JP2000269771A - 弾性表面波デバイス及びその製造方法 - Google Patents

弾性表面波デバイス及びその製造方法

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JP2000269771A
JP2000269771A JP11066787A JP6678799A JP2000269771A JP 2000269771 A JP2000269771 A JP 2000269771A JP 11066787 A JP11066787 A JP 11066787A JP 6678799 A JP6678799 A JP 6678799A JP 2000269771 A JP2000269771 A JP 2000269771A
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Norisuke Matsukura
徳丞 松倉
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Abstract

(57)【要約】 【課題】保護膜成膜時にIDTの損失や基板表層部の剥
がれ等の問題が生じず、導電性粉塵による電気的特性劣
化や湿気による腐食等の影響の少ない弾性表面波デバイ
ス及びその製造方法の提供。 【解決手段】圧電基板(図1の3)上に形成された櫛状
の金属電極(図1の2)からなる入出力用変換器の保護
膜(図1の1)として、炭化物又は水素に対するゲッタ
効果を有するチタニウム酸化物を常温によるその場成長
で連続成膜したものを用いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、弾性表面波デバイ
ス及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】弾性表面波デバイスは、圧電基板上に、
櫛状の金属電極からなる入出力用変換器(IDT:Inte
rdigital Transducer)が形成されたデバイスであり、
この金属電極の材料としては、弾性表面波の特徴から、
通常、比重の小さいアルミニウム(Al)、又は、銅、
シリコン、チタンなどの金属が微量(10%前後)に添
加されたアルミニウム合金(Al合金)が使われてい
る。
【0003】また、金属材料であるIDTを、導電性粉
塵による電気的特性劣化、その他のゴミによる汚染、ま
た湿気による腐食から保護するため、弾性表面波励振部
及び伝搬路の要所部分には、二酸化シリコン(Si
2)や窒化シリコン(SiN)などの保護膜が被覆さ
れる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このような構造の弾性
表面波デバイスにおいて、保護膜としてSiO2やSi
Nを基板に被覆するためには、ある程度の基板に対する
密着強度を得るために、成膜時において100℃以上の
温度で基板加熱を行う必要がある。しかしながら、基板
加熱が必要となるプロセスでは、SiO2やSiNを成
膜する段階で既に基板上にはIDTが形成されているた
め、この状態で加熱成膜を行うと、圧電材料特有の焦電
性効果によって、IDTが損失したり、また基板表層部
の剥がれ、さらには基板そのものに対して亀裂が生じる
という問題が発生する。
【0005】従って、このような従来の保護膜及びその
製造方法では、弾性表面波デバイスとしての特性劣化を
避けることができず、良品率の低下によりコストが増加
してしまうという問題が生じる。
【0006】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
のであって、その主たる目的は、保護膜成膜時にIDT
の損失や基板表層部の剥がれ等の問題が生じず、導電性
粉塵による電気的特性劣化や湿気による腐食等の影響の
少ない弾性表面波デバイス及びその製造方法を提供する
ことにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的達成のため、本
発明は、第1の視点において、基板上に櫛状の金属電極
からなる入出力用変換器が形成され、該金属電極の表面
が金属酸化膜で保護されてなる弾性表面波デバイスにお
いて、前記金属酸化膜を構成する金属材料が、炭化物又
は水素に対するゲッタ効果を有する材料を含むものであ
る。
【0008】本発明においては、前記金属酸化膜を構成
する金属材料が、チタニウム、ストロンチウム、又は、
ジルコニウムを含むことが好ましい。
【0009】本発明は、第2の視点において、弾性表面
波デバイスの製造方法を提供する。該製造方法は、基板
上に櫛状の金属電極からなる入出力用変換器を形成した
後、該金属電極の表面に金属酸化膜からなる保護膜を形
成する弾性表面波デバイスの製造方法において、前記金
属電極成膜後、常温によるその場成長によって、金属酸
化膜からなる保護膜を積層するものである。
【0010】本発明においては、前記金属酸化膜を、酸
化源にラジカルイオンビームを用い、チタニウム、スト
ロンチウム、又は、ジルコニウムを蒸着材料とするEガ
ン蒸着法により形成することが好ましい。
【0011】本発明の構成によれば、弾性表面波デバイ
スの主たる導電面は、金属酸化物の絶縁性保護膜によっ
て被覆されているので、導電性粉塵のゴミによる電気的
悪影響や湿気による金属電極の腐食など、外環境に対す
る耐性を強めることができる。また、製造プロセス上、
IDTを圧電基板上に形成する以前において、常温成膜
によって絶縁保護膜を設けるので、IDT形成後に基板
加熱成膜を行う通常プロセスと異なり、焦電性効果によ
るデバイス劣化(電極破損及び基板破壊)の誘を防止す
ることができる。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明に係る弾性表面波デバイス
は、その好ましい一実施の形態において、圧電基板(図
1の3)上に形成された櫛状の金属電極(図1の2)か
らなる入出力用変換器の保護膜(図1の1)として、炭
化物又は水素に対するゲッタ効果を有するチタニウム酸
化物を常温によるその場成長で連続成膜したものを用い
るものである。
【0013】
【実施例】上記した本発明の実施の形態についてさらに
詳細に説明すべく、本発明の実施例について図面を参照
して以下に説明する。
【0014】[実施例1]まず、本発明の第1の実施例
に係る弾性表面波デバイスについて、図1及び表1を参
照して説明する。図1は、弾性表面波デバイスの構造を
模式的に説明するための断面図であり、表1は、本実施
例の弾性表面波デバイスのエージング効果について説明
するための表である。
【0015】弾性表面波デバイスは、図1に示すよう
に、圧電基板3上に櫛状の金属電極2からなる入出力用
変換器(IDT)が形成されたデバイスであり、この金
属電極の材料としては、弾性表面波の特徴から、通常、
比重の小さいアルミニウム、又は、アルミニウム合金が
使われている。また、金属材料であるIDTを、導電性
粉塵による電気的特性劣化、ゴミによる汚染、湿気によ
る腐食等から保護するため、弾性表面波励振部及び伝搬
路の要所部分には、絶縁膜1が被覆されている。
【0016】前述したように、従来はこの絶縁膜1とし
てSiO2やSiNを用いていたが、本実施例では絶縁
膜1として、炭化物や水素に対するゲッタ効果を有する
チタニウム酸化物(TiOX)を用いることを特徴とし
ている。ここで、本実施例の効果を確認するために、金
属電極2及び配線膜としてAlを用いて形成した900
MHz帯の弾性表面波フィルタ(SAWフィルタ)に、
保護膜としてチタニウム酸化物を被覆したサンプルと、
従来プロセスによりSiO2を被覆したサンプルを製作
し、エージング試験によってその特性の比較を行った。
【0017】サンプルの製造プロセスとしては、先ず、
両サンプルとも、金属電極2及び配線膜であるAl膜
を、300nm程度の厚さでEガン蒸着法により成膜す
る。その後、本実施例のサンプルについては、基板非加
熱(常温)の状態で、酸化源にラジカルイオンビームを
用いたEガン蒸着法により、金属材料チタニウム(T
i)を蒸発させ、厚さ30nm程度のTiOXを被覆し
た。そして、TiOXを積層後、蒸着装置からサンプル
を取り出し、通常の手法による現像とドライエッチング
を行い、所定のパターンを形成した。
【0018】一方、リファレンスとなる従来例のサンプ
ルについては、本実施例のサンプルと異なり、Al蒸着
完了後すぐにサンプルを取り出し、次工程である現像と
ドライエッチングを行った。その後、再び蒸着装置に入
れ、150℃の基板加熱の状況下において、Eガン蒸着
法によって、IDTが既に形成された基板に対し、膜厚
30nm程度のSiO2を被覆した。
【0019】そして最後に、ウエハーの状態にある両サ
ンプルを、3.8mm角の小型実装型パッケージ(SM
P)に収まるサイズに切断・チップ化し、そのSMPに
搭載した。パッケージングに際しては、エージング効果
を促進させるため、完全に封止しないで外気に曝されて
いる(キャップを不完全に被せた)状態で完了させた。
【0020】エージング試験は、対流式オーブンにおい
て、環境温度85℃の大気雰囲気中に両サンプルを設置
し、各サンプルの周波数特性の経時変化を調査すること
によって行った。このとき、実験の信頼性を高めるた
め、評価サンプル数はそれぞれ20個ずつとした。ま
た、試験の合否基準は、周波数特性が劣化したかどうか
で判断し、ここでは挿入損失の増加量が1.0dB以上
に達したときとした。表1に高温放置試験によるエージ
ングの結果として、両サンプルの20個平均における耐
エージング寿命を示す。また、保護膜による特性への影
響度合いとして、被覆して増加した挿入損失を、サンプ
ル20個平均の値として明記した。
【0021】表1からわかるように、本実施例の製造プ
ロセスで得られたTiOX被膜SAWフィルタは、従来
プロセスによって得られたSiO2被膜SAWフィルタ
より平均寿命が格段に長くなっていることが確認でき
る。これは、保護膜1の材料であるTiが炭化物や水素
に対するゲッタ効果を有するため、外的環境からデバイ
スを保護する能力が高いことを意味している。また同時
に、本実施例の製造プロセスが、従来法によるものより
フィルタの初期特性に影響を与えず、より確かに保護膜
が形成出来ることを示している。
【0022】
【表1】
【0023】このように、弾性表面波デバイスの電極保
護膜1として、基板非加熱状態で成膜したTiOX保護
膜を用いることにより、導電性粉塵のゴミによる電気的
悪影響を防止するとともに、ゲッタ効果により湿気によ
る金属電極の腐食などの外的環境に対する耐性を強める
ことができる。また、製造プロセス上、IDTを圧電基
板上に形成する以前において、常温成膜によって保護膜
を形成するため、IDT形成後に基板加熱成膜を行う通
常プロセスと異なり、焦電性効果によるデバイス劣化
(電極破損及び基板破壊)の誘発を防止することがで
き、従って、耐環境性に優れ寿命の長いSAWフィルタ
を製作することができる。
【0024】[実施例2]次に、本発明の第2の実施例
に係る弾性表面波デバイスについて、表2を参照して説
明する。本実施例では、保護膜1の効果をより明確にす
るために、前記した第1の実施例よりも保護膜1の厚さ
を薄くしたことを特徴としている。
【0025】弾性表面波デバイスの構造は、前記した第
1の実施例と同様であり、圧電基板3上に櫛状のアルミ
ニウム、又は、アルミニウム合金からなるIDTが形成
され、このIDTを保護するため、弾性表面波励振部及
び伝搬路の要所部分にTiO Xからなる保護膜1が被覆
されている。
【0026】サンプルの製造プロセスも前記した第1の
実施例と同様であり、両サンプルとも、金属電極2及び
配線膜であるAl膜を、300nm程度の厚さでEガン
蒸着法により成膜し、その後、本実施例のサンプルにつ
いては、基板非加熱状態で、Eガン蒸着法により、厚さ
15nm程度のTiOXを被覆した。一方、従来例のサ
ンプルは、Al蒸着完了後現像とドライエッチングを行
い、その後、150℃の基板加熱の状況下において、E
ガン蒸着法によって、膜厚15nm程度のSiO2を被
覆した。そして、両サンプルを3.8mm角のSMPに
搭載し、エージング効果を促進させるため、完全に封止
しないで状態で実装した。
【0027】このように本実施例では、両サンプル保護
膜の膜厚を15nm程度としてSAWフィルタを作製
し、各々に対しエージング試験を行った。表2に、高温
放置試験によるエージング結果として、両サンプルの2
0個平均における耐エージング寿命と保護膜の積層に伴
う挿入損失の増加量をそれぞれ示した。
【0028】表2に示すように、本実施例のプロセスで
得られたTiOX被膜SAWフィルタでは、保護膜1の
膜厚が薄くなったために前記した第1の実施例に比べて
寿命がやや短くなっているが、依然として長い寿命を有
している。これに対して、従来プロセスによるSiO2
被膜SAWフィルタは、前記した第1の実施例よりも寿
命が著しく短くなっていることが分かる。
【0029】すなわち、前記した第1の実施例では、寿
命が長くなった原因が製造プロセスの違いによるものな
のか、保護膜1の耐環境性の違いによるものなのかが明
確ではなかったが、保護膜1の膜厚を15nmと薄くす
ることにより寿命の差が顕著になっていることから、保
護膜1成膜時の基板加熱等の製造プロセスによる違いよ
りも、TiOX保護膜自体の耐環境性が、従来のSiO2
膜よりもより優れていることを示すものである。
【0030】
【表2】
【0031】[実施例3]次に、本発明の第3の実施例
に係る弾性表面波デバイスについて、表3を参照して説
明する。本実施例では、保護膜としてストロンチウム酸
化物(SrOX)を用いていることを特徴としている。
なお、弾性表面波デバイスの構造及び製造プロセスに関
しては前記した第1の実施例と同様である。
【0032】上述した方法によって、本実施例のサンプ
ルには、保護膜として膜厚30nm程度のSrOXを形
成したSAWフィルタを作製し、リファレンスとして膜
厚30nm程度のSiO2保護膜を形成したSAWフィ
ルタを製作し、エージングによる特性比較を行った。表
3に、高温放置試験によるエージング結果として、両サ
ンプルにおける20個平均の耐エージング寿命と保護膜
被覆による挿入損失の平均増加量を示す。
【0033】表3に示すように、本実施例のSrOX
膜SAWフィルタにおいても、従来プロセスのSiO2
被膜SAWフィルタより寿命が格段に長くなっているこ
とが分かる。また、前記した第1の実施例に示したTi
X保護膜とほぼ同様な平均寿命が得られており、Sr
Xを用いても保護膜として十分に高い効果が得られる
ことが分かる。
【0034】
【表3】
【0035】[実施例4]次に、本発明の第4の実施例
に係る弾性表面波デバイスについて、表4を参照して説
明する。本実施例では、保護膜として酸化ジルコニウム
(ZrOX)を用いていることを特徴としている。な
お、弾性表面波デバイスの構造及び製造プロセスに関し
ては前記した第1の実施例と同様である。
【0036】上述した方法によって、本実施例のサンプ
ルには、保護膜として膜厚30nm程度のZrOXを形
成したSAWフィルタを作製し、リファレンスとして膜
厚30nm程度のSiO2保護膜を形成したSAWフィ
ルタを製作し、エージングによる特性比較を行った。表
4に、高温放置試験によるエージング結果として、両サ
ンプルにおける20個平均の耐エージング寿命と保護膜
被覆による挿入損失の平均増加量を示す。
【0037】表4に示すように、本実施例のZrOX
膜SAWフィルタにおいても、従来プロセスのSiO2
被膜SAWフィルタより寿命が格段に長くなっているこ
とが分かる。また、前記した第1の実施例に示したTi
X保護膜特性と比較して、同等レベルの平均寿命を得
ており、保護機能としての効果が十分にあることが分か
った。さらに、挿入損失の平均増加量についても、特に
問題はみられず、トータル的に、SAWフィルタ保護膜
としての有効性が確認された。
【0038】
【表4】
【0039】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の構成によ
れば、耐環境性に優れ、かつ、寿命の長いSAWフィル
タを得ることができるという効果を奏する。
【0040】その理由は、本発明では、弾性表面波デバ
イスの電極及び配線部の表面をTiOX、SrOX、Zr
X等の金属酸化物で覆っており、この金属酸化物にお
ける金属材料が、超高真空作成に用いられるゲッタ材と
しての効果を有すること、殊に炭化物や水素に対するゲ
ッタ作用がアルミニウムより高いために、湿気などの外
的環境の影響を抑制することができ、従って、寿命を長
くすることができるからである。
【0041】また、金属電極及び配線用導電膜に被膜す
る保護膜の製造方法として、金属酸化物を金属電極及び
配線用導電膜を形成した後に、常温によるその場成長で
連続積層しているため、従来のSiO2やSiN被覆の
ように基板加熱を行う必要がなく、圧電材料特有の焦電
性効果によるIDTの損失や基板表層部の剥がれ、亀裂
等の影響を防止することができるからである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の弾性表面波デバイスの電極断面図であ
る。
【符号の説明】
1 保護膜 2 金属電極 3 圧電基板

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基板上に櫛状の金属電極からなる入出力用
    変換器が形成され、該金属電極の表面が金属酸化膜で保
    護されてなる弾性表面波デバイスにおいて、 前記金属酸化膜を構成する金属材料が、炭化物又は水素
    に対するゲッタ効果を有する材料を含む、ことを特徴と
    する弾性表面波デバイス。
  2. 【請求項2】前記金属酸化膜を構成する金属材料がチタ
    ニウムを含む、ことを特徴とする請求項1記載の弾性表
    面波デバイス。
  3. 【請求項3】前記金属酸化膜を構成する金属材料がスト
    ロンチウムを含む、ことを特徴とする請求項1記載の弾
    性表面波デバイス。
  4. 【請求項4】前記金属酸化膜を構成する金属材料がジル
    コニウムを含む、ことを特徴とする請求項1記載の弾性
    表面波デバイス。
  5. 【請求項5】前記金属酸化膜の膜厚が30nm以下であ
    る、ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一に記
    載の弾性表面波デバイス。
  6. 【請求項6】前記金属酸化膜の膜厚が15nm以下であ
    る、ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一に記
    載の弾性表面波デバイス。
  7. 【請求項7】基板上に櫛状の金属電極からなる入出力用
    変換器を形成した後、該金属電極の表面に金属酸化膜か
    らなる保護膜を形成する弾性表面波デバイスの製造方法
    において、 前記金属電極成膜後、常温によるその場成長によって、
    金属酸化膜からなる保護膜を積層する、ことを特徴とす
    る弾性表面波デバイスの製造方法。
  8. 【請求項8】前記金属酸化膜を、酸化源にラジカルイオ
    ンビームを用い、チタニウムを蒸着材料とするEガン蒸
    着法により形成する、ことを特徴とする請求項7記載の
    弾性表面波デバイスの製造方法。
  9. 【請求項9】前記金属酸化膜を、酸化源にラジカルイオ
    ンビームを用い、ストロンチウムを蒸着材料とするEガ
    ン蒸着法により形成する、ことを特徴とする請求項7記
    載の弾性表面波デバイスの製造方法。
  10. 【請求項10】前記金属酸化膜を、酸化源にラジカルイ
    オンビームを用い、ジルコニウムを蒸着材料とするEガ
    ン蒸着法により形成する、ことを特徴とする請求項7記
    載の弾性表面波デバイスの製造方法。
  11. 【請求項11】前記金属酸化膜を30nm以下の膜厚で
    形成する、ことを特徴とする請求項7乃至10のいずれ
    か一に記載の弾性表面波デバイスの製造方法。
  12. 【請求項12】前記金属酸化膜を15nm以下の膜厚で
    形成する、ことを特徴とする請求項7乃至10のいずれ
    か一に記載の弾性表面波デバイスの製造方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100467180B1 (ko) * 2001-10-17 2005-01-24 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼 탄성 표면파 장치 및 그 제조 방법
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