專利名稱：壓電薄膜共振器及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及壓電薄膜共振器及其制造方法，特別是涉及運用于壓電薄膜共振器中的防止薄膜損壞的有效的技術。
背景技術：
近年來，為了適應高速大容量通信，對小型而低損失且具有寬的通頻帶寬的濾波器的需要高了起來。為了適應該要求，多采用使用具有小型而低損失的特征的彈性表面波(SAWSurface Acoustic Wave)的SAW濾波器。該SAW濾波器是使用在壓電基板上交互配置具有所傳播的波長的1/4左右的寬度的電極指的交錯指狀電極來激振·接收彈性表面波。
這里，因為進一步的對大容量通信的需求，所以持續(xù)謀求工作頻率的高頻化，在近年的便攜式電話中使用2GHz頻帶，要求進一步的高頻化。
但是，2GHz中的SAW濾波器的電極指寬度成為0.4μm左右，在適應進一步的高頻化中，因為有必要高精度地加工0.4μm及其以下的電極指，故制造性顯著降低的可能性很大。
這樣的狀況之中，采用了使用體聲波(BAWBulkAcoustic Wave)的壓電薄膜共振器濾波器。壓電薄膜共振器濾波器的工作頻率取決于由輸入輸出電極夾住的壓電層的厚度。在歷來的用陶瓷或水晶的共振器濾波器中，因為高精度地把壓電層加工薄是困難的，故不用于高頻波的用途中。與此相反，壓電薄膜共振器濾波器因為用濺射等成膜裝置形成壓電層，故可以高精度地形成想要的厚度的壓電膜而在高頻化方面具有優(yōu)越性。
此外，壓電薄膜共振器濾波器中使用的電極是平板電極，因為沒有必要像SAW濾波器那樣，使用細的電極，故處理大電力的信號成為可能。
再者，就壓電薄膜共振器而言，例如公開于日本特開2002-232253號公報或特開平10-270979號公報中。
SAW濾波器可以僅用一層交錯指狀電極用的電極膜來構成。也就是說，在壓電基板的整個面上形成交錯指狀電極用的電極膜，形成交錯指狀電極部分、配線和信號取出電極用的抗蝕劑圖形后，通過施行RIE等蝕刻工序來制作。而且，由于在基板內(nèi)側(cè)形成作為器件必要的薄膜圖形，所以薄膜的端面不位于壓電基板的端面部分。
因此，在從晶片等集合基板切斷成單片之際，因為集合基板上所形成的薄膜不接觸于切割刀片，故不容易發(fā)生膜剝離。此外，在移送單片的情況下或在組件上實際安裝等的情況下，即使移送臂或倒裝片用的有縫夾套(collet)等搬運工具接觸于基板的端面，也因為在基板端面上不存在薄膜故不容易發(fā)生膜剝離。
另一方面，壓電薄膜共振器濾波器(壓電薄膜共振器)，如圖9中所示，因為由在元件基板11上所成膜的多個薄膜12～15來構成，所以在各自的膜形成時，在單片切斷之際設置在基板端面上薄膜不存在的工序，從成本方面來說是困難的。因此，多個薄膜(這里，音響反射膜12)的端面就位于元件基板11的端面部分。
借此，在單片切斷時或安裝工序中用移送臂等搬運工具16拾起壓電薄膜共振器時，搬運工具16與薄膜12接觸而變得容易發(fā)生膜剝離，成為不良的原因之一(參照圖10)。
此外，即使不發(fā)生膜剝離，損傷膜而在層間產(chǎn)生裂紋，產(chǎn)生以該裂紋為起點基于熱歷史等伸縮壓縮作用引起的裂痕或隆起部分，長期的可靠性降低。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明目的在于提供一種可以防止壓電薄膜共振器中的多層膜的損傷的技術。
根據(jù)本發(fā)明的一個側(cè)面的壓電薄膜共振器，由元件基板和在該元件基板上所形成的包括壓電膜在內(nèi)的多層膜來構成，通過在前述壓電膜的內(nèi)部傳播的體聲波得到規(guī)定的共振頻率的信號的壓電薄膜共振器，其特征在于，其中前述多層膜的端面位于比前述元件基板的端面更靠內(nèi)側(cè)。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，其特征在于，從前述元件基板的端面到最靠近該端面的薄膜的端面的距離為1μm及其以上。
在本發(fā)明的另一個優(yōu)選方式中，其特征在于，從前述元件基板的端面到最靠近該端面的薄膜的端面的距離的RMS為10μm及其以下。
本發(fā)明的一個側(cè)面的壓電薄膜共振器是由元件基板和在該元件基板上所形成的包括壓電膜在內(nèi)的多層膜來構成，通過在前述壓電膜的內(nèi)部傳播的體聲波得到規(guī)定的共振頻率的信號的壓電薄膜共振器，其特征在于，其中斜切加工后的前述多層膜的端面中的前述元件基板側(cè)的前端包含前述元件基板的端面、位于它們的內(nèi)側(cè)。也就是說，多層膜的端面成為越靠近元件基板越接近該元件基板的端面的斜切面，該斜切面的元件基板側(cè)的前端沿著元件基板的端面設置?；蛘?，該斜切面的元件基板側(cè)的前端位于較元件基板的端面更靠內(nèi)側(cè)。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，其特征在于，其中由前述元件基板的元件形成面與前述多層膜的斜切面所成的角度的RMS為5°以內(nèi)。
本發(fā)明的另一個側(cè)面的壓電薄膜共振器的制造方法，是由元件基板和在該元件基板上所形成的包括壓電膜在內(nèi)的多層膜來構成、通過在前述壓電膜的內(nèi)部傳播的體聲波得到規(guī)定的共振頻率的信號的壓電薄膜共振器的制造方法，其特征在于，在集合基板上層疊形成薄膜而制作多個壓電薄膜共振器，在集合基板的切割線上用第1切割刀片進行半切斷而分斷前述薄膜，用厚度比前述第1切割刀片要薄的第2切割刀片，留出上述第1切斷刀片的切斷面并在切斷線上進行全切割而分離成單片。
本發(fā)明的另一個側(cè)面的壓電薄膜共振器的制造方法，是由元件基板和在該元件基板上所形成的包括壓電膜在內(nèi)的多層膜來構成，通過在前述壓電膜的內(nèi)部傳播的體聲波得到規(guī)定的共振頻率的信號的壓電薄膜共振器的制造方法，其特征在于，在集合基板的切割線上用第1切割刀片切削規(guī)定深度形成劃線，在形成有前述劃線的集合基板上層疊形成薄膜而制作多個壓電薄膜共振器，用厚度比前述第1切割刀片要薄的第2切割刀片與前述劃線的側(cè)面非接觸地在前述切割線上切斷而分離成單片。
本發(fā)明的另一個側(cè)面的壓電薄膜共振器的制造方法，是由元件基板和在該元件基板上所形成的包括壓電膜在內(nèi)的多層膜來構成，通過在前述壓電膜的內(nèi)部傳播的體聲波得到規(guī)定的共振頻率的信號的壓電薄膜共振器的制造方法，其特征在于，在切割線上進行遮蔽，用濺射法在集合基板上有選擇地層疊形成薄膜而制作多個壓電薄膜共振器，用切割刀片與前述薄膜非接觸地在前述切割線上切斷而分離成單片。
本發(fā)明的另一個側(cè)面的壓電薄膜共振器的制造方法，是由元件基板和在該元件基板上所形成的包括壓電膜在內(nèi)的多層膜來構成，通過在前述壓電膜的內(nèi)部傳播的體聲波得到規(guī)定的共振頻率的信號的壓電薄膜共振器的制造方法，其特征在于，在集合基板上層疊形成薄膜而制作多個壓電薄膜共振器，用蝕刻法去除位于前述集合基板的切斷線上的前述薄膜，用切割刀片與前述薄膜非接觸地在前述切割線上切斷而分離成單片。


圖1是表示作為本發(fā)明的一個實施方式的壓電薄膜共振器與搬運工具的剖視圖。
圖2是表示作為本發(fā)明的另一個實施方式的壓電薄膜共振器的剖視圖。
圖3是表示作為本發(fā)明的另一實施方式的壓電薄膜共振器的剖視圖。
圖4是順序表示作為本發(fā)明的實施方式的壓電薄膜共振器的制造方法的說明圖。
圖5是順序表示作為本發(fā)明的另一實施方式的壓電薄膜共振器的制造方法的說明圖。
圖6是表示作為本發(fā)明的另一實施方式的壓電薄膜共振器的制造方法中所用的掩模的立體圖。
圖7是表示使用圖6的掩模的壓電共振器的制造工序的一部分的說明圖。
圖8是表示使用與圖6不同的形狀的掩模的壓電共振器的制造工序的一部分的說明圖。
圖9是表示現(xiàn)有的壓電共振器的剖視圖。
圖10是表示分離成單片的現(xiàn)有的壓電薄膜共振器與搬運工具的說明圖。
具體實施例方式
下面參照附圖更具體地說明實施本發(fā)明的優(yōu)選方式。這里，在附圖中對同一構件賦予同一標號，此外，省略重復的說明。再者，因為這里的說明是實施本發(fā)明的優(yōu)選的方式，所以本發(fā)明不限于該方式。
圖1是表示作為本發(fā)明的一個實施方式的壓電薄膜共振器與搬運工具的剖視圖，圖2是表示作為本發(fā)明的另一實施方式的壓電薄膜共振器的剖視圖，圖3是表示作為本發(fā)明的另一實施方式的壓電薄膜共振器的剖視圖，圖4是順序表示作為本發(fā)明的實施方式的壓電薄膜共振器的制造方法的說明圖，圖5是順序表示作為本發(fā)明的另一個實施方式的壓電薄膜共振器的制造方法的說明圖，圖6是表示作為本發(fā)明的另一實施方式的壓電薄膜共振器的制造方法中所用的掩模的立體圖，圖7是表示使用圖6的掩模的壓電共振器的制造工序的一部分的說明圖，圖8是表示使用與圖6不同的形狀的掩模的壓電共振器的制造工序的一部分的說明圖。
圖1中所示的壓電薄膜共振器10是稱為SMR(Solidly MountedResonator)型壓電薄膜共振器者，例如在單晶硅組成的元件基板11之上，形成交互地形成總計四層的音響阻抗高的薄膜與低的薄膜，例如AlN膜12a與SiO2膜12b而成的音響反射膜12。在此音響反射膜12上用真空蒸鍍法形成Pt膜，用平版印刷術形成圖形從而形成下部電極13。
進而，在下部電極13上，用濺射法形成由ZnO組成的壓電膜14。然后，在壓電膜14上用濺射法形成Al膜，用平版印刷術形成圖形從而形成上部電極15。再者，也可以在下部電極13與壓電膜14之間，和壓電膜14與上部電極15之間，形成例如AlN膜或Cr膜的貼緊層。
在由這種多層膜12～15所形成的壓電薄膜共振器10中，如果在下部電極13與上部電極15上施加交流電壓，則通過因壓電效應而在壓電膜14的內(nèi)部傳播的體聲波可得到規(guī)定的共振頻率的信號。
表1

從表1可以看出，在該端面間距離的RMS為10μm及其以下的情況下不發(fā)生膜剝離等不良。因此，判明即使例如在元件基板11的端部未形成薄膜，如果在元件基板11上所形成的薄膜的端部不一樣則也成為膜剝離的原因。
接下來，就多層膜的端面斜切加工后的壓電薄膜共振器中的元件基板11的一邊，測定由該元件基板11的基板面與元件基板11上所形成的薄膜的斜切面(端部面)所成的角度，調(diào)查該角度偏差的RMS與膜剝離等不良情況的關系。其結(jié)果示于表2。
表2

從表2可以看出，如果該角度的RMS為5度以內(nèi)則不發(fā)生膜剝離等不良。因此，就斜切面而言也是，判定如果不形成一樣的面則成為膜剝離等不良的原因。
以上說明的構成的壓電薄膜共振器，通過例如以下第1～第4制造方法來制作。
也就是說，第1制造方法示于圖4。在該第1制造方法中，首先，在元件基板11這個作為分離成單片前的基板的集合基板11a上層疊形成薄膜12～15，制作多個前述壓電薄膜共振器10(圖4的(a))。接著，用第1切斷刀片17在集合基板11a的切斷線上進行半切割而分斷薄膜(這里為音響反射膜12)(圖4的(b))。然后，用厚度比薄膜分斷中用的第1切斷刀片17要薄的第2切斷刀片18，留出第1切斷刀片17的切斷面并在切斷線上進行全切割而分離成單片(圖4的(c))。
第2制造方法示于圖5。在第2制造方法中，在薄膜的形成之前，首先，用第1切斷刀片17在集合基板11a的切斷線上按規(guī)定深度進行切削而形成劃線19(圖5的(a))。然后，在形成了劃線19的集合基板11a上層疊形成薄膜12～15而制作多個壓電薄膜共振器(圖5的(b))。借此，在劃線19上，形成與在除此之外的區(qū)域上所形成的薄膜12～15不連續(xù)的薄膜21。成膜后，用厚度比第1切斷刀片17要薄的第2切斷刀片18，與劃線19的側(cè)面非接觸地在切斷線上進行切斷而分離成單片(圖5的(c))。
借此，因為劃線19上的薄膜21與薄膜12～15不連續(xù)，故即使元件基板11端部的膜，也就是劃線19上的薄膜21剝離，剝離也不擴大到有助于元件工作的薄膜12～15。再者，因為像這樣劃線19上的薄膜21是與元件工作無關的薄膜，故在本說明書中，與作為靠體聲波得到規(guī)定的共振頻率的信號的薄膜12～15的多層膜加以區(qū)別。也就是說，所謂得到規(guī)定的共振頻率的信號的多層膜12～15是指關于實際的元件工作的薄膜，不包括劃線19上的薄膜21。
第3制造方法，用例如圖6中所示的掩模20在切斷線上遮蔽，如圖7中所示，對濺射靶子22進行濺射并在集合基板11a上有選擇地層疊形成薄膜12～15，制作多個壓電薄膜共振器。然后，用切斷刀片(未畫出)與薄膜12～15非接觸地在切斷線上切斷而分離成單片。再者，在用濺射法在薄膜12～15上形成斜切面的情況下，如圖8中所示，用正交于切斷線的斷面成為在集合基板11a側(cè)有頂點的三角形狀的掩模20就可以了。
而且，第4制造方法，在集合基板11a上層疊形成薄膜12～15而制作多個壓電薄膜共振器10(參照圖4(a))，用干蝕刻法或濕蝕刻法去除位于集合基板11a的切斷線上的薄膜12～15。然后，用切斷刀片與薄膜12～15非接觸地在切斷線上進行切斷而分離成單片。
再者，以上說明的四種制造方法只不過是一個例子，當然也可以用除此之外的制造方法制造前述構成的壓電薄膜共振器10。
雖然在以上的說明中，就把本發(fā)明運用于SMR型壓電薄膜共振器的情況下進行了說明，但是可以全面地運用于使夾在上下電極間的壓電膜的上下方向成為大氣開放的狀態(tài)，音響上全反射的膜片型和空隙型壓電薄膜共振器等使用壓電膜的層疊型壓電薄膜共振器中。
根據(jù)本發(fā)明，則可以收到以下的效果。也就是說，由于在處置壓電薄膜共振器時搬運工具不接觸多層膜，所以把膜剝離等多層膜的損傷防患于未然成為可能。
權利要求
1.一種壓電薄膜共振器，由元件基板和在該元件基板上所形成的包括壓電膜在內(nèi)的多層膜來構成，通過在所述壓電膜的內(nèi)部傳播的體聲波得到規(guī)定的共振頻率的信號，其特征在于，所述多層膜的端面位于較所述元件基板的端面更靠內(nèi)側(cè)。
2.如權利要求1所述的壓電薄膜共振器，其特征在于，從所述元件基板的端面到最靠近該端面的薄膜的端面的距離為大于等于1μm。
3.如權利要求1所述的壓電薄膜共振器，其特征在于，從所述元件基板的端面到最靠近該端面的薄膜的端面的距離的RMS為小于等于10μm。
4.一種壓電薄膜共振器，由元件基板和在該元件基板上所形成的包含壓電膜在內(nèi)的多層膜來構成，通過在所述壓電膜的內(nèi)部傳播的體聲波得到規(guī)定的共振頻率的信號，其特征在于，斜切加工后的所述多層膜的端面中的所述元件基板側(cè)的前端包含所述元件基板的端面，位于較它們更靠內(nèi)側(cè)。
5.如權利要求4所述的壓電薄膜共振器，其特征在于，由所述元件基板的元件形成面與所述多層膜的斜切面所成的角度的RMS為5°以內(nèi)。
6.一種壓電薄膜共振器的制造方法，該壓電薄膜共振器是由元件基板和在該元件基板上所形成的包括壓電膜在內(nèi)的多層膜來構成，通過在所述壓電膜的內(nèi)部傳播的體聲波得到規(guī)定的共振頻率的信號，其特征在于，在集合基板上層疊形成薄膜而制作多個壓電薄膜共振器，在所述集合基板的切割線上用第1切割刀片進行半切斷而分斷所述薄膜，用厚度比所述第1切割刀片要薄的第2切割刀片，留出所述第1切斷刀片的切斷面并在切斷線上進行全切割而分離成單片。
7.一種壓電薄膜共振器的制造方法，該壓電薄膜共振器由元件基板和在該元件基板上所形成的包含壓電膜在內(nèi)的多層膜來構成，通過在所述壓電膜的內(nèi)部傳播的體聲波得到規(guī)定的共振頻率的信號，其特征在于，在集合基板的切割線上用第1切割刀片切削規(guī)定深度并形成劃線，在形成有所述劃線的集合基板上層疊形成薄膜而制作多個壓電薄膜共振器，用厚度比所述第1切割刀片要薄的第2切割刀片與所述劃線的側(cè)面非接觸地在所述切割線上切斷而分離成單片。
8.一種壓電薄膜共振器的制造方法，該壓電薄膜共振器由元件基板和在該元件基板上所形成的包含壓電膜在內(nèi)的多層膜來構成，通過在所述壓電膜的內(nèi)部傳播的體聲波得到規(guī)定的共振頻率的信號，其特征在于，在切割線上進行遮蔽，用濺射法在集合基板上有選擇地層疊形成薄膜而制作多個壓電薄膜共振器，用切割刀片與所述薄膜非接觸地在所述切割線上切斷而分離成單片。
9.一種壓電薄膜共振器的制造方法，該壓電薄膜共振器由元件基板和在該元件基板上所形成的包含壓電膜在內(nèi)的多層膜來構成，通過在所述壓電膜的內(nèi)部傳播的體聲波得到規(guī)定的共振頻率的信號，其特征在于，在集合基板上層疊形成薄膜而制作多個壓電薄膜共振器，用蝕刻法去除位位于所述集合基板的切斷線上的所述薄膜，用切割刀片與所述薄膜非接觸地在所述切割線上切斷而分離成單片。
全文摘要
本發(fā)明提供壓電薄膜共振器及其制造方法。在由元件基板(11)和在該元件基板(11)上所形成的包括壓電膜(14)在內(nèi)的多層膜(12～15)來構成、并通過在前述壓電膜(14)的內(nèi)部傳播的體聲波得到規(guī)定的共振頻率的信號的壓電薄膜共振器(10)中，形成為多層膜(12)的端面位于較元件基板(11)的端面更靠內(nèi)側(cè)。借此，在處置壓電薄膜共振器(10)時搬運工具(16)不接觸多層膜(12～15)，膜剝離等多層膜(12～15)的損傷可以防患于未然。
文檔編號H01L41/22GK1622453SQ20041009171
公開日2005年6月1日 申請日期2004年11月25日 優(yōu)先權日2003年11月25日
發(fā)明者井上憲司 申請人:Tdk株式會社