JP2001168671A - 弾性表面波デバイスとその製造方法 - Google Patents

弾性表面波デバイスとその製造方法

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JP2001168671A JP34713099A JP34713099A JP2001168671A JP 2001168671 A JP2001168671 A JP 2001168671A JP 34713099 A JP34713099 A JP 34713099A JP 34713099 A JP34713099 A JP 34713099A JP 2001168671 A JP2001168671 A JP 2001168671A
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acoustic wave
surface acoustic
wave device
idt electrode
insulating film
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Mitsuhiro Furukawa
光弘 古川
Ryoichi Takayama
了一 高山
Yuji Murashima
祐二 村嶋
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、温度特性改善または保護膜として
絶縁膜を弾性表面波素子上に形成するとき、IDT電極
と絶縁膜の密着性を高めることができ、製造時に絶縁膜
の剥離を防止し信頼性の高い弾性表面波デバイスとその
製造方法を提供することを目的とする。 【解決手段】 圧電基板1上にすだれ状に形成された電
気信号と弾性表面波間の変換を行うIDT電極2と、前
記IDT電極2および前記圧電基板1の弾性表面波の伝
播路上に形成された絶縁膜7とを備えた弾性表面波デバ
イスにおいて、前記IDT電極2の断面形状が上面側よ
り下面側の幅が広い台形形状とすることで、IDT電極
2の側面に形成される前記絶縁膜7との密着性を高めた
信頼性の高い弾性表面波デバイスが得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は圧電基板上に形成さ
れた電気信号を弾性表面波に変換する変換器あるいは弾
性表面波を電気信号に変換する変換器を有した弾性表面
波デバイスとその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】弾性表面波デバイスは圧電基板上に形成
されたすだれ状電極あるいはインターデジタルトランス
デューサ電極(以下IDT電極という)と呼ばれるもの
を有し、それによって電気信号と弾性表面波間の変換を
行うものである。特に、弾性表面波フィルタは小型、軽
量という特徴を持ち、移動体通信の小型化、軽量化のキ
ーデバイスとなっている。
【0003】また、製造プロセスに半導体で用いるフォ
トリソ技術、RIE技術等の微細加工技術を利用し圧電
基板からなるウェハ上に高密度に作成できるため、量産
性に優れている。近年では弾性表面波フィルタの動作周
波数も、数百MHz〜数GHzと高周波化されるように
なり、設計および製造精度がより厳しくなっており、温
度特性による特性変化も許容できなくなりつつあり、温
度特性に優れることが要求されるようになってきた。
【0004】また、実装時の半田またはシーム溶接によ
る封止を行うときのヤニや金属粉末によって弾性表面波
素子の表面が汚染されるため、弾性表面波素子の表面を
保護する保護膜を形成することが要求されるようになっ
てきた。温度特性の改善および弾性表面波素子の表面を
保護する方法として、二酸化シリコンからなる絶縁膜を
弾性表面波素子の表面に形成する方法が知られている。
特許第2783550号公報では、圧電基板として36
°Y−X伝播−リチウムタンタレート基板を用い、その
上にアルミニウムにてIDT電極を形成し、それを覆う
ように二酸化シリコン膜を形成することで温度特性を改
善する方法が示されている。
【0005】しかしこの場合、特開平8−204493
号公報にも述べられているように、IDT電極は通常ア
ルミニウムまたはアルミニウムにシリコンまたは銅を1
〜2wt%添加したアルミニウム合金にて形成してお
り、IDT電極と二酸化シリコン膜との密着性が悪く、
製造時に二酸化シリコン膜が剥離するという問題が発生
する。前記特開平8−204493号公報では、IDT
電極と二酸化シリコン膜の密着性を改善する方法の1つ
として、IDT電極上にクロムからなる密着層を形成す
る方法が示されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
構成では次のような課題があった。一般に、図4に示す
ように圧電基板10上のIDT電極11はその側面が圧
電基板10に対して垂直になるように加工している。ま
た、スパッタまたはCVDという方法によって絶縁膜1
2の形成を行うとき、圧電基板10に対して垂直に絶縁
膜12の粒子が飛来し堆積する。このため、従来のよう
にIDT電極11の側面が圧電基板10から垂直になる
ように加工を行っている場合、IDT電極11の側面に
は斜めから回りこんでくるエネルギーの小さい粒子のみ
が付着し成長するため、IDT電極11の側面の絶縁膜
12は剥離しやすい。IDT電極11の表面にクロムを
形成してもIDT電極11の表面に形成される絶縁膜1
2の密着性の向上は可能になるが、もっとも剥離が起こ
りやすいIDT電極11の側面の絶縁膜12の剥離を防
ぐ効果は全くないという問題がある。
【0007】本発明は温度特性改善または保護膜として
絶縁膜を弾性表面波素子上に形成するとき、弾性表面波
素子のIDT電極と絶縁膜の密着性を高めることがで
き、製造時に絶縁膜の剥離を防止し信頼性の高い弾性表
面波デバイスとその製造方法を提供することを目的とす
る。
【0008】
【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デバイスは、圧電基板上にすだれ
状に形成された電気信号と弾性表面波間の変換を行うI
DT電極と、このIDT電極および前記圧電基板の弾性
表面波の伝播路上に形成された絶縁膜とを備えた弾性表
面波デバイスにおいて、前記IDT電極の断面形状が、
上面側より下面側の幅が広い台形形状としたもので、I
DT電極の側面に形成される前記絶縁膜の密着性を高め
ることができ、製造時に絶縁膜の剥離を防止することが
できる。すなわち、歩留まりが向上するとともに、信頼
性の高い弾性表面波デバイスが得られることになる。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明の請求項1に記載の発明
は、圧電基板上にすだれ状に形成された電気信号と弾性
表面波間の変換を行うIDT電極と、前記IDT電極お
よび前記圧電基板の弾性表面波の伝播路上に形成された
絶縁膜とを備えた弾性表面波デバイスにおいて、前記I
DT電極の断面形状が上面側より下面側の幅が広い台形
形状としたもので、IDT電極の側面に形成される絶縁
膜は圧電基板に対して垂直に飛来する粒子が付着し成長
することが可能となり、もっとも剥離しやすいIDT電
極の側面に形成される絶縁膜の密着性を高めることがで
き、製造時に絶縁膜の剥離を防止することができるとと
もに、信頼性の高い弾性表面波デバイスを得ることがで
きる。
【0010】請求項2に記載の発明は、IDT電極を異
なる2種以上の材料を積層して形成したものであり、通
常異なる材料でIDT電極を積層形成するとIDT電極
の側面に凹凸が発生して絶縁膜が剥離しやすくなるのを
防止することができる。
【0011】請求項3に記載の発明は、IDT電極をア
ルミニウムまたはアルミニウム合金とチタンを2層以上
積層して形成したものであり、請求項2と同じ作用を有
する。
【0012】請求項4に記載の発明は、IDT電極の側
面の傾斜角度を85度から65度の範囲としたものであ
り、IDT電極の側面への絶縁膜の形成が確実に行える
ことになる。
【0013】請求項5に記載の発明は、圧電基板上に形
成した金属薄膜上にレジスト膜を形成し、これをC
2、BCl3にさらにN2を添加したガス中でドライエ
ッチングすることにより断面が上面側より下面側の幅を
広くした形状のIDT電極を形成し、このIDT電極お
よび圧電基板の弾性表面波の伝播路上にスパッタまたは
CVDで絶縁膜を形成する製造方法であり、IDT電極
に対して剥離しない絶縁膜を形成することができる。
【0014】請求項6に記載の発明は、圧電基板上に形
成した金属薄膜上にレジスト膜を形成し、これをC
2、BCl3にさらにN2とArを添加したガス雰囲気
中でドライエッチングすることにより断面が上面側より
下面側の幅を広くした形状のIDT電極を形成し、この
IDT電極および圧電基板の弾性表面波の伝播路上にス
パッタまたはCVDにより絶縁膜を形成する製造方法で
あり、IDT電極から剥離しない絶縁膜を形成でき信頼
性に富んだ弾性表面波デバイスを得ることができる。
【0015】以下、本発明の実施の形態について図1〜
図3を用いて説明する。
【0016】まず、図1、図2において1は圧電基板で
あり、この圧電基板1の上面中央にはすだれ状に形成さ
れたアルミニウムなどからなるIDT電極2が設けら
れ、その左右には反射器3、4が設けられている。ま
た、上記IDT電極2には引出電極5、6が設けられて
いる。
【0017】上記IDT電極2部の断面を図2に示して
あり、IDT電極2は上面側より下面側の幅が広くなる
ような台形形状の断面形状となっており、このIDT電
極2および圧電基板1の表面弾性波の伝播路上には二酸
化シリコンからなる絶縁膜7が形成されて構成されてい
る。
【0018】また、上記IDT電極2の断面形状の側面
の傾斜角は85度から65度の範囲となるように設定さ
れている。これは85度以上になると、絶縁膜7をスパ
ッタまたはCVDで形成するときに飛来してくるエネル
ギーの小さい粒子のIDT電極2の側面への付着のみと
なり、密着性の弱いものとなる。また、65度以下にす
れば高エルネギーの垂直に飛来する粒子が主となって絶
縁膜7が形成され密着性の優れたものになるが、圧電基
板1に接する電極幅で弾性表面波デバイスの容量が決ま
るため、この幅を設計通りの寸法になるように形成しよ
うとすると、フォトリソで形成する電極幅を細らせて形
成しなければならず、より高価な解像度の高い設備が必
要となり、コストの面で不利となってしまう。
【0019】このようなことからIDT電極2の側面の
傾斜角は85度から65度の範囲とすることが望まし
い。
【0020】なお、上記IDT電極2としては1種のア
ルミニウムなどの金属材料で構成したものについて説明
したが、図3に示すようにアルミニウムまたはアルミニ
ウム合金層2aとチタン層2bによる2層の構成として
もよい。
【0021】次に本発明の弾性表面波デバイスの製造方
法について説明する。圧電基板の片面の全面にアルミニ
ウムを蒸着することにより金属薄膜を形成し、この金属
薄膜上にIDT電極および反射器として残す部分にレジ
スト膜を形成し、ドライエッチングにより不要な部分の
金属材料を除去する。この時、Cl2、BCl3にさらに
2を添加したガス雰囲気中でドライエッチングを行う
と、N2は不活性ガスのため金属材料やレジスト膜とも
化学的な反応はしないが金属材料の種類にかかわらずイ
オン性のエッチング作用を有する。
【0022】このため、レジスト膜の一部が削られて近
傍の金属材料に付着し、このレジストの付着した部分は
マスクをされた形となり化学的なエッチングは起こらな
くなり、IDT電極の側面は下面側になるにしたがって
幅が広くなるようにエッチングされることになり、ID
T電極の断面形状は台形形状にすることができる。
【0023】さらに、このドライエッチング時のガスと
して、Cl2、BCl3にN2、さらにArを添加する
と、イオン性が高まり、より確実にIDT電極の断面を
台形形状にエッチングできることになる。
【0024】また、このドライエッチングにおいて、下
層にチタン層、上層にアルミニウムまたはアルミニウム
合金層を蒸着した構成のものを用いると、サイドエッチ
ングのレートがアルミニウムまたはアルミニウム合金と
チタンとでは異なり、チタンの方が小さいためIDT電
極の断面を台形形状にする上でより効率的となる。
【0025】
【発明の効果】以上のように、圧電基板上にすだれ状に
形成された電気信号と弾性表面波間の変換を行うIDT
電極と、前記IDT電極および前記圧電基板の弾性表面
波の伝播路上に形成された絶縁膜とを備えた弾性表面波
デバイスにおいて、前記IDT電極の断面形状が、下面
の幅が広い台形形状を有するようにあらかじめ加工する
ことで、IDT電極と絶縁膜の密着性を高めることがで
き、IDT電極の側面に形成される絶縁膜は圧電基板に
対して垂直に飛来する粒子が付着し成長することが可能
となり、もっとも剥離しやすいIDT電極の側面に形成
される絶縁膜の密着性を高めることができ、製造時に絶
縁膜の剥離を防止することができ、歩留まりが向上する
とともに信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の弾性表面波デバイスの一実施の形態の
上面図
【図2】同IDT電極部の断面図
【図3】他の例のIDT電極部の断面図
【図4】従来の弾性表面波デバイスのIDT電極部の断
面図
【符号の説明】
1 圧電基板 2 IDT電極 3、4 反射器 5、6 引出電極 7 絶縁膜
フロントページの続き (72)発明者 村嶋 祐二 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 5J097 AA24 AA32 BB02 DD29 FF03 HA02 KK09

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧電基板上にすだれ状に形成された電気
    信号と弾性表面波間の変換を行うインターデジタルトラ
    ンスデューサ電極と、このインターデジタルトランスデ
    ューサ電極および前記圧電基板の弾性表面波の伝播路上
    に形成された絶縁膜とを備えた弾性表面波デバイスにお
    いて、前記インターデジタルトランスデューサ電極の断
    面形状が上面側より下面側の幅が広い台形形状とした弾
    性表面波デバイス。
  2. 【請求項2】 インターデジタルトランスデューサ電極
    を異なる2種以上の材料を積層して形成した請求項1に
    記載の弾性表面波デバイス。
  3. 【請求項3】 インターデジタルトランスデューサ電極
    をアルミニウムまたはアルミニウム合金とチタンを2層
    以上積層して形成した請求項1に記載の弾性表面波デバ
    イス。
  4. 【請求項4】 インターデジタルトランスデューサ電極
    の側面の傾斜角度を85°から65°とした請求項1記
    載の弾性表面波デバイス。
  5. 【請求項5】 請求項1〜4に記載の表面弾性波デバイ
    スにおいて、インターデジタルトランスデューサ電極の
    ドライエッチングのプロセスガスにCl2、BCl3にさ
    らにN2を添加してエッチング加工を行い、その後、絶
    縁膜をスパッタまたはCVDで形成する弾性表面波デバ
    イスの製造方法。
  6. 【請求項6】 請求項1〜4に記載の表面弾性波デバイ
    スにおいて、インターデジタルトランスデューサ電極の
    ドライエッチングのプロセスガスにCl2、BCl3にさ
    らにN2とArを添加してエッチング加工を行い、その
    後、絶縁膜をスパッタまたはCVDで形成する弾性表面
    波デバイスの製造方法。
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