JP2001329365A - 電極膜の形成方法 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 比較的高い背圧（１×１０−４Ｐａ以上）で
高融点金属の成膜を開始する場合でも、電気抵抗率の小
さな電極膜を形成することができるようにする。 【解決手段】 １×１０−４Ｐａ以上の背圧で、真空成
膜装置により、圧電基板１の表面にタングステン薄膜２
を成膜する。ついで、圧電薄膜を真空アニールし、タン
グステン薄膜２に含まれている水素と酸化物を除去す
る。この後、フォトリソグラフィ法などにより、タング
ステン薄膜２をパターニングする。
高融点金属の成膜を開始する場合でも、電気抵抗率の小
さな電極膜を形成することができるようにする。 【解決手段】 １×１０−４Ｐａ以上の背圧で、真空成
膜装置により、圧電基板１の表面にタングステン薄膜２
を成膜する。ついで、圧電薄膜を真空アニールし、タン
グステン薄膜２に含まれている水素と酸化物を除去す
る。この後、フォトリソグラフィ法などにより、タング
ステン薄膜２をパターニングする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電極膜の形成方法
に関し、具体的には、共振子やフィルタ等に用いられる
電極膜の電気抵抗率（比抵抗）を低減させるための方法
に関する。
に関し、具体的には、共振子やフィルタ等に用いられる
電極膜の電気抵抗率（比抵抗）を低減させるための方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】ラブ波やＳＨ波を利用した高周波共振子
（表面波デバイス）、帯域フィルタ等においては、電極
膜に高融点金属が用いられている。このような用途に用
いられる電極膜は、電気抵抗率が小さく、電気機械結合
係数が大きく、かつ密度の大きなものであることが要求
される。高融点金属材料からなる電極膜は、デバイスを
高周波化する際、その他の材料に比べて挿入損失の悪化
を抑えるのに有利なためである。
（表面波デバイス）、帯域フィルタ等においては、電極
膜に高融点金属が用いられている。このような用途に用
いられる電極膜は、電気抵抗率が小さく、電気機械結合
係数が大きく、かつ密度の大きなものであることが要求
される。高融点金属材料からなる電極膜は、デバイスを
高周波化する際、その他の材料に比べて挿入損失の悪化
を抑えるのに有利なためである。
【０００３】このような高融点金属からなる電極膜を圧
電基板上に成膜する際、成膜チャンバー内が１×１０
−４Ｐａ以上の背圧で高融点金属の成膜を開始した場合
には、電極膜の電気抵抗率が圧力に依存して急に高くな
ることが知られている。例えば、図４はタングステンの
ような高融点金属からなる電極膜を成膜する時の、背圧
（成膜を開始する真空チャンバ内の圧力）と電極膜の比
抵抗との関係を表している。この例では、背圧が１.１
０×１０−５Ｐａのとき比抵抗は１３.４μΩ・ｃｍ、
背圧が１.４０×１０−４Ｐａのとき比抵抗は１６.４μ
Ω・ｃｍ、背圧が４.００×１０−４Ｐａのとき比抵抗
は３２.５μΩ・ｃｍとなっており、１×１０ −４Ｐａ
以上の圧力のもとで成膜した場合には、その電極膜の電
気伝導率は、圧力が１×１０−５Ｐａ程度以下に下がっ
てから成膜した電極膜の電気抵抗率と比較して非常に大
きな値になることが確認できる。
電基板上に成膜する際、成膜チャンバー内が１×１０
−４Ｐａ以上の背圧で高融点金属の成膜を開始した場合
には、電極膜の電気抵抗率が圧力に依存して急に高くな
ることが知られている。例えば、図４はタングステンの
ような高融点金属からなる電極膜を成膜する時の、背圧
（成膜を開始する真空チャンバ内の圧力）と電極膜の比
抵抗との関係を表している。この例では、背圧が１.１
０×１０−５Ｐａのとき比抵抗は１３.４μΩ・ｃｍ、
背圧が１.４０×１０−４Ｐａのとき比抵抗は１６.４μ
Ω・ｃｍ、背圧が４.００×１０−４Ｐａのとき比抵抗
は３２.５μΩ・ｃｍとなっており、１×１０ −４Ｐａ
以上の圧力のもとで成膜した場合には、その電極膜の電
気伝導率は、圧力が１×１０−５Ｐａ程度以下に下がっ
てから成膜した電極膜の電気抵抗率と比較して非常に大
きな値になることが確認できる。
【０００４】そのため、従来にあっては、３×１０−５
Ｐａ以下になるまで成膜チャンバー内を排気してから、
高融点金属による電極膜の成膜を開始している。
Ｐａ以下になるまで成膜チャンバー内を排気してから、
高融点金属による電極膜の成膜を開始している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記のように３×１０
−５Ｐａ以下の高真空で高融点金属によって電極膜を成
膜するには、ロードロック方式の真空成膜装置が適して
いる。しかし、このようなロードロック方式の真空成膜
装置は、装置が高価であり、また１バッチ当たりの基板
投入枚数が少ないなど、成膜コストが高くつく短所があ
る。
−５Ｐａ以下の高真空で高融点金属によって電極膜を成
膜するには、ロードロック方式の真空成膜装置が適して
いる。しかし、このようなロードロック方式の真空成膜
装置は、装置が高価であり、また１バッチ当たりの基板
投入枚数が少ないなど、成膜コストが高くつく短所があ
る。
【０００６】これに対し、バッチ式の真空成膜装置であ
れば、装置が安価で済み、１バッチ当たりに大量の基板
投入が可能である。しかし、このようなバッチ式の真空
成膜装置では、基板入れ替えを行う度に大気開放を行う
必要があり、しかも高真空になればなるほど真空度を高
めるための時間が長くなるので、３×１０−５Ｐａ以下
で成膜するには排気時間が長時間かかり、スループット
の悪いことが問題になっていた。
れば、装置が安価で済み、１バッチ当たりに大量の基板
投入が可能である。しかし、このようなバッチ式の真空
成膜装置では、基板入れ替えを行う度に大気開放を行う
必要があり、しかも高真空になればなるほど真空度を高
めるための時間が長くなるので、３×１０−５Ｐａ以下
で成膜するには排気時間が長時間かかり、スループット
の悪いことが問題になっていた。
【０００７】本発明は、上記の従来例の問題点に鑑みて
なされたものであり、その目的とするところは、１×１
０−４Ｐａ以上の背圧で高融点金属を成膜する場合で
も、電気抵抗率の小さな電極膜を形成することができる
電極膜の形成方法を提供することにある。
なされたものであり、その目的とするところは、１×１
０−４Ｐａ以上の背圧で高融点金属を成膜する場合で
も、電気抵抗率の小さな電極膜を形成することができる
電極膜の形成方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明にかかる電極膜の
形成方法は、１×１０−４Ｐａ以上５×１０−３Ｐａ以
下の背圧で基板上にタングステンやタンタル等の高融点
金属の成膜を開始した後、成膜された基板を真空中でア
ニールすることによって該電極膜の電気抵抗率を小さく
することを特徴としている。
形成方法は、１×１０−４Ｐａ以上５×１０−３Ｐａ以
下の背圧で基板上にタングステンやタンタル等の高融点
金属の成膜を開始した後、成膜された基板を真空中でア
ニールすることによって該電極膜の電気抵抗率を小さく
することを特徴としている。
【０００９】従来は、１×１０−４Ｐａ以上の圧力で高
融点金属の電極膜を成膜開始した場合には、電極膜の電
気抵抗率が許容範囲外まで大きくなると考えられてい
た。
融点金属の電極膜を成膜開始した場合には、電極膜の電
気抵抗率が許容範囲外まで大きくなると考えられてい
た。
【００１０】そこで、本発明の発明者らが、電気抵抗率
の大きくなる原因を鋭意研究した結果、１×１０−４Ｐ
ａ以上で成膜した電極膜では、電極膜中に含まれる水素
と酸化物が電気抵抗率上昇の原因になることを見出し
た。さらに、この電極膜中に含まれる水素と酸化物は、
真空中でアニールすることによって電極膜中から除去で
き、それによって電極膜の電気抵抗率を低減させらえる
ことが分かった。
の大きくなる原因を鋭意研究した結果、１×１０−４Ｐ
ａ以上で成膜した電極膜では、電極膜中に含まれる水素
と酸化物が電気抵抗率上昇の原因になることを見出し
た。さらに、この電極膜中に含まれる水素と酸化物は、
真空中でアニールすることによって電極膜中から除去で
き、それによって電極膜の電気抵抗率を低減させらえる
ことが分かった。
【００１１】よって、本発明によれば、１×１０−４Ｐ
ａ以上の圧力で成膜開始した場合でも、真空アニールを
行うことによって抵抗率を低減させることができ、それ
によって挿入損失を小さくでき、電極膜の成膜コストを
低減することができた。
ａ以上の圧力で成膜開始した場合でも、真空アニールを
行うことによって抵抗率を低減させることができ、それ
によって挿入損失を小さくでき、電極膜の成膜コストを
低減することができた。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下本発明の一実施形態を図１
（ａ）〜（ｈ）により説明する。まず、図１（ａ）に示
すように、圧電基板１を準備する。圧電基板１として
は、市販のＬｉＴａＯ３、ＬｉＮｂＯ３、ＬｉＢｉ４Ｏ
７や水晶、圧電セラミックス材を用いる。圧電基板１の
表面は、中性洗剤やアルコール等を用いたウエット洗
浄、あるいは酸素プラズマ等を用いたドライ洗浄によっ
て洗浄する。
（ａ）〜（ｈ）により説明する。まず、図１（ａ）に示
すように、圧電基板１を準備する。圧電基板１として
は、市販のＬｉＴａＯ３、ＬｉＮｂＯ３、ＬｉＢｉ４Ｏ
７や水晶、圧電セラミックス材を用いる。圧電基板１の
表面は、中性洗剤やアルコール等を用いたウエット洗
浄、あるいは酸素プラズマ等を用いたドライ洗浄によっ
て洗浄する。
【００１３】ついで、図１（ｂ）に示すように、バッチ
方式等の真空成膜装置を用いて圧電基板１の表面全体に
タングステン薄膜２を成膜する。成膜には、一般に真空
成膜装置を用いるが、真空蒸着装置やスパッタリング装
置、ＣＶＤ装置等でもよく、特にその装置の種類は問わ
ない。
方式等の真空成膜装置を用いて圧電基板１の表面全体に
タングステン薄膜２を成膜する。成膜には、一般に真空
成膜装置を用いるが、真空蒸着装置やスパッタリング装
置、ＣＶＤ装置等でもよく、特にその装置の種類は問わ
ない。
【００１４】この成膜工程においては、真空チャンバ内
に圧電基板１をセットした後、真空チャンバ内を排気
し、真空チャンバ内の圧力が目標背圧値に達したらタン
グステン薄膜２の成膜を開始し、真空チャンバ内にＡｒ
ガスを導入して０.４Ｐａ程度の圧力下でタングステン
薄膜２の成膜を行う。ただし、タングステン薄膜２は、
１×１０−４Ｐａ以上５×１０−３Ｐａ以下の背圧のも
とで成膜を開始する。
に圧電基板１をセットした後、真空チャンバ内を排気
し、真空チャンバ内の圧力が目標背圧値に達したらタン
グステン薄膜２の成膜を開始し、真空チャンバ内にＡｒ
ガスを導入して０.４Ｐａ程度の圧力下でタングステン
薄膜２の成膜を行う。ただし、タングステン薄膜２は、
１×１０−４Ｐａ以上５×１０−３Ｐａ以下の背圧のも
とで成膜を開始する。
【００１５】こうして、圧電基板１の表面にタングステ
ン薄膜２を形成した後、図１（ｃ）に示すように、５×
１０−３Ｐａ以下の圧力で圧電基板１を真空アニールす
る。図２は、真空アニール温度（加熱温度）を８００゜
Ｃ近くまで変化させ、そのときタングステン薄膜２から
放出される水素ガスの分圧を測定した結果を示してい
る。図２によれば、タングステン薄膜２からは約１００
゜Ｃで水素の脱離が起こり始めるので、真空アニール温
度は約１５０゜Ｃ以上が望ましい。また、真空アニール
時間は、３０分以上が望ましい。
ン薄膜２を形成した後、図１（ｃ）に示すように、５×
１０−３Ｐａ以下の圧力で圧電基板１を真空アニールす
る。図２は、真空アニール温度（加熱温度）を８００゜
Ｃ近くまで変化させ、そのときタングステン薄膜２から
放出される水素ガスの分圧を測定した結果を示してい
る。図２によれば、タングステン薄膜２からは約１００
゜Ｃで水素の脱離が起こり始めるので、真空アニール温
度は約１５０゜Ｃ以上が望ましい。また、真空アニール
時間は、３０分以上が望ましい。
【００１６】タングステン薄膜２の成膜後、真空アニー
ル前においては、図３（ａ）に模式的に示すように、タ
ングステン薄膜２には酸化物５や水素６が検出された。
この酸化物５や水素６は、タングステン薄膜２が高抵抗
化する原因であると考えられ、上記のようにして真空ア
ニールすることによって図３（ｂ）に示すようにタング
ステン薄膜２中の酸化物５や水素６を逃がすことがで
き、それによってタングステン薄膜２の電気抵抗率を小
さくすることができる。
ル前においては、図３（ａ）に模式的に示すように、タ
ングステン薄膜２には酸化物５や水素６が検出された。
この酸化物５や水素６は、タングステン薄膜２が高抵抗
化する原因であると考えられ、上記のようにして真空ア
ニールすることによって図３（ｂ）に示すようにタング
ステン薄膜２中の酸化物５や水素６を逃がすことがで
き、それによってタングステン薄膜２の電気抵抗率を小
さくすることができる。
【００１７】圧電基板１の表面のタングステン薄膜２を
真空アニールした後、図１（ｄ）のようにタングステン
薄膜２の全面にレジスト膜３を形成する。用いるレジス
トは、市販のネガ型レジストとポジ型レジストのうち、
いずれも使用可能である。図１（ｅ）に示すようにパタ
ーニング用マスク４を用いて露光装置によりレジスト膜
３に露光し、現像装置で現像し、さらに乾燥させ、図１
（ｆ）のようにタングステン薄膜２の上に硬化した所望
パターンのレジスト膜３を形成する。タングステン薄膜
２を選択的にエッチング可能なエッチャントを用い、図
１（ｇ）のようにタングステン薄膜２の露出部分をエッ
チング除去した後、レジスト薄膜３を剥離除去し、図１
（ｈ）のように所望パターンの電極膜（タングステン薄
膜２）を形成する。エッチングは、エッチャントを用い
ず、プラズマを用いたドライエッチングで行っても良
い。
真空アニールした後、図１（ｄ）のようにタングステン
薄膜２の全面にレジスト膜３を形成する。用いるレジス
トは、市販のネガ型レジストとポジ型レジストのうち、
いずれも使用可能である。図１（ｅ）に示すようにパタ
ーニング用マスク４を用いて露光装置によりレジスト膜
３に露光し、現像装置で現像し、さらに乾燥させ、図１
（ｆ）のようにタングステン薄膜２の上に硬化した所望
パターンのレジスト膜３を形成する。タングステン薄膜
２を選択的にエッチング可能なエッチャントを用い、図
１（ｇ）のようにタングステン薄膜２の露出部分をエッ
チング除去した後、レジスト薄膜３を剥離除去し、図１
（ｈ）のように所望パターンの電極膜（タングステン薄
膜２）を形成する。エッチングは、エッチャントを用い
ず、プラズマを用いたドライエッチングで行っても良
い。
【００１８】この後、共振子やフィルタ等の素子部分の
伝送特性を確認して、所望の周波数特性が得られている
か検査する。所望の周波数特性が得られていれば、順次
組み立て工程へ移送する。
伝送特性を確認して、所望の周波数特性が得られている
か検査する。所望の周波数特性が得られていれば、順次
組み立て工程へ移送する。
【００１９】このようにして、タングステン薄膜２を５
×１０−３Ｐａ以下の圧力下で真空アニールし、成膜直
後のタングステン薄膜２に含まれていた水素及び／又は
酸化物を除去することにより、３×１０−５Ｐａの圧力
下で成膜した場合と同等程度に電気抵抗率を低減させる
ことができた。よって、バッチ方式の真空成膜装置等を
用いて比較的高い圧力下で成膜しても、真空アニールに
よって電気抵抗率の小さな電極膜を形成することが可能
になり、挿入損失が小さくて、コストの安価な電極膜を
得ることができる。
×１０−３Ｐａ以下の圧力下で真空アニールし、成膜直
後のタングステン薄膜２に含まれていた水素及び／又は
酸化物を除去することにより、３×１０−５Ｐａの圧力
下で成膜した場合と同等程度に電気抵抗率を低減させる
ことができた。よって、バッチ方式の真空成膜装置等を
用いて比較的高い圧力下で成膜しても、真空アニールに
よって電気抵抗率の小さな電極膜を形成することが可能
になり、挿入損失が小さくて、コストの安価な電極膜を
得ることができる。
【００２０】
【発明の効果】本発明によれば、１×１０−４Ｐａ以上
５×１０−３Ｐａ以下の背圧で成膜を開始した後、真空
アニールを行うことによって抵抗率を低減させることが
できるので、共振子や帯域フィルタ等の挿入損失を小さ
くでき、しかも効率よく製造できて電極膜の成膜コスト
を低減することができる。
５×１０−３Ｐａ以下の背圧で成膜を開始した後、真空
アニールを行うことによって抵抗率を低減させることが
できるので、共振子や帯域フィルタ等の挿入損失を小さ
くでき、しかも効率よく製造できて電極膜の成膜コスト
を低減することができる。
【図１】（ａ）〜（ｈ）は本発明の一実施形態による電
極膜の形成方法を説明する図である。
極膜の形成方法を説明する図である。
【図２】タングステン薄膜の真空アニール温度（加熱温
度）とタングステン薄膜から放出される水素ガスの分圧
との関係を示す図である。
度）とタングステン薄膜から放出される水素ガスの分圧
との関係を示す図である。
【図３】（ａ）は真空アニール前におけるタングステン
薄膜の状態を模式的に説明する断面図、（ｂ）は真空ア
ニール後におけるタングステン薄膜の状態を模式的に説
明する断面図である。
薄膜の状態を模式的に説明する断面図、（ｂ）は真空ア
ニール後におけるタングステン薄膜の状態を模式的に説
明する断面図である。
【図４】成膜開始時の真空チャンバ内の圧力（背圧）と
電極膜の比抵抗との関係を示す図である。
電極膜の比抵抗との関係を示す図である。
１ 圧電基板 ２ タングステン薄膜 ５ 酸化物 ６ 水素
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 戸瀬 誠人 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株式 会社村田製作所内 (72)発明者 中川 賢俊 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株式 会社村田製作所内 Ｆターム(参考） 4K029 BA01 BA16 BC00 BC03 EA03 GA01 4K030 BA17 BA20 DA09 JA09 LA11
Claims (2)
- 【請求項１】 １×１０−４Ｐａ以上５×１０−３Ｐａ
以下の背圧で基板上に高融点金属の成膜を開始した後、
成膜された基板を真空中でアニールすることによって該
電極膜の電気抵抗率を小さくすることを特徴とする電極
膜の形成方法。 - 【請求項２】 前記高融点金属は、タングステン又はタ
ンタルであることを特徴とする、請求項１に記載の電極
膜の形成方法。
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| EP20010401316 EP1156132B1 (en) | 2000-05-19 | 2001-05-21 | Method of forming electrode film |
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| JP2000148853A JP3651360B2 (ja) | 2000-05-19 | 2000-05-19 | 電極膜の形成方法 |
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Family
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|---|---|---|---|
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