体弹性波器件和体弹性波器件的制造方法与流程

本发明涉及体弹性波器件和体弹性波器件的制造方法，该体弹性波器件利用了在物质的内部传播的体弹性波(baw：bulkacousticwave)。

背景技术：

在以移动电话为首的无线通信设备中，仅使希望的频段的电信号通过的带通滤波器占有重要的位置。作为该带通滤波器中的一种，公知利用了表面弹性波(saw：surfaceacousticwave)的saw器件(saw滤波器)。

saw器件例如具有由水晶(sio2)等压电材料制成的结晶基板和形成于结晶基板的正面的梳齿状的电极(idt：interdigitaltransducer，互连数字转换器)，该saw器件仅使根据压电材料的种类或电极的间隔等而确定的频段的电信号通过。

但是，在该saw器件中，产生在输入侧的电极附近的弹性波的一部分有时在结晶基板的内部传播而在背面侧被反射。当所反射的弹性波到达输出侧的电极时，saw器件的频率特性会退化。因此，在结晶基板的背面上形成微细的凹凸构造以使弹性波变得容易漫射，来防止反射的弹性波到达电极(例如，参照专利文献1)。

专利文献1：日本特开2003-8396号公报

近年来，作为saw器件的改进型，利用了在物质的内部传播的体弹性波(baw：bulkacousticwave)的baw器件(baw滤波器)备受瞩目。体弹性波器件例如具有共振器(压电元件)，在该共振器中，在由钼(mo)等构成的电极之间夹入了由氮化铝(aln)等压电材料制成的压电膜。

该共振器例如形成在由硅(si)等半导体材料制成的基板上。由于baw器件不具有saw器件那样的梳齿状的电极构造，所以有利于实现低损失化、高承受功率化。并且，由于不需要使用由压电材料制成的结晶基板，所以还能够与其他的有源器件一体地形成。

在制造baw器件时，例如，对在正面侧形成有多个共振器的基板的背面进行磨削而将其薄化至规定的厚度，之后通过划片来分割成与各共振器对应的多个baw器件。由于该baw器件的频率特性也会因在基板的背面侧发生反射的弹性波而退化，所以在上述的工序中，实施粗磨削以便形成微细的凹凸构造，并通过蚀刻来去除所产生的机械畸变。

技术实现要素：

但是，当为了去除因磨削产生的机械畸变而采用蚀刻时，存在对环境的负荷变大的问题。本发明是鉴于该问题点而完成的，其目的在于提供体弹性波器件和体弹性波器件的制造方法，将制造时对环境的负荷抑制为较低。

根据本发明的一方式，提供一种体弹性波器件，其具有基板以及形成于该基板的正面上的压电元件，其特征在于，在该基板的背面侧设置有包含凹部的弹性波扩散区域，该凹部是将该基板的背面局部熔融而形成的。

并且，根据本发明的另一方式，提供一种体弹性波器件的制造方法，利用该制造方法制造出上述体弹性波器件的体弹性波器件，其特征在于，该体弹性波器件的制造方法包含如下的弹性波扩散区域形成工序：从该基板的背面侧照射对于该基板具有吸收性的波长的激光光线，将该基板的背面局部熔融，由此形成包含凹部的弹性波扩散区域。

关于本发明的baw器件，由于具有包含凹部的弹性波扩散区域，该凹部是将基板的背面局部熔融而形成的，所以不需要像以往的baw器件那样对基板的背面进行粗磨削而形成微细的凹凸构造。因此，不需要为了去除因磨削产生的机械畸变而采用蚀刻，能够将制造时对环境的负荷抑制为较低。

附图说明

图1的(a)是示意性地示出baw器件的上表面侧外观的立体图，图1的(b)是示意性地示出baw器件的下表面侧外观的立体图，图1的(c)是示意性地示出baw器件的层叠构造的剖视图。

图2的(a)是示意性地示出形成有多个共振单元的基板的结构例的立体图，图2的(b)是示意性地示出形成有多个共振单元的基板的结构例的剖视图。

图3是示意性地示出激光加工装置的结构例的立体图。

图4的(a)是示意性地示出弹性波扩散区域形成工序的局部剖视侧视图，图4的(b)是示意性地示出改质层形成工序的局部剖视侧视图。

图5的(a)和图5的(b)是示意性地示出分割工序的局部剖视侧视图。

标号说明

11：baw器件；13：基板；13a：第1面(正面)；13b：第2面(背面)；15：共振单元；17：音响多层膜；19：第1膜；21：第2膜；23：共振器(压电元件)；25：下部电极；27：压电膜；29：上部电极；31：弹性波扩散区域；33：基板；33a：第1面(正面)；33b：第2面(背面)；35：分割预定线(间隔道)；37：保护带；39：改质层；41：划片带；43：框架；l1，l2：激光光线；2：激光加工装置；4：基台；6：卡盘工作台；6a：保持面；8：水平移动机构；10：x轴导轨；12：x轴移动工作台；14：x轴滚珠丝杠；16：x轴脉冲电动机；18：x轴标尺；20：y轴导轨；22：y轴移动工作台；24：y轴滚珠丝杠；26：y轴脉冲电动机；28：y轴标尺；30：支承台；32：支承构造；34：支承臂；36：激光照射单元；38：照相机；62：扩展装置；64：支承构造；66：扩展鼓；68：框架支承工作台；70：夹具；72：升降机构；74：缸筒；76：活塞杆。

具体实施方式

参照附图对本发明的一方式的实施方式进行说明。图1的(a)是示意性地示出baw器件的上表面侧外观的立体图，图1的(b)是示意性地示出baw器件的下表面侧外观的立体图，图1的(c)是示意性地示出baw器件的层叠构造的剖视图。

如图1的(a)、图1的(b)和图1的(c)所示，本实施方式的baw器件(baw器件芯片)11具有由结晶性硅(si)等半导体材料制成的矩形的基板13。在基板13的第1面(正面)13a上设置有共振单元15，在共振单元15中层叠了具有各种功能的膜。

共振单元15包含形成在下方侧(基板13侧)的音响多层膜17。音响多层膜17是通过交替地重叠第1膜19和第2膜21而形成的，其中，第1膜19由音响阻抗较低的氧化硅(sio2)等材料制成，第2膜21由音响阻抗较高的钨(w)等材料制成。

在音响多层膜17的上方(基板13的相反侧)设置有共振器(压电元件)23。共振器23包含：下部电极25，其由钼(mo)等导电材料制成；压电膜27，其形成在下部电极25的上表面上，由氮化铝(aln)等压电材料制成；以及上部电极29，其形成在压电膜27的上表面上，由钼等导电材料制成。

该共振器23使由压电膜27产生的体弹性波以中心频率共振，该中心频率根据下部电极25、压电膜27、上部电极29的材质、厚度等来确定。构成音响多层膜17的第1膜19和第2膜21的厚度形成为以上述中心频率共振的体弹性波在各膜中的波长的1/4，对利用共振器23共振的体弹性波在互相加强的条件下进行反射。由此，能够抑制由共振器23产生的体弹性波向基板13传播。

但是，即使是这样构成的baw器件11，从压电膜27产生的体弹性波有时也会少量地漏出至基板13侧。当该体弹性波经基板13的第2面(背面)13b等反射而再次入射至共振器23时，baw器件11的频率特性会退化。

因此，在本实施方式的baw器件11中，在基板13的第2面13b上设置使体弹性波扩散(漫射)的多个弹性波扩散区域31。该弹性波扩散区域31包含利用激光光线将基板13的第2面13b局部熔融、去除而形成的凹部。

凹部的附近的区域经熔融、再固化而被改质(例如，非晶质化)。因此，在基板13中传播的体弹性波的传播特性在凹部的附近的区域发生变化。也就是说，体弹性波的前进方向也在凹部的附近的区域改变。另外，到达凹部的体弹性波也在该凹部中被扩散(漫射)。

构成弹性波扩散区域31的凹部的大小、间距等条件可以在能够适当地扩散体弹性波的范围内进行任意地调整。另外，在本实施方式中，以11μm×15μm的间距形成大小(宽度)为7μm～8μm的凹部。通过在基板13的第2面13b上形成这样的凹部，能够使在基板13的内部传播的体弹性波扩散而抑制其向共振器23入射。

因此，在本实施方式中，无需为了使体弹性波扩散而对基板的背面进行粗磨削来形成微细的凹凸构造。即，由于也不需要为了去除因磨削产生的机械畸变而对基板13进行蚀刻，所有能够将制造时对环境的负荷抑制为较低。

另外，该弹性波扩散区域31不仅能够使从压电膜27漏出的体弹性波扩散，还能够使因其他的原因产生的体弹性波等噪声成分扩散。因此，凭借本实施方式的baw器件11，与以往的baw器件相比能够实现良好的频率特性。

接着，对制造上述的baw器件11的baw器件的制造方法进行说明。首先，准备好形成有多个共振单元15的基板。图2的(a)是示意性地示出形成有多个共振单元15的基板的结构例的立体图，图2的(b)是示意性地示出形成有多个共振单元15的基板的结构例的剖视图。

基板33例如是由硅等半导体材料制成的圆形的晶片。该基板33的第1面(正面)33a被呈格子状排列的分割预定线(间隔道)35划分成多个区域，在各区域内设置有上述的共振单元15。

能够通过沿着分割预定线35对基板33进行分割，而制造出包含矩形的基板13的baw器件11。另外，基板33的材质、厚度等条件能够在可以适当形成弹性波扩散区域31的范围内进行任意地变更。例如，也可以使用氧化铝(al2o3)等陶瓷制成的基板33。

在准备了上述的基板33之后，实施弹性波扩散区域形成工序，在基板33的内部形成弹性波扩散区域31。图3是示意性地示出弹性波扩散区域形成工序等中使用的激光加工装置的结构例的立体图，图4的(a)是示意性地示出弹性波扩散区域形成工序的局部剖视侧视图。如图3所示，激光加工装置2具有搭载有各构造的基台4。

在基台4的上表面上设置有水平移动机构8，该水平移动机构8使对基板33进行吸引、保持的卡盘工作台6在x轴方向(加工进给方向)和y轴方向(分度进给方向)上移动。水平移动机构8具有一对x轴导轨10，该一对x轴导轨10固定在基台4的上表面上并与x轴方向大致平行。

在x轴导轨10上以能够滑动的方式安装有x轴移动工作台12。在x轴移动工作台12的背面侧(下表面侧)设置有螺母部(未图示)，与x轴导轨10大致平行的x轴滚珠丝杠14与该螺母部螺合。

x轴滚珠丝杠14的一端部与x轴脉冲电动机16连结。利用x轴脉冲电动机16使x轴滚珠丝杠14旋转，由此，x轴移动工作台12沿着x轴导轨10在x轴方向上移动。在与x轴导轨10相邻的位置上设置有x轴标尺18，其用于对x轴移动工作台12的位置进行检测。

在x轴移动工作台12的正面(上表面)上固定有与y轴方向大致平行的一对y轴导轨20。y轴移动工作台22以能够滑动的方式安装在y轴导轨20上。在y轴移动工作台22的背面侧(下表面侧)设置有螺母部(未图示)，与y轴导轨20大致平行的y轴滚珠丝杠24与该螺母部螺合。

y轴滚珠丝杠24的一端部与y轴脉冲电动机26连结。利用y轴脉冲电动机26使y轴滚珠丝杠24旋转，由此，y轴移动工作台22沿着y轴导轨20在y轴方向上移动。在与y轴导轨20相邻的位置上设置有y轴标尺28，其用于对y轴移动工作台22的位置进行检测。

在y轴移动工作台22的正面侧(上表面侧)设置有支承台30，在该支承台30的上部配置有卡盘工作台6。卡盘工作台6的正面(上表面)成为对上述的基板33的第2面(背面)33b侧进行吸引、保持的保持面6a。

该保持面6a通过形成于卡盘工作台6的内部的吸引路(未图示)等而与吸引源(未图示)连接。在卡盘工作台6的下方设置有旋转驱动源(未图示)，通过该旋转驱动源使卡盘工作台6绕与z轴方向大致平行的旋转轴旋转。

在水平移动机构8的后方设置有柱状的支承构造32。在支承构造32的上部固定有沿y轴方向延伸的支承臂34，在该支承臂34的前端部设置有激光照射单元36，该激光照射单元36对卡盘工作台6上的基板33照射脉冲振荡出的激光光线。

在与激光照射单元36相邻的位置上设置有照相机38，该照相机38对基板33的第1面33a侧进行拍摄。例如在对基板33与激光照射单元36的位置等进行调整时，使用利用照相机38对基板33等进行拍摄而形成的图像。

卡盘工作台6、水平移动机构8、激光照射单元36、照相机38等各构成要素与控制单元(未图示)连接。控制单元对各构成要素的动作进行控制以便适当地对基板33进行加工。

在弹性波扩散区域形成工序中，如图4的(a)所示，首先，在基板33的第1面33a侧(共振单元15侧)粘贴保护带37。接着，以使该保护带37与保持面6a相对的方式将基板33载置在卡盘工作台6上，并使吸引源的负压作用于保持面6a。由此，基板33以第2面33b侧朝向上方露出的状态被吸引、保持在卡盘工作台6上。

接着，使卡盘工作台6移动、旋转而使激光加工单元36对准弹性波扩散区域31的形成开始位置。并且，如图4的(a)所示，一边从激光加工单元36朝向基板33照射容易被基板33吸收的波长(具有吸收性的波长)的激光光线l1，一边使卡盘工作台6在水平方向上移动。

这里，将激光光线l1的聚光点定位在基板33的第2面33b的附近。这样，在将容易被基板33吸收的波长的激光光线l1从基板33的第2面33b侧会聚到第2面33b附近的状态下进行照射，由此，能够将基板33的第2面33b侧局部熔融、去除而形成凹部，该凹部构成了弹性波扩散区域31。

以这样的方法(烧蚀加工)形成的凹部的附近的区域经熔融、再固化而被改质(例如，非晶质化)。因此，在基板13中传播的体弹性波的传播特性在凹部的附近的区域发生变化。也就是说，体弹性波的前进方向也在凹部的附近的区域改变。这样，体弹性波在凹部及其附近的区域适当扩散(漫射)。

例如，在对由硅制成的基板33以11μm×15μm的间距形成7μm～8μm的大小(宽度)的凹部的情况下的条件按照以下方式设定。

波长：532nm(yvo4脉冲激光)

重复频率：200khz

输出：0.2w

当在这样的条件下对除了分割预定线35的附近之外的基板33的大致整体形成构成弹性波扩散区域31的凹部时，弹性波扩散区域形成工序结束。另外，加工的条件并不仅限于此，能够与构成弹性波扩散区域31的凹部的大小或间距等相符地进行任意地变更。

在弹性波扩散区域形成工序之后实施改质层形成工序，沿着基板33的分割预定线35形成作为分割的起点的改质层。图4的(b)是示意性地示出改质层形成工序的局部剖视侧视图。能够使用与弹性波扩散区域形成工序同样的激光加工装置2来实施改质层形成工序。但是，在该改质层形成工序中，需要从激光加工单元36照射难以被基板33吸收的波长(具有透过性的波长)的激光光线。

具体来说，首先，使卡盘工作台移动、旋转而使激光加工单元36对准作为加工对象的分割预定线35的端部。然后，如图4的(b)所示，一边从激光加工单元36朝向基板33照射难以被基板33吸收的波长(具有透过性的波长)的激光光线l2，一边使卡盘工作台6在与加工对象的分割预定线35平行的方向上移动。

即，从基板33的背面13b侧沿着分割预定线35照射难以被基板33吸收的波长的激光光线l2。这里，将激光光线l2的聚光点的位置预先对准基板33的内部。由此，能够沿着加工对象的分割预定线35对基板33的内部进行改质而形成改质层39。

例如，在对由硅制成的基板33形成改质层39的情况下的条件按照以下方式设定。

波长：1064nm(yvo4脉冲激光)

重复频率：100khz

输出：1w～1.5w

移动速度(加工进给速度)：100mm/s

另外，激光光线l2的功率密度等条件在能够在基板33的内部形成合适的改质层39的范围中调整。当重复该步骤、沿着全部的分割预定线35形成改质层39时，改质层形成工序结束。

在改质层形成工序之后实施分割工序，对基板33施加外力而沿着分割预定线15将基板33分割成多个基板13(baw器件11)。图5的(a)和图5的(b)是示意性地示出分割工序的局部剖视侧视图。

在分割工序中，首先，在基板33的第2面33b上粘贴扩展带41，并将环状的框架43固定在该扩展带41的外周部分。并且，将粘贴在基板33的第1面33a上的保护带剥离、去除。

如图5的(a)和图5的(b)所示，扩展装置62具有：支承构造64，其对基板33进行支承；以及圆筒状的扩展鼓66，其对粘贴在基板33上的扩展带41进行扩展。扩展鼓66的内径比基板33的直径大，扩展鼓66的外径比框架43的内径小。

支承构造64包含对框架43进行支承的框架支承工作台68。该框架支承工作台68的上表面成为对框架43进行支承的支承面。在框架支承工作台68的外周部分设置有用于对框架43进行固定的多个夹具70。

在支承构造64的下方设置有升降机构72。升降机构72具有：缸筒74，其固定在下方的基台(未图示)上；以及活塞杆76，其插入到缸筒74中。在活塞杆76的上端部固定有框架支承工作台68。

该升降机构72使支承构造64升降，以使得框架支承工作台68的上表面(支承面)在与扩展鼓66的上端为相等的高度的基准位置与比扩展鼓66的上端靠下方的扩展位置之间移动。

在分割工序中，如图5的(a)所示，将框架43载置在移动到基准位置的框架支承工作台68的上表面上，并通过夹具70固定。由此，扩展鼓66的上端与位于基板33与框架43之间的扩展带41接触。

接着，利用升降机构72使支承构造64下降，如图5的(b)所示，使框架支承工作台68的上表面移动至比扩展鼓66的上端靠下方的扩展位置。其结果是，扩展鼓66相对于框架支承工作台68上升，扩展带41以被扩展鼓66顶起的方式扩展。

当扩展带41被扩展时，对基板33施加有使扩展带41扩展的方向的外力。由此，基板33以改质层39为起点被分割成多个基板13，并完成baw器件11。

另外，本发明并不仅限于上述实施方式的记载，能够进行各种变更而实施。例如，在上述实施方式中，在弹性波扩散区域形成工序之后实施改质层形成工序，但也可以在改质层形成工序之后实施弹性波扩散区域形成工序。

并且，在上述实施方式的分割工序中，使用扩展装置62对基板33进行分割，但例如也可以采用通过按压刃对基板33沿着分割预定线15进行按压的方法等对基板33进行分割。

另外，上述实施方式的构造、方法等能够在不脱离本发明的目的的范围内进行适当变更。