體彈性波器件和體彈性波器件的制造方法與流程

本發(fā)明涉及體彈性波器件和體彈性波器件的制造方法，該體彈性波器件利用了在物質(zhì)的內(nèi)部傳播的體彈性波(baw：bulkacousticwave)。

背景技術(shù)：

在以移動電話為首的無線通信設(shè)備中，僅使希望的頻段的電信號通過的帶通濾波器占有重要的位置。作為該帶通濾波器中的一種，公知利用了表面彈性波(saw：surfaceacousticwave)的saw器件(saw濾波器)。

saw器件例如具有由水晶(sio2)等壓電材料制成的結(jié)晶基板和形成于結(jié)晶基板的正面的梳齒狀的電極(idt：interdigitaltransducer，互連數(shù)字轉(zhuǎn)換器)，該saw器件僅使根據(jù)壓電材料的種類或電極的間隔等而確定的頻段的電信號通過。

但是，在該saw器件中，產(chǎn)生在輸入側(cè)的電極附近的彈性波的一部分有時在結(jié)晶基板的內(nèi)部傳播而在背面?zhèn)缺环瓷洹．斔瓷涞膹椥圆ǖ竭_輸出側(cè)的電極時，saw器件的頻率特性會退化。因此，在結(jié)晶基板的背面上形成微細的凹凸構(gòu)造以使彈性波變得容易漫射，來防止反射的彈性波到達電極(例如，參照專利文獻1)。

專利文獻1：日本特開2003-8396號公報

近年來，作為saw器件的改進型，利用了在物質(zhì)的內(nèi)部傳播的體彈性波(baw：bulkacousticwave)的baw器件(baw濾波器)備受矚目。體彈性波器件例如具有共振器(壓電元件)，在該共振器中，在由鉬(mo)等構(gòu)成的電極之間夾入了由氮化鋁(aln)等壓電材料制成的壓電膜。

該共振器例如形成在由硅(si)等半導體材料制成的基板上。由于baw器件不具有saw器件那樣的梳齒狀的電極構(gòu)造，所以有利于實現(xiàn)低損失化、高承受功率化。并且，由于不需要使用由壓電材料制成的結(jié)晶基板，所以還能夠與其他的有源器件一體地形成。

在制造baw器件時，例如，對在正面?zhèn)刃纬捎卸鄠€共振器的基板的背面進行磨削而將其薄化至規(guī)定的厚度，之后通過劃片來分割成與各共振器對應(yīng)的多個baw器件。由于該baw器件的頻率特性也會因在基板的背面?zhèn)劝l(fā)生反射的彈性波而退化，所以在上述的工序中，實施粗磨削以便形成微細的凹凸構(gòu)造，并通過蝕刻來去除所產(chǎn)生的機械畸變。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

但是，當為了去除因磨削產(chǎn)生的機械畸變而采用蝕刻時，存在對環(huán)境的負荷變大的問題。本發(fā)明是鑒于該問題點而完成的，其目的在于提供體彈性波器件和體彈性波器件的制造方法，將制造時對環(huán)境的負荷抑制為較低。

根據(jù)本發(fā)明的一方式，提供一種體彈性波器件，其具有基板以及形成于該基板的正面上的壓電元件，其特征在于，在該基板的背面?zhèn)仍O(shè)置有包含凹部的彈性波擴散區(qū)域，該凹部是將該基板的背面局部熔融而形成的。

并且，根據(jù)本發(fā)明的另一方式，提供一種體彈性波器件的制造方法，利用該制造方法制造出上述體彈性波器件的體彈性波器件，其特征在于，該體彈性波器件的制造方法包含如下的彈性波擴散區(qū)域形成工序：從該基板的背面?zhèn)日丈鋵τ谠摶寰哂形招缘牟ㄩL的激光光線，將該基板的背面局部熔融，由此形成包含凹部的彈性波擴散區(qū)域。

關(guān)于本發(fā)明的baw器件，由于具有包含凹部的彈性波擴散區(qū)域，該凹部是將基板的背面局部熔融而形成的，所以不需要像以往的baw器件那樣對基板的背面進行粗磨削而形成微細的凹凸構(gòu)造。因此，不需要為了去除因磨削產(chǎn)生的機械畸變而采用蝕刻，能夠?qū)⒅圃鞎r對環(huán)境的負荷抑制為較低。

附圖說明

圖1的(a)是示意性地示出baw器件的上表面?zhèn)韧庥^的立體圖，圖1的(b)是示意性地示出baw器件的下表面?zhèn)韧庥^的立體圖，圖1的(c)是示意性地示出baw器件的層疊構(gòu)造的剖視圖。

圖2的(a)是示意性地示出形成有多個共振單元的基板的結(jié)構(gòu)例的立體圖，圖2的(b)是示意性地示出形成有多個共振單元的基板的結(jié)構(gòu)例的剖視圖。

圖3是示意性地示出激光加工裝置的結(jié)構(gòu)例的立體圖。

圖4的(a)是示意性地示出彈性波擴散區(qū)域形成工序的局部剖視側(cè)視圖，圖4的(b)是示意性地示出改質(zhì)層形成工序的局部剖視側(cè)視圖。

圖5的(a)和圖5的(b)是示意性地示出分割工序的局部剖視側(cè)視圖。

標號說明

11：baw器件；13：基板；13a：第1面(正面)；13b：第2面(背面)；15：共振單元；17：音響多層膜；19：第1膜；21：第2膜；23：共振器(壓電元件)；25：下部電極；27：壓電膜；29：上部電極；31：彈性波擴散區(qū)域；33：基板；33a：第1面(正面)；33b：第2面(背面)；35：分割預(yù)定線(間隔道)；37：保護帶；39：改質(zhì)層；41：劃片帶；43：框架；l1，l2：激光光線；2：激光加工裝置；4：基臺；6：卡盤工作臺；6a：保持面；8：水平移動機構(gòu)；10：x軸導軌；12：x軸移動工作臺；14：x軸滾珠絲杠；16：x軸脈沖電動機；18：x軸標尺；20：y軸導軌；22：y軸移動工作臺；24：y軸滾珠絲杠；26：y軸脈沖電動機；28：y軸標尺；30：支承臺；32：支承構(gòu)造；34：支承臂；36：激光照射單元；38：照相機；62：擴展裝置；64：支承構(gòu)造；66：擴展鼓；68：框架支承工作臺；70：夾具；72：升降機構(gòu)；74：缸筒；76：活塞桿。

具體實施方式

參照附圖對本發(fā)明的一方式的實施方式進行說明。圖1的(a)是示意性地示出baw器件的上表面?zhèn)韧庥^的立體圖，圖1的(b)是示意性地示出baw器件的下表面?zhèn)韧庥^的立體圖，圖1的(c)是示意性地示出baw器件的層疊構(gòu)造的剖視圖。

如圖1的(a)、圖1的(b)和圖1的(c)所示，本實施方式的baw器件(baw器件芯片)11具有由結(jié)晶性硅(si)等半導體材料制成的矩形的基板13。在基板13的第1面(正面)13a上設(shè)置有共振單元15，在共振單元15中層疊了具有各種功能的膜。

共振單元15包含形成在下方側(cè)(基板13側(cè))的音響多層膜17。音響多層膜17是通過交替地重疊第1膜19和第2膜21而形成的，其中，第1膜19由音響阻抗較低的氧化硅(sio2)等材料制成，第2膜21由音響阻抗較高的鎢(w)等材料制成。

在音響多層膜17的上方(基板13的相反側(cè))設(shè)置有共振器(壓電元件)23。共振器23包含：下部電極25，其由鉬(mo)等導電材料制成；壓電膜27，其形成在下部電極25的上表面上，由氮化鋁(aln)等壓電材料制成；以及上部電極29，其形成在壓電膜27的上表面上，由鉬等導電材料制成。

該共振器23使由壓電膜27產(chǎn)生的體彈性波以中心頻率共振，該中心頻率根據(jù)下部電極25、壓電膜27、上部電極29的材質(zhì)、厚度等來確定。構(gòu)成音響多層膜17的第1膜19和第2膜21的厚度形成為以上述中心頻率共振的體彈性波在各膜中的波長的1/4，對利用共振器23共振的體彈性波在互相加強的條件下進行反射。由此，能夠抑制由共振器23產(chǎn)生的體彈性波向基板13傳播。

但是，即使是這樣構(gòu)成的baw器件11，從壓電膜27產(chǎn)生的體彈性波有時也會少量地漏出至基板13側(cè)。當該體彈性波經(jīng)基板13的第2面(背面)13b等反射而再次入射至共振器23時，baw器件11的頻率特性會退化。

因此，在本實施方式的baw器件11中，在基板13的第2面13b上設(shè)置使體彈性波擴散(漫射)的多個彈性波擴散區(qū)域31。該彈性波擴散區(qū)域31包含利用激光光線將基板13的第2面13b局部熔融、去除而形成的凹部。

凹部的附近的區(qū)域經(jīng)熔融、再固化而被改質(zhì)(例如，非晶質(zhì)化)。因此，在基板13中傳播的體彈性波的傳播特性在凹部的附近的區(qū)域發(fā)生變化。也就是說，體彈性波的前進方向也在凹部的附近的區(qū)域改變。另外，到達凹部的體彈性波也在該凹部中被擴散(漫射)。

構(gòu)成彈性波擴散區(qū)域31的凹部的大小、間距等條件可以在能夠適當?shù)財U散體彈性波的范圍內(nèi)進行任意地調(diào)整。另外，在本實施方式中，以11μm×15μm的間距形成大小(寬度)為7μm～8μm的凹部。通過在基板13的第2面13b上形成這樣的凹部，能夠使在基板13的內(nèi)部傳播的體彈性波擴散而抑制其向共振器23入射。

因此，在本實施方式中，無需為了使體彈性波擴散而對基板的背面進行粗磨削來形成微細的凹凸構(gòu)造。即，由于也不需要為了去除因磨削產(chǎn)生的機械畸變而對基板13進行蝕刻，所有能夠?qū)⒅圃鞎r對環(huán)境的負荷抑制為較低。

另外，該彈性波擴散區(qū)域31不僅能夠使從壓電膜27漏出的體彈性波擴散，還能夠使因其他的原因產(chǎn)生的體彈性波等噪聲成分擴散。因此，憑借本實施方式的baw器件11，與以往的baw器件相比能夠?qū)崿F(xiàn)良好的頻率特性。

接著，對制造上述的baw器件11的baw器件的制造方法進行說明。首先，準備好形成有多個共振單元15的基板。圖2的(a)是示意性地示出形成有多個共振單元15的基板的結(jié)構(gòu)例的立體圖，圖2的(b)是示意性地示出形成有多個共振單元15的基板的結(jié)構(gòu)例的剖視圖。

基板33例如是由硅等半導體材料制成的圓形的晶片。該基板33的第1面(正面)33a被呈格子狀排列的分割預(yù)定線(間隔道)35劃分成多個區(qū)域，在各區(qū)域內(nèi)設(shè)置有上述的共振單元15。

能夠通過沿著分割預(yù)定線35對基板33進行分割，而制造出包含矩形的基板13的baw器件11。另外，基板33的材質(zhì)、厚度等條件能夠在可以適當形成彈性波擴散區(qū)域31的范圍內(nèi)進行任意地變更。例如，也可以使用氧化鋁(al2o3)等陶瓷制成的基板33。

在準備了上述的基板33之后，實施彈性波擴散區(qū)域形成工序，在基板33的內(nèi)部形成彈性波擴散區(qū)域31。圖3是示意性地示出彈性波擴散區(qū)域形成工序等中使用的激光加工裝置的結(jié)構(gòu)例的立體圖，圖4的(a)是示意性地示出彈性波擴散區(qū)域形成工序的局部剖視側(cè)視圖。如圖3所示，激光加工裝置2具有搭載有各構(gòu)造的基臺4。

在基臺4的上表面上設(shè)置有水平移動機構(gòu)8，該水平移動機構(gòu)8使對基板33進行吸引、保持的卡盤工作臺6在x軸方向(加工進給方向)和y軸方向(分度進給方向)上移動。水平移動機構(gòu)8具有一對x軸導軌10，該一對x軸導軌10固定在基臺4的上表面上并與x軸方向大致平行。

在x軸導軌10上以能夠滑動的方式安裝有x軸移動工作臺12。在x軸移動工作臺12的背面?zhèn)?下表面?zhèn)?設(shè)置有螺母部(未圖示)，與x軸導軌10大致平行的x軸滾珠絲杠14與該螺母部螺合。

x軸滾珠絲杠14的一端部與x軸脈沖電動機16連結(jié)。利用x軸脈沖電動機16使x軸滾珠絲杠14旋轉(zhuǎn)，由此，x軸移動工作臺12沿著x軸導軌10在x軸方向上移動。在與x軸導軌10相鄰的位置上設(shè)置有x軸標尺18，其用于對x軸移動工作臺12的位置進行檢測。

在x軸移動工作臺12的正面(上表面)上固定有與y軸方向大致平行的一對y軸導軌20。y軸移動工作臺22以能夠滑動的方式安裝在y軸導軌20上。在y軸移動工作臺22的背面?zhèn)?下表面?zhèn)?設(shè)置有螺母部(未圖示)，與y軸導軌20大致平行的y軸滾珠絲杠24與該螺母部螺合。

y軸滾珠絲杠24的一端部與y軸脈沖電動機26連結(jié)。利用y軸脈沖電動機26使y軸滾珠絲杠24旋轉(zhuǎn)，由此，y軸移動工作臺22沿著y軸導軌20在y軸方向上移動。在與y軸導軌20相鄰的位置上設(shè)置有y軸標尺28，其用于對y軸移動工作臺22的位置進行檢測。

在y軸移動工作臺22的正面?zhèn)?上表面?zhèn)?設(shè)置有支承臺30，在該支承臺30的上部配置有卡盤工作臺6。卡盤工作臺6的正面(上表面)成為對上述的基板33的第2面(背面)33b側(cè)進行吸引、保持的保持面6a。

該保持面6a通過形成于卡盤工作臺6的內(nèi)部的吸引路(未圖示)等而與吸引源(未圖示)連接。在卡盤工作臺6的下方設(shè)置有旋轉(zhuǎn)驅(qū)動源(未圖示)，通過該旋轉(zhuǎn)驅(qū)動源使卡盤工作臺6繞與z軸方向大致平行的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。

在水平移動機構(gòu)8的后方設(shè)置有柱狀的支承構(gòu)造32。在支承構(gòu)造32的上部固定有沿y軸方向延伸的支承臂34，在該支承臂34的前端部設(shè)置有激光照射單元36，該激光照射單元36對卡盤工作臺6上的基板33照射脈沖振蕩出的激光光線。

在與激光照射單元36相鄰的位置上設(shè)置有照相機38，該照相機38對基板33的第1面33a側(cè)進行拍攝。例如在對基板33與激光照射單元36的位置等進行調(diào)整時，使用利用照相機38對基板33等進行拍攝而形成的圖像。

卡盤工作臺6、水平移動機構(gòu)8、激光照射單元36、照相機38等各構(gòu)成要素與控制單元(未圖示)連接?？刂茊卧獙Ω鳂?gòu)成要素的動作進行控制以便適當?shù)貙?3進行加工。

在彈性波擴散區(qū)域形成工序中，如圖4的(a)所示，首先，在基板33的第1面33a側(cè)(共振單元15側(cè))粘貼保護帶37。接著，以使該保護帶37與保持面6a相對的方式將基板33載置在卡盤工作臺6上，并使吸引源的負壓作用于保持面6a。由此，基板33以第2面33b側(cè)朝向上方露出的狀態(tài)被吸引、保持在卡盤工作臺6上。

接著，使卡盤工作臺6移動、旋轉(zhuǎn)而使激光加工單元36對準彈性波擴散區(qū)域31的形成開始位置。并且，如圖4的(a)所示，一邊從激光加工單元36朝向基板33照射容易被基板33吸收的波長(具有吸收性的波長)的激光光線l1，一邊使卡盤工作臺6在水平方向上移動。

這里，將激光光線l1的聚光點定位在基板33的第2面33b的附近。這樣，在將容易被基板33吸收的波長的激光光線l1從基板33的第2面33b側(cè)會聚到第2面33b附近的狀態(tài)下進行照射，由此，能夠?qū)⒒?3的第2面33b側(cè)局部熔融、去除而形成凹部，該凹部構(gòu)成了彈性波擴散區(qū)域31。

以這樣的方法(燒蝕加工)形成的凹部的附近的區(qū)域經(jīng)熔融、再固化而被改質(zhì)(例如，非晶質(zhì)化)。因此，在基板13中傳播的體彈性波的傳播特性在凹部的附近的區(qū)域發(fā)生變化。也就是說，體彈性波的前進方向也在凹部的附近的區(qū)域改變。這樣，體彈性波在凹部及其附近的區(qū)域適當擴散(漫射)。

例如，在對由硅制成的基板33以11μm×15μm的間距形成7μm～8μm的大小(寬度)的凹部的情況下的條件按照以下方式設(shè)定。

波長：532nm(yvo4脈沖激光)

重復(fù)頻率：200khz

輸出：0.2w

當在這樣的條件下對除了分割預(yù)定線35的附近之外的基板33的大致整體形成構(gòu)成彈性波擴散區(qū)域31的凹部時，彈性波擴散區(qū)域形成工序結(jié)束。另外，加工的條件并不僅限于此，能夠與構(gòu)成彈性波擴散區(qū)域31的凹部的大小或間距等相符地進行任意地變更。

在彈性波擴散區(qū)域形成工序之后實施改質(zhì)層形成工序，沿著基板33的分割預(yù)定線35形成作為分割的起點的改質(zhì)層。圖4的(b)是示意性地示出改質(zhì)層形成工序的局部剖視側(cè)視圖。能夠使用與彈性波擴散區(qū)域形成工序同樣的激光加工裝置2來實施改質(zhì)層形成工序。但是，在該改質(zhì)層形成工序中，需要從激光加工單元36照射難以被基板33吸收的波長(具有透過性的波長)的激光光線。

具體來說，首先，使卡盤工作臺移動、旋轉(zhuǎn)而使激光加工單元36對準作為加工對象的分割預(yù)定線35的端部。然后，如圖4的(b)所示，一邊從激光加工單元36朝向基板33照射難以被基板33吸收的波長(具有透過性的波長)的激光光線l2，一邊使卡盤工作臺6在與加工對象的分割預(yù)定線35平行的方向上移動。

即，從基板33的背面13b側(cè)沿著分割預(yù)定線35照射難以被基板33吸收的波長的激光光線l2。這里，將激光光線l2的聚光點的位置預(yù)先對準基板33的內(nèi)部。由此，能夠沿著加工對象的分割預(yù)定線35對基板33的內(nèi)部進行改質(zhì)而形成改質(zhì)層39。

例如，在對由硅制成的基板33形成改質(zhì)層39的情況下的條件按照以下方式設(shè)定。

波長：1064nm(yvo4脈沖激光)

重復(fù)頻率：100khz

輸出：1w～1.5w

移動速度(加工進給速度)：100mm/s

另外，激光光線l2的功率密度等條件在能夠在基板33的內(nèi)部形成合適的改質(zhì)層39的范圍中調(diào)整。當重復(fù)該步驟、沿著全部的分割預(yù)定線35形成改質(zhì)層39時，改質(zhì)層形成工序結(jié)束。

在改質(zhì)層形成工序之后實施分割工序，對基板33施加外力而沿著分割預(yù)定線15將基板33分割成多個基板13(baw器件11)。圖5的(a)和圖5的(b)是示意性地示出分割工序的局部剖視側(cè)視圖。

在分割工序中，首先，在基板33的第2面33b上粘貼擴展帶41，并將環(huán)狀的框架43固定在該擴展帶41的外周部分。并且，將粘貼在基板33的第1面33a上的保護帶剝離、去除。

如圖5的(a)和圖5的(b)所示，擴展裝置62具有：支承構(gòu)造64，其對基板33進行支承；以及圓筒狀的擴展鼓66，其對粘貼在基板33上的擴展帶41進行擴展。擴展鼓66的內(nèi)徑比基板33的直徑大，擴展鼓66的外徑比框架43的內(nèi)徑小。

支承構(gòu)造64包含對框架43進行支承的框架支承工作臺68。該框架支承工作臺68的上表面成為對框架43進行支承的支承面。在框架支承工作臺68的外周部分設(shè)置有用于對框架43進行固定的多個夾具70。

在支承構(gòu)造64的下方設(shè)置有升降機構(gòu)72。升降機構(gòu)72具有：缸筒74，其固定在下方的基臺(未圖示)上；以及活塞桿76，其插入到缸筒74中。在活塞桿76的上端部固定有框架支承工作臺68。

該升降機構(gòu)72使支承構(gòu)造64升降，以使得框架支承工作臺68的上表面(支承面)在與擴展鼓66的上端為相等的高度的基準位置與比擴展鼓66的上端靠下方的擴展位置之間移動。

在分割工序中，如圖5的(a)所示，將框架43載置在移動到基準位置的框架支承工作臺68的上表面上，并通過夾具70固定。由此，擴展鼓66的上端與位于基板33與框架43之間的擴展帶41接觸。

接著，利用升降機構(gòu)72使支承構(gòu)造64下降，如圖5的(b)所示，使框架支承工作臺68的上表面移動至比擴展鼓66的上端靠下方的擴展位置。其結(jié)果是，擴展鼓66相對于框架支承工作臺68上升，擴展帶41以被擴展鼓66頂起的方式擴展。

當擴展帶41被擴展時，對基板33施加有使擴展帶41擴展的方向的外力。由此，基板33以改質(zhì)層39為起點被分割成多個基板13，并完成baw器件11。

另外，本發(fā)明并不僅限于上述實施方式的記載，能夠進行各種變更而實施。例如，在上述實施方式中，在彈性波擴散區(qū)域形成工序之后實施改質(zhì)層形成工序，但也可以在改質(zhì)層形成工序之后實施彈性波擴散區(qū)域形成工序。

并且，在上述實施方式的分割工序中，使用擴展裝置62對基板33進行分割，但例如也可以采用通過按壓刃對基板33沿著分割預(yù)定線15進行按壓的方法等對基板33進行分割。

另外，上述實施方式的構(gòu)造、方法等能夠在不脫離本發(fā)明的目的的范圍內(nèi)進行適當變更。