JP4368499B2

JP4368499B2 - Method for manufacturing surface acoustic wave element and method for manufacturing surface acoustic wave device using the same

Info

Publication number: JP4368499B2
Application number: JP2000166359A
Authority: JP
Inventors: 慶治大西; 浩輝佐藤; 佳宏冨田
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-06-14
Filing date: 2000-06-02
Publication date: 2009-11-18
Anticipated expiration: 2020-06-02
Also published as: JP2001060846A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、積層基板を備える弾性表面波素子の製造方法、およびそれを用いた弾性表面波デバイスの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
移動体通信機器の発展にともない、機器を構成するキーデバイスの１つである弾性表面波素子の高性能化が求められている。近年の移動体通信システムにみられるように送信帯域と受信帯域が近接している場合には、使用温度範囲において急峻なカットオフ特性を実現することが困難となっている。これは、従来の弾性表面波素子に用いられる圧電基板の特性に依存するものである。すなわち、従来の圧電基板は、システムの要求帯域幅を実現するに十分な結合係数を有しているものの、一般に周波数温度係数が大きいためである。この問題に対応するため、既存の圧電基板とその圧電基板とは熱膨張係数の異なる補助基板とを張り合わせることによって、結合係数が大きくかつ温度安定性に優れた特性を有する弾性表面波素子が得られることが報告されている（Ｐｒｏｃ．１９９７ＩＥＥＥＵｌｔｒａｓｏｎｉｃｓＳｙｍｐｏｓｉｕｍ、ｐｐ．２２７−２３０）。
【０００３】
以下に、従来の弾性表面波素子について説明する。従来の弾性表面波素子の一例について、図１３（ａ）に斜視図を、図１３（ｂ）に図１３（ａ）の線Ｚ−Ｚにおける断面図を示す。図１３を参照して、従来の弾性表面波素子は、第１の基板４０１と、第２の基板４０２と、電極４０３ａおよび４０３ｂからなる櫛形電極４０３と、反射器４０４とを備える。ここで、第１の基板４０１には、たとえば３６°ＹカットＸ伝搬のタンタル酸リチウム単結晶が用いられ、第２の基板４０２には、たとえば第１の基板４０１の弾性表面波伝搬方向における熱膨張係数よりも小さい熱膨張係数を有するガラス基板が用いられる。第１の基板４０１の厚さは、第２の基板４０２よりも十分に薄く、かつ弾性表面波の波長に比べて十分厚い。たとえば、第１の基板４０１を４０ミクロン程度にし、第２の基板４０２を３１０ミクロン程度にする。第１の基板４０１と第２の基板４０２とは、接着剤等を介さずに実質的に直接接合されている。このような構造を備えることで、既存の圧電基板の特性を維持したまま、その周波数温度係数を制御することが可能となっていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の弾性表面波素子の場合には、厚さ数十ミクロンの圧電単結晶とガラス基板とを積層した積層構造を有するため、弾性表面波素子の取り扱いが困難であるという課題を有していた。たとえば、上記弾性表面波素子をパッケージに実装する際、特に、弾性表面波素子をピックアップする際に、圧電単結晶層にクラックや割れが発生する場合があった。また、ウエハから個々の弾性表面波素子に分割する際に、ガラス基板に対応した切断ブレードで切断すると、その材料特性の違いにより切断時に圧電単結晶部に割れや欠けが発生するという課題を有していた。
【０００５】
本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、取り扱いが容易で欠陥の少ない弾性表面波素子およびそれを用いた弾性表面波デバイスを提供することを目的とする。また、素子分離工程において欠陥が発生することを防止することによって、信頼性よく低コストで弾性表面波素子を製造できる弾性表面波素子の製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明の弾性表面波素子の製造方法は、（ａ）一主面に一対の櫛形電極が形成され圧電単結晶からなる第１の基板が、前記第１の基板とは熱膨張係数の異なる材料からなる第２の基板上に接合により積層された積層基板を形成する工程と、（ｂ）前記積層基板のうち前記櫛形電極の周囲の部分に、前記第１の基板を切断し、かつ前記第２の基板の上部までおよぶ溝を形成する工程と、（ｃ）切断後の積層基板の前記第１の基板側の周縁部に、前記第１の基板から前記第２の基板にわたって段差部または切り欠き部を形成するように、前記溝よりも細い幅で前記第２の基板を切断する工程と、を含むことを特徴とする。上記製造方法によれば、信頼性よく低コストに、本発明の弾性表面波素子を製造できる。
【００１７】
本発明の弾性表面波デバイスの製造方法は、上記構成の製造方法により分離された弾性表面波素子を基板にフェイスダウン方式で実装する工程と、前記弾性表面波素子およびその周囲の前記基板を封止材で覆うことにより前記弾性表面波素子を封止する工程とを含む。この方法によれば、特性劣化のない弾性表面波デバイスが得られる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１９】
（実施形態１）
実施形態１では、本発明の弾性表面波素子について、一例を説明する。
【００２０】
実施形態１の弾性表面波素子１００について斜視図を図１（ａ）に示し、図１（ａ）の線Ｘ−Ｘにおける断面図を図１（ｂ）に示す。
【００２１】
図１を参照して、弾性表面波素子１００は、第１の基板１０１および第２の基板１０２を含む積層基板１０３と、櫛形電極１０４と、反射器１０５とを備える。そして、積層基板１０３の第１の基板１０１側の周縁部（側面）には、段差部１０６が形成されている。
【００２２】
第１の基板１０１は、圧電性材料からなる基板であり、たとえば圧電単結晶を用いることができる。圧電単結晶としては、たとえば、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、水晶、またはランガサイトなどを用いることができる。具体的には、たとえば、３６°ＹカットＸ伝搬のタンタル酸リチウムを用いることができる。第１の基板１０１の厚さは、素子によって異なるが、たとえば、５μｍ〜１００μｍとすることができる。第１の基板１０１は、第２の基板１０２上に直接積層されている。すなわち、第１の基板１０１は、接着剤などを介さずに、第２の基板１０２上に直接接合されている。
【００２３】
第２の基板１０２は、第１の基板１０１とは異なる材料からなり、第１の基板１０１とは異なる熱膨張係数を有する。第２の基板１０２には、たとえば、第１の基板１０１の弾性表面波伝搬方向における熱膨張係数よりも小さい熱膨張係数を有するガラス、シリコン、または石英などを用いることができる。第２の基板１０２の厚さは、素子によって異なるが、たとえば、２００μｍ〜４００μｍとすることができる。
【００２４】
櫛形電極１０４は、対向する一対の櫛形電極１０４ａおよび１０４ｂからなる。櫛形電極１０４は、第１の基板１０１の表面１０１ｓ上に形成される。表面１０１ｓは、第１の基板１０１の主面の１つである。櫛形電極１０４は、たとえば、アルミニウム合金からなる。なお、櫛形電極１０４は、複数形成されていてもよい。
【００２５】
反射器１０５は、櫛形電極１０４で励振された弾性表面波を閉じこめるために形成される。なお、櫛形電極１０４および反射器１０５には、必要に応じて様々な形状のものを用いることができる。
【００２６】
段差部１０６は、積層基板１０３のうち櫛形電極１０４が形成されている部分の側面に形成される。すなわち、段差部１０６は、積層基板１０３のうち、第１の基板１０１側の周縁部に形成される。これによって、第１の基板１０１の表面側（第２の基板１０２に接している面と反対側）の形状が、第２の基板１０２の底面側（第１の基板１０１に接している面と反対側）の形状よりも実質的に小さくなる。
【００２７】
図１には、段差部１０６の高さが第１の基板１０１の厚さに等しい場合を示しているが、段差部１０６の高さは、第１の基板１０１の厚さよりも大きくても小さくてもよい。段差部１０６の高さが第１の基板１０１の厚さよりも大きい場合の素子断面図を図２に、段差部１０６の高さが第１の基板１０１の厚さよりも小さい場合の素子断面図を図３に示す。図２の弾性表面波素子１００ａでは、段差部１０６が第１の基板１０１から第２の基板１０２にわたって形成されており、図３の弾性表面波素子１００ｂでは、段差部１０６が第１の基板１０１のみに形成されている。
【００２８】
上記実施形態１の弾性表面波素子１００では、積層基板１０３のうち第１の基板１０１側の周縁部に段差部１０６が形成されている。このため、弾性表面波素子１００を取り扱う場合に、圧電性材料からなる基板１０１に触れることなくピンセットや真空チャック等でピックアップすることができ、第１の基板１０１に欠陥が生じることを抑制できる。したがって、実施形態１の弾性表面波素子１００によれば、第１の基板１０１に触れることなく素子を取り扱うことができ、取り扱いが容易で欠陥が少ない弾性表面波素子が得られる。
【００２９】
なお、上記実施形態１では、櫛形電極１０４が第１の基板１０１の表面１０１ｓに形成された場合を示したが（図１参照）、櫛形電極１０４は、第１の基板１０１の主面のうち第２の基板１０２側の一主面に形成されてもよい（以下の実施形態において同様である）。第１の基板１０１の主面のうち第２の基板１０２側の一主面（第１の基板１０１と第２の基板１０２との界面）上に櫛形電極１０４が形成された場合の弾性表面波素子１００ｃを図４に示す。これは、いわゆる境界波素子といわれるものであるが、この場合でも、上記実施形態１の弾性表面波素子１００と同様の効果が得られる。
【００３０】
また、上記実施形態１では、第１の基板１０１と第２の基板１０２とが、接着剤を介さずに直接積層されている場合を示したが、第１の基板１０１と第２の基板１０２とが、接着剤を介して積層される場合でもよい（以下の実施形態において同様である）。この場合の弾性表面波素子の断面図を図５（ａ）、（ｂ）および（ｃ）に示す。図５（ａ）、（ｂ）および（ｃ）の弾性表面波素子は、それぞれ、図１、図２および図３の弾性表面波素子に対応している。図５を参照して、第１の基板１０１は、接着剤１０７を介して第２の基板１０２上に積層（接合）されている。接着剤１０７には、たとえば、紫外線硬化型接着剤または常温硬化型接着剤などを用いることができる。図５に示す弾性表面波素子でも、上記実施形態１の弾性表面波素子１００と同様の効果が得られる。
【００３１】
（実施形態２）
実施形態２では、本発明の弾性表面波素子について、他の一例を説明する。なお、実施形態１で説明した部分については、重複する説明を省略する。
【００３２】
実施形態２の弾性表面波素子２００について斜視図を図６（ａ）に示し、図６（ａ）の線Ｙ−Ｙにおける断面図を図６（ｂ）に示す。
【００３３】
図６を参照して、弾性表面波素子２００は、第１の基板１０１および第２の基板１０２を含む積層基板１０３と、第１の基板１０１の表面１０１ｓ上に形成された櫛形電極１０４と、反射器１０５とを備える。そして、積層基板１０３の第１の基板１０１側の周縁部には、切り欠き部２０１が形成されている。
【００３４】
切り欠き部２０１は、積層基板１０３のうち櫛形電極１０４が形成されている部分の側面に形成される。すなわち、切り欠き部２０１は、積層基板１０３のうち、第１の基板１０１側の周縁部に形成される。これによって、第１の基板１０１の表面側（第２の基板１０２に接している面と反対側）の形状が、第２の基板１０２の底面側（第１の基板１０１に接している面と反対側）の形状よりも実質的に小さくなる。
【００３５】
図６には、切り欠き部２０１の高さが第１の基板１０１の厚さに等しい場合を示しているが、切り欠き部２０１の高さは、第１の基板１０１の厚さよりも大きくても小さくてもよい。切り欠き部２０１の高さが第１の基板１０１の厚さよりも大きい場合の素子断面図を図７に、切り欠き部２０１の高さが第１の基板１０１の厚さよりも小さい場合の素子断面図を図８に示す。図７の弾性表面波素子２００ａでは、切り欠き部２０１が第１の基板１０１から第２の基板１０２にわたって形成されており、図８の弾性表面波素子２００ｂでは、切り欠き部２０１が第１の基板１０１のみに形成されている。
【００３６】
上記実施形態２の弾性表面波素子２００では、積層基板１０３のうち第１の基板１０１側の周縁部に切り欠き部２０１が形成されている。したがって、実施形態２の弾性表面波素子２００によれば、圧電性材料からなる第１の基板１０１に触れることなく素子を取り扱うことができ、取り扱いが容易で欠陥が少ない弾性表面波素子が得られる。
【００３７】
なお、上記実施形態２では、櫛形電極１０４が第１の基板１０１の表面１０１ｓに形成された場合を示したが、櫛形電極１０４は、第１の基板の主面のうち第２の基板１０２側の一主面に形成されてもよい。この場合でも、上記実施形態２の弾性表面波素子２００と同様の効果が得られる。
【００３８】
また、上記実施形態２では、第１の基板１０１が、接着剤を介さずに第２の基板１０２上に直接積層（接合）されている場合を示した。しかし、第１の基板１０１は、接着剤を介して第２の基板１０２上に積層（接合）されてもよい。この場合でも、上記実施形態２の弾性表面波素子２００と同様の効果が得られる。
【００３９】
（実施形態３）
実施形態３では、実施形態１で説明した弾性表面波素子１００を製造する方法の一例について説明する。なお、実施形態１で説明した部分については、重複する説明を省略する。
【００４０】
図９を参照して、実施形態３の製造方法では、まず、図９（ａ）に示すように、第１の基板１０１となる第１の基板１０１ａ（厚さが、たとえば０．２ｍｍ）を、第２の基板１０２となる第２の基板１０２ａ（厚さが、たとえば１ｍｍ）上に直接積層（接合）する。本実施の形態では、出発材料として、たとえば厚さ０．２ｍｍの第１の基板１０１ａと、厚さ１ｍｍの第２の基板１０２ａとを用いて接合を行うことができるが、これは、基板洗浄工程でのハンドリングや、それぞれの基板の平行度、平坦度の確保等を考慮して設定すればよく、特に厚さに関しては制限はない。
【００４１】
第１の基板１０１ａを、第２の基板１０２ａ上に直接積層する方法について、一例を以下に説明する。まず、表面を平坦化し清浄化した第１の基板１０１ａおよび第２の基板１０２ａを準備し、それぞれの基板表面を、たとえばアンモニア系水溶液を用いて親水化処理する。次に、それぞれの基板を純水でリンスし、乾燥させる。乾燥させるにはスピン乾燥機等を利用することが好ましい。この工程により、それぞれの基板表面は水酸基（−ＯＨ）で終端されており親水性を有する。
【００４２】
次に、親水化された第１の基板１０１ａの一主面と第２の基板１０２ａの一主面とを向かい合わせ、重ね合わせる。これにより、第１の基板１０１ａおよび第２の基板１０２ａは、主に水素結合を介して接合される（初期接合）。この段階では、接合強度が不十分であるため、初期接合された基板を熱処理し接合強度を高める。これにより、前記初期接合は主に分子間力によるものに変化し、強固な接合体を得ることができる。なお、基板同士を重ね合わせる際、あらかじめ乾燥させた基板を用いなくともよく、両基板を乾燥させずに、水を介したまま重ね合わせ、熱処理を行ってもよい。
【００４３】
その後、図９（ｂ）に示すように、第１の基板１０１ａと第２の基板１０２ａとを適当な厚さになるまで薄くする。第１の基板１０１および第２の基板１０２は、素子の目的に応じて所定の厚さ（たとえば、第１の基板１０１の厚さが０．０３ｍｍ、第２の基板１０２の厚さが０．３２ｍｍ）にする必要がある。そこで、直接接合された第１の基板１０１ａおよび第２の基板１０２ａを、上記設定厚さにまで機械研削および研磨により薄板化を行う。なお、直接接合により積層化された第１の基板１０１ａおよび第２の基板１０２ａは、従来の機械研削や研磨工程に対しても、十分な接合強度を有しており、薄板化工程において両基板の剥離等が生じることはない。
【００４４】
薄板化については、具体的には、以下のように行うことができる。第１の基板１０１ａの表面側は、弾性表面波が伝搬するため、ある程度まで、たとえば０．１ｍｍ程度まで機械的研削により薄板化を行った後、通常のメカノケミカル研磨により鏡面仕上げを行い、最終的に所定の厚さ（たとえば、０．０３ｍｍ）になるようにすればよい。また、第２の基板１０２ａは、機械的研削のみにより所定の厚さまで薄板化を行えばよい。
【００４５】
なお、図９（ａ）および（ｂ）では、初期接合された基板を熱処理した後、薄板化処理を行う場合について説明したが、基板の組み合わせや最終基板厚さに応じて、熱処理と薄板化を複数回繰り返しながら、熱処理温度を段階的に高めていってもよい。これによって、高い接合強度有する積層基板を得ることができる。
【００４６】
以上の工程により、圧電単結晶等の圧電性材料からなる第１の基板１０１ａと、低熱膨張係数を有するガラスなどからなる第２の基板１０２ａとの積層基板を得ることができる。
【００４７】
その後、図９（ｃ）に示すように、櫛形電極１０４および反射器１０５を、第１の基板１０１ａの表面１０１ｓに形成する。櫛形電極１０４および反射器１０５は、従来のフォトリソグラフィ技術を用いて形成できる。このようにして、第１の基板１０１ａおよび第２の基板１０２ａが積層された積層基板と、櫛形電極１０４とが形成される。通常、この工程まではウエハ単位で行われ、以下の工程によって素子分離が行われる。以上のように、実施形態３の製造方法は、表面１０１ｓに一対の櫛形電極１０４が形成され圧電性材料からなる第１の基板１０１ａが、第１の基板１０１ａとは異なる材料からなる第２の基板１０２ａ上に積層された積層基板を形成する工程を含む。
【００４８】
その後、図９（ｄ）および（ｅ）に示すように、２つの工程によってウエハの切断（素子の分離）を行う。以下に、素子の分離工程を説明する。
【００４９】
まず、図９（ｄ）に示すように、第１の基板１０１ａおよび第２の基板１０２ａからなる積層基板をウエハ固定用のベースフィルム１０８に固定した後、積層基板のうち第１の基板１０１ａ側であって櫛形電極１０４の周囲の部分に溝１０９を形成する。溝１０９は、基板１０１ａを研削することによって形成できる。第１の基板１０１ａは、溝１０９によって切断され、第１の基板１０１となる。第１の基板１０１ａを研削することによって除去する部分は、素子の分離部分に対応する部分である。このとき、第１の基板１０１ａの研削（切断）には、たとえば、厚さ０．２ｍｍ、砥粒の粒子径が８．５±０．７μｍ（累積高さ５０％点での粒子径：ＪＩＳＲ６００１、ＩＳＯ８４８６−１、ＩＳＯ８４８６−２）の切断ブレードを用いることができる。なお、溝１０９の深さを第１の基板１０１ａの厚さよりも大きくすることによって図２に示した弾性表面波素子を製造することができる。また、溝１０９の深さを第１の基板１０１ａの厚さよりも小さくすることによって図３に示した弾性表面波素子を製造することができる。
【００５０】
なお、第１の基板１０１ａの除去は、エッチングによって行ってもよい。この場合には、通常のフォトリソ工程およびエッチング工程によって、第１の基板１０１ａの一部を除去すればよい。
【００５１】
その後、図９（ｅ）に示すように、第１の基板１０１ａおよび第２の基板１０２ａからなる積層基板のうち、上記図９（ｄ）の工程で形成した溝１０９の略中央部を溝１０９よりも細い幅で研削して切断することによって素子ごとに分離する。このとき、たとえば、図９（ｄ）の研削工程で用いた切断ブレードよりも薄い切断ブレード、たとえば厚さ０．０８ｍｍの切断ブレードを用いて、形成される溝１１０（第２の切断溝）の中心が溝１０９の中心と略一致するようにして切断すればよい。切断された第２の基板１０２ａは、第２の基板１０２となる。また、溝１０９を形成する際に除去された部分は、段差部１０６となる。
【００５２】
その後、ベースフィルム１０８から各素子を分離することによって、第１の基板１０１の周囲に段差部１０６が形成された弾性表面波素子１００が得られる。
【００５３】
なお、第１の基板１０１ａを研削して切断する上記工程では、第１の基板１０１ａを構成する圧電単結晶の機械的性質に合わせて、砥粒粒径の細かい切断ブレードで切断することにより、チッピングや基板割れ等の欠陥を抑えることができる。一方、第２の基板１０２ａは比較的柔らかい材質であるガラスなどからなる。したがって、第２の基板１０２ａを第１の基板１０１ａと同様の切断ブレードで切断した場合には、切断ブレードの摩耗が激しく、また目詰まりを起こしてブレードが破損する場合がある。そこで、第２の基板１０２ａを切断する工程では、砥粒粒径の粗い、たとえば砥粒の粒子径が２４．０±１．５μｍ程度（累積高さ５０％点の粒子径）の切断ブレードで切断することが好ましい。すなわち、第１の基板１０１ａの切断に用いる切断ブレードよりも砥粒粒径が粗い切断ブレードを用いて第２の基板１０２ａを切断することによって、切断ブレードを長寿命化することができ、生産性よく低コストに弾性表面波素子を製造できる。
【００５４】
なお、図９（ｄ）および（ｅ）の各工程で使用する切断ブレードの幅や、材料、砥粒粒径に特に制限はなく、段差部１０６が形成できれば、それぞれの基板を構成する材料に適した切断ブレードを選択すればよい。
【００５５】
また、第１の基板１０１ａを切断するときの切断速度（研削速度）は、弾性表面波素子の欠陥の発生を抑えるため低速である方が好ましく、たとえば、２ｍｍ／ｓｅｃ．で実施することができる。同様に、第２の基板１０２ａを切断するときの切断速度（研削速度）は、切断速度が遅いほど良好な切断面を得ることができるが、生産性の観点から、第１の基板１０１ａの切断速度よりも速いことが好ましい。第２の基板１０２ａは、たとえば、４ｍｍ／ｓｅｃ．の切断速度で切断すればよい。実施形態３の製造方法では、図９（ｄ）の切断工程によって第１の基板１０１ａに幅が広い溝１０９が形成されるため、図９（ｅ）の切断工程の切断速度を前記速度よりも速くしても、第１の基板１０１にチッピングやウエハ欠けなどの悪影響を与えることはない。すなわち、第２の基板１０２ａを切断中にチッピングが生じても、第１の基板１０１と第２の基板１０２ａとの接合境界を越えて第１の基板１０１に欠けを生じることはない。このように、第１の基板１０１ａの研削を、第２の基板１０２ａの研削よりも遅い速度で行うことによって、欠陥が少ない弾性表面波素子が得られる。また、第２の基板１０２ａの研削を、第１の基板１０１ａの研削よりも速い速度で行うことによって、生産性よく低コストに弾性表面波素子を製造できる。
【００５６】
上記実施形態３の製造方法によれば、実施形態１で説明した弾性表面波素子１００を容易に製造できる。また、実施形態３の製造方法によれば、製造過程で圧電性材料からなる基板に欠けやチッピングが生じることがないため、信頼性および歩留まりよく、低コストに弾性表面波素子を製造できる。
【００５７】
なお、図９では、図１に示した弾性表面波素子１００を製造する場合について説明したが、図４に示した弾性表面波素子を製造する場合には、第１の基板１０１ａまたは第２の基板１０２ａ上に櫛形電極１０４および反射器１０５を形成してから、第１の基板１０１ａと第２の基板１０２ａとを積層すればよい（以下の実施形態において同様である）。このとき、まず第１の基板１０１ａまたは第２の基板１０２ａに凹部を形成し、この凹部に櫛形電極１０４および反射器１０５を形成してもよい。
【００５８】
また、図９では、図１に示した弾性表面波素子１００を製造する場合について示したが、図５に示した弾性表面波素子を製造する場合には、第１の基板１０１ａと第２の基板１０２ａとを接着剤によって接着すればよい（以下の実施形態において同様である）。
【００５９】
（実施形態４）
実施形態４では、実施形態２で説明した弾性表面波素子２００を製造する方法について、一例を説明する。なお、上記実施形態で説明した部分については、重複する説明を省略する。
【００６０】
図１０を参照して、実施形態４の製造方法では、まず、図１０（ａ）に示すように、第１の基板１０１となる第１の基板１０１ａと、第２の基板１０２となる第２の基板１０２ａとを接合する。
【００６１】
その後、図１０（ｂ）に示すように、第１の基板１０１ａと第２の基板１０２ａとを適当な厚さに薄板化する。
【００６２】
その後、図１０（ｃ）に示すように、櫛形電極１０４および反射器１０５を、第１の基板１０１ａの表面側の一主面に形成する。図１０（ａ）〜（ｃ）の工程は、実施形態３で説明した工程と同様である。
【００６３】
その後、図１０（ｄ）および（ｅ）に示すように、２つの工程によってウエハの切断（素子の分離）を行う。以下に、素子の分離工程を説明する。
【００６４】
まず、図１０（ｄ）に示すように、第１の基板１０１ａおよび第２の基板１０２ａからなる積層基板をウエハ固定用のベースフィルム１０８に固定した後、積層基板のうち第１の基板１０１ａ側であって櫛形電極１０４の周囲の部分を研削することによって除去し、断面略Ｖ字状の溝２０２を形成する。第１の基板１０１ａは、溝２０２によって切断され、第１の基板１０１となる。第１の基板１０１ａを研削によって除去する部分は、素子の分離部分に対応する部分である。このときの工程は、切断ブレードとしてＶ字型の切断ブレードを用いる点以外は上記実施形態３で説明した図９（ｄ）の工程と同様である。
【００６５】
その後、図１０（ｅ）に示すように、第１の基板１０１ａおよび第２の基板１０２ａからなる積層基板のうち、上記図１０（ｄ）の工程で形成した溝２０２の略中央部を溝２０２よりも細い幅で研削して切断することによって素子ごとに分離する。このときの切断工程は、たとえば、図１０（ｄ）の研削工程で用いた切断ブレードよりも薄い切断ブレードを用いて、形成される溝２０３（第２の切断溝）の中心が、溝２０２の中心と略一致するようにして行うことができる。切断された第２の基板１０２ａは、第２の基板１０２となる。なお、溝２０２の形状と溝２０３の幅とを変更することによって、図７または図８に示した弾性表面波素子を製造することができる。
【００６６】
以上の工程によって、第１の基板１０１の周囲に切り欠き部２０１が形成された弾性表面波素子２００が得られる。
【００６７】
上記実施形態４の製造方法によれば、実施形態２で説明した弾性表面波素子２００を容易に製造できる。また、実施形態４の製造方法によれば、製造過程で圧電性材料からなる基板に欠けやチッピングが生じることがないため、信頼性および歩留まりよく、低コストに弾性表面波素子を製造できる。
【００６８】
（実施形態５）
実施形態５では、本発明の弾性表面波デバイスについて、２つの例を説明する。実施形態５の弾性表面波デバイスについて、一例の断面図を図１１に、他の一例の断面図を図１２に示す。
【００６９】
図１１の弾性表面波デバイス３００は、回路基板３０１（ハッチングは省略する）と、接着剤３０２によって回路基板３０１に固定された弾性表面波素子３０３とを備える。なお、弾性表面波素子３０３は、パッケージに固定されてもよい。弾性表面波素子の周囲の気密を確保するため、弾性表面波素子３０３の上方は、接着剤３０４とリッド３０５とによって封止されている。なお、リッド３０５をはんだによって溶接してもよい。回路基板３０１と弾性表面波素子３０３とは、金属ワイヤ３０６によって、電気的に接続されている。また、弾性表面波デバイス３００は、必要に応じて他の電子部品を備える。
【００７０】
回路基板３０１には、アルミナや低温焼成セラミクスからなる多層基板などを用いることができる。リッド３０５には、金属またはセラミクスからなるリッドを用いることができる。金属ワイヤ３０６には、アルミニウムや金からなるワイヤを用いることができる。
【００７１】
弾性表面波素子３０３は、実施形態１または２で説明した本発明の弾性表面波素子である。図１１に示すように、弾性表面波素子３０３は、回路基板３０１にフェイスアップ方式で実装されている。
【００７２】
なお、弾性表面波素子３０３は、フェイスダウン方式で実装されてもよい。このような弾性表面波デバイス３００ａについて、図１２に示す。弾性表面波デバイス３００ａでは、弾性表面波素子３０３が導電性バンプ３０７によって、回路基板３０１上の電気配線（図示せず）に電気的に接続されている。そして、弾性表面波素子３０３は、封止樹脂３０８によって封止されている。なお、振動空間を確保するため、弾性表面波素子３０３と回路基板３０１との間には空隙が設けられている。
【００７３】
フェイスダウン方式で実装する方法について以下に一例を説明する。まず、弾性表面波素子３０３上に導電性バンプ３０７を形成する。その後、弾性表面波素子３０３の機能部と回路基板３０１とを対向させ、電気的に接続させる。電気的に接続させる方法としては、超音波を印加する方法、導電性接着剤を用いる方法、はんだを用いる方法などを用いることができる。その後、たとえば、エポキシ系の封止樹脂３０８を塗布して硬化させることによって、弾性表面波素子３０３の機能部の周囲を気密状態にする。なお、弾性表面波素子３０３の機能部の周囲を気密状態にするために、金属やセラミクスからなる蓋を配置してもよい。
【００７４】
上記本発明の弾性表面波デバイスは、本発明の弾性表面波素子を用いている。したがって、本発明によれば、歩留まりよく容易に製造でき、信頼性が高い弾性表面波デバイスが得られる。特に、弾性表面波デバイス３００ａでは、弾性表面波素子３０３を封止樹脂３０８によって封止する際に、段差部がダムの役割を果たし、封止樹脂３０８が機能部（振動領域）に侵入することを防止できる。これによって、封止樹脂３０８の粘度が変化した場合でも振動空間を確実に確保することができ、特性劣化のない弾性表面波デバイスが得られる。
【００７５】
上記本発明の弾性表面波デバイスは、携帯電話などの移動体通信機器において弾性表面波フィルタとして用いることができる。弾性表面波フィルタは、所望の周波数の信号だけを通過させる機能を有し、無線回路のキーデバイスとなっている。一般的な弾性表面波デバイスは、誘電体フィルタなどに比べて選択性に優れたデバイスである。しかしながら、近年の急速な移動体通信の進展によってより高い選択性が求められており、従来の弾性表面波デバイスでは特性の温度依存性が大きいという問題があった。これに対し、本発明の弾性表面波デバイスは、積層基板を用いた弾性表面波素子３０３を備えるため、温度特性が良好で、周波数の選択性が高い。
【００７６】
また、上記本発明の弾性表面波デバイスは、自動車のキーレスエントリー用の発振子などにも使用できる。
【００７７】
【実施例】
（実施例１）
実施例１では、図１に示した弾性表面波素子を製造した一例について説明する。
【００７８】
実施例１の弾性表面波素子では、第１の基板１０１に３６°ＹカットＸ伝搬のタンタル酸リチウム（厚さ０．０３ｍｍ）を用いた。また、第２の基板１０２として、第１の基板１０１の弾性表面波伝搬方向の熱膨張係数よりも小さい熱膨張係数を有するガラス（厚さ０．３２ｍｍ）を用いた。また、第１の基板１０１および第２の基板１０２は、接着剤等を介さずに実質的に直接接合した。
【００７９】
以下に、上記実施例１の弾性表面波素子について、実施形態３で説明した製造方法で製造した一例を説明する。
【００８０】
まず、あらかじめ、平坦化、清浄化された第１の基板１０１ａ（厚さ０．２ｍｍ）および第２の基板１０２ａ（厚さ１ｍｍ）を準備し、それぞれの基板表面を、アンモニア系水溶液を用いて親水化処理した。次に、それぞれの基板を純水でリンスし、乾燥させた。乾燥にはスピン乾燥機等を利用した。この工程により、それぞれの基板表面は水酸基（−ＯＨ）で終端され親水性を有するようになった。
【００８１】
次に、親水化された第１の基板１０１ａおよび第２の基板１０２ａの一方主面同士を向かい合わせ、重ね合わせた。これによって、第１の基板１０１ａと第２の基板１０２ａとは、主に水素結合を介して接合された。その後、２００℃で１２０分間熱処理することによって接合強度を高めた。
【００８２】
次に、第１の基板１０１ａおよび第２の基板１０２ａを所定の厚さ（０．０３ｍｍと０．３２ｍｍ）に薄板化した。薄板化は、機械研削および研磨によって行った。
【００８３】
具体的には、第１の基板１０１ａの表面側は、基板表面を弾性表面波が伝搬するため、ある程度まで、たとえば０．１ｍｍ程度まで機械的研削により薄板化を行った後、通常のメカノケミカル研磨により鏡面仕上げを行い、最終的に厚さが０．０３ｍｍとなるようにした。また、第２の基板１０２ａは、機械的研削のみにより所定の厚さまで薄板化を行った。
【００８４】
以上の工程により、圧電単結晶からなる第１の基板１０１ａと、低熱膨張係数を有するガラスからなる第２の基板１０２ａとの積層基板を得ることができた。
【００８５】
次に、櫛形電極１０４および反射器１０５を、従来のフォトリソグラフィ技術を用いて、第１の基板１０１ａの表面に形成した。
【００８６】
次に、ウエハの切断（素子の分離）を行った。まず、上記積層基板をベースフィルム１０８に固定した。
【００８７】
次に、第１の切断工程で、第１の基板１０１ａの厚さと同等の深さの溝１０９を形成した。本実施例では、厚さ０．２ｍｍ、砥粒の粒子径が８．５±０．７μｍ（累積高さ５０％点での粒子径）の切断ブレードを用いて、溝１０９の形成（第１の基板１０１ａの切断）を行った。
【００８８】
次に、第２の切断工程で、前記第１の切断工程よりも薄い切断ブレードである厚さ０．０８ｍｍの切断ブレードを用いて、溝１１０を形成した。このとき、形成される溝１１０（第２の切断溝）の中心が溝１０９の中心と略一致するようにして、素子分離を行った。
【００８９】
このようにして、基板１０１の周囲におよそ０．０５ｍｍの幅を有する段差部１０６を備えた弾性表面波素子を得ることができた。
【００９０】
なお、前記第１の切断工程では、第１の基板を構成する圧電単結晶の機械的性質に合わせて、砥粒粒径の細かい切断ブレードで切断することにより、チッピングや基板割れ等の欠陥を抑えることができる。一方、比較的柔らかい材質であるガラスからなる第２の基板を、第１の基板と同様の切断ブレードで切断した場合には、切断ブレードの摩耗が激しく、また目詰まりを起こしブレードが破損する場合がある。そこで、前記第２の切断工程では、砥粒の粒子径が粗い、たとえば粒子径が２４．０±１．５μｍ程度の切断ブレードで切断することが好ましい。
【００９１】
また、第１の切断工程の切断速度は、弾性表面波素子の欠陥を抑えるため、低速である方が好ましい。実施例１では、２ｍｍ／ｓｅｃ．で実施した。同様に、第２の基板の切断においても、切断速度が遅いほど良好な切断面を得ることができるが、実施例１では生産性の観点から、４ｍｍ／ｓｅｃ．で行った。実施例１では、第１の切断工程によって溝１０９が形成されているために、第２の切断工程の切断速度を前記速度よりも速くしても、第１の基板１０１にチッピングやウエハ欠けなど悪影響を与えることはない。すなわち、第２の基板１０２ａを切断中にチッピングが生じても、第１の基板１０１と第２の基板１０２との接合境界を越えて第１の基板１０１に欠けを生じることはない。
【００９２】
（実施例２）
実施例２では、図２で説明した弾性表面波素子を製造した一例について説明する。
【００９３】
実施例２の弾性表面波素子では、第１の基板１０１に６４°ＹカットＸ伝搬のニオブ酸リチウム（厚さ０．０２ｍｍ）を用いた。また、第２の基板１０２として、第１の基板１０１の弾性表面波伝搬方向の熱膨張係数よりも小さい熱膨張係数を有するガラス（厚さ０．３３ｍｍ）を用いた。また、第１の基板１０１および第２の基板１０２は、接着剤等を介さずに実質的に直接接合した。
【００９４】
以下に、実施例２の弾性表面波素子について、実施形態３で説明した製造方法で製造した一例を説明する。
【００９５】
まず、第１の基板１０１ａ（厚さ０．２ｍｍ）と第２の基板１０２ａ（厚さ１ｍｍ）とを接合した。このときの工程は実施例１で説明した方法と同様に行った。以上の工程により、圧電単結晶からなる第１の基板１０１ａと、低熱膨張係数を有するガラスからなる第２の基板１０２ａとの積層基板を得ることができた。
【００９６】
次に、第１の基板１０１ａおよび第２の基板１０２ａを、それぞれ所定の厚さ（０．０２ｍｍと０．３３ｍｍ）に薄板化した。薄板化は、機械研削および研磨によって行った。
【００９７】
具体的には、第１の基板１０１ａの表面側は、基板表面を弾性表面波が伝搬するため、ある程度まで、たとえば０．１ｍｍ程度まで機械的研削により薄板化を行った後、通常のメカノケミカル研磨により鏡面仕上げを行い、最終的に厚さが０．０２ｍｍとなるようにした。また、第２の基板１０２ａは、機械的研削のみにより所定の厚さまで薄板化を行った。
【００９８】
次に、櫛形電極１０４および反射器１０５を、従来のフォトリソグラフィ技術を用いて、第１の基板１０１ａ表面に形成した。この工程まではウエハ単位で行った。
【００９９】
次に、ウエハの切断（素子の分離）を実施例１と同様に、第１および第２の切断工程によって行った。ただし、実施例２では、第１の切断工程で形成する溝１０９を、第１の基板１０１ａと第２の基板１０２ａとの接合界面から、さらに約０．０３ｍｍ深く形成した。実施例２では、厚さが０．２ｍｍで、砥粒の粒子径が８．５±０．７μｍ（累積高さ５０％点での粒子径）の切断ブレードを用いて、第１の切断工程を行った。
【０１００】
次に、第２の切断工程で、前記第１の切断工程よりも薄い切断ブレード、たとえば厚さ０．０８ｍｍの切断ブレードを用いて、溝１１０を形成した。このとき、形成される溝１１０（第２の切断溝）の中心が溝１０９の中心と略一致するようにして、素子分離を行った。
【０１０１】
このようにして、第１の基板１０１の周囲におよそ０．０５ｍｍの幅を有する段差部１０６を備えた弾性表面波素子を得ることができた。
【０１０２】
（実施例３）
実施例３では、図３で説明した弾性表面波素子を製造した一例について説明する。
【０１０３】
実施例３の弾性表面波素子では、第１の基板１０１に４１°ＹカットＸ伝搬のニオブ酸リチウム（厚さ０．１０ｍｍ）を用いた。また、第２の基板１０２として、第１の基板１０１の弾性表面波伝搬方向の熱膨張係数よりも小さい熱膨張係数を有するガラス（厚さ０．２５ｍｍ）を用いた。また、第１の基板１０１および第２の基板１０２は、接着剤等を介さずに実質的に直接接合した。
【０１０４】
以下に、実施例３の弾性表面波素子について、実施形態３で説明した製造方法で製造した一例を説明する。
【０１０５】
まず、第１の基板１０１ａ（厚さ０．２ｍｍ）と第２の基板１０２ａ（厚さ１ｍｍ）とを接合した。このときの工程は実施例１で説明した方法と同様に行った。以上の工程により、圧電単結晶からなる第１の基板１０１ａと、低熱膨張係数を有するガラスからなる第２の基板１０２ａとの積層基板を得ることができた。
【０１０６】
次に、第１の基板１０１ａおよび第２の基板１０２ａを所定の厚さ（０．１０ｍｍと０．２５ｍｍ）に薄板化した。薄板化は、機械研削および研磨によって行った。
【０１０７】
具体的には、第１の基板１０１ａの表面側は、基板表面を弾性表面波が伝搬するため、通常のメカノケミカル研磨により鏡面仕上げを行い、最終的に厚さが０．１０ｍｍとなるようにした。また、第２の基板１０２ａは、機械的研削のみにより所定の厚さまで薄板化を行った。
【０１０８】
次に、櫛形電極１０４を、従来のフォトリソグラフィ技術を用いて、第１の基板１０１ａ表面に形成した。この工程まではウエハ単位で行った。
【０１０９】
次に、ウエハの切断（素子の分離）を実施例１と同様に、第１および第２の切断工程によって行った。ただし、実施例３では、第１の切断工程で形成する溝１０９を、第１の基板１０１ａの表面から約０．０５ｍｍの深さ（第１の基板１０１ａと第２の基板１０２ａの界面に到達しない深さ）になるように形成した。実施例３では、厚さが０．２ｍｍで、砥粒の粒子径が８．５±０．７μｍ（累積高さ５０％点での粒子径）の切断ブレードを用いて、第１の切断工程を行った。
【０１１０】
次に、第２の切断工程で、前記第１の切断工程よりも薄い切断ブレード、たとえば厚さ０．０８ｍｍの切断ブレードを用いて、形成される溝１１０（第２の切断溝）の中心が溝１０９の中心と略一致するようにして、溝１１０を形成し、素子分離を行った。
【０１１１】
このようにして、第１の基板１０１の周囲におよそ０．０５ｍｍの幅を有する段差部１０６を備えた弾性表面波素子を得ることができた。
【０１１２】
以上、本発明の実施の形態について例を挙げて説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の技術的思想に基づき、他の実施形態へ適用することができる。
【０１１３】
たとえば、上記実施形態では、反射器を備える弾性表面波素子を示したが、反射器がない弾性表面波素子でもよい。
【０１１４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の弾性表面波素子では、圧電性材料からなる第１の基板側の周縁部に段差部または切り欠き部が形成されている。したがって、本発明の弾性表面波素子によれば、取り扱いが容易で欠陥の少ない弾性表面波素子が得られる。
【０１１５】
また、本発明の弾性表面波素子の製造方法によれば、信頼性よく低コストに、取り扱いが容易な本発明の弾性表面波素子を製造することができる。
【０１１６】
また、本発明の弾性表面波デバイスは、本発明の弾性表面波素子を用いているため、製造が容易で信頼性が高い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の弾性表面波素子について一例を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。
【図２】本発明の弾性表面波素子について、他の一例を示す断面図である。
【図３】本発明の弾性表面波素子について、その他の一例を示す断面図である。
【図４】本発明の弾性表面波素子について、その他の一例を示す断面図である。
【図５】本発明の弾性表面波素子について、その他の例を示す断面図である。
【図６】本発明の弾性表面波素子についてその他の一例を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。
【図７】本発明の弾性表面波素子について、その他の一例を示す断面図である。
【図８】本発明の弾性表面波素子について、その他の一例を示す断面図である。
【図９】本発明の弾性表面波素子の製造方法について、一例を示す工程図である。
【図１０】本発明の弾性表面波素子の製造方法について、他の一例を示す工程図である。
【図１１】本発明の弾性表面波デバイスについて、一例を示す断面図である。
【図１２】本発明の弾性表面波デバイスについて、他の一例を示す断面図である。
【図１３】従来の弾性表面波素子について一例を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。
【符号の説明】
１００、２００、３０３弾性表面波素子
１０１、１０１ａ第１の基板
１０１ｓ表面
１０２、１０２ａ第２の基板
１０３積層基板
１０４、１０４ａ、１０４ｂ櫛形電極
１０５反射器
１０６段差部
１０９、１１０、２０２、２０３溝
２０１切り欠き部
３００弾性表面波デバイス
３０１基板[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a surface acoustic wave element including a multilayer substrate. Of child Production method, and Surface acoustic wave device using it Manufacturing method About.
[0002]
[Prior art]
With the development of mobile communication devices, there is a demand for higher performance of surface acoustic wave elements, which are one of the key devices constituting the devices. As seen in recent mobile communication systems, when the transmission band and the reception band are close to each other, it is difficult to realize a steep cut-off characteristic in the operating temperature range. This depends on the characteristics of the piezoelectric substrate used in the conventional surface acoustic wave element. That is, the conventional piezoelectric substrate generally has a large frequency temperature coefficient although it has a coupling coefficient sufficient to realize the required bandwidth of the system. In order to cope with this problem, a surface acoustic wave element having a large coupling coefficient and excellent temperature stability is obtained by bonding an existing piezoelectric substrate and an auxiliary substrate having a different thermal expansion coefficient. It has been reported (Proc. 1997 IEEE Ultrasonics Symposium, pp. 227-230).
[0003]
A conventional surface acoustic wave element will be described below. As for an example of a conventional surface acoustic wave element, FIG. 13A shows a perspective view, and FIG. 13B shows a cross-sectional view taken along line ZZ in FIG. Referring to FIG. 13, the conventional surface acoustic wave device includes a first substrate 401, a second substrate 402, a comb electrode 403 including electrodes 403 a and 403 b, and a reflector 404. Here, for example, a 36 ° Y-cut X-propagation lithium tantalate single crystal is used for the first substrate 401, and the second substrate 402 is, for example, heat in the surface acoustic wave propagation direction of the first substrate 401. A glass substrate having a thermal expansion coefficient smaller than the expansion coefficient is used. The thickness of the first substrate 401 is sufficiently thinner than the second substrate 402 and sufficiently thicker than the wavelength of the surface acoustic wave. For example, the first substrate 401 is about 40 microns, and the second substrate 402 is about 310 microns. The first substrate 401 and the second substrate 402 are substantially directly bonded without using an adhesive or the like. By providing such a structure, it is possible to control the frequency temperature coefficient while maintaining the characteristics of the existing piezoelectric substrate.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional surface acoustic wave device has a problem that it is difficult to handle the surface acoustic wave device because it has a laminated structure in which a piezoelectric single crystal having a thickness of several tens of microns and a glass substrate are laminated. Was. For example, when the surface acoustic wave element is mounted on a package, particularly when the surface acoustic wave element is picked up, cracks or cracks may occur in the piezoelectric single crystal layer. In addition, when the wafer is divided into individual surface acoustic wave elements, there is a problem that if the cutting blade corresponding to the glass substrate is cut, the piezoelectric single crystal portion is cracked or chipped at the time of cutting due to the difference in the material characteristics. Was.
[0005]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-described conventional problems, and an object thereof is to provide a surface acoustic wave element that is easy to handle and has few defects, and a surface acoustic wave device using the same. It is another object of the present invention to provide a method for manufacturing a surface acoustic wave element that can manufacture a surface acoustic wave element reliably and at low cost by preventing the occurrence of defects in the element isolation step.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
[0013]
In order to achieve the above object, a method of manufacturing a surface acoustic wave device according to the present invention includes: (a) a first substrate formed of a piezoelectric single crystal having a pair of comb-shaped electrodes formed on one main surface; What is Thermal expansion coefficient On a second substrate made of a different material By joining A step of forming a laminated substrate, and (b) a portion of the laminated substrate around the comb electrode. , Cutting the first substrate and extending to the top of the second substrate Forming a groove; (c) Cut off A stepped portion or a notch portion is formed from the first substrate to the second substrate at the peripheral portion of the laminated substrate after the cutting on the first substrate side. Cutting the second substrate with a width narrower than the groove. It is characterized by that. According to the manufacturing method, the surface acoustic wave device of the present invention can be manufactured reliably and at low cost.
[0017]
The surface acoustic wave device manufacturing method of the present invention has the above structure. Isolated by manufacturing method A step of mounting the surface acoustic wave element on a substrate in a face-down manner; and a step of sealing the surface acoustic wave element by covering the surface acoustic wave element and the surrounding substrate with a sealing material. According to this method, a surface acoustic wave device having no characteristic deterioration can be obtained.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0019]
(Embodiment 1)
In the first embodiment, an example of the surface acoustic wave element of the present invention will be described.
[0020]
FIG. 1A shows a perspective view of the surface acoustic wave element 100 according to the first embodiment, and FIG. 1B shows a cross-sectional view taken along line XX in FIG.
[0021]
Referring to FIG. 1, surface acoustic wave element 100 includes a laminated substrate 103 including a first substrate 101 and a second substrate 102, a comb electrode 104, and a reflector 105. A step 106 is formed on the peripheral edge (side surface) of the laminated substrate 103 on the first substrate 101 side.
[0022]
The first substrate 101 is a substrate made of a piezoelectric material, and for example, a piezoelectric single crystal can be used. As the piezoelectric single crystal, for example, lithium tantalate, lithium niobate, crystal, or langasite can be used. Specifically, for example, 36 ° Y-cut X-propagation lithium tantalate can be used. Although the thickness of the 1st board | substrate 101 changes with elements, it can be set as 5 micrometers-100 micrometers, for example. The first substrate 101 is directly stacked on the second substrate 102. That is, the first substrate 101 is directly bonded onto the second substrate 102 without using an adhesive or the like.
[0023]
The second substrate 102 is made of a material different from that of the first substrate 101 and has a thermal expansion coefficient different from that of the first substrate 101. As the second substrate 102, for example, glass, silicon, quartz, or the like having a thermal expansion coefficient smaller than the thermal expansion coefficient in the surface acoustic wave propagation direction of the first substrate 101 can be used. Although the thickness of the 2nd board | substrate 102 changes with elements, it can be 200 micrometers-400 micrometers, for example.
[0024]
The comb electrode 104 includes a pair of opposing comb electrodes 104a and 104b. The comb electrode 104 is formed on the surface 101 s of the first substrate 101. The front surface 101 s is one of the main surfaces of the first substrate 101. The comb electrode 104 is made of, for example, an aluminum alloy. A plurality of comb electrodes 104 may be formed.
[0025]
The reflector 105 is formed to confine the surface acoustic wave excited by the comb electrode 104. The comb electrode 104 and the reflector 105 can have various shapes as necessary.
[0026]
The step portion 106 is formed on the side surface of the portion of the laminated substrate 103 where the comb electrode 104 is formed. That is, the stepped portion 106 is formed in the peripheral portion of the laminated substrate 103 on the first substrate 101 side. As a result, the shape of the surface side of the first substrate 101 (the side opposite to the surface in contact with the second substrate 102) is changed to the bottom surface side of the second substrate 102 (the surface in contact with the first substrate 101). It is substantially smaller than the shape on the opposite side.
[0027]
Although FIG. 1 shows the case where the height of the step 106 is equal to the thickness of the first substrate 101, the height of the step 106 is smaller or smaller than the thickness of the first substrate 101. May be. FIG. 2 is an element cross-sectional view when the height of the step 106 is larger than the thickness of the first substrate 101, and FIG. 2 is an element cross-sectional view when the height of the step 106 is smaller than the thickness of the first substrate 101. As shown in FIG. In the surface acoustic wave element 100a in FIG. 2, the step 106 is formed from the first substrate 101 to the second substrate 102. In the surface acoustic wave element 100b in FIG. 3, the step 106 is formed in the first substrate 101. Only formed.
[0028]
In the surface acoustic wave element 100 according to the first embodiment, the stepped portion 106 is formed in the peripheral portion of the laminated substrate 103 on the first substrate 101 side. For this reason, when the surface acoustic wave element 100 is handled, it can be picked up with tweezers, a vacuum chuck, or the like without touching the substrate 101 made of a piezoelectric material, and the occurrence of defects in the first substrate 101 can be suppressed. Therefore, according to the surface acoustic wave device 100 of the first embodiment, the device can be handled without touching the first substrate 101, and a surface acoustic wave device that is easy to handle and has few defects can be obtained.
[0029]
In the first embodiment, the comb-shaped electrode 104 is formed on the surface 101 s of the first substrate 101 (see FIG. 1), but the comb-shaped electrode 104 is formed on the main surface of the first substrate 101. It may be formed on one main surface on the second substrate 102 side (the same applies to the following embodiments). Surface acoustic wave when comb electrode 104 is formed on one main surface (interface between first substrate 101 and second substrate 102) on the second substrate 102 side of the main surface of first substrate 101 The element 100c is shown in FIG. This is called a so-called boundary wave device, but even in this case, the same effect as the surface acoustic wave device 100 of the first embodiment can be obtained.
[0030]
In the first embodiment, the first substrate 101 and the second substrate 102 are directly stacked without using an adhesive. However, the first substrate 101 and the second substrate 102 are used. May be laminated via an adhesive (the same applies to the following embodiments). Sectional views of the surface acoustic wave device in this case are shown in FIGS. The surface acoustic wave elements shown in FIGS. 5A, 5B, and 5C correspond to the surface acoustic wave elements shown in FIGS. 1, 2, and 3, respectively. Referring to FIG. 5, the first substrate 101 is laminated (bonded) on the second substrate 102 with an adhesive 107 interposed therebetween. For example, an ultraviolet curable adhesive or a room temperature curable adhesive can be used as the adhesive 107. The surface acoustic wave element shown in FIG. 5 can achieve the same effect as the surface acoustic wave element 100 of the first embodiment.
[0031]
(Embodiment 2)
Embodiment 2 demonstrates another example about the surface acoustic wave element of this invention. In addition, about the part demonstrated in Embodiment 1, the overlapping description is abbreviate | omitted.
[0032]
FIG. 6A shows a perspective view of the surface acoustic wave element 200 according to the second embodiment, and FIG. 6B shows a cross-sectional view taken along line YY in FIG.
[0033]
Referring to FIG. 6, a surface acoustic wave element 200 includes a laminated substrate 103 including a first substrate 101 and a second substrate 102, a comb electrode 104 formed on a surface 101s of the first substrate 101, And a reflector 105. A notch 201 is formed at the peripheral edge of the laminated substrate 103 on the first substrate 101 side.
[0034]
The notch 201 is formed on the side surface of the portion of the laminated substrate 103 where the comb electrode 104 is formed. That is, the notch 201 is formed at the peripheral edge of the laminated substrate 103 on the first substrate 101 side. As a result, the shape of the surface side of the first substrate 101 (the side opposite to the surface in contact with the second substrate 102) is changed to the bottom surface side of the second substrate 102 (the surface in contact with the first substrate 101). It is substantially smaller than the shape on the opposite side.
[0035]
FIG. 6 shows a case where the height of the notch 201 is equal to the thickness of the first substrate 101, but the height of the notch 201 is larger than the thickness of the first substrate 101. May be small. FIG. 7 shows an element cross-sectional view when the height of the notch 201 is larger than the thickness of the first substrate 101, and FIG. 7 shows an element cross-section when the height of the notch 201 is smaller than the thickness of the first substrate 101. The figure is shown in FIG. In the surface acoustic wave element 200a of FIG. 7, a notch 201 is formed from the first substrate 101 to the second substrate 102, and in the surface acoustic wave element 200b of FIG. It is formed only on the substrate 101.
[0036]
In the surface acoustic wave element 200 according to the second embodiment, a notch 201 is formed in the peripheral portion of the laminated substrate 103 on the first substrate 101 side. Therefore, according to the surface acoustic wave element 200 of the second embodiment, the element can be handled without touching the first substrate 101 made of a piezoelectric material, and a surface acoustic wave element that is easy to handle and has few defects can be obtained. .
[0037]
In the second embodiment, the comb electrode 104 is formed on the surface 101s of the first substrate 101. However, the comb electrode 104 is on the second substrate 102 side of the main surface of the first substrate. It may be formed on one main surface. Even in this case, the same effect as the surface acoustic wave element 200 of the second embodiment can be obtained.
[0038]
In the second embodiment, the case where the first substrate 101 is directly laminated (bonded) on the second substrate 102 without using an adhesive is shown. However, the first substrate 101 may be stacked (bonded) on the second substrate 102 via an adhesive. Even in this case, the same effect as the surface acoustic wave element 200 of the second embodiment can be obtained.
[0039]
(Embodiment 3)
In the third embodiment, an example of a method for manufacturing the surface acoustic wave element 100 described in the first embodiment will be described. In addition, about the part demonstrated in Embodiment 1, the overlapping description is abbreviate | omitted.
[0040]
Referring to FIG. 9, in the manufacturing method of Embodiment 3, first, as shown in FIG. 9A, a first substrate 101a (thickness is, for example, 0.2 mm) to be the first substrate 101 is formed. Then, they are directly laminated (bonded) onto the second substrate 102a (thickness is, for example, 1 mm) to be the second substrate 102. In this embodiment mode, for example, bonding can be performed using a first substrate 101a having a thickness of 0.2 mm and a second substrate 102a having a thickness of 1 mm as a starting material. What is necessary is just to set in consideration of the handling in a process, the ensuring of the parallelism of each board | substrate, flatness, etc., and there is no restriction | limiting in particular regarding thickness.
[0041]
An example of a method for directly stacking the first substrate 101a on the second substrate 102a will be described below. First, a first substrate 101a and a second substrate 102a whose surfaces are flattened and cleaned are prepared, and each substrate surface is subjected to a hydrophilic treatment using, for example, an ammonia-based aqueous solution. Next, each substrate is rinsed with pure water and dried. For drying, it is preferable to use a spin dryer or the like. By this step, each substrate surface is terminated with a hydroxyl group (—OH) and has hydrophilicity.
[0042]
Next, the one principal surface of the first substrate 101a that has been hydrophilized and the one principal surface of the second substrate 102a face each other and overlap each other. Thereby, the first substrate 101a and the second substrate 102a are bonded mainly through hydrogen bonding (initial bonding). At this stage, since the bonding strength is insufficient, the initially bonded substrates are heat-treated to increase the bonding strength. As a result, the initial bonding is mainly changed by intermolecular force, and a strong bonded body can be obtained. Note that when the substrates are overlapped with each other, it is not necessary to use a substrate that has been dried in advance, and the substrates may be overlapped and heat-treated without passing through the water without being dried.
[0043]
Thereafter, as shown in FIG. 9B, the first substrate 101a and the second substrate 102a are thinned to an appropriate thickness. The first substrate 101 and the second substrate 102 have a predetermined thickness according to the purpose of the element (for example, the thickness of the first substrate 101 is 0.03 mm, and the thickness of the second substrate 102 is 0.1 mm). 32 mm). Therefore, the first substrate 101a and the second substrate 102a directly bonded are thinned by mechanical grinding and polishing to the set thickness. Note that the first substrate 101a and the second substrate 102a stacked by direct bonding have sufficient bonding strength with respect to conventional mechanical grinding and polishing processes, and both substrates in the thinning process. No peeling or the like occurs.
[0044]
Specifically, the thinning can be performed as follows. Since surface acoustic waves propagate on the surface side of the first substrate 101a, it is thinned by mechanical grinding to a certain extent, for example, about 0.1 mm, and then mirror finished by ordinary mechanochemical polishing. Therefore, a predetermined thickness (for example, 0.03 mm) may be used. Further, the second substrate 102a may be thinned to a predetermined thickness only by mechanical grinding.
[0045]
9 (a) and 9 (b), the case of performing the thinning process after heat-treating the initially bonded substrates has been described. However, depending on the combination of the substrates and the final substrate thickness, the heat treatment and the thinning are performed. The heat treatment temperature may be increased stepwise while repeating the above. Thereby, a laminated substrate having high bonding strength can be obtained.
[0046]
Through the above steps, a laminated substrate of the first substrate 101a made of a piezoelectric material such as a piezoelectric single crystal and the second substrate 102a made of glass having a low thermal expansion coefficient can be obtained.
[0047]
Thereafter, as shown in FIG. 9C, the comb electrode 104 and the reflector 105 are formed on the surface 101s of the first substrate 101a. Comb electrode 104 and reflector 105 can be formed using conventional photolithography techniques. In this manner, a stacked substrate in which the first substrate 101a and the second substrate 102a are stacked, and the comb-shaped electrode 104 are formed. Normally, this process is performed for each wafer, and element isolation is performed by the following processes. As described above, in the manufacturing method of the third embodiment, the first substrate 101a made of the piezoelectric material having the pair of comb electrodes 104 formed on the surface 101s is made of the second material made of a material different from the first substrate 101a. Forming a laminated substrate laminated on the substrate 102a.
[0048]
Thereafter, as shown in FIGS. 9D and 9E, the wafer is cut (element separation) in two steps. The element separation process will be described below.
[0049]
First, as shown in FIG. 9 (d), a laminated substrate composed of a first substrate 101a and a second substrate 102a is fixed to a base film 108 for fixing the wafer, and then the first substrate 101a side of the laminated substrate. Then, a groove 109 is formed in a portion around the comb electrode 104. The groove 109 can be formed by grinding the substrate 101a. The first substrate 101 a is cut by the groove 109 to become the first substrate 101. The portion to be removed by grinding the first substrate 101a is a portion corresponding to the isolation portion of the element. At this time, for the grinding (cutting) of the first substrate 101a, for example, the thickness is 0.2 mm and the particle diameter of the abrasive grains is 8.5 ± 0.7 μm (particle diameter at 50% cumulative height: JIS). R 6001, ISO 8486-1, ISO 8486-2) cutting blades can be used. The surface acoustic wave element shown in FIG. 2 can be manufactured by making the depth of the groove 109 larger than the thickness of the first substrate 101a. Also, the surface acoustic wave device shown in FIG. 3 can be manufactured by making the depth of the groove 109 smaller than the thickness of the first substrate 101a.
[0050]
Note that the removal of the first substrate 101a may be performed by etching. In this case, a part of the first substrate 101a may be removed by a normal photolithography process and an etching process.
[0051]
Thereafter, as shown in FIG. 9E, in the laminated substrate including the first substrate 101a and the second substrate 102a, the substantially central portion of the groove 109 formed in the step of FIG. Each element is separated by grinding and cutting with a narrower width. At this time, for example, by using a cutting blade thinner than the cutting blade used in the grinding step of FIG. 9D, for example, a cutting blade having a thickness of 0.08 mm, the groove 110 (second cutting groove) to be formed is formed. What is necessary is just to cut | disconnect so that a center may correspond with the center of the groove | channel 109 substantially. The cut second substrate 102 a becomes the second substrate 102. Further, the portion removed when the groove 109 is formed becomes a stepped portion 106.
[0052]
Thereafter, by separating each element from the base film 108, the surface acoustic wave element 100 in which the step 106 is formed around the first substrate 101 is obtained.
[0053]
In the above-described step of grinding and cutting the first substrate 101a, by cutting with a cutting blade having a fine grain size in accordance with the mechanical properties of the piezoelectric single crystal constituting the first substrate 101a, Defects such as chipping and substrate cracking can be suppressed. On the other hand, the second substrate 102a is made of a relatively soft material such as glass. Therefore, when the second substrate 102a is cut with a cutting blade similar to that of the first substrate 101a, the cutting blade is heavily worn, and the blade may be damaged due to clogging. Therefore, in the step of cutting the second substrate 102a, a cutting blade having a coarse abrasive grain size, for example, a grain size of the abrasive grains of about 24.0 ± 1.5 μm (particle diameter at a cumulative height of 50%) is used. It is preferable to cut. That is, by cutting the second substrate 102a using a cutting blade having a grain size coarser than that of the cutting blade used for cutting the first substrate 101a, the cutting blade can have a longer life and productivity. A surface acoustic wave device can be manufactured well at low cost.
[0054]
In addition, there is no restriction | limiting in particular in the width | variety of the cutting blade used in each process of FIG.9 (d) and (e), material, and an abrasive grain diameter, If the level | step difference part 106 can be formed, it will be in the material which comprises each board | substrate. A suitable cutting blade may be selected.
[0055]
Further, the cutting speed (grinding speed) when cutting the first substrate 101a is preferably low in order to suppress the occurrence of defects in the surface acoustic wave element, for example, 2 mm / sec. Can be implemented. Similarly, as the cutting speed (grinding speed) when cutting the second substrate 102a, the lower the cutting speed, the better the cut surface can be obtained, but from the viewpoint of productivity, the cutting of the first substrate 101a. Preferably it is faster than the speed. The second substrate 102a is, for example, 4 mm / sec. It is sufficient to cut at a cutting speed of. In the manufacturing method of the third embodiment, since the wide groove 109 is formed in the first substrate 101a by the cutting process of FIG. 9D, the cutting speed of the cutting process of FIG. Even if the speed is increased, the first substrate 101 is not adversely affected by chipping or wafer chipping. That is, even if chipping occurs during cutting of the second substrate 102a, the first substrate 101 is not chipped beyond the bonding boundary between the first substrate 101 and the second substrate 102a. As described above, by grinding the first substrate 101a at a slower speed than the grinding of the second substrate 102a, a surface acoustic wave element with few defects can be obtained. Further, by grinding the second substrate 102a at a higher speed than the grinding of the first substrate 101a, the surface acoustic wave element can be manufactured with high productivity and low cost.
[0056]
According to the manufacturing method of the third embodiment, the surface acoustic wave element 100 described in the first embodiment can be easily manufactured. Further, according to the manufacturing method of the third embodiment, since the chip made of the piezoelectric material is not chipped or chipped during the manufacturing process, the surface acoustic wave device can be manufactured at low cost with high reliability and yield.
[0057]
9 describes the case where the surface acoustic wave element 100 shown in FIG. 1 is manufactured. However, when the surface acoustic wave element shown in FIG. 4 is manufactured, the first substrate 101a or the second substrate 101 is manufactured. After the comb electrode 104 and the reflector 105 are formed over the substrate 102a, the first substrate 101a and the second substrate 102a may be stacked (the same applies to the following embodiments). At this time, first, a recess may be formed in the first substrate 101a or the second substrate 102a, and the comb electrode 104 and the reflector 105 may be formed in the recess.
[0058]
9 shows the case where the surface acoustic wave element 100 shown in FIG. 1 is manufactured, but when the surface acoustic wave element shown in FIG. 5 is manufactured, the first substrate 101a and the second substrate What is necessary is just to adhere | attach the board | substrate 102a with an adhesive agent (in the following embodiment, it is the same).
[0059]
(Embodiment 4)
In the fourth embodiment, an example of a method for manufacturing the surface acoustic wave element 200 described in the second embodiment will be described. In addition, about the part demonstrated by the said embodiment, the overlapping description is abbreviate | omitted.
[0060]
Referring to FIG. 10, in the manufacturing method of the fourth embodiment, first, as shown in FIG. 10A, a first substrate 101 a that becomes the first substrate 101 and a second substrate that becomes the second substrate 102. The substrate 102a is bonded.
[0061]
Thereafter, as shown in FIG. 10B, the first substrate 101a and the second substrate 102a are thinned to an appropriate thickness.
[0062]
Thereafter, as shown in FIG. 10C, the comb electrode 104 and the reflector 105 are formed on one main surface of the surface side of the first substrate 101a. The steps of FIGS. 10A to 10C are the same as the steps described in the third embodiment.
[0063]
Thereafter, as shown in FIGS. 10D and 10E, the wafer is cut (element separation) in two steps. The element separation process will be described below.
[0064]
First, as shown in FIG. 10 (d), a laminated substrate composed of a first substrate 101a and a second substrate 102a is fixed to a base film 108 for fixing the wafer, and then the first substrate 101a side of the laminated substrate. Then, the peripheral portion of the comb electrode 104 is removed by grinding to form a groove 202 having a substantially V-shaped cross section. The first substrate 101 a is cut by the groove 202 to become the first substrate 101. The portion where the first substrate 101a is removed by grinding is a portion corresponding to the isolation portion of the element. The process at this time is the same as the process of FIG. 9D described in the third embodiment except that a V-shaped cutting blade is used as the cutting blade.
[0065]
Thereafter, as shown in FIG. 10E, in the laminated substrate including the first substrate 101a and the second substrate 102a, the substantially central portion of the groove 202 formed in the step of FIG. Each element is separated by grinding and cutting with a narrower width. In this cutting step, for example, the center of the groove 203 (second cutting groove) formed by using a cutting blade thinner than the cutting blade used in the grinding step of FIG. It can be performed so as to substantially coincide with the center. The cut second substrate 102 a becomes the second substrate 102. Note that the surface acoustic wave element shown in FIG. 7 or 8 can be manufactured by changing the shape of the groove 202 and the width of the groove 203.
[0066]
Through the above steps, the surface acoustic wave element 200 in which the notch 201 is formed around the first substrate 101 is obtained.
[0067]
According to the manufacturing method of the fourth embodiment, the surface acoustic wave element 200 described in the second embodiment can be easily manufactured. In addition, according to the manufacturing method of the fourth embodiment, the substrate made of the piezoelectric material is not chipped or chipped in the manufacturing process, so that the surface acoustic wave element can be manufactured at low cost with high reliability and yield.
[0068]
(Embodiment 5)
In the fifth embodiment, two examples of the surface acoustic wave device of the present invention will be described. About the surface acoustic wave device of Embodiment 5, FIG. 11 shows a sectional view of an example, and FIG. 12 shows a sectional view of another example.
[0069]
A surface acoustic wave device 300 shown in FIG. 11 includes a circuit board 301 (hatching is omitted) and a surface acoustic wave element 303 fixed to the circuit board 301 with an adhesive 302. The surface acoustic wave element 303 may be fixed to a package. In order to ensure airtightness around the surface acoustic wave element, the upper portion of the surface acoustic wave element 303 is sealed with an adhesive 304 and a lid 305. The lid 305 may be welded with solder. The circuit board 301 and the surface acoustic wave element 303 are electrically connected by a metal wire 306. The surface acoustic wave device 300 includes other electronic components as necessary.
[0070]
As the circuit board 301, a multilayer board made of alumina or low-temperature fired ceramics can be used. For the lid 305, a lid made of metal or ceramics can be used. As the metal wire 306, a wire made of aluminum or gold can be used.
[0071]
The surface acoustic wave element 303 is the surface acoustic wave element of the present invention described in the first or second embodiment. As shown in FIG. 11, the surface acoustic wave element 303 is mounted on the circuit board 301 in a face-up manner.
[0072]
The surface acoustic wave element 303 may be mounted in a face-down manner. Such a surface acoustic wave device 300a is shown in FIG. In the surface acoustic wave device 300 a, the surface acoustic wave element 303 is electrically connected to electrical wiring (not shown) on the circuit board 301 by means of conductive bumps 307. The surface acoustic wave element 303 is sealed with a sealing resin 308. In order to secure a vibration space, a gap is provided between the surface acoustic wave element 303 and the circuit board 301.
[0073]
An example of the method of mounting by the face-down method will be described below. First, conductive bumps 307 are formed on the surface acoustic wave element 303. Thereafter, the functional part of the surface acoustic wave element 303 and the circuit board 301 are opposed to each other and electrically connected. As a method for electrical connection, a method of applying ultrasonic waves, a method using a conductive adhesive, a method using solder, or the like can be used. Thereafter, for example, an epoxy-based sealing resin 308 is applied and cured to make the periphery of the functional portion of the surface acoustic wave element 303 airtight. A lid made of metal or ceramics may be disposed in order to make the periphery of the functional part of the surface acoustic wave element 303 airtight.
[0074]
The surface acoustic wave device of the present invention uses the surface acoustic wave element of the present invention. Therefore, according to the present invention, a surface acoustic wave device that can be easily manufactured with high yield and has high reliability can be obtained. In particular, in the surface acoustic wave device 300a, when the surface acoustic wave element 303 is sealed with the sealing resin 308, the step portion serves as a dam, and the sealing resin 308 enters the functional portion (vibration region). Can be prevented. As a result, even when the viscosity of the sealing resin 308 changes, a vibration space can be reliably ensured, and a surface acoustic wave device without characteristic deterioration can be obtained.
[0075]
The surface acoustic wave device of the present invention can be used as a surface acoustic wave filter in a mobile communication device such as a mobile phone. The surface acoustic wave filter has a function of allowing only a signal having a desired frequency to pass therethrough, and is a key device of a radio circuit. A general surface acoustic wave device is a device having excellent selectivity as compared with a dielectric filter or the like. However, with the recent rapid progress of mobile communication, higher selectivity is required, and the conventional surface acoustic wave device has a problem that the temperature dependency of the characteristics is large. On the other hand, since the surface acoustic wave device of the present invention includes the surface acoustic wave element 303 using the laminated substrate, the temperature characteristics are good and the frequency selectivity is high.
[0076]
The surface acoustic wave device of the present invention can also be used for an oscillator for keyless entry of an automobile.
[0077]
【Example】
(Example 1)
In Example 1, an example in which the surface acoustic wave element shown in FIG. 1 is manufactured will be described.
[0078]
In the surface acoustic wave device of Example 1, 36 ° Y-cut X-propagation lithium tantalate (thickness: 0.03 mm) was used for the first substrate 101. Further, as the second substrate 102, glass (thickness 0.32 mm) having a thermal expansion coefficient smaller than that of the first substrate 101 in the surface acoustic wave propagation direction was used. Further, the first substrate 101 and the second substrate 102 were substantially directly bonded without using an adhesive or the like.
[0079]
Hereinafter, an example in which the surface acoustic wave device of Example 1 is manufactured by the manufacturing method described in Embodiment 3 will be described.
[0080]
First, a first substrate 101a (thickness 0.2 mm) and a second substrate 102a (thickness 1 mm) that have been planarized and cleaned in advance are prepared, and the surface of each substrate is prepared using an ammonia-based aqueous solution. Hydrophilic treatment was performed. Next, each substrate was rinsed with pure water and dried. For drying, a spin dryer or the like was used. By this step, each substrate surface is terminated with a hydroxyl group (—OH) and has hydrophilicity.
[0081]
Next, one main surfaces of the hydrophilized first substrate 101a and second substrate 102a face each other and overlap each other. As a result, the first substrate 101a and the second substrate 102a were bonded mainly through hydrogen bonding. Thereafter, the bonding strength was increased by heat treatment at 200 ° C. for 120 minutes.
[0082]
Next, the first substrate 101a and the second substrate 102a were thinned to a predetermined thickness (0.03 mm and 0.32 mm). Thinning was performed by mechanical grinding and polishing.
[0083]
Specifically, since surface acoustic waves propagate on the surface of the first substrate 101a on the surface of the first substrate 101a, after being thinned by mechanical grinding to a certain extent, for example, about 0.1 mm, a normal mechanochemical is used. Mirror finish was performed by polishing so that the final thickness was 0.03 mm. The second substrate 102a was thinned to a predetermined thickness only by mechanical grinding.
[0084]
Through the above steps, a laminated substrate of the first substrate 101a made of a piezoelectric single crystal and the second substrate 102a made of glass having a low thermal expansion coefficient could be obtained.
[0085]
Next, the comb electrode 104 and the reflector 105 were formed on the surface of the first substrate 101a using a conventional photolithography technique.
[0086]
Next, the wafer was cut (element separation). First, the laminated substrate was fixed to the base film 108.
[0087]
Next, in the first cutting step, a groove 109 having a depth equivalent to the thickness of the first substrate 101a was formed. In this example, the groove 109 is formed (first) using a cutting blade having a thickness of 0.2 mm and an abrasive grain diameter of 8.5 ± 0.7 μm (particle diameter at a cumulative height of 50%). The substrate 101a was cut.
[0088]
Next, in the second cutting step, the groove 110 was formed by using a cutting blade having a thickness of 0.08 mm which is a thinner cutting blade than the first cutting step. At this time, element isolation was performed such that the center of the groove 110 (second cut groove) to be formed substantially coincided with the center of the groove 109.
[0089]
In this manner, a surface acoustic wave device including a stepped portion 106 having a width of approximately 0.05 mm around the substrate 101 was obtained.
[0090]
In the first cutting step, defects such as chipping and substrate cracking are obtained by cutting with a cutting blade having a fine grain size in accordance with the mechanical properties of the piezoelectric single crystal constituting the first substrate. Can be suppressed. On the other hand, when a second substrate made of glass, which is a relatively soft material, is cut with the same cutting blade as the first substrate, the cutting blade is severely worn and clogged, resulting in damage to the blade. There is. Therefore, in the second cutting step, it is preferable to cut with a cutting blade having a coarse abrasive grain diameter, for example, a grain diameter of about 24.0 ± 1.5 μm.
[0091]
The cutting speed in the first cutting step is preferably low so as to suppress defects in the surface acoustic wave element. In Example 1, 2 mm / sec. It carried out in. Similarly, in the cutting of the second substrate, the slower the cutting speed, the better the cut surface can be obtained. In Example 1, from the viewpoint of productivity, 4 mm / sec. I went there. In the first embodiment, since the groove 109 is formed by the first cutting process, even if the cutting speed of the second cutting process is higher than the above speed, the first substrate 101 is chipped, the wafer is not cut, or the like. There is no adverse effect. That is, even if chipping occurs during the cutting of the second substrate 102 a, the first substrate 101 is not chipped beyond the bonding boundary between the first substrate 101 and the second substrate 102.
[0092]
(Example 2)
In Example 2, an example in which the surface acoustic wave element described in FIG. 2 is manufactured will be described.
[0093]
In the surface acoustic wave element of Example 2, 64 ° Y-cut X-propagation lithium niobate (thickness: 0.02 mm) was used for the first substrate 101. Further, as the second substrate 102, glass (thickness 0.33 mm) having a thermal expansion coefficient smaller than the thermal expansion coefficient of the first substrate 101 in the surface acoustic wave propagation direction was used. Further, the first substrate 101 and the second substrate 102 were substantially directly bonded without using an adhesive or the like.
[0094]
Hereinafter, an example of the surface acoustic wave element of Example 2 manufactured by the manufacturing method described in Embodiment 3 will be described.
[0095]
First, the first substrate 101a (thickness 0.2 mm) and the second substrate 102a (thickness 1 mm) were bonded. The process at this time was performed in the same manner as the method described in Example 1. Through the above steps, a laminated substrate of the first substrate 101a made of a piezoelectric single crystal and the second substrate 102a made of glass having a low thermal expansion coefficient could be obtained.
[0096]
Next, the first substrate 101a and the second substrate 102a were thinned to predetermined thicknesses (0.02 mm and 0.33 mm), respectively. Thinning was performed by mechanical grinding and polishing.
[0097]
Specifically, since surface acoustic waves propagate on the surface of the first substrate 101a on the surface of the first substrate 101a, after being thinned by mechanical grinding to a certain extent, for example, about 0.1 mm, a normal mechanochemical is used. Mirror finish was performed by polishing so that the final thickness was 0.02 mm. The second substrate 102a was thinned to a predetermined thickness only by mechanical grinding.
[0098]
Next, the comb electrode 104 and the reflector 105 were formed on the surface of the first substrate 101a using a conventional photolithography technique. The process up to this step was performed for each wafer.
[0099]
Next, the wafer was cut (element separation) in the same manner as in Example 1 by the first and second cutting steps. However, in Example 2, the groove 109 formed in the first cutting step was further formed approximately 0.03 mm deeper than the bonding interface between the first substrate 101a and the second substrate 102a. In Example 2, the first cutting step was performed using a cutting blade having a thickness of 0.2 mm and an abrasive grain diameter of 8.5 ± 0.7 μm (particle diameter at 50% cumulative height). Went.
[0100]
Next, in the second cutting step, the groove 110 was formed using a cutting blade thinner than the first cutting step, for example, a cutting blade having a thickness of 0.08 mm. At this time, element isolation was performed such that the center of the groove 110 (second cut groove) to be formed substantially coincided with the center of the groove 109.
[0101]
In this manner, a surface acoustic wave element including a step portion 106 having a width of about 0.05 mm around the first substrate 101 could be obtained.
[0102]
(Example 3)
In Example 3, an example in which the surface acoustic wave element described in FIG. 3 is manufactured will be described.
[0103]
In the surface acoustic wave element of Example 3, 41 ° Y-cut X-propagation lithium niobate (thickness: 0.10 mm) was used for the first substrate 101. As the second substrate 102, glass (thickness 0.25 mm) having a thermal expansion coefficient smaller than the thermal expansion coefficient of the first substrate 101 in the surface acoustic wave propagation direction was used. Further, the first substrate 101 and the second substrate 102 were substantially directly bonded without using an adhesive or the like.
[0104]
Hereinafter, an example of the surface acoustic wave element of Example 3 manufactured by the manufacturing method described in Embodiment 3 will be described.
[0105]
First, the first substrate 101a (thickness 0.2 mm) and the second substrate 102a (thickness 1 mm) were bonded. The process at this time was performed in the same manner as the method described in Example 1. Through the above steps, a laminated substrate of the first substrate 101a made of a piezoelectric single crystal and the second substrate 102a made of glass having a low thermal expansion coefficient could be obtained.
[0106]
Next, the first substrate 101a and the second substrate 102a were thinned to a predetermined thickness (0.10 mm and 0.25 mm). Thinning was performed by mechanical grinding and polishing.
[0107]
Specifically, on the surface side of the first substrate 101a, since surface acoustic waves propagate on the substrate surface, mirror finishing is performed by ordinary mechanochemical polishing so that the thickness finally becomes 0.10 mm. did. The second substrate 102a was thinned to a predetermined thickness only by mechanical grinding.
[0108]
Next, the comb electrode 104 was formed on the surface of the first substrate 101a by using a conventional photolithography technique. The process up to this step was performed for each wafer.
[0109]
Next, the wafer was cut (element separation) in the same manner as in Example 1 by the first and second cutting steps. However, in Example 3, the groove 109 formed in the first cutting process has a depth of about 0.05 mm from the surface of the first substrate 101a (which reaches the interface between the first substrate 101a and the second substrate 102a). (Not deep). In Example 3, the first cutting step was performed using a cutting blade having a thickness of 0.2 mm and an abrasive grain diameter of 8.5 ± 0.7 μm (particle diameter at 50% cumulative height). Went.
[0110]
Next, in the second cutting step, the center of the groove 110 (second cutting groove) formed using a cutting blade thinner than the first cutting step, for example, a cutting blade having a thickness of 0.08 mm, is formed. A groove 110 was formed so as to substantially coincide with the center of the groove 109, and element isolation was performed.
[0111]
In this manner, a surface acoustic wave element including a step portion 106 having a width of about 0.05 mm around the first substrate 101 could be obtained.
[0112]
Although the embodiments of the present invention have been described above by way of examples, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be applied to other embodiments based on the technical idea of the present invention.
[0113]
For example, in the above-described embodiment, a surface acoustic wave element including a reflector is shown, but a surface acoustic wave element having no reflector may be used.
[0114]
【The invention's effect】
As described above, in the surface acoustic wave element of the present invention, the stepped portion or the notched portion is formed in the peripheral portion on the first substrate side made of the piezoelectric material. Therefore, according to the surface acoustic wave device of the present invention, a surface acoustic wave device that is easy to handle and has few defects can be obtained.
[0115]
Further, according to the method for manufacturing a surface acoustic wave element of the present invention, it is possible to manufacture the surface acoustic wave element of the present invention that is easy to handle at low cost with high reliability.
[0116]
Moreover, since the surface acoustic wave device of the present invention uses the surface acoustic wave element of the present invention, it is easy to manufacture and has high reliability.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view showing an example of a surface acoustic wave element according to the present invention, in which (a) is a perspective view and (b) is a cross-sectional view.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing another example of the surface acoustic wave device of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing another example of the surface acoustic wave device of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing another example of the surface acoustic wave device of the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing another example of the surface acoustic wave element of the present invention.
6A and 6B are diagrams showing another example of the surface acoustic wave element of the present invention, where FIG. 6A is a perspective view and FIG. 6B is a cross-sectional view.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing another example of the surface acoustic wave element of the present invention.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing another example of the surface acoustic wave device of the present invention.
FIG. 9 is a process diagram showing an example of a method for manufacturing a surface acoustic wave element according to the present invention.
FIG. 10 is a process diagram showing another example of the method for manufacturing a surface acoustic wave device of the present invention.
FIG. 11 is a cross-sectional view showing an example of the surface acoustic wave device of the present invention.
FIG. 12 is a cross-sectional view showing another example of the surface acoustic wave device of the present invention.
13A and 13B are diagrams showing an example of a conventional surface acoustic wave element, where FIG. 13A is a perspective view, and FIG. 13B is a cross-sectional view.
[Explanation of symbols]
100, 200, 303 Surface acoustic wave device
101, 101a First substrate
101s surface
102, 102a Second substrate
103 Multilayer substrate
104, 104a, 104b Comb electrode
105 reflector
106 steps
109, 110, 202, 203 groove
201 Notch
300 Surface acoustic wave device
301 substrate

Claims

A method of manufacturing a surface acoustic wave device,
(A) A first substrate made of a piezoelectric single crystal having a pair of comb electrodes formed on one main surface is laminated on a second substrate made of a material having a thermal expansion coefficient different from that of the first substrate by bonding. Forming a laminated substrate,
(B) cutting the first substrate and forming a groove extending to an upper portion of the second substrate in a portion of the laminated substrate around the comb-shaped electrode;
(C) the periphery of the first substrate side of the laminate substrate after disconnect, so as to form a stepped portion or notch portion over the second substrate from said first substrate, thinner than the groove Cutting the second substrate with a width, and a method of manufacturing a surface acoustic wave device.

The surface acoustic wave element separated by the manufacturing method according to claim 1 is mounted on a substrate in a face-down manner, and the surface acoustic wave is covered with a sealing material by covering the surface acoustic wave element and the surrounding substrate. A method of manufacturing a surface acoustic wave device including a step of sealing an element.