成接線電極204、電極焊接區205和母線206。電極層207與構成叉指電極的電極指狀物部分相應。
然後如圖8C所示，將SiO2製成的絕緣膜208層疊在整個表面上。接著如圖9A所示，通過蝕刻除去電極焊接區205上存在的絕緣膜208部分。然後如圖9B所示，蝕刻絕緣膜208，使其厚度減小。由此，使頻率特性得以被校準。最後，使凸起209粘結在電極焊接區205上。
參照專利文件1中所述的製作方法，在形成電極焊接區105之後，立即將凸起108粘結到構成電極焊接區105的部分第二電極層103的上表面。相應地，可使電極焊接區105與凸起108之間的粘接強度顯著增強。不過，在形成凸起108之後，形成絕緣膜109，從使凸起108得以被覆蓋。如圖7C所示，除去凸起108上存在的絕緣膜109。但問題在於，在倒裝晶片粘結時，由於凸起上的絕緣膜殘渣之故，可能會使凸起108與封裝的電極之間的粘接強度降低。
另外，參照專利文件2所述的製作方法，在形成電極焊接區205之後，立即形成絕緣膜208。除去電極焊接區上存在的絕緣膜208。此後在電極焊接區205上形成凸起209。因此，有可能由於絕緣膜殘渣的緣故，會使電極焊接區205與凸起209之間的粘接強度降低。
發明內容
為了克服上述問題，本發明的優選實施例提供一種製作表面聲波器件的方法，所述表面聲波器件包括凸起和絕緣膜，並用倒裝晶片工藝被安裝於封裝上，其中，凸起與電極焊接區之間的粘接強度足夠高，並防止凸起與組件上的電極之間的粘接強度降低，另外還提供一種表面聲波器件。
按照本發明的第一優選實施例，提供一種製作表面聲波器件的方法，其中，在壓電襯底上形成的電極包括叉指電極、與叉指電極接觸的接線電極和連接至接線電極的電極焊接區；至少所述電極焊接區具有多個電極層彼此層疊的結構；將凸起粘結至電極焊接區，所述方法依序包括下述步驟在壓電襯底上形成用來構成叉指電極、接線電極和電極焊接區的第一電極膜；在壓電襯底上形成絕緣膜，以覆蓋第一電極膜；將絕緣膜製成圖案，除去部分第一電極膜上存在的絕緣膜，所述第一電極膜上將要層疊第二電極膜；在已除去絕緣膜的第一電極膜的那部分上形成第二電極膜；以及將凸起粘結在第二電極膜上。這樣，凸起被直接粘結至第二電極層。因此，可使電極與凸起之間的粘接強度能顯著增強。另外，在凸起形成之後，並不在凸起上形成絕緣膜。因此，避免封裝上的凸起與電極間的粘接強度降低，而這種情況會因絕緣膜殘渣存在的緣故而發生。
在第一電極膜上形成第二電極膜之前，除去第一電極膜上將要形成第二電極膜的部分上存在的絕緣膜。最好用薄膜形成法或其他適當的過程形成所述第一和第二電極膜。因此，雖然除去第一電極膜上的絕緣膜並在其上形成第二電極膜，但第一和第二電極膜之間的粘接強度是足夠高的。
按照本發明的優選實施例，在使用凸起通過倒裝晶片而被安裝到封裝上的表面聲波器件中，凸起與電極焊接區之間的電連接強度，以及封裝組件上的凸起與電極之間的粘接強度都被顯著地增強。
第一電極膜上將要層疊第二電極膜的部分最好包括用來構成電極焊接區、接線電極和叉指電極的母線的各個部分。因此，當向那裡粘結凸起時可避免襯底破裂。接線電極有低電阻，可將表面聲波器件有效地禁閉在叉指電極的母線之間。
按照本發明的第二優選實施例，提供一種製作表面聲波器件的方法，其中，在壓電襯底上形成的電極包括叉指電極、與叉指電極接觸的接線電極和連接至接線電極的電極焊接區；至少所述電極焊接區具有多個電極層彼此層疊的結構；將凸起粘結至電極焊接區，所述方法依序包括下述步驟在壓電襯底上形成至少構成叉指電極和接線電極的第一電極膜；在壓電襯底上形成絕緣膜，以覆蓋第一電極膜；將絕緣膜製成圖案，以便除去第一電極膜上將要層疊第二電極膜的部分上存在的絕緣膜；除去壓電襯底上將要形成用以構成電極焊接區的第二電極膜的那部分上所存在的絕緣膜；在第一電極膜上已除去絕緣膜的部分和壓電襯底上將要形成第二電極膜的那部分上形成第二電極膜；以及將凸起粘結在用來構成電極焊接區的第二電極膜上。這樣，在構成電極焊接區的電極膜上形成沒有殘渣的絕緣膜，從而可使電極焊接區與凸起之間的粘接強度有效地增強。按照本發明的優選實施例，可由第二電極膜形成電極焊接區，與叉指電極和接線電極相反，沒有第一和第二電極膜層疊的結構。
所述方法最好還包括在絕緣膜製成圖案之後，減小絕緣膜的厚度以校準頻率的步驟。因此，表面聲波器件有滿意的頻率特性。
最好使SiO2膜或SiN形成為所述的絕緣膜。由SiO2膜或SiN膜保護電極，進而可使溫度特性得到改善。
作為第二電極膜的下層，最好形成粘結電極層，用來增強第一電極膜與第二電極膜之間的粘接強度，並在粘結電極層上形成第二電極膜。從而，使第一與第二電極層之間的粘接強度得到有效地增強。
作為第一電極膜的下層，最好形成底電極層，用來增強壓電襯底與電極之間的粘接強度，並在底電極層上形成第一電極膜。從而，使電極與壓電襯底之間的粘接強度被顯著增強。
按照本發明的另一優選實施例，一種表面聲波器件，包括壓電襯底；布置在壓電襯底上的電極，所述電極包括叉指電極、連接至叉指電極的接線電極和電極焊接區；粘結在電極焊接區上的凸起；電極的一部分至少包括具有多個電極膜層疊結構的電極焊接區；以及安排絕緣膜，使得覆蓋除具有多個電極膜層疊結構的電極部分以外的區域。因而，使叉指電極得到保護。通過調整絕緣膜的厚度可以實現頻率校準。因此，可靠性高，特性的認可率大為改善。
從下面參考附圖對優選實施例的詳細描述，將使本發明的其它性能、要素、步驟、特點和優點更為清楚。
圖1A、1B、1C和1D是表示本發明優選實施例製作表面聲波器件方法的剖視圖；圖2A和2B是表示本發明優選實施例製作表面聲波器件方法的前剖視圖；圖3是作為表面聲波器件的梯形濾波器的電路圖，應用本發明優選實施例製作表面聲波器件的方法製作所述表面聲波器件；圖4是作為表面聲波器件的梯形濾波器的平面視圖，應用本發明優選實施例製作表面聲波器件的方法製作所述表面聲波器件；圖5是設置相同電極膜的表面聲波器件改型的前剖視圖；圖6A、6B和6C是表示已知製作表面聲波器件方法示例的前剖視圖；圖7A、7B和7C是表示圖6A至6C所示製作表面聲波器件方法各個步驟的前剖面圖；圖8A、8B和8C是表示已知製作表面聲波器件方法另一示例的前剖視圖；圖9A、9B和9C是表示圖8A至8C所示製作方法各步驟之後實現的表面聲波器件製造步驟的前剖視圖。
具體實施例方式
下面，從參考附圖描述本發明的優選實施例，將使本發明顯得更加清楚。
現在參考圖1A至1D、2A和2B描述本發明優選實施例的製作方法。
首先，如圖1A所示，製備壓電襯底1。在壓電襯底1上形成第一電極膜2。最好用導電材料，如Al、Cu、Au、Pt或Ti製成第一電極膜2。為形成第一電極膜2，採用適當方法，如汽相澱積、噴射或電鍍，或者其他合適的工藝形成金屬膜，然後，採用光刻技術將金屬膜製成圖案。應予說明的是，當用光刻技術使金屬膜製成圖案並且再蝕刻時，作為蝕刻方法，可採取使用等離子體或其他合適工藝的溼式蝕刻和乾式蝕刻。此外，可用移去方法形成第一電極膜2。
最好形成第一電極膜2，以便至少構成叉指電極、接線電極和電極焊接區。也就是說，安排第一電極膜2，為的是在壓電襯底1上形成各個電極部分。
此後，如圖1B所示，形成絕緣膜3以覆蓋壓電襯底1的整個上表面1a。作為絕緣膜3，可使用由各種絕緣材料，如SiO2、AIN、Al2O3、SiN等製成的絕緣膜。可用適當的方法，如噴射或其他合適的工藝製作絕緣膜3。
絕緣膜3在表面聲波器件中起保護膜的作用。另外，提供絕緣膜3為的是進行本優選實施例的頻率校準。
接著，如圖1C所示，將絕緣膜3製成圖案。實現繪製圖案，以便除去部分絕緣膜3，在所述絕緣膜3中，有如下面將要描述的那樣，要將第二電極膜層疊在第一電極膜2上。例如，在絕緣膜3的整個表面上提供正型抗蝕劑。然後，將具有與要除去之絕緣膜部分相應的開口掩模層疊在抗蝕劑上，隨後曝光。除去抗蝕劑的曝光部分。除去絕緣膜上要形成第二電極膜的部分。此後，除去剩餘的抗蝕劑。另外，在光刻技術中，通過用光網分步曝光可以除去部分絕緣膜。
在如上所述製成絕緣膜3之後，測量表面聲波器件的頻率特性。為校準頻率，根據測量結果，通過蝕刻，減小絕緣膜的厚度(參看圖1D)。與絕緣膜3蝕刻方法相同，可採取使用等離子體或其他工藝的溼式蝕刻和乾式蝕刻。在無需頻率校準的情況下，可以省略減小絕緣膜3厚度的處理。
隨後，如圖2A所示，在第一電極膜2的暴露部分形成第二電極膜4。第二電極膜4被形成於與叉指電極5的母線5a和5b、接線電極6以及電極焊接區7相應的部分第一電極膜2上。也就是說，母線5a和5b、接線電極6和電極焊接區7各具有其中第一和第二電極膜層疊的結構。
最好只由第一電極膜2形成叉指電極5的電極指狀物5c。
由適當的導電材料，如Al、Cu、Ti或其他合適的材料形成第二電極膜4。形成第二電極膜4的方法不受特別的限制。可通過適當方法提供第二電極膜4，即通過在整個表面上形成金屬膜，成為第二電極膜，並用溼式或乾式蝕刻或用平板印刷法製成圖案。
由於形成第二電極膜4，可緩解將凸起粘結至電極焊接區7時產生的衝擊，並可防止由於在倒裝晶片粘結處加給所述凸起的應力而使壓電襯底破裂。此外，可減小接線電極6的電阻，提高叉指電極5中表面聲波器件的禁閉效果。
此後，如圖2B所示，凸起8被粘結至電極焊接區7。凸起8可由適當的導電材料例如Au、焊料或其他合適的材料製成。
根據本優選實施例，凸起8最好直接粘結在第二電極膜4的上表面。這樣，凸起8與電極焊接區7之間的粘接強度大為增加。在上述生產的表面聲波器件中，在凸起8的表面上不產生絕緣膜殘渣。因此，凸起8與組件上的襯底的電極表面之間的粘接強度大為提高。
圖1A至1D、2A和2B示出表面聲波器件中形成一個叉指電極、與叉指電極接觸的接線電極和電極焊接區的部分。根據本發明，在壓電襯底上形成的電極結構不受特別的限制。本發明可用於製作各種表面聲波諧振器和表面聲波器件。例如，本發明可用於製作圖3和圖4所示的梯形濾波器。
圖3示出比如優選應用本發明的梯形濾波器的電路結構。圖4是它的示意平面圖。如圖3所示，在梯形濾波器11中，將串聯臂諧振器S1和S2併入輸入端子12和輸出端子13彼此連接所經過的串聯臂上。將並聯臂諧振器P1-P3分別安排在並聯臂上。
如圖4所示，在梯形濾波器11中，安排各有一對端子的表面聲波器件諧振器，使串聯臂諧振器S1和S2以及並聯諧振器P1-P3安排在壓電襯底14上。
根據本發明，在梯形濾波器11中，最好形成絕緣膜和凸起，使凸起與電極焊接區之間以及凸起與封裝之間的粘接強度足夠高，如在上述優選此外，根據上述優選實施例，第二電極膜4層疊在第一電極膜2的一部分上。電極可以具有包括至少彼此層疊的三個電極膜的結構。如圖5所示，可在第一電極膜2的下面形成底電極層21。優選採用對壓電襯底1的粘附性高於對第一電極膜2粘附性的導電材料形成底電極層21。由此能顯著提高電極與壓電襯底之間的粘接強度。作為能形成具有優良粘附性的底電極層的導電材料，可列舉Ti、Cr、NiCr合金，或者其他材料。另外，可形成粘結電極層，作為第二電極膜4的下層。由此，使第一電極膜2與第二電極膜4之間的粘結顯著增強。
關於本優選實施例製作表面聲波器件生的法，有些情況下，在光刻和形成金屬膜凸起的處理或其他處理中實行熱處理。於是，由於壓電襯底的熱電效應，可能會在信號線與地線之間的小空隙中發生所不希望有的放電(熱電破裂)，在叉指電極和抗蝕劑中產生故障。在這種情況下，下面的方法是有效的當形成叉指電極時，使信號線側的電極與地線側的電極彼此短路，以使各條線上的電位變成彼此相等；提供小的虛設空隙，並有意在小的虛設空隙引起熱電破裂；使用經縮小處理並具有體電阻率約為107Ω·cm至1013Ω·cm的壓電襯底等。在使用經縮小處理的壓電襯底的情況下，無需切割處理之後的短路線，而且抗熱電破裂的措施也是不必要的。因此，使用經縮小處理的壓電襯底可降低成本。
下面將描述本優選實施例製作方法的改型例。在這個改型例中，首先，在壓電襯底上形成由比如Ti製成的底電極和Al-Cu製成的第一電極膜。在將要形成叉指電極和接線電極的區域形成底電極和第一電極膜。
然後，在壓電襯底的整個表面上形成SiO2膜，作為絕緣膜。蝕刻部分SiO2膜。在這種情況下，除去將要形成叉指電極的母線和接線電極的SiO2部分，並除去直接形成在壓電襯底上的以及為製造電極焊接區將要層疊的第二電極膜處的SiO2部分。這之後，在已蝕刻除去SiO2膜的部分疊置由Al-Cu製成的粘結電極層、由Ti製成的電極層，以及由Al製成的第二電極膜。於是，叉指電極的母線和接線電極具有其中第一和第二電極膜、上述底電極和粘結電極層層疊的結構。另一方面，電極焊接區具有其中第二電極膜和粘結電極層彼此層疊的結構。也就是說，電極焊接區不要求有第一和第二電極膜彼此層疊的結構。在本改型例中，使凸起直接粘接在第二電極膜上。因此，電極焊接區與凸起之間的粘接強度大為提高。
應用本發明的表面聲波器件不限於梯形濾波器。也就是說，可將本發明的製作方法應用於不同類型的表面聲波諧振器、縱向耦合諧振器型的表面聲波濾波器、使用表面聲波元件的天線共用器等。此外，可將本發明應用於沒有反射器的表面聲波器件的製作方法。
按照本發明的各種優選實施例，最好使用壓電單晶LiTaO3、LiNbO3、石英、四硼酸鋰、Langasite，或者其他合適的材料；或者使用壓電陶瓷，如鋯鈦酸鉛型陶瓷，或其他合適材料製成壓電襯底。可通過在鋁或其他合適材料製成的絕緣襯底上，形成ZnO或其他合適材料的壓電薄膜來製作壓電襯底。
應能理解，前面的描述只是為了說明本發明。在不偏離本發明的情況下，技術人員可做出各種替代和改型。因此，本發明意味著包含屬於後附權利要求範圍內的所有這些替代、改型和變化。
權利要求
1.一種製作表面聲波器件的方法，其特徵在於，依序包括以下步驟提供壓電襯底；在壓電襯底上形成第一電極膜，用以構成叉指電極、接線電極和電極焊接區，所述接線電極與叉指電極接觸，電極焊接區連接至接線電極，並且，至少使電極焊接區形成具有多個電極層彼此層疊的結構；在壓電襯底上形成絕緣膜，以覆蓋第一電極膜；將絕緣膜製成圖案，以便除去第一電極膜上要層疊第二電極膜的部分上存在的絕緣膜；在第一電極膜上已除去絕緣膜的部分上形成第二電極膜；以及將凸起粘結在第二電極膜上，從而粘結至電極焊接區。
2.根據權利要求1所述的製作表面聲波器件的方法，其特徵在於第一電極膜上將要層疊第二電極膜的部分包括用來構成電極焊接區、接線電極和叉指電極的母線的部分。
3.根據權利要求1所述的製作表面聲波器件的方法，其特徵在於還包括在絕緣膜製成圖案之後，減小絕緣膜的厚度，以進行頻率校準的步驟。
4.根據權利要求1所述的製作表面聲波器件的方法，其特徵在於還包括形成SiO2膜和SiN膜之一作為絕緣膜的步驟。
5.根據權利要求1所述的製作表面聲波器件的方法，其特徵在於還包括形成用於增強壓電襯底與第一電極膜間粘接強度的底電極層，作為第一電極膜的下層，並在底電極層上形成第一電極膜的步驟。
6.根據權利要求1所述的製作表面聲波器件的方法，其特徵在於還包括形成用與增強第一電極膜與第二電極膜之間粘接強度的粘結電極層，作為第二電極膜的下層，並在粘結電極層上形成第二電極膜的步驟。
7.一種製作表面聲波器件的方法，其中，在壓電襯底上形成電極，所述電極包括叉指電極、與叉指電極接觸的接線電極和連接至接線電極的電極焊接區，並且，至少電極焊接區具有多個電極層彼此層疊的結構，其特徵在於，所述方法以下包括以下步驟提供壓電襯底；在壓電襯底上形成用來至少構成叉指電極和接線電極的第一電極膜；在壓電襯底上形成絕緣膜，以覆蓋第一電極膜；將絕緣膜製成圖案，除去第一電極膜上將要層疊第二電極膜的部分上存在的絕緣膜，以及壓電襯底上將要形成用來構成電極焊接區的第二電極膜的部分上存在的絕緣膜；在第一電極膜已除去絕緣膜的部分上，以及壓電襯底將要形成第二電極膜的部分上，形成第二電極膜；以及將凸起粘結在用來構成電極焊接區的第二電極膜上，從而粘結至電極焊接區。
8.根據權利要求7所述的製作表面聲波器件的方法，其特徵在於第一電極膜上將要層疊第二電極膜的部分，包括用來構成電極焊接區、接線電極和叉指電極的母線的各部分。
9.根據權利要求7所述的製作表面聲波器件的方法，其特徵在於還包括在絕緣膜製成圖案之後，減小絕緣膜的厚度，以進行頻率校準的步驟。
10.根據權利要求7所述的製作表面聲波器件的方法，其特徵在於還包括形成SiO2膜和SiN膜之一作為絕緣膜的步驟。
11.根據權利要求7所述的製作表面聲波器件的方法，其特徵在於還包括形成用於增強壓電襯底與第一電極膜間粘接強度的底電極層，作為第一電極膜的下層，並在底電極層上形成第一電極膜的步驟。
12.根據權利要求7所述的製作表面聲波器件的方法，其特徵在於還包括形成用於增強第一電極膜與第二電極膜之間粘接強度的粘結電極層，作為第二電極膜的下層，並在粘結電極層上形成第二電極膜的步驟。
13.一種表面聲波器件，其特徵在於，包括壓電襯底；電極，被布置在壓電襯底上，並且包括叉指電極、連接至叉指電極的接線電極和電極焊接區；粘結在電極焊接區上的凸起；部分電極至少包括具有多個電極膜層疊結構之電極焊接區；以及絕緣膜，它被布置成用以覆蓋除具有多個電極膜層疊結構的電極部分以外的區域。
14.根據權利要求13所述的表面聲波器件，其特徵在於由SiO2膜和SiN膜之一製成所述絕緣膜。
15.根據權利要求13所述的表面聲波器件，其特徵在於包括在壓電襯底與電極之間的底層，用以增強壓電襯底與電極之間的粘接強度。
16.根據權利要求13所述的表面聲波器件，其特徵在於所述電極包括至少兩個電極膜。
17.根據權利要求16所述的表面聲波器件，其特徵在於還包括被布置所述在至少兩個電極膜之間的粘結電極層，用以增強它們之間的粘接強度。
全文摘要
一種製作表面聲波器件的方法，包括以下步驟在壓電襯底上形成用來構成叉指電極、接線電極和電極焊接區的第一電極膜；在壓電襯底上形成絕緣膜，以覆蓋第一電極膜；將絕緣膜製成圖案，除去第一電極膜要層疊第二電極膜的部分上存在的絕緣膜；在第一電極膜已除去絕緣膜的部分上形成第二電極膜；以及將凸起粘結在第二電極膜上。
文檔編號H03H3/08GK1604467SQ20041008497
公開日2005年4月6日 申請日期2004年10月8日 優先權日2003年10月3日
發明者大和秀司 申請人:株式會社村田製作所