JP4339969B2

JP4339969B2 - 弾性表面波装置の製造方法

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Publication number: JP4339969B2
Application number: JP24919699A
Authority: JP
Inventors: 雅之船見; 佳史山形
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1999-09-02
Filing date: 1999-09-02
Publication date: 2009-10-07
Anticipated expiration: 2019-09-02
Also published as: JP2001077655A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話等の移動体通信機器に用いられる弾性表面波フィルタ等の弾性表面波装置の製造方法に関する。
【０００２】
【発明の背景】
近年、電波を利用する電子機器のフィルタ，遅延線，発信機等の構成素子として多くの弾性表面波装置が用いられている。特に小型・軽量でかつフィルタとしての急峻遮断性能が高い弾性表面波フィルタは、移動体通信分野において、携帯端末装置のＲＦ段及びＩＦ段のフィルタとして多用されるようになってきており、低損失かつ通過帯域外の遮断特性が優れた、高い減衰特性と、広い帯域幅を有する弾性表面波フィルタが要求されている。このような需要の増加に伴い、高性能かつ、高い歩留りで製造できる方法が要求されている。
【０００３】
従来より、弾性表面波フィルタは図１３に示す主な工程を順次行うことにより製造されている。すなわち、微細電極を圧電基板上に形成するウエハープロセスと、ウエハー状態で特性選別するウエハープロービングと、これをチップ状に切断（ダイシング）し、セラミックパッケージにマウント，ワイヤーボンディングする実装工程と、完成品の特性検査からなっている。
【０００４】
また、弾性表面波フィルタでは圧電基板の焦電効果もしくは静電気帯電による微細な電極の静電破壊を防止するために、図１１に示すように、ウエハＪ上において励振電極５６に接続された接地用導体パターン５３からダイシング線５１までを細線５２で接続することが考えられる。なお、この細線５２の幅Ａは、電極膜厚Ｂで規格化した場合、Ａ／Ｂは２５以下程度とし、これにより抵抗を極端に大きくさせないことでウエハ状態の特性と分離後パッケージ実装後の特性との相関をとれるようにする。
【０００５】
ところが、図１２に示すように、ダイシング工程でダイシング線５１の切り残し５５があると、個々に分離された圧電基板５７の接地用導体パターン５３とダイシング線５１の切り残し５５とにより、パッケージ実装後も接地用電極の電位が一定となり、高周波特性が劣化するという問題があった。
【０００６】
ダイシング装置によるダイシング線５１とダイシングブレード（回転刃）との位置合わせは、ＣＣＤカメラを用いた目視によっており、位置合わせの目印がないことが原因で、この時の位置合わせ誤差がダイシング線５１の切り残し５５を生じさせる。
【０００７】
これにより、図８に示すような、特に高周波領域での減衰量不足という特性劣化を引き起こすことがある。一般にラダー型弾性表面波フィルタは、図９に等価回路で示すように、パッケージ上で導通する前にボンディングワイヤーが有するインダクタ８を経由することになる。なお、図９において、６は容量成分、７は弾性表面波共振子、９は入力端子、１０は出力端子、１６はパッケージのキャスタレーション（外壁面を半円筒状に接続するスルーホールのようなもの。各層の電極を接続するためのもの。）である。
【０００８】
これに対して、接地用導体パターンがチップ上で導通していると、図１０に示すように等価回路的に全く異なったものになってしまう。なお、図１０において図９と同一部材については同一符号を付し説明を省略する。
【０００９】
図９に示すようなグランド分離型のラダー型回路では、並列共振子に直列に入るボンディングワイヤーのインダクタ８の影響が有効に作用し、ＩＤＴ電極の容量成分とボンディングワイヤーのインダクタＬとの間で共振を起こし、高周波領域に共振の極が現れ、減衰が保証される。一方、図１０に示すようにグランド（接地用導体パターン）が導通していると、この影響が極めて小さくなり、極の位置が低周波側に低下する。
【００１０】
そして、このような弾性表面波フィルタを携帯電話等に使用した場合、ＩＣで発生した高次ノイズを抑圧できないために、通話品質の劣化を引き起こす。このため、得られたチップは、通常、実装工程での不良品となり、歩留りを下げる原因となっている。
【００１１】
なお、このようなダイシング線の切り残しを防ぐ方法の一つとして、ブレードの厚みを厚くし、より太く大きな切りしろをとる方法が知られているが、この場合、切りしろが大きくなった分、チップ内の有効使用面積が減り、またこのため、１ウエハ内のチップ取れ個数が減るという問題がある。
【００１２】
また、端部を蛇行状に形成した接地用導体パターンどうしを直接接続させ、この箇所でダイシングを行う方法も提案されているが、グランドが蛇行して接触している関係から、ウエハープローブの際、接地電極にインダクタ成分が入り、ウエハープローブ時の特性が変化することになり、完成品との特性相関が取りにくいという問題があった（例えば、特開平１１−１２７０５１号公報を参照）。
【００１３】
すなわち、接地電極にインダクタンスが入ると高周波部分の減衰曲線が変化するが、ウエハ状態では、通常はインダクタンスが少なく、パッケージ実装後にボンディングワイヤのインダクタンスが入ることで高周波の減衰量が変化する。こを予測してウエハ状態での検査が可能になる。ところが、ウエハ状態で既にインダクタンスの影響を大きく受けた周波数特性を有していると、パッケージ実装後ではさらに変化が大きくなり、パッケージ実装後の特性の予想が困難となるのである。これにより、パッケージ実装後の特性を予めウエハ状態で予測して、良品・不良品のチェックを行うことが困難となるのである。
【００１４】
そこで本発明は、ダイシング工程におけるダイシングブレードとウエハとの高精度な位置合せを可能にし、しかもダイシング線の切り残しをなくすことができ、これにより、高周波領域における減衰量の劣化のない、高歩留まりの優れた弾性表面波装置の製造方法を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の弾性表面波装置の製造方法は、第１の接地用導体パターンを有する第１の弾性表面波素子領域と、前記第１の弾性表面波素子領域に隣接し、且つ第２の接地用導体パターンを有する第２の弾性表面波素子領域と、前記第１の弾性表面波素子領域と前記第２の弾性表面波素子領域とを区分するダイシング用の線状パターンと、を備えた圧電ウエハを用意する工程と、前記圧電ウエハを前記線状パターンに沿ってダイシングブレードによりプリカットを行う工程と、を含む弾性表面波装置の製造方法であって、前記圧電ウエハを用意する工程において、前記第１の接地用導体パターンは、前記線状パターンと接続されるように前記第２の弾性表面波素子領域に向かって伸びる第１の延在領域を有するとともに、該第１の延在領域が周期形状を有し、前記第２の接地用導体パターンは、前記線状パターンと接続されるように前記第１の弾性表面波素子領域に向かって伸びる第２の延在領域を有するとともに、該第２の延在領域が前記第１の延在領域と同じ形状からなる周期形状を有しており、前記プリカットを行う工程の後、前記プリカットした部分の両側に残った前記第１の延在領域の周期形状と前記第２の延在領域の周期形状とが同一になるように前記ダイシングブレードの位置合わせを行う工程をさらに含むことを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の弾性表面波装置の製造方法は、前記第１の延在領域は前記第２の弾性表面波素子領域に入り込む部分を有し、前記第２の延在領域は前記第１の弾性表面波素子領域まで入り込む部分を有していることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の弾性表面波装置の製造方法は、前記第１の延在領域の周期形状が階段状であることを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００１９】
図１に本発明の弾性表面波装置（ラダー型弾性表面波フィルタ）Ｓの蓋体を除いた様子を模式的に示す平面図を、図２に弾性表面波装置Ｓを構成する弾性表面波素子Ｋの電極パターンを模式的に示す。なお、図２においては、簡単のため接地用導体パターンはその一部形状を省略している。
【００２０】
弾性表面波装置Ｓは、セラミック製のパッケージ２０内に、弾性表面波素子Ｋが収容されたものであり、弾性表面波素子Ｋは、圧電基板２１上に励振電極１５と、これに接続される接地用導体パターン３等が配設されて構成されている。
【００２１】
ここで、圧電基板２１上には励振電極１４と反射器１５から成る弾性表面波共振子１７の複数と、各弾性表面波共振子１７に接続される接地用導体パターン３とが配置されているとともに、各接地用導体パターン３が圧電基板２１の側端部に達するように形成され、圧電基板２１の側端部が各接地用導体パターン３の外形に沿って切断されている。なお、パッケージ２０に形成された、９は入力端子、１０は出力端子、１１は接地端子である。また、パッケージ２０の上面２０ａには不図示の蓋体でもって気密に封止されるものとする。
【００２２】
また、個々に分割されている接地用導体パターン１３はボンディングワイヤ１２によって、パッケージ２０に形成された電極パッド１１に接続されて、パッケージ２０内にて接地用導体どうしが導通されることになる。
【００２３】
なお、並列共振子に接続される接地用導体パターン３は一つにまとめないで、別々に振り分けてパッケージ２０側の接地端子１１に接続しているが、これは、通過帯域内の特性や帯域内減衰量の極を制御するためにこのようにしている。
【００２４】
次に、上記弾性表面波素子Ｋの製造方法について説明する。
【００２５】
図３，図４に示すように、本発明の製造方法は、圧電ウエハＷ上に、励振電極１４及びこれに接続される接地用導体パターン３が配設された弾性表面波素子領域を複数箇所に形成し、圧電ウエハＷを個々の弾性表面波素子領域に分離し、弾性表面波装置Ｓを複数得るようにしたものである。
【００２６】
具体的にはまず、図３に示すように、圧電ウエハＷ上に、複数の弾性表面波素子領域（励振電極１４を含む領域）と、個々の弾性表面波素子領域を区分するダイシング用の線状パターン１とを、各弾性表面波素子領域の接地用導体パターン３の一部が線状パターン１に接続するように形成する工程を行う。
【００２７】
次に、線状パターン１と接地用導体パターン３の接続部２をマーカーとして、圧電ウエハＷを線状パターン１に沿って切断する工程を行う。これにより、図４に示すように、各弾性表面波素子領域に分割され、所望の弾性表面波装置Ｓを得ることが可能になる。
【００２８】
ここで、ダイシング線１に対し各接地用導体パターンから延在される領域には例えば階段状の段差に形成している。この場合、まず１本分のダイシング（プリカット）を行ない、段差部分をＣＣＤカメラで確認する。このダイシングによって、通常のダイシング線は切除されてしまうが、段差部はダイシング後も残るので、ＣＣＤカメラによって確認することができる。ダイシング跡の両側に残る段差形状が同一になるように、再度位置合せをすることで、ダイシング線の中央を切断することができ、切断を精度良く確実に行なうことができる。さらに精度が必要であれば、この段差を小さく，細かくして、かつＣＣＤカメラおよびディスプレイを高精彩なものにし、要求されるダイシング精度によって、この部分のデザインを変更するものとする。
【００２９】
また、図４において、接地用導体パターン３の延在部における、パターンの厚さで規格化した幅狭部の幅ｄ１（幅／パターンの厚み），幅広部の幅ｄ２，延在部の長さｄ３の関係は、以下の通りとする。すなわち、▲１▼ｄ２／２＞ｄ１＞２５０、▲２▼ｄ２＞６００、▲３▼ｄ３＞１３００とする。この理由は、▲１▼▲２▼の条件以下の幅ではグランドにインダクタンスが発生し、十分な高周波減衰量が確保できないからであり、また▲３▼の条件以下の幅ではグランドにキャパシタンスが発生し、十分な高周波減衰量が確保できないからである。
【００３０】
分離された各圧電基板３１の側端部に導出されている接地用導体パターン３の一部（接続部２）は周期性を有する形状とするが、例えば、上記実施形態で示した図５（ａ）のように、接地用導体パターン３の片側に階段状の段差を設けることにより、階段の段数をカウントすれば、目標からどの程度の距離ずれたかが分かる。また、図５（ｂ）に示すように、両側に階段状の段差を設けることにより、上記図５（ａ）よりも簡単に段数をカウントできる。また、図５（ｃ）に示すように、突起部を長くして、判別しやすくすることもできる。また、図５（ｄ）に示すように接地用導体パターン３の両側に凹凸を設けてもよい。また、図５（ｅ）に示すように、三角形状の凹凸を両側に設けることにより角度ずれを検出することが容易となる。また、図５（ｆ）に示すように、接地用導体パターン３の一部を三角形状（傾斜状）にして、その途中に凹凸を設けるようにしてもよい。さらに、図５（ｇ）に示すように、突起部を円弧状にすること可能であり、このように曲線状とすることによりダイシング時の水流に耐え、これによるはがれに強いものとすることができる。このように、接地用導体パターン３の一部を目盛りの代わりとなるような、特徴的なパターンとする。
【００３１】
かくして、本発明によれば、グランド部分が常に分離されることになるので、並列共振子に直列に入るボンディングワイヤーのインダクタによる極ができ、高周波領域での減衰量の劣化といった不具合を極力防止することができる。しかも、接地用導体パターンどうしがウエハー状態で接続されているため、電極のパターニング時に発生する静電気による電極破壊が発生しない。
【００３２】
【実施例】
次に、本発明に係るラダー型弾性表面波フィルタを試作した実施例を説明する。
【００３３】
４２°ＹカットＬｉＴａＯ₃単結晶から成る基板上にＡｌ（９８ｗｔ．％）−Ｃｕ（２ｗｔ．％）合金膜による微細電極パターンを形成した。パターン作製には、縮小投影露光機（ステッパー）、およびＲＩＥ（Reactive Ion Etching）装置によりフォトリソグラフィを行なった。まず、基板材料をアセトン・ＩＰＡ等によって超音波洗浄し、有機成分を落とした。次にクリーンオーブンによって充分に基板乾燥を行なった後、電極の成膜を行なった。
【００３４】
電極成膜には、スパッタリング装置を使用し、上記Ａｌ−Ｃｕ合金から成る材料を成膜した。電極膜厚は約２０００Åとした。次に、レジストを約０．５μｍ厚みにスピンコートし、縮小投影露光装置（ステッパー）により、所望のパターニングを行なった。ステッパーにはパターニングの原版となるレチクルが必要であるが、これは、ステッパー自身の光学系にて像を１／５に縮小投影するため、実際のパターンの５倍のサイズでかまわない。このため、逆に従来のコンタクトアライナーに比べると、５倍の解像度が得られる。
【００３５】
次に、現像装置にて不要部分のレジストをアルカリ現像液で溶解させ、所望パターンを表出した後、ＲＩＥ装置により、Ａｌ−Ｃｕ電極のエッチングを行ない、パターンニングを終了した。
【００３６】
この後、保護膜を作製する。ＳｉＯ₂をスパッタリング装置にて成膜し、その後、フォトリソグラフィによってレジストのパターニングを行ない、ＲＩＥ装置等でワイヤーボンディング用窓開け部のエッチングを行ない、保護膜パターンを完成した。
【００３７】
次に、基板をダイシング線に沿ってダイシングし、チップごとに分割した。この際まず２〜３本だけ試し切りして、ずれ量が本発明の段差にかからない程度まで、正確に位置合わせを行なった。このため、ダイシング後に接地用電極の切り残しは皆無だった。そして、各チップをダイボンド装置にてピックアップし、Ｓｉ樹脂を主成分とするダイボンド樹脂でＳＭＤパッケージ内に接着した。この後約１６０℃の温度をかけ、乾燥・硬化した。ＳＭＤパッケージは３ｍｍ角の積層構造である。次に、３０μφＡｕワイヤーをＳＭＤパッケージのパッド部とチップ上のＡｌパッド上にボールボンディングした後、リッドをパッケージにかぶせ、封止機にて封止して完成した。なお、チップ上の接地用電極パターンは各々分離して配線し、Ａｕボールボンディングにてパッケージ上のグランドパッドにボンディングを施した。
【００３８】
ラダー型弾性表面波フィルタを構成する弾性表面波共振子は、ＩＤＴ電極（励振電極）の対数（本数の１／２）が４０〜１２０対、交差幅が１０〜３０λ（λは弾性表面波の波長）で、弾性表面波の波長λは直列と並列で違えてあるが、概略２μｍとした。ここで、反射器電極本数は直列共振子、並列共振子とも２０本である。電極構成は図６に示す通りとし、図２と同一構成については同一符号を付し説明を省略する。このように、直列共振子が３個、並列共振子が２個で構成される２．５段Ｔ型とした。
【００３９】
図７に示すように、本発明を用いてダイシング線の切り残りのないフィルタを作製した場合のフィルタ特性は良好な結果となった。この測定にはネットワークアナライザを用い伝送特性であるＳ２１の測定を行った。また、フィルタ特性の測定には専用のテストフィクスチャを用いた。
【００４０】
なお、本実施例の比較としてダイシング線の切り残しを生じさせた電極パターンの場合、ダイシング後に接地用導体パターンの電位が同一となってしまい、そのフィルタ特性は図８に示す通りとなった。
【００４１】
このように、本発明の実施例では、特に３ＧＨｚ以上の高周波領域での減衰量が大きく取れており、最大で２０ｄＢ近い差があった。また、本発明の電極パターンを用いてダイシングをおこなった場合、ダイシング線の切り残しによる、帯域外減衰量不足不良の発生割合が、従来３３％程度あったものを０％にすることができた。さらに、接地用電極どうしが、ウエハー工程において接続されているために、昇降温条件下でも、近接したパターン間やＩＤＴ電極間などで放電することはなく、電極破壊を防止することができた。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ダイシング工程におけるダイシングブレードとウエハとの高精度な位置合せを可能にしたので、ダイシング線の切り残しがなく、このため、高周波領域での減衰量不足による特性不良を低減でき、高歩留りが実現できる。
【００４３】
また、接地用導体パターンどうしが、ウエハー工程において接続されているために、昇降温条件下でも、近接したパターン間や励振電極間などで放電することはなく、電極破壊を極力防止することができる。
【００４４】
これらにより、特性が優れ信頼の非常に高い弾性表面波装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る弾性表面波装置の一実施形態を模式的に説明する平面図である。
【図２】本発明に係る弾性表面波装置の電極パターン構成を模式的に示す平面図である。
【図３】本発明のダイシング前のウエハの様子を模式的に示す平面図である。
【図４】本発明のダイシング後の分離された圧電基板の様子を模式的に示す平面図である。
【図５】（ａ）〜（ｇ）はそれぞれ本発明に係る接地用導体パターンの延在部の例を示す平面図である。
【図６】本発明に係る他の弾性表面波装置の電極パターン構成を模式的に示す平面図である。
【図７】本発明に係る弾性表面波フィルタの伝送特性Ｓ２１を示す線図である。
【図８】従来の弾性表面波フィルタの伝送特性Ｓ２１を示す線図である。
【図９】一般的なラダー型弾性表面波フィルタの等価回路図である。
【図１０】ダイシング線に切り残しがある場合のラダー型弾性表面波フィルタの等価回路図である。
【図１１】従来のダイシング前のウエハの様子を模式的に示す平面図である。
【図１２】従来のダイシング後の分離された圧電基板の様子を模式的に示す平面図である。
【図１３】弾性表面波フィルタの作製プロセスを示す図である。
【符号の説明】
１：ダイシング線
２：接続部
３：接地用導体パターン
４：ダイシング後の切り跡
８：インダクタ
９：入力電極
１０：出力電極
１１：接地用電極
１２：ワイヤー
１４：励振電極
１５：反射器
１７：弾性表面波共振子
２０：パッケージ
２１，３１：圧電基板
Ｋ：弾性表面波素子
Ｓ：弾性表面波装置
Ｗ：圧電ウエハ

Claims

第１の接地用導体パターンを有する第１の弾性表面波素子領域と、前記第１の弾性表面波素子領域に隣接し、且つ第２の接地用導体パターンを有する第２の弾性表面波素子領域と、前記第１の弾性表面波素子領域と前記第２の弾性表面波素子領域とを区分するダイシング用の線状パターンと、を備えた圧電ウエハを用意する工程と、
前記圧電ウエハを前記線状パターンに沿ってダイシングブレードによりプリカットを行う工程と、を含む弾性表面波装置の製造方法であって、
前記圧電ウエハを用意する工程において、前記第１の接地用導体パターンは、前記線状パターンと接続されるように前記第２の弾性表面波素子領域に向かって伸びる第１の延在領域を有するとともに、該第１の延在領域が周期形状を有し、前記第２の接地用導体パターンは、前記線状パターンと接続されるように前記第１の弾性表面波素子領域に向かって伸びる第２の延在領域を有するとともに、該第２の延在領域が前記第１の延在領域と同じ形状からなる周期形状を有しており、
前記プリカットを行う工程の後、前記プリカットした部分の両側に残った前記第１の延在領域の周期形状と前記第２の延在領域の周期形状とが同一になるように前記ダイシングブレードの位置合わせを行う工程をさらに含む弾性表面波装置の製造方法。
前記第１の延在領域は前記第２の弾性表面波素子領域に入り込む部分を有し、前記第２の延在領域は前記第１の弾性表面波素子領域まで入り込む部分を有している請求項１に記載の弾性表面波装置の製造方法。
前記第１の延在領域の周期形状が階段状である請求項１または２に記載の弾性表面波装置の製造方法。