弾性表面波装置および弾性表面波装置の製造方法
【課題】 弾性表面波チップとその周辺との電気的接続を効率よく、確実に行うことができる弾性表面波装置と、その製造方法をすること。
【解決手段】 圧電基板の一面にすだれ状電極３３が形成された弾性表面波チップ３１と、この弾性表面波チップを気密に収容するパッケージ４０とを備えた弾性表面波装置３０であって、前記弾性表面波チップが、前記すだれ状電極と一体の引出し電極３５と、前記引出し電極と接続される電極パッド３６とを有しており、前記電極パッド３６が、電極面となる第１の金属層５１と、第１の金属層５１の密着性を向上させるための第２の金属層５２とを備え、前記引出し電極が、前記電極パッドの前記第１の金属層の表面側に回り込むように配置されている構造。
【解決手段】 圧電基板の一面にすだれ状電極３３が形成された弾性表面波チップ３１と、この弾性表面波チップを気密に収容するパッケージ４０とを備えた弾性表面波装置３０であって、前記弾性表面波チップが、前記すだれ状電極と一体の引出し電極３５と、前記引出し電極と接続される電極パッド３６とを有しており、前記電極パッド３６が、電極面となる第１の金属層５１と、第１の金属層５１の密着性を向上させるための第２の金属層５２とを備え、前記引出し電極が、前記電極パッドの前記第１の金属層の表面側に回り込むように配置されている構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気信号と弾性表面波との間の変換を行うすだれ状電極を有する弾性表面波装置とその製造方法の改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話やテレビ受像機等の電子部品や通信部品において、共振子や帯域フィルタ等として弾性表面波装置（以下、「ＳＡＷ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ）デバイスという」）が使用されている。このようなＳＡＷデバイスでは、パッケージに収容される弾性表面波チップと回路基板などとの間をワイヤボンディングやバンプで接続するようにしている。
【０００３】
図１７は、弾性表面波チップにおいて、そのすだれ状電極もしくは櫛型電極（ＩＤＴ（Ｉｎｔｅｒ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ））と、中継用の回路基板やパッケージ側との電極とを接続するために、電極パッドを形成した例を示す部分断面図である（特許文献１参照）。
【０００４】
図において、符号２で示すのは、ＩＤＴであって、圧電基板１の表面に形成されている。
ＩＤＴ２の端部には、電極パッド９が形成されている。すなわち、電気的接続を行う場合、アルミニウムでなるＩＤＴの上にバンプを打ったりすると、信頼性に劣るので、このような電極パッド９が必要とされる。
この電極パッド９は、ＩＤＴ２の表面に下地層５を形成し、その上に金などの電極層６を形成している。ここで、下地層５は、ニッケル３の上にクロム４を被覆して形成されており、水晶などの圧電基板１の表面に形成しにくい金層などでなる電極層６を密着させる役割を果たす。符号７は保護膜である。
【０００５】
このような構造にあっては、ＩＤＴ２は、下地層５を介して、電極層６と電気的に接続されており、電極層６はその表面を平滑にするなどして、バンプ８を搭載もしくは接合することができ、これにより、ワイヤボンディングやフリップチップボンディングにより、図示しないパッケージ側電極などと接続されるようになっている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−１８０１７７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上述した従来の構造では、ＩＤＴ２は、下地層５を介して電極層６と接続する構成である。
しかしながら、下地層５を構成する金属は、比較的導通抵抗が高く、ＩＤＴ２と一体の引出し電極に直接バンプ形成する場合と比べると、抵抗値が大きくなり効率が低下する。
【０００８】
本発明の目的は、上記課題を解消して、弾性表面波チップとその周辺との電気的接続を効率よく、確実に行うことができる弾性表面波装置と、その製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の目的は、第１の発明にあっては、圧電基板の一面にすだれ状電極が形成された弾性表面波チップと、この弾性表面波チップを気密に収容するパッケージとを備えた弾性表面波装置であって、前記弾性表面波チップが、前記圧電基板の前記一面に設けられる前記すだれ状電極と一体に形成された引出し電極と、前記引出し電極と接続される電極パッドとを有しており、前記電極パッドが、自然酸化されにくい第１の金属層と、この第１の金属層と前記圧電基板の表面との間に設けられ、第１の金属層の密着性を向上させるための第２の金属層とを備え、前記引出し電極が、前記電極パッドの前記第１の金属層の表面側に回り込むように配置されて、前記引出し電極と、前記電極パッドとが接続される構造とした弾性表面波装置により、達成される。
【００１０】
第１の発明の構成によれば、すだれ状電極と一体に形成された引出し電極が、第１の金属層と第２の金属層とを備える電極パッドの第２の金属層の表面側に回り込むように配置されていることにより、前記引出し電極は第１の金属層と直接接触している。このため、引出し電極と電極パッドとの接続に関して、導通抵抗が低く抑えられることで、弾性表面波チップとその周辺の構造との間について、効率良く確実な電気的接続を実現できる。
【００１１】
第２の発明は、第１の発明の構成において、前記引出し電極の少なくとも一部が、前記第１の金属層と前記第２の金属層との間に介在するように配置されていることを特徴とする。
第２の発明の構成によれば、前記引出し電極の少なくとも一部が第１の金属層と前記第２の金属層との間に介在することにより、第１の金属層と直接接触している。このため、引出し電極と電極パッドとの接続に関して、導通抵抗が低く抑えられることで、弾性表面波チップとその周辺の構造との間について、効率良く確実な電気的接続を実現できる。また、これに加えて、電極パッドの形成時に、第１の金属層と第２の金属層が積層された積層端面において、下側の層である第２の金属層にサイドエッチングが進行することがなく、この第１の金属層と第２の金属層との積層境界端面でオーバーハング状態とならないことから、引出し電極をきわめて膜厚の薄いすだれ状電極とともに同じ厚みに形成した場合においても、引出し電極が断線しにくく、確実な接続構造とすることができる。
【００１２】
第３の発明は、第２の発明の構成において、前記第２の金属層の表面側に配置された前記引出し電極が、前記第１の金属層により覆われていることを特徴とする。
第３の発明の構成によれば、前記引出し電極が、前記第１の金属層に覆われていることから、この第１の金属層に直接接触している。このため、引出し電極と電極パッドとの接続に関して、導通抵抗が低く抑えられることで、弾性表面波チップとその周辺の構造との間について、効率良く確実な電気的接続を実現できる。また、これに加えて、電極パッドの形成時に、この第１の金属層と第２の金属層との積層境界端面でオーバーハング状態とならないことから、引出し電極をきわめて膜厚の薄いすだれ状電極とともに同じ厚みに形成した場合においても、引出し電極が断線しにくく、確実な接続構造とすることができる。
【００１３】
第４の発明は、第１の発明の構成において、前記第２の金属層の外縁が、前記第１の金属層の外縁よりの外側に位置することで段状の領域が形成されており、前記引出し電極が前記段状の領域の上に配置されていることを特徴とする。
第４の発明の構成によれば、弾性表面波チップとその周辺の構造との間について、効率良く確実な電気的接続を実現できるという作用に加えて、前記第２の金属層の外縁が、前記第１の金属層の外縁よりの外側に位置することによりできる段状の領域が電極パッド端面に形成されているので、下側の層である第２の金属層にサイドエッチングが進行しても、オーバーハング状態とならない。このことにより、引出し電極をきわめて膜厚の薄いすだれ状電極とともに同じ厚みに形成した場合においても、引出し電極が断線しにくく、確実な接続構造とすることができる。
【００１４】
また、上述の目的は、第５の発明にあっては、パッケージの内面に形成した電極部に対して、このパッケージに収容される弾性表面波チップを接合するようにした弾性表面波装置の製造方法であって、前記弾性表面波チップが、圧電基板の一面に、自然酸化されにくい第１の金属層と、この第１の金属層と前記圧電基板の表面との間に設けられ、第１の金属層の密着性を向上させるための第２の金属層とを備えた電極パッドをフォトリソグラフィの手法を用いて形成する電極パッド形成工程と、さらに、前記圧電基板の一面に、複数の前記弾性表面波チップに対応したすだれ状電極および引出し電極が、ＡｌもしくはＡｌを含む金属により形成される電極形成工程と、前記圧電基板を個々の前記弾性表面波チップに対応する大きさに切断することにより側面を露出させる切断工程とを含む製造工程により形成され、その後、前記弾性表面波チップを、前記パッケージの電極部に対して、ワイヤボンディングまたはフリップチップボンディングにより接続する接続工程を有し、前記電極形成工程においては、前記引出し電極が、前記電極パッドの前記第１の金属層の表面側に回り込むように配置されて、前記引出し電極と、前記電極パッドとが接続されるようにした弾性表面波装置の製造方法により、達成される。
【００１５】
第５の発明の構成によれば、弾性表面波チップの電極パッドの第１の金属層の表面側に前記引出し電極が回り込むように形成する。これにより、前記引出し電極と第１の金属層とが直接接触するように形成することができるので、引出し電極と電極パッドとの電気的接続が確実でしかも電気抵抗を低く抑えることができる。
【００１６】
第６の発明は、第５の発明の構成において、前記電極パッド形成工程において、第２の金属層を成膜後に、前記電極形成工程を実行して、前記引出し電極を形成し、この引出し電極の少なくとも一部領域の上に前記第１の金属層を成膜するようにしたことを特徴とする。
第６の発明の構成によれば、前記引出し電極の少なくとも一部が、前記第１の金属層と前記第２の金属層との間に介在するように配置するために好適な工程である。
【００１７】
第７の発明は、第５または６のいずれかの発明の構成において、前記電極パッド形成工程において、第１の金属層の外縁より外側に第２の金属層の外縁が位置するようにし、かつ前記引出し電極を前記第１の金属層の端部付近に配置することを特徴とする。
第７の発明の構成によれば、電極パッドの端面付近に段状の領域が形成され、さらに前記引出し電極が前記段状の領域の上に配置されるようにするための好適な工程となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は、本発明のＳＡＷデバイス（弾性表面波装置）の第１の実施形態に使用できる弾性表面波チップを示す概略平面図、図２は図１の弾性表面波チップをパッケージに固定した状態の弾性表面波装置であり（蓋体の図示は省略）、図３は図２のＡ−Ａ線概略断面図である。
これらの図を参照しながら、第１の実施形態に係るＳＡＷデバイス３０の詳しい構成について説明する。
【００１９】
図２および図３に示すように、ＳＡＷデバイス３０は、パッケージ４０内に収容された弾性表面波チップ３１を備えている。弾性表面波チップ３１は、図１に示されているように、圧電基板３２と、すだれ状電極であるＩＤＴ（櫛形電極）３３及び反射器３４，３４を備えている。
圧電基板３２は、圧電材料として、例えば、水晶，リチウムタンタレート（ＬｉＴａＯ3 ），リチウムナイオベート（ＬｉＮｂＯ3 ）等の単結晶基板やＳｉ基板へＺｎＯ成膜した基板等の多層膜基板等を使用することができる。この実施形態では、例えば、水晶基板を用いている。
【００２０】
ＩＤＴ３３及び反射器３４は、圧電基板３２の一面である能動面に、アルミニウムやチタン等の導体金属を蒸着あるいはスパッタリング等により薄膜状に形成した上で、後述するように、例えば、フォトリソグラフィの手法を用いて、すだれ状となるように形成されている。後述する製造工程では、アルミニウムの導電層を形成するようにしている。
具体的には、ＩＤＴ３３，３３は、それぞれ複数の電極指３３ａが所定のピッチで並設されて長手方向の各端部が短絡するように形成されている。即ち、２つの櫛形状のＩＤＴ３３，３３の各櫛歯部分が、所定距離隔てて互い違いに入り込むように形成されている。このＩＤＴ３３は、電気的に接続されている外部端子（後述）を介して電気信号と弾性表面波（ＳＡＷ）との間の変換を行う機能を有する。
【００２１】
ＩＤＴ３３の両側には、それぞれ所定のギャップを隔てて、反射器３４，３４が設けられている。反射器３４は、複数の導体ストリップ３４ａが、ＩＤＴ３３と同じように、所定のピッチで並設されて長手方向の各両端部が短絡されるように形成されている。
そして、例えば、同一構成の２つの反射器３４，３４は、その導体ストリップ３４ａがＩＤＴ３３の電極指３３ａと平行になるように、かつＩＤＴ３３を弾性表面波の伝搬方向、即ち矢印Ｔで示すＩＤＴ３３の電極指３３ａの長手方向に直交する方向に所定距離隔てて挟み込むように形成されている。この反射器３４，３４は、ＩＤＴ３３から伝搬してくる弾性表面波を反射して、弾性表面波のエネルギーを内部に閉じこめる機能を有する。
【００２２】
このような構成において、電気信号が、上記外部端子を介してＩＤＴ３３に入力されると、圧電効果により弾性表面波に変換される。この弾性表面波は、矢印Ｔ方向、すなわち、ＩＤＴ３３の電極指３３ａの長手方向に対して直交方向に伝搬され、ＩＤＴ３３の両側から反射器３４，３４に放射される。このとき、圧電基板３２の材質、電極の厚みや電極の幅等で決定される伝搬速度とＩＤＴ３３の電極指３３ａの電極周期ｄ0 に等しい波長を持つ弾性表面波が、最も強く励振される。この弾性表面波は、反射器３４，３４により多段反射されてＩＤＴ３３に戻され、共振周波数付近の周波数（動作周波数）の電気信号に変換されてＩＤＴ３３から外部端子を介して出力される。
【００２３】
このように、外部端子を介して、ＩＤＴ３３に外部から電気信号を入力するために、パッケージ４０および弾性表面波チップ３１は、以下のように構成されている。
図２に示すように、弾性表面波チップ３１の表面には、各ＩＤＴ３３，３３と一体に形成されて、図示の方向Ｔと直交する方向に延長された引出し電極３５，３５と、各引出し電極３５，３５と接続された電極パッド３６，３６が設けられている。
この電極パッド３６，３６は、後述するようにパッケージ４０側の電極とバンプを用いてワイヤボンディング、あるいはフリップチップボンディングにより電気的接続を行うためのものである。引出し電極３５，３５と電極パッド３６，３６の詳しい構成は後述する。
【００２４】
次に、パッケージ４０側の構造を説明する。
図２および図３において、パッケージ４０は、例えば、絶縁材料として、酸化アルミニウム質のセラミックグリーンシートを成形して形成される箱状の容器であり、グリーンシートから得られる基板を積層した後、焼結して形成されている。
パッケージ４０は、所定の内部空間Ｓを有しており、パッケージ４０の上端には、ロウ材４４を介して、蓋体４５が接合されて気密に封止されている。
パッケージ４０の内周に形成した段部４１、４１には、電極部４２，４２が形成されており、この電極部４２，４２は、例えば、導電スルーホールなどにより、パッケージ４０の底面に露出させて形成した図示しない実装電極と接続されている。ここで、パッケージ４０は、強度や気密性の向上をはかるために、金属により形成してもよく、この場合には、パッケージ４０の内側底面を絶縁する。
【００２５】
また、図３に示されているように、パッケージ４０の内部空間Ｓの内側底面には、例えば、接着剤を用いて、弾性表面波チップ３１が接合されている。そして、弾性表面波チップ３１の各電極パッド３６，３６は、パッケージ４０の電極部４２，４２と図示するようにワイヤボンディングされて電気的に接続されている。
以上のような構造により、ＳＡＷ共振子やＳＡＷフィルタが構成され、さらには、パッケージ４０内に弾性表面波チップと接続される発振回路素子である集積回路が収容されることにより、ＳＡＷ発振器を構成することができる。ＳＡＷデバイスとはこれらを含み、名称のいかんを問わず、弾性表面波チップをパッケージ内に収容するデバイスを全て含むものである。
【００２６】
図４ないし図９は、図１のＢ−Ｂ線切断端面図である。
これらを参照して、引出し電極と電極パッドの詳しい構成を説明する。
図４は引出し電極と電極パッドとの接続構造における第１の実施形態を示しており、電極パッド３６は、圧電基板３２の表面に形成された第２の金属層５２と、この第２の金属層５２の上に形成された第１の金属層５１とを有している。
第１の金属層５１は、電極層であり、後述するように、その表面にバンプなどを形成して、既に説明したように、パッケージ側と電気的接続を行うための部分である。この第１の金属層５１は、表面に自然酸化膜が形成されて導通性が低下する心配がほとんど無い、あるいは少なくとも、ＩＤＴ３３を形成する金属よりも自然酸化膜が形成されにくい金属により形成され、好適に使用できるのはＡｕもしくはその合金である。
第２の金属層５２は、圧電基板３２の表面に第１の金属層５１を直接密着させることが困難なために設けられるもので、第１の金属層５１の下地層である。この場合の下地層としては、たとえば、クロム（Ｃｒ）またはニッケル（Ｎｉ）もしくはこれらの合金が使用できる。
【００２７】
後述するように、製造工程においては、図４に示す圧電基板３２の一面に先に電極パッド３６を形成し、その後でＩＤＴの延長としての引出し電極３５がＩＤＴとともに形成される。
この引出し電極３５は、電極パッド３６と接続される必要がある。そこで、引出し電極３５を電極パッド３６と接続させるように形成する上では、図４の点線で示すように引出し電極３５の端面と電極パッド３６の端面とが接続されるようにしても、一応は電気的接続をすることができる。
【００２８】
しかしながら、このような構造では、電極パッド３６の電極膜である第１の金属層５１との間に、第２の金属層５２が介在する状態で、引出し電極３５が接触することから、電気抵抗が大きくなり効率が悪い。
そこで、この実施形態では、引出し電極３５の先端部３５ａを電極パッド３６の表面側に回り込ませて、オーバーラップ部ＯＢを形成する。電極パッド３６の表面のオーバーラップ部ＯＢを除く領域は電極面ＣＡとして露出されている。
これにより、オーバーラップ部ＯＢにあっては、引出し電極３５が直接第１の金属層５１と接触しており、導通抵抗を低減することができ、確実な電気的接続を行うことができる。また、電極パッド３６の電極面ＣＡは、後述するようにバンプなどを接続することで、弾性表面波チップの周辺の構造との電気的接続を行うことができる。特に、この構造では、電極面ＣＡは、オーバーラップ部ＯＢとの境界が段差となることで、全体として凹部となるので、バンプなどを形成する上で位置決めなどがしやすい。
【００２９】
ここで、図４の構造には、弾性表面波装置（弾性表面波チップ）の周波数が高くなると、図５に示すような問題が生じる。
すなわち、周波数を高くする程、ＩＤＴ、すなわち引出し電極３５を構成するアルミニウムの膜厚を薄くしなければならない。
一般に、ＩＤＴの（アルミ）膜厚Ｔ＝８５００００（Å）／周波数（ＭＨｚ）・・・式１
の関係が成立する（Å＝オングストローム）。
すなわち、周波数５００（ＭＨｚ）メガヘルツでは、膜厚Ｔは１７００Å、周波数１ギガヘルツで、膜厚Ｔが８５０Å、周波数１．５（ＧＨｚ）ギガヘルツで、膜厚Ｔは５７０Åとなる。
【００３０】
一方、既に説明したように、図４の構造を製造する際には、圧電基板３２の一面に先に電極パッド３６を形成した後で、引出し電極３５を形成する。
この場合、電極パッド３６を形成するためには、圧電基板３２の一面に例えば、クロムにより第２の金属層５２を、その上に金により第１の金属層５１を、順次スパッタリングや蒸着などで、必要な膜厚に形成し、例えば、フォトリソグラフィの手法により必要な電極形状となるように加工する。
【００３１】
ここで、電極パッド３６の形成工程にみられるように、電解溶液中に互いに接触した卑な金属と、貴な金属を露出させると、金属間に電位差が生じ、電池（局部電池、ガルバニ電池）が形成される。つまり、各金属はエッチング液を電解溶液として、対となる電極を形成する。このように、異なる金属を電極として、局部電池が形成され、電気化学反応が生じることで腐食が進行することを異種金属接触腐食またはガルバニ腐食と呼ばれている。
このため、図４に示すように、クロム層である第２の金属層５２と、金層である第１の金属層５１との間においては、電流が金層からクロム層へ流れ、エッチング液中では電流は卑な金属であるクロム層からエッチング液を通り、貴な金属である金層へ流れる。このため、卑な金属であるクロム層からは、電子が貴な金属である金層へ移動し、かつエッチング液との接触面から金属イオンとして液体中へ溶け出すことで、サイドエッチングが進行する。サイドエッチングの進行は、エッチング条件にもよるが、例えば、クロム層の厚みを５００Å（０．０５μｍ）程度とすると、その厚みの方向を全て除去する間に、サイドエッチングはその２０倍も進む。
【００３２】
図５は、このようなサイドエッチングにより、電極パッド３６の端面にオーバーハング部５４が生じた状態を示している。
図４において、引出し電極３５の厚み（ＩＤＴの厚みと同じ）ｔ１が、薄く、しかも、図５のように、電極パッド３６にサイドエッチングによるオーバーハング部５４が形成されると、図示のように、引出し電極３５が、電極パッド３６の端面の箇所で、切断しやすくなってしまう。そうすると、電気的接続が絶たれるので、きわめて好ましくない。
このような観点から、図４の構成において、引出し電極３５の厚みｔ１は、電極パッド３６の第２の金属層５２の厚みｔ２より厚くすることが好ましい。
【００３３】
図６ないし図９は、それぞれ第２ないし第５の実施形態の要部を示す図であり、上述のような引出し電極３５の断線もしくは、その断面積が極端に小さくなることを防止する構成に関するものである。
図６では、電極パッド３６−１の第２の金属層５２の外縁が、第１の金属層５１の外縁よりも外側に位置するように形成したものである。これにより、電極パッド３６−１には、上向き段部５２ａが形成される。この段部もしくは段状の領域の上に、引出し電極３５の先端部３５ａが配置される。これにより、先端部３５ａは、必ず第１の金属層５１に接触するので、導通抵抗を低く抑え、電気的接続を確実にすることができる。
【００３４】
図７ないし図８の各実施形態は、各電極パッドの構造において、引出し電極３５の先端部３５ａを第２の金属層５２と第１の金属層５１とで挟むようにした構成を示している。
図７の電極パッド３６−２では、引出し電極３５の先端部３５ａが、第２の金属層５２の端部に乗り上げており、その乗り上げ部分に、第１の金属層５１の端部が重ねられている。
このように、引出し電極３５の先端部３５ａを第２の金属層５２と第１の金属層５１とで挟むことで、先端部３５ａは、必ず第１の金属層５１に接触するので、導通抵抗を低く抑え、電気的接続を確実にすることができる。
【００３５】
図８の電極パッド３６−３では、引出し電極３５の先端部３５ａが、第２の金属層５２の端部に乗り上げており、その乗り上げ部分に、第１の金属層５１の端部が重ねられている点は、図７と同じであるが、引出し電極３５の先端部３５ａの長さがより長く、その上に重ねられる第１の金属層５３の部分も長くされることで、オーバーラップ部が長く（広く）されている。これにより基本的な作用効果は図７の場合と同じであるが、より接続面積が大きくなり、導通抵抗を低くすることができる。また、金が露出した電極面５３の面積が大きくなる。
さらに、引出し電極３５に形成される自然酸化膜がバリアとして作用し、引出し電極３５の先端部３５ａ（アルミ）から、第２の金属層５１（金）へのアルミ、金の相互の拡散が抑制される。
【００３６】
図９の電極パッド３６−４では、引出し電極３５の先端部３５ａが、第２の金属層５２の表面側を完全に覆い、その上に第１の金属層５１が配置される構成である。
この場合にも図８の構成とほぼ同じ作用効果が発揮され、特に電極面５３の広さがより広くなる。
なお、図４の構成と、上記図６ないし図９の構成では、各部を形成する金属膜の成膜順序が異なり、図４の構成では、先に電極パッド３６を完成させた後で、引出し電極３５を含むＩＤＴのアルミ膜を形成するが、図６ないし図９の構成では、電極パッド３６の形成工程の一部だけ先行させ、つまり、第２の金属膜５２だけ先に成膜し、続いてＩＤＴのアルミ膜を成膜し、その後第１の金属層５１を成膜することになる。
【００３７】
図１０ないし図１３は、図６および図７の各電極パッドにバンプなどを接合する様子を示す説明図である。
図示されているように、電極パッド３６−１と３６−２は、ともに引出し電極３５の先端部３５ａが電極面５３よりも突出するので、電極面５３の周辺が凹部もしくは凹状の形態となることから、フリップチップボンディング用のバンプ６１を予め位置決めして形成したり、ワイヤボンディングの際のボールバンプ６２を打つのに適している。
【００３８】
図１４ないし図１６は、図１ないし図３で説明したＳＡＷデバイス３０の変形例を示しており、ＳＡＷデバイス３０の説明に使用した符号と同じ符号を付した箇所は共通する構成であるから、重複した説明は省略し、以下、相違点を中心に説明する。
図１４ないし図１６において、ＳＡＷデバイス３０−１は、そのパッケージ４０の内側底面に電極部４２−１，４２−１を有している。
図１６に詳細に示すように、電極パッド３６−１には、予めバンプ６１が形成されており、弾性表面波チップ３１は、図３の場合に対して、上下を逆さにして、バンプ６１を用いてフリップチップボンディングにより接合されている。バンプ６１は、例えば金バンプが使用できる。
これにより、変形例のＳＡＷデバイス３０−１は、ＳＡＷデバイス３０と比べると、ワイヤに引き回しが不要な分だけ、パッケージ４０を小型化することができる。
尚、図１４では、理解の便宜のためにバンプ６１を上面に示しているが、図１５から理解されるように、パッケージ４０の蓋側にバンプ６１は表れない。
【００３９】
（弾性表面波装置の製造方法）
次に、ＳＡＷデバイス３０の製造方法に関する実施形態について図１ないし図９を適宜参照して説明する。
先ず、圧電基板（製品単位の圧電基板３２が切断される前の材料）として、例えば水晶ウエハを用意する。
次いで、所定箇所に先ず電極パッドを形成する。
【００４０】
（電極パッド形成工程）
すなわち、水晶ウエハの一面に、第２の金属層５２として、例えばクロム（Ｃｒ）をスパッタリングまたは蒸着により成膜する。この場合の膜厚が大きいと、図５で説明した弊害が起こりやすいので、後の工程におけるＩＤＴの膜厚との関係でできるだけ薄く形成することが好ましい。
次に、第２の金属層５２の上に、第１の金属層５１として、例えば金（Ａｕ）を成膜する。
【００４１】
続いて、フォトレジストなどによりマスクを形成して、既に説明した電極パッド３６に対応した形状、および必要な導電パターンをフォトリソグラフィの手法を用いて形成する。この場合、図５で説明したように、オーバーハング部ができるだけ形成されないようにすることが好ましい。
図５のオーバーハング部５４が形成されてしまうようであれば、再度、第１の金属層５１についてエッチングを行い、オーバーハング部５４を無くすか、あるいは、よりエッチングを進めて、図６の段部５２ａを形成するようにしてもよい。後者の場合には、以後の工程が少し異なる。
【００４２】
（電極形成工程）
次に、図１で説明したＩＤＴ３３，３３、反射器３４，３４、引出し電極３５，３５を形成する。この実施形態では、先ず、スパッタリングまたは蒸着により、アルミニウム（Ａｌ）またはアルミニウム合金を圧電基板３２の全面に成膜する。
次いで、ＩＤＴ３３，３３、反射器３４，３４、引出し電極３５，３５を形成する箇所に対応したレジストパターンを形成し、露光・現像することによって、フォトリソグラフィの手法を用いて、マスキングされていない箇所をエッチングプロセスにより除去し、ＩＤＴ３３，３３、反射器３４，３４、引出し電極３５，３５を形成するアルミパターンを形成する。
この場合、引出し電極３５の先端部３５ａは、図４で説明したように、既に形成されている電極パッド３６の表面側に回り込むように、アルミ膜の一部が電極パッド３６の一部に重なるように成膜することが重要である。その後、パターニングして、必要なパターンを形成する。
（別の実施形態）
以上の構成において、図６ないし図９の各電極パッドを形成するためには、既に説明したように、上述の工程を少し変更して、電極パッド形成工程では、第２の金属層５２の成膜と、パターニングを先に行い、次いで電極形成工程に入り、アルミ膜を成膜して、ＩＤＴなどを先に形成する。その後、電極パッド形成工程の残りの工程である第１の金属層５１を成膜し、パターニングする。
【００４３】
（切断工程）
次に、上記圧電基板を切断して個々の圧電基板３２の大きさに切断すると弾性表面波チップ３１が完成する。
（接合工程）
以上の工程とは別工程により、酸化アルミニウム質のセラミックグリーンシートを成形して、電極部等の必要な導電パターンを形成した上で、図２ないし図３で説明したパッケージ４０を形成する。すなわち、例えばセラミックグリーンシートを用いて、所定の大きさの基板を複数枚作り、積層した後、焼結してパッケージ４０を形成しておく。
このパッケージ４０の内側底面に接着剤などを利用して図３のように弾性表面波チップ３０を接合する。次いで、ワイヤボンディングにより図２ないし図３に示すように電気的接続を行う。
【００４４】
別の方法としては、図１０および図１１に示すように、弾性表面波チップの電極パッドにバンプ６１を予め接合しておき、図１６で示すように、パッケージ４０の電極部４２−１にフリップチップボンディングすることにより接合を行う。
【００４５】
次に、弾性表面波チップ３１を接合したパッケージ４０を図示しないチャンバー内に収容し、所定の真空度でエッチングガスを供給して、エッチングプラズマを生成して、圧電基板３２の能動面もしくはＩＤＴ３３をドライエッチングすることにより必要な周波数調整を行う。
最後に、例えば窒素雰囲気内で、ロウ材４４を介して、蓋体４５を接合して蓋封止することにより図２または図１４に示すようにＳＡＷデバイス３０を完成することができる。
【００４６】
本発明は上述の実施形態や変形例に限定されない。実施形態や変形例の各構成はこれらを適宜省略したり、図示しない他の構成と組み合わせることができる。
また、上述の実施形態では、反射器を伴う構成としたが、反射器はなくてもよい。引出し電極と電極パッド以外にも必要な導通パターンを形成してもよく、これらを用いて、弾性表面波チップと発振回路を接続してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明のＳＡＷデバイスの第１の実施形態の弾性表面波チップを示す概略平面図。
【図２】図１の弾性表面波チップを用いたＳＡＷデバイスの実施形態を示す概略平面図。
【図３】図２のＡ−Ａ線概略断面図。
【図４】図１のＳＡＷデバイスの要部を示す概略断面図。
【図５】図４の構造において、引出し電極の断線の様子を示す説明図。
【図６】本発明のＳＡＷデバイスの第２の実施形態の要部を示す図。
【図７】本発明のＳＡＷデバイスの第３の実施形態の要部を示す図。
【図８】本発明のＳＡＷデバイスの第４の実施形態の要部を示す図。
【図９】本発明のＳＡＷデバイスの第５の実施形態の要部を示す図。
【図１０】本発明のＳＡＷデバイスの第２の実施形態の電極パッドにバンプを形成した図。
【図１１】本発明のＳＡＷデバイスの第３の実施形態の電極パッドにバンプを形成した図。
【図１２】本発明のＳＡＷデバイスの第２の実施形態の電極パッドにワイヤボンディングする様子を示す図。
【図１３】本発明のＳＡＷデバイスの第３の実施形態の電極パッドにワイヤボンディングする様子を示す図。
【図１４】本発明のＳＡＷデバイスの変形例を示す概略平面図。
【図１５】本発明のＳＡＷデバイスの変形例を示す概略断面図。
【図１６】本発明のＳＡＷデバイスの変形例の要部を拡大して示す図。
【図１７】従来の電極パッドの構造を示す要部断面図。
【符号の説明】
【００４８】
３０・・・ＳＡＷデバイス、３１・・・弾性表面波チップ、３２・・・圧電基板、３３・・・ＩＤＴ、３４・・・反射器、３５・・・引出し電極、３６・・・電極パッド、４０・・・パッケージ、５１・・・第１の金属層、５２・・・第２の金属層。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気信号と弾性表面波との間の変換を行うすだれ状電極を有する弾性表面波装置とその製造方法の改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話やテレビ受像機等の電子部品や通信部品において、共振子や帯域フィルタ等として弾性表面波装置（以下、「ＳＡＷ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ）デバイスという」）が使用されている。このようなＳＡＷデバイスでは、パッケージに収容される弾性表面波チップと回路基板などとの間をワイヤボンディングやバンプで接続するようにしている。
【０００３】
図１７は、弾性表面波チップにおいて、そのすだれ状電極もしくは櫛型電極（ＩＤＴ（Ｉｎｔｅｒ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ））と、中継用の回路基板やパッケージ側との電極とを接続するために、電極パッドを形成した例を示す部分断面図である（特許文献１参照）。
【０００４】
図において、符号２で示すのは、ＩＤＴであって、圧電基板１の表面に形成されている。
ＩＤＴ２の端部には、電極パッド９が形成されている。すなわち、電気的接続を行う場合、アルミニウムでなるＩＤＴの上にバンプを打ったりすると、信頼性に劣るので、このような電極パッド９が必要とされる。
この電極パッド９は、ＩＤＴ２の表面に下地層５を形成し、その上に金などの電極層６を形成している。ここで、下地層５は、ニッケル３の上にクロム４を被覆して形成されており、水晶などの圧電基板１の表面に形成しにくい金層などでなる電極層６を密着させる役割を果たす。符号７は保護膜である。
【０００５】
このような構造にあっては、ＩＤＴ２は、下地層５を介して、電極層６と電気的に接続されており、電極層６はその表面を平滑にするなどして、バンプ８を搭載もしくは接合することができ、これにより、ワイヤボンディングやフリップチップボンディングにより、図示しないパッケージ側電極などと接続されるようになっている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−１８０１７７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上述した従来の構造では、ＩＤＴ２は、下地層５を介して電極層６と接続する構成である。
しかしながら、下地層５を構成する金属は、比較的導通抵抗が高く、ＩＤＴ２と一体の引出し電極に直接バンプ形成する場合と比べると、抵抗値が大きくなり効率が低下する。
【０００８】
本発明の目的は、上記課題を解消して、弾性表面波チップとその周辺との電気的接続を効率よく、確実に行うことができる弾性表面波装置と、その製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の目的は、第１の発明にあっては、圧電基板の一面にすだれ状電極が形成された弾性表面波チップと、この弾性表面波チップを気密に収容するパッケージとを備えた弾性表面波装置であって、前記弾性表面波チップが、前記圧電基板の前記一面に設けられる前記すだれ状電極と一体に形成された引出し電極と、前記引出し電極と接続される電極パッドとを有しており、前記電極パッドが、自然酸化されにくい第１の金属層と、この第１の金属層と前記圧電基板の表面との間に設けられ、第１の金属層の密着性を向上させるための第２の金属層とを備え、前記引出し電極が、前記電極パッドの前記第１の金属層の表面側に回り込むように配置されて、前記引出し電極と、前記電極パッドとが接続される構造とした弾性表面波装置により、達成される。
【００１０】
第１の発明の構成によれば、すだれ状電極と一体に形成された引出し電極が、第１の金属層と第２の金属層とを備える電極パッドの第２の金属層の表面側に回り込むように配置されていることにより、前記引出し電極は第１の金属層と直接接触している。このため、引出し電極と電極パッドとの接続に関して、導通抵抗が低く抑えられることで、弾性表面波チップとその周辺の構造との間について、効率良く確実な電気的接続を実現できる。
【００１１】
第２の発明は、第１の発明の構成において、前記引出し電極の少なくとも一部が、前記第１の金属層と前記第２の金属層との間に介在するように配置されていることを特徴とする。
第２の発明の構成によれば、前記引出し電極の少なくとも一部が第１の金属層と前記第２の金属層との間に介在することにより、第１の金属層と直接接触している。このため、引出し電極と電極パッドとの接続に関して、導通抵抗が低く抑えられることで、弾性表面波チップとその周辺の構造との間について、効率良く確実な電気的接続を実現できる。また、これに加えて、電極パッドの形成時に、第１の金属層と第２の金属層が積層された積層端面において、下側の層である第２の金属層にサイドエッチングが進行することがなく、この第１の金属層と第２の金属層との積層境界端面でオーバーハング状態とならないことから、引出し電極をきわめて膜厚の薄いすだれ状電極とともに同じ厚みに形成した場合においても、引出し電極が断線しにくく、確実な接続構造とすることができる。
【００１２】
第３の発明は、第２の発明の構成において、前記第２の金属層の表面側に配置された前記引出し電極が、前記第１の金属層により覆われていることを特徴とする。
第３の発明の構成によれば、前記引出し電極が、前記第１の金属層に覆われていることから、この第１の金属層に直接接触している。このため、引出し電極と電極パッドとの接続に関して、導通抵抗が低く抑えられることで、弾性表面波チップとその周辺の構造との間について、効率良く確実な電気的接続を実現できる。また、これに加えて、電極パッドの形成時に、この第１の金属層と第２の金属層との積層境界端面でオーバーハング状態とならないことから、引出し電極をきわめて膜厚の薄いすだれ状電極とともに同じ厚みに形成した場合においても、引出し電極が断線しにくく、確実な接続構造とすることができる。
【００１３】
第４の発明は、第１の発明の構成において、前記第２の金属層の外縁が、前記第１の金属層の外縁よりの外側に位置することで段状の領域が形成されており、前記引出し電極が前記段状の領域の上に配置されていることを特徴とする。
第４の発明の構成によれば、弾性表面波チップとその周辺の構造との間について、効率良く確実な電気的接続を実現できるという作用に加えて、前記第２の金属層の外縁が、前記第１の金属層の外縁よりの外側に位置することによりできる段状の領域が電極パッド端面に形成されているので、下側の層である第２の金属層にサイドエッチングが進行しても、オーバーハング状態とならない。このことにより、引出し電極をきわめて膜厚の薄いすだれ状電極とともに同じ厚みに形成した場合においても、引出し電極が断線しにくく、確実な接続構造とすることができる。
【００１４】
また、上述の目的は、第５の発明にあっては、パッケージの内面に形成した電極部に対して、このパッケージに収容される弾性表面波チップを接合するようにした弾性表面波装置の製造方法であって、前記弾性表面波チップが、圧電基板の一面に、自然酸化されにくい第１の金属層と、この第１の金属層と前記圧電基板の表面との間に設けられ、第１の金属層の密着性を向上させるための第２の金属層とを備えた電極パッドをフォトリソグラフィの手法を用いて形成する電極パッド形成工程と、さらに、前記圧電基板の一面に、複数の前記弾性表面波チップに対応したすだれ状電極および引出し電極が、ＡｌもしくはＡｌを含む金属により形成される電極形成工程と、前記圧電基板を個々の前記弾性表面波チップに対応する大きさに切断することにより側面を露出させる切断工程とを含む製造工程により形成され、その後、前記弾性表面波チップを、前記パッケージの電極部に対して、ワイヤボンディングまたはフリップチップボンディングにより接続する接続工程を有し、前記電極形成工程においては、前記引出し電極が、前記電極パッドの前記第１の金属層の表面側に回り込むように配置されて、前記引出し電極と、前記電極パッドとが接続されるようにした弾性表面波装置の製造方法により、達成される。
【００１５】
第５の発明の構成によれば、弾性表面波チップの電極パッドの第１の金属層の表面側に前記引出し電極が回り込むように形成する。これにより、前記引出し電極と第１の金属層とが直接接触するように形成することができるので、引出し電極と電極パッドとの電気的接続が確実でしかも電気抵抗を低く抑えることができる。
【００１６】
第６の発明は、第５の発明の構成において、前記電極パッド形成工程において、第２の金属層を成膜後に、前記電極形成工程を実行して、前記引出し電極を形成し、この引出し電極の少なくとも一部領域の上に前記第１の金属層を成膜するようにしたことを特徴とする。
第６の発明の構成によれば、前記引出し電極の少なくとも一部が、前記第１の金属層と前記第２の金属層との間に介在するように配置するために好適な工程である。
【００１７】
第７の発明は、第５または６のいずれかの発明の構成において、前記電極パッド形成工程において、第１の金属層の外縁より外側に第２の金属層の外縁が位置するようにし、かつ前記引出し電極を前記第１の金属層の端部付近に配置することを特徴とする。
第７の発明の構成によれば、電極パッドの端面付近に段状の領域が形成され、さらに前記引出し電極が前記段状の領域の上に配置されるようにするための好適な工程となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は、本発明のＳＡＷデバイス（弾性表面波装置）の第１の実施形態に使用できる弾性表面波チップを示す概略平面図、図２は図１の弾性表面波チップをパッケージに固定した状態の弾性表面波装置であり（蓋体の図示は省略）、図３は図２のＡ−Ａ線概略断面図である。
これらの図を参照しながら、第１の実施形態に係るＳＡＷデバイス３０の詳しい構成について説明する。
【００１９】
図２および図３に示すように、ＳＡＷデバイス３０は、パッケージ４０内に収容された弾性表面波チップ３１を備えている。弾性表面波チップ３１は、図１に示されているように、圧電基板３２と、すだれ状電極であるＩＤＴ（櫛形電極）３３及び反射器３４，３４を備えている。
圧電基板３２は、圧電材料として、例えば、水晶，リチウムタンタレート（ＬｉＴａＯ3 ），リチウムナイオベート（ＬｉＮｂＯ3 ）等の単結晶基板やＳｉ基板へＺｎＯ成膜した基板等の多層膜基板等を使用することができる。この実施形態では、例えば、水晶基板を用いている。
【００２０】
ＩＤＴ３３及び反射器３４は、圧電基板３２の一面である能動面に、アルミニウムやチタン等の導体金属を蒸着あるいはスパッタリング等により薄膜状に形成した上で、後述するように、例えば、フォトリソグラフィの手法を用いて、すだれ状となるように形成されている。後述する製造工程では、アルミニウムの導電層を形成するようにしている。
具体的には、ＩＤＴ３３，３３は、それぞれ複数の電極指３３ａが所定のピッチで並設されて長手方向の各端部が短絡するように形成されている。即ち、２つの櫛形状のＩＤＴ３３，３３の各櫛歯部分が、所定距離隔てて互い違いに入り込むように形成されている。このＩＤＴ３３は、電気的に接続されている外部端子（後述）を介して電気信号と弾性表面波（ＳＡＷ）との間の変換を行う機能を有する。
【００２１】
ＩＤＴ３３の両側には、それぞれ所定のギャップを隔てて、反射器３４，３４が設けられている。反射器３４は、複数の導体ストリップ３４ａが、ＩＤＴ３３と同じように、所定のピッチで並設されて長手方向の各両端部が短絡されるように形成されている。
そして、例えば、同一構成の２つの反射器３４，３４は、その導体ストリップ３４ａがＩＤＴ３３の電極指３３ａと平行になるように、かつＩＤＴ３３を弾性表面波の伝搬方向、即ち矢印Ｔで示すＩＤＴ３３の電極指３３ａの長手方向に直交する方向に所定距離隔てて挟み込むように形成されている。この反射器３４，３４は、ＩＤＴ３３から伝搬してくる弾性表面波を反射して、弾性表面波のエネルギーを内部に閉じこめる機能を有する。
【００２２】
このような構成において、電気信号が、上記外部端子を介してＩＤＴ３３に入力されると、圧電効果により弾性表面波に変換される。この弾性表面波は、矢印Ｔ方向、すなわち、ＩＤＴ３３の電極指３３ａの長手方向に対して直交方向に伝搬され、ＩＤＴ３３の両側から反射器３４，３４に放射される。このとき、圧電基板３２の材質、電極の厚みや電極の幅等で決定される伝搬速度とＩＤＴ３３の電極指３３ａの電極周期ｄ0 に等しい波長を持つ弾性表面波が、最も強く励振される。この弾性表面波は、反射器３４，３４により多段反射されてＩＤＴ３３に戻され、共振周波数付近の周波数（動作周波数）の電気信号に変換されてＩＤＴ３３から外部端子を介して出力される。
【００２３】
このように、外部端子を介して、ＩＤＴ３３に外部から電気信号を入力するために、パッケージ４０および弾性表面波チップ３１は、以下のように構成されている。
図２に示すように、弾性表面波チップ３１の表面には、各ＩＤＴ３３，３３と一体に形成されて、図示の方向Ｔと直交する方向に延長された引出し電極３５，３５と、各引出し電極３５，３５と接続された電極パッド３６，３６が設けられている。
この電極パッド３６，３６は、後述するようにパッケージ４０側の電極とバンプを用いてワイヤボンディング、あるいはフリップチップボンディングにより電気的接続を行うためのものである。引出し電極３５，３５と電極パッド３６，３６の詳しい構成は後述する。
【００２４】
次に、パッケージ４０側の構造を説明する。
図２および図３において、パッケージ４０は、例えば、絶縁材料として、酸化アルミニウム質のセラミックグリーンシートを成形して形成される箱状の容器であり、グリーンシートから得られる基板を積層した後、焼結して形成されている。
パッケージ４０は、所定の内部空間Ｓを有しており、パッケージ４０の上端には、ロウ材４４を介して、蓋体４５が接合されて気密に封止されている。
パッケージ４０の内周に形成した段部４１、４１には、電極部４２，４２が形成されており、この電極部４２，４２は、例えば、導電スルーホールなどにより、パッケージ４０の底面に露出させて形成した図示しない実装電極と接続されている。ここで、パッケージ４０は、強度や気密性の向上をはかるために、金属により形成してもよく、この場合には、パッケージ４０の内側底面を絶縁する。
【００２５】
また、図３に示されているように、パッケージ４０の内部空間Ｓの内側底面には、例えば、接着剤を用いて、弾性表面波チップ３１が接合されている。そして、弾性表面波チップ３１の各電極パッド３６，３６は、パッケージ４０の電極部４２，４２と図示するようにワイヤボンディングされて電気的に接続されている。
以上のような構造により、ＳＡＷ共振子やＳＡＷフィルタが構成され、さらには、パッケージ４０内に弾性表面波チップと接続される発振回路素子である集積回路が収容されることにより、ＳＡＷ発振器を構成することができる。ＳＡＷデバイスとはこれらを含み、名称のいかんを問わず、弾性表面波チップをパッケージ内に収容するデバイスを全て含むものである。
【００２６】
図４ないし図９は、図１のＢ−Ｂ線切断端面図である。
これらを参照して、引出し電極と電極パッドの詳しい構成を説明する。
図４は引出し電極と電極パッドとの接続構造における第１の実施形態を示しており、電極パッド３６は、圧電基板３２の表面に形成された第２の金属層５２と、この第２の金属層５２の上に形成された第１の金属層５１とを有している。
第１の金属層５１は、電極層であり、後述するように、その表面にバンプなどを形成して、既に説明したように、パッケージ側と電気的接続を行うための部分である。この第１の金属層５１は、表面に自然酸化膜が形成されて導通性が低下する心配がほとんど無い、あるいは少なくとも、ＩＤＴ３３を形成する金属よりも自然酸化膜が形成されにくい金属により形成され、好適に使用できるのはＡｕもしくはその合金である。
第２の金属層５２は、圧電基板３２の表面に第１の金属層５１を直接密着させることが困難なために設けられるもので、第１の金属層５１の下地層である。この場合の下地層としては、たとえば、クロム（Ｃｒ）またはニッケル（Ｎｉ）もしくはこれらの合金が使用できる。
【００２７】
後述するように、製造工程においては、図４に示す圧電基板３２の一面に先に電極パッド３６を形成し、その後でＩＤＴの延長としての引出し電極３５がＩＤＴとともに形成される。
この引出し電極３５は、電極パッド３６と接続される必要がある。そこで、引出し電極３５を電極パッド３６と接続させるように形成する上では、図４の点線で示すように引出し電極３５の端面と電極パッド３６の端面とが接続されるようにしても、一応は電気的接続をすることができる。
【００２８】
しかしながら、このような構造では、電極パッド３６の電極膜である第１の金属層５１との間に、第２の金属層５２が介在する状態で、引出し電極３５が接触することから、電気抵抗が大きくなり効率が悪い。
そこで、この実施形態では、引出し電極３５の先端部３５ａを電極パッド３６の表面側に回り込ませて、オーバーラップ部ＯＢを形成する。電極パッド３６の表面のオーバーラップ部ＯＢを除く領域は電極面ＣＡとして露出されている。
これにより、オーバーラップ部ＯＢにあっては、引出し電極３５が直接第１の金属層５１と接触しており、導通抵抗を低減することができ、確実な電気的接続を行うことができる。また、電極パッド３６の電極面ＣＡは、後述するようにバンプなどを接続することで、弾性表面波チップの周辺の構造との電気的接続を行うことができる。特に、この構造では、電極面ＣＡは、オーバーラップ部ＯＢとの境界が段差となることで、全体として凹部となるので、バンプなどを形成する上で位置決めなどがしやすい。
【００２９】
ここで、図４の構造には、弾性表面波装置（弾性表面波チップ）の周波数が高くなると、図５に示すような問題が生じる。
すなわち、周波数を高くする程、ＩＤＴ、すなわち引出し電極３５を構成するアルミニウムの膜厚を薄くしなければならない。
一般に、ＩＤＴの（アルミ）膜厚Ｔ＝８５００００（Å）／周波数（ＭＨｚ）・・・式１
の関係が成立する（Å＝オングストローム）。
すなわち、周波数５００（ＭＨｚ）メガヘルツでは、膜厚Ｔは１７００Å、周波数１ギガヘルツで、膜厚Ｔが８５０Å、周波数１．５（ＧＨｚ）ギガヘルツで、膜厚Ｔは５７０Åとなる。
【００３０】
一方、既に説明したように、図４の構造を製造する際には、圧電基板３２の一面に先に電極パッド３６を形成した後で、引出し電極３５を形成する。
この場合、電極パッド３６を形成するためには、圧電基板３２の一面に例えば、クロムにより第２の金属層５２を、その上に金により第１の金属層５１を、順次スパッタリングや蒸着などで、必要な膜厚に形成し、例えば、フォトリソグラフィの手法により必要な電極形状となるように加工する。
【００３１】
ここで、電極パッド３６の形成工程にみられるように、電解溶液中に互いに接触した卑な金属と、貴な金属を露出させると、金属間に電位差が生じ、電池（局部電池、ガルバニ電池）が形成される。つまり、各金属はエッチング液を電解溶液として、対となる電極を形成する。このように、異なる金属を電極として、局部電池が形成され、電気化学反応が生じることで腐食が進行することを異種金属接触腐食またはガルバニ腐食と呼ばれている。
このため、図４に示すように、クロム層である第２の金属層５２と、金層である第１の金属層５１との間においては、電流が金層からクロム層へ流れ、エッチング液中では電流は卑な金属であるクロム層からエッチング液を通り、貴な金属である金層へ流れる。このため、卑な金属であるクロム層からは、電子が貴な金属である金層へ移動し、かつエッチング液との接触面から金属イオンとして液体中へ溶け出すことで、サイドエッチングが進行する。サイドエッチングの進行は、エッチング条件にもよるが、例えば、クロム層の厚みを５００Å（０．０５μｍ）程度とすると、その厚みの方向を全て除去する間に、サイドエッチングはその２０倍も進む。
【００３２】
図５は、このようなサイドエッチングにより、電極パッド３６の端面にオーバーハング部５４が生じた状態を示している。
図４において、引出し電極３５の厚み（ＩＤＴの厚みと同じ）ｔ１が、薄く、しかも、図５のように、電極パッド３６にサイドエッチングによるオーバーハング部５４が形成されると、図示のように、引出し電極３５が、電極パッド３６の端面の箇所で、切断しやすくなってしまう。そうすると、電気的接続が絶たれるので、きわめて好ましくない。
このような観点から、図４の構成において、引出し電極３５の厚みｔ１は、電極パッド３６の第２の金属層５２の厚みｔ２より厚くすることが好ましい。
【００３３】
図６ないし図９は、それぞれ第２ないし第５の実施形態の要部を示す図であり、上述のような引出し電極３５の断線もしくは、その断面積が極端に小さくなることを防止する構成に関するものである。
図６では、電極パッド３６−１の第２の金属層５２の外縁が、第１の金属層５１の外縁よりも外側に位置するように形成したものである。これにより、電極パッド３６−１には、上向き段部５２ａが形成される。この段部もしくは段状の領域の上に、引出し電極３５の先端部３５ａが配置される。これにより、先端部３５ａは、必ず第１の金属層５１に接触するので、導通抵抗を低く抑え、電気的接続を確実にすることができる。
【００３４】
図７ないし図８の各実施形態は、各電極パッドの構造において、引出し電極３５の先端部３５ａを第２の金属層５２と第１の金属層５１とで挟むようにした構成を示している。
図７の電極パッド３６−２では、引出し電極３５の先端部３５ａが、第２の金属層５２の端部に乗り上げており、その乗り上げ部分に、第１の金属層５１の端部が重ねられている。
このように、引出し電極３５の先端部３５ａを第２の金属層５２と第１の金属層５１とで挟むことで、先端部３５ａは、必ず第１の金属層５１に接触するので、導通抵抗を低く抑え、電気的接続を確実にすることができる。
【００３５】
図８の電極パッド３６−３では、引出し電極３５の先端部３５ａが、第２の金属層５２の端部に乗り上げており、その乗り上げ部分に、第１の金属層５１の端部が重ねられている点は、図７と同じであるが、引出し電極３５の先端部３５ａの長さがより長く、その上に重ねられる第１の金属層５３の部分も長くされることで、オーバーラップ部が長く（広く）されている。これにより基本的な作用効果は図７の場合と同じであるが、より接続面積が大きくなり、導通抵抗を低くすることができる。また、金が露出した電極面５３の面積が大きくなる。
さらに、引出し電極３５に形成される自然酸化膜がバリアとして作用し、引出し電極３５の先端部３５ａ（アルミ）から、第２の金属層５１（金）へのアルミ、金の相互の拡散が抑制される。
【００３６】
図９の電極パッド３６−４では、引出し電極３５の先端部３５ａが、第２の金属層５２の表面側を完全に覆い、その上に第１の金属層５１が配置される構成である。
この場合にも図８の構成とほぼ同じ作用効果が発揮され、特に電極面５３の広さがより広くなる。
なお、図４の構成と、上記図６ないし図９の構成では、各部を形成する金属膜の成膜順序が異なり、図４の構成では、先に電極パッド３６を完成させた後で、引出し電極３５を含むＩＤＴのアルミ膜を形成するが、図６ないし図９の構成では、電極パッド３６の形成工程の一部だけ先行させ、つまり、第２の金属膜５２だけ先に成膜し、続いてＩＤＴのアルミ膜を成膜し、その後第１の金属層５１を成膜することになる。
【００３７】
図１０ないし図１３は、図６および図７の各電極パッドにバンプなどを接合する様子を示す説明図である。
図示されているように、電極パッド３６−１と３６−２は、ともに引出し電極３５の先端部３５ａが電極面５３よりも突出するので、電極面５３の周辺が凹部もしくは凹状の形態となることから、フリップチップボンディング用のバンプ６１を予め位置決めして形成したり、ワイヤボンディングの際のボールバンプ６２を打つのに適している。
【００３８】
図１４ないし図１６は、図１ないし図３で説明したＳＡＷデバイス３０の変形例を示しており、ＳＡＷデバイス３０の説明に使用した符号と同じ符号を付した箇所は共通する構成であるから、重複した説明は省略し、以下、相違点を中心に説明する。
図１４ないし図１６において、ＳＡＷデバイス３０−１は、そのパッケージ４０の内側底面に電極部４２−１，４２−１を有している。
図１６に詳細に示すように、電極パッド３６−１には、予めバンプ６１が形成されており、弾性表面波チップ３１は、図３の場合に対して、上下を逆さにして、バンプ６１を用いてフリップチップボンディングにより接合されている。バンプ６１は、例えば金バンプが使用できる。
これにより、変形例のＳＡＷデバイス３０−１は、ＳＡＷデバイス３０と比べると、ワイヤに引き回しが不要な分だけ、パッケージ４０を小型化することができる。
尚、図１４では、理解の便宜のためにバンプ６１を上面に示しているが、図１５から理解されるように、パッケージ４０の蓋側にバンプ６１は表れない。
【００３９】
（弾性表面波装置の製造方法）
次に、ＳＡＷデバイス３０の製造方法に関する実施形態について図１ないし図９を適宜参照して説明する。
先ず、圧電基板（製品単位の圧電基板３２が切断される前の材料）として、例えば水晶ウエハを用意する。
次いで、所定箇所に先ず電極パッドを形成する。
【００４０】
（電極パッド形成工程）
すなわち、水晶ウエハの一面に、第２の金属層５２として、例えばクロム（Ｃｒ）をスパッタリングまたは蒸着により成膜する。この場合の膜厚が大きいと、図５で説明した弊害が起こりやすいので、後の工程におけるＩＤＴの膜厚との関係でできるだけ薄く形成することが好ましい。
次に、第２の金属層５２の上に、第１の金属層５１として、例えば金（Ａｕ）を成膜する。
【００４１】
続いて、フォトレジストなどによりマスクを形成して、既に説明した電極パッド３６に対応した形状、および必要な導電パターンをフォトリソグラフィの手法を用いて形成する。この場合、図５で説明したように、オーバーハング部ができるだけ形成されないようにすることが好ましい。
図５のオーバーハング部５４が形成されてしまうようであれば、再度、第１の金属層５１についてエッチングを行い、オーバーハング部５４を無くすか、あるいは、よりエッチングを進めて、図６の段部５２ａを形成するようにしてもよい。後者の場合には、以後の工程が少し異なる。
【００４２】
（電極形成工程）
次に、図１で説明したＩＤＴ３３，３３、反射器３４，３４、引出し電極３５，３５を形成する。この実施形態では、先ず、スパッタリングまたは蒸着により、アルミニウム（Ａｌ）またはアルミニウム合金を圧電基板３２の全面に成膜する。
次いで、ＩＤＴ３３，３３、反射器３４，３４、引出し電極３５，３５を形成する箇所に対応したレジストパターンを形成し、露光・現像することによって、フォトリソグラフィの手法を用いて、マスキングされていない箇所をエッチングプロセスにより除去し、ＩＤＴ３３，３３、反射器３４，３４、引出し電極３５，３５を形成するアルミパターンを形成する。
この場合、引出し電極３５の先端部３５ａは、図４で説明したように、既に形成されている電極パッド３６の表面側に回り込むように、アルミ膜の一部が電極パッド３６の一部に重なるように成膜することが重要である。その後、パターニングして、必要なパターンを形成する。
（別の実施形態）
以上の構成において、図６ないし図９の各電極パッドを形成するためには、既に説明したように、上述の工程を少し変更して、電極パッド形成工程では、第２の金属層５２の成膜と、パターニングを先に行い、次いで電極形成工程に入り、アルミ膜を成膜して、ＩＤＴなどを先に形成する。その後、電極パッド形成工程の残りの工程である第１の金属層５１を成膜し、パターニングする。
【００４３】
（切断工程）
次に、上記圧電基板を切断して個々の圧電基板３２の大きさに切断すると弾性表面波チップ３１が完成する。
（接合工程）
以上の工程とは別工程により、酸化アルミニウム質のセラミックグリーンシートを成形して、電極部等の必要な導電パターンを形成した上で、図２ないし図３で説明したパッケージ４０を形成する。すなわち、例えばセラミックグリーンシートを用いて、所定の大きさの基板を複数枚作り、積層した後、焼結してパッケージ４０を形成しておく。
このパッケージ４０の内側底面に接着剤などを利用して図３のように弾性表面波チップ３０を接合する。次いで、ワイヤボンディングにより図２ないし図３に示すように電気的接続を行う。
【００４４】
別の方法としては、図１０および図１１に示すように、弾性表面波チップの電極パッドにバンプ６１を予め接合しておき、図１６で示すように、パッケージ４０の電極部４２−１にフリップチップボンディングすることにより接合を行う。
【００４５】
次に、弾性表面波チップ３１を接合したパッケージ４０を図示しないチャンバー内に収容し、所定の真空度でエッチングガスを供給して、エッチングプラズマを生成して、圧電基板３２の能動面もしくはＩＤＴ３３をドライエッチングすることにより必要な周波数調整を行う。
最後に、例えば窒素雰囲気内で、ロウ材４４を介して、蓋体４５を接合して蓋封止することにより図２または図１４に示すようにＳＡＷデバイス３０を完成することができる。
【００４６】
本発明は上述の実施形態や変形例に限定されない。実施形態や変形例の各構成はこれらを適宜省略したり、図示しない他の構成と組み合わせることができる。
また、上述の実施形態では、反射器を伴う構成としたが、反射器はなくてもよい。引出し電極と電極パッド以外にも必要な導通パターンを形成してもよく、これらを用いて、弾性表面波チップと発振回路を接続してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明のＳＡＷデバイスの第１の実施形態の弾性表面波チップを示す概略平面図。
【図２】図１の弾性表面波チップを用いたＳＡＷデバイスの実施形態を示す概略平面図。
【図３】図２のＡ−Ａ線概略断面図。
【図４】図１のＳＡＷデバイスの要部を示す概略断面図。
【図５】図４の構造において、引出し電極の断線の様子を示す説明図。
【図６】本発明のＳＡＷデバイスの第２の実施形態の要部を示す図。
【図７】本発明のＳＡＷデバイスの第３の実施形態の要部を示す図。
【図８】本発明のＳＡＷデバイスの第４の実施形態の要部を示す図。
【図９】本発明のＳＡＷデバイスの第５の実施形態の要部を示す図。
【図１０】本発明のＳＡＷデバイスの第２の実施形態の電極パッドにバンプを形成した図。
【図１１】本発明のＳＡＷデバイスの第３の実施形態の電極パッドにバンプを形成した図。
【図１２】本発明のＳＡＷデバイスの第２の実施形態の電極パッドにワイヤボンディングする様子を示す図。
【図１３】本発明のＳＡＷデバイスの第３の実施形態の電極パッドにワイヤボンディングする様子を示す図。
【図１４】本発明のＳＡＷデバイスの変形例を示す概略平面図。
【図１５】本発明のＳＡＷデバイスの変形例を示す概略断面図。
【図１６】本発明のＳＡＷデバイスの変形例の要部を拡大して示す図。
【図１７】従来の電極パッドの構造を示す要部断面図。
【符号の説明】
【００４８】
３０・・・ＳＡＷデバイス、３１・・・弾性表面波チップ、３２・・・圧電基板、３３・・・ＩＤＴ、３４・・・反射器、３５・・・引出し電極、３６・・・電極パッド、４０・・・パッケージ、５１・・・第１の金属層、５２・・・第２の金属層。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電基板の一面にすだれ状電極が形成された弾性表面波チップと、この弾性表面波チップを気密に収容するパッケージとを備えた弾性表面波装置であって、
前記弾性表面波チップが、
前記圧電基板の前記一面に設けられる前記すだれ状電極と一体に形成された引出し電極と、
前記引出し電極と接続される電極パッドと
を有しており、
前記電極パッドが、
自然酸化されにくい第１の金属層と、この第１の金属層と前記圧電基板の表面との間に設けられ、第１の金属層の密着性を向上させるための第２の金属層とを備え、
前記引出し電極が、前記電極パッドの前記第１の金属層の表面側に回り込むように配置されて、前記引出し電極と、前記電極パッドとが接続される構造とした
ことを特徴とする弾性表面波装置。
【請求項２】
前記引出し電極の少なくとも一部が、前記第１の金属層と前記第２の金属層との間に介在するように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の弾性表面波装置。
【請求項３】
前記第２の金属層の表面側に配置された前記引出し電極が、前記第１の金属層により覆われていることを特徴とする請求項２に記載の弾性表面波装置。
【請求項４】
前記第２の金属層の外縁が、前記第１の金属層の外縁よりの外側に位置することで段状の領域が形成されており、前記引出し電極が前記段状の領域の上に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の弾性表面波装置。
【請求項５】
パッケージの内面に形成した電極部に対して、このパッケージに収容される弾性表面波チップを接合するようにした弾性表面波装置の製造方法であって、
前記弾性表面波チップが、
圧電基板の一面に、自然酸化されにくい第１の金属層と、この第１の金属層と前記圧電基板の表面との間に設けられ、第１の金属層の密着性を向上させるための第２の金属層とを備えた電極パッドをフォトリソグラフィの手法を用いて形成する電極パッド形成工程と、
さらに、前記圧電基板の一面に、複数の前記弾性表面波チップに対応したすだれ状電極および引出し電極が、ＡｌもしくはＡｌを含む金属により形成される電極形成工程と、
前記圧電基板を個々の前記弾性表面波チップに対応する大きさに切断することにより側面を露出させる切断工程と
を含む製造工程により形成され、
その後、前記弾性表面波チップを、前記パッケージの電極部に対して、ワイヤボンディングまたはフリップチップボンディングにより接続する接続工程を有し、
前記電極形成工程においては、前記引出し電極が、前記電極パッドの前記第１の金属層の表面側に回り込むように配置されて、前記引出し電極と、前記電極パッドとが接続されるようにした
ことを特徴とする弾性表面波装置の製造方法。
【請求項６】
前記電極パッド形成工程において、第２の金属層を成膜後に、前記電極形成工程を実行して、前記引出し電極を形成し、この引出し電極の少なくとも一部領域の上に前記第１の金属層を成膜するようにしたことを特徴とする請求項５に記載の弾性表面波装置の製造方法。
【請求項７】
前記電極パッド形成工程において、第１の金属層の外縁より外側に第２の金属層の外縁が位置するようにし、かつ前記引出し電極を前記第１の金属層の端部付近に配置することを特徴とする請求項５または６のいずれかに記載の弾性表面波装置の製造方法。
【請求項１】
圧電基板の一面にすだれ状電極が形成された弾性表面波チップと、この弾性表面波チップを気密に収容するパッケージとを備えた弾性表面波装置であって、
前記弾性表面波チップが、
前記圧電基板の前記一面に設けられる前記すだれ状電極と一体に形成された引出し電極と、
前記引出し電極と接続される電極パッドと
を有しており、
前記電極パッドが、
自然酸化されにくい第１の金属層と、この第１の金属層と前記圧電基板の表面との間に設けられ、第１の金属層の密着性を向上させるための第２の金属層とを備え、
前記引出し電極が、前記電極パッドの前記第１の金属層の表面側に回り込むように配置されて、前記引出し電極と、前記電極パッドとが接続される構造とした
ことを特徴とする弾性表面波装置。
【請求項２】
前記引出し電極の少なくとも一部が、前記第１の金属層と前記第２の金属層との間に介在するように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の弾性表面波装置。
【請求項３】
前記第２の金属層の表面側に配置された前記引出し電極が、前記第１の金属層により覆われていることを特徴とする請求項２に記載の弾性表面波装置。
【請求項４】
前記第２の金属層の外縁が、前記第１の金属層の外縁よりの外側に位置することで段状の領域が形成されており、前記引出し電極が前記段状の領域の上に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の弾性表面波装置。
【請求項５】
パッケージの内面に形成した電極部に対して、このパッケージに収容される弾性表面波チップを接合するようにした弾性表面波装置の製造方法であって、
前記弾性表面波チップが、
圧電基板の一面に、自然酸化されにくい第１の金属層と、この第１の金属層と前記圧電基板の表面との間に設けられ、第１の金属層の密着性を向上させるための第２の金属層とを備えた電極パッドをフォトリソグラフィの手法を用いて形成する電極パッド形成工程と、
さらに、前記圧電基板の一面に、複数の前記弾性表面波チップに対応したすだれ状電極および引出し電極が、ＡｌもしくはＡｌを含む金属により形成される電極形成工程と、
前記圧電基板を個々の前記弾性表面波チップに対応する大きさに切断することにより側面を露出させる切断工程と
を含む製造工程により形成され、
その後、前記弾性表面波チップを、前記パッケージの電極部に対して、ワイヤボンディングまたはフリップチップボンディングにより接続する接続工程を有し、
前記電極形成工程においては、前記引出し電極が、前記電極パッドの前記第１の金属層の表面側に回り込むように配置されて、前記引出し電極と、前記電極パッドとが接続されるようにした
ことを特徴とする弾性表面波装置の製造方法。
【請求項６】
前記電極パッド形成工程において、第２の金属層を成膜後に、前記電極形成工程を実行して、前記引出し電極を形成し、この引出し電極の少なくとも一部領域の上に前記第１の金属層を成膜するようにしたことを特徴とする請求項５に記載の弾性表面波装置の製造方法。
【請求項７】
前記電極パッド形成工程において、第１の金属層の外縁より外側に第２の金属層の外縁が位置するようにし、かつ前記引出し電極を前記第１の金属層の端部付近に配置することを特徴とする請求項５または６のいずれかに記載の弾性表面波装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２００６−６７２１１（Ｐ２００６−６７２１１Ａ）
【公開日】平成１８年３月９日（２００６．３．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２４６９０３（Ｐ２００４−２４６９０３）
【出願日】平成１６年８月２６日（２００４．８．２６）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年３月９日（２００６．３．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年８月２６日（２００４．８．２６）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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