特開 2024-157184 弾性波デバイス

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024157184

(43)【公開日】2024-11-07

(54)【発明の名称】弾性波デバイス

(51)【国際特許分類】

   H03H 9/25 20060101AFI20241030BHJP

   H01L 23/02 20060101ALI20241030BHJP

【ＦＩ】

H03H9/25 A

H01L23/02 H

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023071363

(22)【出願日】2023-04-25

(71)【出願人】

【識別番号】518453730

【氏名又は名称】三安ジャパンテクノロジー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100098202

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 信彦

(72)【発明者】

【氏名】金子 裕臣

【テーマコード（参考）】

5J097

【Ｆターム（参考）】

5J097AA29

5J097BB11

5J097CC05

5J097HA04

5J097JJ06

5J097KK09

5J097KK10

(57)【要約】

【課題】弾性波デバイスに、低背化及び寄生インダクタンスの低減に資する構造と、有用な特性を持たせ易くなる構造とを、同時に付与できるようにする。
【解決手段】一面２ａ側にこの一面２ａに対向する他面３ｂ側に向けて凹んだ凹部２ｄを備えると共に、この凹部２ｄの底面２ｅにＩＤＴ電極５ｂを含んだ機能素子５を形成させてなるデバイスチップ２と、前記凹部２ｄの前記底面２ｅとの間に内部空間４を形成させるようにして前記デバイスチップ２の前記一面２ａ上に設けられる絶縁材料よりなるルーフ層３とを備えてなる。前記凹部２ｄの前記底面２ｅを、前記凹部２ｄの開口縁２ｇとの間の距離ｄを異ならせる複数の領域２ｅａ、２ｅｂより構成させてなる。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

一面側にこの一面に対向する他面側に向けて凹んだ凹部を備えると共に、この凹部の底面にＩＤＴ電極を含んだ機能素子を形成させてなるデバイスチップと、
前記凹部の前記底面との間に内部空間を形成させるようにして前記デバイスチップの前記一面上に設けられる絶縁材料よりなるルーフ層とを備えてなる、弾性波デバイスであって、
前記凹部の前記底面を、前記凹部の開口縁との間の距離を異ならせる複数の領域より構成させてなる、弾性波デバイス。

【請求項2】

前記凹部の前記底面に、前記機能素子となる第一金属層と、配線及び外部への接続のための内部電極となる第二金属層とを備えると共に、
前記第二金属層における前記底面に直交する向きの厚さを、前記第一金属層の前記の向きでの厚さより大きくさせてなる、請求項１に記載の弾性波デバイス。

【請求項3】

前記ルーフ層に、前記内部電極に一端を一体化させて前記ルーフ層の外面から突き出す接続端子体の通過穴を形成させてなる、請求項２に記載の弾性波デバイス。

【請求項4】

前記第二金属層の前記厚さを、前記凹部の前記底面と前記ルーフ層の内面との間の距離と同一又はこれよりやや大きくさせてなる、請求項２に記載の弾性波デバイス。

【請求項5】

前記ルーフ層を、熱伝導率の高い材料より構成させてなる、請求項１に記載の弾性波デバイス。

【請求項6】

前記ルーフ層を、前記内部空間側に位置される内層とこの内層上に形成される熱伝導率の高い材料よりなる外層との積層体としてなる、請求項１に記載の弾性波デバイス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、モバイル通信機器などにおいて周波数フィルタなどとして使用するのに適した弾性波デバイスの改良に関する。

【背景技術】

【0002】

ＷＬＰ（Wafer Level Package）構造を有する弾性波(Surface Acoustic Wave/SAW)デバイスは、特許文献１に示される構造を持つ。
この特許文献１のものは、デバイスチップの一面上にカバーを設けると共に、このカバーにより形成された内部空間内に前記一面に形成させたＩＤＴ電極が位置されるようになっている。
この特許文献１のものでは、前記デバイスチップの一面は、前記カバーを覆う厚さの樹脂層で覆われ、デバイスチップの一面上に形成された回路と外部とは、デバイスチップの一面に形成された入出力電極と、この入出力電極上に形成されたパッド電極と、このパッド電極上において前記樹脂層を貫通する貫通穴内に形成される突起電極とを介して、接続されるようになっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００２－２１７６７３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

この種の弾性波デバイスにあっては、その低背化が強く求められるところ、前記の特許文献１の構造では、前記カバーが弾性波デバイスの厚さを小さくすることへの妨げとなる。
また、前記の特許文献１の構造は、前記樹脂層の厚さ分の高さを持った突起電極が寄生インダクタンスを少なからず生じさせる。
この発明が解決しようとする主たる問題点は、この種の弾性波デバイスに、低背化及び寄生インダクタンスの低減に資する構造と、弾性波デバイスに有用な特性を持たせ易くなる構造とを、同時に付与できるようにする点にある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

前記課題を達成するために、この発明にあっては、弾性波デバイスを、一面側にこの一面に対向する他面側に向けて凹んだ凹部を備えると共に、この凹部の底面にＩＤＴ電極を含んだ機能素子を形成させてなるデバイスチップと、
前記凹部の前記底面との間に内部空間を形成させるようにして前記デバイスチップの前記一面上に設けられる絶縁材料よりなるルーフ層とを備えてなる、弾性波デバイスであって、
前記凹部の前記底面を、前記凹部の開口縁との間の距離を異ならせる複数の領域より構成させてなる、ものとした。

【0006】

前記凹部の前記底面に、前記機能素子となる第一金属層と、配線及び外部への接続のための内部電極となる第二金属層とを備えさせると共に、
前記第二金属層における前記底面に直交する向きの厚さを、前記第一金属層の前記の向きでの厚さより大きくさせるようにすることが、この発明の態様の一つとされる。

【0007】

また、前記ルーフ層に、前記内部電極に一端を一体化させて前記ルーフ層の外面から突き出す接続端子体の通過穴を形成させることが、この発明の態様の一つとされる。

【0008】

また、前記第二金属層の前記厚さを、前記凹部の前記底面と前記ルーフ層の内面との間の距離と同一又はこれよりやや大きくさせることが、この発明の態様の一つとされる。

【0009】

また、前記ルーフ層を、熱伝導率の高い材料より構成させることが、この発明の態様の一つとされる。

【0010】

また、前記ルーフ層を、前記内部空間側に位置される内層とこの内層上に形成される熱伝導率の高い材料よりなる外層との積層体とすることが、この発明の態様の一つとされる。

【発明の効果】

【0011】

この発明によれば、機能素子上の前記内部空間をデバイスチップの一面上にルーフ層を単純に設けることで形成させることから、弾性波デバイスの厚さを可及的に小さくさせることができる（低背化）。
また、この発明にあっては、前記凹部の前記底面を、前記凹部の開口縁との間の距離（凹部の深さ）を異ならせる複数の領域より構成させている。凹部の深さが変わると、機能素子直下の圧電体の厚さも変わる。この厚さは、機能素子によってもたらされる特性に影響を与えることから、このように凹部の底面を複数の領域により構成することで、弾性波デバイスに有用な特性を持たせ易くなる。
また、機能素子を外部に接続するための経路はルーフ層を貫通する経路（前記通過穴）で済むことから、この経路の全長は最小化される。これにより、寄生インダクタンスが低減される。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】図１は、この発明の一実施の形態にかかる弾性波デバイス（第一例）の斜視構成図である。

【図2】図２は、前記第一例の断面構成図であり、図３におけるＡ－Ａ線の位置で第一例を断面にして示している。

【図3】図３は、図２におけるＢ－Ｂ線位置での断面構成図である。

【図4】図４は、前記第一例のデバイスチップに形成される共振器の一例を示した構成図である。

【図5】図５は、前記第一例のデバイスチップに形成される回路の一例を示した構成図である。

【図6】図６は、前記第一例の構成の一部を変更した第二例の断面構成図である。

【図7】図７は、前記第一例の構成の一部を変更した第三例の断面構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、図１～図７に基づいて、この発明の典型的な実施の形態について、説明する。この実施の形態にかかる弾性波デバイス１は、モバイル通信機器などにおいて周波数フィルタなどとして使用するのに適したものである。

【0014】

かかる弾性波デバイス１は、デバイスチップ２と、ルーフ層３とから構成されている。
デバイスチップ２は、一面２ａ側にこの一面２ａに対向する他面２ｂ側に向けて凹んだ凹部２ｄを備えると共にこの凹部２ｄの底面２ｅにＩＤＴ電極５ｂを含んだ機能素子５を形成させてなる。
ルーフ層３は、前記凹部２ｄの前記底面２ｅとの間に内部空間４（キャビティ、中空構造部）を形成させるようにして前記デバイスチップ２の前記一面２ａ上に設けられている。ルーフ層３は絶縁材料よりなる。
かかる弾性波デバイス１は、機能素子５上の前記内部空間４をデバイスチップ２の一面２ａ上にルーフ層３を単純に設けることで形成させてなることから、弾性波デバイス１の厚さを可及的に小さくさせる（低背化）。

【0015】

典型的には、前記デバイスチップ２は、一辺を０．５ないし１ｍｍとし、厚さを０．１５ないし０．２ｍｍとする四角形（図示の例では長方形）の板状をなすように構成される。
また、典型的には、ルーフ層３は、前記デバイスチップ２の一面２ａに直交する向きの厚さ厚さを１５ないし３５μｍとするように構成される。
これらから構成される弾性波デバイス１は、典型的には、厚さを０．２５ないし０．３５ｍｍ程度とする。

【0016】

図１に示されるように、かかる弾性波デバイス１は、前記デバイスチップ２の前記一面２ａに直交する向きから見た状態において正方形又は長方形の四角形状の輪郭を持つようなっている。
すなわち、かかる弾性波デバイス１は、前記四角形状の二つの面１ａ、１ｂと、この二つの面１ａ、１ｂ間に亘る四つの側面１ｃとを備えた扁平の六面体状を呈している。
なお、各図においては、弾性波デバイス１の構成を理解しやすいように、その構成要素の厚さは誇張して表している。

【0017】

弾性波デバイス１の断面構造を図２および図３に示す。図中符号３はルーフ層、符号４は内部空間、符号５は機能素子、符号６は機能素子５を配線８（図５参照）と内部電極９とを介して外部に接続するための柱状をなす接続端子体である。

【0018】

デバイスチップ２の一面２ａ上には複数の機能素子５が形成されている。機能素子は凹部２ｄの底面２ｅに形成されている。
すなわち、デバイスチップ２は、仮想の一つの平面Ｐ１（図２参照）上に位置される前記一面２ａと、この一面２ａに平行な他面２ｂと、前記一面２ａと他面２ｂとの間に亘る側面２ｃと、前記一面２ａと他面２ｂとの間にあって両者に共に平行をなす前記凹部２ｄの底面２ｅとを備えている。前記凹部２ｄは前記一面２ａによって囲繞されており、凹部２ｄの側壁２ｆと前記一面２ａとの間に凹部２ｄの開口縁２ｇが形成されている。開口縁２ｇは周回状をなす。
ルーフ層３は、デバイスチップの前記一面２ａを全体に亘って覆うように形成されている。ルーフ層３の内面３ａは前記仮想の一つの平面Ｐ１に平行をなし、前記凹部２ｄ外にあるデバイスチップの前記一面２ａに固着され、凹部２ｄはルーフ層３によって蓋がされた状態になっている。これにより弾性波デバイス１の前記内部空間４が形成されている。

【0019】

デバイスチップ２は、弾性波を伝搬させる機能を持つ。デバイスチップ２には、典型的には、圧電体としてタンタル酸リチウムやニオブ酸リチウムが用いられる。デバイスチップ２は、サファイア、シリコン、アルミナ、スピネル、水晶またはガラスなどからなる支持体上に前記圧電体を積層させて構成される場合もある。

【0020】

図４に機能素子５の一例としての共振器５ａを示す。共振器５ａはＩＤＴ電極５ｂと、ＩＤＴ電極５ｂを挟むようにして形成される反射器５ｅとを有する。ＩＤＴ電極５ｂは、電極対からなり、各電極対は弾性波の伝搬方向ｘに長さ方向を交叉させるように平行配列された複数の電極指５ｃ同士をこれらの一端側においてバスバー５ｄで接続させてなる。反射器５ｅは、弾性波の伝搬方向ｘに長さ方向を交叉させるように平行配列された複数の電極指５ｆの端部間をバスバー５ｇで接続させてなる。
かかる機能素子５は、典型的には、フォトリソグラフィ技術により形成された導電性金属膜（後述の第一金属層１１）によって構成される。

【0021】

図５に一つのデバイスチップ２上に備えられる回路の一例の概念を示す。符号５ａａは入出力ポート間に直列に接続された共振器５ａ、符号５ａｂは入出力ポート間に並列に接続された共振器５ａ、符号７はグランド、符号８は配線を示す。機能素子５の数や配置は必要に応じて変更される。すなわち、図５の回路によってラダー型フィルタが構成されるようになっている。
かかる配線８、及び、前記内部電極９も、典型的には、フォトリソグラフィ技術により形成された導電性金属膜（後述の第二金属層１２）によって、前記デバイスチップ２の一面２ａ上に形成される。

【0022】

また、この実施の形態にあっては、前記凹部２ｄの前記底面２ｅを、前記凹部２ｄの開口縁２ｇとの間の距離ｄ（凹部２ｄの深さ）を異ならせる複数の領域２ｅａ、２ｅｂより構成させている。
凹部２ｄの深さが変わると、機能素子５直下の圧電体の厚さも変わる。この厚さは、凹部２ｄの底面２ｅに形成される機能素子によってもたらされる特性に影響を与えることから、このように凹部２ｄの底面２ｅを複数の領域２ｅａ、２ｅｂにより構成することで、弾性波デバイスに有用な特性を持たせ易くなる。

【0023】

図示の例では、凹部２ｄは前記距離ｄを異ならせる２つの領域２ｅａ、２ｅｂを備えている。
図示の例では、図２及び図３に符号２ｅａで示される領域における前記距離ｄ１が、符号２ｅｂ出示される領域における前記距離ｄ２よりも大きくなっている。

【0024】

図示の例では、２つの領域２ｅａ、２ｅｂの間には、突き出し端２ｊを前記一面２ａとする壁部２ｉが形成されている。
また、２つの領域２ｅａ、２ｅｂの間には、壁部２ｉのない中間領域２ｋ（分断部／図３参照）が形成されており、この中間領域２ｋを介して２つの領域２ｅａ、２ｅｂの一方の底面２ｅに形成された機能素子５と２つの領域２ｅａ、２ｅｂの他方の底面２ｅに形成された機能素子５とを後述の第二金属層１２からなる配線８によって接続できるようになっている。
より具体的には、図示の例では、凹部２ｄはデバイスチップ２の一面２ａに直交する向きから見た状態において、凹部２ｄの開口縁２ｇをデバイスチップ２の長さ方向Ｌ及び幅方向Ｗ（図３参照）のいずれかの方向に沿わせるようにして形成されている。図示の例では、前記壁部２ｉはデバイスチップ２の幅方向Ｗに沿う向きに続くように形成されている。図示の例では、壁部２ｉはデバイスチップ２の長さ方向Ｌに沿った一方の辺側から始まり、デバイスチップ２の長さ方向Ｌに沿った他方の辺よりもデバイスチップ２の中央側に近い位置に終端２ｉａを持つように形成され、この終端２ｉａと前記他方の辺との間に前記中間領域２ｋを形成させるようになっている。図示の例では、前記壁部２ｉは、凹部２ｄをデバイスチップ２の長さ方向Ｌの中程の位置で図３における左右に二分するように形成されている。中間領域２ｋは、デバイスチップ２の長さ方向Ｌの中程となる位置に形成されている。図示の例では、中間領域２ｋの底面２ｅは領域２ｅａの底面２ｅに面一であり、中間領域２ｋの底面２ｅと領域２ｅｂの底面２ｅとの間には段差２ｍが形成されている。
かかる凹部２ｄは、典型的にはエッチングにより、デバイスチップ２に形成される。

【0025】

前記凹部２ｄの前記底面２ｅに、前記機能素子５となる第一金属層１１と、配線８及び外部への接続のための内部電極９となる第二金属層１２が形成されている。
前記第二金属層１２における前記底面２ｅに直交する向きｙの厚さは、前記第一金属層１１の前記の向きｙでの厚さより大きくなっている。
また、前記第二金属層１２の前記厚さは、前記凹部２ｄの前記底面２ｅと前記ルーフ層３の内面３ａとの間の距離、すなわち、凹部２ｄの底面２ｅと凹部２ｄの開口縁２ｇとの間の距離ｄと同一又はこれよりやや大きくなっている。

【0026】

図１ないし図３に示す第一例、および、図７に示す第三例では、第二金属層１２は、凹部２ｄの底面２ｅに固着された第一面１２ａと、デバイスチップ２の一面２ａが位置される前記仮想の一つの平面Ｐ１上に位置される第二面１２ｂとを備える厚さに構成されている。この第一例及び第三例では、ルーフ層３の内面３ａが第二金属層１２の第二面１２ｂに固着されて前記内部空間４を形成させるようになっている。

【0027】

一方、図６に示す第二例では、第二金属層１２は、凹部２ｄの底面２ｅに固着された第一面１２ａと、デバイスチップ２の一面２ａが位置される前記仮想の一つの平面Ｐ１よりも僅かに外方で且つルーフ層３の外面３ｄよりも内方に位置される第二面１２ｂとを備える厚さに構成されている。この第二例では、ルーフ層３の内面３ａに第二金属層１２の第二面１２ｂ側がやや食い込んだ状態で固着されて前記内部空間４を形成させるようになっている。

【0028】

前記ルーフ層３は、典型的には、合成樹脂から構成される。
この場合は、（１）先ずウエハ（図示は省略する。）における各デバイスチップ２となる領域に前記凹部２ｄを形成させ、（２）次に前記凹部２ｄの底面２ｅに第一金属層１１を形成させ、（３）次に前記凹部２ｄの底面２ｅに第二金属層１２を形成させ、（４）次に前記ウエハに合成樹脂製の面状体ないし膜状体（フィルム）を重ね合わせ、加熱処理をすることでウエハ上にルーフ層３となる合成樹脂層を形成させる。
このように処理されたウエハからダイシングにより複数の弾性波デバイス１が生成される。

【0029】

ルーフ層３を、熱伝導率の高い材料より構成させることが、好ましい態様の一つとされる。
弾性波デバイス１への信号の入力によりデバイスチップ２には熱が生じるが、デバイスチップ２を構成する圧電体は熱伝導率が低く放熱性が悪い。
前記ルーフ層３を前記圧電体よりも熱伝導率の高い材料から構成すれば、前記第二金属層１２とルーフ層３とを通じてデバイスチップ２の熱を外部に放出することができ、デバイスチップ２の放熱性を向上させることができる。
こうした熱伝導率の高い樹脂としては、熱伝導率の高い物質からなるフィラーを、基材となる樹脂に対して７０ｗｔ％ないし９０ｗｔ％の範囲で含ませるようにしたものが用いられる。かかるフィラーは典型的には直径１０μｍ前後の粒状体として構成される。

【0030】

また、図７に示す第三例にあっては、前記ルーフ層３は、前記内部空間４側に位置される内層３ｂとこの内層３ｂ上に形成される熱伝導率の高い材料よりなる外層３ｃとの積層体となっている。
この第三例のようにした場合、前記のように凹部２ｄ、第一金属層１１及び第二金属層１２が形成された前記ウエハ上に前記内層３ｂとなる合成樹脂層を形成させた後、エアロゾルデポジション法 (Aerosol Deposition method)によりアルミナイトライドなどよりなる前記外層３ｃを支障なく形成させることができる。

【0031】

前記のように形成されるルーフ層３には、前記内部電極９に一端を一体化させて前記ルーフ層３の外面３ｄから突き出す接続端子体６の通過穴１０が形成される。かかる通過穴１０はフォトリソグラフィ技術により、内部電極９の直上に位置されるルーフ層３の一部を除去することで形成可能である。
このように形成される通過穴１０内に、典型的には印刷機によりクリーム半田が塗布・充填され、その後のリフロー処理によりルーフ層３の外面３ｄから突き出す高さの柱状の接続端子体６、図示の例では金属製のバンプが形成される。

【0032】

接続端子体６はルーフ層３の通過穴１０を通じて内部電極９に接続され、その全長は最小化される。これにより、寄生インダクタンスが低減される。
また、第三例にあっては、内部電極９と接続端子体６とルーフ層３の外層３ｃとからなるデバイスチップ２の放熱経路を形成させることができる。

【0033】

なお、当然のことながら、本発明は以上に説明した実施態様に限定されるものではなく、本発明の目的を達成し得るすべての実施態様を含むものである。

【符号の説明】

【0034】

１ 弾性波デバイス
１ａ、１ｂ 面
１ｃ 側面
２ デバイスチップ
２ａ 一面
２ｂ 他面
２ｃ 側面
２ｄ 凹部
２ｅ 底面
２ｅａ、２ｅｂ 領域
２ｆ 側壁
２ｇ 開口縁
２ｉ 壁部
２ｊ 突き出し端
２ｋ 中間領域
２ｍ 段差
３ ルーフ層
３ａ 内面
３ｂ 内層
３ｃ 外層
３ｄ 外面
４ 内部空間
５ 機能素子
５ａ、５ａａ、５ａｂ 共振器
５ｂ ＩＤＴ電極
５ｃ 電極指
５ｄ バスバー
５ｅ 反射器
５ｆ 電極指
５ｇ バスバー
６ 接続端子体
７ グランド
８ 配線
９ 内部電極
１０ 通過穴
１１ 第一金属層
１２ 第二金属層
１２ａ 第一面
１２ｂ 第二面
ｘ 伝搬方向
ｙ 直交する向き
Ｐ１ 仮想の一つの平面
ｄ、ｄ１、ｄ２ 距離

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】