CN100555849C - 弹性表面波装置的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供制造备有在同一压电基片上具有不同厚度的第1导体图案和第2导体图案的弹性表面波装置的制造方法。通过形成金属膜的多个工序和刻蚀工序的组合，能够高精度地制造在同一压电基片上具有多个电极膜厚的弹性表面波装置。
Description
技术领域
本发明涉及弹性表面波装置的制造方法。
背景技术
至今，为了在同一基片上形成与多个独立的频率对应的弹性表面波装置，可以用以同一膜厚构成多个不同间隔的电极图案的方法。当用该方法形成频率很大不同的多个弹性表面波装置时，在各个最佳条件下设计、制造电极间隔不同的多个图案是极其困难的。
作为解决该问题的方法，在日本平成10年公布的10-93369号专利公报中，揭示了层积多种刻蚀速度很大不同的金属，利用刻蚀速度之差形成膜厚不同的多个弹性表面波装置的方法。
但是，在这种利用刻蚀速度之差的方法中，对刻蚀速度很大不同的金属的组合存在限定，从而制约了电极图案的设计。又，当用干刻蚀进行金属膜的刻蚀时，没有抗蚀剂部分的金属膜容易受到损伤。另一方面，当进行湿刻蚀时，受到来自金属膜侧面方向的刻蚀影响。所以无论用哪种抗蚀剂方法，要高精度地形成电极图案也是困难的，因此使频率的零散增大。
发明内容
本发明的弹性表面波装置的制造方法包括：在压电基片上形成第1金属膜的工序；通过刻蚀上述第1金属膜在上述压电基板上形成上述第1金属膜存在的第1区域和上述第1金属膜不存在的第2区域的工序；在上述压电基片的上述第1区域和上述第2区域上形成第2金属膜的工序；在上述第2金属膜上形成第3金属膜的工序；通过刻蚀上述第1区域的上述第1金属膜、上述第2金属膜、上述第3金属膜，形成上述第1导体图案的工序；和通过刻蚀上述第2区域的上述第2金属膜、上述第3金属膜，形成上述第2导体图案的工序；在上述压电基板上形成上述第1区域和上述第2区域的工序中，上述第1金属膜处于形成上述第1导体图案之前的状态。
在压电基片上形成第1金属膜，通过对它进行刻蚀形成第1导体图案的下部。在压电基片上的，存在该第1导体图案的下部的面上形成第2金属膜，进一步在第2金属膜上形成第3金属膜。通过对这些第1金属膜、第2金属膜和第3金属膜进行刻蚀，形成第1导体图案和第2导体图案。用该方法，能够在同一压电基片上具有不同厚度的金属膜，并减少与不同频率对应的多个弹性表面波装置的目标频率的偏离和频率零散。
附图说明
图1A～1F是本发明的实施形态1的制造工序中的弹性表面波滤波器的截面图。
图2A～2E是本发明的实施形态2的制造工序中的弹性表面波滤波器的截面图。
图3A～3H是本发明的实施形态3的制造工序中的弹性表面波滤波器的截面图。
具体实施方式
(实施形态1)
我们一面参照图1A～1F一面说明实施形态1的制造方法。
如图1A所示，在由LiTaO3等构成的压电基片1上，用溅射由包含Cu的Al等构成的金属的方法，形成例如膜厚为250nm的第1金属膜2。
其次，在第1金属膜2上涂敷抗蚀剂3，用光刻法对所要的图案进行曝光、显影后，如图1B所示，用湿刻法形成第1导体图案的下部4。这里，第1导体图案的下部4指的是在形成第1导体图案的区域中在形成最终形状的第1导体图案前的状态中存在的第1金属膜区域。在此，成为第1导体图案的下部4的第1金属膜2存在的区域为第1区域，第1金属膜2不存在的区域为第2区域。
其次，在剥离抗蚀剂3后，如图1C所示，在形成第1导体图案的下部4的压电基片1上，用溅射由Ti等构成的金属的方法，形成例如膜厚为10nm的第2金属膜5。在第2金属膜5上，用溅射由Al等构成的金属的方法，形成例如膜厚为80nm的第3金属膜6。
其次，在第3金属膜6上涂敷抗蚀剂7，用光刻法对所要的图案进行曝光、显影后，如图1D所示，用于刻法形成第2导体图案8。其次，剥离抗蚀剂，因此先形成由第2导体图案8构成的高频弹性表面波滤波器11。
其次，在整个面上涂敷抗蚀剂9，用光刻法一面保护第2导体图案一面对所要的图案进行曝光、显影后，如图1E所示，用干刻法形成第1导体图案10。
其次，剥离抗蚀剂9，如图1F所示，后形成由第1导体图案10构成的低频弹性表面波滤波器12。
这样一来在同一压电基片1上通过先形成膜厚薄的第2导体图案8，后形成膜厚厚的第1导体图案10，从而形成金属膜厚度不同的2种弹性表面波装置。这样通过形成和刻蚀多个金属膜的组合在同一压电基片上形成不同厚度的金属膜，能够减少与不同频率对应的多个弹性表面波装置的目标频率的偏离和频率零散。此后，通过以所定尺寸进行切断，分割成单片的弹性表面波装置。
本实施形态中的第1导体图案10和第2导体图案8的膜厚之比当以第2导体图案8为基准时约为3.8。在同一压电基片1上形成不同膜厚的多个导体图案的情形中，当同时形成膜厚差大的导体图案时，存在使导体图案的精度恶化的倾向。特别是导体图案的膜厚比超过2.0时导体图案的精度下降，但是通过分别形成导体图案能够提高导体图案的精度。
又，在本实施形态中，低频弹性表面波滤波器12的中心频率为900MHz，高频弹性表面波滤波器11的中心频率为1.4GHz。这里第1导体图案10和第2导体图案8是由用于形成高频弹性表面波滤波器11和低频弹性表面波滤波器12的梳形电极、反射器电极、引出电极和垫片电极等构成的。
本发明是为了使弹性表面波装置与目标频率的偏离小频率零散小，使导体图案的膜厚的零散和损伤小，着眼于目标频率越高这些影响越大而提出的。
关于金属膜的刻蚀条件，与膜厚有关，其最佳条件是不同的。因此，因为当同时刻蚀厚的金属膜和薄的金属膜时，无论哪个金属膜的刻蚀条件都偏离最佳条件，所以使膜厚精度降低。为了避免这一点，通过先形成金属膜厚薄的高频用的第2导体图案8，在适合于薄的膜厚的条件下进行刻蚀，能够减少压电基片1的损伤。又，通过在用抗蚀剂9保护第2导体图案8后，形成第1导体图案10，能够减少第2导体图案8的膜厚损伤和压电基片1的损伤等。从而能够减少与弹性表面波装置的目标频率的偏离和频率零散。
这里通过用抗蚀剂保护第2导体图案8进行下一个工序的刻蚀，能够防止与膜厚薄的第2导体图案8的目标频率的偏离和频率零散显著地增大。
又，通过在金属膜的形成工序中用溅射法，形成取向性优越，膜厚零散小的均匀的金属膜，能够减少与目标频率的偏离和频率零散。
进一步，通过在刻蚀第1金属膜2的工序中用湿刻蚀法，能够在短时间中高效率地刻蚀厚的金属膜。因此几乎对压电基片1没有损伤，因为除了第1金属膜2以外还没有形成其它金属膜，所以第2金属膜5和第3金属膜6完全没有损伤。
又，通过在刻蚀第2金属膜5和第3金属膜6的工序中，用干刻蚀法，能够高精度地形成第2导体图案8，能够减少与高频弹性表面波滤波器11的目标频率的偏离和频率零散。
又，通过用与第1金属膜2的材质和第3金属膜6的材质不同的材质作为第2金属膜5的材质，能够使各金属膜之间的金属膜取向性良好，提高各金属膜之间的粘合性。因此，能够提高第1导体图案10和第2导体图案8的粘合性和耐电功率性。
此外，用LiTaO3作为压电基片1，但是如果表示出压电性则无论用什么样的材料都可以。
又，我们用湿刻蚀作为用于形成第1导体图案10的下部4的刻蚀方法，但是因为为了改善弹性表面波装置的损失湿刻蚀是有效的，为了使与目标频率的偏离小，控制频率零散，干刻蚀是有效的，所以希望与目的相应地选择其中的一种方法。
又，希望用阳极氧化法在第1导体图案10和第2导体图案8上形成由Al2O3等构成的例如膜厚为30nm的保护膜。因此，即便在第1导体图案10和第2导体图案8上附着导电性的异物，不会发生使特性恶化的短路。又，即便水分和气体等侵入内部也能够抑制金属膜的腐蚀和变质。所以能够减少初期恶化，提高耐气候性能等的可靠性。
保护膜除了Al2O3以外也可以用SiO2、Si、氮化硅等形成。也可以将保护膜设置在第1导体图案10、第2导体图案8的整个面上或者除了用于与外部连接的垫片电极的面的整个面或一部分，和压电基片1上的整个面或一部分上。但是为了减少弹性表面波装置的损失，不希望将保护膜设置在压电基片1上。
此外，作为第1金属膜2的材质用包含Cu的Al，但是除此以外也可以用包含Cu以外的其它金属的Al合金，例如Al-Ti、Al-W、Al-Ta等。又，作为第2金属膜5的材质用Ti，但是为了改善多种层积金属层的粘合性，也可以用Ti合金和Cr、Cr合金、Ta、Ta合金、W、W合金、Ni、Ni合金、Mo、Mo合金、Mg、Mg合金。又，作为第3金属膜6的材质用Al，但是除此以外也可以用Al合金，例如Al-Ti、Al-W、Al-Ta等。
又，第1金属膜2的材质与第3金属膜5的材质相同也好不同也好都没有关系。
此外，我们希望例如用荧光X射线分析装置等测定第1金属膜2的厚度，当存在与目标值的偏离时在溅射条件下对形成第1金属膜2的压电基片1进行反馈校正。
进一步，例如用荧光X射线分析装置等测定形成第1导体图案的下部4和第2金属膜5、第3金属膜6的状态下的压电基片1的、只形成第2金属膜5和第3金属膜6的部分的膜厚，从荧光X射线的波长将第2金属膜5和第3金属膜6合计的测定数据分离成第2金属膜5的膜厚和第3金属膜6的膜厚，这样，求得与各个膜厚对应的膜厚，当存在与目标值的偏离时在溅射条件下进行反馈校正。
通过将压电基片1的中央部分作为在压电基片1上测定膜厚的地方，一面能够在不怎么减少在压电基片1上形成弹性波表面装置的数量的情况下确保大量生产性，一面能够控制金属膜的膜厚。又，作为在压电基片1上测定膜厚的区域大小，希望是能够确保周围段差等的影响小的膜厚均匀的区域。又，希望设置多个测定点。因此，可以测定压电基片1上的金属膜的膜厚分布，能够在压电基片1的面方向上高精度地控制金属膜的膜厚。
此外，当在第1导体图案的下部4上只形成第2金属膜5时，通过对在压电基片1上只形成第2金属膜5的部分进行荧光X射线分析，能够求得第2金属膜5的膜厚。
又，当在压电基片1上形成第2金属膜5和第3金属膜6的区域小时，当进行荧光X射线分析时，存在着由于受到其它金属例如第1导体图案的下部4的影响使测定精度恶化的情形。在这种情形中，在相同条件下通过溅射在别的压电基片上形成第2金属膜和第3金属膜，通过用荧光X射线分析装置测定在别的压电基片上形成的第2金属膜和第3金属膜的膜厚，能够看作在压电基片1上形成的第2金属膜5和第3金属膜6的膜厚。
如果根据这种膜厚测定方法，则因为在制造工序途中的各阶段中测定多种金属膜的膜厚，所以能够高精度地控制金属膜的膜厚。因此，能够减小从目标频率的偏离和频率零散。
(实施形态2)
现在我们一面参照图2A～2E一面说明实施形态2的制造方法。此外，在与实施形态1中说明的相同构成上加上相同的标号，并省略对它们的详细说明。
图2A～2C的工序与实施形态1中图1A～1C的工序相同。在直到图2C的工序中，在压电基片1上形成第1导体图案的下部4，在它上面形成第2金属膜5和第3金属膜6。
其次，在第3金属膜6上涂敷抗蚀剂7，用光刻法对所要的图案进行曝光、显影后，如图2D所示，用干刻法对第3金属膜6、第2金属膜5、第1导体图案的下部4进行刻蚀，同时形成第1导体图案10和第2导体图案8。
其次，如图2E所示，剥离抗蚀剂7，同时形成由第1导体图案10构成的低频弹性表面波滤波器12和由第2导体图案8构成的高频弹性表面波滤波器11。
这样一来在同一压电基片1上同时形成金属膜厚度不同的2种弹性表面波装置。这样通过形成和刻蚀多个金属膜的组合在同一压电基片1上形成不同厚度的金属膜，能够减少与不同频率对应的多个弹性表面波装置的目标频率的偏离和频率零散。此后，通过以所定尺寸进行切断，分割成单片的弹性表面波装置。
分别刻蚀并形成厚的金属膜和薄的金属膜时，必须至少进行2次刻蚀。但是因为关于金属膜的刻蚀条件，与膜厚有关，其最佳条件是不同的，所以当金属膜和压电基片的数量很多时，受到刻蚀的影响，与目标频率的偏离增大，频率零散增大。
本发明为了避免这个问题，通过同时刻蚀膜厚厚的金属膜和膜厚薄的金属膜，减少刻蚀次数，降低刻蚀的影响，减小与目标频率的偏离，并且减小频率零散。
下面具体地表示刻蚀的影响。当刻蚀时，即便按照设定值实施刻蚀条件，也存在着特性零散。这是因为每次进行刻蚀时，受到周边条件的影响实际上刻蚀比设定的量过多或不足，而且每次进行刻蚀时它的影响发生微妙的变化。因此，当进行多次刻蚀时，在例如第1次刻蚀过多，但是第2次刻蚀不足的情形中，金属膜和压电基片受到的刻蚀影响变得很复杂，不能够单纯地进行校正。
可是，当进行1次刻蚀时，容易校正刻蚀的影响。
这样，通过减少刻蚀次数能够高精度地控制多个膜厚的金属膜，能够减小与目标频率的偏离，并且减小频率零散。因为形成这种效果的多个金属膜的膜厚越接近由刻蚀产生的影响越大，所以效果是明显的。
又，通过减少刻蚀的次数，减少了涂敷抗蚀剂后的热处理次数，从而减少了伴随着热处理产生的静电和静电破坏等。因此，能够提高成品率和可靠性。
又，因为通过减少刻蚀的次数，能够减少工序数，从而减少了设备投资，所以可以降低成本。
(实施形态3)
现在我们一面参照图3A～3H一面说明实施形态3的制造方法。此外，在与实施形态1中说明的相同构成上加上相同的标号，并省略对它们的详细说明。
图3A～3F是与图1A～1F相同的工序，在压电基片1上形成第2导体图案14和第1导体图案13。但是，使第1导体图案的一部分与第2导体图案的一部分连接的进行构成。
其次，在整个面上涂敷抗蚀剂22，用光刻法一面保护第2导体图案14、第1导体图案13中的垫片电极19和21以外的部分一面对所要的图案进行曝光、显影。进一步用蒸涂法形成由Ti等金属构成的例如膜厚为100nm的第4金属膜17，如图3G所示，在它上面形成由Al等的金属构成的例如膜厚为300nm的第5金属膜18。此后，如图3H所示，通过剥离除去抗蚀剂22和在抗蚀剂22上形成的第4金属膜和第5金属膜，在第1导体图案13上形成第4金属膜17和第5金属膜18。其次，通过以所定尺寸进行切断，分割成单片的弹性表面波装置。此后，将这样得到的单片的弹性表面波装置配设在管壳等的底部，通过导线焊接和冲压等连接垫片电极和管壳的端子电极连接部分，密封管壳，制成电子部件。
在实施形态1中，第1导体图案10具有层积第1、第2和第3金属膜的构成，第2导体图案8具有层积第2和第3金属膜的构成，并使两者分别分离地形成。另一方面，在本实施形态3中，备有
1)在第1导体图案13的一部分上与第2导体图案14连接的引出电极15、
2)在第2导体图案14的一部分上与第1导体图案13连接的图案16、和
3)与引出电极15连接由第1导体图案13的一部分构成的垫片电极19，
在垫片电极19上在第3金属膜6的上面形成第4金属膜17，进一步在它上面形成第5金属膜18，进一步设置
4)由第1导体图案13的一部分构成的引出电极20、和
5)由与引出电极20连接的第1导体图案13的一部分构成的垫片电极21，
在垫片电极21上在第3金属膜6的上面形成第4金属膜17，进一步在它上面形成第5金属膜18。
此外，为了制作电子部件，也可以通过冲压和导电性胶安装在与单片的弹性表面波装置相同形状、相同尺寸的安装基片上，作为CSP(芯片大小包装)。
此外，在实施形态3中，表示了在第1导体图案13上形成第4金属膜17和第5金属膜18，设置引出电极20、垫片电极21的构成。除了该构成以外，也可以在第2导体图案14上设置第4金属膜、第5金属膜，在第2导体图案14上设置引出电极或垫片电极。
在以上的实施形态3中，设置与第1弹性表面波装置23连接的引出电极20和垫片电极21，设置与第2弹性表面波装置24连接的引出电极15和垫片电极19。因此，不仅在第1弹性表面波装置23，而且在膜厚薄的第2弹性表面波装置24中，它们的引出电极15的膜厚变厚。因此，降低了与外部连接端子的连接阻抗，从而减少了弹性表面波装置的损失。此外，从图3H可见，因为在引出电极15中不包含第4金属膜17和第5金属膜18，所以引出电极15的膜厚也由于不包含设置第4金属膜17和第5金属膜18的工序而变厚。
又，通过第4金属膜17在垫片电极19和垫片电极21上设置第5金属膜18，提高了电极的粘合强度并且提高了耐电功率性。
这里，第4金属膜17不仅改善了多层层积的金属膜的粘合性，而且能够防止在第5金属膜18上当与外部连接端子连接时电极粘合强度的降低。例如当设置Au冲压等与外部连接端子连接时，Au冲压中的Au具有扩散到第5金属膜18中使电极的粘合强度恶化的性质。第4金属膜17防止Au的扩散，提高了电极的粘合强度，防止焊接时电极剥离。
这样，设置第2金属膜5和第4金属膜17材质类似的目的是明确不同的，分别具有独自的作用效果。
又通过蒸涂设置第5金属膜18，能够使最上层为柔顺金属膜。因此，外部连接端子例如能够提高导线焊接和冲压等的接合强度，减少接触电阻。因此，能够减少弹性表面波装置的损失，提高接合可靠性，改善寿命。
此外，在上述说明中，我们说明了根据实施形态1制成第1、第2导电图案后，形成第4、第5金属膜的方法，但是代替实施形态1用实施形态2中说明的方法也能够得到同样的效果。
如上所述如果根据本发明，则在同一压电基片1上从膜厚薄的弹性表面波装置一方先形成膜厚不同的弹性表面波装置，或者同时形成膜厚不同的弹性表面波装置。又具有用溅射作为金属膜的形成方法，首先，通过刻蚀形成第1导体图案的下部，其次通过刻蚀形成除此以外的导体图案的方法，因此能够高精度地形成导体图案。因此能够减少与目标频率的偏离和频率零散，特别是能够实现高频弹性表面波滤波器的高性能化。又，通过设置并构成膜厚厚的引出电极和垫片电极，能够提高与外部连接端子的接合强度，降低接触电阻，从而能够减少弹性表面波装置的损失，提高接合可靠性，改善寿命。
Claims (25)
1、弹性表面波装置的制造方法，其特征是：它包含
在压电基片上形成第1金属膜的工序；
通过刻蚀上述第1金属膜在上述压电基板上形成上述第1金属膜存在的第1区域和上述第1金属膜不存在的第2区域的工序；
在上述压电基片的上述第1区域和上述第2区域上形成第2金属膜的工序；
在上述第2金属膜上形成第3金属膜的工序；
通过刻蚀上述第1区域的上述第1金属膜、上述第2金属膜、上述第3金属膜，形成上述第1导体图案的工序；和
通过刻蚀上述第2区域的上述第2金属膜、上述第3金属膜，形成上述第2导体图案的工序；
在上述压电基板上形成上述第1区域和上述第2区域的工序中，上述第1金属膜处于形成上述第1导体图案之前的状态。
2、权利要求1所述的弹性表面波装置的制造方法，其特征是：
在形成上述第2导体图案之后采用抗蚀剂保护上述第2导体图案，形成上述第1导体图案。
3、权利要求1所述的弹性表面波装置的制造方法，其特征是：
同时形成上述第1导体图案和上述第2导体图案。
4、权利要求1所述的弹性表面波装置的制造方法，其特征是：
使上述第1导体图案的厚度比上述第2导体图案的厚度厚。
5、权利要求1所述的弹性表面波装置的制造方法，其特征是：
上述第1金属膜、上述第2金属膜、和上述第3金属膜中的至少一个是靠溅射形成。
6、权利要求1所述的弹性表面波装置的制造方法，其特征是：
通过湿刻蚀上述第1金属膜，形成上述第1金属膜存在的第1区域和上述第1金属膜不存在的第2区域。
7、权利要求1所述的弹性表面波装置的制造方法，其特征是：
形成上述第1导体图案和上述第2导体图案中的至少一个是靠干刻蚀形成。
8、权利要求1所述的弹性表面波装置的制造方法，其特征是：
上述第1金属膜的成分至少包含Al。
9、权利要求1所述的弹性表面波装置的制造方法，其特征是：
上述第2金属膜是由具有与上述第1金属膜的高粘合性的金属材料构成的。
10、权利要求1所述的弹性表面波装置的制造方法，其特征是：
上述第2金属膜的成分包含Ti、Cr、Ta、W、Ni、Mo、Mg中的至少一种。
11、权利要求1所述的弹性表面波装置的制造方法，其特征是：
上述第3金属膜的成分至少包含Al。
12、权利要求1所述的弹性表面波装置的制造方法，其特征是：
它进一步包含在上述第1导体图案和上述第2导体图案中的至少一方的至少一部分上设置保护膜的工序。
13、权利要求1所述的弹性表面波装置的制造方法，其特征是：
使上述第1导体图案的膜厚与上述第2导体图案的膜厚之比，以膜厚薄的一方为基准在2倍以上。
14、权利要求1所述的弹性表面波装置的制造方法，其特征是：
以上述第2导体图案形成的弹性表面波装置的中心频率在1GHz以上。
15、权利要求1所述的弹性表面波装置的制造方法，其特征是：它进一步包含
在上述第1导体图案和第2导体图案中的至少任何一方上形成第4金属膜的工序；
在上述第4金属膜上形成第5金属膜的工序；和
在上述第5金属膜和上述第4金属膜上形成图案的工序。
16、权利要求15所述的弹性表面波装置的制造方法，其特征是：
上述第4金属膜和上述第5金属膜中的至少一个是靠蒸涂形成的。
17、权利要求15所述的弹性表面波装置的制造方法，其特征是：
在上述第5金属膜和上述第4金属膜上形成图案的工序包含剥离抗蚀剂和在抗蚀剂上形成的上述第4金属膜和上述第5金属膜的工序。
18、权利要求1所述的弹性表面波装置的制造方法，其特征是：
使上述第1导体图案的一部分与上述第2导体图案的一部分连接。
19、权利要求18所述的弹性表面波装置的制造方法，其特征是：
与上述第2导体图案的一部分连接的上述第1导体图案的上述一部分是引出电极和用于与外部端子连接的垫片电极中的任何一方。
20、权利要求15所述的弹性表面波装置的制造方法，其特征是：
在上述第1导体图案和上述第2导体图案中的任何一方上形成上述第4金属膜和上述第5金属膜的部分是引出电极和用于与外部端子连接的垫片电极中的任何一方。
21、权利要求15所述的弹性表面波装置的制造方法，其特征是：
对于用于形成与上述第5金属膜连接的外部端子的金属，上述第4金属膜是能够抑制该金属的扩散的材料。
22、权利要求15所述的弹性表面波装置的制造方法，其特征是：
上述第4金属膜的成分包含Ti、Cr、Ta、W、Ni、Mo、Mg中的至少任何一种。
23、权利要求15所述的弹性表面波装置的制造方法，其特征是：
上述第5金属膜的成分至少包含Al。
24、权利要求1所述的弹性表面波装置的制造方法，其特征是：它进一步包含
在形成上述第1金属膜的工序后，测定上述第1金属膜的厚度的工序；和
至少在形成上述第2金属膜的工序后，测定没有上述第1金属膜的区域的金属膜厚度的工序。
25、权利要求24所述的弹性表面波装置的制造方法，其特征是：
在形成上述第2金属膜的工序和形成上述第3金属膜的工序中的至少一方后，立即进行测定没有上述第1金属膜的区域的金属膜厚度的工序。
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