JP2000261283A

JP2000261283A - 弾性表面波装置

Info

Publication number: JP2000261283A
Application number: JP11057611A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Funemi; 雅之船見; Yoshifumi Yamagata; 佳史山形
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1999-03-04
Filing date: 1999-03-04
Publication date: 2000-09-22

Abstract

(57)【要約】【課題】耐電力性及び耐候性に優れた弾性表面波装置
を提供すること。【解決手段】圧電基板５上に配設した励振電極３の表
面を疎水性保護膜２で被覆して成る弾性表面波装置Ｓ、
または、圧電基板５上に配設した励振電極３の表面を絶
縁性保護膜４と疎水性保護膜２とで覆って成る弾性表面
波装置Ｓであって、疎水性保護膜Ｓが単分子層であり、
且つ励振電極３の厚みと絶縁性保護膜４との厚みがｈ１
≧ ｈ２（ただし、ｈ１：励振電極の厚み、ｈ２：絶
縁性保護膜の厚み）が満足するものとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、携帯電話等の移動
体通信機器に用いられる弾性表面波装置に関する。

【０００２】

【従来技術とその課題】近年、電波を利用する電子機器
のフィルタ，遅延線，発信機等の素子として多くの弾性
表面波素子が用いられている。特に、小型・軽量で且つ
フィルタとしての急峻遮断性能が高い弾性表面波フィル
タは、移動体通信分野において、携帯端末装置のＲＦ段
及びＩＦ段のフィルタとして多用されるようになってき
ており、低損失且つ通過帯域外の遮断特性が優れた様々
の比帯域幅を有する弾性表面波フィルタが要求されてい
る。

【０００３】また、この弾性表面波フィルタにおいて
は、近年の高周波化による電極の微細化に伴なって、耐
電力性が低下するといった問題、及び導電性異物が励振
電極に接触することによって誘発される電極ショートの
問題が浮上している。

【０００４】耐電力性については、一般的に使用される
純Ａｌ電極からＡｌにＣｕ等の金属元素を数重量％程度
含有させたＡｌ合金の電極とすることで、電極のマイグ
レーションを防ぎ、耐電力性を向上させることが可能で
ある。

【０００５】また、導電性異物による電極ショートの問
題については、絶縁性の保護膜を電極上に成膜すること
で防止が可能である。

【０００６】しかしながら、上記のように電極材料を純
Ａｌから耐電力性に優れたＡｌ合金電極とすると、弾性
表面波素子を多数形成した圧電基板ウエハから個々の弾
性表面波素子をダイシングにより得る際に、Ａｌ合金電
極が切削用水に触れると、局部電池効果によって腐食す
るという問題が発生する。

【０００７】また、電極上に上記保護膜を厚く成膜する
ことにより電極ショートの問題、さらには腐食の問題の
双方を解消しようとすることも考えられるが、保護膜を
厚く形成するとフィルタの挿入損失が急激に増大した
り、質量効果により周波数特性が変化し所望の特性を得
ることができないので、保護膜の形成はできるだけ薄く
することが望ましい。ところが、保護膜を薄く形成すれ
ば、上記励振電極の表面が確実に覆われなかったり、覆
った箇所にボイドが発生していることがあり、このボイ
ドから腐食が生じやすく、特に合金で形成した励振電極
の場合には、局部電池効果により腐食がいっそう進行す
ることになり深刻な問題となる。

【０００８】すなわち、図６に示すように、圧電基板５
上に形成した励振電極３を絶縁性保護膜４で薄くカバー
するとその一部に生じているボイドや、絶縁性保護膜４
が覆われていない励振電極３の側面部の存在により、チ
ップのダイシング時に切削水として使用される純水１が
励振電極３のボイド部や側面部の露出面から浸入し、浸
入した純水のＨ⁺イオンの存在により、合金からなる励
振電極３の局所に発生した電位差を補償するプラス電子
授受が行われ、この局部電池効果でもって励振電極３が
腐食し弾性表面波装置の電極として使用することが不可
能となる。

【０００９】そこで本発明は、耐電力性及び耐候性に優
れるだけでなく、特にフィルタ特性の優れた弾性表面波
装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の弾性表面波装置は、圧電基板上に配設した
励振電極の表面を疎水性保護膜で被覆して成る。

【００１１】また、圧電基板上に配設した励振電極の表
面を絶縁性保護膜と疎水性保護膜とで覆って成り、疎水
性保護膜が単分子層であり、且つ励振電極及び絶縁性保
護膜の各厚みが、ｈ１ ≧ ｈ２（ただし、ｈ１：励振
電極の厚み、ｈ２：絶縁性保護膜の厚み）を満足する弾
性表面波装置とする。

【００１２】ここで、疎水性保護膜は水をはじく性質
（撥水性）を有するものであればよく、例えば界面活性
を有する材料すなわち界面活性剤から成るものとする。
ただし、界面活性剤は同一分子中に親水基と疎水基を同
時にそなえているために、その界面活性剤が親水性にな
るか疎水性になるかは、同一分子内での親水基と疎水基
の相対的な強さが問題となる。こうした関係を定量的に
表現したものがＧｒｉｆｆｉｎらによるＨ．Ｌ．Ｂ．
（Ｈｙｄｒｏｐｈｉｌｅ−Ｌｉｐｏｐｈｉｌｅ−Ｂａｌ
ａｎｃｅ）の考え方である。これは親水基と疎水基のつ
りあいという意味で理論的な裏付けは十分でないが、主
として非イオン性活性剤を対象として経験的に求められ
たものである。Ｈ．Ｌ．Ｂ．の計算式はいろいろ提出さ
れており、例えばＨ．Ｌ．Ｂ．値は次の式で示される。

【００１３】Ｈ．Ｌ．Ｂ．＝７＋１１．７Ｌｏｇ（Ｍｗ／Ｍｏ）ただし、Ｍｗは活性剤親水基の分子量、Ｍｏは活性剤疎
水基の分子量である。上記式からＭｗ＞ＭｏならばＨ．
Ｌ．Ｂ．＞７で親水性が強く、Ｍｗ＜ＭｏならばＨ．
Ｌ．Ｂ．＜７で疎水性が強いといえる。

【００１４】また、励振電極は特に耐電力性に優れたＡ
ｌまたはＣｕを主成分とする合金から成るものとすると
好適である。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る実施形態を
図面に基づき詳細に説明する。

【００１６】図１は本発明の弾性表面波装置Ｓにおい
て、圧電基板５上に形成した櫛歯状のＩＤＴ電極である
励振電極３部分の断面図を模式的に示したものである。
例えばタンタル酸リチウム単結晶から成る圧電基板５上
に、例えばＡｌを主成分とする合金から成る櫛歯状の励
振電極３を蒸着法により被着形成して、ＳｉＯ₂，Ｓｉ
₃Ｎ₄，ＴｉＮ，ＳｉＣ，ＴａＯ，Ｓｉ，Ａｌ₂Ｏ₃等
のいずれか１種以上から成る絶縁性保護膜４を蒸着法や
スパッタ法により形成する。その後、気密室にて疎水性
材の蒸気中に上記絶縁性保護膜４を形成した圧電基板５
を放置し疎水性保護膜２の膜付けを行う。

【００１７】このように、励振電極３に耐電力性を有す
る合金材料を用いても、疎水性保護膜２により局部電池
効果を発生させるＨ⁺イオンの浸入を防止でき、合金材
料の腐食を極力防止できる。ここで、疎水性保護膜２の
みを励振電極３上に被着させてもよいが、導電性異物に
対しては保護性が十分でないことがある。それは、例え
ば界面活性を有する疎水性保護膜２の膜厚が、通常、分
子一層分であり数十Å程度と非常に薄いために、励振電
極３上に位置した大きな粒径の導電性異物に対しては保
護性を有しないからである。このため、励振電極３上に
上記絶縁性保護膜４を形成し、導電性異物に対する保護
性を高めている。なお、絶縁性保護膜４の厚みはその保
護性を確実とするために、数百Å以上とするが、後記す
る理由から励振電極３の厚み以下とする。

【００１８】図２は疎水性保護膜２を施さなかった場合
の弾性表面波装置の特性劣化を示した図である。ここ
で、弾性表面波装置の共振器特性を示す特性線７はウエ
ハからダイシングにより切断する前のチップの特性であ
り、特性線８はダイシング後におけるチップの特性であ
る。特性線７と特性線８の差により、共振・反共振周波
数ともに低下し、急峻性も劣化し共振のＱが劣化してい
ることがわかる。なお、共振のＱはフィルタの挿入損失
と深くかかわるパラメータの一つであり、弾性表面波装
置にとってきわめて重要なファクターとなる。また、Ｉ
ＤＴ電極が広範囲にわたって部分的に腐食されると励振
電極は使用不可能となる。

【００１９】図３に疎水性保護膜２を施した場合のダイ
シング前後の周波数特性変化を示す。図３に示すよう
に、ダイシング前の特性線９とダイシング後の特性線１
０の差異はほとんどない。このように、励振電極３の表
面に疎水性保護膜２を形成することにより、局部電池効
果が起こらない構造とすることができ、耐電力性のある
励振電極を有効に使用することができる。

【００２０】次に、絶縁性保護膜４の厚さを厚くして、
導電性異物に対する保護性と同時に、水分に対する耐性
をも確保できるかどうかについて検討を行った。絶縁性
保護膜４の厚さが励振電極３と比べて十分に薄い場合
は、フィルタの挿入損失は変化することがないが、励振
電極３の水分に対する保護性は非常に悪くなる。一方、
絶縁性保護膜４の厚さが励振電極３と比べて厚い場合
は、励振電極３の水分に対する保護性は良いが、フィル
タの挿入損失が極端に悪くなる。

【００２１】図４（ａ）に絶縁性保護膜４の膜厚ｈ２が
励振電極３の膜厚ｈ１より小さい場合の弾性表面波装置
の励振電極部分を示す断面図を、図４（ｂ）に絶縁性保
護膜４の膜厚ｈ２が励振電極３の膜厚ｈ１より大きい場
合の弾性表面波装置の励振電極部分を示す断面図を示
す。また、図５に絶縁性保護膜４の膜厚とフィルタの挿
入損失との関係を示すグラフを示す。

【００２２】図４及び図５に示すように、絶縁性保護膜
４の膜厚ｈ２が大き過ぎれば、絶縁性保護膜４の重みに
よる弾性表面波のダンピング効果が生じる。すなわち、
一般的な励振電極３の膜厚ｈ１（弾性表面波の波長λで
規格化した膜厚＝ｈ１／λで０．００７〜０．０１２）
に対して絶縁性保護膜ｈ２が大きければ、挿入損失は弾
性表面波フィルタとして全く使用不可能となるほど増大
する。このように、絶縁性保護膜の厚みを厚くしただけ
では、合金から成る励振電極の水分に対する保護性とフ
ィルタの挿入損失の両方を満足できない。なお、絶縁性
保護膜４の厚さは導電性異物からの保護性を考慮し２５
０〜５００Åとする。

【００２３】本発明では、疎水性保護膜２として一般に
界面活性剤と呼ばれるヘキサメチルジシラン（ＣＨ₃）
₃Ｓｉ−ＮＨ−Ｓｉ（ＣＨ₃）₃、もしくはテトラメト
キシシラン（ＣＨ₃Ｏ）₄Ｓｉ、もしくはテトラエトキ
シシラン（Ｃ₂Ｈ₅Ｏ）₄Ｓｉ等の材料を付着させるこ
ととし、これらの物質が付着した試料表面は活性化され
疎水化する。なお、上記疎水性保護膜２は上記材料以外
に、ラウリン酸ソーダ，ミリスチン酸ソーダ，パルミチ
ン酸ソーダ，ステアリン酸ソーダ等を用いることが可能
である。

【００２４】かくして、本発明の構造を備えた弾性表面
波装置によれば、励振電極材料に耐電力性の合金材料を
用いても、その製造工程等において腐食することがな
く、しかも絶縁性保護膜を薄くすることができるので、
フィルタ特性の優れた弾性表面波装置を提供することが
できる。

【００２５】なお、圧電基板材料としては、上記材料の
他に例えば四ホウ酸リチウム単結晶やランガサイト構造
を有するランタン−ガリウム−ニオブ系単結晶等が好適
に使用できる。

【００２６】また、励振電極材料としては、上記合金以
外に、Ａｌを主成分とする合金においては、Ｔｉ，Ｓ
ｉ，Ｃｒ，Ｗ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｐｂ，Ｎｂ，Ｔａ，
Ｚｎ，Ｖのいずれか１種以上を適当量含有させて成るも
のとしたり、また、Ｃｕを主成分とする合金において
は、Ｔｉ，Ｓｉ，Ｃｒ，Ｗ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｐｂ，
Ｎｂ，Ｔａ，Ｚｎ，Ｂｅのいずれか１種以上を適当量含
有させて成るものとしてもよい。

【００２７】

【実施例】次に、本発明に係る弾性表面波装置であるラ
ダー型弾性表面波フィルタを作製した実施例を説明す
る。微細電極形成の概略工程は以下の通りである。

【００２８】まず、４２°ＹカットＬｉＴａＯ₃単結晶
から成る圧電基板（ウエハ）をアセトン・ＩＰＡ等によ
って超音波洗浄し、有機成分を落とした。

【００２９】次に、クリーンオーブンにより充分に基板
乾燥を行なった後、約２００℃の温度で基板加熱しなが
ら励振電極の成膜を行なった。この励振電極の成膜には
スパッタリング装置を使用し、Ａｌ−Ｃｕ２重量％の材
料を成膜した。このときの電極膜厚は約２０００Åとし
た。

【００３０】次に、フォトレジスト膜を約０．５μｍ厚
みにスピンコートし、縮小投影露光装置（ステッパー）
により、所望形状にパターニングを行ない、現像装置に
て不要部分のレジストをアルカリ現像液で溶解させ、所
望パターンを表出した後、ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ
ＩｏｎＥｔｃｈｉｎｇ）装置により、励振電極のドラ
イエッチングを行ない、最後にアッシング装置でフォト
レジスト膜を剥離して励振電極を形成した。

【００３１】次に、絶縁性保護膜を作製した。絶縁性保
護膜としてＳｉＯ₂をスパッタリング装置にて励振電極
上に厚さ約３００Åで成膜し、フォトリソグラフィによ
って不要部分に形成したフォトレジスト膜のパターニン
グを行った。また、励振電極に接続される配線電極には
ワイヤーボンディングを行うため、ＳｉＯ₂をＲＩＥ装
置等でエッチング除去した。

【００３２】次に、疎水性保護膜として疎水性シラン化
合物の一つであるＨＭＤＳ（ヘキサメチルジシラン）を
付着させた。すなわち、ＨＭＤＳの蒸気で満たされた気
密室内に絶縁性保護膜のパターニングが終了したウエハ
を常温下で約１０分間放置し、ＨＭＤＳの蒸気をウエハ
上に単分子層膜厚の数十Åだけ付着した。

【００３３】次に、ウエハをダイシングラインに沿って
ダイシングし、チップごとに分割した。そして、各チッ
プを自動ダイボンド装置にかけ、チップをピックアップ
した後、Ｓｉ樹脂を主成分とするダイボンド樹脂でＳＭ
Ｄパッケージのキャビティ内に接着した。この後、約１
６０℃の温度において約２時間乾燥・硬化させた。な
お、ＳＭＤパッケージは３ｍｍ角の積層構造である。

【００３４】次に、３０μ径のＡｕワイヤーをＳＭＤパ
ッケージのパッド部とチップ上のＡｌ−Ｃｕパッド上に
ボールボンディングした後、リッドをパッケージにかぶ
せ、シーム溶接装置にて封止して完成した。なお、チッ
プ上のグランドは各々分離して配線し、Ａｕボールボン
ディングにてパッケージ上のグランドパッドにボンディ
ング施した。

【００３５】このようにして作製した弾性表面波フィル
タは、励振電極（ＩＤＴ電極）から成る弾性表面波共振
子をラダー型回路に接続されたラダー型弾性表面波フィ
ルタであって、これを構成する弾性表面波共振子は、Ｉ
ＤＴの対数が４０〜１２０対、交差幅が１０〜３０λ
（λは弾性表面波の波長）で、ＩＤＴ電極のピッチ（＝
ＩＤＴ１本分の線幅＋スペース幅）は直列と並列で少し
異なるようにしているが、概略１μｍとした。ここで、
反射電極本数は２０本とした。

【００３６】また、この方法を用いることによって、ダ
イシング時の切削水（純水）によるＡｌ合金の腐食を防
げるばかりでなく、その後、空気に触れるすべての工程
において、吸湿作用によるＡｌ合金の腐食は発生しない
という効果もある。このため、長時間放置後の特性劣化
（特に挿入損失）を極力防止することができる。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の弾性表面
波装置によれば、多数のチップを得るためにウエハをダ
イシングする際において、切削水による励振電極の腐食
を極力防止できるだけでなく、その後の励振電極が空気
に触れる全ての環境下においても、吸湿作用による励振
電極の腐食が発生することがない。これにより、弾性表
面波装置の長時間放置後の特性劣化（特に、挿入損失）
を極力防ぐことができ、耐電力性及び耐候性に優れ、し
かも特にフィルタ特性の優れた弾性表面波装置を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る弾性表面波装置を構成する励振電
極の概略断面図である。

【図２】疎水性保護膜を施さなかった場合のダイシング
前後における弾性表面波装置の周波数特性を示したグラ
フである。

【図３】疎水性保護膜をを施した場合のダイシング前後
における弾性表面波装置の周波数特性変化を示したグラ
フである。

【図４】（ａ）は絶縁性保護膜が励振電極より薄い場合
の弾性表面波装置の励振電極部分を示す断面図であり、
（ｂ）は絶縁性保護膜が励振電極より厚い場合の弾性表
面波装置の励振電極部分を示す断面図である。

【図５】絶縁性保護膜の膜厚とフィルタの挿入損失との
関係を示すグラフである。

【図６】励振電極を形成した弾性表面波装置において、
絶縁性保護膜を薄く成膜した場合の製造工程での腐食の
様子を説明する断面図である。

【符号の説明】

１：ダイシング時の切削用水、もしくは空気中の水分２：疎水性保護膜３：ＩＤＴ電極（励振電極）４：絶縁性保護膜５：圧電基板７：ダイシング前の試料のインピーダンス特性（疎水性
保護膜が無い場合）８：ダイシング後の試料のインピーダンス特性（疎水性
保護膜が無い場合）９：ダイシング前の試料のインピーダンス特性（疎水性
保護膜が有る場合）１０：ダイシング後の試料のインピーダンス特性（疎水
性保護膜が有る場合）Ｓ：弾性表面波装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧電基板上に配設した励振電極の表面を
疎水性保護膜で被覆して成る弾性表面波装置。
【請求項２】圧電基板上に配設した励振電極の表面を
絶縁性保護膜と疎水性保護膜とで覆って成る弾性表面波
装置であって、前記疎水性保護膜が単分子層であり、且
つ前記励振電極及び前記絶縁性保護膜の各厚みが下記式
を満足することを特徴とする弾性表面波装置。ｈ１ ≧ ｈ２（ただし、ｈ１：励振電極の厚み、ｈ２：絶縁性保護膜
の厚み）