DE19962117B4

DE19962117B4 - Verfahren zur Herstellung einer akustischen Oberflächenwellenanordnung

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Publication number: DE19962117B4
Application number: DE1999162117
Authority: DE
Inventors: Tokihiro Kawasaki Nishihara; Osamu Kawasaki Ikata; Yoshio Kawasaki Satoh
Original assignee: Fujitsu Ltd; Fujitsu Media Devices Ltd
Current assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Priority date: 1999-03-18
Filing date: 1999-12-21
Publication date: 2004-05-06
Anticipated expiration: 2019-12-22
Also published as: DE19962117A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung einer akustischen Oberflächenanordnung mit einer Elektrode, die aus einer Schicht Al und einem anderen Metall besteht, welches umfaßt: Musterbilden der Schicht, durch reaktives Ionenätzen, das unter Verwendung eines Ätzgases, welches ein Cl₂ und He umfassendes gemischtes Gas enthält, bei einem Gasdruck von 0,1 Pa bis 3 Pa durchgeführt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer akustischen Oberflächenwellen (SAW)-anordnung. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zum zuverlässigen Bilden der Elektrode der SAW-Anordnung mit einer Hochleistungshaltbarkeit durch ein reaktives Ionenätzverfahren.

Wenn eine Hochleistungsspannung an eine die SAW-Anordnung darstellende Elektrode angelegt wird, produziert die Migration in der Elektrode einen Abbau einer Filtercharakteristik. Als Gegenmaßnahme dagegen war es bekannt, daß ein laminierter Körper, der eine Al-Legierung oder eine Al-Schicht enthält, verwendet werden kann, um die Hochleistungshaltbarkeit zu verbessern (siehe beispielsweise japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. HEI 7 (1995)-122961, ( US 5773917 ) japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. HEI 10 (1998)-135767). Diese Elektrode wird üblicherweise durch Trockenätzen wie reaktives Ionenätzen gebildet. Für das Ätzen wird allgemein ein gemischtes Gas, das Halogen, wie BCl₃ und Cl₂, umfaßt, verwendet (siehe beispielsweise japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. HEI 8 (1996)-264508, japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. HEI 9 (1997)-181553).

Wenn eine Elektrode, die eine Substanz wie Ti, Pd, Si oder dgl., deren Halogenid einen hohen Dampfdruck aufweist, zusätzlich zu Al enthält, dem Trockenätzen unterworfen wird, kann die Elektrode geätzt werden, ohne daß Rückstände hinterlassen werden. Wenn jedoch eine Elektrode, die ein Metall wie Cu, Mg oder dgl., deren Halogenid einen niedrigen Dampfdruck aufweist, enthält, dem Trockenätzen unterworfen wird, kommt es zu dem Problem, daß das Halogenid als Rückstand zurückbleibt, um eine Nachkorrosion zu induzieren, und insbesondere wenn die Elektrode eine hohe Konzentration von nicht weniger als 2 Masse-% dieser Metalle enthält, kommt es zu dem Problem, daß das Ätzen selbst nicht fortschreitet.

Ferner wird ein piezoelektrisches Substrat aus LiNbO₃, LiTaO₃, Li₂B₄O₇ oder dgl. für die SAW-Anordnung verwendet, und es besteht auch das Problem, daß eine Halogen-Verbindung, die in einem zum Ätzen verwendeten Gas enthalten ist, und Lithium, das vompiezoelektrischen Substrat stammt, auch als Rückstände zurückbleiben und die Erzeugung der Nachkorrosion weiter erhöhen.

Es ist denkbar, daß die Ätzrate einer Schicht, die das Metall, dessen Halogenid einen niedrigen Dampfdruck aufweist, und Al enthält, erhöht wird, während die Rückstände reduziert werden durch ein physikalisches Ätzen, wie Sputtern mit einem Edelgas. Jedoch erzeugt das physikalischeÄtzen das Problem, daß die Seitenwand in der Richtung der Dicke umgekehrt verjüngt wird. Ferner wird das Ätzen kontinuierlich für eine lange Zeit durchgeführt (Überätzen), um noch zu ätzende Rückstände zu entfernen. Da aber physikalische Ätzen eine schlechte Selektivität aufweist, und daher auch das piezoelektrische Substrat geätzt wird, wird die Charakteristiken der SAW-Anordnung verschlechtert, was ein weiteres Problem darstellt.

Ein Verfahren zum Ätzen einer Al enthaltenden Schicht mit einem gemischten Gas, das ein Halogen und He enthaltendes Gas umfaßt, ist in der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung Nr. SHO 61 (1986)-147532 offenbart, die sich allerdings nicht auf die SAW-Anordnung bezieht. Dort wird He als hoher Fluß von 800 sccm oder mehr verwendet, um einen Effekt auf die Kühlung der Schicht auszuüben, und um Plasma zu stabilisieren. Es besteht jedoch das Problem, daß, wenn das He bei einem derartigen hohen Fluß verwendet wird, ein Gasdruck nicht reduziert werden kann, und daher eine Selektivität für eine Elektrode und für ein als Maske für das Ätzen verwendetes Resist nicht erhöht werden kann.

Ein Verfahren zum Ätzen einer Al enthaltenden Schicht mit einem Cl₂ und He umfassenden gemischten Gas durch ECR-Ätzen, anstelle von reaktivem Ionenätzen, ist in der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung Nr. HEI 6 (1994)-333883 ( US 5370767 ) offenbart.

Das ECR-Ätzen hat das Problem, daß, verglichen mit dem reaktiven Ionenätzen, seine Vorrichtung teuer ist und einen Ultra-Hochvakuumabzug erfordert, und daher den Durchsatz reduziert. Ferner hat das ECR-Ätzen das Problem, daß, da beim ECR-Ätzen Plasma mit niedrigem Druck und hoher Dichte verwendet wird, prinzipiell eine Elektronendichte beim ECR-Ätzen um zwei oder drei Größenordnungen höher ist als beim reaktiven Ionenätzen, und daher wird die SAW-Anordnung unter Verwendung des piezoelektrischen Substrats geladen und erzeugt dadurch entstehende Defekte.

Es is wie erwähnt bekannt, daß das reaktive Ionenätzen, da es eine höhere Einfallsionenenergie hat als das ECR-Ätzen, eine schlechte Selektivität aufweist, und daher dazu tendiert, ein piezoelektrisches Substrat, das eine Unterlagsschicht ist, zu beschädigen.

Es ist dafür die Aufgabe der Erfindung, derartige Beschädigungen zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst.

Die Erfinder haben so mit gefunden, daß eine Elektrode, die das Metall, dessen Halogenid einen niedrigen Dampfdruck hat, und Al enthält, mit einer zweckmäßigen Selektivität gebildet werden kann, wenn bei einem Gasdruck von 0,1 Pa bis 3 Pa mit einem Ätzgas geätzt wird, das ein Cl₂ und He umfassendes ge mischtes Gas enthält.

Demgemäß sieht die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer SAW-Anordnung mit einer Elektrode, die aus einer Shicht Al und einem anderen Metall besteht, vor, welches umfaßt: Musterbilden der Schicht durch reaktives Ionenätzen, das unter Verwendung eines Ätzgases, welches ein Cl₂ und He umfassendes gemischtes Gas enthält, bei einem Gasdruck von 0,1 Pa bis 3 Pa durchgeführt wird.

Die Unteransprüche gehen Ausführungsarten der Erfindung an

1 ist eine graphische Darstellung, die eine Beziehung zwischen dem Gasdruck und der Selektivität der vorliegenden Erfindung zeigt.

2 ist eine graphische Darstellung, die eine Beziehung zwischen dem Mischverhältnis von He im gemischten Gas und der Selektivität der vorliegenden Erfindung zeigt.

3 ist eine schematische Draufsicht einer SAW-Anordnung.

4A bis 4E sind schematische Schnittansichten des Verfahrens zur Herstellung einer SAW-Anordnung von Beispiel 2 der vorliegenden Erfindung.

5 ist eine graphische Darstellung, die eine Be ziehung zwischen der Überätzzeit und der Mittenfrequenz der SAW-Anordnung von Beispiel 2 der vorliegenden Erfindung zeigt.

6 ist eine graphische Darstellung, die eine Beziehung zwischen der Überätzzeit und dem minimalen Einfügungsverlust der SAW-Anordnung von Beispiel 2 der vorliegenden Erfindung zeigt.

7 ist ein äquivalentes Schaltbild der SAW-Anordnung von Beispiel 3.

8 ist eine graphische Darstellung, die eine Durchgangscharakteristik der SAW-Anordnung von Beispiel 3 der vorliegenden Erfindung zeigt.

9 ist eine graphische Darstellung, die eine Beziehung zwischen dem Mg-Gehalt und der Selektivität von Beispiel 4 der vorliegenden Erfindung zeigt.

10 ist eine graphische Darstellung, die das Verhältnis einer Ätzrate der Legierungsschicht zum Zusatz von BCl₃ und Cl₂ des Vergleichsbeispiels 2 zeigt.

Nachstehend wird ein Verfahren zur Herstellung einer akustischen Oberflächenwellen (SAW)-anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Zuerst hat die SAW-Anordnung üblicherweise eine Elektrode mit einer vorherbestimmten Form auf einem Substrat. Hier ist das Substrat nicht spezifisch eingeschränkt, solange es als SAW-Anordnung verwendet werden kann, beispielsweise kann jedoch ein piezoelektrisches Substrat aus einem Einkristall wie LiNbO₃, LiTaO₃, Li₂B₄O₇ oder dgl. als Substrat verwendet werden.
Als nächstes wird die Elektrode mit einer vorherbestimmten Form auf einem piezoelektrischen Substrat gebildet. Bei der vorliegenden Erfindung enthält die Elektrode Al und anderes Metall. Wenn das andere Metall eine Substanz ist wie Mg, Cu, Mn oder dgl., deren Halogenid einen niedrigen Dampfdruck aufweist, hat das Verfahren zur Herstellung der SAW gemäß der vorliegenden Erfindung in dieser Hinsicht den Vorteil, daß es insbesondere die Erzeugung von Rückständen oder eine Nachkorrosion verhindern kann. Für das andere Metall ist Mg besonders geeignet.
Der Gehalt des anderen Metalls in der Elektrode beträgt auch vorzugsweise 1 Masse-% oder mehr, und bevorzugter 1 bis 30 Masse-%. Die Menge von weniger als 1 Masse-% wird nicht bevorzugt, da der Migrationswiderstand reduziert wird. In dieser Hinsicht ist es wohlbekannt, daß, wenn der Gehalt des anderen Metalls erhöht wird, die Leistungshaltbarkeit im allgemeinen verbessert wird, jedoch auch der Widerstand der Elektrode erhöht wird. Von diesem Standpunkt ist es besonders wünschenswert, daß der Gehalt des anderen Metalls 2 bis 10 Masse-% beträgt.
Ferner werden zur Zusammensetzung der Elektrode beispielsweise eine Einzelschicht aus einer Al und das andere Metall umfassenden Legierung, ein laminierter Körper aus einer Al-Schicht und einer anderen Metallschicht, ein laminierter Körper einer Al-Schicht und einer Legierungsschicht und ein laminierter Körper einer Legierungsschicht, worin der Gehalt des anderen Metalls verändert wird, vorgesehen. Die Anzahl von Schichten des laminierten Körpers ist nicht eingeschränkt, solange sie zwei oder mehr beträgt. Die oberste Schicht besteht hinsichtlich einer Affinität zu einem Bonddrahtmetall jedoch vorzugsweise aus einer Al enthaltenden Schicht. Insbesondere wird es bevorzugt, daß der laminierte Körper eine Kombination einer Al-Schicht oder Al-Legierungsschicht/einer Mg-Schicht/einer Al-Schicht oder Al-Legierungsschicht ist.
Die Dicke der Elektrode wird gemäß der Ausbildung der SAW-Anordnung auf der Basis der Masse davon unter Berücksichtigung des Widerstands der Elektrode, des Migrationswiderstands der Elektrode und dgl. geeignet eingestellt.
Die obige Elektrode wird gebildet, indem eine Metallschicht zur Bildung einer Elektrode auf einem Substrat laminiert wird, und indem diese dann durch ein reaktives Ionenätzen gemustert wird.
Das Verfahren zur Bildung der Metallschicht ist nicht besonders eingeschränkt, beispielsweise kann jedoch ein beliebiges wohlbekanntes Verfahren wie ein Sputter-Verfahren verwendet werden.
Als nächstes wird üblicherweise, vor dem Mustern durch das reaktive Ionenätzen, eine Maske zur Bildung einer Elektrode mit einem vorherbestimmten Muster auf der Metallschicht gebildet. Diese Maske kann beispielsweise gebildet werden, indem eine Resistschicht auf der Metallschicht aufgebracht wird, und indem dann die Resistschicht durch ein Photolithographie-Verfahren in eine vorherbestimmte Form gemustert wird. Die in eine vorherbestimmte Form gemusterte Resistschicht wird nachstehend als Resistmuster bezeichnet.
Als nächstes wird die Elektrode gebildet, indem die Metallschicht durch das reaktive Ionenätzen unter Verwendung des Resistmusters als Maske gemustert wird.
In dieser Hinsicht ist eines der Merkmale der vorliegenden Erfindung, daß das reaktive Ionenätzen unter Verwendung eines Ätzgases, das aus einem Cl₂ und He umfassenden gemischten Gas besteht, bei einem Gasdruck von 0,1 bis 3 Pa durchgeführt wird.
Im allgemeinen wird beim Trockenätzen einer Al-Legierung ein Cl₂-Gas für den Zweck der Erhöhung einer Ätzrate der Al-Legierung verwendet, und, um einen natürlichen Oxid-Film zu entfernen, wird ein Reduktionsgas wie BCl₃, CCl₄, SiCl₄ oder dgl. diesem zugesetzt. Das Halogen enthaltende Reduktionsgas, das dem Cl₂-Gas zugesetzt wird, wird auch ein Bestandteil eines Seitenwand-Schutzfilms und spielt eine wichtige Rolle beim Verhindern eines seitlichen Ätzens.
Wenn die Al-Elektrode jedoch das andere Metall enthält, dessen Halogenid einen niedrigen Dampfdruck aufweist, wird ein Rückstand produziert, oder das Ätzen selbst schreitet nicht fort. Dies ist darauf zurückzuführen, daß, auch wenn ein Chlor-Radikal an der Oberfläche der Elektrode abgeschieden wird, die Reaktion aufgrund der hohen Aktivierungsenergie nicht fortschreitet, was von einer reinen Al-Elektrode verschieden ist.
Da He verwendet wird, und daher ein mittlerer freier Weg aufgrund des kleinen Atomradius von He groß gemacht werden kann, tritt He daher in der vorliegenden Erfindung in das Substrat vertikal ein, und kann daher die Aktivierungsenergie reduzieren. Hier wird der mittlere freie Weg λ durch eine Formel λ = 3,11 × 10^–24 × T/(P × σ²) ausgedrückt, worin T eine Temperatur (K) ist, P ein Gasdruck (Pa) ist, und σ ein Teilchendurchmesser (m) ist. Hier kann der Gasdruck im oben beschriebenen Bereich die Streuung von He verhindern und kann den mittleren freien Weg in einem vorherbestimmten Ausmaß erhöhen. In diesem Zusammenhang ist in der oben angegebenen japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung Nr. SHO 61 (1986)-147532, da der He-Fluß groß ist, der Gasdruck hoch, und daher kann der mittlere freie Weg nicht erhöht werden.
Wenn der Gasdruck mehr als 3 Pa beträgt, verringert sich ferner der mittlere freie Weg, und die Streuung von He nimmt zu. Wenn der Gasdruck andererseits weniger als 0,1 Pa beträgt, ist es schwierig, eine stabile Plasmaentladung zu erhalten. Wenn der Gasdruck innerhalb des obigen Bereichs liegt, wie in 1 gezeigt, kann die Selektivität für die Elektrode und das Resist verbessert werden. In diesem Zusam menhang wurde ein laminierter Film, der Al (2000 Å)/Mg (300 Å)/Al (2000 Å) umfaßt, als Elektrode verwendet.
Das Mischverhältnis von He beträgt vorzugsweise nicht weniger als 70 %, bezogen auf ein Flußverhältnis, bevorzugter 80 bis 98 %. Der Gesamtfluß des gemischten Gases beträgt auch etwa 10 bis 100 sccm. Indem das Flußverhältnis auf nicht weniger als 70 % eingestellt wird, kann der mittlere freie Weg erhöht werden; das Auftreten von nichtflüchtigem Lithiumhalogenid, das vom Substrat stammt, kann verhindert werden, da nur eine erforderliche Menge an Cl₂ verwendet wird; die Erzeugung einer Nachkorrosion kann verhindert werden; und, wie in 2 gezeigt, die Selektivität für die Elektrode und das Resist kann verbessert werden. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann der natürliche Oxid-Film bei einer zweckmäßigen Ätzrate unter den obigen Ätzbedingungen entfernt werden. Da die Aktivierungsenergie der Reaktion des Metalls, das für die Elektrode verwendet wird, die den natürlichen Oxid-Film und das Chlor-Radikal enthält, kleiner ist als die Aktivierungsenergie des Substrats und des Chlor-Radikals, kann die Selektivität für das Substrat und die Elektrode ausreichend sichergestellt werden.
Die HF-Energie des reaktiven Ionenätzens beträgt vorzugsweise 30 bis 120 W. Eine HF-Energie von weniger als 30 W wird nicht bevorzugt, da die zweckmäßige Ätzrate und die Selektivität nicht erhalten werden können, und eine HF-Energie von mehr als 120 W wird nicht bevorzugt, da das Resist und das Substrat beschädigt werden.
Wenn die Elektrode jedoch aus einem laminierten Körper aus der Schicht aus Al oder einer Al-Legierung und der anderen Metall (insbesondere Mg)-schicht besteht, kommt es zu einem Fall, wo sich die Ätzrate in der anderen Metallschicht verschlechtert. In diesem Fall kann die Verschlechterung der Ätzrate verhindert werden, indem die Metallschicht bei 100 bis 300°C ausgeheilt wird, da das andere Metall in Al diffundiert, und die Elektrode eine feste Lösung wird.
In den letzten Jahren bestand auch eine Tendenz dazu, die Frequenz der SAW-Anordnung höher zu machen, und das Muster der Elektrode feiner zu machen. Wenn die Frequenz der SAW-Anordnung höher gemacht wird, wird die Wellenlänge der akustischen Oberflächenwelle kürzer gemacht, und die SAW-Anordnung wird für die beschädigte Oberfläche des piezoelektrischen Substrats empfindlich, und beispielsweise wird der Anordnungsverlust erhöht, wenn sie trockengeätzt (insbesondere überätzt) wird. Wenn das reaktive Ionenätzverfahren in zwei Ätzschritte geteilt wird, und die HF-Energie verringert wird, und/oder der Gasdruck während des letzteren Ätzschritts erhöht wird, kann die Beschädigung der Oberfläche des piezoelektrischen Substrats reduziert werden. Die Ätzzeit des letzteren Ätzschritts beträgt vorzugsweise 10 bis 40 % der gesamten Ätzzeit. Daher ist das letzere Ätzen vorzugsweise ein Überätzen.
Hinsichtlich des Ausmaßes der Verringerung der HF-Energie beträgt die HF-Energie im letzteren Ätzschritt vorzugsweise nicht weniger als 50 % bis weniger als 100 %, und bevorzugter 60 bis 95 %, der HF-Energie im ersteren Schritt.
Hinsichtlich des Ausmaßes der Erhöhung des Gasdrucks beträgt der Gasdruck im letzten Ätzschritt vorzugsweise etwa das 1,5- bis 3-fache, und bevorzugter 2- bis 3-fache, des ersteren Gasdrucks.
Im allgemeinen enthält die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellte SAW-Anordnung zwei Reflexionselektroden und ein Paar kammförmiger Erregungselektroden. Ein Beispiel der SAW-Anordnung ist in 3 gezeigt. 3 ist eine schematische Draufsicht der SAW-Anordnung. In der Zeichnung bezeichnen A und B ein Paar kammförmiger Erregungselektroden, und C und D bezeichnen die Reflexionselektroden. Y bezeich net eine Aperturlänge, und λ bezeichnet die Periode der Elektrode. In diesem Zusammenhang ist die in 3 gezeigte Zusammensetzung nur ein Beispiel, und sie soll die gemäß der Erfindung in dieser Zusammensetzung gebildete SAW-Anordnung nicht einschränken.
Diese SAW-Anordnung kann bei einem Filter, einem Resonator, einer Verzögerungsleitung, einem Oszillator, einem abgestimmten Filter, einer akustisch-optischen Anordnung, einem Convolver und dgl. verwendet werden. wenn sie beispielsweise für das Filter verwendet wird, ist eine leiterartige Struktur ein Beispiel, bei dem eine gewünschte Anzahl von SAW-Anordnungen an einem seriellen Arm und einem parallelen Arm angeordnet ist. Zusätzlich zu dieser Struktur kann die SAW bei einer beliebigen wohlbekannten Struktur verwendet werden.
(Ausführungsform)
Als nächstes werden spezifische bevorzugte Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung durch die folgende Beispiele beschrieben, die vorliegende Erfindung soll jedoch nicht auf diese Beispiele beschränkt werden.
(Beispiel 1)
Eine Al-Schicht mit einer Dicke von 400 nm, eine Al-Legierungsschicht, die 2 Masse-% Mg enthält (nachstehend als Al-2 % Mg-Legierungsschicht bezeichnet und im folgenden in diesem Sinn verwendet), und eine Al-4 % Mg-Legierung wurden jeweils auf einem piezoelektrischen Substrat aus einem Einkristall von LiTaO₃ gebildet, und ein Resistmuster zur Bildung einer kammförmigen Elektrode mit 1,2 μm Teilung wurde durch ein Photolithographie-Verfahren auf der Al-Schicht und der Legierungsschicht gebildet. Dann wurden die Schichten durch das reaktive Ionenätzen unter Verwendung des Resistmusters als Maske unter den folgenden Bedingungen trockengeätzt:
Ätzbedingungen:

Ätzgas: gemischtes Gas, umfassend Cl₂ und He (Flußverhältnis = 1:9)
Gasdruck: 1 Pa
HF-Energie: 70 W

Nach dem Ätzen wurde das Resistmuster mit O₂ in einer Aschenkammer verascht, und dann wurden die Schichten einem Nachätzen mit SF₆ als Gegenmaßnahme gegen eine Nachkorrosion, einer Lösungsverarbeitung und einem Waschen mit Wasser unterworfen.
Sowohl auf der Al-2 % Mg-Legierungsschicht als auch der Al-4 %-Legierungsschicht konnte eine Elektrode in demselben Schärfegrad wie auf der Al-Legierung gebildet werden. In diesem Zusammenhang beträgt das selektive Verhältnis des Resists zur Al-Legierungsschicht, der Al-2 % Mg-Legierungsschicht und der Al-4 %-Legierungsschicht 1,9, 1,5 bzw. 1,2.
(Beispiel 2)
Eine Al-3 % Cu-Legierungsschicht 2 mit einer Dicke von 430 nm wurde auf einem piezoelektrischen Substrat 1 (siehe 4A) aus einem Einkristall von 36° Y-geschnittenem-X-Propagation-LiTaO₃ durch ein Sputter-Verfahren gebildet (siehe 4B), und dann wurde ein Resistmuster 3 zur Bildung der kammförmigen Elektrode eines 800 MHz Bandfilters auf der Schicht 2 gebildet (siehe 4C). Dann wurde die Legierungsschicht 2 durch das reaktive Ionenätzen unter Verwendung des Resistmusters 3 als Maske, wobei die Überätzzeit variiert wurde, unter den folgenden Bedingungen trockengeätzt, um eine Elektrode 4 (siehe 4D) zu bilden.
Ätzbedingungen:

Ätzgas: gemischtes Gas, umfassend Cl₂ und He (Flußverhältnis = 0,5:9,5)
Gasdruck: 2 Pa
HF-Energie: 60 W

Nach dem Ätzen wurde das Resistmuster mit O₂ in einer Aschenkammer verascht (siehe 4E), und dann wurde die Elektrode 4 einem Nachätzen mit SF₆ als Gegenmaßnahme gegen eine Nachkorrosion, einer Lösungsverarbeitung und einem Waschen mit Wasser unterworfen.
Die Beziehung zwischen der Überätzzeit und der Mittenfrequenz oder dem minimalen Einfügungsverlust des erhaltenen Filters ist in 5 und 6 gezeigt. Wie aus den Zeichnungen hervorgeht, konnten die Variationen der Mittenfrequenz und des minimalen Einfügungsverlusts auf einen geringen Grad reduziert werden, auch wenn die Überätzzeit variiert wurde. Dies zeigt, daß die Beschädigung des piezoelektrischen Substrats durch die obigen Ätzbedingungen ein insignifikantes Ausmaß aufweist.
(Beispiel 3)
Ein 1920 bis 1980 MHz Bandfilter wurde durch die folgenden Verfahren hergestellt. Ein laminierter Körper aus einer Al-Schicht (850 Å), einer Mg-Schicht (140 Å) und einer Al-Schicht (850 Å) vom Boden wurde auf einem piezoelektrischen Substrat aus einem Einkristall von 36° Y-geschnittenem-X-Propagation-LiTaO₃ durch das Sputter-Verfahren hergestellt. Nachdem er gebildet wurde, wurde er in einem Vakuum bei 200°C eine Stunde lang ausgeheilt.
Dann wurde ein Resistmuster mit einer vorherbestimmten Form durch das Photolithographie-Verfahren auf dem laminierten Körper gebildet. Dann wurde der obige laminierte Körper durch das reaktive Ionenätzen unter Verwendung des Resistmusters als Maske unter den folgenden Bedingungen trockengeätzt.
Ätzbedingungen:

Ätzgas: gemischtes Gas, umfassend Cl₂ und He (Flußverhältnis = 1:9)
Gasdruck: 2 Pa
HF-Energie: 70W zu Beginn, während des Überätzens verringert auf 50 W.

Nach dem Ätzen wurde das Resistmuster mit O₂ in einer Aschenkammer verascht, und dann wurde der laminierte Körper einem Nachätzen mit SF₆ als Gegenmaßnahme gegen die Nachkorrosion, einer Lösungsverarbeitung und einem Waschen mit Wasser unterworfen.
Das auf diese Weise erhaltene Filter ist, wie in einer äquivalenten Schaltung in 7 gezeigt, ein leiterartiges Filter mit einer Zusammensetzung, die drei normale Ein-Paar-Anschluß-akustische Oberflächenwellenresonatoren (SAW-Anordnung) (S1, S2, S3) in einem seriellen Arm und zwei normale Ein-Paar-Anschluß-akustische Oberflächenwellenresonatoren (SAW-Anordnung) (P1, P2) in zwei parallelen Armen aufweist. In diesem Zusammenhang wird der im seriellen Arm vorgesehene akustische Oberflächenwellenresonator als serieller Resonator bezeichnet, und die im parallelen Arm vorgesehenen akustischen Oberflächenwellenresonatoren werden als paralleler Resonator bezeichnet. Im seriellen Resonator ist eine Elektrodenperiode 1,94 μm, eine Aperturlänge ist 30 μm, die Anzahl der Erregungselektroden-Fingerpaare war 165, und die Anzahl der Reflexionselektroden-Fingerpaare war 80. Im parallelen Resonator P1 ist eine Elektrodenperiode 2,03 μm, eine Aperturlänge ist 55 μm, die Anzahl der Erregungselektroden-Fingerpaare war 100, und die Anzahl der Reflexionselektroden-Fingerpaare war 78, und der parallele Resonator P2 ist gleich wie der parallele Resonator P1, außer daß die Anzahl von Reflexionselektroden-Fingerpaaren 39 war.
Das erhaltene Filter hatte Elektroden mit einem guten Muster ohne Rückstand und ohne Nachkorrosion. Ferner ist eine Durchgangscharakteristik des Filters in 8 gezeigt. Diese Zeichnung zeigt, daß das Filter nahezu dieselbe Filtercharakteristik hat, wie durch eine Simulation erwartet wird, und daher wird angenommen, daß das Filter auf dem piezoelektrischen Substrat durch das Ätzen nicht beschädigt wurde.
Ferner wurde ein Filter unter denselben Bedingungen wie oben hergestellt, außer daß die HF-Energie bei 70 W gehalten wurde, und der Gasdruck zu Beginn 1 Pa betrug, und dann während des Überätzens auf 3 Pa erhöht wurde. Das erhaltene Filter hatte gute Elektroden, wie es beim obigen Filter der Fall ist, und hatte nahezu dieselbe Durchgangscharakteristik, wie durch die Simulation erwartet wird.
(Vergleichsbeispiel 1)
Eine Al-Schicht, eine Al-2 % Mg-Legierungsschicht und eine Al-4 % Mg-Legierungsschicht wurden jeweils unter denselben Bedingungen wie in Beispiel 1 geätzt, außer daß die Ätzbedingungen wie folgt geändert wurden.
Ätzbedingungen:

Ätzgas: gemischtes Gas, umfassend BCl₃ und Cl₂ (Flußverhältnis = 1:1)
Gasdruck: 5 Pa
HF-Energie: 50 W

Die Schichten wurden der Nachbehandlung unterworfen, wie es bei Beispiel 1 der Fall ist. Im Fall der Al-Schicht konnte eine scharfe Elektrode erhalten werden, welche die Form der Maske reflektiert. Im Fall der Al-2 % Mg-Legierungsschicht schritt das Ätzen bis zum Schluß fort, es blieben jedoch zahlreiche Rückstände, die Mg, Cl, C und O enthielten, auf dem piezoelektrischen Substrat zurück, und es trat darauf eine starke Nachkorrosion auf. Ferner schritt das Ätzen im Fall der Al-4 % Mg-Legierungsschicht bis zu einer Dicke von etwa 150 nm fort, ging jedoch nicht weiter, und es trat eine starke Nachkorrosion auf.
(Beispiel 4)
Eine Elektrode wurde gebildet, wie es in Beispiel 1 der Fall ist, außer daß der Mg-Gehalt von 0 auf 5 Masse-% variiert wurde. Die Beziehung zwischen dem Mg-Gehalt und der Selektivität für die Elektrode und das Resist der erhaltenen Elektrode ist in 9 gezeigt.
Ferner wurden Elektroden gebildet, wie es im Vergleichsbeispiel 1 der Fall ist, außer daß der Mg-Gehalt von 0 auf 5 Masse-% variiert wurde. Die Beziehung zwischen dem Mg-Gehalt und der Selektivität für die Elektrode und das Resist der erhaltenen Elektrode ist auch in 9 gezeigt.
Aus 9 geht hervor, daß gemäß den Ätzbedingungen gemäß der vorliegenden Erfindung, auch wenn der Mg-Gehalt zunimmt, die Selektivität beibehalten werden kann.
(Vergleichsbeispiel 2)
Eine Al-5 % Cu-Schicht wurde unter denselben Bedingungen wie in Beispiel 1 geätzt, außer daß die Ätzbedingungen wie folgt geändert wurden.
Ätzbedingungen:

Ätzgas: gemischtes Gas, umfassend BCl₃ und Cl₂ und He (Flußverhältnis: BCl₃ + Cl₂ : He = 1:9, das Zusatzverhältnis von BCl₃ zu Cl₂ wurde variiert)
Gasdruck: 2 Pa
HF-Energie: 100 W

Die Schicht wurde der Nachbehandlung unterworfen, wie es in Beispiel 1 der Fall ist. Das Verhältnis der Ätzrate der Legierungsschicht zum Zusatz von BCl₃ und Cl₂ ist in 10 gezeigt. Wie aus 10 hervorgeht, wurde gefunden, daß mit der Erhöhung der Zusatzrate von BCl₃ die Ätzrate sinkt, das heißt, der Zusatz von BCl₃ erzeugte einen umgekehrten Effekt.
Gemäß dem Verfahren zur Herstellung der SAW-Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung kann, wenn eine Elektrode mit einem hohen Gehalt des anderen Metalls, dessen Halogenid einen niedrigen Dampfdruck aufweist, und einem hohen Gehalt an Al durch das Mustern mittels reaktiven Ionenätzens gebildet wird, das Ätzen durchgeführt werden, das die Erzeugung der Nachkorrosion verzögert, und verhindert, daß das Substrat unter der Elektrode einem Lochfraß ausgesetzt wird.
Da die SAW unter Verwendung der Elektrode mit einer Hochleistungshaltbarkeit durch das Herstellungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung leicht hergestellt wird, kann die Zuverlässigkeit einer derartigen Anordnung als Antennenverzweigungsfilter unter Verwendung der SAW-Anordnung verstärkt werden.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer akustischen Oberflächenanordnung mit einer Elektrode, die aus einer Schicht Al und einem anderen Metall besteht, welches umfaßt: Musterbilden der Schicht, durch reaktives Ionenätzen, das unter Verwendung eines Ätzgases, welches ein Cl₂ und He umfassendes gemischtes Gas enthält, bei einem Gasdruck von 0,1 Pa bis 3 Pa durchgeführt wird.
Verfahren zur Herstellung einer akustischen Oberflächenanordnung nach Anspruch 1, bei welchem das andere Metall Cu, Mg oder sowohl Cu als auch Mg enthält.
Verfahren zur Herstellung einer akustischen Oberflächenanordnung nach Anspruch 1, bei welchem das Halogenid des andere Metalls einen niedrigen Dampfdruck aufweist.
Verfahren zur Herstellung einer akustischen Oberflächenanordnung nach Anspruch 2, bei welchem die Elektrode ein laminierter Körper einer Schicht aus Al oder einer Al-Legierung und einer Mg-Schicht ist.
Verfahren zur Herstellung einer akustischen Oberflächenanordnung nach Anspruch 1, bei welchem der Gehalt des anderen Metalls in der Elektrode 1 Masse-% oder mehr beträgt.
Verfahren zur Herstellung einer akustischen Oberflächenanordnung nach Anspruch 1, bei welchem die Elektrode auf einem piezoelektrischen Substrat aus einem Einkristall aus LiNbO₃, LiTaO₃ oder Li₂B₄O₇ gebildet wird.
Verfahren zur Herstellung einer akustischen Oberflächenanordnung nach Anspruch 1, bei welchem das gemischte Gas 70 % He oder mehr, bezogen auf die Flußrate, enthält.
Verfahren zur Herstellung einer akustischen Oberflächenanordnung nach Anspruch 1, bei welchem die Metallschicht zur Bildung der Elektrode einer Ausheilbehandlung unterworfen wird, bevor sie gemustert wird.
Verfahren zur Herstellung einer akustischen Oberflächenanordnung nach Anspruch 8, bei welchem die Ausheilbehandlung bei einer Temperatur von 100 bis 300°C durchgeführt wird.
Verfahren zur Herstellung einer akustischen Oberflächenanordnung nach Anspruch 1, bei welchem das reaktive Ionenätzen zwei Schritte umfaßt, und die HF-Energie des Zweiten Ätzschritts 50 % bis 100 % der HF-Energie des ersten Ätzschritts beträgt.
Verfahren zur Herstellung einer akustischen Oberflächenanordnung nach Anspruch 1, bei welchem das reaktive Ionenätzen zwei Schritte umfaßt, und der Gasdruck des Zweiten Ätzschritts das 1,5- bis 3-fache des Gasdrucks des ersten Ätzschritts beträgt.